ITPD20060006A1

ITPD20060006A1 - Gruppo di continuita'

Info

Publication number: ITPD20060006A1
Application number: IT000006A
Authority: IT
Inventors: Moreno Lazzarato; Andrea Petteno'
Original assignee: Liebert Hiross Spa
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2007-07-06
Also published as: EP1806820A1; CN1996707A; US20070152507A1

Description

“GRUPPO DI CONTINUITÀ’”

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un gruppo di continuità.

I gruppi di continuità, intemazionalmente indicati con l acronimo “UPS” (Uninterruptible Power Supply), sono macchine preposte all’alimentazione elettrica di utenze più o meno complesse, quali sono ad esempio le reti di distribuzione della potenza elettrica o le reti percorse da flussi di dati.

Tali gruppi vengono frapposti fra l’alimentazione esterna e le utenze con il duplice scopo di stabilizzarne la corrente di alimentazione e di supplire ai possibili black-out di breve durata o, in caso di interruzioni di maggior durata, garantire un tempo di copertura sufficiente all’effettuazione delle preposte procedure di spegnimento d’emergenza, atte a tutelare per quanto possibile i servizi garantiti dagli utilizzi stessi.

Gli UPS hanno conosciuto, in questi ultimi anni, una decisa spinta innovativa, dato il molo strategico che essi ricoprono all’interno dei sistemi di apparecchiature preposte al funzionamento delle reti.

L’incremento nell’impiego degli UPS nei sistemi di alimentazione delle reti nasce innanzitutto dalla necessità, manifestata dai gestori delle reti, siano ad esempio esse di distribuzione di potenza o di telefonia mobile, di fornire un servizio sostanzialmente continuo, ovvero con periodi di disservizio pressoché nulli.

A tale necessità si aggiunga la spinta alla delocalizzazione delle centrali di erogazione di tali servizi, come ad esempio avviene per l’estensione su tutti i territori del mondo dei sistemi “wireless” (senza fili) per la telefonia, i quali sono intrinsecamente delocalizzati.

Per quanto riguarda le reti di potenza, l’importanza crescente dell’impiego degli UPS è sottolineata anche dall’aumento delle potenze richieste dalle utenze, un incremento di quantità a cui deve corrispondere una crescita della qualità del servizio erogato.

Inoltre le dimensioni raggiunte dalle sale in cui sono posti ad operare i cosiddetti “server” (intendendosi con questo termine quei computer dedicati allo svolgimento di un servizio di gestione di una rete locale o geografica, alla gestione di periferiche, allo scambio e condivisione di dati fra i computer, all'invio o inoltro di posta elettronica o a contenere i file in un sito rete, e altre simili attività) dei sistemi di rete vanno sempre più crescendo con il numero di server in esse operanti e con l’incremento delle dimensioni dei server stessi, cosa, questa, che reca proporzionalmente sempre maggiori problemi di gestione del calore sviluppato dagli stessi server e dalle apparecchiature ad essi associate ed in tali sale contenute.

Per soddisfare le necessità di installazioni dalle più disparate caratteristiche prestazionali e ambientali, sono oggi noti e diffusi sia piccoli UPS dedicati a prevenire la perdita dei dati dalla memoria di un singolo personal computer, sia UPS più capaci atti a servire armadi affollati di server potenti e compatti quali sono i cosiddetti “biade server”, e sono infine noti grossi gruppi di continuità da installarsi in parallelo per garantire l’erogazione di corrente stabilizzata destinata ad alimentare interi quartieri commerciali.

Una generica configurazione di un UPS è illustrata schematicamente in figura 1, ed ivi indicata con la lettera A.

L’UPS illustrato in figura 1 comprende:

una linea di alimentazione principale B, sulla quale sono visibili, nell’ordine, un filtro d’ingresso C, un raddrizzatore D a cui è associato un trasformatore d’ingresso E, atto a migliorare la forma d’onda della corrente prelevata dalla linea, un ulteriore filtro capacitivo F, un inverter G atto a convertire in tensione alternata la tensione continua proveniente o dal raddrizzatore D o da una o più batterie H collegate alla linea di alimentazione principale B, un trasformatore d’uscita L atto ad isolare l’utenza dalla tensione continua e dalla linea d’ingresso, e un filtro d’uscita M,

una linea di alimentazione secondaria di by-pass N collegata direttamente alla rete o ad un generatore,

un commutatore statico P, atto a connettere all’utenza, in alternativa, o la linea di alimentazione principale A o la linea di by-pass N.

Lo sviluppo tecnologico legato all’ estendersi dell’impiego dei gruppi di continuità impone il confronto con una ampia gamma di problematiche.

Il mercato chiede macchine economiche, affidabili, efficienti, compatte, rapidamente manutenzionabili, a basso impatto elettrico e termico, ove la richiesta di dimensioni ridotte si scontra però con la possibilità di avere un basso impatto termico sul sistema.

In particolare a rivelarsi delicato è proprio il controllo dell’apporto termico dell’UPS al sistema a cui è associato, dal momento che le alte temperature vanno a ridurre l’efficienza dell’UPS stesso, oltre che richiedere l’impiego di componenti e materiali più costosi.

Compito principale del presente trovato è quello di realizzare un gruppo di continuità particolarmente per reti distributrici di potenza elettrica e per reti di trasmissione dati, capace di impatto termico inferiore rispetto ai gruppi di tipo noto.

Nell'ambito del compito principale sopra esposto, un importante scopo del presente trovato è quello di realizzare un gruppo di continuità di ingombro e consumi competitivi con i gruppi di tipo noto.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un gruppo di continuità di capacità, efficienza e stabilità non inferiori ai gruppi di tipo noto.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di mettere a punto un gruppo di continuità particolarmente per reti distributrici di potenza elettrica e per reti di trasmissione dati, producibile con impianti e tecnologie note.

Questi ed altri scopi ancora, che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un gruppo di continuità, provvisto di un impianto di raffreddamento per il controllo della temperatura dei suoi componenti che maggiormente sviluppano calore, caratterizzantesi per il fatto che detto impianto di raffreddamento è del tipo a ciclo frigorifero, e presenta un contenitore di refrigerazione all interno del quale è posizionato almeno uno di detti componenti che maggiormente sviluppano calore.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua forma di esecuzione preferita ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle unite tavole di disegni, in cui:

- la figura 1 rappresenta uno schema di un generico gruppo di continuità di tipo noto;

- la figura 2 rappresenta uno schema di un impianto di raffreddamento per un gruppo di continuità secondo il trovato.

Con riferimento alle figure precedentemente citate, un gruppo di continuità secondo il trovato, viene indicato complessivamente con il numero 10.

Tale gruppo 10 è provvisto di un impianto di raffreddamento 11 per il controllo della temperatura dei suoi componenti che maggiormente sviluppano calore.

L’impianto di raffreddamento 11, più avanti meglio descritto, è del tipo a ciclo frigorifero, e presenta un contenitore di refrigerazione 12 all’interno del quale è posizionato almeno uno dei detti componenti che maggiormente sviluppano calore e più avanti meglio specificati.

Nella sua forma realizzativa qui descritta a titolo esemplificativo e non limitativo del trovato, il gruppo di continuità 10 comprende una linea di alimentazione principale 13 ed una linea di alimentazione secondaria di by-pass 14.

Sulla linea di alimentazione principale 13 si trovano:

- un raddrizzatore 15, eventualmente anticipato da un filtro d’ingresso, non illustrato per semplicità, il quale filtro è atto a migliorare la forma d’onda della corrente prelevata dalla linea,

un trasformatore d’ingresso 16 associato al raddrizzatore 15, anch’esso atto a migliorare la forma d’onda della corrente prelevata dalla linea,

un inverter 17, atto a convertire in tensione alternata la tensione continua proveniente o dal raddrizzatore 15 o da una o più batterie 18 collegate alla linea di alimentazione principale 13, un trasformatore d’uscita 19,

un eventuale filtro d’uscita, non illustrato.

La linea di alimentazione secondaria di by-pass 14 collega direttamente l’utenza generica 20 alla rete o ad un generatore.

D gruppo 10 comprende anche un commutatore statico 21, atto a connettere l’utenza 20 o alla linea di alimentazione principale 13 o alla linea di alimentazione secondaria di by-pass 14.

L’impianto di raffreddamento 11 è costituito da un circuito frigorifero comprendente un compressore 22 atto a comprimere un fluido frigorigeno in fase gassosa per inviarlo ad uno scambiatore di calore 23, in uscita dal quale il fluido frigorigeno, in fase liquida, è atto a transitare per un organo di laminazione 24 e da quest’ultimo al contenitore di refrigerazione 12.

All interno di tale contenitore di refrigerazione 12 è posizionato, come detto, almeno uno dei componenti del gruppo che maggiormente generano calore.

Il fluido frigorigeno, surriscaldato dal contatto con tale almeno un componente, toma in fase gas ed esce dal contenitore 12 per tornare in in presso al compressore 22.

I componenti a maggiore sviluppo di calore sopra citati sono, generalmente, il raddrizzatore 15, il trasformatore d’ingresso 16, l’inverter 17, il trasformatore d’uscita 19 e il commutatore statico 21.

Qualora fosse presente, anche il filtro d’ingresso sarebbe da annoverarsi tra tali componenti.

Nella forma realizzati va del gruppo 10 qui descritta a titolo esemplificativo e non limitativo del trovato, all’interno del contenitore di refrigerazione 12 è posizionato il trasformatore d’uscita 19.

Attorno al contenitore di refrigerazione 12 e a contatto con esso sono posizionati almeno parte dei restanti componenti non contenuti aH’intemo del contenitore 12 stesso.

In particolare, il contenitore di refrigerazione 12 presenta esternamente una piastra 25 per il raffreddamento di almeno uno dei restanti componenti, il quale è posto a contatto con tale piastra 25.

Nel presente esempio realizzativo del trovato, la piastra 25 è atta al raffreddamento del raddrizzatore 15 e dell’associato trasformatore d’ingresso 16, dell’inverter 17 e del commutatore 21, ciascuno dei quali è costituito da un modulo in materiale semiconduttore, e si trova, come schematizzato in figura 2, a contatto con la piastra 25.

La piastra 25 è anch’essa raffreddata, per conduzione attraverso le pareti del contenitore 12, dal fluido frigorigeno allo stato liquido presente all intern del contenitore 12 stesso.

In una variante realizzativa del trovato, non illustrata per semplicità, anche raddrizzatore 15, trasformatore d’ingresso 16, inverter 17,

ed altri eventuali componenti a maggior sviluppo di calore, sono posizionati all’interno del contenitore di refrigerazione 12, all’interno del quale sono lambiti da un liquido frigorigeno che oltre a raffreddarli li isola.

Si è in pratica constatato come il trovato così descritto porti a soluzione i problemi evidenziati nei tipi noti di gruppi di continuità.

In particolare con il presente trovato si è realizzato un gruppo di continuità, capace di impatto termico inferiore rispetto ai gruppi di tipo noto.

Ancora, con il presente trovato si è realizzato un gruppo di continuità di ingombro e consumi competitivi con i gruppi di tipo noto, tenuto conto che lo scambiatore di calore 23 è posizionato in remoto, generalmente all’ esterno dell’ambiente in cui è installato il gruppo 10, e quindi non richiede un volume apposito per essere allestito nello spazio deputato a contenere il gruppo 10 stesso.

Inoltre, con il presente trovato si è realizzato un gruppo di continuità di capacità, efficienza e stabilità non inferiori ai gruppi di tipo noto.

Non ultimo, con il presente trovato si è realizzato un gruppo di continuità, economicamente producibile con impianti e tecnologie note.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l’uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati acclusi al solo scopo di aumentare l’intellegibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull 'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Gruppo di continuità, provvisto di un impianto di raffreddamento (11) per il controllo della temperatura dei suoi componenti che maggiormente sviluppano calore, caratterizzantesi per il fatto che detto impianto di raffreddamento (11) è del tipo a ciclo frigorifero, e presenta un contenitore di refrigerazione (12) all’interno del quale è posizionato almeno uno di detti componenti che maggiormente sviluppano di calore.
2) Gruppo di continuità secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere, su una linea di alimentazione principale (13), - un raddrizzatore (15) a cui è associato un trasformatore d’ingresso (16) atto a migliorare la forma d’onda della corrente prelevata dalla linea, - un inverter (17) atto a convertire in tensione alternata la tensione continua proveniente o da detto raddrizzatore (15) o da una o più batterie (18) collegate a detta linea di alimentazione principale (13), - e un commutatore statico (21) atto a connettere all’utenza (20) o detta linea di alimentazione principale (13) o una linea di alimentazione secondaria di by-pass (14) collegata direttamente alla rete.
3) Gruppo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere anche, tra detto inverter (17) e detto commutatore (21), un trasformatore d’uscita (19).
4) Gruppo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto impianto di raffreddamento (11) è costituito da un circuito frigorifero comprendente un compressore (22) atto a comprimere un fluido frigorigeno in fase gassosa per inviarlo ad uno scambiatore di calore (23), in uscita dal quale detto fluido frigorigeno, in fase liquida, è atto a transitare per un organo di laminazione (24) e da quest’ultimo a detto contenitore di refrigerazione (12) all’ interno del quale è posizionato almeno uno di detti componenti del gruppo (10) che maggiormente generano calore, detto fluido frigorigeno essendo atto ad uscire in fase gas da detto contenitore (12) per tornare in ingresso a detto compressore (22).
5) Gruppo di continuità secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che tra detti componenti a maggiore sviluppo di calore sono compresi detto raddrizzatore (15), detto trasformatore d’ingresso (16), detto inverter (17), detto trasformatore d’uscita (19) e detto commutatore statico (21).
6) Gruppo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che all’ interno di detto contenitore di refrigerazione (12) è posizionato detto trasformatore d’uscita (19).
7) Gruppo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che attorno a detto contenitore di refrigerazione (12) e a contatto con esso sono posizionati almeno parte dei restanti componenti del gruppo (10) non contenuti all interno del contenitore (12) stesso.
8) Gruppo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto contenitore di refrigerazione (12) presenta esternamente una piastra (25) per il raffreddamento di almeno un componente del gruppo (10), posto a contatto con tale piastra (25).
9) Gruppo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta piastra (25) è atta al raffreddamento del raddrizzatore (15) e dell’associato trasformatore d’ingresso (16), dell’inverter (17) e del commutatore (21), ciascuno dei quali è posto a contatto con detta piastra (25).
10) Gruppo secondo le rivendicazioni da 1 a 5, 7 e 8, caratterizzato dal fatto che detto raddrizzatore (15), trasformatore d’ingresso (16), inverter (17), commutatore (21) ed altri eventuali componenti a maggior sviluppo di calore, sono posizionati all interno del contenitore di refrigerazione (12).
11) Gruppo di continuità, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per quanto descritto ed illustrato nelle allegate tavole di disegni.