Τι Είναι το UPS

PS = Uninterruptible Power Supply – Τροφοδοτικό Αδιάλειπτης Παροχής Ηλεκτρικής Ενέργειας.

Είναι μια Ηλεκτρονική Γεννήτρια παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας της οποίας το “καύσιμο” είναι η μπαταρία και η οποία παρέχει Ηλεκτρική Ισχύ (ρεύμα) σε περίπτωση διακοπής της ΔΕΗ.

Και όχι μόνον.

Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές στις οποίες απαιτείται η αδιάλειπτη λειτουργία ορισμένων μηχανημάτων όπως πχ Η/Υ, μηχανήματα χειρουργείων κτλ, ακόμα και όταν υπάρχει διακοπή της ΔΕΗ.

Είναι μηχανήματα που όταν συνδυαστούν με κλασικού τύπου ηλεκτρογεννήτριες, αποτελούν τα συστήματα ΣΑΛ (σύστημα αδιάλειπτου λειτουργίας) τα οπαία είναι χρήσιμα σε μέρη όπου είτε δεν παροχή υπάρχει ΔΕΗ είτε αυτή είναι εκτός προδιαγραφών.

Όπως αναφέρθηκε πιο πάνω η κύρια λειτουργίας τους είναι η παροχή ηλεκτρικής ισχύος σε περίπτωση διακοπής. Όμως, ένα UPS τύπου ON LINE λειτουργεί και σαν σταθεροποιητής και σαν Line Conditioner, όσο το δίκτυο ΔΕΗ είναι παρόν.

Δηλαδή, ένα UPS και μάλιστα ένα ON LINE UPS, διορθώνει και αποκαθιστά τα προβλήματα του δικτύου της ΔΕΗ, τα οποία είναι:

• Πλήρης διακοπή (black out)
• Μικροδιακοπές
• Μεταβολές συχνότητας
• Παράσιτα-θόρυβος
• Αυξομειώσεις της Τάσης

 

Κατηγορίες UPS:

Υπάρχουν δύο μεγάλες κατηγορίες UPS. Τα On-Line και τα Stand-By (Switching) UPS. Φυσικά, όσο η τεχνολογία προχωρά κατασκευάζονται διάφοροι άλλοι τύποι UPS οι οποίοι είναι συνδυασμός των δύο παραπάνω. Υπάρχει, πχ το Line Interactive UPS. Σε όλους όμως τους τύπους UPS υπάρχει χρόνος μεταγωγής εκτός, από το On-Line UPS. Για το λόγο αυτό λέμε ότι οι δύο κύριες κατηγορίες UPS είναι, τα On-Line και τα Stand-By

 

Από τι αποτελείται ένα UPS:

Αποτελείται από τα παρακάτω βασικά ηλεκτρικά/ηλεκτρονικά κυκλώματα:

• Μετατροπέα AC/DC (Ανορθωτή/Φορτιστή μπαταρίας)
• Μπαταρία. [Η αυτονομία του UPS εξαρτάται από την χωρητικότητα (Ah) της χρησιμοποιούμενης μπαταρίας].
• Μετατροπέα DC/AC (Inverter)
• Κύκλωμα Μεταγωγής (αφορά τα Stand-BY και Interactive UPS)
• Κυκλώματα ελέγχου και επιτήρησης.
• Κύκλωμα Ηλεκτρονικού By-Pass (μόνον στα TRUE ON LINE UPS)
• Κυκλώματα επικοινωνίας.

Σήμερα, σχεδόν όλα τα UPS ανεξαρτήτου τύπου, διαθέτουν λογισμικό επικοινωνίας με τους H/Y και γενικά με το μηχάνημα που τροφοδοτούν, το οποίο παρέχει συνεχώς πληροφορίες στον χρήστη σχετικά με την κατάσταση της μπαταρίας και των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών της εισόδου-εξόδου του UPS και όταν η μπαταρία του εξαντλείται, κλειδώνει το πληκτρολόγιο, γίνεται αυτόματα save στην εν εξελίξει εργασία και ακολουθεί Shut Down του υπολογιστή.

 

Stand-By UPS

Είναι τα UPS εκείνα τα οποία “περιμένουν” την διακοπή της ΔΕΗ. Όσο χρόνο υπάρχει δίκτυο ΔΕΗ, στην έξοδό τους εμφανίζεται η τάση του δικτύου. Έχουν δηλαδή μόνιμα συνδεδεμένο το φορτίο απευθείας στο δίκτυο της ΔΕΗ. Αυτό σημαίνει ότι η τάση εξόδου του UPS δεν υπόκειται σε καμία επεξεργασία.

Όταν γίνει η διακοπή της ΔΕΗ, τότε θέτουν σε λειτουργία τον Inverter και μετάγουν το φορτίο σε αυτόν.

Σε ένα καλό Stand-By UPS o χρόνος μεταγωγής είναι μικρότερος των 7mS (λιγότερο της μισής περιόδου της συχνότητας των 50Hz).

Την απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια (όπως σε όλους τους τύπους UPS)την παρέχει η μπαταρία την οποία έχει ενσωματωμένη και την οποία φορτίζει και διατηρεί φορτισμένη o Μετατροπέας AC/DC (Ανορθωτής/Φορτιστής) όσο χρόνο το δίκτυο της ΔΕΗ είναι παρών.

 

Μειονεκτήματα των Stand-By UPS:

• Βασικό μειονέκτημα είναι ο Χρόνος Μεταγωγής. Έχουν χρόνο μεταγωγής από 3mS έως 10mS, ανάλογα τον κατασκευαστή. Είναι ο χρόνος από την στιγμή που θα γίνει η διακοπή της ΔΕΗ έως ότου εκκινήσει ο Inverter (dc/ac) και τα φορτία συνδεθούν στην έξοδο του. Ο χρόνος αυτός είναι μία από τις βασικότερες παραμέτρους διαμόρφωσης της τιμής αγοράς ενός Stand-By UPS.

 

• Άλλο μειονέκτημα είναι η κυματομορφή της παραγόμενης τάσης του Inverter. Τα περισσότερα, stand-by UPS παράγουν τετράγωνες ή τραπεζοειδής κυματομορφές. Λίγο πιο ακριβά stand-by UPS παράγουν ένα είδος ημιτονοειδούς κυματομορφής με πολύ μεγάλη όμως παραμόρφωση. Σήμερα, υπάρχουν και stand-by UPS (πολύ πιο ακριβά) που η παραγόμενη κυματομορφή τους είναι ημιτονοειδής με μικρή παραμόρφωση.

 

• Ένα ακόμη πολύ βασικό μειονέκτημα πηγάζει από το γεγονός ότι όσο υπάρχει ΔΕΗ, τα φορτία είναι συνδεδεμένα απευθείας σε αυτή. Επομένως, όλα τα προβλήματα του δικτύου (παράσιτα, θόρυβος, διακυμάνσεις της τάσης και της συχνότητας) περνούν στα φορτία (τροφοδοτούμενες συσκευές).

 

• Τέλος, λόγω της μεταγωγής (βασικό χαρακτηριστικό των UPS αυτού του είδους) δεν υπάρχει η δυνατότητα της χρήσης ξεχωριστής γείωσης (εάν απαιτείται) για το χρήστη. Θα πρέπει στην περίπτωση αυτή, να χρησιμοποιηθεί ξεχωριστός μετασχηματιστής 1:1 (230V/230V) στην είσοδο ή στην έξοδο του UPS οπότε αρχίζει να ανεβαίνει το κόστος αλλά και να προκύπτουν και άλλα ηλεκτρολογικά θέματα.

 

Πλεονεκτήματα των Stand-By UPS:

• Χαμηλότερη τιμή αγοράς (κάτω και από το μισό σε σχέση με τα On-Line UPS)
• Μικρότερες διαστάσεις και πολύ μικρότερο βάρος.

 

On-Line UPS

Είναι τα UPS εκείνα τα οποία μονίμως (υπάρχει δεν υπάρχει ΔΕΗ) η AC τάση που παρέχουν στην έξοδό τους είναι προϊόν της συνεχούς λειτουργίας του Inverter.

Η τάση του δικτύου ανορθώνεται από τον Ανορθωτή/Φορτιστή (μετατροπέας AC/DC) και η DC πλέον τάση εφαρμόζεται στην είσοδο του Inverter (Μετατροπέας DC/AC) και ταυτόχρονα φορτίζεται και η μπαταρία. Δηλαδή, η Μπαταρία και η είσοδος του Inverter είναι παράλληλα συνδεδεμένα.

Η απαιτούμενη ενέργεια για την παραγωγή της AC τάσης παρέχεται μονίμως από τον Ανορθωτή/Φορτιστή και την μπαταρία.

Επομένως, σε περίπτωση διακοπής της ΔΕΗ δεν υπάρχει χρόνος μεταγωγής (δεν υπάρχει η έννοια της μεταγωγής) διότι συνεχίζει να λειτουργεί ο Inverter από την μπαταρία η οποία όπως προαναφέρθηκε είναι παράλληλα συνδεδεμένη στην έξοδο του Ανορθωτή και στην είσοδο του Inverter.

Η πλήρης ονομασία αυτού του είδους On-Line UPS είναι,

True On-Line, Double Conversion, Double Isolation UPS, δηλαδή Πραγματικό (οι κατασκευαστές αυτών των UPS τα λέμε καθαρόαιμα) on line ups, διπλής μετατροπής και διπλής απομόνωσης. (Σχ.3)

 

Το True On-Line Double Conversion, Double Isolation UPS παρέχει Διπλή Γαλβανική Απομόνωση από το δίκτυο ΔΕΗ, λειτουργεί σαν Σταθεροποιητής της τάσης του δικτύου (όσο υπάρχει ΔΕΗ) και ως Line Conditioner, δηλαδή διορθώνει και αποκαθιστά όλα τα προβλήματα του δικτύου. Παράσιτα, θόρυβο, διακύμανση συχνότητας κτλ.

Η τάση που παράγεται στην έξοδο του είναι καθαρό Ημίτονο με συνολική αρμονική παραμόρφωση (THD) <3%.

Επίσης, διαθέτει Ηλεκτρονικό By-Pass το οποίο (όσο υπάρχει ΔΕΗ) μετάγει στο δίκτυο κάθε αιχμή υπερέντασης του φορτίου.

Υπάρχουν On-Line UPS τα οποία αντέχουν υπερεντάσεις έως και 200% για περίπου 20mS ( ΠΧ τα True ON-LINE Double Conversion, Double Isolation UPS τύπου Ferroresonant. Τα UPS αυτά πλέον κατασκευάζονται μόνο από πολύ συγκεκριμένους κατασκευαστές παγκοσμίως και κατόπιν παραγγελίας).

Τέλος, σχετικά με το αυτόματο By-Pass, υπάρχει ένα παρελκόμενο του αυτόματου By-Pass,μερικοί το λένε, εξωτερικό By-Pass, το οποίο συνεργάζεται με το ενσωματωμένο ηλεκτρονικό By-Pass και δίνει την δυνατότητα, για λόγους συντήρησης, της αφαίρεσης από το κύκλωμα του UPS και της αντικατάστασης του από άλλο χωρίς να γίνει διακοπή λειτουργίας των φορτίων.

Έχει δυο εισόδους ανεξάρτητες. Στην μία συνδέεται η ΔΕΗ και στην άλλη η έξοδος του UPS. Ή μπορούν να συνδεθούν στις εισόδους του δύο διαφορετικά UPS. Στην έξοδό του συνδέεται το φορτίο.

Η διπλή γαλβανική απομόνωση εξασφαλίζει, αφενός μεν την πλήρη απομόνωση του καταναλωτή (φορτίο) από τα όποια παράσιτα υπάρχουν ή προβλήματα παρουσιάζονται στο δίκτυο, αφετέρου δίνουν την δυνατότητα στον χρήστη να χειριστεί το θέμα της Γείωσης ανάλογα με τις απαιτήσεις του κατασκευαστή της τροφοδοτούμενης συσκευής (χρήση ξεχωριστής γείωσης, γειωμένου ή όχι “ουδετέρου” κτλ).

Στα μειονεκτήματα του UPS αυτού το είδους θα μπορούσαμε να αναφέρουμε, το κόστος αγοράς το οποίο είναι σχεδόν διπλάσιο και μερικές φορές και πάρα πάνω.

Το βάρος του. Λόγω της διπλής μετατροπής έχει ανάγκη από δύο μετ/στες. Όπoια τεχνολογία κι αν εφαρμόζεται στους Inverters (ac/dc και dc/ac) δεν παύει να χρησιμοποιεί περισσότερα υλικά απ΄ότι σε ένα Stand-By UPS.

Και τέλος, η μικρότερη απόδοση του. Σήμερα, η τεχνολογία των Stand-By UPS έχει φτάσει να έχουν απόδοση της τάξης των 95 με 98%. Τα On-Line λόγω της διπλής μετατροπής και της συνεχούς λειτουργίας των ac/dc και dc/ac Inverters έχουν περισσότερες θερμικές απώλειες και συνεπώς η απόδοσή τους δεν μπορεί να φτάσει εκείνη των Stand-By. Φυσικά και έχουν μεγάλη απόδοση και τα On-Line αλλά σε καμία περίπτωση δεν φτάνουν αυτή των Stand-By.

 

LINE INTERACTIVE UPS

Τεχνολογικά το Interactive UPS είναι ανάμεσα στο Stand-By και στο On-Line UPS.

Ουσιαστικά είναι ένα Off-Line (Stand-By) UPS. Υπάρχει δηλαδή και σε αυτό Χρόνος Μεταγωγής.

Η διαφορά από ένα Stand-By UPS είναι ότι όσο χρόνο υπάρχει το δίκτυο της ΔΕΗ και επομένως τα φορτία (χρήστης) είναι συνδεδεμένα σε αυτήν (ΔΕΗ), η τάση στην έξοδό του περνά από έναν σταθεροποιητή (Voltage Regulator) και Line Conditioner και επομένως διορθώνεται το όποιο πρόβλημα του δικτύου.

Η διαφορά από ένα On-Line UPS είναι ότι σε περίπτωση διακοπής του δικτύου ΔΕΗ η έξοδος του μετάγεται στον Inverter ac/dc. Επομένως υπάρχει Χρόνος Μεταγωγής.

Υπάρχουν βέβαια και ορισμένες βασικές διαφορές μεταξύ του ενός και του άλλου και έχουν να κάνουν με τον τρόπο φόρτισης της Μπαταρίας, αλλά αυτά είναι τελείως κατασκευαστικά θέματα τα οποία φυσικά και μετρούν θετικά ως προς τη λειτουργία του και την χρόνο μεταγωγής.

Κλείνοντας, να πούμε ότι ένα Interactive UPS είναι καλύτερο και από ένα ακριβό Stand-By. Σε καμία όμως περίπτωση δεν αντικαθιστά ένα On-Line και μάλιστα ένα True On-Line Double Conversion, Double Isolation UPS

Στο Σχ.5 φαίνεται η βασική αρχή λειτουργίας του Interactive UPS.

 

Επιλογή UPS

Η επιλογή του είδους του UPS που θα αγοράσουμε, ώστε να προστατέψουμε την συσκευή μας από τα προβλήματα του δικτύου της ΔΕΗ, εξαρτάται από τις απαιτήσεις του κατασκευαστής της.

Επιβάλλεται, όταν αγοράζουμε την οποιαδήποτε συσκευή (ηλεκτρονική ή όχι) πρώτα από όλα, αφότου ανοίξουμε την συσκευασία να διαβάσουμε προσεκτικά και να ακολουθήσουμε κατά γράμμα τις οδηγίες του Κατασκευαστή. Κανένας, ότι γνώσεις και να διαθέτει, δεν γνωρίζει τις απαιτήσεις και τον τρόπο λειτουργίας της κάθε συσκευής και του κάθε μηχανήματος όπως ο κατασκευαστής. Άλλως τε ένα από τα κριτήρια του καλού τεχνικού είναι αυτό. Εάν ξέρει να διαβάζει τις οδηγίες του κατασκευαστή!!!!!

Διαβάζοντας και κατανοώντας τον τρόπο λειτουργίας της κάθε συσκευής θα αποφασίσουμε (εάν δεν μας το προσδιορίζει ο κατασκευαστής) με τι είδους UPS και αν απαιτείται θα προστατέψουμε την ηλεκτρονική μας συσκευή. Τα Laptops πχ, λόγω του ότι λειτουργούν μονίμως από την μπαταρία τους, δεν απαιτείται να συνδεθούν σε UPS.

Όλα τα είδη UPS είναι καλά και δουλεύουν σωστά όταν συνδέονται και τροφοδοτούν την κατάλληλη ηλεκτρονική συσκευή. Όπως επίσης κανένα UPS δεν παρέχει την ασφάλεια που απαιτείται όταν έχει επιλεγεί ένα ακατάλληλο για την συσκευή μας UPS. Ή όταν μας παρέχει “περισσότερη” ασφάλεια από αυτήν που η συσκευή μας χρειάζεται. Στην περίπτωση αυτή το μόνο πράγμα που εξασφαλίζουμε είναι το μεγαλύτερο κόστος αγοράς και συντήρησης.-

Βασίλης Ζαρμπούτης

POWERON AEBE

SV1SHO