Porównanie zasilaczy awaryjnych (UPS)

— Awaryjny. Najprostszy rodzaj UPS, znany większości zwykłych użytkowników. Jego głównym przeznaczeniem jest możliwość „łagodnego” zakończenia pracy w przypadku problemów z zasilaniem. Gdy poziom napięcia jest normalny, UPS dostarcza do obciążenia zasilanie z sieci, a w przypadku spadku lub zaniku napięcia - przełącza się na własną baterię. Żywotność tej baterii jest zwykle krótka - rzędu kilku minut, co zwykle wystarcza tylko do zapisania danych. Ponadto takie zasilacze UPS potrafią wygładzać krótkotrwałe skoki napięcia, lecz jeśli takie skoki występują stale, spowoduje to zużycie baterii i negatywnie wpłynie na samo źródło. Awaryjne zasilacze UPS są szeroko stosowane w warunkach domowych i biurowych, zwykle mają niską moc.

— Interaktywny. Swego rodzaju rozwinięcie idei awaryjnych UPS; takie źródła nie tylko zapewniają zasilanie w przypadku spadku lub zaniku napięcia w sieci - pełnią również funkcję stabilizatorów napięcia. Konstrukcja takich zasilaczy UPS obejmuje specjalny regulator (zwykle w postaci transformatora), który kompensuje zmiany napięcia na wejściu i dostarcza stabilne napięcie na wyjściu. Pozwala to na dostarczanie do obciążenia stałego napięcia bez użycia baterii, co sprawia, że takie jednostki dobrze nadają się do pracy w sieciach o niestabilnym napięciu - nie tylko chronią obciążenie, lecz też się nie zużywają. Większość interaktywnych zasilaczy UPS ma również niską moc i pojemnoś...ć baterii i służy do ochrony poszczególnych urządzeń.

— Falownikowy (online). Inna nazwa to „z podwójną konwersja”. Najbardziej zaawansowany rodzaj UPS, oferujący najwyższy stopień ochrony. Nazwa pochodzi od falownika - generatora napięcia wyjściowego, który bezpośrednio dostarcza energię do obciążenia. Sam falownik zasilany jest jednocześnie z dwóch źródeł – z sieci oraz z naładowanej baterii. W przypadku krytycznego spadku lub zaniku napięcia w sieci, falownik nadal dostarcza energię tylko z baterii. Taki schemat pozwala uniknąć skoków napięcia podczas przełączania z sieci na baterię (co jest poważną wadą dwóch opisanych powyżej typów UPS i może nawet uszkodzić szczególnie wrażliwą elektronikę do nich podłączoną). Inwerterowe zasilacze UPS mają najwyższą moc (aż po możliwość zasilania całego budynku) i mogą być zaprojektowane do podłączenia trójfazowego (patrz „Napięcie wejściowe”), a niektóre modele pozwalają na dobór baterii o różnej pojemności, w zależności od konkretnych potrzeb. Z drugiej strony, inwerterowe zasilacze UPS mają niską sprawność, są hałaśliwe i drogie, dlatego są używane głównie wtedy, gdy potrzebna jest wysoka moc lub zaawansowana ochrona.

— Niskonapięciowy UPS. Miniaturowe UPS do zasilania niskonapięciowej elektroniki. Mini urządzenia zapewniają niskie napięcie wyjściowe prądu stałego (zwykle 9 V, 12 V, 15 V lub 18 V). Tradycyjne gniazda nie są przewidziane w ich konstrukcji i zwykle można do nich podłączyć jednego użytkownika. Na przykład, w przypadku przerwy w dostawie prądu z zapasowego mini-UPS-a, ustanawiane jest krótkotrwałe autonomiczne zasilanie routera (do jednej godziny), systemów bezpieczeństwa.

— Zwykły (Tower). Zasilacze UPS, przeznaczone do ustawienia na podłodze lub na dowolnej odpowiedniej poziomej powierzchni. Instalacja jest niezwykle prosta, a jednocześnie nadaje się nawet dla najmocniejszych i najcięższych urządzeń, dlatego większość współczesnych zasilaczy UPS (wszystkich rodzajów) jest wykonywana w zwykłej obudowie typu Tower. Domyślnie zakładają pionowy sposób ustawienia.

— Rack (w szafę). Modele do montażu w szafach Rack. Większość podobnych zasilaczy UPS odnosi się do urządzeń klasy profesjonalnej, przeznaczonych do zasilania serwerów i innej podobnej elektroniki (która również często montowana jest w podobny sposób). Najpopularniejszy rozmiar szaf RACK to 19", aczkolwiek istnieją inne rozmiary, dlatego dobrze byłoby z góry sprawdzić kompatybilność UPS-a z konkretną szafą. Zwracamy również uwagę, że modele tego typu często wyposażone są w nóżki, które umożliwiają ustawienie urządzenia na podłodze „bokiem” lub w pozycji pionowej. Dla ułatwienia odczytu parametrów w obu pozycjach wyświetlacz (jeżeli jest obecny) w takich modelach może mieć obrotową konstrukcję.

— Ścienny. Zasilacze UPS, przeznaczone głównie do montażu na ścianie. Powieszenie na ścianie może być najlepszą opcją w ciasnych przestrzeniach. Jednak taki montaż to nie jedyna możliwość – wiele urządzeń dopuszczają ustawienie na podłodze. Należy również pamiętać, że ścienne z...asilacze UPS często wykorzystuje się w parze z kotłami grzewczymi. Główna wada ściennych zasilaczy UPS to konieczność wiercenia otworów w ścianach.

— Płaski. Zasilacze UPS, osadzone w niskiej, płaskiej obudowie. Dana konstrukcja pozwala na różne sposoby ustawienia urządzenia: UPS można postawić poziomo lub pionowo. Dominuje jednak poziomy sposób ustawienia. Tak naprawdę wszystko zależy od miejsca rozmieszczenia UPS i jego wymiarów — nie zaszkodzi ustalić to przed zakupem.

— Przedłużacz. Zasilacze UPS, przypominające wyglądem przedłużacz. Konstrukcyjnie takie UPS-y składają się z zestawu gniazdek w jednej obudowie, przy czym gniazdka znajdują się na górnym panelu UPS. Często obudowa takich urządzeń wyposażona jest w otwory lub elementy mocujące do montażu na ścianie.

Napięcie wejściowe, dla którego zaprojektowano UPS. Parametr ten również prawie określa rodzaj sieci - różne napięcia odpowiadają różnej liczbie faz:

- 1 faza (230 V). Podłączenie ze zwykłymi sieciami domowymi o napięciu 230 V. Z tych sieci korzysta większość urządzeń zasilanych z zasilaczy awaryjnych: komputery, sprzęt wideo i audio, kotły gazowe, klimatyzatory, sprzęt medyczny itp. Dlatego przeważająca większość nowoczesnych zasilaczy UPS jest zaprojektowanych specjalnie na napięcie 230 V. Jednocześnie modele o stosunkowo małej mocy mogą pracować bezpośrednio z gniazdka, lecz w przypadku urządzeń o wysokiej maksymalnej mocy wyjściowej - od 3,5 kVA - może być wymagany specjalny format podłączenia (bezpośrednio do rozdzielnicy).

- 3 fazy (400 V). Podłączenie do sieci trójfazowych 400 V. Takie sieci służą do zasilania potężnych urządzeń przemysłowych, a także do dostarczania energii z podstacji na całe segmenty sieci elektrycznej (na przykład cały budynek). W związku z tym, w przypadku zasilacza UPS sensowne jest stosowanie takiego napięcia wejściowego tylko w najmocniejszych modelach zaprojektowanych do dużych obciążeń - na przykład całe centrum danych lub warsztat przemysłowy o wysokich wymaganiach dotyczących ciągłości procesu. Moc skuteczna takich zasilaczy awaryjnych wynosi od 4 kW, a napięcie wyjściowe (patrz poniżej) może być jedno- lub trójfazowe.

- 1 faza (230 V)/3...fazy (400 V). Urządzenia bezprzerwowe, które umożliwiają podłączenie do dowolnego z typów sieci opisanych powyżej. Większość z tych urządzeń to w rzeczywistości modele na trzy fazy, uzupełnione o możliwość pracy od 230 V. Należy pamiętać, że do pracy z sieci jednofazowej takie modele zwykle wymagają bezpośredniego podłączenia do rozdzielnicy, a moc wyjściowa przy takim połączeniu może być niższa od deklarowanego maksimum (ten wątek nie zaszkodzi wyjaśnić osobno).

Bypass(by-pass) oznacza tryb pracy UPS, przy którym zasilanie jest dostarczane do obciążenia bezpośrednio ze źródła zewnętrznego - sieci elektrycznej, generatora diesel itp. - z niewielkim przetwarzaniem lub bez przetwarzania w samym UPS. Ten tryb można aktywować zarówno automatycznie, jak i ręcznie.

— Automatyczny bypass jest rodzajem środka bezpieczeństwa. Włącza się, gdy UPS w trybie normalnym nie może zasilać obciążenia - na przykład, gdy UPS jest przeciążone z powodu gwałtownego wzrostu poboru mocy obciążenia.

— Ręczny bypass umożliwia włączenie tego trybu na żądanie użytkownika, niezależnie od parametrów pracy. Może to być konieczne, na przykład, w celu wymiany baterii "na gorąco" (więcej szczegółów poniżej) lub w celu uruchomienia sprzętu, którego moc rozruchowa przekracza moc UPS. Z technicznego punktu widzenia może on również pełnić rolę środka bezpieczeństwa, lecz systemy automatyczne są pod tym względem bardziej niezawodne.

Niektóre zasilacze UPS są zdolne do przełączania się między dwoma wariantami bypassu.

Napięcie dostarczane przez UPS do głównych wyjść zasilania.

- 1 faza (230 V). Napięcie robocze stosowane w większości typów urządzeń zasilanych przez UPS: komputerach, serwerach, sprzęcie medycznym, domowych klimatyzatorach i lodówkach, kotłach gazowych itp. W związku z tym, przytłaczająca większość współczesnych zasilaczy awaryjnych ma na wyjściu dokładnie 230 V.

- 3 fazy (400 V). Napięcie stosowane w mocnych jednostkach przemysłowych, a także przy zasilaniu dużej liczby odbiorców - na przykład całego centrum danych. W związku z tym, takie napięcie wyjściowe jest charakterystyczne głównie dla najmocniejszych zasilaczy UPS; takie urządzenia również wymagają zasilania trójfazowego na wejściu.

- DC (stałe napięcie). Stałe napięcie jest stosowane do zasilania różnorodnej niskonapięciowej elektroniki. Jest ono typowe głównie dla rezerwowych mini-UPS.

Maksymalna moc wyjściowa dostarczana przez UPS, innymi słowy, maksymalna pozorna moc obciążenia, jaką model może obsłużyć.

Wskaźnik ten jest mierzony w woltoamperach (ogólne znaczenie tej jednostki jest takie samo jak wat, a różne nazwy są używane do wyszczególnienia). Całkowity pobór mocy obciążenia, implikowany w tym przypadku, jest sumą dwóch mocy – czynnej i biernej. Moc czynna jest w rzeczywistości mocą efektywną (w charakterystyce urządzeń elektrycznych jest ona określana w watach). Moc bierna nazywana jest mocą daremnie zużywaną przez cewki i kondensatory w urządzeniach prądu przemiennego; przy dużej liczbie cewek i/lub kondensatorów, moc ta może stanowić dość znaczną część całkowitego zużycia energii. Zwróć uwagę, że do prostych zadań można posługiwać się danymi o mocy efektywnej (często jest ona podawana dla UPS - patrz niżej); lecz dla dokładnych obliczeń elektrotechnicznych należy użyć mocy czynnej.

Najprostsza zasada wyboru w oparciu o wskaźnik ten jest następująca: maksymalna moc wyjściowa zasilacza UPS w woltoamperach musi być co najmniej 1,7 razy większa niż całkowita moc obciążenia w watach. Istnieją również bardziej szczegółowe wzory obliczeniowe, które uwzględniają specyfikę różnych rodzajów obciążenia; można je znaleźć w dedykowanych źródłach. Jeśli chodzi o konkretne wartości, najskromniejsze współczesne zasilacze UPS wytwarzają 700 - 1000 VA, a nawet mniej - to wystarc...za do zasilania komputera o średniej wydajności; a w najbardziej zaawansowanych modelach wskaźnik ten może wynosić 8–10 kVA i więcej.

Moc skuteczna UPS to w rzeczywistości maksymalna moc czynna obciążenia, które można podłączyć do urządzenia.

Moc czynna jest zużywana bezpośrednio na pracę urządzenia; jest określana w watach. Pomimo niej, większość urządzeń prądu przemiennego pobiera również moc bierną, która daremnie (relatywnie rzecz biorąc) jest zużywana przez cewki i kondensatory. Całkowita moc (wyrażona w woltoamperach) jest akurat sumą mocy czynnej oraz biernej; to właśnie tę cechę należy wykorzystywać do dokładnych obliczeń elektrotechnicznych. Zobacz „Maksymalna moc wyjściowa”, aby uzyskać szczegółowe informacje; tutaj zauważamy, że wybierając UPS do stosunkowo prostego zastosowania, całkiem możliwe jest posługiwanie się tylko samą mocą efektywną. Jest to co najmniej łatwiejsze niż przeliczanie watów, zadeklarowanych w charakterystyce podłączonych urządzeń na woltampery pełnej mocy.

Najskromniejsze współczesne zasilacze UPS wytwarzają nie więcej niż 500 W. 501 - 1000 W można uznać za wartość średnią, 1,1 - 2 kW -powyżej średniej, a w najmocniejszych modelach wskaźnik ten przekracza 2 kW i może osiągać bardzo imponujące wartości (do 1000 kW lub więcej w poszczególnych UPS klasy przemysłowej).

Sprawność (efektywność) w przypadku UPS to stosunek jego mocy wyjściowej do mocy pobieranej z sieci. Jest to jeden z głównych parametrów określających ogólną sprawność urządzenia: im wyższa sprawność, tym mniej energii traci UPS (z powodu nagrzewania się elementów, promieniowania elektromagnetycznego itp.). We współczesnych modelach wartość sprawności może sięgać 99%.

Kształt wykresu opisującego zmianę napięcia na wyjściu UPS.

- Sinusoida czysta. Klasyczny wykres napięcia AC, właśnie tak zmienia się w sieci AC; wyjście sinusoidalne oznacza, że UPS prawie nie ma zniekształceń sygnału w porównaniu do sieci zasilającej. W rezultacie taki zasilacz nadaje się do każdej technologii prądu przemiennego, a niektóre urządzenia (na przykład sprzęt audio) generalnie wymagają niezwykle czystej fali sinusoidalnej. Wymaga to jednak dość skomplikowanych rozwiązań technicznych, dlatego taki kształt sygnału można spotkać w drogich interaktywnych i inwerterowych zasilaczach UPS.

- Sinusoida modyfikowana (przybliżona, aproksymowana). Sygnał ten ma kształt zbliżony do sinusoidy, lecz linia wykresu w tym przypadku nie jest gładka, a składa się z oddzielnych prostokątnych „stopni”. Większość niedrogich zasilaczy UPS zapewnia taki kształt sygnału; takie urządzenia są niedrogie i nadają się do zasilania sprzętu komputerowego.