UPS, wyłączyli prąd

Zanik napięcia w sieci energetycznej może mieć dla użytkowników komputerów rozmaite konsekwencje - czasami będzie to tylko chwilowa niedogodność, a czasami straty sięgające setek tysięcy złotych.

Zanik napięcia w sieci energetycznej może mieć dla użytkowników komputerów rozmaite konsekwencje - czasami będzie to tylko chwilowa niedogodność, a czasami straty sięgające setek tysięcy złotych.

Zdarza się, że kupujący komputer na użytek domowy nie wie o istnieniu urządzeń podtrzymujących zasilanie. A jeśli nawet coś słyszał o UPS-ach, uważa je za mało przydatne - na pewno mniej niż na przykład dobry zestaw głośników albo szybka karta graficzna. Dlatego UPS-y nie są urządzeniami często spotykanymi w domach.

Inaczej - na szczęście - przedstawia się sytuacja w przypadku firm. Tutaj świadomość niebezpieczeństw związanych z niespodziewanym odcięciem zasilania jest znacznie większa. Firmy coraz częściej decydują się zainwestować w UPS-y, aby chronić przynajmniej kluczowe fragmenty swojej struktury informatycznej, np. serwery.

Kłopoty z prądem

UPS-y o mocy do 500 VA

UPS-y o mocy do 500 VA

Podejmując decyzję o zakupie UPS-u, należy brać pod uwagę nie tylko możliwość całkowitego zaniku zasilania w sieci energetycznej. Równie istotna jest jakość samej sieci - jeśli często występują w niej wahania napięcia, zdarzają się gwałtowne skoki (na przykład spowodowane uderzeniami pioruna) lub w pobliżu komputera pracują inne urządzenia o wysokim poborze mocy, wówczas UPS także może się okazać niezwykle cennym nabytkiem. W zależności od klasy eliminuje najpopularniejsze i mniej popularne rodzaje zakłóceń w sieci energetycznej, dzięki czemu prąd docierający do urządzeń takich jak komputer jest dla nich dużo bezpieczniejszy.

Producenci UPS-ów tworzą własne klasyfikacje zakłóceń występujących w sieci, niekiedy bardzo szczegółowe. Przyjrzyjmy się podstawowemu podziałowi.

<font color="red">Chwilowe zaniki napięcia to zdecydowanie najczęstszy problemem. Występują najczęściej w momencie, gdy w pobliżu komputera zostanie uruchomione urządzenie o dużym poborze mocy, na przykład kuchenka mikrofalowa lub ekspres do kawy. Objawy mogą być bardzo różne, na przykład samoczynny restart komputera.

UPS-y o mocy do 1000 VA

UPS-y o mocy do 1000 VA

<font color="red">Przepięcia to inny rodzaj zakłóceń powodowany przez te same urządzenia. Dochodzi do nich w momencie wyłączania urządzeń i uwalniania do sieci zgromadzonego napięcia. Powoduje to, że przez ułamek sekundy napięcie w sieci jest dużo wyższe od dopuszczalnego.

<font color="red">Zakłócenia elektromagnetyczne są również dość powszechne. Powodują odkształcenie przebiegu prądu od idealnej sinusoidy. Duże odkształcenie może być jedną z przyczyn szybszego zużywania się sprzętu komputerowego.

<font color="red">Całkowity i długotrwały zanik napięcia to problem rzadziej występujący. Przeważnie jego przyczyną jest uszkodzenie sieci, spowodowane na przykład burzą.

<font color="red">Krótkotrwały impuls czyli gwałtowny wzrost napięcia, może być spowodowany na przykład pobliskim uderzeniem pioruna. Te impulsy często powodują uszkodzenia niezabezpieczonych modemów, docierając do nich przez linie telefoniczne.

Jak działa UPS?

Podstawowym elementem każdego UPS-u jest bateria lub grupa baterii, które magazynują prąd niezbędny do podtrzymania zasilania w sytuacji awaryjnej. Niektóre - najbardziej zaawansowane - nawet w przypadku normalnego zasilania sieciowego wykorzystują baterie do zasilania podłączonych urządzeń.

Baterie są ładowane w czasie, gdy UPS podłączony jest do sieci zasilającej. Aby ładowanie było możliwe, potrzebny jest prostownik, który zamienia prąd zmienny z sieci na prąd stały, niezbędny do ładowania baterii.

Opłacalność UPS-ów

Opłacalność UPS-ów

Ponieważ jednak urządzenia takie jak komputer muszą być zasilane prądem zmiennym, konieczny jest również falownik, który wykonuje operację odwrotną - zamienia prąd stały na zmienny. W prostszych UPS-ach napięcie zmienne wytwarzane przez falownik ma przebieg schodkowy, będący tylko przybliżeniem idealnej sinusoidy. Czasami to przybliżenie jest niewielkie, a przebieg sprawia wrażenie zupełnie przypadkowego. Prawdziwą sinusoidę generują falowniki wbudowane w zaawansowane modele UPS-ów, głównie pracujących w topologii online.

Niezbędnym elementem każdego UPS-u jest mikroprocesorowy układ sterowania, odpowiedzialny za ładowanie baterii i monitorowanie stanu sieci energetycznej.

Praktycznie wszystkie UPS-y, z wyjątkiem najbardziej podstawowych modeli, wyposażone są w gniazda szeregowe, które pozwalają im na komunikację z komputerem. Dzięki temu oprogramowanie sterujące monitoruje stan pracy UPS-u i na przykład w wypadku zaniku napięcia w sieci może w bezpieczny sposób zamknąć wszystkie pracujące aplikacje i system.

UPS-y dzieli się na trzy podstawowe grupy, w zależności od sposobu pracy.

Najprostsze i najtańsze są urządzenia pracujące w trybie offline. Filozofia ich działania sprowadza się do wykrywania zaniku napięcia w sieci energetycznej. Gdy do niego dojdzie, UPS typu offline przełączają się na pracę bateryjną. Nie analizują jednak przebiegu prądu w czasie i dlatego nie potrafią odpowiednio uzupełnić przerwanej sinusoidy. Oznacza to, że w momencie przełączania na pracę bateryjną może dojść do poważnych zniekształceń napięcia, na przykład do powstania "szpilki", czyli napięcia znacznie wyższego od prawidłowego. Dlatego UPS-y offline są odpowiednie do zasilania komputerów, dość odpornych na wszelkiego rodzaju zniekształcenia, jednak nie powinny być stosowane w przypadku wrażliwego na takie zakłócenia sprzętu laboratoryjnego, pomiarowego itd.

Problem ten został rozwiązany w bardziej technologicznie zaawansowanych UPS-ach klasy line-interactive. Potrafią one analizować przebieg prądu i uzupełniać przerwaną sinusoidę, nie powodując zakłóceń w pracy. Czasami są też wyposażone w dodatkowe mechanizmy, takie jak AVR (auto voltage regulator), które pozwalają obniżać lub podwyższać (w pewnych granicach) napięcie bez przechodzenia na pracę bateryjną. Wciąż jednak nie rozwiązują drugiego problemu, jakim jest trwająca kilka milisekund przerwa w zasilaniu, pojawiająca się, zanim UPS uruchomi zasilanie bateryjne. Na szczęście, to także nie stanowi żadnego problemu dla pobierających prąd impulsowo zasilaczy komputerowych.

Najbardziej technologicznie zaawansowane UPS-y pracują w topologii online. W odróżnieniu od dwóch poprzednich. Podłączone do nich urządzenia są cały czas zasilane prądem z baterii ładowanej na bieżąco, dlatego nie ma problemu przerwy w zasilaniu podczas przełączania na pracę awaryjną. Tylko w wypadku uszkodzenia baterii UPS online przechodzi w tryb zasilania obejściowego, w którym do urządzeń dostarczane jest napięcie z sieci, ewentualnie przefiltrowane w celu wyeliminowania zakłóceń. UPS-y pracujące w topologii online charakteryzują się zdecydowanie najlepszymi parametrami użytkowymi i nadają się zazwyczaj do zasilania najbardziej wymagających odbiorników prądu.


Zobacz również