Zasilacze awaryjne - test UPSów

Zasilacze awaryjne mają zapewnić zaopatrzenie w energię elektryczną w razie jej braku w gniazdku. Ale nie wszystkie modele UPSów wymyślone kiedyś do podtrzymywania pracy komputerów oferują napięcie chociażby zbliżone do tego z elektrowni. Chodzi o kształt sinusa. Także moc musi być wystarczająca do zasilenia odbiorników. Z naszego testu dowiesz się, co oferują najnowsze UPS-y.

W dzisiejszym świecie przerwy w dostawie energii elektrycznej mogą spowodować wiele kłopotów nie tylko właścicielom komputerów. Urządzenia korzystające z innych rodzajów energii, na przykład ogrzewacze gazowe najnowszych generacji, są wyposażone w elektronikę sterującą, która przestaje działać bez dopływu prądu, czyniąc całe urządzenie bezużytecznym. Zimowym szczytom zużycia energii z powodu zimna dorównują letnie, związane z korzystaniem z klimatyzacji. Dlatego coraz częściej trzeba brać pod uwagę ewentualność przerw w zasilaniu albo pojawienia się innych zakłóceń. A wówczas do akcji powinny wkraczać zasilacze awaryjne.

Rodzaje zasilaczy awaryjnych

Wewnątrz każdego zasilacza awaryjnego można znaleźć te same elementy: układy filtrujące, bateria akumulatorów, prostownik do ich ładowania i falownik, do przekształcania zgromadzonej w urządzeniu energii na prąd zmienny. Zasilacze dzielimy według połączeń między tymi elementami. Największą popularnością cieszą się modele interaktywne. Dawniej równo dzieliły się rynkiem z tańszymi "offline'ami" i najdroższymi typu "online".

Urządzenia o topologii interaktywnej okazały się tanie i jednocześnie funkcjonalne. W tym wypadku interaktywność polega na śledzeniu fazy napięcia zasilającego po to, żeby w momencie przejścia na pracę bateryjną od razu dostarczyć napięcie chwilowe w zbliżonej wysokości. W praktyce nie udaje się przełączyć natychmiastowo, w najlepszych modelach przerwę skrócono do 1-2 ms. Rzeczywiste przełączanie może trwać jednak dłużej. Konstrukcje interaktywne ujawniły jeszcze jedną zaletę. Są wyposażone w autotransformator obniżający napięcie wejściowe przed wyprostowaniem i jednocześnie będący częścią falownika podczas wytwarzania prądu z baterii. Dodając do jego zwojów kilka wyprowadzeń, łatwo uzyskać układ transformujący napięcie w granicach kilkunastu procent, a łącząc odpowiednie wyprowadzenia, można korygować napięcie bez przełączania zasilacza w tryb bateryjny. W ten sposób działa AVR, układ stabilizacji napięcia. Oszczędza się baterie i zwiększa sprawność korekcji napięcia. Sprawność pracy z wykorzystaniem AVR ocenia się na 96 procent, a z układem bateryjnym na 80 procent.

Zasilacze "online" oferują zasilanie energią pobieraną wyłącznie z baterii, w której braki uzupełnia osobny, odseparowany elektrycznie układ do jej ładowania. Oddzielenie generatora prądu zmiennego, tzw. falownika, od źródeł zewnętrznych gwarantuje mu niespotykany komfort pracy. Szumy, odkształcenia harmoniczne, wahania częstotliwości i inne zmienne przebiegi nie przedostają się przez barierę złożoną z prostownika i akumulatora. Jednak z powodu ciągłej zamiany prądu zmiennego na stały i z powrotem sprawność zasilacza "online" nie jest imponująca. Ocenia się, że blisko 20 procent energii zamienia się w ciepło. Ustawicznie obciążona bateria szybko się zużywa i musi być często wymieniana. To są wysokie koszty braku przełączania między różnymi źródłami energii, charakterystyczne dla zasilaczy pozostałych rodzajów.

Zasilacz "offline" działa jak poprzedni w momencie stwierdzenia wad prądu i łączy wprost wejście z wyjściem, kiedy defekt ustąpi. Przełączanie z jednego źródła na drugie staje się problemem, wywołanym samą naturą prądu zmiennego. Niedopasowanie fazowe może powodować gwałtowne skoki napięcia. Aby je zmniejszyć, przełączanie, a zatem i przerwy w ciągłości zasilania trwają stosunkowo długo. Radzą sobie z tym komputerowe zasilacze impulsowe, które w zależności od pojemności użytych kondensatorów mogą się obyć bez prądu od 20 do 50 ms. Przełączanie UPS-a trwa dwukrotnie szybciej. Pozornie nie ma problemu, ale...

Rozwód z komputerem

Standardowe zasilacze przede wszystkim były rozwijane z myślą o podtrzymaniu komputera i jego zasilacza impulsowego. Nie oferowały energii wyższej jakości, którą mamy w gniazdku, bo nie było takiej potrzeby. Najtańszy w produkcji i najprostszy był generator napięcia prostokątnego i on szybko zdominował rynek. Słupek dodatni, słupek ujemny i przerwa między nimi są takiej długości, żeby średnie wartości napięcia odpowiadały sinusoidalnym z gniazdka.

Jednak zakres używania zasilaczy stopniowo się rozszerza poza zastosowania, do których były konstruowane. Producentów zmusza do tego rynek. W epoce laptopów nie ma już tylu komputerów biurkowych, którym potrzebna byłaby ochrona. Jednocześnie jest coraz więcej elektroniki użytkowej, która powinna być odporna na zaniki napięcia. Systemy otwierania bramy sterowane pilotem, elektronika systemów grzewczych, telewizor czy system audio także powinny mieć odpowiednie zabezpieczenia. Wykorzystanie do ratowania sytuacji powszechnie dostępnych i tanich zasilaczy awaryjnych byłoby dobrym rozwiązaniem, gdyby korzystające z ich pomocy urządzenia miały tak samo niskie wymagania co do jakości energii, jak zasilacze komputerowe.

Za mało watów

Mała moc to przeżytek
Przemysław Lisowski

Przemysław Lisowski

Główny Konstruktor

Spółdzielnia Pracy Elektroniki i Informatyki ETA

Zamiana komputerów stacjonarnych na przenośne z zasilaniem akumulatorowym ograniczyła zapotrzebowanie na zasilacze UPS małej mocy typu "offline", wzrosło natomiast zapotrzebowanie na zasilacze UPS "online" średniej i dużej mocy, przeznaczone do ochrony serwerów i serwerowni. W zasilaczach UPS dużej mocy stosowane są rozwiązania ograniczające straty energii związane z przetwarzaniem. Należą do nich falowniki z wielopoziomowym stopniem mocy, praca w trybie Eco (line-interactive), aktywne zarządzanie mocą w układach wielozasilaczowych. Zwiększenie niezawodności systemów zasilania awaryjnego uzyskuje się przez stosowanie konfiguracji nadmiarowych. Uznanie zyskały zasilacze modułowe, które poza nadmiarowością zapewniają skalowalność i łatwy serwis. Ponadto odpowiednia obsługa serwisowa polegająca na okresowej wymianie akumulatorów, wentylatorów i kondensatorów znacznie wydłuża żywotność zasilaczy UPS.

Dzisiaj nawet tolerancyjne komputery zaczynają protestować przeciwko marnej jakości energii elektrycznej dostarczanej przez typowe zasilacze awaryjne. Prostokąty, zęby piły i inne dziwne kształty napięcia wytwarzanego niewielkim kosztem powodują coraz więcej problemów w cywilizacji przystosowanej do obecności sinusa w gniazdku elektrycznym. Co gorsze, niesinusoidalne formy napięcia często szkodzą w sposób podstępny, trudno zauważalny, generując zakłócenia nie tylko na własnej częstotliwości.

We współpracy z najnowszymi zasilaczami komputerowymi, wyposażonymi na wejściu w układy poprawiające współczynnik mocy (PFC), może dochodzić do oszukiwania tych układów, np. w modelach, które pozyskują wzorzec prądu z sieci zasilającej. Następnym urządzeniem narażonym na uszkodzenia są popularne transformatorowe zasilacze małej mocy. Przebieg inny od sinusoidalnego może powodować przegrzewanie rdzenia i w konsekwencji spalenie urządzenia. W niebezpieczeństwie będą też silniki o małej mocy. W zależności od konstrukcji mogą odmówić pracy (za mały moment rozruchowy) lub się przegrzewać. Inne problemy są związane z emisją fal elektromagnetycznych różnych częstotliwości, spowodowaną gwałtownymi spadkami i wzrostami napięcia. Mogą powodować zakłócenia w pracy zasilanych urządzeń RTV. Z tego przeglądu wynika, że najczęstszą konsekwencją używania napięcia o dziwnych kształtach jest przegrzanie, tym groźniejsze, im dłużej trwa. Dlatego powinny być stosowane najwyżej chwilowo.

Najlepsi

Wśród zasilaczy droższych niż 700 zł rywalizacja była bardzo zacięta. Po raz pierwszy pojawiły się tanie konstrukcje "online’owe". Takie zasilacze same produkują energię o stałym napięciu i bardzo dobrych parametrach. Za te cechy wyróżniliśmy PowerArt Sinus Eco 1kVA.

W tej grupie dostrzegliśmy jeszcze jeden zasilacz wart wyróżnienia. Chodzi o CyberPower CP1300EPFCLCD. Ma dwa gniazdka USB przeznaczone do ładowania innych urządzeń. Brawa dla konstruktorów za zauważenie, że USB stał się nie tylko interfejsem komunikacyjnym, ale służy także do ładowania. Poza tym zasilacz ma po trzy gniazdka z zabezpieczeniem pełnym i tylko przeciwprzepięciowym. Ale nie są to gniazdka komputerowe, tylko duże typu "schuko". Wewnątrz zasilacz ma tylko jeden stopień AVR, podwyższający napięcie, na zewnątrz wyróżnia się niecodziennym wystrojem.

wyniki testu

wyniki testu

Wśród modeli tańszych walka także była wyrównana. Przyznaliśmy tu dwa pierwsze miejsca. Ever ECO LCD 800 jest nowym offline’em z bardzo pojemnymi dwiema bateriami i długim czasem podtrzymania. Wśród krajowych konstrukcji zwraca na siebie uwagę wyświetlaczem LCD i bardzo elegancką sylwetką. APC Back-UPS Pro 550 wyróżnia się nie tyle wyświetlaczem, ile systemem automatycznego wyłączania niektórych gniazdek po przejściu podłączonego komputera w stan hibernacji lub jego wyłączeniem.


Zobacz również