Ecco gli argomenti di oggi:
Cos’è un UPS (Uninterruptible Power Supply).
Componenti degli UPS: carica batterie, batterie, inverter, interruttori.
Funzionamento dei gruppi di continuità.
I diversi tipi di UPS.
UPS di tipo Stand By (offline).
UPS a linea interattiva.
UPS online con doppia conversione.
Cos’è un UPS (Uninterruptible Power Supply).
L’UPS è un apparecchio concepito per proteggere computers e altre apparecchiature elettriche dalla caduta (o perdita significativa) di alimentazione elettrica, dagli sbalzi di questa, così come in certi casi dai disturbi sulla rete elettrica.
Per poter svolgere il suo compito, il gruppo di continuità contiene diverse batterie che prendono il controllo e quando serve diventano la sorgente di alimentazione.
In caso di necessità, la tensione in corrente continua fornita dalle batterie viene convertita in tensione a corrente alternata da un inverter: la tensione convertita può essere utilizzata come fonte di alimentazione per le apparecchiature collegate all’UPS stesso.
Solitamente gli UPS si utilizzano per i computers e altre periferiche, tuttavia oggi abbiamo anche grossi gruppi di continuità industriali, in grado di lavorare con interi quadri elettrici. Per quanto riguarda le applicazioni domestiche, troviamo piccoli UPS che costano alcune decine di euro, in grado di proteggere il nostro computer, oppure il modem, il monitor, insomma carichi elettrici non troppo grandi.
Nella prossima immagine vediamo un piccolo UPS della APC, si nota la linea di design e il display con sfondo blu.
Come accennato in precedenza, ci sono oggi anche grandi sistemi UPS, alcuni con progettazione modulare, in grado di fornire energia a molte apparecchiature; ecco nella prossima immagine uno di questi gruppi industriali.
Componenti degli UPS: carica batterie, batterie, inverter, interruttori.
Dopo aver visto cos’è un UPS, a cosa serve, e in linea generale come funziona, possiamo dare uno sguardo più approfondito ai componenti presenti al suo interno; molti di questi sono a tutti noi familiari, anche se probabilmente a non tutti è mai capitato di immaginare questi oggetti riuniti in un’unica apparecchiatura.
Nella prossima immagine vediamo lo schema di un sistema con un piccolo gruppo di continuità per computers.
Come vediamo nella figura sopra, l’UPS viene collegato normalmente alla rete elettrica; all’uscita dell’apparecchio abbiamo una presa dove possiamo collegare la spina del computer o di qualsiasi altro apparecchio.
Se vogliamo possiamo anche utilizzare una presa multipla e collegare all’UPS diversi apparecchi, naturalmente è necessario verificare quale potenza massima il gruppo offre.
Nella prossima immagine vediamo cosa c’è all’interno dell’ups.
Funzionamento dei gruppi di continuità.
All’interno dell’UPS troviamo una o più batterie, e un inverter. Le batterie vengono utilizzate per immagazzinare l’energia che sarà poi utilizzata in caso di bisogno.
L’inverter serve a convertire la corrente delle batterie in alternata, poiché all’uscita dell’UPS dobbiamo avere questo tipo di alimentazione.
Dal punto di vista degli utilizzi (computer, monitor ecc.) l’alimentazione è trasparente, ovvero essi non “sanno” da dove arriva.
Per caricare la batteria o le batterie del gruppo di continuità, all’interno dello stesso è presente un classico carica batterie che trasforma la corrente alternata in ingresso, in corrente continua per le celle di accumulo.
Nella prossima figura lo vediamo, insieme a due interruttori dei quali scopriremo l’utilizzo nel prossimo paragrafo.
La figura sopra mostra l’ups con al suo interno il carica batterie, le batterie e l’inverter. I due interruttori presenti al suo interno servono a decidere quale fonte di energia deve essere utilizzata per alimentare le apparecchiature collegate al gruppo.
In condizioni normali, sarà chiuso l’interruttore I1, mantenendo l’interruttore I2 aperto; viceversa, quando l’UPS interviene si aprirà l’interruttore I1 e, chiudendo I2 si utilizzerà la tensione in uscita dall’inverter.
Notiamo dove sono le correnti alternate e continue: dalla presa al caricatore della batteria, e dopo gli interruttori I1 e I2, siamo in corrente alternata. Nelle batterie e fino all’ingresso dell’inverter siamo invece in presenza di corrente continua.
I diversi tipi di UPS: Stand by (offline), a linea interattiva, e online con doppia conversione.
A seconda dell’applicazione possiamo oggi impiegare diversi ups, e sostanzialmente ne abbiamo di tre tipi; li analizziamo di seguito.
UPS di tipo Stand By (offline).
Questo tipo di gruppo di continuità è probabilmente il più semplice e comunemente utilizzato, soprattutto in ambito domestico. Questo apparecchio rimane in stand by finché non si verifica la caduta o perdita significativa di tensione; in tal caso interviene e commuta l’alimentazione in uscita prelevandola dall’inverter. L’ups fuori linea è il gruppo di continuità più economico.
Ecco un ups di tipo offline nella prossima figura.
UPS a linea interattiva.
Subito dopo l’ups di cui sopra, troviamo il modello chiamato a linea interattiva. Questo apparecchio monitora costantemente l’alimentazione di rete e la filtra, assicurando in uscita un segnale elettrico stabile e con meno disturbi; questi ups vengono anche chiamati “smart”.
Nella prossima immagine vediamo lo schema di funzionamento di questo tipo di UPS.
UPS online con doppia conversione.
L’ultimo tipo di UPS che conosciamo oggi è quello più sofisticato: l’apparecchio online con doppia conversione.
Questa macchina in pratica non effettua nessuno switch per l’alimentazione ma piuttosto converte continuamente la tensione in ingresso per caricare le batterie, e riconverte la tensione in alternata attraverso l’inverter per fornire l’uscita.
Con questo tipo di ups in uscita abbiamo sempre l’energia proveniente dalle batterie.
L’ups in linea con doppia conversione assicura l’isolamento tra la fonte di alimentazione primaria e i macchinari a esso collegati.
Lo switch presente nella figura sopra ha la funzione di bypass e viene utilizzato se se si vuole escludere l’ups.
