Cos'è un UPS e perchè utilizzarlo

Cos'è un UPS ?
La sigla UPS significa "Uninterruptible Power Supply" ed è tradotta in italiano come Gruppo di Continuità. Il gruppo di continuità è una apparecchiatura che viene posta fra la rete di alimentazione ed i dispositivi da proteggere, allo scopo di fornire energia alle apparecchiature anche in mancanza di energia elettrica. Esistono diversi tipi di gruppi di continuità ma quelli che assicurano una alimentazione priva da qualsiasi tipo di disturbo sono quelli definiti ON LINE.
Il gruppo di continuità non deve essere confuso con altri dispositivi quali, ad esempio, stabilizzatori di tensione, trasformatori di isolamento, surge suppressor, ecc.

Perchè utilizzare un UPS
Il computer si spegne o si blocca senza nessuna ragione apparente?
Si lavora con dati preziosi che costerebbe tempo e denaro sostituire nel caso venissero cancellati improvvisamente a seguito di una caduta di rete momentanea?
Nonostante l'elevato grado di affidabilità raggiunto dai personal computer di oggi, questi rimangono tuttavia vulnerabili alle oscillazioni e alle cadute della tensione di rete. Le anomalie della tensione di rete possono causare la perdita dei dati che state elaborando o addirittura di interi file scritti in precedenza. Un intero disco può andare perso o distrutto se un disturbo avviene mentre si eseguono delle operazioni di scrittura.
Se Vi è capitato uno di questi problemi, o se comunque non volete incorrere in guai di questo genere, dovrete sicuramente dotare il sistema di un Gruppo di Continuità.

I principali disturbi delle linee elettriche
Da un recente studio svolto dalla IBM è emerso che sulla nostra linea elettrica si verificano oltre 128 disturbi di vario genere ogni mese (oltre 4 al giorno!).

I disturbi più frequenti sono i seguenti:

  • 87,2% Abbassamenti di tensione (Sags)

  • 7,4% Innalzamenti della tensione di migliaia di Volt (Spikes)

  • 4,7% Assenza di corrente (Black-Out)

  • 0,7% Disturbi (Surges)

 

Gli effetti sui Personal Computer
Qualunque sistema informatico subisce danni più o meno seri in base al tipo ed all'intensità del disturbo della linea elettrica.

I più frequenti sono i seguenti:

  • 44,1% Perdita dati contenuti in RAM

  • 17,5% Rottura dell'Hard Disk

  • 15,8% Danneggiamento scheda CPU

  • 12,9% Vari

  • 9,7% Perdita dati contenuti nella ROM

Indicazioni generiche di vari tipi di carico

TIPO

Pot. Nominale

TIPO

Pot. Nominale

PC senza monitor

200 VA

Server di rete senza monitor

300 VA

Monitor monocromatico

50 VA

Monitor colore 15"

100 VA

Monitor colore 17"

150 VA

Monitor colore 19" - 21"

150 VA

Stampante ad aghi 80 Col.

70 VA

Stampante Ink-Jet A4

50 VA

Stampante laser A4

900 VA

Stampante laser A3

1200 VA

Terminale video monocr.

100 VA

Terminale video colore 14"

150 VA

Plotter a pennino A3

70 VA

Plotter a pennino A0

150 VA

 

Glossario degli UPS

 

UPS Off Line / Stand By / No Break
Un UPS si definisce Off Line o Stand By o No Break quando l'inverter interviene ad alimentare il carico solo in assenza di rete o con rete fuori tolleranza. Questi UPS sono più comunemente definiti "ad intervento"; Il tempo di commutazione rete/inverter è solitamente inferiore a 5 msec. e tale tempo di intervento è così breve che il PC collegato non subisce alcuna interruzione (break) per mancanza di rete e può continuare a funzionare senza problema. Questi UPS sono un genere i più economici sul mercato e sono consigliati per installazioni dove la rete elettrica non ha eccessive oscillazioni. Questi UPS non possono essere alimentati da Gruppi Elettrogeni e di norma non consentono l'aggiunta di batterie per espanderne l'autonomia.

 

UPS Line Interactive
Si definisce tale un UPS la cui particolarità è quella di avere l'inverter sempre attivo, anche in presenza di rete, ma non connesso all'uscita. Questo accorgimento permette di ottenere tempi di intervento estremamente rapidi. Questi UPS spesso non consentono di essere alimentati da Gruppi Elettrogeni e di norma non consentono l'aggiunta di batterie per espanderne l'autonomia

 

UPS On Line
Un UPS si definisce On Line se il carico viene alimentato dall'inverter sia in presenza che in assenza di rete (entro i limiti di tolleranza). Per poter operare in tal modo l'inverter preleva energia dalla rete se questa è disponibile, mentre preleva corrente dagli accumulatori se la rete di alimentazione non è disponibile. Questi UPS consentono di essere alimentati anche da Gruppi Elettrogeni e possono essere collegati a batterie ausiliarie così da poterne espanderne l'autonomia a piacimento.

 

Dispositivo By Pass
Negli UPS On Line il By Pass è un dispositivo che permette all'apparecchiatura collegata di essere alimentata direttamente dalla rete in caso di sovraccarico o avaria dell'inverter. Spieghiamo meglio: l'accensione di un PC provoca normalmente sulla rete uno spunto di corrente pari a circa 30/40 Amp. per uno o due semicicli; questa corrente è necessaria per caricare i condensatori elettrolitici dell'alimentatore switching presente in tutti i PC. Difficilmente l'UPS sarà in grado di sopperire a questo sovraccarico: il by pass, allora, provvederà a commutare il carico direttamente sulla rete. La commutazione avviene in un tempo inferiore a 1 msec. ed in fase con la rete stessa, senza che l'apparecchiatura subisca alcun tipo di problema. La commutazione su rete avviene solo ed esclusivamente entro i limiti di tolleranza dell'UPS (normalmente +/- 20%); nel caso la rete non sia entro questi limiti, l'inverter tenterà di spuntare il sovraccarico erogando corrente fino al massimo delle sue possibilità. Quando avviene una commutazione, il carico rimane alimentato da rete per tutto il tempo necessario all'accensione del PC, più un tempo fisso, determinato dal costruttore, che va da circa 5 a 10 secondi. Nel caso invece che la commutazione sia avvenuta per avaria dell'inverter, il carico rimarrà alimentato da rete in modo continuo e l'UPS darà indicazione dell'anomalia in forma visiva ed acustica.

Altri carichi che possono far entrare in funzione il by pass sono:

l'accensione di un monitor a colori (3/7 Amp. per 1/2 secondo circa in funzione delle dimensioni del monitor), perchè durante i primi istanti di funzionamento viene alimentata una bobina di smagnetizzazione del tubo catodico

se l'UPS non è correttamente dimensionato e qualora vi siano collegati a valle stampanti laser o fax a carta comune o fotocopiatori, il by pass potrebbe entrare in funzione ad intervalli regolari di 7/15 secondi circa a causa dell'accensione del rullo fusore presente in questi tipi di macchine per ufficio. In questo caso o si scollegano questi tipi di carico o si provvederà a dimensionare l'UPS con uno di potenza maggiore.

 

Tempo di Intervento
A volte definito anche come tempo di commutazione, è il tempo che intercorre, negli UPS Off Line, tra il momento in cui la rete viene a mancare o esce dai limiti di tolleranza ed il momento in cui l'inverter è in grado di erogare sul carico una tensione costante e stabilizzata. Il tempo di intervento viene a volte utilizzato in riferimento al dispositivo di By Pass per il tempo che trascorre tra il momento in cui si ha un sovraccarico o l'avaria dell'inverter ed il momento in cui il carico è correttamente alimentato dalla rete tramite By Pass.

 

Fattore di potenza
Caratteristica di un carico in corrente alternata espressa dal rapporto fra la potenza attiva in Watt e la potenza apparente in VA. Quindi F.P. = W/VA. Nel caso di carichi lineari il fattore di potenza risulta essere uguale al cosphi. Nel caso di carichi non lineari (es. i computer) questa corrispondenza non è più vera e quindi risulta improprio nel settore informatico l'uso del termine cosphi.

 

Potenza Nominale VA
E' la potenza massima che l'UPS può erogare per un tempo indeterminato e si misura in VA (Volt Ampere). In genere a fianco del valore di potenza nominale viene definito il cosphi o P.F. (Power Factor - fattore di potenza) del carico su cui può essere erogata quella potenza o, in alternativa, il valore massimo in Watt associato alla potenza espressa in VA.

Per semplificare la comprensione del concetto di seguito riportiamo un esempio:
potenza nominale UPS 1000 VA a F.P. 0,8 - 1000 x 0,8 - Potenza reale UPS su carico resistivo in Watt: 800

Potenza Informatica VAi
Termine privo di alcuna valenza tecnica, utile per il dimensionamento dell'UPS compatibilmente con le apparecchiature informatiche. Questo termine nasce dal fatto che sia il PC che qualsiasi apparecchiatura alimentata da alimentatore switching ha la prerogativa di essere un carico induttivo e di prelevare energia in modo impulsivo. Pertanto più l'UPS sarà in grado di erogare energia sugli spunti più il valore informatico della potenza dichiarata per quel UPS sarà alta.

 

Inverter
Dispositivo utilizzato nei gruppi statici di continuità per generare una tensione alternata partendo da una tensione continua.Alla sua uscita l'inverter può generare una tensione alternata sia sinusoidale che quadra (trapezoidale, a gradino, pseudosinusoidale, ecc.). 
Solitamente su UPS di qualità l'inverter genera una tensione alternata rigorosamente sinusoidale.
L'onda sinusoidale in genere è sempre da preferirsi perchè uguale a quella di rete e quindi più adatta ad alimentare apparecchiature concepite per funzionare con tensione di rete.

 

Doppia Conversione
Questo termine segue di solito il termine " On Line " (On Line a doppia conversione). Un UPS si definisce tale se la tensione alternata di ingresso viene dapprima raddrizzata e resa continua (prima conversione) e quindi di nuovo trasformata dall'inverter in tensione alternata (seconda conversione). Lo scopo della doppia conversione è quello di poter generare in uscita una tensione alternata stabilizzata e filtrata indipendente anche elettricamente da quella di ingresso, sia per tensione che per frequenza, in qualsiasi momento.

 

Batteria
Accumulatore di energia in forma elettrochimica. La batteria fornisce energia all'inverter quando la rete manca o quando la stessa esce dai limiti di tolleranza ammessi. Quando la rete è presente la batteria viene caricata e mantenuta carica.
Dalla batteria si distinguono due dati caratteristici importanti:
A) Tensione di batteria che si definisce in Volt
B) Capacità di batteria che si definisce in Ah

NOTA: per un buon funzionamento e una lunga vita le batterie dovrebbero essere utilizzate ad una temperatura ambiente compresa fra 15 e 25° C.

 

Tensione continua (Vdc)
Tensione il cui verso rimane costante nel tempo. L'unità di misura è il Volt.
L'esempio più conosciuto è quello della tensione delle batterie.

 

Tensione alternata (Vac)
Tensione il cui verso cambia ciclicamente. Si misura in Volt.
Su tutto il territorio nazionale l'ENEL fornisce una tensione alternata monofase di 230 VAC 50 Hz.

 

Frequenza (Hz)
Termine che viene riferito ad una grandezza alternata, in genere tensione o corrente.
La frequenza si misura in Hertz e sta ad indicare quante volte in un secondo la grandezza cambia di verso o direzione.

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