Alimentazione Ininterrotta (UPS): Diagramma a Blocchi e Spiegazione
Cos'è un UPS (Uninterruptible Power Supply)?
Un sistema di alimentazione ininterrotta (UPS) è definito come un pezzo di attrezzatura elettrica che può essere utilizzato come fonte di energia immediata per il carico connesso in caso di guasto nella fonte principale di alimentazione.
In un UPS, l'energia è generalmente immagazzinata in volani, batterie o super condensatori. A confronto con altri sistemi di alimentazione immediati, gli UPS hanno il vantaggio di offrire una protezione immediata contro le interruzioni dell'alimentazione di ingresso.
Ha un tempo di funzionamento a batteria molto breve; tuttavia, questo tempo è sufficiente per spegnere in sicurezza l'apparato connesso (computer, apparecchiature di telecomunicazione, ecc.) o per attivare una fonte di alimentazione di riserva.
Gli UPS possono essere utilizzati come dispositivi protettivi per hardware che potrebbe subire danni gravi o perdite con un'interruzione improvvisa dell'alimentazione.
Altre denominazioni spesso utilizzate per gli UPS sono: fonte di alimentazione ininterrotta, backup a batteria e backup a volano. La disponibilità degli UPS varia da unità di 200 VA, utilizzate per un singolo computer, fino a unità grandi fino a 46 MVA.
Principali ruoli di un UPS
Quando c'è un guasto nella fonte di alimentazione principale, l'UPS fornisce l'energia per un breve periodo. Questo è il ruolo principale dell'UPS. Inoltre, può anche correggere alcuni problemi di alimentazione generali relativi ai servizi di utilità in vari gradi.
I problemi che possono essere corretti sono picchi di tensione (sovravoltaggi sostenuti), rumore, riduzioni rapide della tensione d'ingresso, distorsione armonica e instabilità della frequenza nella rete.
Tipi di UPS
In generale, i sistemi UPS sono categorizzati in UPS on-line, UPS off-line e UPS interattivi in linea. Altri disegni includono ibrido on-line in standby, ferro in standby, conversione delta on-line.
UPS off-line
Questo UPS è anche chiamato sistema UPS in standby, che offre solo le caratteristiche più basilari. Qui, la fonte primaria è la corrente AC filtrata (mostrata nel percorso solido in figura 1).
Quando si verifica un'interruzione di energia, l'interruttore di trasferimento seleziona la fonte di backup (mostrata nel percorso tratteggiato in figura 1).
Pertanto, possiamo chiaramente vedere che il sistema in standby inizia a funzionare solo quando si verifica un guasto nella rete. In questo sistema, la tensione AC viene prima rettificata e immagazzinata nella batteria di accumulazione collegata al rettificatore.
Quando si verifica un'interruzione di energia, questa tensione CC viene convertita in tensione AC mediante un invertitore di potenza e trasferita al carico connesso.
Questo è il sistema UPS meno costoso e fornisce protezione dai sovratensioni oltre al backup. Il tempo di trasferimento può essere circa 25 millisecondi, correlato al tempo necessario al sistema UPS per rilevare la perdita di tensione della rete. Il diagramma a blocchi è mostrato di seguito.
UPS on-line
In questo tipo di UPS, viene utilizzato il metodo di doppia conversione. Qui, prima la corrente AC in ingresso viene convertita in CC attraverso un processo di rettifica per immagazzinarla nella batteria ricaricabile.
Questa corrente CC viene convertita in AC attraverso il processo di inversione e fornita al carico o all'equipaggiamento a cui è connessa (figura 2).
Questo tipo di UPS viene utilizzato dove l'isolamento elettrico è obbligatorio. Questo sistema è leggermente più costoso a causa del design dei convertitori in esecuzione continua e dei sistemi di raffreddamento.
Qui, il rettificatore alimentato con la corrente AC normale corrente sta pilotando direttamente l'invertitore. Pertanto, è anche noto come UPS a doppia conversione. Il diagramma a blocchi è mostrato di seguito.
In caso di guasto di energia, il rettificatore non ha alcun ruolo nel circuito e l'energia costante immagazzinata nelle batterie collegate all'invertitore viene fornita al carico tramite l'interruttore di trasferimento.
Una volta ripristinata l'energia, il rettificatore inizia a caricare le batterie. Per evitare che le batterie si surriscaldino a causa del rettificatore ad alta potenza, la corrente di carica è limitata. Durante un guasto di energia principale, questo sistema UPS opera con un tempo di trasferimento zero.
Il motivo è che la fonte di backup agisce come fonte primaria e non l'ingresso AC principale. Tuttavia, la presenza di corrente di inrush e di corrente di passo di carico elevata può risultare in un tempo di trasferimento di circa 4-6 millisecondi in questo sistema.
UPS interattivo in linea
Per piccole imprese e server dipartimentali e web, viene utilizzato l'UPS interattivo in linea. Questo è più o meno lo stesso dell'UPS off-line.
La differenza è l'aggiunta di un trasformatore a cambiamento di taratura trasformatore. La regolazione della tensione è effettuata da questo trasformatore a cambiamento di taratura modificando la taratura in base alla tensione d'ingresso. Un filtro aggiuntivo in questo UPS riduce la perdita transitoria. Il diagramma a blocchi è mostrato di seguito.
Applicazioni degli UPS
