Cosa è un gruppo di continuità o UPS

Un gruppo di continuità (UPS) o sistema di continuità è un'unità elettrica che fornisce energia a computer, dispositivi di telecomunicazione, ecc. Non solo offre un backup dell'alimentazione di emergenza, ma protegge anche i dispositivi in uso.

Il motivo per cui il sistema UPS è essenziale è che la rete elettrica può essere in qualche modo inaffidabile. La fonte di alimentazione in ingresso può guastarsi aperiodicamente, con conseguente interruzione delle comunicazioni e perdita di dati. Inoltre, problemi come picchi e cali di tensione, rumore e distorsione armonica influiscono sulla qualità dell'alimentazione di rete. Per proteggere la sicurezza dei dispositivi e garantire l'efficienza del lavoro, un'alimentazione ininterrotta può essere una garanzia credibile.

Come funziona un gruppo di continuità?

A differenza di un comune sistema di alimentazione di emergenza o di un generatore standby, un gruppo di continuità può fornire una protezione quasi istantanea dalle interruzioni dell'alimentazione di ingresso utilizzando l'energia immagazzinata nelle batterie.

I quattro principali componenti funzionali di un sistema UPS sono le batterie, l'inverter, il raddrizzatore e l'interruttore di bypass statico. La batteria è il cuore dell'alimentazione di un UPS, ma può anche essere la principale fonte di guasti dell'UPS. Il raddrizzatore dell'UPS svolge due ruoli importanti: convertire l'alimentazione di rete in ingresso da AC (corrente alternata) a DC (corrente continua) e ricaricare le batterie mentre l'alimentazione DC viene inviata all'inverter. Quindi l'inverter converte l'energia DC dal raddrizzatore (o dalle batterie) in energia AC per l'utilizzo da parte del carico. L'interruttore di bypass statico consente all'alimentazione AC di rete di fluire direttamente attraverso l'UPS fino al carico, bypassando i componenti dell'UPS e fornendo una linea di difesa vitale in caso di guasto dell'UPS.

 

 

Figura 1: Componenti di un gruppo di continuità.

 

Quali sono i principali tipi di gruppi di continuità?

In genere, in base a diversi principi di funzionamento, l'alimentazione degli UPS comprende gli UPS standby (offline), gli UPS a linea interattiva e gli UPS online (a doppia conversione).

Il sistema UPS standby offre solo le funzioni più elementari, fornendo protezione dalle sovratensioni e batteria di backup. Pertanto, la qualità dell'alimentazione non è sufficientemente buona e il costo è molto più basso. Quando l'alimentazione di rete viene a mancare o è insufficiente, l'inverter e la batteria intervengono per garantire un'alimentazione continua al carico in un tempo di trasferimento inferiore a 10 ms. L'UPS standby può essere utilizzato solo con potenze inferiori a 2kVA ed è adatto per alimentare dispositivi non sensibili alle variazioni di tensione come i personal computer.

 

 

Figura 2: Sistema UPS standby.

 

Il funzionamento dell'UPS a linea interattiva è sostanzialmente identico a quello dell'UPS standby. Utilizzandolo per il backup della batteria, richiede anche un tempo di trasferimento inferiore a 10ms. Tuttavia, la qualità dell'alimentazione può essere migliorata con l'aggiunta di una modalità di bypass attraverso la quale il carico può essere trasferito all'ingresso AC di bypass se una delle funzioni dell'UPS si guasta. Per questo motivo, il suo costo è relativamente più elevato. I gruppi di continuità a linea interattiva possono essere utilizzati con potenze ridotte, inferiori a 6kVA, e sono adatti per applicazioni domestiche e d'ufficio.

 

 

Figura 3: Sistema UPS a Linea Interattiva.

 

L'UPS online fornisce un'alimentazione continua, pura e di alta qualità, indipendentemente dalle condizioni dell'alimentazione di rete in ingresso. Rispetto agli UPS standby e agli UPS a linea interattiva, è in grado di risolvere quasi tutti i problemi di inaffidabilità dell'alimentazione di rete e di offrire un'alimentazione di riserva al carico senza tempi di trasferimento, poiché le batterie sono sempre collegate all'inverter. Il suo costo è quindi il più alto dei tre. L'UPS online può essere utilizzato con potenze superiori a 1kVA ed è più adatto per i dispositivi con elevati requisiti di alimentazione e spesso applicato nei data center.

 

 

Figura 4: Sistema UPS Online.

 

 

Cosa considerare quando si acquista un gruppo di continuità?

Oltre ai tre modelli più comuni di alimentatori UPS, al momento dell'acquisto è necessario considerare anche i seguenti aspetti.

Tensione nominale. La tensione nominale dell'UPS è il carico massimo che può essere supportato, in genere da 300 VA a 5000 kVA. Si consiglia di acquistare UPS con una tensione nominale pari a 1,2 volte il carico totale necessario.

Monitoraggio delle prestazioni. Il monitoraggio delle prestazioni dell'UPS rileva continuamente i segnali di allarme, come il deterioramento delle prestazioni o il surriscaldamento della batteria, e invia notifiche in tempo reale quando si sviluppano potenziali problemi, evitando così guasti gravi.

Connessioni disponibili. Le batterie UPS per uso domestico offrono in genere 5-8 uscite. Alcune sono utilizzate per il backup dell'alimentazione e altre per la protezione dei dispositivi. Alcuni UPS possono essere utilizzati nei data center per le connessioni Ethernet e coassiali.

Fattori di forma. I due principali fattori di forma sono il tipo a torre/libero e il tipo a rack. I modelli a torre sono più piccoli e destinati principalmente a semplici installazioni domestiche o in ufficio. Quelli a rack sono più grandi e vengono utilizzati principalmente per operazioni commerciali più complesse.

Batteria. La scelta di batterie sostituibili dall'utente evita di sostituire l'intera unità UPS quando la batteria si rompe. Anche l'acquisto di batterie agli ioni di litio con una durata maggiore può essere una soluzione conveniente.

Rumore. I gruppi di continuità più piccoli di solito non necessitano di ventole per il raffreddamento, mentre quelli più grandi spesso lo fanno. Se è necessario un perfetto silenzio nell'ambiente, un UPS senza ventola può essere una scelta migliore.

FAQ sui Gruppi di continuità

1. Qual è la differenza tra UPS monofase e UPS trifase?

Le aziende elettriche generano energia trifase per una distribuzione efficiente su lunghe distanze. Per i grandi consumatori di energia, come i data center, l'alimentazione rimane trifase e richiede un UPS trifase. Per le utenze più piccole, la corrente viene convertita in monofase.

2. Quanti minuti di autonomia fornisce un UPS?

Con le batterie interne, i gruppi di continuità supportano solitamente i carichi elettrici per un'autonomia di 10-15 minuti. Il collegamento di moduli aggiuntivi di batterie estese a un UPS può aumentare il tempo di funzionamento a diverse ore.

3. È necessario tenere sempre acceso un UPS?

Sì, è meglio lasciarlo acceso, in modo che la batteria mantenga una carica fluttuante. Quando l'UPS è scollegato, le batterie si autoscaricano. Quando viene ricollegato, le batterie devono ricaricarsi per compensare l'autoscarica. Ripetuti cicli di scarica parziale e carica completa accorciano la durata della batteria.

4. A cosa serve la porta USB?

Le porte USB consentono di collegare il sistema UPS a un computer e di accedere a ulteriori funzioni di gestione dell'alimentazione.

5. Cosa sono gli UPS modulari scalabili e gli UPS di rete?

L'UPS modulare offre la flessibilità necessaria per ampliare l'UPS in base alle crescenti esigenze di alimentazione. L'UPS con capacità di rete è dotato di funzionalità di monitoraggio e gestione della rete che consentono di risolvere i problemi in breve tempo.

6. Come posso monitorare la temperatura e l'umidità intorno all'UPS?

Un sensore ambientale esterno fornisce informazioni su temperatura e umidità intorno all'UPS. Gli utenti possono accedervi tramite la scheda di rete SNMP.

7. Quanto durano le batterie degli UPS?

Dipende da fattori quali la capacità, il modello, l'utilizzo, gli ambienti, ecc. In media, una batteria per UPS di piccole e medie dimensioni ha una durata di 4-5 anni, mentre le batterie per UPS più grandi hanno una durata di 8-10 anni.