Τα πάντα για το UPS – Οδηγός για αρχάριους

Τι είναι το UPS , πως δουλεύει, πόσα είδη υπάρχουν, πόσο κοστίζουν, ποιο κάνει για μένα; Όλες αυτές τις απορίες θα προσπαθήσουμε να σας τις λύσουμε σε αυτό το άρθρο, θεωρώντας ότι απευθυνόμαστε σε αρχάριους χρήστες.

Τι είναι το UPS
Το UPS είναι το αρτικόλεξο των λέξεων Uninterruptible Power Supply (Αδιάλειπτη παροχή ρεύματος). Πρόκειται για μια συσκευή που μας προσφέρει ηλεκτρικό ρεύμα όπως ακριβώς μία πρίζα του σπιτιού μας, ακόμα και αν ο πάροχος ηλεκτρικής ενέργειας διακόψει την σύνδεσή του με το σπίτι μας. Με λίγα λόγια έχετε μία πρίζα που θα συνεχίσει να τροφοδοτεί με ρεύμα τις συσκευές σας ακόμα και αν το ηλεκτρικό σας δίκτυο κάνει διακοπές.

Η δυνατότητες του UPS συνήθως καλύπτουν την απρόσκοπτη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας για κάποια λεπτά της ώρας. Μην φανταστείτε δηλαδή ότι θα κρατήσει μία ολόκληρη νύκτα ή ότι μπορείτε να πάτε μία εβδομάδα διακοπές και απλά να κατεβάσετε τον γενικό ηλεκτρικό διακόπτη του σπιτιού σας. Ο χρόνος που προσφέρουν τα UPS είναι αρκετός για να κλείσετε με ασφάλεια μία ευαίσθητη ηλεκτρονική συσκευή και να την ξανανοίξετε όταν το ρεύμα θα επανέρθει. Ή μέχρι να εκκινήσει και να σας παρέχει ρεύμα ένα ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος, μία ντιζελομηχανή δηλαδή, που παράγει ρεύμα όσο το ντεπόζιτο της είναι γεμάτο με πετρέλαιο.

Μας χρειάζεται;
Το σπίτι σας είναι γεμάτο με ευαίσθητες συσκευές. Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής σας, η τηλεόρασή σας, το στερεοφωνικό συγκρότημά σας και γενικά οποιοδήποτε ηλεκτρονικό μηχάνημα είναι ευαίσθητο και απαιτεί σταθερή και συνεχής παροχή ηλεκτρικού ρεύματος.

Όμως όλο το δίκτυο του ρεύματος στην οικία σας δεν είναι και τόσο σταθερό όσο νομίζετε. Αν ο πάροχός σας, σας προσφέρει ρεύμα 230V- 50Ηz και αποφασίσετε να το μετρήσετε με ένα όργανο θα δείτε αυτό να ταλανεύεται συνεχώς από 190V έως και 250V. Όλα αυτά εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες και γιαυτό και κάθε περιοχή έχει την δικά της ανοχή. Επιπλέον όταν κοπεί το ρεύμα και επανέλθει, την στιγμή της επαναφοράς μπορεί και να μετρήσετε ακόμα και 500V.

Να μην μιλήσουμε τι συμβαίνει στο δίκτυο όταν έξω έχει καταιγίδα και κεραυνούς. Μπορούν να καταστραφούν μέσα σε κλάσματα του δευτερολέπτου όσες συσκευές είναι συνδεδεμένες στην πρίζα και ο πάροχος σας να μην σας αποζημιώσει, αφού στην μεταξύ σας σύμβαση, απαιτεί να έχετε εγκαταστήσει ένα αντικεραυνικό μηχανισμό στον ηλεκτρικό σας πίνακα (που κανείς δεν το κάνει).

Με λίγα λόγια, το UPS είναι μια απαραίτητη συσκευή για τον περιορισμό των επιπτώσεων από ηλεκτρικά περιστατικά.

Πως δουλεύουν τα UPS
Τα UPS δεν είναι τίποτα άλλο από μία απλή μπαταρία (ή μπαταρίες) που μέσω μίας ολόκληρης διαδικασίας και μετατροπών αποδίδει ακριβώς ότι και μία ηλεκτρική πρίζα ενός σπιτιού.

Η δομή του αποτελείται από τα ακόλουθα κύρια μέρη:

• Την μπαταρία : Ένας χώρος αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας.
• Τον Φορτιστή:΄Μία διάταξη που φορτίζει τη μπαταρία.
• Τον Ανορθωτής: Μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα.
• Τον Μετατροπέα (Inverter): Μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα.

Τα τρίτα τελευταία εξαρτήματα είναι συνήθως μία ηλεκτρονική πλακέτα και δεν είναι άδικο να πούμε ότι, τουλάχιστον για τα οικιακά UPS, αποτελούνται από μία μπαταρία, μία πλακέτα και τα πλαστικά μέρη. Έτσι, στα μικρά οικιακά UPS, αν χαλάσει η πλακέτα, απλά το πετάτε στο κάδο ανακύκλωσης.

Ο μηχανισμός λειτουργίας κάθε τύπου UPS δεν είναι ο ίδιος, αλλά όλοι ακολουθούν τις ακόλουθες γενικές αρχές:

• Όταν το δίκτυο κοινής ωφέλειας είναι φυσιολογικό: Η μπαταρία του UPS είναι φορτισμένη και έτοιμη για λειτουργία.
• Όταν κοπεί το ηλεκτρικό ρεύμα του χώρου: Το συνεχές ρεύμα από τη μπαταρία του UPS μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα και τροφοδοτεί το ηλεκτρικό εξοπλισμό που είναι συνδεδεμένος επάνω του.

Πόσα είδη υπάρχουν
Τα UPS χωρίζονται σε τρεις βασικές κατηγορίες που έχουν να κάνουν με την τεχνολογία και τη λειτουργία τους. Ας τις δούμε:

Α. Offline/Standby UPS

Ένα τέτοιου είδους UPS κάθετε ήσυχα στην γωνία του, φροντίζει να έχει πάντα γεμάτη την μπαταρία του και να περιμένει να πέσει το ρεύμα. Όταν δει έλλειψη τάσης τότε γυρίζει μηχανικά την τροφοδοσία από το δίκτυο στη μπαταρία. Η αλλαγή αυτή και άρα η έλλειψη παρουσίας ρεύματος, χρειάζεται από 20-100 χιλιοστά του δευτερολέπτου (milliseconds), που είναι όμως μη επικίνδυνα για τα περισσότερα ηλεκτρονικά.

Τα συστήματα Standby είναι τα πιο φτηνά του είδους αλλά έχουν το μειονέκτημα ότι έχουν καθυστέρηση στη μετάβαση από το δίκτυο στην μπαταρία. Αν έχετε ένα UPS και δεν γράφει τι είδους είναι, τότε θεωρείστε ότι είναι Standby. Δεν είναι κατάλληλα για υπερευαίσθητα ηλεκτρονικά, ή ακόμα και για κανονικής ευαισθησίας αλλά ακριβά ηλεκτρονικά (servers κλπ)

Β. Line interactive

Πρόκειται για ένα Offiline UPS (της Α περίπτωσης) αλλά έχοντας επιπρόσθετα στο εσωτερικό του ένα αυτόματο μετασχηματιστή και έχει τον ακόλουθο μηχανισμό λειτουργίας:

Σε συνθήκες κανονικής τάσης, ο αυτόματος μετασχηματιστής δεν θα επηρεάσει την τάση εισόδου. Η τάση και η ισχύς εισόδου και εξόδου είναι ακριβώς η ίδια με αυτή του offline UPS και ουσιαστικά αυτή που σας παρέχει κάθε στιγμή ο πάροχος σας.

Όταν η τάση της ηλεκτρικής τροφοδοσίας αυξηθεί ή ελαφρώς μειωθεί σε σύγκριση με το προκαθορισμένο τυποποιημένο όριο, ο αυτόματος μετασχηματιστής θα επηρεάσει την τάση εισόδου έτσι ώστε η τάση εξόδου που τροφοδοτεί με ρεύμα τον υπολογιστή σας να τηρηθεί σε κανονικά επίπεδα. Επομένως, αν και η τροφοδοσία του υπολογιστή σας εξακολουθεί να είναι το ηλεκτρικό δίκτυο της περιοχής σας, η τάση εισόδου και η τάση εξόδου θα είναι διαφορετική.

Μόνο σε περίπτωση διακοπής ρεύματος η μονάδα τελικά θα αποσυνδέσει το κύκλωμα του ηλεκτρικού δικτύου της πόλης και να μεταβεί στο κύκλωμα της μπαταρίας. Το συνεχές ρεύμα από την μπαταρία μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα.

Ουσιαστικά έχει την ίδια λειτουργία με την περίπτωση Α που είδαμε παραπάνω, αλλά έχει ένα αξιοσημείωτο πλεονέκτημα έναντι αυτής, ότι παρέχει μία λειτουργία σταθεροποίησης της τάσης τους δικτύου και γιαυτό άλλωστε είναι και πιο ακριβά. Ειδικά αν έχετε παρατηρήσει τα φώτα του σπιτιού σας να τρεμοπαίζουν ή να χαμηλώνουν σε ένταση αρκετές φορές τότε το Line Interactive είναι ιδανικό για εσάς.

Γ. Online

Σε ένα UPS online (λέγεται και Double Conversion), η ηλεκτρική τροφοδοσία του υπολογιστή σας δημιουργείται εξ ολοκλήρου από το UPS με βάση τον ακόλουθο μηχανισμό:

Υπό κανονικές συνθήκες, το UPS θα μεταβάλει συνεχώς το εναλλασσόμενο ρεύμα από το δίκτυο σας, σε συνεχές ρεύμα με ισοδύναμη τάση όση και η τάση της μπαταρίας και στη συνέχεια να μετατρέψει και πάλι αυτό το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Στη συνέχεια θα δώσει αυτή την σταθερή ηλεκτρική τάση στην έξοδό του.

Όταν η τροφοδοσία του ρεύματος αποτύχει, η μονάδα θα χρησιμοποιήσει το κύκλωμα της μπαταρίας. Το συνεχές ρεύμα από την μπαταρία μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος στον εξοπλισμό σας.

Χάρη σε αυτή τη λειτουργία, το UPS online δεν απαιτεί έστω και τον ελάχιστο χρόνο για να κάνει την μεταγωγή από ρεύμα σε μπαταρία και έτσι εξασφαλίζει μέγιστη σταθερότητα στην τάση εξόδου. Είναι η ακριβότερη κατηγορία στο είδος τους, αλλά και η καλύτερη.

Χαρακτηριστικά και εφαρμογές του UPS
Η κύρια εργασία των UPS είναι να βοηθήσουν τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό να αποφύγει τη διακοπή, τη ζημία ή την απώλεια δεδομένων εξαιτίας ξαφνικών διακοπών ρεύματος. Ανάλογα με το σκοπό χρήσης, και το πόση ηλεκτρική ενέργεια χρειάζεται αυτός ο εξοπλισμός, το UPS μπορεί να έχει μέγεθος από ένα απλό πολύπριζο έως και μία συστοιχία από ντουλάπες.

Ανάλογα με το σχεδιασμό, μπορεί να είναι compact (ένα κουτί που περιέχει τα πάντα), μπορεί να είναι ξεχωριστά οι μπαταρίες και ξεχωριστά το ηλεκτρονικό μέρος, μπορεί ακόμα να είναι  modular όπου μπορούν να προστεθούν ανά πάσα στιγμή επιπλέον μπαταρίες ή να γίνει αντικατάσταση αυτών, χωρίς διακοπή της τροφοδοσίας.

Επίσης, ανάλογα με την ισχύ, μπορεί να είναι μονοφασικά ή τριφασικά. Για το σπίτι σας η συνήθης περίπτωση είναι τα μονοφασικά. Τέλος ανάλογα με την θέση τοποθέτησης  μπορεί να είναι ένα απλό κουτί, ή να είναι φτιαγμένο να τοποθετηθεί σε rack 19” ή να είναι τύπου tower (πύργος, όπως οι desktop υπολογιστές) ή και ντουλάπα.

Τα πιο σοβαρά μηχανήματα βελτιώνουν την ποιότητα της πηγής ενέργειας, σταθεροποιούν την συχνότητα,  προσφέρουν φίλτρο θορύβου, προστατεύουν από κεραυνούς, είναι εξοπλισμένα με αποστολή αναφορών και έχουν δυνατότητα να τερματίσουν ομαλά τον υπολογιστή σας πριν εξαντληθούν από μπαταρία.

Ως εκ τούτου, το UPS χρησιμοποιείται εκτενώς στους τομείς της πληροφορικής , της υγείας, της βιομηχανικής παραγωγής, της ασφάλειας και της άμυνας.

Πόσο κοστίζουν
Η γκάμα, όπως καταλάβατε από όλα τα παραπάνω, είναι τεράστια. Στην αγορά κυκλοφορούν από πολύ μικρά UPS έως και τεράστιες ντουλάπες. Το κόστος τους μπορεί να φτάσει από τα 30,00 ευρώ μέχρι αρκετές δεκάδες χιλιάδες ευρώ. Συνήθως ένα οικιακό UPS για ένα απλό υπολογιστή κοστίζει από 30,00 έως 280,00 ευρώ.

Εξαρτάται πόσο καλή ποιότητα θέλετε και πόση ώρα θέλετε να έχετε αυτονομία. Αλλά τι είναι η αυτονομία?

Ποιο κάνει για μένα.
Αυτό είναι μία πονεμένη ιστορία. Το να γνωρίζετε δηλαδή, τις ανάγκες σας σε ρεύμα και κατά επέκταση πόσο μεγάλο UPS χρειάζεστε. Ας δούμε δυο βασικούς τεχνικούς όρους.

Τα UPS μετρούνται και KVA (κιλο-βολτ-αμπέρ). Πρόκειται για μία μονάδα ηλεκτρικής ισχύος, αντίστοιχου του KW (κίλο-βατ) που συνήθως μετριούνται οι καταναλώσεις των ηλεκτρικών συσκευών σας.

Τα KW είναι η πραγματική ισχύος που χρησιμοποιείται ωφέλιμα ένα σύστημα. Όμως κάθε σύστημα έχει και απώλειες. Έτσι τα KVA είναι η συνολική ισχύς κατανάλωσης ενός συστήματος (ωφέλιμη + απώλειες). Υποθετικά θεωρούμε ότι οι απώλειες είναι το 10% των KVA και οι ωφέλιμη το 90% αυτής. Άρα για να δούμε πόσα KVA πρέπει να έχει το UPS που θέλετε, προσθέτετε όλα τα KW που αναγράφονται στα ταμπελάκια των συσκευών που θα τα συνδέσετε με το UPS και μετά το σύνολο το διαιρείτε με το 0,90. Το αποτέλεσμα είναι τα KVA που αναζητάτε. To K μπροστά από το VA και το W σημαίνει τα va ή τα watt πολλαπλασιασμενα Χ 1000.

Ως εδώ καλά, αλλά με αρκετές παραδοχές. Καταρχήν τα ταμπελάκια αναφέρονται στη μέγιστη κατανάλωση του μηχανήματος, που πιθανά δεν πρόκειται ποτέ να φτάσει αυτό το νούμερο. Ειδικά σε υπολογιστές η κατανάλωση μετριέται από τα KW του τροφοδοτικού που συνήθως είναι αρκετά μεγαλύτερο από την ζήτηση.

Ας ξεπεράσουμε προς το παρόν αυτό το σκέλος και ας πάμε παρακάτω. Τα UPS συνήθως όταν αναφέρονται πόσα KVΑ είναι, υπολογίζουν ότι αν απαιτηθούν όλα αυτά τα KVA τότε το μηχάνημα θα αντέξει περίπου 5 λεπτά. Αν θέλετε παραπάνω, τότε αρχίζουν τα δύσκολα. Κάθε UPS συνοδεύεται από μία καμπύλη απόδοσης ή από ένα πίνακα, όπου εκεί μπορείτε να βρείτε πόσα λεπτά θα αντέξει το UPS ανάλογα με πόσο φορτίο σε Watt ή KW του έχετε συνδέσει.

Τέτοιους πίνακες μπορείτε να βρείτε στη ιστοσελίδα του κατασκευαστή. Για παράδειγμα, το UPS της APC BK500EI μπορεί να τροφοδοτεί τις συσκευές σας για 3,9 λεπτά εάν αυτές έχουν συνολική κατανάλωση 300 Watts ή για 24 λεπτά αν οι συσκευές σας έχουν κατανάλωση 100 Watts.

Έτσι μπορείτε εύκολα να διαλέξετε μηχάνημα αρκεί να γνωρίζεται τα Watt κατανάλωσης και πόση ώρα αυτονομία θέλετε. Για απλές οικιακές περιπτώσεις με ένα desktop υπολογιστή, μία οθόνη τεχνολογίας LED και ένα inject εκτυπωτή, ένα UPS 500 VA θα σας κρατήσει γύρω στα 13 λεπτά και θα σας κοστίσει από 42,00 έως 170 ευρώ .

Τι γίνεται με την συντήρηση;
Τα UPS δεν έχουν τόσες απαιτήσεις όσες ο υπολογιστή σας. Αντέχουν σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες και υγρασία. Άρα, πρώτα θα “χτυπήσει” ο υπολογιστής και μετά το UPS. Όμως φροντίστε να μην σκεπάσετε τις οπές εξαερισμού του και να μην τον λούσετε με καφέ.

Έχει ηλεκτρικές προστασίες και σπανίως καίγεται αλλά αν του φερθείτε ανάγωγα θα σας παρατήσει. Προσέξτε πόσες εξόδους έχει, φροντίστε να σας φτάνουν και ελέγξτε αν αυτές που χρησιμοποιείτε είναι μέσω τις μπαταρίας και δεν είναι απλές πρίζες δικτύου.

Τέλος η μπαταρία (ες) του θέλουν αντικατάσταση κάθε 2-3 έτη. Η αντικατάστασή στα οικιακά UPS είναι συνήθως απλή υπόθεση. Απαιτεί ένα σταυροκατσάβιδο και να πιάνουν λίγο τα χέρια σας.

Σβήστε το και βάλτε το από την πρίζα, ξεβιδώστε το καπάκι της μπαταρία και ξεκουμπώστε την μπαταρία από τα δύο καλώδια (κόκκινο και μαύρο). Αμέσως μετά πατήστε το power κουμπί ώστε να ξεφορτίσουν οι πυκνωτές για θέμα ασφαλείας. Αντικαταστήστε την μπαταρία, επανασυνδέστε τα καλώδια στην σωστή θέση (το κόκκινο στο + πόλο της μπαταρίας), βιδώστε το καπάκι και τελειώσατε.