UPS pre PC: dôležitosť neprerušiteľného napájania počítača, kritériá pre výber jednotky UPS

Kvalita elektrickej energie v sieťach je vždy nepredvídateľná. Údery blesku, nehody v transformačných staniciach a špičkové zaťaženie môžu spôsobiť napäťové rázy dostatočne silné na to, aby poškodili citlivú elektroniku. Dokonca aj menšie problémy so sieťou môžu viesť k vypnutiu počítača a strate dôležitých informácií. Úlohou neprerušiteľných zdrojov napájania je chrániť zariadenia pred takýmito rizikami.

Problémy v elektrických sieťach

Straty v kvalite dodávanej elektriny nemusia byť nevyhnutne spôsobené prírodnými katastrofami a haváriami. Stabilita napätia a jeho parametrov závisí nielen od stavu sietí, ale aj od spotrebiteľov energie. Platí to najmä pre priemyselné oblasti, kde sa sústreďuje veľké množstvo výkonných zariadení, ktorých prevádzka môže výrazne ovplyvniť kvalitu elektrickej energie v sieti. Denné prepätia, skreslenie frekvencie a amplitúdy môže byť škodlivé pre počítače a softvér. Hlavné problémy v elektrických sieťach:

• Náhle výpadky prúdu. Môže trvať len niekoľko milisekúnd. Najčastejšími príčinami sú nehody elektrického vedenia a údery blesku počas búrky.
• Odpojenia. Zvyčajne súvisí s preťažením siete, nehodami a opravami.
• Krátke napätie stúpa. Vyskytujú sa počas vypínania veľkých záťaží, ako sú komerčné klimatizácie a priemyselné motory.
• Dlhé poklesy napätia. Súvisí s pripojením veľkých elektrických záťaží. Môže byť sezónne, napríklad spôsobené používaním bytových klimatizácií počas letných mesiacov.
• Energetické znečistenie. Dôsledok elektromagnetického a vysokofrekvenčného rušenia spôsobeného prevádzkou zariadení, ako sú zváracie stroje, žiarivky, vysokovýkonné spínače. Takéto zariadenia sú schopné skresliť sínusovú vlnu striedavého prúdu.

Dôležitosť ochrany

Napriek neustálej práci výrobcov na spoľahlivosti ich zariadení počítače boli a zostávajú zložitými a náročnými zariadeniami na kvalitu napájania. Neočakávané zlyhanie siete môže viesť k abnormálnemu vypnutiu bez uloženia aktuálnych údajov. Aj keď je možné obnoviť stratené informácie, takáto nehoda bude mať za následok stratu času, energie a môže byť drahá.

Výpadky elektriny nie sú len problémy s udržiavaním aktuálnych dát, ale aj riziká poškodenia hardvéru či softvéru. Existuje množstvo situácií, keď prerušenie napájania môže viesť k nezvratným následkom. Príkladom môže byť proces zápisu na pevný disk. Výpadok napájania pri defragmentácii alebo formátovaní môže viesť nielen k strate spracovaných informácií, ale aj k fyzickému poškodeniu disku so stratou všetkého, čo na ňom bolo uložené.

Pevný disk nie je jediným komponentom citlivým na energiu. Celý počítač je nasýtený navzájom prepojenými oscilačnými obvodmi.

Aj keď sú takéto udalosti štatisticky nepravdepodobné, pri výpadkoch prúdu vždy existuje riziko indukcie prúdov cievkami, ktoré by mohli poškodiť počítač.

Najhoršie nutričné ​​riziká sa neprejavia okamžite. Medzi takéto ohrozenia prevádzky elektroniky patrí dlhodobé prepätie alebo podpätie (menej ako 207 V a viac ako 253 V). Počítače pracujúce v takýchto podmienkach majú dramaticky znížené zdroje, predovšetkým v dôsledku prehrievania, pretože ich komponenty sú navrhnuté pre iné prevádzkové napätie.

Zariadenie a typy UPS

Jednotka neprerušiteľného napájania pre počítač alebo UPS (skratka z anglického Uninterruptible Power Supply) je navrhnutá tak, aby automaticky zabezpečenie núdzového napájania bez oneskorení alebo prechodných javov v prípade prerušenia napätia alebo neprípustnej kvality elektriny v sieti. Tieto zariadenia sú tiež schopné filtrovať alebo regulovať výkon predtým, ako dosiahne záťaž.

Neprerušiteľný zdroj pre PC nie je určený na zabezpečenie chodu počítača na dlhú dobu, jeho úlohou je podporovať prevádzky zariadenia po dobu dostatočnú na uloženie údajov a správne ukončenie práca. V podstate UPS (Uninterruptible Power Supplies) pozostáva z nasledujúce komponenty:

• Usmerňovač. Jeho funkciou je konvertovať striedavý prúd na jednosmerný, ktorý sa použije na nabíjanie batérie a privádza sa do meniča.
• Batéria. Slúži na uloženie záložnej energie v prípade výpadku hlavného napájania.
• Invertor. Robí opačnú prácu usmerňovača: konvertuje prichádzajúci jednosmerný prúd na striedavý na použitie záťažou. Výstup meniča je sínusoida s konštantnou frekvenciou a amplitúdou.
• Stýkač. Na zmenu obvodu pri zmene zdroja napätia je potrebný automatický spínač alebo transformátorové relé. Tento komponent vyžaduje veľmi krátky čas odozvy, typicky sa používajú spínače s oneskorením asi 10 milisekúnd.

Najjednoduchším a najbežnejším spôsobom riešenia väčšiny problémov s kvalitou napájania je pripojenie počítača cez napäťové relé alebo ochranné zariadenie.

Tieto lacné zariadenia sú schopné automaticky korigovať zmeny vstupného napätia a slúžia ako filter šumu a skreslenia. Na rozdiel od týchto zariadení sa UPS pri mnohých úlohách spolieha na batériu. V podstate rovnako, batéria notebooku slúži ako prepäťová ochrana a zároveň alternatívny zdroj energie. Hlavné typy UPS:

• Typ rezervy. Ide o najjednoduchšie a najlacnejšie systémy, ktoré poskytujú len základnú ochranu. V normálnom režime prenášajú energiu zo siete priamo do záťaže a udržiavajú nabíjanie batérie. Ak automatizácia UPS deteguje podpätie, zapne menič, aby zariadenie zostalo napájané z batérie. Tieto zariadenia sú pomerne pomalé, oneskorenie medzi stratou siete a spustením meniča môže byť dostatočne dlhé na to, aby narušilo činnosť citlivých záťaží. Tento dizajn UPS zvyčajne neposkytuje úplnú prepäťovú ochranu, ale efektívne funguje ako filter elektrického šumu.
• Interaktívny typ. Sú podobné ako v pohotovostnom režime, ale používajú transformátor na postupnú stabilizáciu napätia. Poskytuje rýchlejší prechod na záložné napájanie ako najjednoduchší typ UPS.
• Dvojitá konverzia. Navrhnuté tak, aby poskytovali okamžitý prechod do pohotovostného režimu. V tomto type UPS je menič neustále zapnutý a záťaž je napájaná iba z neho. Tento typ UPS dostal svoje meno vďaka tomu, že pre prevádzku premieňa striedavý prúd na jednosmerný prúd v okruhu nabíjania batérie a naopak na výstupe pre pripojenie záťaže. Takéto systémy zvyčajne poskytujú úplnú ochranu napájania pred akýmkoľvek prepätím, ale spravidla spotrebúvajú veľa energie na svoju prácu, sú náchylné na vykurovanie a nie sú lacné.

Vlastnosti podľa výberu

Vybrať UPS pre počítač nebude ťažké, ak poznáte základné parametre, ktorými sa tieto zariadenia od seba líšia účelom. Prvým a hlavným kritériom, ktoré treba určiť, je plánovaná spotreba energie pripojených zariadení. Ak tieto potrebujú viac energie, než je UPS schopná generovať, nebudú sa môcť zapnúť, aj keď je batéria UPS úplne nabitá.

Ďalším parametrom ovplyvňujúcim výber je trvanie núdzovej prevádzky. Často postačuje neprerušiteľný zdroj napájania, ktorý je schopný generovať napätie niekoľko minút po vypnutí. Toto je čas potrebný na správne vypnutie počítača a uloženie informácií. Ak sú potrebné zariadenia, ktoré dokážu generovať napätie ešte dlho po odpojení, treba mať na pamäti, že sú oveľa drahšie.

Väčšina UPS prichádza s funkciami, ako je upozornenie na batériu, softvérový balík a pripojenie USB na jemné ladenie. Najkomplexnejšie z nich sú vybavené plnou indikáciou nabitia batérie a predpokladanej životnosti batérie, ako aj možnosťou „horúci“ výmeny batérie. Väčšina spotrebiteľov tieto možnosti nepotrebuje, no pri výbere môžu byť dôležité znalosti o nich a oboznámenie sa s vlastnosťami každého modelu.

Neprerušované zariadenia slúžia, pokiaľ si vstavaná batéria zachová svoje vlastnosti. Toto obdobie spravidla nepresiahne dva až tri roky. Je to spôsobené tým, že batérie starnú rýchlejšie, keď sú prevádzkované v podmienkach plného nabitia. Záručná doba na UPS teda až na zriedkavé výnimky nepresahuje tri roky.

Spoľahlivosť záložnej batérie je dôležitým kritériom pri výbere UPS.

Väčšina nebezpečenstiev, pred ktorými môže moderný UPS chrániť, je nepravdepodobná. Ak je však k sieti pripojené drahé zariadenie alebo jeho porucha môže viesť k vážnym následkom, nákup UPS nebude zbytočnou investíciou. V tomto prípade prvé vážne prepätie zaplatí náklady na ochranu.