UPS: Uninterruptible Power Supply  
Fonte di alimentazione che non si interrompe

I gruppi statici di continuità sono dispositivi elettronici che servono a tenere costantemente alimentati apparecchi elettrici di vario tipo.

La loro presenza è fondamentale laddove le apparecchiature elettriche non possono in nessun caso, rimanere anche solo un secondo senza corrente elettrica ad esempio in luoghi pubblici come ospedali, evitando così un disservizio più o meno grave.

Lo stesso ragionamento può valere per le fabbriche, gli uffici, le centrali e più in generale in tutti quei luoghi che necessitano di corrente elettrica con continuità e, con parametri stabili e costanti nel tempo (l’UPS di fatto ha anche una funzione di “filtro” rispetto alle vicende della rete di alimentazione , come illustrato per gli UPS On-line).

COME E’ FATTO UN GRUPPO DI CONTINUITA’

Un gruppo di continuità è composto da tre parti principali.

Il primo: convertitore alternata/continua che serve a convertire la tensione alternata della rete elettrica in tensione continua; compito che svolge grazie a un raddrizzatore e ad un filtro.

Secondo: la batteria in cui viene conservata l’energia fornita dal primo convertitore.

Terzo: convertitore C/A, continua/alternata che, in caso di mancanza di rete elettrica, preleva l’energia dal raddrizzatore o dalle batterie per fornire corrente all’apparecchio collegato.

Esistono gruppi di continuità di varie potenze, a partire dai piccoli apparecchi per uso casalingo (300/400 watt), tipicamente usati per alimentare personal computer, fino ad apparecchiature industriali da varie centinaia di kilowatt.
Sono in produzione regolare anche UPS alimentati a media tensione, in container autonomi contenenti anche le batterie, per potenze di alcune decine di megawatt, in grado di sostenere fabbriche intere fino all’avviamento di un gruppo elettrogeno diesel.
Un gruppo di continuità semplice (tralasciando la parte raddrizzatore e batterie), consiste in un inverter in cui un oscillatore a onda quadra genera il segnale che poi amplificato da una batteria di transistor alimentati dalla tensione continua rende la potenza necessaria attraverso un trasformatore per il necessario innalzamento in tensione. Gruppi di continuità avanzati hanno cominciato a usare componentistica più moderna, al fine di ottenere un’efficienza superiore.
Salendo ulteriormente nella scala della complessità, vengono usati vari sistemi per ottenere una forma d’onda in uscita che sia più simile all’onda sinusoidale che viene distribuita dalle compagnie di elettricità. Ciò avviene a livello dell’oscillatore o del circuito dei transistor. Vengono usati condensatori e induttori per filtrare il flusso di corrente da e verso il transistor in modo da renderlo più “morbido”.
Gruppi di continuità ancora più sofisticati usano la tecnica detta modulazione di larghezza di impulso (in inglese Pulse Width Modulation o PWM) con una portante ad alta frequenza: ciò permette di approssimare più da vicino una funzione sinusoidale.
Negli UPS di qualità, l’onda sinusoidale in uscita può essere addirittura migliore di quella fornita in ingresso.

Uninterruptible Power Supply-gruppi statici di continuità-dispositivi elettronici

COME FUNZIONA UN GRUPPO DI CONTINUITA’

Esistono due principali categorie di UPS: gli on-line e gli off-line.

UPS ON-LINE:
- vantaggi: eliminare i disturbi indotti dalla rete tramite la doppia conversione;
- svantaggi: un consumo maggiore rispetto le altre tipologie.
Il raddrizzatore e l’inverter sono quindi sempre attivi, questo causa inevitabilmente una maggiore dispersione. In caso di black out l’inverter preleva energia dalle batterie, che, in base al progetto, possono essere poste direttamente sulla continua oppure, questo nelle macchine di taglia media, interposti SCR di commutazione. Avendo la doppia conversione tensione e frequenza sono sempre stabili.

Parte integrante degli UPS è il bypass, quello statico, anche detto automatico e quello manuale. Il primo completamente gestito dalla macchina, commuta il carico tra inverter e rete senza buco di tensione, solitamente eseguito tramite SCR, diventa importante in caso di anomalia sia dell’UPS che a valle, cioè del carico es sovraccarico e/o cortocircuito. Il bypass manuale è appunto gestito da un operatore, utile in caso di guasto con possibile spegnimento del carico e di manutenzione, in questo modo si esclude completamente la macchina garantendo il funzionamento del carico da rete. In questa modalità il carico non è in alcun modo protetto. Questo tipo di gruppi di continuità è il migliore e spesso è anche il più costoso. Gli UPS in grado di erogare potenze superiori a 2, 3 KVA sono quasi tutti di questo tipo. Esistono 2 sottoprodotti che in base alla potenza e filosofia utilizzano o meno il trasformatore in uscita.

UPS OFF-LINE:
iniziano a sintetizzare l’onda solo qualche millisecondo dopo il black-out, creando quindi un piccolo “buco”, della durata di pochi millisecondi, di tensione in uscita durante il quale il carico non viene alimentato. Per ovviare a questo problema vengono utilizzati dei condensatori in uscita, non sempre però sufficienti a mantenere l’alimentazione del carico. Questo tipo di UPS è più economico, più facile da costruire, spesso impiegato per alimentare singoli computer o comunque utenze non troppo delicate, come ulteriore vantaggio, tenendo l’inverter spento si ha anche un consistente risparmio energetico. Spesso gli UPS di piccola taglia sono di questo tipo.
Gli UPS possono essere sia monofasi che trifasi, con varie configurazioni come trifase(lato alimentazione)/monofase (lato carico).

La corretta scelta della tipologia di UPS, compreso il parametro legato “all’autonomia” (ovvero al tempo che viene garantito per l’alimentazione del carico in caso di black-out della rete), riveste particolare importanza, soprattutto nell’ambito di situazioni di alimentazione di utenze “critiche”, come data-center, utenze nell’ambito ospedaliero o di apparecchiature particolarmente delicate e sensibili.
Naturalmente il corretto funzionamento e la “buona salute” degli UPS, soprattutto da certe potenze in poi, sono subordinati ad una regolare manutenzione effettuata da personale specializzato.