Po co zasilanie awaryjne?

Praca każdego komputera, bez względu na posiadaną moc obliczeniową, architekturę i peryferia zależy przede wszystkim od połączenia doprowadzającego napięcie zasilające z gniazdka w ścianie. Począwszy od komputerów typu desktop a na mainframe'ach skończywszy, podstawą niezawodnej pracy sprzętu komputerowego jest pewne i niezawodne źródło zasilania elektrycznego.

A zagrożeń prawidłowej pracy komputerów jest bez liku - obok całkowitego zaniku mocy zasilającej wystąpić mogą zakłócenia, przepięcia, impulsy "szpilkowe", zbyt mały czy zbyt duży poziom napięć zasilających. Przyczyną powstania zakłoceń może być też np. wyładowanie atmosferyczne, pracujący obok silnik elektryczny, przejeżdżający samochód a nawet praca sąsiedniego komputera ý że nie wspomnimy o najzwyklejszej awarii bezpieczników czy wyłączeniu prądu przez Zakład Energetyczny.

Jak podają dane statystyczne (niestety dysponujemy tylko danymi amerykańskimi z National Power Laboratory) 8% zagrożeń dla prawidłowej pracy komputera wynika z zaistniałych przepięć napięcia zasilającego, 3,5% powodują wyłączenia prądu, 28% zagrożeń wynika ze wzrostu napięć zasilających, a ok. 60% z ich spadku.

Aby uchronić dane przed groźbą bezpowrotnego zniszczenia szeroko stosuje się tzw. UPSýy ý urządzenia, które potrafią w czasie awarii przejąć inicjatywę i zagwarantować chociażby na kilka minut właściwe zasilanie sprzętu komputerowego. Nazwa UPS (Uninterruptible Power Supply - zasilacz bezprzerwowy) sugeruje, że głównym celem pracy tego urządzenia jest uodpornienie systemu na nagły zanik dostaw energii elektrycznej. Jest to w rzeczywistości zadanie wielu prostych modeli zasilaczy UPS. Bardziej rozbudowane zasilacze awaryjne (a taka nazwa również przyjęła się na określenie omawianych zasilaczy UPS) potrafią "walczyć" z przepięciami, zakłóceniami czy dużą składową stałą napięcia w sieci.

Każdy zasilacz awaryjny pracuje w oparciu o podobną zasadę działania. Sprowadza się ona do tego, że normalne napięcie zasilania doładowywuje akumulator, zaś w czasie awarii energia magazynowana w akumulatorze wystarcza na kilkuminutowe podtrzymanie pracy systemu. Stałe napięcie, na wyjściu akumulatora jest zamieniane przez obwody zasilacza UPS (przetwornica) na napięcie zmienne, z zachowaniem wymaganej częstotliwości i amplitudy.

Typy zasilaczy UPS

W użyciu są dwa podstawowe typy zasilaczy awaryjnych - on- line i off-line.

Pierwszy z nich - on-line - wykonuje zamianę napięcia stałego akumulatora na właściwą częstotliwość i wartość napięcia zasilającego w trakcie całego czasu pracy komputera. Ten ostatni zawsze jest odseparowany od zasilającej sieci energetycznej i jest zasilany z akumulatora za pośrednictwem przetwornicy. Równolegle do tego procesu trwa ładowanie akumulatora z sieci energetycznej.

Zasilacze typu off-line to urządzenia, które, gdy zasilanie komputera jest prawidłowe, właściwie niewiele robią. Dopiero w momencie sytuacji awaryjnej następuje w nich szybkie przełączenie zasilacza typu UPS w stan aktywnej pracy. W czasie przełączenia może wystąpić krótka przerwa w zasilaniu komputera, jednak ze względu na pomijalnie mały czas jej trwania nie powoduje to dodatkowych problemów.

Oprócz on-line i off-line istnieje jeszcze jedna zasada konstrukcyjna zasilaczy awaryjnych - tzw. line interactive (lub interactive on-line). Łączy ona w sobie pewne cechy on-line i off-line. Podstawą konstrukcji jest transformator sieciowy, wyposażony po stronie wejściowej w dodatkowe uzwojenie. W obwodach tego uzwojenia znajduje się akumulator oraz obwody kontrolno-wykonawcze, zaś efektem ich działania jest powstałe w uzwojeniach wyjściowych napięcie korekcyjne. Napięcie to, zależnie od wahań wielkości napięcia zasilającego jest do niego dodawane lub odejmowane. W przypadku całkowitego zaniku zasilania napięcie to przejmuje na siebie cały ciężar zasilania komputera - oczywiście do momentu rozładowania się akumulatora.

Na co warto zwrócić uwagę

Charakteryzując bardzo skrótowo zasilacze awaryjne warto zauważyć, że urządzeniom typu off-line brak jest odporności na zmiany napięć, częstotliwości i różnego rodzaju zakłócenia. Można temu przeciwdziałać stosując odpowiednie filtry i obwody towarzyszące. W porównaniu z konstrukcjami on-line, są to urządzenia dość tanie.

Urządzenia typu line-interactive, podobnie jak off-line nie eliminują zakłóceń i przepięć. Potrafią za to, obok podtrzymywania napięcia w momencie jego zaniku, także stabilizować wartość napięcia zasilającego w szerokim zakresie zmian. Warto w tym momencie powołać się na wyżej opisany średnio-statystyczny rozkład zagrożeń przeciętnego komputera. Wynika z niego, że blisko 90% z nich pochodzi z braku stabilizacji napięcia zasilającego.

Z kolei zasilacze on-line, dzięki pełnemu oddzieleniu obwodów zasilających wejściowych i wyjściowych nie przenoszą z zewnątrz żadnych zakłóceń, zapewniają pełną stabilizację napięć i chronią skutecznie przed wyłączeniem prądu. Stosując te urządzenia, nie można zapomnieć o okresowej wymianie akumulatorów (dla dobrej klasy akumulatorów co ok. 5 lat) - gdyż praca tych zasilaczy jest także w warunkach normalnych bardzo uzależniona od właściwego stanu baterii.

Wielu producentów UPS-ów dołącza do swej oferty oprogramowanie, które współpracuje z podtrzymującym pracę komputera zasilaczem UPS. W efekcie np. awarii potrafi ono wyłączyć samodzielnie, w sposób automatyczny jedno urządzenie (pojedynczy komputer czy ważny serwer), lub wiele urządzeń (komputery pracujące w sieci). Często, dla wymiany informacji między komputerem a zasilaczem awaryjnym, używane jest złącze szeregowe RS 232. Dzięki temu możemy na bieżąco monitorować ze stanowiska komputerowego stan pracy zasilaczy awaryjnych, a w szczególności stan naładowania akumulatorów.

Dokąd zmierzają UPS-y

Porównując aktualną ofertę cenową zasilaczy awaryjnych z podobnym zestawieniem, które gościło na łamach CW przeszło rok temu (patrz CW 29/59) można pokusić się o sformułowanie kilku ustaleń.

* Na rynku pojawiło się bardzo wielu nowych producentów zasilaczy UPS - (ci bardziej doświadczeni, z ponad rocznym stażem na rynku krajowym to m.in. APC, Best Power Technology, Silcon czy Victron). Pokazało się również sporo nowych modeli zasilaczy UPS. Ogólnie przeważa oferta urządzeń typu on-line i line interactive.

* Ceny podobnych modeli zasilaczy UPS, te dzisiejsze i te sprzed ponad roku, niewiele różnią się między sobą (oczywiście wyrażone np. w USD czy DM). Dokładniej rzecz biorąc obecne ceny netto są nieco mniejsze - średnio (dla urządzeń typu on-line) o ok. kilka procent. Oznacza to, że z punktu widzenia użytkownika końcowego, po doliczeniu do ceny 22% podatku VAT płacimy dziś za nie o kilkanaście procent więcej. Z drugiej strony znacznie zmalały ceny urządzeń off- line - nawet do 50%.

Wymienione w bieżącym zestawieniu firmy, oferujące zasilacze awaryjne różnych typów, z pewnością nie wyczerpują całej listy dystrybutorów tego sprzętu w kraju - stąd też prosimy o traktowanie prezentowanej oferty jako przykładowej.