¿Qué es UPS? -Funcionamiento y tipos de UPS explicados

Este artículo explica el UPS, su aplicación, antecedentes históricos, tipos y principio de funcionamiento del UPS con su diagrama esquemático.

Índice de contenidos

Definición:
Requisito de UPS:
Antecedentes:
Tipos de SAI:
Funcionamiento de UPS:
- UPS de descanso corto y su funcionamiento:
- UPS sin interrupciones y su funcionamiento:

Definición:

Un UPS es un dispositivo que proporciona una fuente de alimentación ininterrumpida para mantener la continuidad del suministro en caso de corte de energía. UPS significa fuente de alimentación ininterrumpida.

Requisito de UPS:

Hay varias aplicaciones en las que incluso un corte de energía temporal puede causar una gran cantidad de inconvenientes públicos que conducen a grandes pérdidas económicas. Ejemplos de tales aplicaciones son las principales instalaciones informáticas, el control de procesos en plantas químicas, los monitores de seguridad, los sistemas generales de comunicación, las unidades de cuidados intensivos (UCI) de los hospitales, etc. Para tales cargas críticas, es de suma importancia proporcionar un suministro de energía ininterrumpido. Aquí viene la importancia de UPS. La aplicación del sistema UPS atiende a tales cargas críticas.

Antecedentes:

El sistema UPS utilizado anteriormente se basaba en una disposición de motor de CC, alternador y conjunto DG. Este arreglo se muestra a continuación.

Esta disposición consta de un alternador accionado por un motor de CC, cuyo eje también está conectado a motor diesel. El suministro principal trifásico, después de la rectificación, carga un banco de baterías de CC y también alimenta el motor de CC. La fuente de alimentación ininterrumpida necesaria se maneja desde los terminales de salida del alternador como se muestra en la figura.

Cuando falla el suministro principal, el motor diesel se frota para hacerse cargo de las cargas. Dado que el arranque del motor diésel tarda entre 10 y 20 segundos, el banco de baterías proporciona la fuente de alimentación necesaria a la carga durante estos 10 a 20 segundos con la ayuda del motor de CC y el volante. De esta manera, el suministro de energía sin interrupciones se extiende a las cargas críticas.

Sin embargo, esta disposición del sistema UPS no se usa hoy en día. Los sistemas de UPS estáticos son más populares en estos días con clasificaciones de pocos kVA.

Tipos de SAI:

Los SAI estáticos son de dos tipos:

SAI de corta duración
SAI sin interrupción

En los SAI de interrupción corta, la carga se desconecta de la fuente de alimentación durante un breve período del orden de 4 a 5 ms. Para este período, no hay suministro disponible para el carga.

En el SAI sin interrupción, la carga obtiene un suministro de energía continuo e ininterrumpido desde la fuente de alimentación. No hay ninguna interrupción en el suministro de energía en el UPS sin interrupción. Dichos UPS se utilizan principalmente para la instalación de computadoras grandes. En la instalación de una computadora, una interrupción de la fuente de alimentación del orden de 4 a 5 ms no es tolerable en absoluto y, por lo tanto, la UPS sin interrupciones es la elección correcta para tales aplicaciones.

Funcionamiento de UPS:

El principio de funcionamiento del SAI de interrupción breve y sin interrupción se analiza junto con el diagrama esquemático en la siguiente sección.

UPS de descanso corto y su funcionamiento:

En los SAI de interrupción corta, la carga se desconecta de la fuente de alimentación durante un breve período del orden de 4 a 5 ms. Este tipo de SAI es adecuado para aplicaciones en las que es tolerable una breve interrupción del orden de 4-5 ms.

En la siguiente figura se muestra un diagrama esquemático simple de un SAI de interrupción breve.

Una observación cuidadosa del esquema revela la tecnología detrás de este sistema UPS. Como es evidente, el suministro principal de CA se rectifica a CC. Esta salida de CC del rectificador carga las baterías y también se convierte en CA mediante un inversor. Después de pasar por el filtro, se puede entregar CA a la carga en caso de que los contactos normalmente APAGADOS estén cerrados.

En condiciones normales de funcionamiento, los contactos normalmente encendidos están cerrados y los contactos normalmente apagados están abiertos. Por lo tanto, el suministro de energía a la carga se extiende a través del suministro principal de CA en condiciones normales. Sin embargo, en caso de corte de energía, los contactos normalmente apagados se cierran y los contactos normalmente encendidos se abren. Este cambio toma un tiempo de 4-5 ms. Por lo tanto, durante este período, la carga no está conectada a la fuente de CA principal (la CA principal no está disponible debido a un corte de energía) ni a la salida del inversor. Una vez que el contacto normalmente APAGADO se cierra, la carga recibió energía del inversor y el filtro.

Se puede observar una interrupción momentánea en el suministro a la carga en caso de que las lámparas y los tubos fluorescentes formen parte de la carga. Cuando se abre el interruptor de encendido normal y se enciende el interruptor de apagado normal, las lámparas tendrán una caída transitoria en su iluminación, mientras que los tubos fluorescentes se apagarán momentáneamente y se volverán a encender.

Cuando se reanuda el suministro de CA principal, las cargas críticas se conectan a la fuente de suministro de CA principal a través del interruptor normalmente encendido. Nuevamente, se observa una interrupción momentánea en la iluminación. Esta disposición de SAI de corta duración también se conoce como fuente de alimentación de reserva.

UPS sin interrupciones y su funcionamiento:

En el SAI sin interrupción, la carga obtiene un suministro de energía continuo e ininterrumpido desde la fuente de alimentación. No hay ninguna interrupción en el suministro de energía en este sistema de suministro de energía ininterrumpible. A continuación se muestra un diagrama esquemático simple de un UPS sin interrupciones.

En este sistema, el suministro de CA principal se rectifica y el rectificador entrega energía para mantener la carga requerida en las baterías. El rectificador también suministra energía al inversor de forma continua, que a su vez extiende la energía a la carga a través del filtro y normalmente el interruptor de encendido. Por lo tanto, la carga está conectada al inversor todo el tiempo. Esto simplemente significa que el suministro de energía a la carga se extiende desde la energía de la batería. Aunque la batería recibe energía del suministro de CA principal, en caso de un corte de energía, la batería entregará energía a la carga sin interrupción según su capacidad nominal.

La capacidad nominal de la masa se da en términos de AH (Amperio Hora). Si es 20AH, significa que la batería puede proporcionar 2 A de corriente durante 10 horas o 4 A de corriente durante 5 horas o 10 A de corriente durante 2 horas.

Entonces, ¿podría pensar cuando el suministro principal de CA está conectado a la carga a través del interruptor normalmente APAGADO? Discutamos este requisito.

En caso de que se detecte una falla del inversor, la carga se ENCIENDE al suministro de CA principal encendiendo el interruptor normalmente APAGADO y abriendo el interruptor normalmente ENCENDIDO. La transferencia de carga del inversor al suministro de CA principal toma de 4 a 5 ms en comparación con los 40 a 50 ms de un contactor mecánico. Esta es la razón por la que el suministro principal de CA está conectado a la carga a través del interruptor normalmente APAGADO.

Una vez que se elimina la falla del inversor, la fuente de alimentación ininterrumpida se restablece nuevamente a la carga a través del interruptor normalmente ENCENDIDO. Las baterías ahora se recargan desde el suministro principal de CA ajustando la carga a la tasa de carga máxima para que las baterías se carguen a su capacidad máxima en el menor tiempo posible.

Ventaja de UPS sin interrupciones:

Las siguientes son las principales ventajas de los SAI sin interrupciones:

El inversor se puede utilizar para acondicionar el suministro entregado a la carga.
La carga siempre está protegida de los transitorios que pueden ocurrir en el suministro principal de CA. Por lo tanto, se mejora la vida de la carga conectada.
La frecuencia de salida del inversor se puede mantener en el valor deseado.