1. UPS sistemi

1.1. Šta je UPS i čemu služi?

UPS je jedan od osnovnih uređaja čija je funkcija da određenu nepredvidivu pojavu

učinimo predvidivom.

U slučaju nestanka napona gradske mreže računar se isključuje i neminovno dolazi do

gubitka tekućih podataka u radnoj memoriji, ili što je još gore može doći do oštećenja zapisa

na samom hard disku ako je prekid nastao u trenutku čitanja ili upisa na hard disk.

Zbog očuvanja ispravnog rada samog računara kao i podataka tokom rada na računaru

korisno je računar povezati preko izvora besprekidnog napajanja - UPS ( Uninterruptable

Power Supply – neprekidno napajanje strujom ). U slučaju nestanka struje preko baterija

obezbeđuje se računaru napon gradske mreže u trajanju od nekoliko minuta do nekoliko

desetinaa minuta, zavisno od potrošnje računalnog uređanja i kapaciteta baterija, što je

dovoljno da se sačuvaju podaci i isključi računar ako u međuvremenu ne dođe do

uspostavljanja napona gradske mreže. Sam UPS realizuje se kao preklopni (off-line) koji

reaguje isključivo po nestanku struje kada u nekoliko mili sekundi elektronika preuzima

generisanje napona mreže tako što vrši generisanje napona iz baterije, ili stalni (on-line) koji

neprekidno vrši pretvaranje napona baterije u naizmenični napon mreže a baterija se

neprekidno dopunjava. Naravno, druga vrsta izložena je neprekidnom opterećenju pa je

samim tim gabaritnija i skuplja. Dobra svojstva imaju UPS uređaji tipa 'off-line' koji

poseduju stabilizator za ublažavanje promena napona mreže.

Slika 8: UPS uređaj

Bez obzira koja se vrsta UPS uređaja odabere, dobro je odlučiti se za onaj koji ima

25%-50% veće mogućnosti po snazi od snage opterećenja koje se kontroliše i nije

preporučljivo koristiti potrošače koji imaju induktivnu osobinu. Što je kapacitet akumulatora

(baterije) veći autonomnost samostalnog rada je veća, što je korisno za uređaje koji su u

suštini tokom dana bez fizičkog nadzora. Ako napon gradske mreže previše osciluje pažnju

1

treba obratiti na raspon promene napona gradske mreže koji UPS može anulirati. Tada je ova

osobna važnija od kapaciteta ugrađenih baterija. U svrhu odluke pri nabavljanju uređaja

prethodno treba utvrditi kakve su uobičajene pojave na napojnom vodu koji se koristi za

priključivanje računara. Bolji UPS uređaji (obično nose oznaku SMART) imaju serijski

priključak (COM) za vezu s računarom, čime se uz određenu programsku podršku prati stanje

istrošenosti akumulatora nakon nestanka struje. Kada napon akumulatora dođe ispod kritične

granice, UPS to signalizira računalu koji se automatski gasi, a potom se gasi i sam UPS.

Razumljiva optička i zvučna signalizacija UPS-a nije na odmet.

1.2. UPS – osnovni principi rada, karakteristike i pojmovi

3.2.1 Vrste smetnji

Kako bi znali od čega u stvari štite ovakvi uređaji, moramo da razmotrimo kako i zašto

se javljaju razne anomalije u snabdevanju uređaja električnom energijom. Grubo rečeno,

imamo nekoliko vrsta "uljeza" iz elektriène mreže:

Podnapon (Brownout, Sag). Spada u najčešće probleme na električnoj mreži. Za

podnapon se uzima bilo koji napon 20% niži od nominalnog (u našem slučaju 220V).

Prouzrokuje "zamrzavanje" tastature, čudno "groktanje" diska ili "zaglavljivanje" sistema.

Gubitak podataka sa diska je vrlo verovatan, ako se podnapon dogodi u trenutku upisivanja,

ali i čitanja podataka sa/na njega. Podnapon umnogome smanjuje radni vek komponenti, a

relativno je čest u ruralnim delovima naselja, koja su dosta udaljena od trafo stanice.

Prenapon (Surge). Obično traje 1/120 sekunde (1,2ms) i prouzrokovan je

uključivanjem/isključivanjem velikih potrošača/elektromotora koji rade u okruženju

kompjutera (veš mašina, zamrzivač, lift, rashladni uređaji, kompresori...) Za prenapon se

smatra napon za oko 10% veći od nominalnog. Prilično loše utiče na SMD elemente. Lošija

ATX napajanja mogu da "izvedu" i neočekivano uključenje (isključenog) kompjutera pri

prenaponu.

Udar (Spike). Važi za daleko najopasniji vid problema sa električnom energijom.

Prouzrokovan je trenutnim skokom napona i do 100% ( pa i više) iznad nominalnog. Javlja se

kada grom udari u blizini trafo-stanice, kada se struja uključi (posle restrikcija, nekog kvara

itd. ) ili zbog "radova" na električnoj mreži (popravke, prespajanje itd). Posledice mogu biti

različite od slučaja do slučaja - od prostog treptaja monitora, pa do kompletnog "spaljivanja"

kompjutera. Zato se ne preporuèuje korišćenje osetljive opreme odmah po dolasku struje (ako

je bila isključena) ili u toku atmosferskih pražnjenja.

Šum (Noise/Interference). Nastaje od blagih poremećaja frekvencije. Postoje dve

vrste šumova (interferencija): RF (Radio-frekventna) i EM (Elektro-magnetna). Obrazuju ih

razne stvari, poput uključenja/isključenja uređaja sa elektromotorom, varničenje na troli

(trolejbus/tramvaj), radio prijemnici/predajnici itd. Javlja se iz razloga što instalacije u

2

kući/stanu obrazuju neku vrstu antene, koja "skuplja" sve moguće smetnje. Posledice postoje,

ali nisu preterano štetne.

Isključenje (Blackout). Deluje dosta pogubno po opremu. Prouzrokuju ga kvarovi,

preveliki zahtevi za električnom energijom (preopterećenje), prirodne nepogode (udar groma,

oluja...). Javlja se kao potpuno (restrikcije, kvarovi) ili trenutno isključenje. Dok je potpuno

isključenje u najvećem broju slučajeva bezopasno (osim po vaš rad, ako niste snimili, ili ako

je disk u tom trenutku nešto upisivao), trenutno isključenje je znatno opasnije. Posledice

mogu izostati (osim resetovanja, koje je gotovo pravilo), ali i biti katastrofalne. Ne treba ni

pominjati koliko elektronika "voli" ovakav vatromet. Neki proizvođači za Blackout uzimaju i

sve napone ispod 70V, pošto se računa da je to najniži napon pri kojem uređaji uopšte

"pristaju" da rade.

3.2.2 Modeli zaštite

E sad, pošto znamo moguće probleme, razmotrićemo i metode zaštite. Postoji nekoliko

vrsta uređaja, koji Vam mogu pružiti zaštitu. Neki od njih su manje efikasni, neki više... a

naravno, i cena je jedan od faktora.

Pa pođimo redom...

Prenaponska zaštita (Surge Protectors/Suppressors) je jedan od vidova zaštite od

fluktuacija u električnoj mreži, premda najslabiji. Kod nas je vrlo popularan u formi

produžnog kabla. Radi tako što preusmerava sve napone iznad 220V u uzemljenje i time vrši

sprečavanje udara direktno na opremu. Na podnapone i ostale "uljeze" nema nikakvog uticaja.

I u sferi ovih "zaštitnika" postoji nekoliko različitih vrsta, ali pošto oni nisu tema ovog teksta,

ostavićemo ih za neku drugu priliku. Izreka "bolje išta, nego ništa" se najbolje može primeniti

na ove prenaponske zaštite. Bolje je imati UPS, ali ako nemate, dobro je i ovo.

Linijski filteri (PowerLine Filters) su pasivni uređaji, koji filtriraju frekvencije iznad

i ispod 50Hz (nominalna frekvencija). U praksi onemogućavaju pojavljivanje "smetala" kao

što je šum i daju "čistiju" struju. Zvučnici povezani na pojačalo koje ide preko linijskog filtera

neće emitovati razna pucketanja i šuštanje prilikom uključivanja/isključivanja većih

potrošača, na primer. Cena linijskih filtera varira od 50 pa sve do 300 eura, za standardne

(kućne) modele. Ono što razlikuje linijske filtere od UPS-a je nekoliko stvari – Nemogućnost

zaštite od prenapona i udara i nemogućnost nastavljanja rada prilikom nestanka električne

energije (zbog nedostatka baterije) su loše strane. Ali ono što je njegova prednost je upravo

pomenuto filtriranje. U tome je neretko prilično bolji od većine UPS-ova (posebno od

StandBy klase), a sigurno bolji od svih konfekcijskih kakve nalazimo na našem tržištu. Još

jedna zgodna stvar u vezi sa njima je mogućnost priključivanja kućnih uređaja po želji, koji se

uklapaju u dozvoljeno opterećenje (Audio/video uređaj i sl.), pošto je izlaz rešen običnim

"šuko" utičnicama.

Besprekidni Izvor Napajanja (UPS, Uninterruptable Power Supply) je nama

najpoznatiji oblik zaštite. Generalno ih možemo podeliti na tri tipa. Pa, idemo redom:

1)Stand By UPS (Off-line). Najčešći oblik napajanja kakva viđamo kod domaćih

snabdevača hardverom. Rade na vrlo jednostavnom principu - struja se isporučuje direktno iz

3

mreže, a istovremeno se pune baterije. U slučaju nestanka struje, ili bilo kakve nepravilnosti u

snabdevanju istom (podnapon, prenapon, udar), napajanje se automatski, u toku rada,

prebacuje na baterije, iz kojih putem invertora do kompjutera dolazi čist napon i stabilna

frekvencija. Za ovu vrstu UPS-a vezane su neke prednosti, ali i mane. Prvo, baterije imaju

duži vek trajanja, jer se ne koriste stalno, već samo po potrebi, kao i punjač i invertor, pa je

samim tim buka manja. Ređe korišćenje većine delova UPS-a omogućava korišćenje jeftinijih

(čitaj: mahom lošijih) komponenti, pa je i krajnja cena niža. Loša strana je, što u slučaju da

otkaže neki od vitalnih delova (inverter, punjač), nećete primetiti sve dok ne nastane neki

haos u napajanju. Veoma važna osobina ovih UPS-ova je tzv. Switchover time, odnosno

vreme prebacivanja napajanja sa mrežnog na baterijsko. Tu se krije i druga nezgodna

karakteristika. Naime, UPS "čeka" da se neka od anomalija ispolji, pa tek onda odreaguje

prebacivanjem sa mrežnog na baterijsko napajanje. Proizvođači teže da to vreme bude što je

moguće kraće, kako ne bi došlo do restarta ili gašenja sistema. Standardno za današnje UPS-

ove, switchover period se kreće od 2 do 5ms, što je sasvim dovoljno, budući da stručnjaci

tvrde da će kompjuter preživeti bez restarta čak i 100ms i više. Naravno, to ne znači da će pri

tako kasnom prelasku na sekundardno napajanje, oprema preživeti bez posledica. Kao takav,

switchover period je još davno prevaziđen kao mogući faktor kvaliteta UPS-a, mada uvek

treba insistirati na što nižem periodu (5ms i niže). Neki proizvođači malo odstupaju od nekih

normi predviđenih za ovaj tip UPS-a. APC recimo, koristi drugu filozofiju prebacivanja.

Oprema se napaja preko posebnog trafoa, koji je u stanju da "u letu" registruje i reguliše

prenapon (do određene granice) ili podnapon čak i do samo 90 Volti, kada se napajanje

prebacuje na baterijsko, a istovremeno štedi baterije. To je bar za klasu bolje od standardnog

StandBy UPS-a, koji često ne raspolaže nikakvim "peglanjem" napona i frekvencije.

Nominalno opterećenje za ovu klasu UPS-a je do 1000VA.

Blok dijagram Stand By UPS-a je prikazan na slici 9, prenosni prekidač ( transfer

switch ) je podešen za odabrani izlaz AC filtra primarnog izvora energije (što je zapravo

napajanje sa mreže - puna linija) i prekidač se prebacuje u položaj za napajanje sa

baterija/invertor tek kada dođe do prekida napajanja iz mreže. Kada se to desi prenosni

prekidač mora da se prebaci sa napajanja iz mreže na rezervno napajanje iz baterije

(isprekidana linija). Invertor jedino provodi samo kada je napajanje iz mreže prekinuto, otuda

i naziv „ Standby“. Visoka efikasnost, mala veličina i niska cena su osnovne beneficije kod

ovog dizajna. Sa odgovarajućim filtrom i surge kolom, ovakvi sistemi mogu takođe da

obezbede odgovarajuće potiskivanje šumova.

Slika 9: StandBy UPS

4

2)OnLine UPS. Danas najređi oblik UPS-a u vankorporacijskom okruženju. Glavne

dve karakteristike su visoka cena i visoka pouzdanost, ali i (više teoretski) kratak vek

trajanja. I cena i pouzdanost počivaju na principu rada - za razliku od StandBy UPS-a, OnLine

svoj punjač, invertor i baterije koristi sve vreme rada. Dakle, napajanje u svakom trenutku ide

iz baterija, a ne iz mreže, čime se zaobilazi switchover period, koji je karakterističan za

StandBy uređaje. Takođe, ovakav način napajanja sve vreme daje uvid u stanje intvertora i

baterija, ali prouzrokuje evidentno kraći vek trajanja i konstantnu buku, koja dolazi od jakog

internog hlađenja. Noviji OnLine UPS uređaji imaju i paralelno rešeno - standardno

napajanje, na koje se sistem automatski preusmerava u slučaju kvara na invertoru ili

baterijama. Tako je osiguran permanetan rad. I pored svojih dobrih strana, ovaj UPS se

godinu za godinom, polako izbacuje iz upotrebe, jer se usavršavaju sve pouzdaniji sistemi

nadgledanja klasičnih UPS uređaja, koji eliminišu potrebu za OnLine pandanima. I danas

konstantna upotreba ovih UPS-ova pri serverima donekle demantuje prethodnu tvrdnju, a sve

zbog zaista velikog opterećenja koje ova klasa može da izdrži. Osim toga, neke studije tvrde

da je procenat otkaza prilično manji od StandBy klase. Nominalno optereæenje se kreće u

rangu od 5000VA (5kVA) pa naviše (može biti i do 800kVA!).

Blok šema ovakvog UPS-a je prikazana na slici 10.

Slika 10: OnLine UPS

3)Line Interactive UPS. Po mnogima, ubedljivo najpouzdanija klasa UPS uređaja.

Princip je svakako inteligentan, iako u suštini jednostavan. Glavna razlika u odnosu na

prethodna dva tipa je što postoji samo dvosmerni pretvarač/invertor. Struja najpre ulazi u

pretvarač/invertor, koji razvodi struju - deo pretvarača u jednosmernu, kojom puni baterije, a

deo odmah filtrira i napaja opremu. U slučaju nastanka problema u napajanju, pretvarač radi

kao invertor, koji jednosmernu struju uskladištenu u baterijama pretvara u naizmeničnu, šalje

je na filtriranje i na izlazu dobijamo čistu naizmeničnu struju, stabilnog napona i frekvencije.

Tako dobijamo ubedljivo najbrži switchover period, jer pretvarač/invertor (u oba slučaja

zadužen za "isporuku" struje) preuzima ulogu switcha. Ovaj sistem slovi za daleko

najisplativiji. Cenom je negde između OnLine i StandBy uređaja, a pouzdanost je,

zahvaljujući principu rada, na veoma visokom nivou. Nominalna snaga je do 3000VA.

Line interactive UPS je prikazan na slici 3.3, ovaj dizajn se najviše koristi za male

firme, Web i departmental servere. Kod ovog dizajna, konvertor energije (invertor) je uvek

5

konektovan na izlaz UPS-a. Invertor je reverse kada se na ulazu UPS-a dovodi nominalna AC

struja.

Kada je ulazna struja ispod nominalne vrednosti, prenosni prekidač je otvoren i na

izlazu se dovodi struja sa baterije. Invertor je uvek spojen sa izlazom, ovaj dizajn obezbeđuje

dodatnio filtriranje i dozvoljava privremeno prebacivanje.

Kao dodatak, u line interactive dizajnu obično je ugrađen „tap-changing“

transformator. Pomoću ovog dodatnog transformatora vrši se regulacija ulaznog napona.

Regulacija napona je značajna osobina kada se na ulaz UPS uređaja dovodi nizak napon,

drugi UPS-evi bi u tom slučaju premostili na napajanje sa baterije. Visoka efikasnost, niska

cena i visoka pouzdanost povezana sa sposobnošću korekcije niskog ili visokog napona su

uslovi za proizvodnju ovog dominantnog tipa UPS-a sa opsegom snage od 0,5 do 5kVA.

Slika 11: Line Interactive UPS

3.2.3. Ostale karakteristike

Kada ste rešili koju ćete vrstu UPS-a nabaviti, ostaje Vam još da prepoznate i ostale

manje i više bitne karakteristike i mogućnosti. Naravno, kao i kod svih drugih uređaja i kod

UPS-a važi pravilo "koliko para - toliko muzike", pa tako za neke naprednije opcije treba

uložiti više novca. Šta Vam od svega treba, prosudićete sami.

Pored gore-pomenutog switchover perioda, za koji smo rekli da ne bi trebalo da

prelazi 5ms, morate izračunati ( koliko je moguće vernije) maksimalno opterećenje koje će

Vaš kompjuter vršiti na UPS. Svi UPS-ovi kao nazivnu snagu imaju volt-ampere (VA), koji

su u uskoj korespodenciji sa vremenom koje ćete imati na raspolaganju u slučaju potpunog

nestanka napajanja ili konstantnih varijacija napona iz mreže. Kod nas se sreću modeli od 200

do 2000VA (retko do 7 kVA). Formula, kao i pomoćni kalkulatori za dimenzionisanje

potrebnog UPS-a postoje, ali ne i načelno pravilo kako ustanoviti potrošnju vašeg sistema.

Kod nekih komponenti je u specifikacijama (ili čak na samoj komponenti, u obliku nalepnice)

navedena potrošnja u vatima (W) ili potrebna jačina struje u Amperima (A). Bilo koji od ova

dva podatka Vam može pomoći da izračunate potrošnju Vašeg sistema. Važno je uzeti u obzir

činjenicu da nazivna maksimalna izlazna snaga napajanja u kućištu uglavnom ne znači ništa,

jer je angažovana snaga jednaka stvarnoj potrošnji. S toga, ako ceo sistem "vuče" 240W, a vi

6

imate napajanje od 360, potrebna snaga UPS-a se dimenzioniše prema stvarnoj potrošnji. Ako

imate neku prosečnu mašinu, koja se sastoji iz manje/više standardnih komponenti,

procesorom prosečne potrošnje i monitorom od 17", velika je verovatnoća da će UPS od 500

ili 600VA bez problema raditi posao. Za detaljnije izračunavanje upotrebite kalkulator koji je

priložen u attachmentu poslednjeg dela teksta. Važno je napomenuti da je poželjno da UPS

bude opterećen do 70%, kako bi mogli da izvršite i neki upgrade sistema, bez kupovine novog

UPS-a. Takođe, nikako nije preporučljivo opteretiti ga sa više od 90%, pošto je ponašanje

UPS-a u takvim slučajevima krajnje nepredvidivo. Neki primerci imaju malo pomeren gornji

prag, pa su sposobni da izdrže i više nego što je označeno, ali niko Vam ne garantuje da nije

moguć i obrnut slučaj. Osim toga, što je manje opterećenje u odnosu na maksimalnu snagu, to

ćete imati više vremena na raspolaganju u slučaju nestanka struje. Kod većine konfekcijskih

UPS-ova to vreme varira između 5 i 20 minuta, dok teška artiljerija može da izvuče i par sati.

Vreme autonomije pre svega zavisi od kapaciteta, kvaliteta, ali i starosti baterija (posebno,

ako su često izložene torturi sa mreže). Proizvođači često navode da duplo povećan potreban

kapacitet daje oko 2 i po puta dužu autonomiju. Drugim rečima, ako Vam je uz UPS od

600VA, autonomija 15 minuta, ista konfiguracija će uz UPS od 1200VA, izdržati blizu 40

minuta.

U direktnoj srazmeri sa prethodnom stavkom je i vreme punjenja baterija. To vreme

retko kad ide ispod 4-5 sati, a neretko može biti i 12. Pri odabiru UPS-a treba imati u vidu

okruženje u kome se radi. Okruženje sa manje stabilnom strujom će češće posezati za

uslugama UPS-a, te će i pražnjenje baterija biti češće. Ne treba pominjati da uz češće

pražnjenje treba i češće punjenje, kako cela stvar ne bi uginula.

Još jedna važna karakteristika je broj "izlaza" na koje možete priljučiti uređaje. Obično

se kreću od 2 pa do 6 (nekad i više, u zavisnosti od klase i kapaciteta), ali broj isporučenih

kablova u paketu nekad ne zadovoljava, pa se morate snaći za dodatne. Zbog toga uvek treba

proveriti sadržaj kutije pre konačne kupovine. Broj potrebnih utičnica retko kad prelazi 3, pa

ova priča i nema neku bitnu pozadinu. Nikako se ne preporučuje maltretiranje uređaja

neadekvatnim periferijama (printer, skener, aktivni zvučnici i sl.), jer ga nepotrebno

opterećuju, a nisu od vitalnog značaja (gubitkom napona u printeru nećete ništa izgubiti, sve

je i tako na HDD-u). U vezi sa utičnicama može biti i namena UPS-a. Zapravo, postoje UPS

uređaji koji nisu namenjeni isključivo za kompjutere, već svojom "šuko" utičnicom

obezbeđuju napajanje proizvoljnim kućnim/studijskim uređajima male snage (takve proizvodi

Furman).

Od dodatnih pogodnosti postoji nekoliko "sitnica". Prva, možda i najpoželjnija, je

mogućnost dobijanja povratne informacije od UPS-a putem COM porta, USB-a ili čak LAN-a

(kada se radi o mreži). Ova mogućnost razlikuje inteligentne (Smart UPS) od ovih drugih (da

ne kažem "glupih", čiji senzor jedino zanima da li je struja čista ili ne, zovu ih još i Back

UPS). Ovaj softverski deo će Vam pomoći u nadgledanju rada, kvalitetu dobijene struje,

napunjenosti baterija itd. Može Vas upozoriti o nastalom kvaru na uređaju (ako je u pitanju

skuplji komad) ili obavestiti preko mreže. Snimiće Vaš rad i zatim ugasiti kompjuter (ili

server, po unapred definisanom protokolu), kada se baterije isprazne, a mrežno napajanje još

uvek ne funkcioniše. Sve u svemu, jedna vrlo zgodna mogućnost. Veći deo vremena korisnici

UPS-a ne primećuju dobrobiti ove opcije, osim kada nešto krene napako.

Takođe, većina današnjih UPS-ova omogućava filtriranje telefonske linije ( i samim

tim sprečavanje spaljivanja modema), kao i mrežne infrastrukture. Oni napredniji

omogućavaju hot-swaping baterija (zamena u toku rada) ili kačenje dodatnih baterija

7

(posebnih, ali čak i automobilskog akumulatora) radi povećanja autonomije za čak nekoliko

sati. Svaka od ovih dodatnih mogućnosti (naravno) u izvesnoj meri povećava krajnju cenu.

Neki korisnici zahtevaju i mogućnost tzv. hladnog starta - uključivanja kompjutera čak

i kada mrežni napon nije prisutan, što će reći - iz baterija. Ova mogućnost nema neku naročitu

primenu. Većina uređaja omogućava prilično malu autonomiju, pa će Vam pri hladnom startu,

posle podizanja sistema ostati još samo par minuta prostora za rad, što i nije neko vreme.

3.2.4. W i VA – Razlika između ovih veličina?

Mnogi ljudi su zbunjeni kada prave razliku između veličina W i VA koje su merene za

određeno opterećenja UPS-a. Mnogi proizvođači UPS-eva ne prave razliku između ove dve

merene veličine.

Energija koja dolazi do kompjuterske opreme izražava se u Watima (W) ili Volt

Amperima (VA). Snaga u Watima je realna snaga koja dolazi do uređaja. Volt-Amperima se

izražava “prividna snaga” i ona predstavlja proizvod primenjenog napona koji se dovodi na

uređaj i struje koja protiče kroz taj uređaj. Watima se određuje stvarna snaga dobijena na

uređaju i toplotna energija generisana uređajem. VA se koristi za poređenje uvedene struje i

prekidne struje.

Odnos W i VA za neke tipove električnih opterećenja, kao što su užarene sijalice, je

identičan. Međutim kod računarske opreme vrednost W i VA mogu se značajno razlikovati, sa

VA se procenjuje vrednost koja je uvek jednaka ili veća od W. Odnod vrednosti koje se mere

W i VA se naziva “faktor snage” i izražava se ili kao broj ( 0.7) ili u procentima ( 70 %).

Nekada je standard u industriji bio da je vrednost u W približno 60% od vrednosti VA

za manje UPS-eve, što se uzimalo kao tipičan energetski faktor za opterećenje personalnog

računara. U nekim slučajevima proizvođači UPS-eva daju samo vrednost u VA. Za male

UPS-eve koji su namenjeni računarima kojima je vrednost predstavljena samo u VA,

procenjuje se približna vrednost u W tako što se uzima 60% od vrednosti u VA. Za veće UPS

sisteme, uobičajno je da se daje vrednost u W koja je jednaka vrednošću u VA.

Da bismo lakše shvatili razliku između W i VA uvešćemo analogiju sa čašom u kojoj

se nalazi pivo. Tečnost je pitka ili realna komponenta, što je analogno W. Pena plus tečnost

čine ukupni deo što je pak analogno VA. Ako bi se pivo pažljivo natočilo rezultat bi bila samo

tečnost bez pene, pitak deo je jednak ukupnom delu tj. (W=VA). U ovom slučaju odnos W i

VA poznat kao faktor snage bio bi 1, ili jedinstveni faktor snage.

Ukupan faktor snage koji zahtevaju današnji računarski sistemi nadmašuju 95, 96 pa

čak i 97% što je veoma mnogo. To je veoma mala promena faktora snage, što je skoro

jedinični faktor snage za razliku od prethodnih godina kada je faktor snage bio 85, 86, 87%,

pa čak i 70%.

8

U ovome leži srž problema: dok je kompjutersko opterećenje poslednjih godina

dostiglo jedinični faktor snage , mnogi UPS sistemi su nastavili da se prave sa faktorom snage

od 0.8 do 0.9, ili sa nešto nižim oko 0.7. Međutim mnogi proizvođači UPS-eva označavaju

kVA kao najznačajniju meru za korisnike, koji nisu svesni posledica promena u

kompjuterskim energetskim zahtevima. Kada neko kupi UPS 100kVA projektovamog sa 0.8

faktorom snage, u stvari on je kupio UPS od 80kVA koji ima jedinstveni faktor snage.

Što se tiče opterečenja ako UPS ima opterećenje koje je veće od 90% njegove

nominalne vrednosti , mnogi današnji upsevi mogu biti u opasnosti od preopterećenja. A

samim tim i u opasnosti od prekida rada.

Razmotrićemo primer gde može doći do zabune.

Razmotrimo slučaj tipičnog 1000VA UPS-a. Korisnik želi da koristi snagu od 900W

za grejalicu. Grejač ima vrednost od 900W što će reći da je to vrednost od 900VA sa

jediničnim faktorom snage 1. Tako gledano i vrednost opterećenja u tom slučaju je 900VA,

ali UPS neće imati snagu za ovo opterećenje. To je zato što vrednost od 900W premašuje

vrednost UPS-a čija je relana vrednost 60% od 1000VA što je oko 600W.

3.2.5. Konkretan model?

Na kraju svakog ovakvog teksta bilo bi poželjno navesti najbolje, ili bar najčešće,

proizvođače. U najpominjanije svakako spada APC, koji kod nas važi za skupljeg, iako

gledajući globalno to zapravo nije. Poznati su još i Best Power, Longtime, Belkin, Emerson,

Leadman, IntelliPower, Liebert (posebno poznat po "super-teškoj" kategoriji), kao i svima

poznati Mustek. Naravno, proizvođača ima još dosta, jedan od njih je i naš Enel, koji se

možda ne odlikuje dizajnom (pošto je UPS spakovan u mini tower kućište), ali zato važi za

najizdržljivije (jači modeli bez problema izdržavaju i po nekoliko sati - duplo više od pandana

stranih proizvođača; verovatno je to posledica bivše države, koja je gajila ljubav prema

industrijskoj elektronici). Naspram jednog APC-a, Mustek deluje kao raštelovana igračka.

Bez neke zle namere, moram reći da je iz mog iskustva, najveći broj nezgoda nastao u

prisustvu Mustek UPS uređaja. Verovatno je u pitanju switchover period, dovoljan da prebaci

napajanje bez restarta, ali ne i da zaštiti opremu od udara, pošto uređaji ovog proizvođača ne

raspolažu gotovo nikakvom elektronikom za peglanje napona i frekvencije. Nekako zajedno s

tim ide i činjenica, da najčešće strada elektronika na HDD-u ili ploča (drugim rečima, nešto

od SMD-a, pošto su elektro-mehaničke komponente tipa elektromotor, prilično izdržljivije). S

druge strane, neki korisnici imaju itekako dobra iskustva sa ovim uređajima. Sve ovo navodi

na zaključak da se radi o spletu okolnosti, individualnom za svaki primerak. Ne idealno, ali

jeftino - a kada bolje razmislite i to nešto je svakako bolje nego ništa. Opet, ni UPS Vam neće

pomoći u slučaju da imate neko rahitićno napajanje. U tom slučaju bolje prvo rešite pitanje

zamene napajanja, pa tek onda kupujte UPS.

Neka konačna preporuka o "BestBuy" varijanti ne postoji. Svako bi trebao da izabere

ono što mu odgovara po karakteristikama, ceni, ali i pratećoj opremi. Retko kad uz UPS stiže

više od 1-2 kabla, pa ako Vam kojim slučajem treba više, moraćete da doplatite. Takođe, za

skuplje uređaje nije loše proveriti kakva je buduća servisna podrška, uzimajući u obzir da

9

baterije ne traju večno, a kupovina novog (jednako skupog) nije baš isplativa. Za neke

uobičajene, kućne (ali i poslove manjeg obima) vredi razmisliti od StandBy varijanti UPS-a,

koja raspolaže "ispravljanjem krivih drina" bez angažovanja baterija, kao i Smart funkcijom,

koja će omogućiti malo više komfora, ali i dosta bitniju stavku - podešavanje praga

reagovanja switcha, koji će prebaciti napajanje sa primarnog na sekundarno u trenutku kada

napon izađe iz okvira koje ste Vi podesili. Zašto je ovo bitno? Pa, recimo da je napon u vašem

stanu/kući 210V. Ako je UPS fabrički podešen na reagovanje ispod 215 i iznad 230, ima šansi

da UPS neprekidno maltretira baterije, usled "neregularnog" napona, koji se igrom slučaja

kod Vas smatra "normalnim". Taj problem je, zbog nemogućnosti podešavanja, mahom čest

kod BackUPS-a. Ako imate ideju da UPS koristite van kompjuterskog okruženja, bilo bi

mudro odlučiti se za UPS koji NE poseduje green funkcije, jer ona onemogućava korišćenje

izvora ako je opterećenje manje od nekih 60-70w.

3.3. Preporučene konfiguracije za korišćenje UPS-a

Konfiguracija 1: Zaštita jednog kompjutera sa jednim UPS-om

Kod ove konfiguracije, svaki kompjuter je zaštićen posebnim UPS-om i komunikacija

između njih je serijska, koja se obavlja preko USB kabla. UPS softver je instaliran na

kompjuter da obezbedi gašenje sistema bez nadzora u slučaju nestanka struje. U ovom slučaju

upravljanje UPS-om je preko lokalnog kompjutera. Ovo je jednostavna konfiguracija koja se

koristi kao widespread za servere i radne stanice.

Slika 12: Zaštita kompjutera sa jednim UPS-om.

10

Konfiguracija 2: Zaštita dva ili tri kompjutera sa jednim UPS-om

Kod ove konfiguracije, nekoliko kompjutera je spojeno na UPS veće snage (obično

snage od 1500VA ili veće). Jedan kompjuter je direktno spojen preko serijskog porta (RS232)

na UPS, dok druga dva su spojena preko „expasion“ kartice koja se montirana na UPS i koja

dozvoljava dva dodatna serijska porta. U ovoj situaciji, sva tri kompjutera će imati istu

sposobnost isključenja, ali upravljanje UPS-om je prvim kompjutrom. Značajno je da je

dozvoljena komunikacija UPS-a samo sa jednim sistemom, USB veza ne može da se koristi u

ovoj situaciji. Iako ova šema može da bude proširena za upravljanje sa 24 kompjutera (preko

daisy-chaining), APC ne preporučuje ovakav pristup sa dodatnim kablom.

Slika 13: Zaštita dva ili tri kompjutera sa jednim UPS-om.

Konfiguracija 3: Zaštita tri ili više kompjutera sa jednim UPS-om

Ovakva konfiguracija je popularniji pristup koji sadrži upravljanje UPS-om direktno

preko enterne mreže (lokalne). Upravljanje mrežnom karticom (sa real-time operativnim

sistemom i hardverskim watchdog čipom) instalirano je na UPS-u i time se eliminiše zahtev

za upravljanje preko servera. Jedann od primera kod ovakve konfiguracije je InfraStruXure

arhitektura kod APC koji upotrebljavaju ovaj pristup. Softver instaliran na kompjuteru kod

ove konfiguracije treba jedino da odradi funkciju gašenja pošto je sposobnost upravljanja

ugrađena na samom UPS-u.

11

Slika 14: Zaštita tri ili više kompjutera sa jadnim UPS-om

3.4. Različiti tipovi gašenja operacionog sistema

Savremeni operacioni sistemi kao što su Microsoft Windows koriste napredne pristupe

strujnog upravljanja, što uvodi nove načine za isključenje. Iako ovi napredni sistemi moraju

uglavnom da imaju upravljanje pomoću laptopa na kome se nalazi UPS softver.

Shutdown

Ovo je tradicionalni način gde operacioni sistem računara dobija komandu za gašenje

od UPS softvera i dobija sekvencu za prekidanje svih aktivnih procesa pre izlaska. Kod

operacionog sistema Windows nam daje poruku „Sada možete da isključite vaš kompjuter“,

nakon čega mi vršimo isključivanje računara.

Shutdown and „off“

Ovo je sličan metod kao prethodni, ali ovde kada se završi proces, operativni sistem

stvarno zapoveda računaru da se isključi i onda prelazi u stanje „no longed draws power“.

Ovo je koristan predlog za konfiguraciju 3.5. koja je već obljašnjena - računar može da bude

isključen i produženo je vreme gašenja ostalih računara. (ovaj pristup se ponekad naziva „load

shedding“). Gašenje sistema i „off“ su sposobnost koja ponekad zahteva menjanje

podešavanja u BIOS-u .

12

Hibernation ( stanje hibernacije)

Proces Hibernacije (na primer , koji podržava poslednji Microsoft-ov operativni sistem

Windows) je sličan kao i u prethodnim metodama ali ponekad u velikoj meri dragoceni

dodatni koraci su:

1. Prvo se desktop stanje sistema sačuva, uključujući i sve otvorene fajlove i dokumente. Ovo

se postiže čuvanjem sadržaja RAM-a u okviru velikog fajla na hard disku.

2. Zatim se gasi sistem a za njim i računar

3. Kada se ponovo uključi računar, tokom podizanja operativnog sistema, u RAM se učitava

sadržaj sa hard diska

4. Desktop, zajedno sa svim pokrenutim aplikacijama i otvorenim fajlovima, se vraća u stanje

u kome je bio pre nastupanja hibernacije.

Ovo predstavlja glavnu prednost u odnosu na ostale metode čuvanja započetog rada i

stanja mašine pre gašenja sistema. Zbog ovog razloga, APC često preporučuje korisnicima

odabir ove metode gašenja njihovog UPS softvera.

Standby

’ Kada računar prelazi u „standby“ način rada, on nije u potpunosti isključen, već je

prebačen u stanje niskog napajanja gde su određene komponente (monitor, U/I čipovi, itd.)

ugašene. DRAM nastavlja sa osvežavanjem, i kada se kompjuter „budi“ iz standby načina

rada, vraća se vrlo brzo u prethodno stanje. Ukoliko izaberete ovo podešavanje za svoj

računar, vrlo je važno biti siguran da UPS koji ste izabrali može da „probudi“ sistem u slučaju

dužeg prekida u napajanju, kako bi se mogao pokrenuti Shutdown proces. U suprotnom,

sistem može ostati u Standby stanju sve dok se UPS u potpunosti ne istroši, nakon čega će biti

prekinut dovod struje sistemu i nastupiće gašenje, tzv. „hard“ shutdown.

13

3.5. Trofazni UPS sistem snage 20kVA

Da ne bi bilo reči samo o “običnim“ UPS sistemima – sistemima za manje snage za

kraj ću ukratko opisati princip rada trofaznog sistema čije je maksimalno opterećenje 20kVA.

Praktičan uređaj koji je bio na servisu je IMFORM PYRAMID DSP 320. Ovo je

trofazni, sinhrono-sinfazni on-line UPS koji zahteva balans snage na priključenim

potrošačima. Trofazni sinhrono-sinfazni UPS znači da je bitan fazni raspored na ulazu UPS-a

i da su izlazne faze iz UPS-a jednake ulaznim fazama. Uređaj zahteva balans snage na

potrošačima iz razloga što je izlazni generator – invertor jedinstvena komponenta koja

zahteva približno jednakio opterećenje po sva tri izlaza. U ovom slučaju dozvoljeno

otstupanje opterećenja je ukupno do 20 % između svih faza.

Panel ovog sistema je prikazan na slici 15.

Slika 15: Panel trofaznog UPS sistema

14

Njegova blok šema prikazana je na slici 16.

Slika 16: Blok šema trofaznog UPS sistema

Vod koji dolazi od EPS-a do zgrade dovodi se na dva razvojna bloka, pomoćni i

glavni razvojni blok. Oba bloka imaju napajanje iz istog izvora, ali kako svaki ulaz napaja

različite ulazne komponente svaki ima različite topljive osigurače. Princip rada uređaja je

najbolje objasniti kroz postupak startovanja uređaja. Ovde bih napomenuo da ceo sistem

kontroliše DSP bazirani mikrokontroler koji na bazi ulaznih parametara kao što su: prisustvo

napona (na ulazu, ispravljaču, bypass-u, DC magistrali, izlazu invertora, izlazu UPS-a) i

izmerenih struja kroz galvanski odvojene merne kalemove upravlja sistemom u realnom

vremenu. UPS je fizički podvojen u sledeća četri bloka: ispravljač, jednosmerna magistrala,

baterijska banka i invertor.

15

Slika 17: DC magistrala Slika 18: Invertor

Slika 19: Ispravljač

Proces startovanja. Kada je UPS vezan na električnu instalaciju dovoda energije

do UPS-a (ulaz i bypass ulaz) i razvodni sistem izlaza starovanje se vrši po fazama:

1) Dovede se energija bypass ulazu (osiguračem F4)

2) Dovede se energija na ulaz UPS-a (osiguračem F1). Ovog trenutka unutrašnji

ispravljači stvaraju niske napone za napajanje svih blokova sistema. Startuje se

DSP kontroler i utvrđuje postojanje energije na ulazu i bypass ulazu.

3) Uklučenjem osigurača F6 INRUSH CURRENT startuje se ispravljački blok.

Utvrđuje se sinfaznost ulaza i ako UPS na displeju prikaže grešku VSECFL to

znači da treba promeniti fazni raspored ulaza. Ako ne prikaže grešku čuće se blagi

mehanički klik iz UPS-a ( Rectifier Contactor) kontaktora koji napaja ispravljač.

Ispravljač kreće da gradi energiju na jednosmernoj magistrali DC bus. Kada

dostigne potrebnu vredost od +/- 420V dc DSP kontroler će krenuti sa

startovanjem invertora. Kada izlaz invertora dostigne efektivni napon od 230V u

16

odnosu na nulti vod po svakoj liniji izlaza, na displeju kontrolera će se pojaviti

NORMAL i crvena dioda za baterije će treptati što je znakl za siguran prelaz na

sledeću fazu startovanja.

4) Ubacuju se ultra brzi osigurači i priključuju baterije F5.

5) Priključuje se potrošač na UPS osiguračem F2

6) Iz menija UPS-a startujemo test baterija. DSP kontroler instruira ispravljač da ne

ispravlja veću struju od 3A po fazi, tako da invertor sa jednosmerne magistrale

koristi energiju batetrija i praćenjem pada napona u periodu od 20s ( koliko test

traje) utvrđuje se ispravnost baterijske banke. Ako je pad u zadovoljavajućim

granicama sistem prijavi na displeju OK, i od tog trenutka je u svojoj potpunoj

funkciji.

Proces gašenja je suprotan u odnosu na proces startovanja. Prvo se isključuju

baterije F5, zatim se isključuje izlaz F2, zatim INRUSH F6 i na kraju ulazi F1 i F4.

Uređaj je obezbeđen sa dva sistema bypass-a koji omogućavaju direktan penos

energije sa ulaza na izlaz, ka potrošačima. Oni su Split Bypass i Manual Bypass.

Splyt Bypass je elektronski bypass realizovan sa tri tiristora. Njime upravlja DSP

mikrokontroler i koristi ga u slučaju pojave manjih neispravnosti celog sistema kao što su:

termička nestabilnost, baterijska neispravnost, preopterećenje izlaza i sl.

Manual bypass je mehaničko prespajanje ulaza na izlaz. Koristi se samo kada je

potrebno električno odvojiti uređaj od sistema a da potrošač i dalje ima napajanje energijom.

Slika 20: Izgled prednje strane panela sa osiguračima

17

Slika 21: Izgled osigurača i klema

NAPOMENA: Da bi uljključili manuelni bypass potrebno je da svi osigurači budu

isključeni jer u suprotnom ćemo upropastiti uređaj.

Funkcija Bypass-a je u suštini da kada dođe do nekog problema u uređaju reaguje i

propusti ulaz ka izlazu. To je kod elektronskog Bypass-a a u ovom kolu takođe postoji i

manuelni Baypass kojim se podignu svi osigurači i spaja se izlaz sa ulazom dok je sva ostala

otkačena i mogu se raditi određene popravke na njoj.

Slika 22 : Interfejsna logika

18

Kao i svi industrijski uređaji u procesnoj tehnici i ovaj UPS uređaj je opremljen

spoljnom signalizacijom i upravljanjem. Na njega je moguće priključiti spoljni kontroler

preko serijskih veza preko RS232 ili Rs488 interfejsa. Dovesti mu spoljnu

signalizaciju/upravljanje preko generatorskog signala i signala za urgentno gašenje (EPO-

Emergency Power Off) ili preko relejnih kontakata dobiti operativno stanje UPS-a. To se

može videti sa slike 21.

Operativno stanje UPS-a je ustvari stanje konačnog automata zasnovano na

prethodnom stanju. UPS može biti u nekom od sledeća tri stanja: normalnom, bypass/greška

ili na baterije. Do bypass ili na baterije stanja dolazi iz normalnog stanja. Iz stanja na baterije

se vraća u normalno stanje kada se vrati energija na ulazu UPS-a. A iz bypass stanja se vraća

u normalno pod uslovom da se koriguje greška koja je dovela do tog stanja.

Na sledećoj slici je prikazana električna šema je INFORM PYRAMID DSP 320 UPS-a.

Dipl.ing. Rade Rakić