Αδιάλειπτη Παροχή Ενέργειας

Μία συσκευή αδιάλειπτης παροχής ενέργειας (Αγγλ. Uninterruptible Power Supply (UPS) ), είναι μία συσκευή τροφοδοσίας ρεύματος (τροφοδοτικό) που συνεχίζει να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε περίπτωση διακοπής ρεύματος. Για να καταστεί αυτό δυνατό, περιέχει κατά κανόνα μία άλλη προσωρινή πηγή ενέργειας (π.χ. κάποιου είδους συσσωρευτή). Συνήθως παρέχει επιπλέον ασφάλεια στις συσκευές που είναι συνδεδεμένες σε αυτήν, με το να παρεμβάλλεται μεταξύ τους και το δίκτυο ρεύματος, προστατεύοντάς τις από υπερτάσεις ή πτώσεις τάσεις και άλλες ανωμαλίες του ρεύματος ή της τάσης του δικτύου παροχής ρεύματος. Σε μερικές περιπτώσεις διασφαλίζει και ότι το παρεχόμενο ρεύμα έχει την σωστή συχνότητα (50Hz ή 60Hz κλπ. ανάλογα το δίκτυο). Η συσκευή χρησιμεύει κυρίως στην παροχή ηλεκτρικής ενέργειας μέχρι την έναρξη μιας βοηθητικής γεννήτριας, μέχρι να έρθει το ρεύμα ή μέχρι να γίνει ασφαλής απενεργοποίηση των συσκευών που είναι συνδεδεμένες σε αυτήν.

Η κύρια χρήση αυτών των τροφοδοτικών αυτού του είδους είναι για την προστασία ευαίσθητων ή πολύ σημαντικών ηλεκτρονικών ή ηλεκτρικών συσκευών όπως διαφόρων ιατρικών συσκευών, ηλεκτρονικών υπολογιστών, διακομιστών, τηλεφωνικών κέντρων κ.α., η απότομη απενεργοποίηση των οποίων θα μπορούσε να προκαλέσει ανεπανόρθωτη βλάβη όπως π.χ. απώλεια ζωής ασθενούς, απώλεια δεδομένων, καταστροφή υποσυσυστημάτων κλπ.  Τα τραφοδοτικά αυτά ποικίλλουν σε μέγεθος: από πολύ μικρά (με ισχύ ~200VA) που μπορούν να υποστηρίξουν έναν προσωπικό υπολογιστή  έως πολύ μεγάλα που μπορούν να τροφοδοτήσουν κεντρικούς υπολογιστές (με ισχύ μερικά KVA).

Προστασία από προβλήματα 
Τα τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας προστατεύουν τις συνδεδεμένες σε αυτά συσκευές από τα εξής προβλήματα:

 Διακοπή ρεύματος: Πλήρης απώλεια τάσης που μπορεί να προκαλέσει βλάβες σε εξοπλισμό ιδίως όταν συνοδεύεται από χαμηλές ή υψηλές τάσεις κατά την επαναφορά της παροχής ρεύματος.
 Στιγμιαία χαμηλή τάση: Προκαλεί τρεμόπαιγμα στα φώτα και, ορισμένες φορές, επανεκκίνηση σε υπολογιστικά συστήματα.
 Στιγμιαία υψηλή τάση: Προκαλεί φθορά (όταν είναι χρόνια ή συχνά επαναλαμβανόμενη) και ζημιές στον ηλεκτρονικό εξοπλισμό.
 Υπόταση: Χαμηλή τάση ηλεκτρικού ρεύματος (π.χ. πτώση 10% της ονομαστικής τάσης, ήτοι κάτω από τα 210V για τα δίκτυα 230V). Προκαλεί υπερθέρμανση στους ηλεκτροκινητήρες.
 Υπέρταση: Υψηλή τάση ηλεκτρικού ρεύματος (π.χ. άνοδο 15% της ονομαστικής τάσης, ήτοι άνω των 260V για τα δίκτυα 230V). Μπορεί να καταστρέψει τους λαμπτήρες και προκαλεί ζημιές σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό

Τύποι 
Τα τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας, ανάλογα με τη λειτουργία τους, διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες:
 On line
 Line interactive και 
 Stand-b

Stand-By ή Offline 

Αυτού του είδους τα τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας παρέχουν τις συνηθισμένες βασικές δυνατότητες, όπως προστασία από υπερτάσεις και διακοπές ρεύματος. Υπό κανονικές συνθήκες, οι συνδεδεμένες σε αυτά συσκευές βρίσκονται απευθείας συνδεδεμένες με το δίκτυο παροχής ρεύματος. Στην περίπτωση πτώσης της τάσης του δικτύου, ο μηχανισμός του τροφοδοτικού αδιάλειπτης παροχής ενέργειας ενεργοποιείται και μέσω της σύζευξης-αποσύζευξης μηχανικών διακοπτών, αποσυνδέει τις συνδεδεμένες σε αυτό συσκευές από το δίκτυο και τις συνδέει με το εσωτερικό κύκλωμα παραχής ρεύματος από αντλεί ενέργεια από τους εσωτερικούς συσσωρευτές. Ο χρόνος που απαιτείται για την επαναφορά της ισχύος στις συνδεδεμένες συσκευές κυμαίνεται από τα 4 χιλ. του δευτερολέπτου, που είναι συνήθως η χρονική καθυστέρηση που προδιαγράφεται από τους κατασκευαστές, ενώ στην πραγματικότητα φτάνει και τα 25 χιλ. του δευτερολέπτου, και είναι συνάρτηση του χρόνου που χρειάζεται το τροφοδοτικό για να αντιληφθεί την απώλεια τάσης.

Συνήθως, οι συσκευές αυτού του τύπου δεν έχουν ενδείξεις της κατάστασης του συσσωρευτή ή δυνατότητα ισοστάθμισης. Έτσι, μπορεί να παρουσιαστεί κάποιο πρόβλημα στην λειτουργία τους χωρίς ο χρήστης να το γνωρίζει. Είναι τα πιο διαδεδομένα τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας, εξαιτίας της χαμηλής τιμής τους.

Line-interactive 
Αυτού του είδους το τροφοδοτικό αδιάλειπτης παροχής ενέργειας έχει παρόμοιο τρόπο λειτουργίας με της προηγούμενης κατηγορίας με τη διαφορά ότι έχει την δυνατότητα να προσαρμόζει την χαμηλή/υψηλή τάση στην έξοδό του, χωρίς να αντλεί ενέργεια από τον περιορισμένης διάρκειας συσσωρευτή στο εσωτερικό του. Αυτό μπορεί να το επιτυγχάνει διότι περιλαμβάνει έναν αυτομετασχηματιστή μεταβλητής τάσης εξόδου - πολλαπλών λήψεων. Αυτό το είδος μετασχηματιστή παρέχει την ευχέρεια στο τροφοδοτικό να μεταβάλλει τον αριθμό των περιελίξεων του πηνίου του μετασχηματιστή, αυξάνοντας ή μειώνοντας, έτσι, το μαγνητικό του πεδίο και, κατά συνέπεια, την τάση εξόδου του μετασχηματιστή. Το τροφοδοτικό επιλέγει αυτόματα την κατάλληλη λήψη του μετασχηματιστή ανάλογα με την τάση του δικτύου κατά τη δεδομένη χρονική στιγμή. Κατά την αλλαγή των λήψεων, μεσολαβεί ένα χρονικό διάστημα που απαιτείται για την σύζευξη και αποσύζευξη των σχετικών μηχανικών διακοπτών κατά το οποίο δεν είναι συνδεδεμένη κάποια λήψη εξόδου στο κύκλωμα του τροφοδοτικού και συνεπώς το τελευταίο δεν αντλεί ρεύμα από τον μετασχηματιστή. Κατά τη διάρκεια του διαστήματος αυτού το τροφοδοτικό στιγμιαία αντλεί ενέργεια από τον συσσωρευτή στο εσωτερικό του ώστε να αποσοβηθεί η πλήρης απώλεια τάσης στην έξοδό του.

Οι αυτομετασχηματιστές μπορούν να προσαρμοστούν έτσι ώστε να καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα τάσεων, κάτι που αυξάνει τον αριθμό λήψεων εξόδου, τον όγκο και το κόστος. Συνήθως καλύπτουν ένα φάσμα της τάξης των 100 V. Αυτό σημαίνει πως εάν η τάση πέσει κάτω από 180 V ή πάνω από 280 V, τότε το τροφοδοτικό θα χρησιμοποιήσει τον συσσωρευτή ως πηγή.

Διπλής Μετατροπής/Online 
Τα συγκεκριμένα τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας είναι κατάλληλα όταν απαιτείται η ηλεκτρική  απομόνωση των τροφοδοτούμενων συσκευών ή για την τροφοδοσία μηχανημάτων που είναι ευαίσθητα στις διακυμάνσεις τάσεως. Αν και αρχικά έβρισκαν εφαρμογή σε εγκαταστάσεις των 10 KVΑ και άνω, η ανάπτυξη της τεχνολογίας έχει επιτρέψει την χρήση τους σε μικρότερα συστήματα ισχύος 500 W ή και λιγότερο. Η συγκεκριμένη κατηγορία τροφοδοτικών είναι η καταλληλότερη για περιβάλλοντα με σημαντικό ηλεκτρικό θόρυβο, όπως ένα εργοτάξιο, η μεγάλες εγκαταστάσεις όπως συστοιχίες διακομιστών.

Η υψηλή τιμή τους οφείλεται στην αρχή λειτουργίας τους. Το ρεύμα από το κεντρικό δίκτυο μετατρέπεται από ένα ανορθωτής σε συνεχές, το οποίο χρησιμοποιείται για να φορτίζει τους εσωτερικούς συσσωρευτές. Οι συσσωρευτές είναι συνδεδεμένοι με μεταλλάκτη, ο οποίος μετατρέπει ξανά το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο και αυξάνει την τάση του στα 230V. Έτσι, οι τροφοδοτούμενες συσκευές είναι συνεχώς συνδεδεμένες ηλεκτρικά με τον εσωτερικό συσσωρευτή. Αυτό σημαίνει πως ο μηχανισμός του τροφοδοτικού χρειάζεται να λειτουργεί 24 ώρες το 24ωρο. Για την κατασκευή του  χρησιμοποιούνται ειδικής αντοχής εξαρτήματα ώστε να μπορούν να αντεπεξέλθουν στην αυξημένη καταπόνηση που δέχονται από τις δυσμενείς συνθήκες λειτουργίας,  πράγμα που αυξάνει την τελική τιμή του τροφοδοτικού.

Σύνδεση με συσκευές 
Καθώς τα περισσότερα τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας που είναι προσιτά στην αγορά προορίζονται κυρίως για χρήση σε υπολογιστικά συστήματα ή αντίστοιχες ηλεκτρονικές συσκευές, έχουν εξόδους τροφοδοσίας κατά το πρότυπο IEC, οι οποίες χρησιμοποιούνται από τους υπολογιστές, τηλεφωνικά κέντρα κλπ.

Διασύνδεση με τον χρήστη 

Τα περισσότερα τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας έχουν ενδεικτικές λυχνίες τύπου LED ή ακόμη και οθόνη που εμφανίζονται γραφικές απεικονίσεις όπως εικόνες και ιδεογράμματα, από τα οποία ενημερώνεται ο χρήστης για την κατάστασή των τροφοδοτικών, το πόσο φορτισμένος είναι ο συσσωρευτής στο εσωτερικό τους, σφάλματα λειτουργίας, επίπεδο φορτίου της εξόδου τους κ.α.

Επικοινωνία με τον υπολογιστή 

Μερικά τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας έχουν την δυνατότητα να επικοινωνούν με τον συνδεδεμένο υπολογιστή, έτσι ώστε να τερματίζουν τη λειτουργία του αυτόματα, ενώ μερικά, πιο εξελιγμένα, παρέχουν τη δυνατότητα του ελέγχου της κατάστασής τους από τον υπολογιστή, παρέχοντας πληροφορίες όπως η τάση του δικτύου και η συχνότητά του. Ορισμένα τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας που είναι σχεδιασμένα για διακομιστές παρέχουν την δυνατότητα απομακρυσμένου ελέγχου μέσω δικτύου.

Τα τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας συνδέονται με τον υπολογιστή μέσω σειριακής θύρας RS-232, της θύρας τύπου USB, της θύρας τύπου RJ45, της κάρτας SNMP κ.α.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
 Επιλέγοντας το κατάλληλο UPS

Συσκευές
Αποθήκευση ενέργειας
Περιφερειακά υπολογιστών