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ⓘ Gruppo di continuità. Un gruppo di continuità è unapparecchiatura elettrica utilizzata per ovviare a repentine mancanze di elettricità nella fornitura normalmen ..




Gruppo di continuità
                                     

ⓘ Gruppo di continuità

Un gruppo di continuità è unapparecchiatura elettrica utilizzata per ovviare a repentine mancanze di elettricità nella fornitura normalmente utilizzata, o sue variazioni di voltaggio eccessive per certe apparecchiature, finanche - per forniture in corrente alternata - eventualmente per erogare costantemente una frequenza di oscillazione priva di variazioni accidentali e perfettamente sinusoidale.

La sua caratteristica peculiare rispetto ad apparecchiature simili è che - allaccadere di una grave avaria nella fornitura elettrica in ingresso - nel passare dalla "modalità normale" energia in uscita derivata dalla fornitura ingresso alla "modalità backup" energia in uscita generata dallUPS limita lassenza di corrente in uscita a pochissimi millisecondi. Per contro presenta spesso anche breve tempo dautonomia nel produrre corrente "tempo di backup", nellordine dei 5-10 minuti.

Si rivela necessario laddove vi siano apparecchiature elettriche che non possono rimanere improvvisamente senza corrente - in alcuni casi neanche per 1 millisecondo - pena gravi ripercussioni ad esempio poiché ciò ne causerebbe un imprevisto spegnimento/riavvio/reset, mentre necessitano di precise procedure al riguardo al fine di evitare danni o perdite di dati/dati sensibili, o che possono risentire negativamente di anomalie nella tensione e/o nella frequenza della fornitura, e/o che debbano restare in funzione per un tempo prolungato prefissato - o ad oltranza - anche in assenza della normale fornitura elettrica.

La funzione principale di un UPS è quella di mantenere adeguatamente alimentate apparecchiature già attive allaccadere di unavaria nella normale fornitura elettrica, non di accenderle o accenderne ulteriori durante tale frangente; in ragione di ciò, le tipologie/i modelli di UPS meno performanti - se non adeguatamente sovradimensionati al riguardo - possono avere forti limitazioni nel reggere i consumi di picco tipici dellaccensione delle apparecchiature.

Vi sono varie tecnologie con cui un UPS può svolgere il suo compito; oltre al più diffuso sistema a batterie detto gruppo di continuità statico, basato sullaccumulo di potenza elettrica in forma di corrente continua, si utilizzano anche supercondensatori e sistemi dinamici rotanti a volano.

                                     

1. UPS a batterie

Esistono gruppi di continuità di varie potenze, a partire dai piccoli apparecchi per uso casalingo 300 Watt, tipicamente utilizzati per alimentare un personal computer non particolarmente energivoro, fino ad apparecchiature industriali da varie centinaia di kiloVoltAmpere. 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 allavviamento di un gruppo elettrogeno alimentato a diesel.

La corrente erogata dal gruppo di continuità durante i blackout può presentare notevoli differenze positive o negative rispetto a quella normalmente presente, a seconda delle caratteristiche dellUPS, variazioni che devono essere preventivamente considerate per valutare la compatibilità con le apparecchiature da collegare. I modelli di UPS meno avanzati, in caso di blackout erogano infatti una corrente alternata priva della normale forma donda sinusoidale, che nel caso peggiore può essere un onda quadra, oppure - soluzione intermedia - una forma donda modificata che assomiglia di più alla normale forma sinusoidale; anche la frequenza di tale forma donda potrebbe non essere la stessa della normale fornitura 50 Hz in caso della rete elettrica italiana, bensì variare intorno al valore nominale di più o meno determinati Hertz esempio: +/- 1 Hz e/o essere di altro standard esempio: 60 Hz.

La corrente normalmente erogata dallUPS in assenza di blackout, può essere anchessa diversa rispetto a quella fornita dalla rete elettrica quella con cui lUPS è normalmente alimentato, ma in questo caso - generalmente - solo in meglio; esistono infatti alcune tipologie di UPS che quando la tensione in ingresso varia rispetto alla tensione nominale, effettuano una leggera stabilizzazione del voltaggio anche senza passare al funzionamento tramite batterie UPS di tipologia "Line-Interactive", dotati di AVR, mentre gli UPS migliori forniscono sempre voltaggio e frequenza a livelli ottimali, sia in caso di blackout che normalmente, erogando corrente di qualità anche superiore rispetto alla fornitura elettrica della rete UPS di tipologia "on-line", a doppia conversione.

Altra variabile è la tensione tra i vari poli attraverso cui viene erogata la corrente alternata generata dallUPS; ad esempio nel caso di unuscita 2P+T due poli più terra, normalmente siglati L,N,PE, il neutro - che può avere differenti schemi di collegamento con la messa a terra - spesso non ha potenziale nullo come in una normale distribuzione elettrica monofase dove la tensione tra neutro e terra dovrebbe essere pari o prossima a zero volt, bensì potrebbe risultare una "ulteriore fase", a voltaggio generalmente dimezzato rispetto a quello nominale di uscita e in tal caso avrà voltaggio dimezzato anche laltro polo, costituendo i due insieme la tensione nominale; es.: 115v + 115v = 230v, o presentare comunque delle tensioni anomale con la terra. Tale eventuale assenza di un vero neutro e di un unico polo in tensione può impedire il funzionamento di alcune apparecchiature.

Poiché diverse apparecchiature elettriche necessitano di essere alimentate sempre con una corrente alternata avente forma sinusoidale pura Pure Sine Wave "- PSW tra cui le più sensibili come gli attuali diffusi alimentatori dotati di sistema PFC di tipo attivo APFC, e quelle il cui assorbimento è esclusivamente o consistentemente dovuto ad un motore elettrico, ed inoltre alcuni apparecchi regolano il loro funzionamento sincronizzandosi con una specifica frequenza della rete elettrica, risulta chiaramente indispensabile accertare preventivamente la tipologia di corrente alternata che viene erogata dallUPS, sia in presenza della tensione di rete ad esempio se il campo dazione delleventuale AVR riconduce il voltaggio a range idonei alle nostre necessità, o serva stabilizzazione della tensione più precisa, sia e soprattutto quando questa manca e la corrente viene totalmente generata dallUPS, per verificare se lUPS in questione sia perfettamente idoneo ad alimentare le nostre apparecchiature con e in assenza della fornitura di rete, senza danneggiarle e/o danneggiarsi.

                                     

1.1. UPS a batterie Tempo di trasferimento

Quando la rete elettrica da cui è alimentato lUPS è soggetta a un blackout, o la tensione in arrivo non è conforme ne conformabile tramite AVR, lUPS - in determinati millisecondi ms dichiarati dal costruttore - preleva corrente continua da una o più batterie, con cui genera ed eroga autonomamente corrente alternata agli apparecchi a lui collegati.

Tale tempo in millisecondi, in cui lUPS determina la necessità di autoprodurre corrente alternata ed inizia effettivamente ad erogarla, è chiamato "tempo di trasferimento" in Inglese transfer time.

Il tempo di trasferimento può essere 0 ms per UPS di tipologia "on-line", e generalmente inferiore ai 15 ms per le altre tipologie; il meglio è che tale valore sia 0 ms, o almeno molto sotto i 10 ms.

Gli alimentatori dei computer e prodotti affini le apparecchiature IT possono continuare a funzionare senza problemi anche se alimentati da UPS con un tempo di trasferimento tra i 5 e 10 ms teoricamente devono supportare per almeno 20 ms una tensione in ingresso inferiore al 70% del valore nominale, anche pari a 0%; tale intervallo di tempo con funzionamento anche in assenza di alimentazione viene chiamato" hold-up” time, ma per altre apparecchiature - come strumenti di laboratorio altamente sensibili - un tempo di trasferimento inferiore ai 2 ms, o nullo, può essere indispensabile.

In ogni caso, anche per gli alimentatori di apparecchi IT - quelli che devono mantenere regolarmente in funzione lapparecchiatura anche con 20 ms di 0 volts in ingresso - un UPS avente tempo di trasferimento consistentemente inferiore a 10 ms può risultare indispensabile: a causa dellassorbimento maggiore che viene richiesto dagli alimentatori dopo gli istanti con 0 volt in ingresso, si ha infatti nei confronti dellUPS un assorbimento di picco - in-rush - tanto maggiore quanto è stato prolungato lo 0 volt in ingresso, con alcuni alimentatori che già dopo un blackout di 5 ms arrivano a richiedere correnti pari anche al 400% dellassorbimento nominale, cosa che può quindi causare un sovraccarico nellUPS con conseguente spegnimento di tutto il sistema.

                                     

1.2. UPS a batterie Forma donda generata

La forma donda presente alla presa elettrica duscita di un UPS può essere quella presente in ingresso, nonché del livello del carico maggiore è il carico, maggiore può diventare la THDv.

In termini di frequenza, la forma donda generata può essere fissa alla frequenza nominale di 50Hz o 60Hz a seconda dei modelli di UPS, oppure poter essere selezionata con apposita configurazione.

Molte apparecchiature elettriche per funzionare correttamente necessitano dellonda sinusoidale pura con THDv 8%

Il valore di THDv < 8% Total Harmonic Voltage Distorsion non indica comunque una tensione priva di imperfezioni, esso risulta infatti semplicemente conforme alla la norma CEI EN 50160 che indica tale valore quale massimo ammissibile per la distorsione armonica totale della tensione; valori più auspicabili sono quelli inferiori al 5%.

Si noti che il primo indice, che esprime le caratteristiche della forma donda erogata in presenza di idonea fornitura dalla rete, può essere differente da "S" solo per i modelli VFI; un siffatto UPS a doppia conversione sarebbe quindi dedicato ad apparecchiature che sono relativamente immuni a onde sinusoidali imperfette, ma necessitano di essere fortemente salvaguardate da variazioni di tensione ed interruzioni essere alimentate da un UPS con "tempo di trasferimento" nullo. Al contempo, una "S" nel primo indice non ha in realtà un significato concreto per tipologie VFD che in condizioni normali non trattano la corrente in ingresso, e indica la presenza di una forma donda sinusoidale in uscita dallUPS esclusivamente per via presuntiva, quale standard di fornitura elettrica da rete presente allingresso.



                                     

1.3. UPS a batterie C: Prestazioni dinamiche in uscita

Il primo dei tre numeri del terzo campo è riferito alla variazione delle modalità operative normale e da batteria, il secondo numero le prestazioni al variare del carico lineare, il terzo numero le prestazioni al variare del carico non lineare ; i numeri possono variare da 1 a 4 in relazione alla permanenza delle prestazioni dellUPS allinterno dellarea descritta da 3 differenti grafici di risposta ogni area è definita dalla curva di risposta alle sovratensioni e da quella alle sottotensioni, dove vengono identificati limiti di variazione nella tensione in uscita tra -100% e + 100%, in relazione al tempo in millisecondi da 0.1 a 1000.

  • 3: permanenza delle prestazioni allinterno dellarea Classe 3 uscita a -100% della tensione nominale per massimo 10 ms
  • 4: Fare riferimento al costruttore
  • 1: permanenza delle prestazioni allinterno dellarea Classe 1 uscita a -100% della tensione nominale esclusa
  • 2: permanenza delle prestazioni allinterno dellarea Classe 2 uscita a -100% della tensione nominale per massimo 1 ms

Larea di Classe 1 indica la maggiore aderenza alla tensione di uscita nominale durante le variazioni di modalità/carico, e il minor tempo con cui in tali frangenti la tensione in uscita viene riportata adiacente a quella nominale; larea di Classe 3 il maggiore scostamento di voltaggio, con i tempi più lunghi per il ristabilimento della tensione nominale.

                                     

1.4. UPS a batterie Classe 1

Larea Classe 1 prevede uno scostamento massimo della tensione compreso tra -30% e +30% per massimo 5 ms, complessivamente massimo 20 ms per tornare ad un range compreso tra -14% e +14%, e complessivamente massimo 100 ms per tornare ad un range di tensione in uscita compreso tra -10% e +10% della tensione nominale.

                                     

1.5. UPS a batterie Classe 2

Larea Classe 2 prevede uno scostamento massimo della tensione compreso tra -100% zero volt in uscita e +100% o anche più per massimo 1 ms, complessivamente massimo circa 5.5 ms per tornare ad un range di tensione in uscita compreso tra -30% e +30%, e complessivamente massimo 100 ms per tornare ad un range di tensione in uscita compreso tra -10% e +10% della tensione nominale.

                                     

1.6. UPS a batterie Classe 3

Larea Classe 3, a differenza delle precedenti, non è simmetrica nel definire le risposte per sovratensioni e sottotensioni;

Per le sovratensioni ha lo stesso andamento delle sovratensioni previsto dallarea 2, mentre per le sottotensioni prevede di poter presentare -100% della tensione in uscita zero volt per massimo 10 ms, complessivamente massimo 20 ms per tornare ad erogare minimo il 52%, complessivamente circa 35 ms per tornare ad erogare minimo il 70%, mentre tra i 100 e i 1000 ms dallo stato di variazione può erogare fino a -20% della tensione nominale.

                                     
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