UPS - osnovni principi rada, karakteristike i pojmovi

UVOD

Bilo je više tema na ovom forumu koje se tiču UPS uređaja, ali su se sve više svodile na komentare o konkretnom proizvođaču/modelu, nego na princip funkcionisanja, razloge zašto treba (ili čak ne treba?) koristiti UPS, kao i "dimenzionisanje" potrebnog kapaciteta. Ovu temu sam otvorio kako bi manje iskusni korisnici imali neke smernice za eventualnu kupovinu prvog UPS-a, ili zamenu postojećeg. Iako ne volim suvoparne tekstove, prepune raznih podela i nabrajanja, ovaj put ću i sam morati da napišem sličan. Sve ovde navedeno sam godinama učio u praksi, pročitao u raznim časopisima ili su plod iskustva ljudi iz mog okruženja. (Nadam se da me nećete proglasiti ludakom zbog ovoliko teksta - imao sam malo viška vremena, pa sam rešio da ovo sklepam).

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 električne 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. 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 preporučuje 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 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.

MODELI ZAŠTITE

E sad, pošto znamo moguće probleme, razmotrićemo i metode kontracepcije (hehe), iliti 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 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:

-Stand By UPS (Off-line). Najčešći oblik napajanja kakva viđamo kod domaćih snabdevača hardverom. Rade na vrlo jednostavnom principu - struja se isporučuje direktno, 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.

-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 opterećenje se kreće u rangu od 5000VA (5kVA) pa naviše (može biti i do 500kVA!).

-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 pretvara 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.

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 jednaga stvarnoj potrošnji. S
toga, ako ceo sistem "vuče" 240W, a vi 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 je uz 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.

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 (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.

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 pomoću u slučaju da imate neko rahitično 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 baterije ne traju večno, a kupovina novog (jednako skupog) nije baš isplativa. Za neke uobičajene, kućne (ali i poslove manje go 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.

REZIME...

Ako čitanjem gornjih redova još uvek niste našli jak razlog za kupovinu neke vrste zaštite, spadate u grupu korisnika koji najpre sačekaju da se nešto totalno loše desi (u kakve i sam spadam), pa tek onda razmišljate o tome "kako ne bi bilo loše nabaviti UPS". Problem je u tome što većina korisnika primeti samo par problema, koji se javljaju u snabdevanju strujom. Najčešće ih nervira nestanak struje i interferencija, koji su u principu i najbezopasniji. Neki od problema su permanentno prisutni i skoro jedva primetni. Možda neće spržiti Vašu opremu, ali će joj, sasvim sigurno, smanjiti vek trajanja. Na duže staze (gledano na period od nekoliko godina), UPS se isplati višestruko. Prvo, nećete doživeti nervni slom, svaki put kada struja "trepne" ili potpuno nestane, zajedno sa vašim radom.

Većina korisnika ima jedan kompjuter (kakav god), a UPS će sa svojom investicijom od 50-150 evra (za jeftinije i slabije modele) uglavnom otplatiti samog sebe, time što će verno pratiti i nekoliko vaših konfiguracija. Još bolja varijanta je kombinacija UPS-a i nekog Surge Protectora, koji će delovati u svom domenu i smanjiti udare po elektroniku UPS-a. A kada jednom naviknete na rad bez strepnji i nerviranja, videćete da je to ono što Vam je oduvek trebalo.


P.S. Verujem da je neke korisnike ceo ovaj "elaborat" zbunio, ali i osvestio iz ubeđenja da je kupovina UPS-a jednostavna koliko i određivanje potrebne snage istog. Mnogi korisnici nisu ni svesni raznih parametara, vrsta UPS uređaja i još koječega, a što je ustvari i razlog zbog kojeg sam sve ovo napisao. Nadam se da sam većinu stvari razjasnio, a ako je nešto ostalo nedorečeno, ili je netačno, molim kolege da me isprave. Svaka ispravka je zarad tačnosti informacija na našem forumu, dobrodošla.

IZVOR:StORM48 ES