UPS topoloogiad
Erinevad UPS-i topoloogiad pakuvad erineva tasemega kaitset. Kuigi kõik kolm allpool toodud topoloogiat täidavad IT seadmete nõudmised sisendpinge kvaliteedi osas, on nende tööpõhimõtted ja akude parameetrid küllaltki erinevad.
Offline UPS
Passiiv- või offline UPS-e kasutatakse peamiselt personaalarvutite kaitsmiseks pingekatkestuste, pinge langemise ja liigpingeimpulsside vastu. Normaalrežiimis toidetakse tarbijat otse toitevõrgust, väljundpinge on filtreeritud. Akusid laaditakse toitevõrgust. Pingekatkestuse või kõikumise korral lülitatakse tarbija akutoitele. Selline lahendus on odav ja piisav kontoriseadmetele. Samas ei ole seda mõistlik kasutada viletsa pingekvaliteediga kohtades (nt tööstuspiirkonnad) ja kohtades, kus pingekatkestused on sagedased.
Line-interactive UPS
Pingestabiliseerimisfunktsiooniga, siinusväljundiga UPS-e kasutatakse peamiselt ettevõtete arvutivõrkude ja IT lahenduste kaitsmiseks pingekatkestuste, pinge kõikumiste, liigpingeimpulsside, ning ala- ja ülepinge vastu. Normaalrežiimis jälgib UPS toitepinge kvaliteeti ja reageerib esinevatele häiretele. Toitepinge kõikumine kompenseeritakse. Sellise lahenduse peamiseks eeliseks on pinge reguleerimise võimalus ilma akusid koormamata.
Online UPS
Topeltmuundamisega, siinusväljundiga UPS-id tagavad pideva kaitse kõigi üheksa peamise toitepinge kvaliteedi probleemi vastu. See kindlustab katkematu, kvaliteetse väljundpinge sõltumata toitevõrgus esineda võivatest häiretest. Toitepinge alaldatakse ja vaheldatakse seejärel uuesti, mis tähendab et tarbija ei ole enam toitevõrguga otse seotud. Topeltmuundamisega UPS-e võib kasutada kõigi seadmetüüpide toiteks, kuna väljundpinge on täiesti stabiilne ka akutoitele üleminekul.
Topeltmuundamine (Double Conversion)
Sidus-UPS’ide (Online UPS) puhul kasutatakse väljundpinge tekitamiseks kahekordset muundamist. Vooluvõrgust tulev vahelduvpinge alaldatakse. Tekkinud alalispingest kasutatakse mingit osa akude laadimiseks. Suurem enamus alaldatud energiast läheb aga edasi vaheldisse ehk inverterisse, kus see muundatakse taas vahelduvpingeks. Protsessi üheks eesmärgiks on saavutada sisendist sõltumatu väljundpinge. Kuna pinge vahepeal alaldatakse ja siis taas vaheldatakse, ei oma sisendpinges olevad sageduse ja pinge kõikumised väljundpingele mingit mõju. Protsess sarnaneb pisut vee destilleerimisele, kus sooladega vesi (analoogiline võrgutoitepingega) muundatakse teise olekusse ehk auruks (alalispingeks) ja seejärel muudetakse aurustunud vesi taas vedelaks, aga nüüd juba soolade (häiringute) vabaks vedelikuks.
Patarei tööiga
UPS-ides kasutatakse erikonstruktsiooniga hermeetilisi pliiakumulaatoreid. Erinevalt näiteks sülearvutite patareidest, mida laetakse ja tühjendatakse tsükliliselt, on UPSide patareid suurema osa ajast laetud olekus. Nende tühejenemine toimub vaid siis, kui UPS lülitub toitele patareilt, st vahelduvvooluvõrgus esineb häiring. Selline töörežiim sobib pliiakumulaatoritele hästi, nende tööiga ulatub õige ekspluatatsiooni korral kolmest kuni kuue aastani. Kui UPSis on Ni-Cd akud, siis sellise patarei tööiga on veidi pikem – kuus kuni kaheksa aastat. Kui pikk on patarei tegelik tööaeg, see sõltub mitmest tegurist: patarei töörežiimist, patarei asukoha keskkonnatingimustest jms. Praktika näitab, et enamik patareide tõrkeid on põhjustatud kas ebapiisavast jahutusest või halvast hooldusest. UPSi kasutamisel tuleb jälgida, et selle patarei temperatuur ei ületaks lubatud piirnorme( 20-25°C) . Temperatuuri tõus üle normi vähendab tunduvalt patarei tööiga ja kiirendab isetühjenemist.
UPS-i tööaeg patareilt
Tööaeg patareilt iseloomustab, kui pika aja jooksul suudab UPS varustada energiaga maksimumvõimsust tarbivat arvutit oma patareisse salvestunud energia arvel. See aga kõigub erinevate UPSide korral küllaltki laiades piirides, alates viiest minutist kuni mitme tunnini. Enamikul keskmise väljundvõimsusega UPSidest ei ületa tööaeg patareilt 20-30 minutit, mis on piisav arvutite või koduseadmete korrektseks sulgemiseks. Tööaeg pikeneb märgatavalt, kui UPSi ei koormata maksimaalselt. Tööaja kestuse hindamisel võib lähtuda järgmisest “rusikareeglist”: 66% võimsustarbe korral pikeneb tööaeg võrreldes 100%-ga ligikaudu 2 korda, 50% korral 3 korda ja 33% korral 4 korda.
Bypass ehk ümberviik või möödaviik
Sidus- ehk online-UPS-i puhul läbib elektrienergia normaalolekus enne tarbijani jõudmist UPS-i alaldi ja inverteri. Nagu kõigil elektroonilistel lülitustel, nii on ka inverteril omad jõudluse piirid. Teatud koormusest alates kuumenevad inverteri töösõlmed üle ja inverter rikneb. Seetõttu määrataksegi igale UPS-ile kindel nominaalkoormus, millest allapoole jääv koormus inverterit ei kahjusta, suurema koormusega koormamine võib aga mõjuda seadmele fataalselt. Kuna seadmed tarbivad sisselülitamise hetkel märkimisväärselt rohkem voolu kui normaaltöös ning UPS-i kasutaja võib ka kogemata koormata seadet nominaalkoormusest suurema koormusega, siis on enamikel moodsatel UPS-idel sisse ehitatud spetsiaalsed lülitused, mis aitavad inverterit kaitsta. Neid lülitusi nimetatakse ümberviiguks ehk inglise keeles bypassiks. Sisuliselt juhivad need lülitused ülekoormuse korral energia UPS-i peamistest lülitusest mööda, et liiga suur vool ei kahjustaks tundlikke komponente. Vool läbib ümberviigu olekus põhimõtteliselt ainult filtreid ja elektrijuhti, mis taluvad paremini suuremat koormust kui keerulised elektroonikalülitused.
Lisaks ülekoormusele on ümberviigust abi ka juhul, kui seadmel esineb mõni tõrge ning on vaja teostada korralist hooldust. Turvalisuse tõstmiseks on võimsamatel UPS-idel ühe sisendtoite asemel kaks toidet. Ühe toitega varustatakse energiaga alaldit, selle kaudu inverterit ja selle kaudu omakorda väljundis olevaid seadmeid. Teine toide on tavaolekus praktiliselt kasutamata. Samas jälgib UPS pidevalt selle teise toite parameetreid, eriti aga sagedust. Sidus-UPS-i inverter töötab pidevalt ja tekitab alalispingest vahelduvpinget. Seda tehes võtab ta arvesse UPS-i teise toite parameetreid ja nihutab väljundpinget vastavalt samasse faasi. Erinevas faasis olevaid pingeid ei tohi kokku lülitada, sest erinevas faasis on pingel ka erinev suurus ning nende kokkulülitamisel võidakse seadmeid kahjustada. Kui aga inverter hoiab väljundpinget teise sisendpingega pidevalt enam-vähem samas faasis, siis võib ta vajaduse korral suvalisel hetkel need kaks toidet kokku lülitada. Seega on võimalik näiteks alaldi või inverteri tõrke korral lülitada koormused viivitamatult otse linnavõrguga kokku ehk UPS-i teise toite taha ning tähtsad seadmed ei jää toiteta.
