Emerson Liebert PowerSure PSA 1000VA i Liebert PowerSure Personal XT 700 USB – dwa zasilacze UPS

Do naszej redakcji trafiły dwa zasilacze awaryjne firmy Emerson: Liebert PowerSure PSA 1000VA i Liebert PowerSure Personal XT 700 USB. Są to typowe urządzenia do zabezpieczania komputerów biurowo-domowych. Większy z nich, PowerSure PSA 1000VA, jest przeznaczony raczej do komputerów firmowych, w tym niewielkich serwerów, ale świetnie sprawdzi się również w domu, zwłaszcza gdy podłączy się do niego komputer przeznaczony do gier, wyposażony w mocną kartę graficzną i szybki procesor lub duet kart SLI. Drugi, Personal XT 700 USB, to już typowy zasilacz służący do zabezpieczania komputerów przeznaczonych do pracy biurowej i surfowania w internecie.

Zanim jednak opiszemy zawartość testowanych zestawów i przejdziemy do wyników testów, poświęćmy chwilę na omówienie, czym są UPS-y, jakie są ich rodzaje, z czego się składają i przed jakimi zagrożeniami płynącymi z sieci energetycznej powinny chronić.

UPS – co to jest?

Najprościej rzecz ujmując, podstawową funkcją UPS-a, zwanego też zasilaczem awaryjnym lub bezprzerwowym, jest nieprzerwane zasilanie urządzeń elektronicznych, w tym komputerów. Dzięki niemu w wypadku awarii zasilania zostaje zmniejszone ryzyko utraty danych znajdujących się w pamięci operacyjnej komputera lub jego uszkodzenia. Podtrzymanie zasilania pozwala wówczas na zapisanie wyników pracy i bezpieczne wyłączenie maszyny. Czas podtrzymania napięcia wynosi zwykle od kilku minut (małe UPS-y) do kilkudziesięciu godzin (systemy przemysłowe) i zależy przede wszystkim od obciążenia zasilacza oraz pojemności zastosowanych w nim akumulatorów.

Każdy zasilacz awaryjny, niezależnie od szczegółów konstrukcyjnych i dostarczanej mocy, jest wyposażony w filtr wstępny, eliminujący zakłócenia pochodzące z sieci energetycznej, oraz przetwornicę AC/DC (prostownik) i DC/AC (falownik). Funkcją prostownika jest doładowanie baterii akumulatorów, falownik zaś generuje prąd zmienny na podstawie napięcia stałego podawanego przez baterie. W momencie wystąpienia przerwy w dopływie prądu obwód UPS-a przełącza go na zasilanie z akumulatora. Oczywiście, ten opis nie jest pełny, ale za chwilę przejdziemy do szczegółów. Na razie powinien on Czytelnikowi w zupełności wystarczyć.

Zasilacze UPS dostarczają najczęściej jednofazowego napięcia 230 V, choć trzeba zaznaczyć, że produkuje się też dużych mocy zasilacze trzyfazowe 400 V. Wykorzystuje się je np. do zasilania całych serwerowni, zespołów sprzętowych routerów i firewalli oraz systemów podtrzymujących zasilanie w całych budynkach lub na ich poszczególnych kondygnacjach. Takie zasilacze dużej mocy spotyka się też w zastosowaniach telekomunikacyjnych, np. w centralach telefonicznych, czy w oddziałach intensywnej opieki medycznej, tzw. OIOM-ach.

Moc czynna i moc pozorna

Wróćmy jednak do mniejszych zasilaczy UPS, takich jakie można spotkać przy domowych komputerach. Ich moc wyjściowa, ta która jest doprowadzana do zasilacza komputera, podawana jest, niestety, jako moc pozorna mierzona w woltamperach (VA), która różni się od mocy podawanej na obudowie tego zasilacza. Dlatego trzeba bardzo uważać, żeby nie przeciążyć UPS-a i aby był on w stanie zasilić peceta.

Otóż jak pamiętamy z lekcji fizyki (niestety, teraz będzie trochę teorii elektryczności, ale jest tu ona bardzo istotna z praktycznego punktu widzenia), w przypadku prądu zmiennego – a z takim mamy do czynienia w wypadku UPS-ów – rozróżnia się trzy rodzaje mocy: czynną, oznaczaną literą P, bierną – Q i wspomnianą pozorną – S. Moc pozorna to moc, którą dostarcza nam źródło prądu, np. elektrownia lub właśnie UPS. Moc czynna zasila podzespoły komputera i, co ważne, to właśnie ona jest podawana na tabliczkach znamionowych i w dokumentacji, np. na zasilaczu komputera czy obudowie monitora. Moc ta jest wyrażana, o czym zapewne dobrze wiecie, w watach (W). Jest ona zawsze mniejsza lub (w szczególnych wypadkach, jak prąd stały) równa mocy pozornej. Moc bierna to moc, którą komputer pobiera ze źródła, ale nie umie jej spożytkować. Jednostką tej mocy jest war.

Zależność między tymi trzema rodzajami mocy można przedstawić za pomocą tzw. trójkąta mocy elektrycznej:

Jak widać, najkorzystniejsza z punktu widzenia poboru mocy sytuacja jest wtedy, gdy nie ma mocy biernej. Wówczas cała pobrana moc zamieniana jest na pożyteczną pracę – tak jest w wypadku prądu stałego. Powyższy trójkąt pokazuje też, że moc pozorna jest geometryczną (tak, to twierdzenie Pitagorasa) sumą mocy czynnej i biernej prądu elektrycznego pobieranego przez odbiornik ze źródła. Można to wyrazić następującym wzorem:

Tak więc moc czynna zasilacza, ta która jest interesująca z naszego punktu widzenia, wynosi:

Niestety, wzór ten nie pomoże nam w policzeniu, jaką moc czynną ma UPS, gdyż nie znamy mocy biernej pobieranej przez komputer. Na szczęście z pomocą przychodzi nam kąt j między mocą czynną a pozorną. Co więcej, jest to właśnie kąt przesunięcia fazowego pomiędzy dostarczanym do odbiornika napięciem a pobieranym przez niego natężeniem prądu. Kosinus tego kąta to tzw. współczynnik mocy (ważny jest on również w wypadku zasilaczy komputerowych, ale to zupełnie inna historia, dotycząca modułu PFC), który można wyrazić tak:

czyli

Niestety, również kąta przesunięcia fazowego j nie da się samemu zmierzyć w domu, nie mając do dyspozycji odpowiednich przyrządów pomiarowych. Na szczęście wiadomo, jakie średnie wartości przyjmuje współczynnik mocy w różnego typu odbiornikach. I tak w odbiornikach elektronicznych, w tym zasilaczach komputerowych, cosj wynosi ok. 0,7–0,8. Dzięki temu możemy już przyjąć, że moc czynna zasilacza UPS wynosi:

Oznacza to, że do UPS-a o podanej mocy 1000 VA można podłączyć odbiorniki o łącznej mocy wynoszącej tylko 700 W. Oczywiście, nie zawsze musimy przeprowadzać takie obliczenia, gdyż niektórzy producenci podają również maksymalną moc czynną zasilacza UPS wyrażoną w watach. Niestety, jest ona zwykle zapisana gdzieś drobnym drukiem na tabliczce znamionowej, a moc pozorna w woltamperach zawsze jest bardzo mocno wyeksponowana na obudowie. O pomyłkę więc nietrudno.

Należy też pamiętać, że moc czynna, którą przed chwilą obliczyliśmy, nie jest wyłącznie maksymalną mocą znamionową zasilacza w komputerze. Spróbujmy zatem dobrać moc zasilacza UPS do potrzeb przykładowego zestawu komputerowego.