Un gruppo di continuità (detto anche UPS, dall'Inglese Uninterruptible Power Supply) è un'apparecchiatura che si usa per mantenere costantemente alimentati elettricamente in corrente alternata apparecchi elettrici. Si rivela necessario laddove le apparecchiature elettriche non possono in nessun caso rimanere senza corrente. È utilissimo soprattutto nei paesi dove si producono frequenti e sistematici black-out.

Tecnologia costruttiva

Fondamentalmente è un apparecchio che converte corrente continua, ricavandola da una o piu batterie, in corrente alternata.

Esistono gruppi di continuità di varie potenze, a partire dai piccoli apparecchi per uso casalingo (3/400 Watt), tipicamente usati per alimentare personal computer, fino a apparecchiature industriali da varie decine di kW. 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 all'avviamento di un gruppo elettrogeno.

Un gruppo di continuità semplice consiste in un oscillatore ad onda quadra. Da esso il segnale generato passa attraverso una batteria di transistor, che hanno la funzione di fornire la potenza necessaria, ed è poi inviato a un trasformatore per il necessario innalzamento in tensione.

Gruppi di continuità avanzati hanno cominciato a usare forme più avanzate di transistor, quali gli IGBT, oppure altri dispositivi tipo i tiristori, per ottenere un'efficienza superiore.

Salendo ulteriormente nella scala della complessità, vengono usati vari "trucchi" per ottenere una forma d'onda in uscita che sia più simile all'onda sinusoidale che viene distribuita dalle compagnie di elettricità. Ciò avviene a livello dell'oscillatore o del circuito dei transistor. Vengono usati condensatori e induttori per rendere più morbido il flusso di corrente verso e in uscita dal transistor.

È anche possibile produrre un'onda più sinusoidale usando un'alimentazione duale: positivo, negativo, e massa. Un circuito logico si incarica di attivare i transistor in maniera che si alternino nella maniera giusta.

Tutti i gruppi di continuità che non generano un'onda perfettamente sinusoidale fanno sì che certi carichi, come i motori elettrici (ventilatori, per esempio), operino in maniera meno efficiente.

Gruppi di continuità ancora più sofisticati usano la tecnica detta modulazione di ampiezza di impulso (in inglese Pulse Width Modulation, PWM) con una portante ad alta frequenza: ció permette di approssimare più da vicino una funzione sinusoidale. La qualità di un tale gruppo di continuità si può dedurre dal numero di impulsi:

• Con 3 impulsi si ottiene un'approssimazione dell'onda sinusoidale molto semplice; vengono usati 3 transistor.
• Con 12 impulsi si ottiene un'approssimazione dell'onda sinusoidale quasi esatta.

L'alimentazione

L'alimentazione del gruppo di continuità è data da un insieme di batterie, normalmente al piombo. Per gruppi di continuità piccoli si usa una tensione di 12 Volt, mentre con il crescere della potenza del gruppo di continuità il fabbricante richiede che si usino 24, 36 o 48 volt. Il numero di batterie deve quindi aumentare in maniera corrispondente.

Le batterie che si usano con i gruppi di continuità sono le cosiddette batterie a ciclo profondo, che, a differenza delle batterie al piombo comuni, sopportano molti cicli di scarica profondi. Tali batterie danno normalmente la tensione di 6 volt, per cui nel caso più semplice in cui il gruppo di continuità si alimenti a 12 Volt saranno necessarie almeno due batterie.

Per avere autonomie più lunghe bisogna disporre di più coppie di batterie in parallelo, in maniera da aumentare la capacità di immagazzinamento di energia.

Le batterie a ciclo profondo hanno normalmente una capacità di 220 Ah (Ampère Ora), il che significa che con un consumo di 22 Ampère possono dare fino a 10 ore di carica. Per consumi più elevati o molto più bassi la efficienza energetica delle batterie si riduce notevolmente.

All'installare il gruppo di continuità bisogna quindi corredarlo del numero di batterie adeguato per coprire la necessità di potenza e tempo. Bisogna comunque assicurarsi che i periodi in cui le batterie si ricaricano siano sufficienti per reimmagazzinare l'energia necessaria.

La carica delle batterie

Molti gruppi di continuità sono corredati dal circuito che carica le batterie. Tale circuito fornisce alle batterie una tensione sui 13,5 Volt per monoblocco (monoblocco=batteria)con un amperaggio che dev'essere cmpreso dal 10 al 20% della capacità della batteria montata (per esempio se si monta 1 serie di batterie da 150 AH vanno ricaricate da 15 a 30A, se invece le serie sono due vanno ricaricate da 30 a 60 A), e riducono la tensione e la corrente a valori di mantenimento quando rilevano che la batteria è carica.

Al momento del black-out un circuito elettronico provvede a commutare dalla linea elettrica esterna al segnale generato dal gruppo di continuità. La velocità di commutazione può essere diversa, alcuni millisecondi negli apparecchi più veloci, o alcune decine di millisecondi negli apparecchi più lenti. Nel caso che il gruppo di continuità alimenti computer bisogna assicurarsi che la velocità di commutazione sia alta (basso tempo di commutazione).Se il gruppo di continuità utilizzato è di tipo On-Line (cioè ricrea al suo interno la forma d'onda sinusoidale partendo dalla corrente continua generata dallo stadio raddrizzatore) la commutazione al funzionamento da batteria sarà impercettibile per il carico alimentato.

Elettrotecnica

Unterbrechungsfreie Stromversorgung | Uninterruptible power supply | Inversor (Electricidad) | Noodstroomvoeding | Zasilacz bezprzerwowy