UPS en modo normal
En el Modo Normal, “INT1” está cerrado alimentando el Rectificador, éste a su vez proporciona un voltaje de CD Regulado para alimentar el Inversor y a su vez mantener las Baterías en flotación. El voltaje del Rectificador es convertido por el Inversor en un voltaje de Corriente Alterna Regulado en Voltaje y en Frecuencia para por medio de “INT3” alimentar la carga.
En este instante el “INT4” está abierto y el “Switch Estático” está apagado.
Como podemos observar, el voltaje de la Línea Comercial es descompuesto al ser convertido en Corriente Directa y cualquier variación de Voltaje, Frecuencia, Pico de Voltaje, etc. es eliminado durante la conversión a Corriente Directa.
El Inversor a partir de esta Corriente Directa genera una nueva señal de voltaje de 220 vca la cual es totalmente diferente a la que entró al UPS de la Línea Comercial y es por eso que aún y cuando haya en la entrada todo tipo de problemas de variación de voltaje ó picos de voltaje, en la salida no se verán reflejados porque el voltaje de salida es un voltaje nuevo creado por el Inversor.
En el diagrama siguiente podemos observar la trayectoria de la corriente, la línea más gruesa representa el camino por el cual circula la corriente hacia la carga y la línea más delgada representa la corriente de flotación para mantener cargadas las baterías.
UPS en modo baterías
Cuando el voltaje a la entrada del rectificador es lo suficientemente alto ó bajo como para que ya no pueda seguir entregando un voltaje de CD regulado, el Rectificador se apaga pero como en paralelo tenemos conectadas las baterías, el Inversor sólo detecta cuando el voltaje baja ya que está operando ahora la batería; sin embargo esa variación de voltaje no importa ya que el Inversor regula el voltaje y en la carga el voltaje permanece sin variación e incluso no hay ningún instante en el que se interrumpa el voltaje como sucede en la topología Off-Line.
Si el corte de energía se prolonga tanto de tal manera que las baterías se descarguen completamente, entonces el UPS se apaga al no tener ya manera de seguir alimentando la carga.
Si antes de que se terminen las baterías, el voltaje de entrada del Rectificador vuelve a la normalidad; entonces el Rectificador enciende y alimenta nuevamente el Inversor y a la vez comienza a recargar las baterías. Este cambio de operación Baterías a operación Normal también es transparente para la carga y permanece en todo momento alimentada sin interrupción alguna.
En el diagrama anterior se puede observar el camino de la corriente desde las baterías pasando por el Inversor y hacia la carga, el rectificador se representa en color gris para hacer notar que está apagado
UPS en modo bypass
Existe la posibilidad de que por algún motivo el Inversor no pueda seguir alimentando la carga, las principales razones son las siguientes:
- Hay un daño en el Inversor.
- Hay una sobrecarga en el Inversor.
- Hay sobretemperatura en el equipo.
- Hay un daño en la lógica del equipo.
Por tal motivo, el UPS On-Line incorpora lo que se llama la línea de Bypass que no es mas que una forma de alimentar la carga con la Línea Comercial.
Cuando el UPS está en Bypass el “INT3” se encuentra abierto para desconectar el Inversor de la carga, el “INT4” está cerrado para alimentar la carga directamente de la Línea Comercial.
Cuando la lógica detecta que por alguno de los motivos mencionados anteriormente el Inversor no puede seguir alimentando la carga, ejecuta una transferencia de la carga a Bypass de la manera siguiente:
- Manda encender el Switch Estático el cual consiste en dos SCR en paralelo inverso para poder conducir Corriente Alterna.
- Manda cerrar INT4 el cual consiste en un contactor ó un Interruptor operado por Motor.
- Manda apagar el Switch Estático.
- Manda abrir INT3 que también consiste en Contactor ó Interruptor operado por Motor.
Ahora la carga está soportada por la Línea Comercial a través de INT4 y no a través del Inversor.
Es importante hacer notar que cuando se transfiere a Bypass en un instante quedan en paralelo Inversor y Linea Comercial eso para evitar desconectar el voltaje a la carga.
Además hay que notar que siempre va a haber sólo un interruptor cerrado al mismo tiempo INT3 ó INT4 con excepción de cuando se hace una transferencia.
Cuando se requiere transferir a Bypass se necesita una gran velocidad y por ello se utiliza el Switch Estático el cual al ser electrónico es de muy alta velocidad.
En el diagrama anterior se puede observar la trayectoria de la corriente en Modo Bypass, el Rectificador y el Inversor pueden o no estar encendidos. Cuando el UPS está en el modo Bypass, no hay protección alguna para la carga.
El modo Bypass lo utiliza el UPS para evitar al máximo que el voltaje se vea interrumpido en la carga, por tal razón inmediatamente manda una alarma para alertar que se está en modo Bypass y que la carga esta desprotegida incluso si hay corte de energía no habrá protección de Baterías en virtud de que la carga no está por el Inversor.
Comentarios finales
El UPS On-Line hará todo lo posible por evitar una interrupción de voltaje a la carga, si no es posible como por ejemplo un daño al equipo, transferirá la carga a Bypass.
Si se fue a Bypass por sobrecarga (por pedir al Inversor mas Kilowatts de los que puede alimentar) el UPS intentará regresar al cabo de unos segundos, si ya puede con la carga quedará en Normal, si la sobrecarga persiste regresará a Bypass y se quedará en Bypass para obligar a que se revise la razón de la sobrecarga.
El UPS On-Line representa la mejor calidad de equipo porque la carga siempre está alimentada por el Inversor y por tal razón el voltaje permanece estable a 120 volts+/-1%. La frecuencia permanece estable en +/-1 Hz. La forma de onda del Inversor en el UPS On-line es senoidal.
Hay equipos On-Line desde 1 Kva hasta 1000Kva, si se requiere más capacidad, se pueden paralelizar módulos para obtener 4000 ó 5000 KVA.
El tema de los UPS es bastante extenso, por ello hay muchísima información que faltaría agregar, sin embargo estoy a sus órdenes para cualquier duda acerca de algún UPS especifico ó de cómo reparar uno.
Autor: Ingeniero Miguel Angel Estrada Vidales
