Diferencia clave: UPS en línea y fuera de línea
UPS o fuente de alimentación ininterrumpida es un dispositivo que suministra energía a cargas críticas que deben funcionar continuamente sin interrupción, incluso durante un corte de energía. Los UPS tienen dos tipos: de tipo rotativo/mecánico, que incluye motores y generadores como fuente de energía, y UPS estáticos, que suministran energía de respaldo a través de un banco de baterías y funcionan con dispositivos electrónicos de potencia. Los UPS en línea y fuera de línea se clasifican en UPS estáticos según su funcionalidad. La diferencia clave entre los UPS en línea y fuera de línea es que los UPS fuera de línea encienden la carga directamente desde la red eléctrica cuando el suministro principal está disponible, mientras que los UPS en línea suministran energía a la carga a través de una combinación de rectificador-inversor sin conectar la carga directamente a la red eléctrica.
¿Qué es un SAI fuera de línea?
El término fuera de línea significa que el banco de baterías no está conectado (fuera de línea) con la carga en funcionamiento normal cuando la red eléctrica está disponible. En esta situación, la alimentación principal se conecta directamente a la salida de la carga a través de un interruptor de transferencia estático que normalmente está ENCENDIDO. Cuando la red eléctrica está disponible, el banco de baterías de respaldo se carga con CC a través de una unidad de carga que consta de un circuito rectificador.
En un corte de energía o en un gran bajo/sobrevoltaje, el interruptor estático desconecta el suministro principal de la carga y conecta la batería a la carga dentro de un período de tiempo insignificante. Este tiempo de transferencia de la red a la batería suele ser de 10 a 25 ms y depende de los semiconductores o del circuito electrónico de potencia que detecta la pérdida de alimentación de la red y realiza la conmutación.
Dado que la alimentación de red está directamente conectada a la carga durante el funcionamiento normal, cualquier distorsión, como picos, caídas y ruido en la red, obviamente aparece en la salida del SAI. Sin embargo, existen sistemas UPS que realizan algún tipo de acondicionamiento de energía en la salida. Los SAI interactivos en línea son un tipo especial de SAI fuera de línea que se ocupa de las pequeñas sobretensiones o subtensiones que se producen en la red eléctrica. Emplean un autotransformador de tomas múltiples o un transformador reductor-elevador para convertir la tensión de red de entrada en la tensión de salida correcta.
Figura 01: SAI de línea interactiva
Como hay un tiempo de conmutación inevitable en los SAI fuera de línea, hay un claro apagón en las cargas conectadas. Por lo tanto, este tipo de UPS se utiliza con cargas como computadoras de escritorio, impresoras, circuitos de iluminación de emergencia, etc.que son capaces de manejar un apagón tan pequeño. Los UPS fuera de línea son los más baratos entre todos los UPS ya que tienen el diseño más simple.
¿Qué es un UPS en línea?
Los SAI en línea se utilizan para proporcionar energía ininterrumpida. A diferencia de los SAI fuera de línea, los SAI en línea no conectan la alimentación de red a la salida. En cambio, suministra CA a la carga a través de la combinación de rectificador-inversor, cargando simultáneamente la batería. Cuando hay una interrupción, el rectificador deja de funcionar y el banco de baterías que ya está conectado al inversor proporciona energía a la carga. Como resultado, no habría ningún tiempo de transferencia en los UPS en línea. Estos también se denominan UPS de doble conversión, ya que el rectificador convierte la CA de entrada en CC y luego el inversor la vuelve a convertir en CA.
Figura 02: Diagrama simplificado de un SAI en línea
A diferencia de los UPS fuera de línea, el interruptor de transferencia estático en los UPS en línea normalmente está APAGADO. Solo se usa cuando hay una condición de sobrecarga o cuando un motor conectado consume una alta corriente de arranque. En tal situación, el circuito electrónico de potencia asociado con el interruptor estático detecta la corriente alta y transfiere el suministro del inversor a la red eléctrica. Esto previene un posible daño al hardware interno del UPS por las altas corrientes.
En los UPS en línea, el rectificador debe suministrar energía a la carga y al banco de baterías para cargar. Por lo tanto, el rectificador debe manejar una carga más alta y los UPS en línea generalmente vienen con grandes disipadores de calor. Además, los UPS en línea son mucho más caros en comparación con los UPS fuera de línea. Se utilizan con aplicaciones comerciales y lugares donde las fuentes de alimentación ininterrumpidas son cruciales, como centros de datos y unidades de cuidados intensivos de hospitales. Aunque se usaban para aplicaciones que usaban más de 10kW, con el avance dramático de la tecnología y la reducción de costos, los UPS en línea ahora están disponibles para dispositivos incluso de menos de 500W. Aunque hay un gasto adicional, los UPS en línea brindan aislamiento para la carga de la red eléctrica. Así, cualquier distorsión de tensión en la red no se propaga a la salida y la tensión de alimentación a la carga siempre estará limpia.
¿Cuál es la diferencia entre UPS en línea y fuera de línea?
UPS en línea vs fuera de línea |
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| El SAI en línea no conecta la alimentación de red a la carga durante el funcionamiento normal o durante los cortes. El banco de baterías está siempre encendido, en línea con la carga. | El banco de baterías de los UPS fuera de línea no está en línea con la carga en una situación normal. La red se conecta directamente a la carga. |
| Transferencia de situaciones normales a situaciones de respaldo | |
| Dado que la batería siempre está conectada a la carga, no hay tiempo de transferencia involucrado en los UPS en línea. El interruptor de transferencia conecta el inversor a la carga en condiciones normales. | Hay un milisegundo de retraso en la transferencia debido a la detección de la línea de alimentación y la conmutación por parte del circuito electrónico de potencia. |
| Coste | |
| El costo del UPS en línea es más alto ya que el rectificador está diseñado para manejar alta potencia para la carga simultánea y el suministro de carga. | Los UPS fuera de línea son comparativamente menos costosos debido a su diseño más simple. |
| Aplicaciones | |
| Cargas sensibles y altamente críticas, como instrumentos médicos, los centros de datos funcionan con UPS en línea. Debido al aislamiento de la red eléctrica a la carga, no habrá ninguna distorsión en la salida. | Los SAI fuera de línea no proporcionan aislamiento. Por lo tanto, habrá distorsiones de voltaje de entrada reflejadas en la salida durante el funcionamiento normal del SAI fuera de línea. |
Resumen: UPS en línea y fuera de línea
Los UPS están destinados a proporcionar energía a los dispositivos sin interrupción en un corte de energía o caídas severas de voltaje en el suministro principal. Los UPS se clasifican en UPS en línea y fuera de línea, que son UPS estáticos que funcionan con dispositivos electrónicos de potencia semiconductores. Los UPS en línea pueden proporcionar energía ininterrumpida sin ningún retraso en la transferencia, ya que su batería siempre está conectada al inversor a través del cual se alimenta la carga, incluso en el funcionamiento normal. Por el contrario, los SAI fuera de línea conectan directamente el suministro de red a la carga en funcionamiento normal y cargan la batería a través del rectificador. En un apagón, el interruptor de transferencia conecta el inversor a la carga para suministrar energía de CA a partir de la energía de CC convertida en la batería. Esta es la principal diferencia entre UPS en línea y fuera de línea. A diferencia de los UPS fuera de línea, los UPS en línea brindan aislamiento entre la red eléctrica y la carga. Por lo tanto, cualquier distorsión de voltaje no pasa al voltaje de salida por el UPS en línea. Sin embargo, a expensas de la distorsión del voltaje, el costo de los UPS fuera de línea es mucho menor que el de los UPS en línea.
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