Guia SAI i Fonts d'Alimentació: Protecció i Eficiència

Què és un SAI i per a què serveix?

Un Sistema d'Alimentació Ininterrompuda (SAI), també conegut com a UPS (Uninterruptible Power Supply), és un dispositiu que proporciona energia elèctrica en cas de fallada del subministrament principal. A més, millora la qualitat de l'energia que arriba als dispositius connectats, filtrant pujades i baixades de tensió.

S'utilitza principalment per a protegir càrregues crítiques, com ara aparells mèdics o equips industrials, on una interrupció del subministrament pot tenir conseqüències greus. També és molt útil per a evitar la pèrdua d'informació en ordinadors a causa d'errors en el subministrament elèctric, ja que un tall d'energia pot ser fins a tres vegades més perjudicial que un virus informàtic.

Problemes en la xarxa elèctrica

Els SAIs protegeixen els equips contra diversos problemes que poden ocórrer en la xarxa elèctrica:

• Blackout (apagades): pèrdua total del subministrament elèctric a causa de llamps, excés de demanda, etc. Pot causar danys en l'equip i pèrdua de dades.
• Brownout (microtalls): caigudes de tensió de curta durada causades per fallades d'equip o maquinària pesada. Poden provocar danys a la maquinària i pèrdua de dades.
• Spikes (sobretensions): augments sobtats de voltatge que poden ser causats per ràpides reduccions de càrregues. Provoquen errors en els programes i danys als components electrònics.
• Subtensió (baixades de tensió sostingudes): baixades de tensió que poden durar minuts, hores o fins i tot dies. Poden ser causades per una reducció intencionada de la tensió a causa d'una major demanda. Provoquen danys a la maquinària.
• Sobretensió (pujades de tensió): augment del voltatge a la línia elèctrica. Pot ser causat per un llamp i arribar a pujades de fins a 600V. Provoca pèrdua d'informació i danys a la maquinària.
• Soroll elèctric (Line Noise): interferències de freqüències RFI/EMI causades per altres màquines. Provoquen errors en els programes i danys als components elèctrics.
• Variació de freqüència: inestabilitat en la freqüència del corrent elèctric, normalment causada per un generador. Provoca errors d'equip, pèrdua d'informació, caigudes del sistema i danys als equips.
• Microtalls (Switching Transient): caigudes instantànies del voltatge que poden causar comportaments estranys en els ordinadors.
• Distorsió harmònica: distorsió de l'ona sinusoïdal del corrent elèctric, causada per càrregues no lineals connectades a la mateixa xarxa. Provoca sobreescalfament.

Com funciona un SAI?

• Sistema offline: només proporciona alimentació a través de la bateria en cas de tall del subministrament elèctric. S'utilitza principalment per a ordinadors domèstics.
• Sistema line-interactive: incorpora autotransformadors de tensió que compensen les pujades i baixades de tensió sense necessitat d'utilitzar la bateria. Augmenta o disminueix la intensitat segons sigui necessari.
• Sistema online: té un carregador de bateria més potent dissenyat per a treballar contínuament. També es coneixen com a sistemes de doble conversió (AC-DC i DC-AC), ja que utilitzen un rectificador DC-AC i un inversor AC-DC. Actuen com a tallafocs davant d'anomalies en el subministrament, com ara variacions de freqüència.

Elements externs d'un SAI

Hi ha dos tipus principals de connexions en un SAI:

• Endoll normal (connector femella Schuko de 3 pins): filtra els pics de tensió. També pot haver-hi un port USB per a connectar el SAI a l'ordinador per a monitoritzar-lo i programar-ne l'apagada.
• Filtre de línia telefònica: evita els pics de tensió en la xarxa telefònica. Es connecta a l'entrada"SAI I" per a protegir els telèfons.

Els SAIs tenen indicadors per a conèixer el seu estat, que poden ser representats per:

• Pantalla LCD: mostra informació com la tensió d'entrada (voltatge de la xarxa, normalment 230V), la tensió de sortida (voltatge subministrat pel SAI, normalment 230V), la càrrega actual, l'autonomia (estat de la bateria), el mode en línia (indica que hi ha corrent) i el mode bateria (indica que hi ha un tall de subministrament).

Potència d'un SAI

Els fabricants de SAIs utilitzen una doble nomenclatura per a la potència:

• Potència de sortida (Watts): indica la potència real consumida de la xarxa.
• Potència aparent (Voltamperes o VA): s'utilitza per a dimensionar correctament els cables.

La relació entre Watts i VA ve indicada pel factor de potència, que representa el desfase entre la tensió aplicada a l'equip i el corrent que consumeix.

L'equivalència entre Watts i VA es calcula aproximadament amb la següent fórmula:

200 Watts x 1,4 = 280 VA

On 1,4 és el factor de potència aproximat.

Com escollir un SAI?

A l'hora d'escollir un SAI, cal tenir en compte els següents factors:

• Autonomia: indica el temps que es pot treballar amb el SAI sense estar connectat a la xarxa elèctrica.
• Temps de transició: el temps que tarda el SAI a entrar en funcionament quan es produeix un tall de subministrament. Es considera que 10 ms és el límit perquè un ordinador corri el risc d'apagar-se.
• Quantitat i tipus de connexions: assegureu-vos que el SAI tingui suficients endolls i del tipus adequat per als vostres dispositius.
• Programari d'administració: un bon programari permet monitoritzar el SAI i configurar-ne el comportament en cas de tall de subministrament.

Què connectar a un SAI?

• L'ordinador.
• La pantalla.
• Els dispositius de xarxa, com ara routers.

Fonts d'alimentació

La font d'alimentació s'encarrega de subministrar energia elèctrica a l'ordinador. Transforma el corrent altern de la xarxa elèctrica (normalment 125V o 220V) en corrent continu amb diferents voltatges (normalment 12V, 5V o 3,3V) necessaris per als components de l'ordinador.

Parts externes d'una font d'alimentació

• Ventilador
• Interruptor
• Selector de voltatge
• Entrada de corrent elèctric

Blocs d'una font d'alimentació

• Transformació: redueix la tensió d'entrada (220V o 125V) a una tensió més baixa (5V o 12V) mitjançant un transformador de bobina.
• Rectificació: converteix el corrent altern en corrent continu mitjançant un pont rectificador o pont de Graetz. Això fa que el voltatge estigui sempre per sobre de 0 volts.
• Filtrat: el corrent continu obtingut del rectificador no és constant. El filtrat elimina les oscil·lacions utilitzant condensadors que permeten el pas lent del corrent.
• Estabilització: estabilitza el senyal de sortida, fins i tot si hi ha variacions en l'entrada. Això es fa mitjançant un regulador.

Estàndards de fonts d'alimentació

• Format AT: subministra +5V (vermell), -5V (blanc), +12V (groc) i -12V (blau) a través de dos connectors P8 i P9.
• Format ATX: introdueix noves línies per a subministrar 3,3V a processadors que funcionen amb menys de 5V. També inclou una línia de 5V en espera (Standby) que alimenta la placa base contínuament quan està connectada (mínim 2A).

Connectors d'una font d'alimentació

• Molex
• Floppy
• SATA
• ATX 24 pins
• ATX 4 pins
• PCI Express

Colors dels cables d'una font d'alimentació

• Negre: terra
• Taronja: 3,3V
• Vermell: 5V
• Platejat: 5VSB (5V Standby)
• Gris: PWR_OK (Power Good)
• Verd: PS_ON (Power On)
• Blau: -12V
• Groc: 12V

Significat d'alguns senyals:

• PWR_OK: indica que els voltatges de sortida estan dins dels llindars correctes.
• PS_ON: senyal que activa la font d'alimentació.
• 5VSB: 5V en espera, proporciona un corrent baix per a mantenir certs components en funcionament i permetre l'arrencada per xarxa, etc.

Potència d'una font d'alimentació

Totes les fonts d'alimentació tenen una potència nominal, que indica la quantitat màxima de corrent que poden subministrar. Com més components tingui un ordinador, major haurà de ser la potència de la font d'alimentació. Si la potència és insuficient, el sistema pot tornar-se inestable i, en casos extrems, es poden cremar components com la font d'alimentació o el processador.

Cal tenir en compte que la font d'alimentació mai arriba a donar exactament el que indica l'etiqueta.

• Eficiència baixa: una fracció de l'energia s'utilitza per al funcionament de la pròpia font.

Les fonts d'alimentació de bona qualitat tenen una eficiència del 90% o superior.