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Elegir la topología óptima de UPS

¿Qué es la topología de UPS? Los UPS vienen en tres variedades principales, que también se conocen como topologías. Al considerar diferentes topologías de sistemas de energía ininterrumpida (UPS), es importante sopesar las necesidades de su entorno y el equipo que pretende respaldar, al mismo tiempo que considera su presupuesto. Obtenga más información sobre los diferentes tipos de UPS y cómo seleccionar la solución correcta.

Topología básica de UPS

Al elegir el mejor sistema de alimentación de energía ininterrumpida, para una aplicación en particular, no existe necesariamente un modelo único. Ciertas topologías de UPS son más adecuadas para su infraestructura de energía y determinar el mejor ajuste depende de una serie de factores. Reconocer los diferentes tipos de diseño de UPS es un paso clave para garantizar que sus equipos y procesos críticos estén debidamente protegidos contra interrupciones de energía. Las tres topologías principales de UPS son en espera (también llamada fuera de línea), en línea e interactivas en línea. Si bien las tres pueden cumplir con los requisitos de voltaje de entrada del equipo que se conectará al UPS, existen diferencias en cuanto a cómo se logra el resultado, así como en cuanto a la frecuencia y la duración de las demandas de la batería. 

Consideraciones para UPS de línea interactiva frente a fuera de línea y en línea

La selección de la topología correcta de UPS depende en gran medida de tres factores: su entorno, su presupuesto y el nivel de sensibilidad del equipo que desea proteger. Debido a que las fuentes de alimentación de TI modernas están diseñadas para soportar una amplia gama de problemas de calidad de la energía, algunas topologías de UPS proporcionan cierto grado de protección contra la pérdida de energía y las perturbaciones en el sistema eléctrico. 

Topología de UPS en espera

La topología más rentable disponible, un UPS con topología en espera o fuera de línea, proporciona supresión de sobretensiones y respaldo de batería en caso de una caída del voltaje de entrada o de corte de energía. Este tipo de sistema permite que el equipo se quede sin energía comercial mientras proporciona protección continua contra sobretensiones, luego cambia al modo de batería durante las interrupciones o caídas de tensión. La topología en espera es la más adecuada para aplicaciones pequeñas de oficina/oficina doméstica y punto de venta, ya que proporciona una protección sólida para equipos como monitores LCD, estaciones de acoplamiento, módems y enrutadores. Los beneficios principales de esta topología son tamaño pequeño, diseño simple, bajo costo, facilidad de uso y alta eficiencia entre otros.

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Topología de UPS de línea interactiva

Con un diseño altamente confiable y eficiente, la topología de UPS de línea interactiva es la más utilizada para admitir cargas de menos de 10 kVA. Ideales para equipos de TI distribuidos como servidores, interruptores y almacenamiento, estos UPS regulan activamente el voltaje ya sea aumentando o disminuyendo el voltaje comercial según sea necesario antes de permitir que pase a la carga protegida. Disponibles en una amplia gama de formas y tamaños, los modelos de UPS de línea interactiva cuentan con alta eficiencia energética, confiabilidad, tamaño pequeño, costo moderado y la capacidad de corregir condiciones de bajo o alto voltaje, lo que los hace atractivos para muchas aplicaciones.

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Topología UPS en línea de doble conversión

Con la capacidad de filtrar incluso las perturbaciones de calidad de energía más rápidas, la topología de UPS en línea ofrece una protección óptima para cargas altamente sensibles y es ideal para su uso en entornos con mala calidad de energía. A diferencia de otras topologías, una topología de UPS en línea no proporciona tiempo de transferencia a la batería. Debido a que su diseño es más complejo, el precio de UPS en línea es generalmente mayor que el de los UPS en espera o de línea interactiva. Los UPS en línea recrean la salida de voltaje de la energía comercial sin procesar al convertirla de CA a CC y de vuelta a CA, lo que los hace más adecuados para equipos de TI altamente sensibles, fuentes de alimentación PLC, relevadores de cubos de hielo y otros dispositivos electrónicos sensibles. 

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La diferencia está en el diseño

Si bien cada UPS incluye un inversor, que es responsable de convertir la energía de CC en energía de CA, cada topología funciona de manera un poco diferente. 
Por diseño, los UPS en espera encienden el inversor solo cuando se necesita una batería de respaldo durante una pérdida de energía comercial o una caída de tensión grave. Cuando esto ocurre, la unidad experimenta un breve retraso en el cambio a la batería, normalmente unos 10 ms o menos, que puede ser fácilmente tolerado por equipos como monitores, estaciones de acoplamiento y módems/enrutadores. Sin embargo, esta topología no se recomienda para estaciones de trabajo, servidores, interruptores y cargas de almacenamiento de alta gama porque, en modo de batería, el inversor en un UPS en espera produce una salida de voltaje de onda sinusoidal simulada (también conocida como onda cuadrada). Debido a que algunas computadoras modernas y fuentes de alimentación de TI no pueden funcionar correctamente con este voltaje de onda cuadrada, un UPS de línea interactiva con salida de onda sinusoidal es una mejor opción para estos tipos de cargas.
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En los UPS de línea interactiva, el UPS pasa el voltaje comercial filtrado a la carga cuando funciona normalmente, y solo cambia al modo de batería debido a una mala frecuencia de entrada o cuando el voltaje de entrada cae fuera del rango corregible. Este diseño también proporciona algo de filtrado de línea y a menudo regula el voltaje ajustando las tomas del transformador a medida que varía el voltaje de entrada. Algunos UPS de línea interactiva ofrecen una salida de onda sinusoidal pura en modo de batería, lo que proporciona una compatibilidad más amplia con las fuentes de alimentación de TI corregidas por factor de potencia (PFC) que se encuentran en los servidores, interruptores y otros equipos de TI actuales. Como resultado, la topología proporciona la protección adecuada para la mayoría de las cargas comerciales y de TI distribuidas, que están diseñadas para tolerar el tiempo de transferencia del UPS de unos 10 ms o menos. Sin embargo, algunos modelos de línea interactiva de menor costo dependen de un inversor con salida de onda sinusoidal simulada como las unidades en espera, que son más adecuadas para equipos de oficina y periféricos menos sensibles.
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En un UPS en línea que opera en modo de doble conversión, la energía fluye a través de un rectificador y un inversor, que carga las baterías y convierte la energía comercial de la red de CA a CC. Además, un rectificador separado del tren motriz carga las baterías en la mayoría de los UPS de doble conversión <10 kVA. De esta manera, se proporciona energía continuamente al equipo conectado, filtrando anomalías de energía con tiempo de transferencia cero entre la energía comercial y el modo de batería. Dado que el inversor siempre funciona para proporcionar salida a la carga, esta topología proporciona una amplia tolerancia para las variaciones de voltaje y frecuencia de entrada comercial, al tiempo que mantiene una buena calidad de potencia de salida, y, a su vez, evita que la unidad pase al modo de batería con tanta frecuencia. Los UPS de doble conversión también pueden filtrar las anomalías de voltaje de subciclo que no son detectadas por la protección contra sobretensiones incorporada de los UPS en espera y de línea interactiva.
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¿Tiene preguntas sobre qué topología de UPS es la adecuada para su infraestructura eléctrica?

Cómo la topología de UPS afecta la vida útil de la batería

La diferencia entre los UPS en línea, fuera de línea y de línea interactiva también es evidente en cuanto a la vida útil de la batería de las topologías. Es importante tener en cuenta que la vida útil de la batería se ve afectada por una serie de factores diferentes, incluida la frecuencia de uso y los entornos extremadamente fríos o calientes. Aunque una batería de UPS de plomo-ácido (VRLA) generalmente tiene una vida útil de tres a cinco años, las transferencias frecuentes a la batería y las altas temperaturas ambiente pueden reducir la vida útil esperada de la batería y aumentar la necesidad de cambiarla en repetidas ocasiones.

Debido a que los UPS en espera a menudo cambian a la batería cuando se instalan en entornos con voltaje comercial deficiente, es posible que se requiera el reemplazo de la batería con más frecuencia que si se utiliza un UPS de línea interactiva. Cuanto más fluctúa el voltaje, más tiempo recurre el UPS fuera de línea a la batería.

En los UPS de línea interactiva, el uso de un transformador de regulación de voltaje automática (AVR) para corregir voltajes anormales evita el uso excesivo de la batería durante condiciones de bajo y alto voltaje. Algunos UPS de línea interactiva también cuentan con un esquema de carga y administración de baterías más avanzado que los UPS en espera, como la tecnología ABM de Eaton, que ayuda a prolongar la vida útil de la batería y proporciona una advertencia temprana de falla de la batería. Además, ciertos UPS de línea interactiva pueden proporcionar un tiempo de funcionamiento más prolongado con la adición de paquetes de baterías externas.

Los UPS en línea solo consumen energía de las baterías cuando el voltaje comercial es extremadamente bajo, alto o cuando se produce una pérdida de energía completa, lo que puede disminuir la necesidad de reemplazos costosos y frecuentes de las baterías. La mayoría de los modelos en línea tienen esquemas de administración de baterías similares a los de las unidades de línea interactiva de alta gama, lo que prolonga aún más la vida útil de la batería. Además, un UPS en línea puede proporcionar largos períodos de tiempo de ejecución al agregar paquetes de baterías adicionales como algunos diseños de línea interactiva.