Un gruppo di continuità, detto anche UPS (acronimo della dicitura in lingua inglese uninterruptible power supply, ), è un'apparecchiatura elettronica utilizzata per ovviare a repentine anomalie nella fornitura di energia elettrica normalmente utilizzata (come cali di tensione e blackout), ed eventualmente anche per erogare costantemente una forma d'onda perfettamente sinusoidale alla frequenza di oscillazione prefissata, priva di variazioni accidentali.La costante erogazione di onda sinusoidale priva di anomalie è riferita a sistemi in comune corrente alternata, poiché ovviamente in eventuali sistemi a corrente continua non vi è alcuna questione al riguardo. Può anche impedire anomalie quali surge, spikes, e altri transienti nella corrente che fornisce alle apparecchiature collegate.
La sua caratteristica peculiare è che – all'accadere di una grave avaria nella fornitura elettrica in ingresso – limita l'assenza di corrente alle apparecchiature collegate alla sua uscita a pochissimi millisecondi (anche meno di 1, generalmente sotto i 10, massimo 20).Il tempo in cui vi è assenza di idonea corrente in uscita mentre l'UPS passa dalla "modalità normale" (energia in uscita derivata dalla fornitura ingresso) alla "modalità backup" (energia in uscita generata dall'UPS), espresso in millisecondi, è detto "tempo di trasferimento", transfer time.
Gli UPS in genere sono in grado di fornire energia elettrica per un lasso di tempo piuttosto breve ("tempo di backup"), nell'ordine dei 3-5 minuti a pieno carico; nel caso in cui l'energia elettrica sia necessaria anche in caso di avaria prolungata della fornitura tradizionale, all'UPS viene abbinato un generatore elettrico ausiliario, il quale – automaticamente o manualmente – entra in funzione non appena si verifica il problema e raggiunge il funzionamento ottimale in tempi inferiori al tempo di backup dell'UPS, assumendo quindi il ruolo di fonte di energia elettrica per l'UPS fino al ripristino della normale fornitura.In ragione del tempo di autonomia spesso limitato, all'UPS viene frequentemente abbinato un generatore elettrico (qui identificato come ausiliario, di emergenza, di riserva – backup – rispetto alla fornitura normale/primaria), collegato in ingresso su circuito alternativo automatico rispetto a quello della fornitura normale/primaria, il quale interviene nel giro di qualche secondo o minuto dall'avaria alla fornitura normale/primaria, riportando così l'UPS in modalità di normale esercizio (comprendente la ricarica), nell'attesa del ripristino della fornitura normale/primaria (al cui ritorno l'ingresso dell'UPS verrà automaticamente ricollegato, eventualmente riattivando per un breve istante la "modalità backup" durante la commutazione tra fornitura ausiliaria/secondaria e fornitura normale/primaria).
Utilizzo Gli UPS vengono impiegati quando si utilizzano apparecchiature elettriche che non possono rimanere mai senza corrente neanche per pochi istanti di tempo, in quanto se ciò accadesse vi sarebbero gravi ripercussioni (ad esempio poiché ciò ne causerebbe uno spegnimento/riavvio/reset improvviso e non effettuato con procedure apposite al fine di evitare danni o perdite di dati), o che possono risentire negativamente di anomalie nella tensione e/o nella frequenza della fornitura, oppure che debbano restare in funzione per un tempo prolungato prefissato (o ad oltranza) anche in assenza della normale fornitura elettrica (eventualmente grazie all'attivazione in un secondo tempo di forniture elettriche alternative locali, come un generatore elettrico/gruppo elettrogeno o un inverter collegato ad un sistema di batterie con autonomia molto maggiore di quella dell'UPS, chiamato soccorritore).
La funzione principale di un UPS è quella di mantenere adeguatamente alimentate le apparecchiature già attive nel momento in cui si verifica un'avaria nella normale fornitura elettrica, non quella di accenderle o di accendere ulteriori apparecchi durante tale frangente; in ragione di ciò gli UPS, se non adeguatamente sovradimensionati al riguardo, possono avere forti limitazioni nel reggere gli assorbimenti di picco tipici dell'accensione delle apparecchiature.Spesso gli UPS, per permettere la normale accensione di certe apparecchiature con forti correnti di avvio, sono dotati di un circuito di bypass automatico – alimentato direttamente dalla normale fornitura elettrica – che permette all'apparecchiatura di ricevere le correnti di picco necessarie direttamente dalla rete, senza dipendere al riguardo dall'UPS, per poi tornare sotto protezione UPS terminato il picco di consumo; tale circuito durante un blackout o altra anomalia può chiaramente risultare privo di energia utilizzabile, e per tanto una richiesta di energia di picco eccessiva in tali frangenti comporterebbe comunque lo spegnimento di tutti i carichi a valle dell'UPS.
Tipi di UPS Vi sono varie tecnologie con cui un UPS può svolgere il suo compito; oltre al più diffuso sistema a batterie (detto gruppo di continuità statico, basato sull'accumulo di potenza elettrica in forma di corrente continua), si utilizzano anche supercondensatori e sistemi dinamici rotanti a volano.
UPS a batterie
Esistono gruppi di continuità di varie potenze, a partire dai piccoli apparecchi per uso casalingo (300 Watt), tipicamente utilizzati per alimentare un personal computer non particolarmente energivoro, fino ad apparecchiature industriali da varie centinaia di kiloVoltAmpere. 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 alimentato a gasolio.
La corrente erogata dal gruppo di continuità durante i blackout può presentare notevoli differenze (positive o negative) rispetto a quella normalmente presente, a seconda delle caratteristiche dell'UPS, variazioni che devono essere preventivamente considerate per valutare la compatibilità con le apparecchiature da collegare. I modelli di UPS meno avanzati, in caso di blackout erogano infatti una corrente alternata priva della normale forma d'onda sinusoidale, che nel caso peggiore può essere un'onda quadra, oppure – soluzione intermedia – una forma d'onda modificata che assomiglia di più alla normale forma sinusoidale; anche la frequenza di tale forma d'onda potrebbe non essere la stessa della normale fornitura (50 Hz in caso della rete elettrica italiana), bensì variare intorno al valore nominale di più o meno determinati Hertz (esempio: +/- 1 Hz) e/o essere di altro standard (esempio: 60 Hz).
La corrente normalmente erogata dall'UPS in assenza di blackout, può essere anch'essa diversa rispetto a quella fornita dalla rete elettrica (quella con cui l'UPS è normalmente alimentato), ma in questo caso – generalmente – solo in meglio; esistono infatti alcuni tipi di UPS che quando la tensione in ingresso varia rispetto alla tensione nominale, effettuano una leggera stabilizzazione della tensione anche senza passare al funzionamento tramite batterie (UPS di tipi "Line-Interactive", dotati di AVR), mentre gli UPS migliori forniscono sempre tensione e frequenza a livelli ottimali, sia in caso di blackout che normalmente, erogando corrente di qualità anche superiore rispetto alla fornitura elettrica della rete (UPS di tipo "on-line", a doppia conversione).
Altra variabile è la tensione tra i vari poli attraverso cui viene erogata la corrente alternata generata dall'UPS; ad esempio nel caso di un'uscita 2P+T (due poli più terra, normalmente siglati L,N,PE), durante il funzionamento a batteria o in genere se il gruppo di continuità opera sulla tensione, il neutro, che negli impianti edili può avere differenti schemi di collegamento con la messa a terra, nell'UPS spesso non ha potenziale nullo come in una normale distribuzione elettrica monofase (dove la tensione tra neutro e terra dovrebbe essere pari o prossima a zero volt), bensì potrebbe risultare un'"ulteriore fase" a seconda del meccanismo utilizzato dall'UPS per generare la tensione, in questo caso la tensione di fase e neutro sono opposte tra loro e dimezzate rispetto al valore nominale di uscita (costituendo i due insieme la tensione nominale; es.: 115 V + 115 V = 230 V),Similare presenza di fase su ambo i poli di un sistema 2P+T si riscontra anche in alcuni sistemi di distribuzione elettrica datati, che utilizzano la distribuzione bifase derivata da un sistema trifase non aggiornato a 380V-400V o presentare comunque delle tensioni anomale con la terra. Tale eventuale assenza di un vero neutro e di un unico polo in tensione può impedire il funzionamento di alcune apparecchiature.
Poiché diverse apparecchiature elettriche necessitano di essere alimentate sempre con una corrente alternata avente forma sinusoidale pura "Pure Sine Wave"-PSW (tra cui le più sensibili come gli attuali diffusi alimentatori dotati di sistema PFC di tipo attivo APFC, e quelle il cui assorbimento è esclusivamente o consistentemente dovuto ad un motore elettricoNel caso tra i carichi collegati all'UPS vi sia un apparecchio il cui assorbimento è totalmente o prioritariamente dovuto a un motore, è necessario considerare sempre le relative elevate correnti di spunto, inrush, sovradimensionando adeguatamente la potenza complessiva dell'UPS.), ed inoltre alcuni apparecchi regolano il loro funzionamento sincronizzandosi con una specifica frequenza della rete elettrica, risulta chiaramente indispensabile accertare preventivamente il tipo di corrente alternata che viene erogata dall'UPS, sia in presenza della tensione di rete (ad esempio se il campo d'azione dell'eventuale AVR riconduce la tensione a intervalli idonei alle necessità, o serva stabilizzazione della tensione più precisa), sia e soprattutto quando questa manca e la corrente viene totalmente generata dall'UPS, per verificare se l'UPS in questione sia perfettamente idoneo ad alimentare le apparecchiature (con e in assenza della fornitura di rete), senza danneggiarle e/o danneggiarsi.
Tempo di trasferimento Quando la rete elettrica da cui è alimentato l'UPS è soggetta a un blackout, o la tensione in arrivo non è conforme ne conformabile tramite AVR, l'UPS – in determinati millisecondi "ms" dichiarati dal costruttore – preleva corrente continua da una o più batterie, con cui genera ed eroga autonomamente corrente alternata agli apparecchi a lui collegati.
Tale tempo in millisecondi, in cui l'UPS determina la necessità di autoprodurre corrente alternata ed inizia effettivamente ad erogarla, è chiamato "tempo di trasferimento" (in Inglese transfer time).
Il tempo di trasferimento può essere 0 ms per UPS di tipo "on-line", e generalmente inferiore ai 15 ms per gli altri tipi; il meglio è che tale valore sia 0 ms, o almeno molto sotto i 10 ms.
Gli alimentatori dei computer e prodotti affini (le apparecchiature IT) possono continuare a funzionare senza problemi anche se alimentati da UPS con un tempo di trasferimento tra i 5 e 10 ms (teoricamente devono supportare per almeno 20 ms una tensione in ingresso inferiore al 70% del valore nominale, anche pari a 0%; tale intervallo di tempo con funzionamento anche in assenza di alimentazione viene chiamato “hold-up” time), ma per altre apparecchiature – come strumenti di laboratorio altamente sensibili – un tempo di trasferimento inferiore ai 2 ms, o nullo, può essere indispensabile.