Sursele de alimentare sunt dispozitive care asigură energie electrică pentru funcționarea dispozitivelor și a echipamentelor. Ele pot fi alimentatoare, transformatori care transformă tensiunea alternativă (AC) în tensiune continuă (DC) sau invers, generatoare ce transformă energia mecanică în energie electrică sau baterii și acumulatoare ce înmagazinează energie electrică pentru utilizare ulterioară.

Aplicațiile în care se pot utiliza sursele de alimentare sunt diverse: sisteme de alimentare cu energie electrică, telecomunicații, sisteme de iluminat, dispozitive electronice, sisteme de supraveghere, mașini electrice, etc. Diversitatea lor este generoasă –detalii în cele ce urmează.

Sursa de alimentare comutată

Sursa de alimentare comutată este un dispozitiv electronic ce convertește energia electrică de la sursa de alimentare de intrare în tensiune și curent de ieșire mai mare sau mai mică, printr-o tehnologie de comutare a semnalului. Astfel, alimentarea este stabilă pentru nivelul de tensiune și curent dorit.

Este folosită pentru diverse dispozitive electronice (telefoane mobile, televizoare, echipamente de rețea, computere, sisteme de supraveghere) și se diferențiază în mai multe tipuri

Surse de alimentare comutate în mod liniar

Sursele de alimentare  de acest tip asigură tensiune stabilă și au topologie simplă, fiind mai puțin eficiente energetic față de alte tipuri de surse de alimentare.

Surse de alimentare comutate în mod impulsiv

Mai complexe decât cele comutate în mod liniar, aceste surse sunt bune opțiuni pentru diverse dispozitive electronice (telefoane mobile, laptopuri, dispozitive electronice portabile).

Surse de alimentare comutate cu comutare în rezonanță

Aceste surse de alimentare utilizează tehnică de comutare în rezonanță și depășesc în eficiență și preț celelalte tipuri de surse comutate.

Surse de alimentare comutare cu modulare în lățime de impuls (PWM)

Sunt extrem de eficiente și utilizează o tehnică de modulare în lățime de impuls.

Alte modele de surse de alimentare comutate

Sursă de alimentare comutată cu LED și filtru de protecție

Este o sursă de alimentare a LED-urilor și dispozitivelor electronice sensibile la tensiunea instabilă sau la fluctuațiile curentului electric.  Are filtru de protecție pentru a se elimina zgomotul și interferențele din circuitul electric.

Sursa de alimentare comutată cu ștecher

Sursa de acest tip se atașează la o priză de perete printr-un ștecher. Se folosește pentru dispozitivele mici (tablete, laptopuri, telefoane mobile, dispozitive portabile) și are cablu de alimentare, precum și conector pentru dispozitivul conectat.  Are instalare ușoară și este potrivită pentru camerele de supraveghere.

Sursă de alimentare comutată internă

Se instalează la interiorul unui dispozitiv electronic și includ cablu de alimentare.

Surse de alimentare comutată cu baterie

Aceste surse au baterii pentru a asigura energie electrică, fiind utilizate la dispozitive medicale portabile, dispozitive de urgență dar și pentru supraveghere video în zone unde curentul se poate întrerupe frecvent.

Surse de alimentare comutată cu panouri solare

Sursele utilizează energie solară pentru a furniza energie electrică.

Surse de alimentare comutată cu generator

Aceste surse au generator și sunt utile în situații de urgență (cutremure, furtuni).

Sursa de alimentare comutată stabilizată

Această sursă oferă tensiune de ieșire stabilă și constantă, chiar dacă sunt fluctuații pentru tensiunea de intrare sau de încărcare a dispozitivului conectat. Are circuit de stabilizare a tensiunii ce reglează tensiunea de ieșire pentru a fi constantă, când sunt fluctuații de tensiune de intrare sau încărcare a dispozitivului.

Iată și alte tipuri de surse de alimentare:

Sursa de alimentare comutată programabilă

Cu aceasta sursă, clientul poate regla tensiunea de ieșire și curentul pentru concordanța cu nevoile dispozitivului conectat.

Sursa de alimentare comutată cu baterie

Aceasta sursă utilizează baterie pentru a furniza energie electrică.

Sursa de alimentare comutată capsulată

Această unitate de alimentare electrică este ocrotită de o carcasă solidă pentru protecția de umezeală, praf, elemente ce pot altera funcționarea. Carcasa capsulată ocrotește și de șocuri mecanice, condiții de mediu extrem.

Sursa de alimentare comutată cu ieșiri partajate

După cum sugerează și numele, aceasta este o sursă cu mai multe ieșiri, împărțite în grupuri cu caracteristici similare. O sursă de alimentare cu ieșiri partajate poate prezenta două grupuri de ieșiri –unul cu tensiune de ieșire fixă și unul cu tensiune de ieșire reglabilă. Cum permite alimentarea mai multor dispozitive, este o sursă care reduce costurile. Poate fi setată pentru a se furniza diverse niveluri de tensiune pentru dispozitivele din sistem, fiecare dispozitiv primind tensiunea necesară.

Surse de alimentare comutată cu tensiuni de 12V, 24V

Sursa de alimentare cu tensiune de ieșire de 12V asigură tensiune constantă de 12V pentru a se alimenta dispozitivele și trebuie utilizat adaptor corect pentru conectarea sursei la dispozitiv. Similar, sursa de alimentare de 24V asigură tensiune constantă de 24V.

Sursă de alimentare comutabilă cu diverse voltaje

Asigură niveluri variate de tensiune, în acord cu necesitățile dispozitivelor alimentate. Sursele au comutator (regulator) care modifică nivelul de tensiune al sursei conform setărilor făcute sau cu cerințele de alimentare ale dispozitivelor conectate. Sunt excelente pentru sistemele de supraveghere, diminuând cheltuielile de instalare și spațiul necesar.

Sursă de alimentare comutată în carcasă metalică sau în carcasă de plastic

Sursa de alimentare în carcasă metalică este protejată de interferențele electromagnetice, perturbări diverse, deteriorare fizică și asigură disipare optimă a căldurii. Nu se recomandă folosirea ei in mediile cu umiditate înaltă, din cauza riscului înalt de corodare. Pentru astfel de aplicații este indicată sursa de alimentare în carcasă de plastic. Ea este mai ușoară și mai ieftină decât cea în carcasă metalică.

Sursă alimentare în comutație cu back-up

Sursa de alimentare comutată cu backup utilizează o baterie pentru a furniza energie electrică dacă sursa principală de alimentare nu mai este funcțională sau disponibilă. De obicei, acest tip de sursă utilizează curentul electric din rețea pentru a oferi energie electrică dispozitivelor conectate, bateria preluând și asigurând energia electrică necesară.

Există mai multe tipuri de sursă de alimentare cu backup (UPS off-line, UPS online, UPS line-interactiv, în carcasă metalică sau de plastic—criteriile de diferențiere pot fi multiple.

Sursa neîntreruptibilă cu sinus pur

Această sursă este mai fiabilă și mai potrivită pentru echipamentele sensibile, putând genera o ieșire sinusoidală constantă, fără întreruperi, chiar și atunci când sunt fluctuații de tensiune. Sunt mai scumpe decât sursele cu formă de unde modificate și ieșirea sinusoidală protejează echipamentele electronice sensibile de variații de frecvență, întreruperi de alimentare, fluctuații de tensiune. Sunt potrivite pentru sistemele de supraveghere.

Sursă neîntreruptibilă cu forme de undă modificate

Este o sursă care produce o formă de undă care nu este complet sinusoidală, ci seamănă cu formă de undă sinusoidală. Nu este compatibilă cu toate tipurile de echipamente deoarece fluctuațiile de tensiune pot să apară când au loc tranzițiile între formele de undă.

Sursa de alimentare cu backup și sursa de alimentare neîntreruptă—este vreo diferență?

Sursa de alimentare cu backup este o sursă de alimentare secundară, folosită pentru a se oferi energie electrică atunci când sursa principală de energie electrică este defectă sau indisponibilă. Sursa de alimentare neîntreruptă (UPS) este un dispozitiv care oferă energie electrică în mod continuu, pentru situațiile în care se întrerupe alimentarea cu energie electrică de la sursa principală. Sursa de alimentare cu backup este o formă simplă de sursă neîntreruptă și nu pate proteja sau oferi stabilitate pentru energie electrică la fel cum poate asigura o sursă de alimentare neîntreruptibilă cu sinus pur.

Surse de alimentare UPS

Sursa de alimentare neîntreruptibilă (Uninterruptible Power Supply) este o sursă de alimentare electrică de rezervă. Conectată între priza de alimentare și dispozitivul electronic, ea asigură energie electrică în momentul în care sursa principală de alimentare prezintă probleme precum întreruperi de tensiune, fluctuații de tensiune.

Există numeroase tipuri de UPS

UPS cu stabilizator și mai multe ieșiri

Acest model combină funcțiile unui UPS cu cele ale stabilizatorului de tensiune și asigură mai multe ieșiri pentru a se putea conecta câteva dispozitive. El va regla automat tensiunea de ieșire la nivelul potrivit, indiferent de fluctuațiile de tensiune ale sursei de alimentare. Este folosit pentru sisteme de supraveghere, computere, imprimante, etc.

UPS cu acumulatori

UPS-cu cu acumulatori utilizează acumulatori pentru a furniza energie când este o cădere de tensiune sau întrerupere de alimentare. El se alimentează de la rețeaua de alimentare electrică și încarcă acumulatorii în timpul funcționării normale. Poate veni cu acumulatori diverși: acumulatori Li-Ion, acumulatori acid-plumb.

UPS cu dublă conversie

Cunoscut și ca “online UPS”, acest UPS transformă energia electrică de la rețeaua de alimentare în energie electrică DC, transformând-o, ulterior, în energie electrică AC pentru alimentarea dispozitivelor conectate. El alimentează continuu și stabil dispozitivele și include baterie pentru a proteja dispozitivele de pierderea de date sau deteriorare. Este cel mai eficient model de UPS și oferă protecție superioară dispozitivelor importante.

Alte tipuri de UPS

Offline/Standby UPS

Acest UPS face trecerea la alimentarea din bateria doar când are loc întrerupere de alimentare electrică. Este cel mai simplu și mai ieftin tip de UPS.

Line Interactive UPS

Este similar modelului off-line, dar include și stabilizator de tensiune pentru compensarea fluctuațiilor de tensiune ale sursei de alimentare.

Delta Conversion Online UPS

Acest UPS utilizează tehnologie de conversie Delta pentru protecție bună la întreruperile de alimentare și fluctuațiile de tensiune. Este mai durabil decât alte tipuri de UPS-uri.

Ferroresonant UPS

Acest model are un transformator ferrorezonant pentru alimentare stabilă și continuă și este adecvat pentru sistemele de supraveghere, echipamente medicale, de laborator.

UPS cu management

Acest tip de UPS are funcții suplimentare de control și monitorizare a performanței, stării bateriilor, etc. Poate fi atașat la rețea și controlat prin software specializat de la distanță.

UPS cu Schuko

Variat prin capacitate de baterie și putere, UPS-ul cu Schuko are prize Schuko (standard european pentru prizele electrice de uz general). Este adecvat pentru monitoare, computere, sisteme de supraveghere, servere, echipamente de birou și poate fi completat cu funcții de management și monitorizare, protecție la suprasarcină și scurtcircuite.

UPS rackabil

Se poate monta în rack de server, oferind protecție la întreruperile de alimentare și fluctuațiile de tensiune pentru echipamentele de server.

UPS cu runtime extins

Este un UPS care oferă energie pentru o perioadă mai lungă de timp, utilizând baterii de capacitate mare (poate funcționa câteve ore, dar și câteva zile).

UPS cu intrare și ieșire pe regletă

UPS-ul are conectori de alimentare și ieșiri integrate pe regletă și astfel se pot conecta mai multe dispozitive. Este o bună opțiune pentru spațiile mici pentru sisteme de supraveghere, alarme de incendiu și poate veni cu funcții de protecție.

UPS monofazat

Este un UPS alimentat de la sursă de curent alternativ monofozat și asigură tensiune de 220V sau 230V.se poate folosi pentru camere de supraveghere, dispozitive electrice de uz casnic, servere, imprimante, calculatoare, etc.

UPS trifazat

UPS-ul trifazat se alimentează de la sursă de curent alternativ trifazată, asigură tensiune de 380V sau 400V, putând gestiona mai multe sarcini simultan.

Criterii de selecție a unei surse de alimentare

Există mai multe aspecte care trebuie analizate atunci când se selectează sursele de alimentare pentru diverse aplicații:

Puterea sursei de alimentare

Puterea sursei de alimentare trebuie să fie capabilă să alimenteze toate componentele sistemului, dar fără a fi atât de mare încât să genereze pierderi de energie și costuri prea mari. Cele mai multe sisteme de calcul pot fi completate cu o sursă de alimentare cu putere nominală între 500 și 750 Wați.

Eficiența energetică

Eficiența energetică se măsoară în procent și arată cât din energia electrică ce ajunge în sursa de alimentare este transformată în energie utilă pentru componentele sistemului. O sursă de alimentare cu eficiență înaltă diminuează pierderile de energie și generează mai puțină căldură, ceea ce contribuie la păstrarea temperaturii sistemului la un nivel optim.

Calitatea sursei

O sursă de alimentare de calitate superioară oferă alimentare stabilă și fiabilă pentru componentele sistemului și diminuează riscul defecțiunilor și al avariilor. O sursă bună trebuie să asigure o gamă variată de conexiuni pentru a fi compatibilă cu sistemul clientului.

Costul

Nu este mereu nevoie să se achiziționeze cea mai scumpă sursă de alimentare pentru ca sistemul să fie stabil și de calitate. În același timp, sursa trebuie să poată alimenta cât mai eficient componentele sistemului.

Acumulatori și baterii

Acumulatorul este un dispozitiv care înmagazinează energie electrică sub formă chimică și o trimite apoi sub formă de energie electrică. Este compus din doi electrozi (unul pozitiv și unul negativ) și un electrolit. Acumulatorii sunt folosiți pentru numeroase dispozitive, precum laptopuri, telefoane mobile, mașini electrice, etc.

Cele mai comune tipuri de acumulatori sunt:

  • Acumulatori cu plumb—se folosesc mai ales la autovehicule, sisteme solare și de alimentare de rezervă. Utilizează o combinație de plumb și acid sulfuric pentru a genera energie electrică.
  • Acumulatori cu litiu—sunt folosiți în bateriile pentru telefoane mobile, vehicule electrice, laptopuri, diverse aplicații. Sunt mai ușori și mai eficienți decât acumulatorii pe bază de plumb.
  • Acumulatori cu sare—se utilizează mai ales în sistemele de stocare a energiei solare și eoliene. Se bazează pe o soluție de sare pentru generarea energiei electrice.
  • Acumulatori cu nichel-metal hidrid—cel mai des sunt folosiți pentru telefoane mobile, laptopuri, dispozitive electronice portabile.
  • Acumulatori cu nichel-cadmiu—fiabili și durabili în timp, sunt folosiți cu precădere la jucării, aparate foto și diverse dispozitive de mici dimensiuni.

Pe piață există și acumulatori cu hidrogen, acumulatori cu aer, fiecare dintre modelele enunțate având calități și limite. Pentru a selecta acumulatorii pentru o aplicație, se iau în calcul aspecte precum aplicația, tensiunea și capacitatea necesare, durabilitatea, costurile. Iată cum trebuie să identificați acumulatorii necesari pentru o aplicație:

  • Determinați tensiunea necesară—trebuie examinate specificațiile dispozitivului în care este utilizat acumulatorul. Unele dispozitive necesită acumulator de 12 Volți, iar altele au nevoie de acumulatori de 24Volți și chiar mai mult.
  • Alegeți tipul de acumulator—trebuie identificat tipul de acumulator necesar pentru aplicația dată.
  • Calculați capacitatea necesară—capacitatea unui acumulator se măsoară în amperi-ore (Ah) și arată cât timp poate acumulatorul să genereze o anumită cantitate de curent. Capacitatea necesară se calculează în funcție de timpul de utilizare a dispozitivului și cantitatea necesară de curent.
  • Verificați durata de viață—tipul și calitatea acumulatorului influențează durata de viață a acumulatorului.
  • Examinați costul—capacitatea, calitatea și calitatea acumulatorului se vor reflecta în prețul pentru acumulator. De regulă, acumulatorii cu prețuri mai mari sunt mai durabili și asigură performanță mai bună. Alegeți un acumulator cu un raport bun calitate-preț.

Bateria este un dispozitiv de înmagazinare a energiei electrice sub formă chimică și o transformă în energie electrică utilizabilă. Este compusă din una sau mai multe celule electrochimice ce sunt capabile să transforme energia chimică în energie electrică cu ajutorul reacțiilor chimice. Bateriile sunt folosite pentru numeroase dispozitive precum telefoane mobile, ceasuri, laptopuri, jucării, vehicule, electrice, etc.

Există mai multe tipuri de baterii:

  • Baterii cu acid-plumb—pentru vehicule, sisteme solare, de alimentare de rezervă. Folosesc plumb și acid sulfuric pentru generarea de energie electrică.
  • Baterii cu nichel-cadmiu—sunt folosite mai ales la jucării, telefoane mobile, laptopuri, dispozitive electronice portabile. Sunt durabile și fiabile.
  • Baterii cu litiu-ion—utilizate cel mai mult la telefoanele mobile, vehicule electrice, laptopuri. Sunt ușoare și mai eficiente decât modelele cu acid-plumb.
  • Batrii cu nichel-metal hidrid—sunt folosite la telefoane mobile, dispozitive electronice portabile, laptopuri.
  • Baterii cu sare—sunt regăsite la sisteme de stocare a energiei solare și eoliene și folosesc o soluție de sare pentru generarea de energie electrică.
  • Baterii cu aer—sunt folosite la vehiculele electrice și diverse aplicații industriale, utilizând oxigenul din are pentru generarea de energie electrică.

Alegerea bateriilor pentru dispozitive trebuie să țină cont de aceleași criterii ca la selectarea acumulatorilor, respectiv:

  • Specificațiile dispozitivului (determinarea tensiunii și a capacităților necesare)
  • Selectarea tipului de baterie potrivit pentru aplicație
  • Verificarea compatibilității—anumite dispozitive funcționează doar cu anumite tipuri de baterii
  • Examinarea durabilității
  • Verificarea costului—influențat de tipul, capacitatea și calitatea bateriei. Bateriile mai scumpe rezistă mai mult în timp.

Baterie sau acumulator?

De multe ori termenii de  “baterie” și “acumulator” sunt folosiți în mod interșanjabil, chiar dacă între ei există mici diferențe. Astfel, bateria este un dispozitiv alcătuit din mai multe celule electrochimice ce transformă energia chimică în energie electrică utilizabilă. Spre exemplu, o baterie alcalină este folosită din mai multe celule electrochimice alcaline, legate între ele pentru a asigura tensiune cumulată mai mare.

Acumulatorul, în schimb, este doar o celulă electrochimică ce înmagazinează energie electrică sub formă chimică, eliberând-o mai apoi sub formă de energie electrică. Un acumulator poate fi încărcat și descărcat de mai multe ori, dar o baterie nu poate fi încărcată după descărcarea ei completă.

De obicei, termenul de “acumulator” se folosește când se face referire la dispozitivele ce pot fi încărcate și descărcate de mai multe ori (acumulatorii litiu-ion din telefoanele mobile sau laptopuri), iar termenul de “baterie” face referire mai mult la dispozitivele care nu mai pot fi încărcate după descărcarea totală (precum bateriile alcaline din telefoanele fixe, dispozitive electronice).