ups منبغ تغذیه بدون وقفه چیست

UPS مخفف Un-interpretable Power Supply یا منبع تغیه بدون وقفه است

بسته آموزشی و نرم افزار محاسبه باتری-کلیک کنید

فیلم آموزشی فارسی طراحی باتری وUPS

دستگاهی الکترونیکی است به منظور تامین پیوسته انرژی برای دستگاه‌های مصرف کننده که به اختلالات موجود در شبکه و قطع برق حساس بوده و به دلیل ضرورت و حساسیت‌های فوق العاده زیاد جزو تجهیزات حیاتی مجموعه‌های کامپیوتری، مخابراتی، کنترل و ابزار دقیق، ازمایشگاهی و بیمارستانی می‌باشند.
کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ، تغییر فرکانس، انواع اعوجاج لحظه ای یا دایم، نمونه‌هایی از مشکلات ایجاد شده بر روی شبکه‌های برق شهری می‌باشند. دستگاه های الکترونیکی پیشرفته و حساس (نظیر سیستمهای کامپیوتری، تجهیزات مخابراتی و پزشکی) با توجه به کاربردهای ویژه و حساسی که دارند نیازمند تجهیزات ضروری مانند منبع تغذیه بدون وقفه و نسبتا دقیق بوده تا ولتاژ و فرکانس ثابت و قابل اطمینان را تامین نماید.
دستگاه UPS از وسایل ضروری کامپیوترها محسوب می‌شود. به عنوان مثال در صورت وجود کوچکترین اغتشاش در برق شهر بخش کنترل کامپیوتر، با تولید یک پالس موجب خاموش و روشن شدن مجدد (Restart) کامپیوتر می‌‌گردد. لذا با این عمل اطلاعاتی که در حافظه RAM سیستم وجود دارد، از بین رفته و زیان های جبران ناپذیری به کاربر وارد شده و حاصل کار کاربر در چند لحظه از بین می‌رود.
در مورد سایر سیستم‌های حساس نظیر دستگاه‌های مخابراتی و شبکه‌های اطلاعاتی نیز با قطع یا تغییر مشخصات منبع تغذیه، هماهنگی بخشهای مختلف دستگاه بهم خورده و بر اثر قطع و وصل‌های متوالی، علاوه بر صدماتی که به قطعات دستگاه وارد می شود، عملکرد کل سیستم با اختلال مواجه می‌گردد. با توجه به مطالب فوق، نیاز به وجود دستگاهی که بتواند جایگزین مناسبی برای برق شهر در مواقع اضطراری گردیده و با حذف اختلالات شبکه تغذیه مدارات حساس را بر عهده گیرد، نمایان می شود.
این دستگاه یوپی اس نام دارد و جهت استفاده کاربران، انرژی DC را به AC تبدیل می کند. لازم به ذکر است که در مواقع قطع برق میتوان از ژنراتوهای AC جهت تغذیه دستگاه‌ها استفاده نمود ولی این منابع با توجه به مشکلاتی نظیر شناور بودن ولتاژ و فرکانس، حجم بزرگ، الودگی صوتی، دودزا بودن، زمان طولانی وصل شدن بعداز قطع برق و لزوم سرویس و باز بینی دایمی عملا کاربردی در دستگاه‌های حساس ندارد. دستگاه‌های UPS با ابعاد کوچک و بدون نیاز به سرویس دایمی و بدون ایجاد آلودگی‌ها با تثبیت ولتاژ و فرکانس، وسایل بسیار مناسبی جهت حفاظت سیستم‌ها در مقابل اختلالات برق شبکه می‌باشد.
به منظور افزایش مدت زمان برق ‌دهی در یو پی اس ها از کابینت باتری مجهز به باتری استفاده می‌باشد. 

یو پی اس چیست؟

دستگاهی الکترونیکی است به منظور تامین پیوسته انرژی برای دستگاه‌های مصرف کننده که به اختلالات موجود در شبکه و قطع برق حساس بوده و به دلیل ضرورت و حساسیت‌های فوق العاده زیاد جزو تجهیزات حیاتی مجموعه‌های کامپیوتری، مخابراتی، کنترل و ابزار دقیق، ازمایشگاهی و بیمارستانی می‌باشند.

کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ، تغییر فرکانس، انواع اعوجاج لحظه ای یا دایم، نمونه‌هایی از مشکلات ایجاد شده بر روی شبکه‌های برق شهری می‌باشند. دستگاه های الکترونیکی پیشرفته و حساس (نظیر سیستمهای کامپیوتری، تجهیزات مخابراتی و پزشکی) با توجه به کاربردهای ویژه و حساسی که دارند نیازمند تجهیزات ضروری مانند منبع تغذیه بدون وقفه و نسبتا دقیق بوده تا ولتاژ و فرکانس ثابت و قابل اطمینان را تامین نماید.
دستگاه یو پی اس (ups) از وسایل ضروری کامپیوترها محسوب می‌شود. به عنوان مثال در صورت وجود کوچکترین اغتشاش در برق شهر بخش کنترل کامپیوتر، با تولید یک پالس موجب خاموش و روشن شدن مجدد (Restart) کامپیوتر می‌‌گردد. لذا با این عمل اطلاعاتی که در حافظه RAM سیستم وجود دارد، از بین رفته و زیان های جبران ناپذیری به کاربر وارد شده و حاصل کار کاربر در چند لحظه از بین می‌رود.

در مورد سایر سیستم‌های حساس نظیر دستگاه‌های مخابراتی و شبکه‌های اطلاعاتی نیز با قطع یا تغییر مشخصات منبع تغذیه، هماهنگی بخشهای مختلف دستگاه بهم خورده و بر اثر قطع و وصل‌های متوالی، علاوه بر صدماتی که به قطعات دستگاه وارد می شود، عملکرد کل سیستم با اختلال مواجه می‌گردد. با توجه به مطالب فوق، نیاز به وجود دستگاهی که بتواند جایگزین مناسبی برای برق شهر در مواقع اضطراری گردیده و با حذف اختلالات شبکه تغذیه مدارات حساس را بر عهده گیرد، نمایان می شود.
این دستگاه یوپی اس نام دارد و جهت استفاده کاربران، انرژی DC را به AC تبدیل می کند. لازم به ذکر است که در مواقع قطع برق میتوان از ژنراتوهای AC جهت تغذیه دستگاه‌ها استفاده نمود ولی این منابع با توجه به مشکلاتی نظیر شناور بودن ولتاژ و فرکانس، حجم بزرگ، الودگی صوتی، دودزا بودن، زمان طولانی وصل شدن بعداز قطع برق و لزوم سرویس و باز بینی دایمی عملا کاربردی در دستگاه‌های حساس ندارد. دستگاه‌های یو پی اس (ups) با ابعاد کوچک و بدون نیاز به سرویس دایمی و بدون ایجاد آلودگی‌ها با تثبیت ولتاژ و فرکانس، وسایل بسیار مناسبی جهت حفاظت سیستم‌ها در مقابل اختلالات برق شبکه می‌باشد.
به منظور افزایش مدت زمان برق ‌دهی در یو پی اس ها از کابینت باتری مجهز به باتری استفاده می‌باشد.

فهرست عناوین [hide]

• 1 یو پی اس
• 2 فروش یو پی اس
• 3 فروش ups
• 4 قیمت یوپی اس
• 5 آماک
• 6 خرید یو پی اس
• 7 شرکت یو پی اس
• 8 یوپی‌اس
• 9 یو پی اس چیست؟
• 10 برخی از مشکلات موجود در برق شهر :
• 11 یو پی اس ها چند دسته هستند ؟
• 12 از مشخصات یک یو پی اس مناسب چیست ؟
• 13 باتری های چند دسته اند ؟
• 14 زمان برق دهی دستگاه یوپی اس چقدر است ؟
• 15 از جمله مشخصات یک یو پی اس مناسب:
• 16 فرق یو پی اس های آفلاین, لاین اینتراکتیو و آنلاین در چیست؟
• 17 چگونه یو پی اس (ups) مناسب خود را انتخاب کنیم؟
• 18 چگونه زمان برق دهی(Back Up) را برای باتری ها محاسبه کنیم؟
• 19 انواع باتری های قابل استفاده در یو پی اس کدامند؟
• 20 برخی سوالات متداول درباره یوپی اس:
• 21 تاریخچه یوپی اس:
• 22 نتیجه گیری :
• 23 انواع توپولوژی یوپی اس :
• 24 انواع اختلالات رایج در برق شهر
• 25 پارامترهای اصلی جهت خرید یک دستگاه یو پی اس (ups)
• 26 مطالب مرتبط

برخی از مشکلات موجود در برق شهر :

Power failure-1 : (قطع برق) : عبارتست از قطع کامل جریان برق
۲- power surge : (افزایش ولتاژ لحظه ای) : عبارتست از افزایش دامنه ولتاژ برق شهر برای چند سیکل متوالی
۳- power sag : (افت ولتاژ لحظه ای) :عبارتست از کم شدن دامنه ولتاژ برق شهر برای چند سیکل متوالی
۴- over voltage : (افزایش طولانی ولتاژ) : افزایش دامنه ولتاژ برق شهر برای مدت طولانی
۵ – under voltage : (کاهش دامنه ولتاژ) : کاهش دامنه ولتاژ برق شهر برای مدت طولانی
۶- spik/transilent : (نوسانات شدید لحظه ای) : نوسانات سریع و ناگهانی ولتاژ
۷- noise : (نویز الکتریکی) : معمولاً توسط منابع تغذیه کامپیوترها و یا امواج رادیویی و مغناطیسی ایجاد می شود .
۸- frequency variniation : (تغییرات فرکانس) : تغییرات در فرکانس برق شهر
۹- Harmonics : (هارمونیکا) : یک موج اضافی با دانه کوچک که فرکانس آن مضربی از فرکانس موج اصلی می باشد .

یو پی اس ها چند دسته هستند ؟

دسته بندی یو پی اس ها غالباً در سه قسمت انجام می شود.

۱-Off line (آفلاین یا آماده به کار)
۲-On line (آنلاین یا برخط)
۳-Line interactive (لاین اینتراکتیو یا در تعامل با خط)

Off line (آفلاین یا آماده به کار) : این دسته از یو پی اس ها هنگام قطع برق و به عنوان منابع جایگزین فعال می شوند .

On line (آنلاین یا برخط) : در شرایط طبیعی ، تأمین خروجی در این نوع یو پی اس ها پس از تصحیح ورودی ( پاک سازی ورودی از نویز و احیاناً سطح ولتاژ ورودی ) انجام می پذیرد تنها در مواقعی چون بروز نقص فنی ، over load یا افزایش خارج از رنج دما ، یو پی اس به مد Bypass می رود .

Line interactive (لاین اینتراکتیو یا در تعامل با خط) : در شرایط عادی این یو پی اس ها ورودی از طریق Bypass به ترانسفورماتور منتقل می شود در این هنگام ترانسفورماتور به عنوان شارژر عمل می کند و در نهایت از همین طریق خروجی AC تأمین می گردد .

از مشخصات یک یو پی اس مناسب چیست ؟

• حفاظت در مقابل رعد و برق و افزایش ناگهانی ولتاژ برق
• حفاظت در مقابل برگشت ولتاژ روی دوشاخه ورودی در حالت استفاده از باتری
• حفاظت در مقابل دو فاز شدن برق ورودی
• حفاظت از دستگاه های مصرف کننده در مقابل تغییرات ولتاژ خروجی خارج از محدوده مجاز
• حفاظت در مقابل تغییرات ولتاژ و فرکانس برق ورودی
• حفاظت در مقابل افزایش بیش از حد دمای داخل دستگاه
• حفاظت در مقابل نویزهای common mod موجود در برق شهر
• حفاظت در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه خروجی
• حفاظت در مقابل اتصال معکوس باتری
• حفاظت در مقابل اتصال کوتاه شارژر
• حفاظت در مقابل اتصال کوتاه باتری
• حفاظت در مقابل تخلیه غیر مجاز باتری
• حفاظت درمقابل ولتاژ بالا تر از حد مجاز شارژ باتری
• حفاظت از خط تلفن ، فکس ، مودم و شبکه

باتری های چند دسته اند ؟

۱- باتری خشک
۲- باتری ژله ای
۳- باتری اسیدی

که برای دستگاه یو پی اس بهترین نوع باتری خشک می باشد که مزایای آن عبارتست از : طول عمر بالا ، عدم نیاز به نگهداری و سرویس و عدم تولید بخار اسید.

زمان برق دهی دستگاه یوپی اس چقدر است ؟

زمان برق دهی یو پی اس به دو عامل بستگی دارد :

۱- تعداد سیستم ها و میزان بار
۲- ظرفیت باتری مورد استفاده

که این زمان از ۵ تا ۷ دقیقه برای save اطلاعات و خاموش کردن سیستم شروع و تا بک آپ های بالا ادامه دارد .

از جمله مشخصات یک یو پی اس مناسب:

۱) سیستم حفاظتی:

• حفاظت در مقابل رعد و برق و افزایش ناگهانی ولتاژ برق
• حفاظت در مقابل برگشت ولتاژ روی دوشاخه ورودی در حالت استفاده از باتری
• حفاظت در مقابل دو فاز شدن برق ورودی
• حفاظت از دستگاه‌های مصرف کننده در مقابل تغییرات ولتاژ خروجی خارج از محدوده مجاز
• حفاظت در مقابل تغییرات ولتاژ و فرکانس برق ورودی
• حفاظت در مقابل افزایش بیش از حد مجاز دمای داخل دستگاه
• حفاظت در مقابل نویز های Common Mode موجود در برق شهر
• حفاظت در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه در خروجی
• حفاظت در مقابل اتصال معکوس باتری
• حفاظت در مقابل اتصال کوتاه شارژر
• حفاظت در مقابل اتصال کوتاه باتری
• حفاظت در مقابل تخلیه غیر مجاز باتری
• حفاظت در مقابل ولتاژ بالاتر از حد مجاز شارژ باتری
• حفاظت از خط تلفن/فکس/مودم/شبکه

۲) سیستم هشدار دهنده نوری و صوتی:

• تامین برق خروجی از باتری
• تامین برق خروجی از برق شهر
• نمایشگر ظرفیت باتری
• اضافه بار و اتصال کوتاه
• نمایشگر میزان توان مصرفی
• تضعیف باتری
• ولتاژ و یا فرکانس ورودی خارج از محدوده مجاز
• ولتاژ بالاتر از حد مجاز شارژ باتری
• خراب بودن باتری
• حالت خطا
• افزایش دمای داخلی دستگاه
• برق ورودی نرمال
• تامین برق خروجی از طریق سوئیچ Bypass
• عدم اتصال به ارت مناسب
• اتصال نادرست به فاز و نول برق شهر
• زمان Shutdown شدن و یا به خواب رفتن
• تضعیف باتری
• حالت خطا
• افزایش ولتاژ باتری و یا شارژر آن از حد مجاز درحالت برق
• اضافه بار
• اتصال معکوس باتری
• در حال Shutdown شدن و یا به خواب رفتن
• عملکرد تست
• عدم اتصال مناسب با ارت
• اتصال نادرست به فاز و نول برق شهر
• افزایش دمای داخلی دستگاه

۳) قابلیتهای ویژه:

• توانایی کار با ژنراتور
• مجهز به سیستم Watchdog
• حذف نویزهای تداخلی الکترومغناطیسی EMI و رادیوئی RFI
• اصلاح ضریب قدرت ورودی (PFC)
• ماژولار بودن سیستم جهت تعمیرات آسان و صرفه‌جوئی در وقت
• مجهز به ترمینال مخصوص جهت اتصال به کابینت باتری
• دارای حجم و وزن پایین
• مجهز به شارژر سوئیچینگ
• مجهز به پورت ارتباطی هوشمند RS232
• مجهز به نرم‌افزار قدرتمند یو پی اس (ups)wing Pro جهت ذخیره نمودن، بستن فایل های باز و خروج از شبکه در شرایط بحرانی و امکان کنترل و مانیتورینگ یوپی‌اس توسط آن
• مجهز به باتری سیلد اسید داخلی (برخی مدل‌ها)
• مجهز به دکمه‌ی تست جهت اطلاع از سلامت باتری
• مجهز به کنترل هوشمند میکروپروسسوری
• قابلیت راه اندازی یوپی‌اس بدون وجود برق شهر
• روشن شدن شارژر با اتصال یوپی‌اس به برق شهر بدون نیاز به روشن کردن یوپی‌اس
• امکان اضافه نمودن یو پی اس (ups) Device Manager ها مانند SNMP Card
• امکان انجام Bypass دستی جهت تعمیر و یا سرویس دستگاه بدون نیاز به خاموش نمودن بارها (برخی مدل‌ها)

فرق یو پی اس های آفلاین, لاین اینتراکتیو و آنلاین در چیست؟

منبع تغذیه بدون وقفه ( یو پی اس ) دستگاهی است متشکل از قطعات حالت جامد (SOLID – STATE) که بین منبع برق ورودی و بار وصل شده واز بروز اختلافات برق ورودی ( برق شهر ) از جمله قطع کامل آن جلوگیری می کند :

به طور کلی ، مدل یو پی اس ها از لحاظ ساختار طراحی در یکی از سه حالت , Line interactive (لاین اینتراکتیو یا در تعامل با خط) ,Off-line On-line قرار می گیرند . صرفنظر از طراحی خاص هر یک ، چند ویژگی مهم در تمامی یو پی اس ها مشترک است . همه آنها دارای باتری هستند و تا زمانی که برق شهر قابل استفاده است انرژی را در باتریها ذخیره می کنند و پس از قطع برق شهر انرژی باتری را به جریان متناوب ((AC تبدیل می کنند . بنابراین تمام سیستمها باید دارای شارژ باتری و مدار اینورتر باشند . همچنین تمام یو پی اس ها دارای یک سیستم Bypass هستند که همراه با یک سوئیچ در خروجی وسیله ارتباط با Load را جهت تغذیه مستقیم از برق شهر فراهم می کنند . در بسیاری از موارد مدار سوئیچ خروجی با به کاربردن سوئیچهای استاتیک تکمیل می شود . البته در یوپی اس های توان پایین این کار به وسیله رله انجام می گیرد .

سیستم off – line
در یو پی اس مدل Off-line بارهای حساس از مسیر By pass انرژی دریــافت می کنند و اگـر تغذیـه مسیر By pass قطع شود یا ولتاژ آن خارج از محدوده قابل قبول و مجاز قرارگیرد ، مسیر اینورتر جایگزین آن می شود . در طی عملکرد عادی دستگاه ، هراختلالی که در محدوده قابل قبول ولتاژ Bypass باشد به بار منتقل می شود . اگر چه در بسیاری از مدلهای این یو پی اس در مسیر Bypass خود تا حدودی از افزایش شدید و ناگهانی ولتاژ (spike ) جلوگیری می کنند و فیلتر های RF (فرکانس رادیویی ) در مسیر Bypass آنها وجود دارد .

در شرایط عادی شارژر باتری به طور مداوم کار می کند تا باتریها را کاملا آماده نگهدارد . در برخی از یو پی اس ها ممکن است اینورتر خاموش باشد تا راندمان کلی دستگاه افزایش یابد ، اگر چه قسمتهای کنترل الکترونیکی آن به منظور عملکرد سریع اینورتر همواره فعال می باشند.

اگر ولتاژ Bypass از حداقل مجاز پایین تر رود ، اینورتر بلافاصله شروع به کار کرده و بار به وسیله سوئیچ استاتیک ( یا رله خروجی ) به اینورتر منتقل می شود با توجه به این که مراحل انتقال پس از قطع ولتاژ Bypassآغاز می شود وقفه اجتناب ناپذیر در تامین انرژی بار روی می دهد ، اگرچه این وقفه کوتاه به اندازه ۱۰~۲میلی ثانیه است

لازم به ذکراست که اکثربارها به نحو مطلوب و بی آنکــه متحمل اثـرات مضـری شـوند این زمان را پشت سر می گذارند و با عادی شدن وضع برق شهر بار مجددا به مسیر Bypass منتقل می شود.

سیستم Line – Interactive
این نوع یو پی اس شامل دستگاههایی می شود که در آنها سعی شده با اضافه کردن سیستم تنظیم ولتاژ در مسیرBy pass عملکرد بهتری نسبت به سری Off-line ارائه شود . دو نوع از متـداولترین سیستمهای این رده یو پی اس مجهز به ترانس Buck/Boost وترانس ferrorvesonat می باشد.مشابه مدلهای Off-Line یو پی اس مدل Line-Interactive بار خــود را از طـریق مسیرBypass تغذیه می کند وبراثر هر حادثه ای که سبب قطع برق شهر شود آن رابه اینورتر انتقال می دهد. در بخشهای باتری، شارژر و مدار اینورتر نیز با سیستم Off-Line مشابه است اما به خاطر اضـافه شدن مدار تنظیم ولتاژ در مسیر By pass بار کمتر به اینورتر انتقال می یابد. چنین سیستمی تاثیر بیشتری درکاهش هزینه ها داشته و عمر مفید باتری در مقایسه با Off-Line بیشتر می شود.

 

انواع Line- Interactive
1- ترانس
Buck/Boost جهت تنظیم ولتاژ در مسیر Bypass اضافه می شود این ترانس با سیم پیچ ثانویه چند سر به همراه چندین رله طوری تنظیم می شود که هر دو سطح پایین و بالای ولتاژ مسیر Bypass را به طور مناسب پوشش داده و بدین طریق ولتاژ خروجی یوپی اس را به اندازه ولتاژ مورد نیاز محدود می کند. این بدین معناست که محدوده ولتاژ قابل قبول ورودی (بدون نیاز به عملکرد اینورتر) افزایش می یابد.یک یو پی اس در این طبقه بندی می تواند با دامنه ولتاژ ورودی بین +%۲۰ تا – %۳۰ فراتر از محدوده ولتاژ نامی و با استفاده از مسیر Bypass ، ولتاژ بار خود را تامین کند.

۲- عملکرد ترانس فرورزنانس نیز شبیه ترانس Buck/Boost می باشد، در این مورد ترانس فرورزنانس جایگزین ترانس Buck/Boost شده است. این ترانس تنظیم و رگولاسیون ولتاژ را در برابر اختلالهایی مانند نویز خط الکتریکی انجام می دهد و به ازای تغییر در ولتاژ ورودی از -%۴۰ تا +%۲۰ خروجی تنها ۳%+ مقدار نامی تغییر خواهد کرد. همچنین این ترانس با ذخیره انرژی، برق مورد نیاز کامپیوترها را در زمان قطع کامل برق برای مدت کوتاهی تامین می کند تا اینورتر شروع به کار کند. بنابریان بدون ایجاد وقفه در جریان برق؛ بار بین مسیرBypass به اینورتر منتقل شده و یوپی اس عملاً به یک سیستم واقعی On-Line تبدیل می شود که در خروجی آن وقفه ای مشاهده نمی شود.

۳- در Bi- directional power converter تنها یک بلوک جایگزینی یکسو کننده (شارژر) و مدار اینورتر می شود، خیلی سریع تغییر حالت داده و به عنوان یک مدار اینورتر عمل می کند. همچنین از این نوع طراحی می توان در مدار Buck/Boost یا در هر کدام از سیستم های مختلف Line-interactive استفاده کرد.



سیستم On-Line
اولین تفاوت بین این طرح و آنچه که قبلا در سیستم off-line توضیح داده شد این است که شارژ باتری با بخش"یکسو کننده/شارژر"تعویض شده است.بخش "یکسو کننده /شارژر" ممکن است از دو قسمت جداگانه یا یک بلوک قدرت کامل تشکیل شده باشد.زمانیکه برق شهر در جریان است این بخش باطری را شارژ و انرزی اینورتر را توسط یک ولتاژ dc ثابت تامین می کند.در صورتی که برق ورودی (برق شهر)قطع شود شارژ خاموش شده و انرژی DCاینورتر توسط باتری تامین می شود و از این زمان باتری رفته رفته خالی می شود.این نوع یو پی اس که اصطلاحا یو پی اس Double Conversion نیز نامیده می شود بالاترین میزان حفاظت را ارائه می کند زیرا بار همواره با یک ولتاژ تنظیم شده تغذیه می شود.به عبارت دیگر حتی زمانی که برق شهر وجود دارد یکسو کننده شارژر و بخش های اینورتر فعال هست در حالت عادی هنگامی که بار انرژی خود را دریافت می کند به خوبی در برابر اختلالات برق شهر محافظت می شود.چون یکسو کننده و اینورتر مانند یک سد در برابر نویز موجود در خطوط انتقال برق و نوسانات زودگذر ولتاژ عمل کرده و در نهایت یک ولتاژ خروجی کاملآ تثبیت شده را تامین می کنند.اگـر ولتــاژ ورودی از محدوده مجاز(مثل۱۰%+ تا ۲۰%-) تجاوز کند یا این که کاملآ قطع شود .اینورتر با استفاده از انرزی باتری به کار خود ادامه می دهد انجام این مراحل به نحوی صورت می پذیرد که هیچ وقفه ای به بار منتقل نشود زمانی که انرژی باتری استفاده می شود اینورتر مانند زمان استفاده از برق شهر همان میزان رگولاسیون ولتاز را ارائه می کند و بار از طریق سوئیچ استاتیک به خروجی اینورتر متصل است.

چگونه یو پی اس (ups) مناسب خود را انتخاب کنیم؟

پارامترهای اصلی جهت خرید یک دستگاه یو پی اس (ups)

1. THD(Total Harmonic Distortion) : بارهایی که از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می کنند ، به دلیل ایجادهارمونیک در شبکه باعث داغ شدن سیم نول و به تبعه آن باعث بروز گرما در سیستم برق می شوند . بنابراین در جاهایی که تعداد منابع تغذیه سوئیچینگ زیاد دارند بهتراست از یو پی اس (ups) استفاده گردد که THD جریان ورودی پایین مثلا ۱۰% داشته باشد البته این را نیز نباید فراموش نمود که در جایی که ژنراتور نیز وجود دارد استفاده از یو پی اس (ups) با THD پایین ضروری می باشد.
۲٫ زمان سوئیچ : فاصله زمانی بین سوئیچ از برق شهربه باتری و بالعکس ، هرچه این زمان بیشتر باشداحتمال ریست شدن کامپیوتر در لحظه سوئیج بیشتر می گردد . ( فقط
۳٫ On line (آنلاین یا برخط) / یو پی اس (ups) زمان سوئیچ صفر دارد ) زمان پشتیبانی : مدت زمان مورد نیاز برای پشتیبانی از باتری در زمان قطع برق شهر ، این زمان بستگی به آمپر ساعت باطری داشته و با کم و زیاد شدن آمپر ساعت باتری کم و زیاد می گردد فقط یو پی اس باید قابلیت شارژ باتری را درکمترین زمان ممکن (حدودا بین۴ تا ۸ ساعت) را داشته باشد در بعضی یو پی اس ها محدودیت جریان شارژ دارد.
۴٫ نویز شنیداری : زمانی که دستگاه روشن است ،صدای ناشی از فن یا ترانس دستگاه میزان نویزی را ایجاد میکند ،استفاده از یو پی اس با کمترین نویز در ادارات و بیمارستانها و مکانهایی که نیازمند کمترین صدا می باشند ضروری می باشد.
۵٫ سایز و وزن : سایز و حجم دستگاه میتواند بر اساس مکان استفاده متفاوت باشد.
۶٫ استحکام و قابلیت اطمینان : استحکام و قابلیت اطمینان زیاد در برابر شرایط آب و هوایی و شرایط سخت و بحرانی (اضافه بارهای لحظه ای)از مهمترین پارامترهای انتخاب یو پی اس می باشد.
۷٫ تکنولوژی ساخت و شکل موج خروجی : چنانچه منابع تغذیه دستگاه های مورد استفاده بسیار حساس بوده و هیچگونه نویز یا اعوجایی نباید به آن وارد شود و شکل موج خروجی به صورت سینوسی کامل و بدون قطعی و بدون وابستگی به ولتاز ورودی لازم باشد ،پیشنهاد میگردد از یو پی اس ONLINE استفاده شود و چنانجه ورود نویز یا تغییر شکل موج خروجی سیستم از درجه اهمیت کمتری برخوردار است ،یو پی اس ها Line_Interactive توصیه می شود.

البته در انتخاب تکنولوزی باید به نوسانات برق شهری در منطقه نیز دقت شود (وجود افت ولتازهای شدید ،قطعی های مداوم و غیره …..)

توان نامی : از دو راه می توان توان نامی را برای یو پی اس (ups) را محاسبه نمود

روش اول : توان مصرفی تک تک دستگاهها را برحسب وات محاسبه نموده و با هم جمع نموده و بر ضریب توان خروجی یو پی اس تقسیم نموده توان دستگاه یو پی اس بر حسب ولت-آمپر بدست می آید.

روش دوم : جریان مصرفی کل دستگاهها را اندازه گرفته در ۲۲۰ ضرب می نما ییم توان یو پی اس بر حسب ولت-آمپر بدست می آید.

البته بهتر است که مقدار بار متصل به یو پی اس نهایتا ۷۰% از توان خروجی یو پی اس باشد تا در بارهای لحظه ای و کلید زنی که جریان لحظه ای دارند فشار کمتری به یو پی اس وارد شود.

رنج تغیرات ولتاژ و فرکانس ورودی:میزان تغیرات ولتاژ ورودی و فرکانس بدان معنی است که بازه ولتاژ ورودی و فرکانس( مثلآ
۱۶۰~۲۸۰ vae ولتاژ و فرکانس از ۴۵~۶۵ ) اگر در ورودی (برق شهر) تغییر نماید یو پی اس بدون استفاده از باتری و با استفاده از فیلتراسیون داخلی به کار خود ادامه داده و ولتاژ خروجی مناسبی را ارائه دهد .در صورتی که یو پی اس خارج از این بازه باشد ،یو پی اس به حالت Backup رفته و ورودی را قطع می نماید و از باتری استفاده می کند تا مجددا به حالت نرمال برگردد.رنج ولتاژ خروجی و فرکانس خروجی و رگولاسیون (بازه ولتاژ و فرکانس خروجی یو پی اس) آن باید با بازه ولتاژ ورودی دستگاههای مصرفی وصل به یو پی اس هماهنگ باشد ،در یو پی اس ها ی online رگولاسیون ولتاژ کمتر از ۲%+ و فرکانس کمتر از۰٫۵%+ در یو پی اس ها ی off_line و line_Interactive رگولاسیون ولتاژ ۱۰%+ تا ۳%+ وفرکانس بین ۵/۲% تا ۵/۰% می باشد.

چگونه زمان برق دهی(Back Up) را برای باتری ها محاسبه کنیم؟

زمان Back up مدت زمانی است که باتری باید انرژی و توان مورد نیاز بار را تامین نماید و اغلب به آن زمان استقلال (Autonomy) یا زمان دشارژ نیز گفته می شود .

باتریها درانواع گوناگون و میزان آمپرساعت متفاوت عرضه می شوند ، بنابراین به منظور نصب باتری مناسب و استفاده ازآن باید محاسبه دقیقی انجام گیرد.

درانتخاب باتری با ظرفیت یا سرویس دهی مناسب حداقل به دو نکته باید توجه شود .

۱٫ بار باتری   2. زمان استقلال یا Backup موردنیاز

ابتدا جریان کشیده شده از باتری را محاسبه می کنیم . به عنوان مثال :

اگر بار متصل به یو پی اس ۵KVA و ضریب توان آن ۰٫۸ باشد بار یو پی اس ۴kw است . اگر راندمان اینورتر یو پی اس ۹۰% بــاشد تلفـات اینــورتـر۳۶/ kw0 است . بنــابراین بــرای تغـذیه بار باتری باید به انــدازه Kw 4.36= 0.36 KW + 4KW توان ((dc تولید کند.

حال اگر ولتاژ ثابت باتری ۱۹۲ ولت باشد و زمان Back up ، ۳۰ دقیقه باشد . ابتدا جریان dc را محاسبه می کنیم که جریان ۲۲٫۷۱خواهد شد .

توجه : محاسبه فوق به شکل ساده در این جا آمده است زیرا ولتاژ واقعی باتری با دشارژشدن آن افت می کند .

سازندگان باتری همیشه جداول یا نمودارهایی را عرضه می کنند که با استفاده از اطلاعات آنها می توان ظرفیت سرویس دهی موردنیاز را تعیین کرد.

در مورد مثال فوق باتوجه به اطلاعات ارائه شده از سوی سازندگان باتری ، ۱۶ عدد باتری (۱۹۲ ولت) با ۲۴ آمپر ساعت ظرفیت سرویس دهی می تواند برای ۳۰ دقیقه بار را تغذیه کند .

انواع باتری های قابل استفاده در یو پی اس کدامند؟

انواع باتری شامل : سرب اسید ، نیکل کادمیم ، لیتیوم و سیلور آلکالین می باشند.

مناسبترین نوع باتری برای یو پی اس (ups) نوع سرب اسید (lead – acid) می باشد و بیشتر با درپوش کاملا بسته که نیاز به سرویس و نگهداری ندارد و با ولتاژ ۱۲V استفاده می گردد . البته در آمپر ساعت بالا از ۲ ولتی استفاده می گردد در جاهایی که نیاز به طول عمربالاتر از۱۰ سال باشد . معمولا از نیکل کادمیم استفاده می گردد.

برخی سوالات متداول درباره یوپی اس:

در صورتی که بخواهیم یو پی اس (ups) با ژنراتور سنکرون گردد چه نکاتی را باید رعایت نماییم؟

گاهی اوقات در ایجاد هماهنگی بین ژنراتورو سیستم یو پی اس مشکلاتی به وجود می آید ولتاژ خروجی ژنراتور ممکن است به عنوان ورودی یو پی اس قابل قبول باشد اما غالبا محدوده فرکانس خروجی ژنراتورفراتر از مقداری است که یو پی اس برای پذیرش آن طراحی شده است . دربدترین حالت تغییرات فرکانس درژنراتور به گونه ای خواهد بود که یوپی اس نمی تواند با آن ستکرون شود چون یا فرکانس خارج از محدوده مجاز است یا تغییرات بسیار سریع دارد به طوری که یو پی اس نمی تواند با این تغییرات هماهنگ شود .

این مشکل به دو طریق قابل حل می باشد ابتدا اینکه کارخانه سازنده ژنراتور با توجه به اینکه دستگاه آنها در آینده ممکن است یک یو پی اس را تغذیه کند آن را طوری طراحی نماید که ژنراتور درتلرانس دقیقتر کار کند . دوم از یو پی اس هایی استفاده نماییم که بتواند تغییرات فرکانس در ژنراتور را قبول کند . البته تا زمانی که ولتاژ خروجی ژنراتور مناسب و با حداقل تغییرات باشد . ( معمولا یو پی اس های on-line بهتر از دیگر یو پی اس قابل سنکرون شدن با ژنراتور هستند)

در انتخاب باتری با طول عمر مورد نیاز چه نکاتی راباید رعایت کرد؟

باتریها با طول عمر متفاوت تولید می گردند معمولا باتریهای نیکل کادمیوم دارای طول عمرزیاد می باشند ، در صورتی که سرویس و نگهداری آن درست صورت گیرد، ولی چون دارای قیمت بالامی باشد معمولا کمتراستفاده می گردد ، باطریهای سرب – اسید با درپوشی باز (تر) دارای قیمت کمتر با طول عمر متوسط بوده و نیاز به سرویس و نگهداری دارد ، بهترین باتری با قیمت مناسب نوع سیلد اسید ( سرب-اسید با درپوشی بسته ) می باشد ، اولا نیاز به سرویس و نگهداری ندارد . دوما دارای طول عمر ۴ سال به بالامی باشد ، البته امروز این باتریها با طول عمر بالای ۱۰ سال نیز تولید می گردد . بنابراین در هنگام انتخاب باتریها باید به نکات بالا توجه گردد . همچنین به این موضوع نیز توجه شود که بعضی از یو پی اس ها همه باتریها را برای اتصال به آنها نمی پذیرند که سازنده آنها معمولا نوع باتری قابل اتصال به آنها را ذکر می کند.

یو پی اس (ups) کدام کشورها دارای کیفیت بالا می باشد؟(سازندگان کدام کشورها از معروفیت برخوردارند؟)

امروزه خیلی از کشورها یو پی اس (ups) تولید می کنند و روز به روز به این تولید کنندگان نیز افزوده می گردد ، البته در ایران امروزه بیشتر شرکتها واردکننده یو پی اس (ups) هستند تا تولید کننده و تعداد معدودی تولید کننده یو پی اس (ups) هستند.

بیشتر یو پی اس (ups) های وارداتی نیز متعلق به شرکت های چینی می باشد که دارای کیفیت های متفاوتی است، روی هم رفته در حال حاضر یو پی اس (ups) های کشورهای اروپای غربی از جمله ایتالیا و فرانسه دارای کیفیت بالاتری از دیگر کشورها می باشند .

امروزه یو پی اس (ups) های توان پایین با قیمت کم متعلق به کشورهای آسیای شرقی از جمله چین می باشد و یو پی اس (ups) های با توان بالاتر از ۱۰۰KVA خیلی کم در شرکت های چینی تولید می شود در حالی که یو پی اس (ups) های با توان بالای ۱۰۰KVA تا ۸۰۰KVA بیشتر در کشورهای اروپای غربی تولید می شود که دارای کیفیت بالا می باشد . بنابراین در صورت نیاز به کیفیت بالا با IP بالا؛ باید در کشورهای اروپای غربی به دنبال آن گشت .

باتری های کدام کشورها معروف بوده و علت آن چیست؟

باتریها(مخصوصا باتریهای خشک سیلد اسید )با طول عمرهای متفاوت تولید می شود. بیشتر باتریهایی که با طول عمر پایین تولید می شود؛ متعلق به کشورهای آسیایی از جمله چین می باشد ،کمتر باتری با طول عمر بالای ۵ سال تولید می شود و اگر تولید می گردد معمولا کمتر به کشور ایران وارد می شود(به دلیل نبود مشتری) در حالی که باتری ها با طول عمر بالای ۱۰ سال بیشتر در کشورهای آمریکایی و اروپایی تولید می گردد و باتری ها با طول عمر ۵ تا ۸ سال نیز در کشور کره تولید می گردد،بنا براین در صورتی که باتری با طول عمر بالای۱۰سال می خواهید بهتر است باطری اروپایی خریداری نمایید و در صورتی که باتری ارزان قیمت بخــواهید باتری چینی خریداری نمایید و اگر متوسط طول عمر و قیمت را می خواهید می توانید از باتری های کره ای استفاده نمایید.

قبل از نصب چه موارد ایمنی باید رعایت گردد؟

قبل از نصب موارد ایمنی که باید رعایت گردد عبارتند از:

۱٫ طریقه حمل و قرارگیری برای سالم رساندن یو پی اس (ups) به مکان نصب
۲٫ اندازه و وزن ، آیا محل نصب فضای کافی برای نصب یو پی اس (ups) و کف آن تحمل وزن یو پی اس (ups) را دارد
۳٫ انتخاب مکان نصب مناسب ( برای بالا بردن طول عمر یو پی اس (ups) و باتری)
۴٫ شرایط محیطی ( حرارت ، رطوبت و نویز صوتی محل نصب )
۵٫ نصب الکتریکی ( نوع اتصالات ، مقطع کابلهای ورودی و خروجی ، فیوزهای حفاظتی و غیره )
۶٫ اتصال بار به یو پی اس ( فاز و نول بارها مستقیما به یو پی اس و تابلوی یو پی اس (ups) وصل گردد ودر بین راه بابرق شهر اتصال نداشته باشد ، توزیع بار بین فازها در صورت سه فاز بودن و غیره …)
۷٫ اتصال زمین ( ارت ، برای برطرف کردن نویز و حفاظت دستگاههای برقی و یو پی اس )
۸٫ بررسی عملیات نصب ( بررسی نصب و راه اندازی بدون خطا و اشکال )

محل مناسب برای یو پی اس (ups) و باتری باید دارای چه ویژگی هایی باشد؟

۱٫ فضای موجود کافی باشد .
۲٫ سطح زمین توان تحمل وزن دستگاه را دارا باشد.
۳٫ نصب دستگاه باعث ایجاد مزاحمت برای کارکنان یا اختلال در کارها نشود.
۴٫ شرایط محیطی مکان انتخابی مناسب باشد (حرارت ایده آل برای باتری ۲۰◦C تا ۲۵◦C و حرارت کارکرد یو پی اس (ups) 0 – ۴۰ ◦C می باشد و رطوبت بین ۹۰% – ۲۰% باشد نویز محیط زیاد نباشد که روی کارکرد یو پی اس (ups) تاثیر بگذارد
۵٫ تجهیزات ایمنی جهت دسترسی آسان به یو پی اس فراهم باشد.
۶٫ نصب یو پی اس نباید برجریان هوا و شرایط محیطی تجهیزات تاثیری بگذارد .
۷٫ سعی شود کلیدها و ابزار سوئیچ و کنترل یو پی اس در یک مکان باشد .
۸٫ در محل انتخاب شده برای نصب یو پی اس؛جای امنی برای تعبیه باتری وجود داشته باشد .

مشخصات برق ورودی دستگاه چگونه باید باشد و چه نکات ایمنی باید رعایت گردد؟

۱٫ از فازهایی استفاده نمایید که بارهایی با جریان لحظه ای بالا روی آن نباشد که هر بار با وارد شدن این بارها ولتاژ از حد متعارف افت ننماید .
۲٫ از فیوز جداگانه در تابلو برق شهر برای یو پی اس (ups)استفاده نمایید .
۳٫ فیوز ورودی یو پی اس را با توجه به ماکزیمم جریان ورود با ضریب ۲/۱ انتخاب نمایید.
۴٫ در صورتی که یو پی اس سه فاز می باشد ترتیب فازها رعایت گردد .
۵٫ فرکانس برق ورودی از محدوده مجاز خارج نباشد .
۶٫ ولتاژ ورودی از حد مجاز خارج نباشد .

مشخصات خروجی یو پی اس (ups) چیست و چه وسایلی می توان به آن وصل نمود؟

مشخصات خروجی هر یو پی اس (ups) با توجه به مشخصات فنی دستگاه مشخص می گردد که شامل :

۱٫ توان ، ضریب توان؛ ولتاژ ، فرکانس ، ظرفیت تحمل اضافه بار و THD خروجی و غیره
۲٫ توان هر دستگاه، که مشخص می باشد زیرا با توجه به سفارش شما تعیین می گردد .
۳٫ ضــریب توان خروجی، که بهتر است بالاتر از ۰٫۸ باشد که ضریب توان اکتیو (وات خروجی را مشخص می کند.)
۴٫ ولتاژ خروجی که بازه ولتاژ خروجی با تلرانس خروجی آن مشخص می شود. مثلا : ۲۲۰ +/-۲۰%

چه وسایلی را نمی توان به یو پی اس وصل نمود؟

یو پی اس معمولا دستگاهی انعطاف پذیر است ، اما نوع خاصی از بارها هستند که نباید آنها را به روش متدوال به یو پی اس وصل نمود ، این بارها عبارتند از :

۱٫ لامپهای فلورسنت یا لامپهای گازی
۲٫ موتورها و کمپرسورها
۳٫ دستگهاههای تهویه مطبوع
۴٫ پرینترهای لیزری

هریک از این دستگاهها درحین کارکردن عادی و یا در لحظه روشن شدن ، جریان زیادی از منبع تغذیه خود می کشند جریان زیاد یو پی اس را به حالت اضافه بار می برد ، در نتیجه ولتاژ خروجی یو پی اس قطعاکاهش خواهد یافت و این امر سبب آسیب دیدن سایر قطعات و تجهیزات حساس می گردد مثلآ جریان راه اندازی موتورها معمولا بین ۴ تا ۱۰ برابر مقدار نامی آن می باشد.

در صورتی که بخواهیم از یو پی اس برای حفاظت از بارهایی با جــریان لحظه ای زیاد مــانند پرینتر های لیزری و موتورها استفاده کنیم ،یو پی اس مورد نظر باید از مشخصات الکتریکی قویتری برخوردار باشد.

چه مواردی در یو پی اس (ups) باید مرتب بازبینی شود؟

در یو پی اس (ups) ها به صورت دوره ای باید مواردی مرتب چک گردد که آنها شامل ولتاژ و فرکانس ورودی و خروجی ، توان مصرفی یو پی اس (ups) ، دمای محیط و دمای داخلی یو پی اس (ups) ، مسیرهای تهویه و فنهای داخلی یو پی اس (ups) ، جریان شارژ باتریها؛ با قطع ورودی یو پی اس (ups) و اطمینان از سالم بودن کلیه باتریها در هنگام back up ، اطمینان از سالم بودن کلیه کلیدهای ورودی و خروجی و غیره …………

عوامل موثر در افزایش طول عمر یو پی اس (ups) و باتری چیست؟

انواع مختلف یو پی اس و سیستمهای گوناگون وابسته به آنها و باتریها به منظور اطمینان از داشتن مساعدترین وضعیت کاری به سرویس و نگهداری دوره ای و به خصوص تعویض برخی قطعات نیازدارند . بنابراین برای اطمینان از این که دستگاه در طول عمر مفید خود در بهترین شرایط کاری نگهداری شود نیاز به سرویس و نگهداری به صورت برنامه ریزی شده دارد و همچنین تعویض قطعات در پایان عمر مفید آنها که این باعث افزایش طول عمر سیستم می گردد . ( در مورد شرایط سرویس و نگهداری به سئوال یک و دو مراجعه کنید)

انواع رابط کامپیوتری و نرم افزار در یو پی اس (ups) کدام است؟

یو پی اس های جدید مجهز به امکاناتی برای اعلام وضعیت وطرز کار خود به مراکز کنترل سیستم و دستگاههای حساس می باشند . در ساده ترین حالت این گونه اطلاعات به وسیله کنتاکتهای بدون پتانسیل منتقل می شوند در مراحل پیشرفته تر تبادل اطلاعات از طریق پورت سریال RS – ۲۳۲ و USB انجام می شود با استفاده از کارت SNMP و ارتباط سریال آن اطلاعات بیشتری با سرعت بالاتر به شبکه کامپیوتری ارسال می گردد و بدین روش اطلاعات بررسی شده درصورت نیاز سیستم؛اطلاعات از طریق شبکه ارسال می شود .

به دلیل اینکه هر کدام از کارخانه های سازنده یو پی اس یک پروتکل RS – ۲۳۲ مخصوص به خود را بکار می برند . نرم افزارهای shutdown و سایر تجهیزات آنها که در سیستم نصب می شوند . ( به عنوان مثال windows nt و کارت AS400) از کنتاکتهای بـدون پتانسیل به عنـوان نشاندهنده وضعیت یـو پی اس استفاده می کنند .

متاسفانه در اروپا استاندارد معینی برای پروتکل RS – ۲۳۲ وجود ندارد ، بنابراین هرکدام از سازندگان یو پی اس پروتکل مخصوص خود را بکار می برند . به همین دلیل خریداران یو پی اس باید نرم افزار مناسب جهت ارتباط به یو پی اس توسط RS -232 را از سازندگان با فروشندگان مجاز یو پی اس دریافت کنند .

این نرم افزار های کنترلی با سیستم عاملهای کامپیوتر سازگاری دارد و معمولا دارای امکانات زیر است :

۱٫ نمـایش گرافیکی وضعیت یو پی اس ، ولتاژ ، جریان ، درصد بار ، ولتاژ باتری و فـرکانس مـربوط به آن
۲٫ داشتن قابلیت برنــامه ریزی در برابر وضعیتهای به خصوص بروز خطا در سیستم؛ و اعـلام این آلارمها به کاربران
۳٫ داشتن یک جدول زمان بندی برای آزمایش سیستم با انجام برخی وظایف دستگاه و ثبت همه اطلاعات

کارت SNMP چیست وچه ویژگی هایی دارد؟

کارت SNMP یو پی اس را مستقیما به شبکه کامپیوتری وصل می کند ، به صورتی که یو پی اس به یکی از دستگاههای متصل به شبکه تبدیل می شود .

معمولا کارت SNMP بین پورت ارتباطی سریال یو پی اس و شبکه کامپیوتری قرار می گیرد . اگرچه کارتهای موجود در بازار می توانند به عنوان رابط بین کنتاکتهای بدون پتانسیل یو پی اس و شبکه نیز در نظر گرفته شوند . این کارتها اطلاعات حاصل از کنتاکتها را به فرم مناسبی تبدیل می کنند تا توسط سایر دستگاههای شبکه نیز قابل دریافت باشند .

آیا امکان تنظیم پارامترهای یو پی اس (ups) وجود دارد؟

لازم به ذکر است که در بعضی از یو پی اس (ups) ها امکان تنظیم ولتاژ خروجی ، ولتاژ باتری و ولتــاژ مسیر by pass به صورت نرم افزاری و از روی پنل جلوی یو پی اس امکان پذیر می باشد و در بیشتر یو پی اس (ups) ها این تنظیمات ممکن است توسط پتانسیومتر و از روی بردهای کنترولر و یا به صورت سخت افزاری با تعویض یک سری قطعات امکان پذیر می باشد که در مورد دوم معمولا این کار توسط سازندگان و یا تکنسین های مجرب صورت می گیرد و بهتر است توسط خریداران به هچ عنوان صورت نگیرد .

تاریخچه یوپی اس:

خالی از لطف نیست یاداور شویم که تاریخ الکتریسیته به ایران و بین‌النهرین باستان بازمی‌گردد و اولین باتری اختراع شده را به دوره اشکانیان در حدود ۱۸۰۰ سال پیش نسبت می‌د هند . نمونه هایی از این باتری که توسط یک محقق آلمانی در حوالی بغداد به دست آمده است هم اکنون در موزه برلین نگهداری می شود . البته الکتریسیته امروزی، مدیون زحمات فیزیکدانانی همچون، استفان گری ، الکساندر ولت، آندره آمپر، نیکلا تسلا، جرج سیمون اهم، مایکل فارادی و توماس ادیسون می باشد .نیاز مبرم انسان امروزی به انرژی الکتریکی و دستاوردهای بیشمار آن (جهت گذران زندگی روزمره ، پردازش اطلاعات و پیشرفت تکنولوژی و..) بر همگان آشکار است ، لذا تامین و نگهداری یک منبع انرژی الکتریکی با کیفیت مناسب و استفاده بهینه از آن ، از دغدغه های مهم بشراست .

شرکت گسترش آماک قصد دارد با ارائه مقالاتی ، کاربران را از مشکلات احتمالی موجود در منبع توان ورودی(مثلاً برق شهر ، ژنراتورها و موتورهای برق )آگاه ساخته و جهت پشتیبانی و حفاظت از تجهیزات حساس کامپیوتری و الکترونیکی در مقابل اختلالات موجود ، لزوم استفاده از دستگاه یوپی اس، کارآییها و انواع توپولوژیهای آن را تشریح نماید .

در ابتدا به تشریح برخی از اشکالات احتمالی و رایج در منبع توان ورودی نظیرافزایش سریع و ناگهانی ولتاژ (Spike) ، نویز (Noise)،افزایش ولتاژ لحظه ای (Surge) ، افت ولتاژ لحظه ای ( Sag ) ، هارمونیک(Harmonic) ،افت طولانی ولتاژ( Brownouts ) ، قطع برق شهر( Blackouts ) ،نوسانات فرکانسی Frequency variation) ) و زمان سوئیچینگ گذرا می پردازیم :

افزایش سریع و ناگهانی ولتاژ ( Spike )

spike ها ولتاژهای سریع ، ناگهانی و گذرا با طول زمانی کوتاهی هستند که می توانند به نواحی مثبت و یا منفی شکل موج اصلی برق اضافه شوند ، صاعقه ای که بصورت موضعی به زمین اصابت میکند بویژه زمانی که به کابلهای ارتباطی برق القاء شود از مهم ترین عوامل تولید این نوسانات میباشد. البته خارج شدن بارهای القایی و تجهیزاتی که جریانهای الکتریکی زیادی را Switch میکنند نظیر بارهای سلفی و خازنی ، یا بارهایی که بوسیله شرکت های برق Switch می شوند ، نیز می توانند سبب ایجاد اسپایک گردند . اسپایکها می توانند به اجزای الکتریکی خسارت وارد کرده یا آنها را از بین ببرند . مثلا براحتی وارد مدارات منبع تغذیه شده و سبب آسیب های سخت افزاری ونرم افزاری شوند.


نویز (Noise):

نویزها اغلب به دو صورت مد معمولی (normal mode)و مد مشترک (common mode) ظاهر میشوند. نویز حالت معمولی ، نتیجه اختلال بین ولتاژهای فاز به فاز و فاز به نول است ونویز حالت مشترک ناشی از بروز اختلال بین خطوط منبع وزمین می باشد.

نویزها سیگنالهای ناخواسته ای هستند که غالباً از چند میلی ولت تا چند ولت دامنه داشته و بر روی سیگنال های اطلاعات سوار شده و سبب تخریب یا ایجاد اختلال در ارسال اطلاعات (Hang کردن کامپیوتر) ، عملکرد نامطلوب دستگاههای حساس ، خرابی هارددیسک و حتی صفحه نمایش و …می گردند. موتورها ، پرینترهای لیزری، دستگاههای جوشکاری ،سیستمهای رادار ، فرستنده های رادیویی ، منابع تغذیه سوییچینگ و …می توانند مولد نویز باشند. لازم به ذکر است که در شبکه های کامپیوتری و سایتها ، مجاورت کابلهای شبکه(دیتا) با برق در صورتی که فاقد عایق یا روکش مناسب باشند نیز می تواند سبب ایجاد نویز و عواقب ناشی از آن گردد. البته کابل کشی مجهز به ارت استاندارد ،استفاده از دستگاههای یوپی اس با تجهیزات فیلترینگ مناسب ( جهت به حداقل رساندن EMI یا تداخل الکترو مغناطیسی و RFI یا تداخل فرکانس رادیویی) و قرار دادن بارهای مصرفی در مکانهایی که حتی الامکان از منابع مولد نویز دور باشند ، میتواند به طور قابل ملاحظه ای از تاثیرات نا مطلوب نویزها بر عملکرد دستگاههای حساس بکاهد.


افزایش ولتاژ لحظه ای (Surge)

عبارت است از افزایش دامنه ولتاژ که برای مدت یک سیکل تا حدود یک دقیقه بروی خطوط انتقال به وجودمی آید. Surge بر خلاف Spike چون از یک سیکل بزرگتر است مقدار ولتاژ متوسط را تغییر نمی دهد ، اما چون دارای زمان بیشتری است اثرات نامطلوبی را بر منابع تغذیه سوئیچینگ دارد و سبب کاهش طول عمر یا خرابی تجهیزات الکترونیکی می شود . علت عمده تولید آن علاوه بر رعد و برق خارج شدن بارهای الکتریکی بزرگ مانند الکترو موتورها از خطوط برق یا بروز نقص وخطا در تجهیزات تامین کننده برق منطقه ای میباشد .

افت ولتاژ لحظه ای ( Sag)

عبارت است از کاهش دامنه ولتاژ که برای مدت یک سیکل تا حدود یک دقیقه بروی خطوط انتقال به وجودمی آید. که این امر ناشی از شروع به کار کردن یک بار بزرگ با جریان بالا مانند دستگاههای تهویه یا موتورهای الکتریکی است.(لازم به ذکر است که یک موتور میتواند جریان راه اندازی بیشتر یا معادل ۶ برابر جریان نامی خود داشته باشد .) افت ولتاژ لحظه ای (sag) میتواند سبب خرابی تجهیزات ، ایجاد خطا در پردازش داده و یا از دست دادن اطلاعات شود .


هارمونیک(Harmonic)

هارمونیک یک موج اضافی بادامنه کوچک است که فرکانس آن مضربی از فرکانس موج اصلی باشد.

هارمونیکها عموماً توسط بارهای غیر خطی بوجود می آیند که از برق شهر جریان هایی غیرخطی با دامنه بالا می کشند . یکسو سازهای کنترل شده ، منابع تغذیه سوییچینگ و ماشین های الکتریکی را می توان بعنوان منابع ایجاد این نوع تاثیر نام برد . همچنین می توان به کامپیوترها ، دستگاههای فتوکپی ، پرینترهای لیزری و موتورهای دوار با سرعت متغیر نیز اشاره کرد.هارمونیکهای اضافی باعث بروز خطا در شبکه و افزایش حرارت دستگاهها می شوند.


البته استفاده از تجهیزاتیکه منبع تغذیه آنها مجهز به مدار اصلاح ضریب توان ورودی باشد در کاهش هارمونیکهای اضافی بسیار موثر است .

افت طولانی ولتاژ( Brownouts )

Brownouts همانند Sag بوده با این تفاوت که طول مدت آن طولانی تر است ، افت ولتاژ طولانی ، اغلب به دلیل عدم توانایی تامین توان مورد نیاز ، توسط منبع اصلی تولید برق می باشد . البته مصرف کننده های بزرگ در ساختمان ومنطقه مانند سیستمهای تهویه مطبوع ویا گرمازا نیز می توانند باعث کاهش ولتاژ شبکه شوند . کاهش ولتاژ به مدت طولانی سبب ایجاد گرمای زیاد در موتورها و خرابیهای عمده ای در تجهیزات الکتریکی می شود.


قطع برق شهر( Blackouts )

عبارت است از قطع کامل جریان برق و در هنگام وقوع آن منبع نیروی برق کاملا از کار می افتد . این وضعیت در اثر بروز اشکال درتجهیزات خطوط نیرو ، حرارت ، طوفان همراه با رعد و برق و سایر شرایط پیش می آید و عواقبی چون از دست دادن اطلاعات وگاهی خرابی تجهیزات مصرفی را به دنبال دارد .


نوسانات فرکانسی ( Frequency variation)

به معنای تغییرات در فرکانس برق شهر یا منبع توان می باشد معمولاً این نوسانات در برق شهر ایجاد نمی شود این مورد که یکی از مشکلات منابع پشتیبانی مانند ژنراتورها می باشد می تواند در عملکرد دستگاههای حساس ایجاد مشکل نماید. البته در صورتیکه نوسانات فرکانسی در بازه وسیعی رخ ندهد بر عملکرد تجهیزات IT تاثیر نا مطلوبی نخواهد داشت .


زمان سوئیچینگ گذرا (Switching Transient)

زمان سوئیچ در دستگاههایی همانند کامپیوترها که با منابع تغذیه سوئیچینگ کار میکنند باعث ایجاد پیشامدهای غیر عادی یا نا منظم مانند افت ولتاژ لحظه ای و یا ریست شدن میشود، البته در برخی موارد هم سبب ایجاد خرابی در تجهیزات الکتریکی خواهد شد .

نتیجه گیری :

اختلالات رایج و احتمالی موجود در منبع توان ورودی را به طور مختصر مورد بررسی قرار دادیم، حال با توجه به تجربیات و تحقیقات به عمل آمده در این زمینه به منظور حفاظت و تامین توانی مناسب برای تغذیه تجهیزات حساس مصرفی ، منبع تغذیه بدون وقفه Uninterruptible power system : یو پی اس (ups)) ( پیشنهاد می گردد .

جهت درک آسانتر به تشریح مفاهیمی در ارتباط با دستگاههای یو پی اس ( مطابق با استاندارد ملی ایران به شماره ۳-۷۰۲۷ ) می پردازیم :

کلیات :

یک سیستم قدرت بدون وقفه (یو پی اس (ups)) به صورتی که در استاندارد ملی ایران شرح داده شده یک سیستم قدرت الکترونیکی است .عملکرد اصلی یوپی اس ، تامین پیوستگی و کیفیت مشخصی از توان برای تجهیزات مصرف کننده ، در صورت بروز خرابی کلی یا جزئی منبع اصلی توان که معمولاً شرکت برق منطقه ای است ، می باشد. این عمل با تبدیل برخی از شکلهای انرژی ذخیره شده به توان تغذیه مورد نیاز تجهیزات مصرف کننده در دوره زمانی معین و زمانیکه توان تولید شده توسط شرکت برق به مدت کافی در دسترس نباشد یا قابل قبول نباشد ، انجام می شود .

تجهیزات مصرف کننده که نوعاً به آنها بار حساس یا محافظت شده اطلاق می شود ، ممکن است شامل قسمتی از تجهیزات یا یک اتاق یا ساختمان پر از تجهیزات باشد. این تجهیزات ، تجهیزاتی است که استفاده کننده تشخیص داده است که آنها به توانی دارای پیوستگی و کیفیت بهتری نسبت به توانی که عموماً در دسترس است ، نیاز دارند .

حساس معمولاً شکلی از تجهیزات پردازش داده می باشد ، اگرچه ممکن است تجهیزات دیگری از قبیل وسایل روشنایی ، وسایل اندازه گیری ، پمپها یا تجهیزات مخابراتی نیز باشند .

انرژی ذخیره شده برای تامین تغذیه این بار عموماً به صورت باتری است که ممکن است برای تامین توان تجهیزات به مدت زمان مشخصی که از چند لحظه تا چند ساعت است ، مورد نیاز باشد . این فاصله زمانی معمولاً تحت عنوان زمان انرژی ذخیره شده یا زمان انرژی پشتیبانی (back up) شناخته می شود .

یوپی اس های گوناگون برای بارهای کمتر از یکصد وات تا چندین مگا وات جهت برآورده کردن خواسته های کاربر در مورد پیوستگی و کیفیت توان وجود دارند .

سیستم قدرت بدون وقفه (یو پی اس (ups)) :

ترکیبی از مبدلها ، کلیدها و وسایل ذخیره کننده انرژی ( برای مثال باتریها ) است که سیستم قدرتی را برای حفظ و نگهداری پیوستگی توان بار ، در حالتی که نقصی در توان ورودی پیش آید تشکیل می دهد.

ازقسمتهای اصلی تشکیل دهنده یک دستگاه یوپی اس می توان به موارد زیر اشاره نمود :

واحد یکسوساز ، واحد اینورتر ، واحد شارژر و باتری

واحد یکسوساز عبارتست از مبدل جریان متناوب به جریان مستقیم

واحد اینورتر عبارتست از مبدل جریان مستقیم به جریان متناوب

واحد شارژر وسیله ای است که برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم جهت شارژ نمودن باتری بکار می رود .

باتری ( انباره الکتریکی ) : دو یا چند سلول ذخیره انرژی الکتریکی که به هم وصل شده و به عنوان منبع انرژی الکتریکی استفاده می شوند .

انواع توپولوژی یوپی اس :

لازم به ذکر است یادآور شویم اغلب مردم به اشتباه بر این باورند که تکنولوژی یوپی اس محدود به دو نوع standby (Off line (آفلاین یا آماده به کار) ) & online می باشد ، درحالیکه تکنولوژیهای متعددی در مورد یوپی اس مطرح است که در این مبحث خلاصه ای از کارکرد و خصوصیات هر توپولوژی را بازنگری و مقایسه می کنیم .

انواع توپولوژی :

۱- standby (Off line (آفلاین یا آماده به کار) ) & standby ferro
2- Line interactive (لاین اینتراکتیو یا در تعامل با خط)
۳- double conversion
4- delta conversion
تکنولوژی standby (Off line (آفلاین یا آماده به کار) )

این توپولوژی عموماً برای تغذیه کامپیوترهای شخصی بکاربرده می شود همان طور که در بلوک دیاگرام شکل ۱ نمایش داده شده است در شرایط عملکرد عادی (هنگامیکه منبع توان ورودی در بازه مجاز است ) ، توان از منبع ورودی به transfer switch و خروجی دستگاه یوپی اس انتقال داده می شود و در زمان خرابی منبع ورودی و یا خارج شدن ولتاژ و فرکانس از رواداریهای مجاز ، توان خروجی توسط اینورتر و انرژی ذخیره شده باتری تامین میگردد واینورتر تنها هنگامی شروع به کار میکند که منبع ورودی دچار خرابی گردد .

در این تکنولوژی توان خروجی از کیفیت چندان مناسبی برخوردار نیست و عمومأ در توانهای کم تولید می گردد.، اما راندمان بالا و قیمت پایین از مزایای این طراحی است.

تکنولوژی standby ferro

در این تکنولوژی ترانسفورمری با طراحی و عملکردی خاص بنام فرورزونانت بکاررفته که با به اشباع رفتن هسته ترانس ، ولتاژ تثبیت شده ای در خروجی فراهم میگردد،همان طور که دربلوک دیاگرام

شکل۲دیده میشود در شرایط عادی کارکرد، توان از منبع AC ورودی به سیم پیچ اولیه ترانسفورمر فرو منتقل شده و از ثانویه ترانسفورمر، توان خروجی فیلتر شده با رگولاسیون مناسب به بار مصرفی انتقال می یابد. در زمان خرابی منبع ورودی ، اینورتر شروع به کار کرده و با استفاده از انرژی ذخیره شده باتری وترانسفورمر خروجی توان مورد نیاز تامین میگردد .

ایزولاسیون بسیار خوبی که ترانس فرورزونانت جهت تامین خروجی فیلترشده ایجاد مینماید از بکار بردن هرگونه تجهیزات فیلترینگ دیگری مناسبتر است، از اینرو فیلتراسیون عالی برق شهر و قابلیت اطمینان بالا از نقاط قوت این تکنولوژی است .

یوپی اس های فرورزونانت با بکار گرفتن بعضی ژنراتورها و بارهای کامپیوتری که ضریب توان ورودی شان اصلاح شده است ، دچار ناپایداری می شوند ، همچنین به دلیل اتلاف حرارتی بالا ، راندمان پایین و حجیم بودن این دستگاهها ، طی چند سال اخیر محبوبیت این طراحی کاهش یافته است.

این تکنولوژی درتوانهای ۳~۱۵ KVA طراحی و تولید می شود.

Figure 2 – standby ferro

تکنولوژی Line interactive (لاین اینتراکتیو یا در تعامل با خط)

این توپولوژی درسایتها ، شبکه وسرورها (تجهیزات IT ) بیشترین استفاده را دارد . همان طور که در بلوک دیاگرام شکل۳دیده میشود، در این طراحی اینورتر همواره روشن و به خروجی یوپی اس متصل است ودر حالت عملکرد عادی وظیفه شارژ باتریها را عهده دار است و زمانیکه توان ورودی از بازه مجاز تعریف شده خارج گردد ، پیوستگی توان خروجی از اینورتر و انرژی ذخیره شده باتریها تامین میگردد.

معمولا جهت فراهم شدن رگولاسیون ولتاژ مناسب در خروجی در این طراحی از ترانسفورمرهای tap changing نیز استفاده میشود.در مقایسه با توپولوژی standby تجهیزات فیلترینگ بیشتری تعبیه شده و ناپایداری خروجی و نویزهای سوییچینگ نیز کاهش یافته است .

در مجموع راندمان بالا ، قیمت پایین ، ضریب اطمینان بالا و توانایی اصلاح ولتاژ نامناسب ورودی ، این طراحی را در توانهای ۰٫۵~۵ KVA برتر و غالب می داند .

 
Figure 3 – Line interactive (لاین اینتراکتیو یا در تعامل با خط) یو پی اس (ups)

تکنولوژی double conversion

همان طور که در بلوک دیاگرام شکل۴دیده میشود این طراحی از جهاتی مشابه سیستم standby است با این تفاوت که در شرایط عملکرد عادی نیز اینورتر توان خروجی را تامین مینماید . در این طراحی ابتدا توانAC ورودی توسط رکتیفایر به DC و سپس توسط اینورتر، DC به AC تبدیل می گردد و امکان عملکرد دو سویه وجود ندارد .

به هنگام خرابی منبع ورودی ویا خارج شدن توان ورودی از رواداریهای مجاز، نیز اینورتر پیوستگی توان خروجی را با استفاده از انرژی ذخیره شده باتریها تامین مینماید، در این طراحی عملا transfer time نخواهیم داشت .این تکنولوژی مشخصه های کاری ایده آلی را در خروجی (مستقل از تغییرات ولتاژ و سرعت تغییرات فرکانس ورودی ) فراهم می سازد و در توانهای بالاتر از ۱ kVA طراحی و تولید می گردد ، اما به دلیل کارکرد مداوم اینورتر ، فرسایش قطعات و المانهای پاور ، ضریب اطمینان این سیستم کاهش می یابد ، بازده کم و تلفات انرژی و هزینه بالا نیز از دیگر معایب این تکنولوژی است .

Figure 4 – Double Conversion On-Line

تکنولوژی delta conversion

واژه دلتا که یک نماد یونانی است به معنای تفاضل یا اختلاف می با شد و نامگذاری تکنولوژی دلتا کانورژن نیز بر اساس بالانس توان خروجی با مقایسه شکل موج ورودی و خروجی در هر نقطه و جبران تفاضل موجود بوسیله کانورترهاست .

این توپولوژی که در بلوک دیاگرام شکل ۵ دیده میشود حدود ۱۰ سال پیش جهت مرتفع ساختن معایب تکنولوژی دابل کانورژن طراحی وتولید شده است ،در شرایط عملکرد عادی توان خروجی با همکاری اینورتر اصلی و دلتا اینورتر تامین می گردد .

ودر شرایط خرابی منبع ورودی ، مشابه سیستم دابل کانورژن پیوستگی توان خروجی توسط اینورتر اصلی و با استفاده از انرژی ذخیره شده باتریها حاصل می شود .

Figure 5 – Delta Conversion یو پی اس (ups)

در این طراحی کانورترها به صورت دوسویه عمل می کنند یعنی دلتا کانورتر و کانورتر اصلی توانایی تبدیل AC به DC و DC به AC را بطور همزمان دارند.

در طراحی دلتاکانورژن ، دلتاکانورتر یک کانورتر جریان است که دو وظیفه را به عهده دارد. وظیفه اول کنترل مشخصه های توان ورودی است که کشیده شدن جریان بصورت سینوسی و کاهش هارمونیکها و در نتیجه کاهش تلفات گرمایی و استهلاک کمتراز فواید آن می باشد .

دومین وظیفه کنترل و تنظیم جریان ورودی جهت تامین جریان شارژ باتریهاست .

اینورتر(کانورتر) اصلی نیز یک اینورتر ولتاژ با تکنولوژی PWM است که مهمترین وظیفه آن تنظیم و تثبیت ولتاژ در نقطه بالانس توان با تلرانس ۱%± است .

کیفیت خوب مشخصه های توان خروجی و راندمان بالا ، کاهش تلفات ، اصلاح ضریب توان ورودی ، کنترل دینامیکی و سازگاری با ژنراتور نیز از مزایای قابل ملاحظه این تکنولوژی است.

بر اساس پیش پا افتاده ترین تصور و برداشت اکثر مردم بر این باور هستند که از یو پی اس (یو پی اس (ups)) صر فاًَََ برای مواقعی استفاده کنند که برق می رود و می توانند از آن به عنوان یک باتری استفاده کنند ولی این یک باورغلط است.
یو پی اس (ups) اصولاً مواقعی به کار می آید که در برق شهر نوساناتی ایجاد شود ممکن است به قسمت های حساس کامپیوتر مانند هارد دیسک یا مادربورد آسیب های جدی وارد سازد در این مواقع یو پی اس (ups) برق متناوب شهر را به وضعیت ثابت تبدیل نموده وپس از آن برق وارد کامپیوتر می شود تا مشکلی برای سیستم پیش نیاید
در این مقاله ابتدا توضیحاتی دررابطه با یو پی اس (ups) و در بخش بعد به بررسی انواع اختلالات رایج در برق شهر برای درک اهمیت یو پی اس (ups) ها وپارامترهای مهم جهت خرید یو پی اس (ups) می‌پردازیم و بعد ساختار یو پی اس (ups) و مدل های آن را و در آخر به بررسی یو پی اس (ups) در بازار ایران خواهیم پرداخت.
یو پی اس (ups)
یو پی اس (ups) دستگاهی الکترونیکی است به منظور تامین پیوسته انرژی برای دستگاه‌های مصرف کننده که به اختلالات موجود در شبکه و قطع برق حساس بوده و به دلیل ضرورت و حساسیت‌های فوق العاده زیاد جزو تجهیزات حیاتی مجموعه‌های کامپیوتری، مخابراتی، کنترل و ابزار دقیق، آزمایشگاهی و بیمارستانی می‌باشند.
کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ، تغییر فرکانس، انواع اعوجاج لحظه ای یا دایم، نمونه‌هایی ازمشکلات ایجاد شده بر روی شبکه‌های برق شهری می‌باشند. دستگاه های الکترونیکی پیشرفته و حساس (نظیر سیستمهای کامپیوتری، تجهیزات مخابراتی و پزشکی) با توجه به کاربردهای ویژه و حساسی که دارند نیازمند تجهیزات ضروری مانند منبع تغذیه بدون وقفه و نسبتا دقیق بوده تا ولتاژ و فرکانس ثابت و قابل اطمینان را تامین نماید.
در کشورهای پیشرفته علیرغم عدم قطع برق شهر، دستگاه یو پی اس (ups) از وسایل ضروری کامپیوترها محسوب می‌شود. به عنوان مثال در صورت وجود کوچکترین اغتشاش در برق شهر بخش کنترل کامپیوتر، با تولید یک پالس موجب خاموش و روشن شدن مجدد (Restart) کامپیوتر می‌‌گردد. لذا با این عمل اطلاعاتی که در حافظه RAM سیستم وجود دارد، از بین رفته و زیان های جبران ناپذیری به کاربر وارد شده و حاصل کار کاربر در چند لحظه از بین می‌رود.
در مورد سایر سیستم‌های حساس نظیر دستگاه‌های مخابراتی و شبکه‌های اطلاعاتی نیز با قطع یا تغییر مشخصات منبع تغذیه، هماهنگی بخشهای مختلف دستگاه بهم خورده و بر اثر قطع و وصل‌های متوالی، علاوه بر صدماتی که به قطعات دستگاه وارد می شود، عملکرد کل سیستم با اختلال مواجه می‌گردد. با توجه به مطالب فوق، نیاز به وجود دستگاهی که بتواند جایگزین مناسبی برای برق شهر در مواقع اضطراری گردیده و با حذف اختلالات شبکه تغذیه مدارات حساس را بر عهده گیرد، نمایان می شود.
این دستگاه یوپی اس نام دارد و جهت استفاده کاربران، انرژی DC را به AC تبدیل می کند. لازم به ذکر است که در مواقع قطع برق میتوان از ژنراتورهای AC جهت تغذیه دستگاه‌ها استفاده نمود ولی این منابع با توجه به مشکلاتی نظیر شناور بودن ولتاژ و فرکانس، حجم بزرگ، آلودگی صوتی، دودزا بودن، زمان طولانی وصل شدن بعداز قطع برق و لزوم سرویس و باز بینی دایمی عملا کاربردی در دستگاه‌های حساس ندارد. دستگاه‌های یو پی اس (ups) با ابعاد کوچک و بدون نیاز به سرویس دایمی و بدون ایجاد آلودگی‌ها با تثبیت ولتاژ و فرکانس، وسایل بسیار مناسبی جهت حفاظت سیستم‌ها در مقابل اختلالات برق شبکه می‌باشد.

برای درک اهمیت یو پی اس (ups) ها، در این بخش به بررسی اختلالات رایج در برق شهر می‌پردازیم

انواع اختلالات رایج در برق شهر

• قطعی برق: به قطع کامل برق برای مدتی طولانی تر از یک دقیقه اطلاق شده که در هنگام وقوع آن، منبع برق کاملا از کار می‌افتد.
عوامل موثر در ایجاد اختلال:
این وضعیت ممکن است در اثر بروز اشکال در خطوط نیرو مانند قطع کلیدها، فیوزها و یا حوادثی نظیر طوفان همراه با رعد و برق و یا سایر شرایط ایجاد گردد.
تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی:
- خاموشی باعث از دست رفتن اطلاعات در حال انجام در RAM و یا Cache می‌شود
- توقف عملیات اجرایی و عدم امکان فعالیت
- ضرر ناشی از زمان از دست رفته برای تنظیم یا تعمیر سیستم آسیب دیده
- زیانهای تجاری در معاملات اینترنتی On-line
- بروز خطر جانی در تجهیزات درمانی (سیستمهای کنترل حفظ حیات)

• افت لحظه ای ولتاژ: به کاهش کوتاه مدت ولتاژ برق اطلاق شده که تقریبا ۸۵% از کل اختلالات موجود در برق شهر را شامل می‌شود.
عوامل موثر در ایجاد اختلال:
این امر ناشی از سوئیچ‌کردن یک بار با توان بالا مانند دستگاه‌های تهویه هوا یا راه انداختن موتورهای الکتریکی ، تاسیسات حرارتی و برودتی و یا بروز اتصال کوتاه در مناطق اطراف می‌باشد. همچنین عدم دقت در انتخاب سایز مناسب کابل‌های برق استفاده شده در ساختمان و تغییرات شبکه در زمان اوج مصرف بخصوص در فصل گرما از دیگر عوامل ایجاد این اختلال است.
تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی:
در صورتیکه ولتاژ منبع اصلی آنقدر پایین بیایدکه منبع تغذیه کامپیوتر نتواند ولتاژی دریافت کند، افت ولتاژ باعث Restart شدن کامپیوتر می‌شود. هنگ کردن کامپیوتر، قفل کردن صفحه کلید، کم یا زیاد شدن نور لامپها و کوچک شدن صفحه تصویر مانیتور از دیگر تبعات این نوع اختلال می‌باشد. همچنین بدلیل ثابت بودن توان الکتریکی دستگاه مصرف کننده، افت ولتاژ سبب افزایش کوتاه مدت جریان شده و به تبع آن باعث کم شدن راندمان و کوتاه شدن عمر دستگاه مصرفی می‌گردد.

• افزایش لحظه ای ولتاژ: عبارتست از افزایش لحظه ای دامنه ولتاژکه برای چند سیکل پیاپی ادامه و در حدود ۱۲۰/۱ ثانیه طول می‌کشد
عوامل موثر در ایجاد اختلال:
این اختلال معمولا به دلیل سوئیچ نمودن بار در مراکز فرعی و یا به یکباره خاموش شدن دستگاه‌های توان بالا و یا پرمصرف بوجود می‌‌آید. همچنین اتصال کوتاه و عدم توجه به سایز مناسب کابل‌های برق نیز از عوامل ایجاد آن می‌باشند.
تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی:
این اختلال باعث وارد آمدن فشار به دستگاه‌های حساس شده و در طول زمان سبب خرابی آنها می‌گردد. همچنین می‌تواند باعث بروز خطا در داده‌های دیجیتال و قفل شدن کامپیوتر شود.
کم و زیاد شدن نور لامپها و تغییرات ناگهانی در عرض تصویر مانیتور نیز از اثرات محسوس افزایش لحظه ای ولتاژ می‌باشد.

• ولتاژ ضعیف: عبارتست از ضعیف شدن ولتاژ برای مدت زمان طولانی
عوامل موثر در ایجاد اختلال:
این اختلال زمانی ایجاد می‌شود که منبع اصلی تولید برق، قدرت تامین توان مورد نیاز شبکه (بار مصرفی ) را ندارد، به همین دلیل شرکت برق، ولتاژ شبکه سراسری را کاهش می‌دهد.
تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی:
در یک بار مصرفی با توان ثابت، کاهش ولتاژ شبکه سبب افزایش جریان بار خواهد شد که این افزایش جریان به نوبه خود می‌تواند سبب کاهش طول عمر قطعات بکار رفته در دستگاه مصرفی شود.
کاهش ولتاژ بیش از یک دقیقه می‌تواند موجب عملکرد نادرست تجهیزات گردد. مثلا در یک موتور القایی، این کاهش می‌تواند منجر به بالا رفتن تلفات حرارتی و یا تغییر سرعت (دور موتور) شود

• ولتاژ قوی: عبارتست از قوی شدن یا بیشتر شدن دامنه ولتاژ برای مدت زمان طولانی که می تواند موجب بالا رفتن توان راکتیو در خروجی بانک‌های خازنی شود
عوامل موثر در ایجاد اختلال:
صاعقه و رعدوبرق از مهمترین عوامل ایجادکننده این نوع اختلال می باشد.
تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی:
باعث سوختن دستگاه مصرفی و یا آتش سوزی می‌شود.

• نوسانات فرکانسی: به تغییر فرکانس شکل موج ورودی اطلاق می‌شود
عوامل موثر در ایجاد اختلال:
این اختلال معمولا در مواردی دیده می‌شود که منبع تولید انرژی برای تغذیه دستگاه‌ها، ژنراتور (موتور برق) باشد.
تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی:
نوسانات فرکانسی باعث برش ولتاژ وکاهش دقت دستگاه‌های حساس آزمایشگاهی، مخابراتی، تجهیزات پزشکی و. . . و به هم خوردن همزمانی (Synchronize) در برخی دستگاه‌ها که با عبور از صفر ولتاژ کار می‌کنند، می‌شود

• اعوجاج هارمونیکی: به اغتشاش‌های پریودیک و شبه سینوسی ولتاژ منبع و یا به جریانی که بارهای غیر خطی از منبع می‌‌کشد گویند
عوامل موثر در ایجاد اختلال:
هارمونیک‌ها عموما توسط بارهای غیرخطی بوجود می‌آیند که از برق شهر جریان‌هایی بالا می‌کشند. (کامپیوتر، دستگاه‌های فتوکپی، پرینترهای لیزری و موتورهای دوار با سرعت متغیر، دستگاههای جوشکاری)
تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی:
هارمونیک‌ها باعث افزایش نامناسب جریان می‌شوند و این افزایش اثر خود را در دماهای بالا نشان داده و باعث خرابی اجزا تشکیل دهنده و افزایش حرارت دستگاه می‌شوند.
دمای تولید شده بوسیله هارمونیک‌ها می‌تواند سیم‌های اصلی نول سایت را خراب کند مگر آنکه سیم‌ها به اندازه کافی ضخیم درنظر گرفته شوند

• حالت های گذرای سوئیچینگ: به تغییرات ناخواسته و لحظه ای فرکانس از یک مقدار تعیین شده گفته می‌شود
عوامل موثر در ایجاد اختلال:
پیدایش عناصر نیمه هادی (ترانزیستورها) و استفاده فراوان از آنها در شبکه‌های قدرت، عامل مهمی برای ایجاد هارمونیک در سیستم‌های قدرت می‌باشد. اکثر PC ها توسط منابع تغذیه سوئیچینگ تغذیه می‌شوند و این باعث می‌شود مشکلات مربوط به هارمونیک‌ها با افزایش تعداد کامپیوترها بصورت تصاعدی بالاتر رود و درجایی‌که تعداد کامپیوترها در سایت زیاد باشد، استفاده از یوپی‌اس دارای THD جریان ورودی کم (مثلا کمتر از ۵%) ضروری است.

• نویز الکتریکی: نویز در واقع تغییرات نامنظم و کاملا اتفاقی ولتاژ است. تداخل الکترومغناطیس (EMI) و یا تداخل ناشی از فرکانس‌های رادیوئی (RFI) از انواع نویز هستند.
عوامل موثر در ایجاد اختلال:
نویز الکتریکی در اثر مشکلات کابل، کابل‌کشی و مجاورت با تجهیزات فرکانس رادیویی، القای امواج روی خطوط انتقال، کارکرد ترانسفورمرها، ژنراتورها و دستگاه‌های صنعتی بوجود می‌آید.
تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی:
نویزها باعث سوء کارکرد و بروز خطا در برنامه‌های اجرایی و فایلهای اطلاعاتی می‌گردد. بطور کلی نویز الکتریکی می‌تواند فقط باعث اشکالات نرم افزاری (مانند Hang نمودن کامپیوتر) و در نتیجه از دست رفتن اطلاعات شده ولی موجب آسیب‌های سخت افزاری نمیگردد
نویزها دو نوع اند:
۱- Common Mode Noise
2- Normal Mode Noise
Normal Mode Noise : این نویزها عموما بین خطوط فاز و نول شبکه دیده شده و باعث آسیب منابع تغذیه، بردها و اجزای تشکیل دهنده مدار می‌شوند
Common Mode Noise: بیشتر نویزها از این دسته اند و بین خطوط فاز و ارت یا نول و ارت وجود داشته و باعث از دست رفتن اطلاعات در کامپیوترها می‌شوند.
تاثیر نویز در بیت‌های اطلاعاتی: طبق منطق موجود در تجهیزات و دستگاه‌های کامپیوتری، سطح ولتاژ ۰ ولت، سطح منطقی صفر و سطح ولتاژ ۵ ولت، سطح منطقی یک در نظر گرفته شده است. نویزهای وارد شده به سیستم‌ها در سطوح منطقی مختلف، می‌توانند بر روی سیستم تأثیر گذاشته و سطح منطقی را تغییر دهند.

• اسپایک: (Spike) عبارتست از افزایش بسیار زیاد لحظه ای ولتاژ
عوامل موثر در ایجاد اختلال:
ضربات ناشی از رعد و برق و یا عواملی که باعث سقوط خطوط انتقال برق می‌شوند، باعث بروز این اختلال می‌گردند. مانند: طوفان، تصادفات و …
تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی:
باعث سوختن مدارهای داخل کامپیوتر شده و یا با سوختن هارد (Hard Disk)، باعث از بین رفتن اطلاعات می‌گردد

ساختمان داخلی یک یو پی اس (ups)
1- قسمت ورودی وخروجی برق ودر بعضی از یو پی اس (ups) ها که سیستم حفاظتاز خط تلفن ومودم را دارند ؛ به همراه ورودی وخروجی تلفن
۲- یک ترانسفورماتور دو منظوره که در مواقعی که ولتاژ برق کاهش یا افزایش می یابد آن رابه ولتاژ استاندارد یعنی ۲۲۰V می رساند
۳- بخش استابلایزر آن است که وظیفه این قسمت گرفتن بارهای خطی وغیر خطی وتأئید یک منبع یکنواخت برق بدون هیچگونه تغییر در آمپراژ و ولتاژ برق شهری است
۴- باتری خشک داخلی که در اکثر یو پی اس (ups) ها است توانایی ذخیره مقداری برق را در خود دارد ودرحال حاضریک یو پی اس (ups)خوب در این رابطه توانایی حدود ۷۰ دقیقه ذخیره برق را برای ساعات قطع برق داردطرز کار این قسمت طوری است که در موقع رفتن برق یو پی اس (ups) به کمک یک سیستم هوشمند ، سریعاً باتری رااز حالت OFF به وضعیت ON تبدیل میکند

پارامترهای اصلی جهت خرید یک دستگاه یو پی اس (ups)

THD (Total Harmonic Distortion)
وجود بارهایی که از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می‌کنند، به دلیل ایجاد هارمونیک در شبکه، باعث داغ شدن سیم‌های نول و به تبعه آن باعث بروز گرما در سیستم برق می‌شوند. بنابراین برای مکان‌هایی که تعداد دستگاه‌های کامپیوتری زیادی دارند، توصیه می‌شود از یوپی اس با THD جریان ورودی پایین مثلا ۱۰% استفاده شود.

Switch Time :
عبارت است از فاصله زمانی بین سوئیچ از برق شهر به باتری و بالعکس. هر چه این زمان بیشتر باشد احتمال Restartشدن کامپیوتر در لحظه سوئیچ بیشتر خواهد بود.
دستگاه هایی که زمان سوئیچ آنها حدود صفر است به دستگاه های Online معروف هستند

Backup Time:
زمان موردنیاز برای وضعیتی است که برق شهر قطع شده و لازم است برای تغذیه بار مصرفی از انرژی ذخیره شده در باتری استفاده شود. این زمان بستگی به باتری دارد و با کم و زیادشدن باتری، کم و زیاد می‌شود. یو پی اس ممکن است دارای باتری داخلی و یا خارجی (کابینت باتری) باشد.

Noise Filtration:
فیلتراسیون نویز بسته به مکان استفاده تغییر می‌کند و زمانی که کنترل نویزهای Normal و Common ورودی به سیستم مهم است از آن استفاده می‌شود.

Audible Noise:
زمانی که دستگاه روشن است بر اساس صدای ناشی از فن یا ترانس دستگاه میزان نویز صوتی سیستم مشخص می‌شود

Size & Weight:
سایز و حجم دستگاه می‌تواند بر اساس مکان استفاده متفاوت و در بحث حمل و نقل و یا خدمات مهم باشد

Interface and Ergonomy:
شکل ظاهری و تناسب دستگاه با توجه به نوع دستگاه و مکان استفاده، نقش مهمی در انتخاب دستگاه دارد

Robustness and Reliability:
استحکام و قابلیت اطمینان زیاد در برابر شرایط سخت و بحرانی از مهمترین پارامترهای انتخاب یوپی‌اس مناسب می باشد

:Technology & Wave Shape
یکی از پارامترهای مهم در انتخاب یو پی‌اس مناسب، تکنولوژی ساخت آن می‌باشد که توضیحات آن‌ها در ادامه آمده است.
چنانچه منابع تغذیه دستگاه‌های مورد استفاده بسیار حساس بوده و هیچگونه نویز یا اعوجاجی نباید به آن وارد شود و شکل موج خروجی به صورت سینوسی کامل و بدون قطعی و بدون وابستگی به ولتاژ ورودی لازم باشد، توصیه می‌شود از یو‌پی‌اس‌های Online استفاده شود و چنانچه ورود نویز یا تغییر شکل موج خروجی سیستم از درجه اهمیت کمتری برخوردار است، یو پی‌اس‌های Line-Interactive توصیه می‌شودیکی از پارامترهای مهم در انتخاب یو پی‌اس مناسب، تکنولوژی ساخت آن می‌باشد که توضیحات آن‌ها در ادامه آمده است.

Rated VA:
توان نامی دستگاه پارامتری است که از دو راه می‌توان مقدار آن را محاسبه و سپس دستگاه مناسب را خریداری نمود.
روش اول: مجموع مقادیر توان دستگاه‌های مصرفی بر حسب وات را محاسبه نموده و بر ۰٫۶ تقسیم می‌نماییم. عدد به دست آمده، مقدار توان مصرفی می‌باشد.

روش دوم: مقدار کل جریان را به دست آورده و آن را در ۲۲۰ ضرب نموده تا مقدار توان مصرفی به دست آید.
عدد به دست آمده از روش ۱ یا ۲ را با توجه به رنج تولیدی یو‌پی‌اس‌ها چک کرده و یو‌پی‌اس مورد نظر را بیابید.
برای مثال من می‌خواهم برای کامپیوتر خود، یو‌پی‌اس‌ای را انتخاب نمایم. ابتدا از پشت Power کامپیوتر، مشخصات مانیتور و یا تجهیزات دیگر، وات‌های مربوطه را با هم جمع می‌کنم، که برای مثال عدد ۲۵۰W به دست می‌آید. حال بر ۰٫۶ تقسیم می‌کنیم تا عدد ۴۱۶٫۶ به دست آید. بنابراین یو‌پی‌اس مورد انتخاب من می‌بایست ۴۱۶٫۵VA خروجی داشته باشد تا در حالت Full Load کار کند. پیشنهاد می‌شود که مقدار بار متصل به یو‌پی‌اس نهایتا ۷۰% از توان خروجی یو‌پی‌اس باشد، بنابراین از محصولات آلجا دستگاه PCM600 که دارای توان خروجی ۶۰۰VA بسیار مناسب است.

Input Voltage Range:
میزان تغییرات ولتاژ ورودی یو‌پی‌اس می‌باشد. مثلا دستگاه یوپی‌اس که بازه ولتاژ ورودی آن ۱۴۸-۲۷۰ VAC می‌باشد، بدان معناست که یوپی اس بین ولتاژ ۱۴۸ تا ۲۷۰ ولت برق شهر بدون استفاده از باتری و با در اختیار گرفتن فیلتراسیون داخلی به کار خود ادامه داده و ولتاژ خروجی مناسبی را ارائه می‌دهد

Input Frequency Range:
میزان تغییرات فرکانس ورودی یو‌پی‌اس می‌باشد. مثلا دستگاه یوپی‌اس که بازه فرکانس ورودی آن ۵۰Hz ± ۵% می‌باشد، بدان معناست که یوپی اس در بازه فرکانسی ۴۷٫۵ تا ۵۲٫۵ هرتز بدون استفاده از باتری و با در اختیار گرفتن فیلتراسیون داخلی به کار خود ادامه داده و ولتاژ خروجی مناسبی را ارائه می‌دهد. یوپی‌اس در خارج از این بازه، ورودی یوپی‌اس را غیرنرمال تشخیص داده و به حالت Backup درآمده و ولتاژ خروجی را از باتری تأمین می‌نماید

Output Voltage Range:
بازه ولتاز خروجی یوپی‌اس که مقدار آن با بازه ولتاژ ورودی دستگاه‌های مصرفی می‌بایست هماهنگ باشد.

Output Frequency Range:
بازه فرکانس خروجی یوپی‌اس که مقدار آن با بازه فرکانس ورودی دستگاه‌های مصرفی می‌بایست هماهنگ باشد

Efficiency – Normal Mode:
مقدار توان خروجی دستگاه یوپی‌اس با توجه به مقدار توان ورودی دستگاه تحت عنوان Efficiency مطرح بوده که این عدد معمولا ۱۰۰% نیست، زیرا مقداری از توان ورودی توسط خود یوپی‌اس مصرف می شود.
میزان راندمان و کارایی دستگاه بنا به نوع تکنولوژی ساخت متفاوت و به خصوص در حالت باتری به علت تغذیه از باتری ها از اهمیت ویژه برخوردار است، Efficiency در دستگاه‌های Line-Interactive بین %۸۰-۷۰ و در دستگاه‌های Online بیشتر از %۸۰ می‌باشد

یو پی اس (ups) Management Software:
یکی از معیارهای مهم جهت خرید یوپی اس، بررسی بحث مدیریت آن توسط نرم افزار مرتبط با یو پی‌اس می‌باشد. مانیتورینگ و کنترلینگ یوپی‌اس حتی به صورت Remote)) مکانیزم Auto Saving فایل‌ها در زمان‌های بحرانی، کاربرپسند بودن و پشتیبانی آن از سیستم‌عامل‌های مختلف از جمله مهمترین ویژگی‌های یک نرم افزار مدیریت یوپی‌اس می‌باشد.
در پایان امیدوارم با خواندن این مطالب به اهمیت یو پی اس (ups) پی برده باشید و آن را جزدستگاه های ضروری کامپیوتر خود بر شمارید

بسته آموزشی و نرم افزار محاسبه باتری-کلیک کنید

فیلم آموزشی فارسی طراحی باتری وUPS