چکیده ای بر سیستم تامین برق بدون وقفه

چکیده ای بر سیستم تامین برق بدون وقفه

معرفی به دوستان

قبل از وارد شدن به جزئیات کارکرداین سیستم، بد نیست که نگاه سریعی به ساختارآن بیندازیم. هدف اصلی یک دستگاه ups تهیه یک منبع بدون وقفه انرژی برای بار مصرفی است که از آن محافطت میکند.

چکیده ای بر سیستم تامین برق بدون وقفه

چکیده ای بر سیستم تامین برق بدون وقفه :

 قبل از وارد شدن به جزئیات کارکرداین سیستم، بد نیست که نگاه سریعی به ساختارآن بیندازیم. هدف اصلی یک دستگاه ups تهیه یک منبع بدون وقفه انرژی برای   بار مصرفی است که از آن محافطت میکند. این کار دقیقاً چگونه انجام میگیرد؟

 دوشاخه یک وسیله الکترونیکی که به برق شهر(یا به کاهش دهنده تغییرات ولتاژی stabilizer که به برق شهر متصل است) وصل میشود فقط ازیک منبع نیرواستفاده میکند.اگربرق شهرقطع شود،آن وسیله بسرعت خاموش میشود.یک upsاین معادله را با فراهم نمودن دو منبع قدرت برای وسیله خود به هم میزند.

Ups ها بگونه ای طراحی شده اند که همواره دو منبع انرژی وجود داشته باشد. یکی منبع انرژی اولیه (برق شهر) ودیگری منبعی که در صورت قطع منبع اول وارد مدارمیشود و به آن منبع ثانویه گفته میشود.

منبع برق شهر همواره منبع اولیه محسوب میشود وباتری موجود در ups  منبع ثانویه میباشد. بسته به نوع ups گاهی اوقات سوییچی برای کنترل اینکه کدامیک از منابع نیرو درهرلحظه مورد استفاده قرارمیگیرند تعبیه شده است.این سوییچ به محض اینکه متوجه شود که منبع اولیه قطع شده است ازحالت اولیه به حالت ثانویه تغییرمیکند وزمانیکه منبع اولیه مجدداً وصل شد از حالت ثانویه به حالت اولیه بازمیگردد

البته برق شهر، متناوب است و کامپیوترشما ازبرق متناوب استفاده میکند اگرچه تمامی باتریها برق مستقیم تولید میکنند.بنابراین   در تمام UPS  ها مداری به نام CHAGER(  شارزر )وجود دارد که برق متناوب را به برق مستقیم تبدیل میکند تا بتوان باتری را شارژنمود.

همچنین وسیله ای بنام inverter نیز برای تبدیل برق مستقیم ذخیره شده در باتری به برق متناوب جهت راه اندازی  مصرف  کننده  شما در تمام ups ها تعبیه شده است.

در برخی ازانواع upsها یک مبدل بزرگ برق متناوب به مستقیم وجود دارد وinverter همواره نیروی لازم برای راه اندازی وسیله را تامین میکند وخود inverter انرژی لازم راازمنبع اولیه و ازطریق مبدل برق متناوب به مستقیم یا از باتری تامین میکند.

Ups ها در انواع گوناگون و اندازه های متفاوت وجود دارند. اندازه قدرت یک ups راقبل ازهرچیز، اندازه باتریهای آن تعیین میکند.هر چه که باتریهای یک ups بزرگتر باشند  بار مصرف شما زمان بیشتری قبل از خاموش شدن کار خواهدکرد.

Ups های بزرگترنه تنها ت بار مصرفی  شما را برای زمان بیشتری روشن نگاه خواهند داشت بلکه میتوانند میزان کلی بیشتری ازانرژی برق را تامین کنند.

Ups های مختلف دارای ویژگی های اضافی گوناگونی مانند سیگنالهای (صوتی ونوری ) هشدار،نرم افزارکنترل کامپیوتر وهمچنین مدارات پیشرفته جهت کنترل کیفی برق منبع برق متناوب  را دارا  میباشند.

Ups های جدیدترهمچنین دارای یک ویژگی مخصوص جهت خاموش کردن کامپیوترشما به صورت اتوماتیک AUTO SHUT DOWN  درحالتیکه هردومنبع برق قطع شود  )برای جلوگیری ازایرادات احتمالی ناشی ازقطع ناگهانی برق برای سیستم کامپیوتر( میباشند.

 

انواع دستگاههای تامین برق بدون وقفه:

این بخش نگاهی به انواع ups دارد. اصول طراحی آنها را به بحث میگذارد و تلاش میکند تا مقایسه ای بین آنها داشته باشد تا به شما کمک کند که آنها را بهتر بشناسید.

توجه:

علاوه برانواعی که من اینجا پوشش میدهم،انواع دیگری نیز وجود دارد.برخی از آنها واحدهای ترکیبی میباشد که اینجا مورد بحث قرار میگیرد ولی تمامی واریانت ها را مورد بررسی قرار نمیدهم فقط انواع مشهور ومتداول مورد بحث قرار میگیرند.

تمام ups های موجود در سه دسته عمومی زیر قرار میگیرند:

. stand-by  UPS

. line-interactive  UPS

. ON LINE  double conversion

یو-پی-اس با اینورتر غیرفعال آماده به کار (یو-پی-اس های Stand-by )

 یو-پی-اس استندبای

 این سیستم ها ساده ترین و ارزانترین نوع ups میباشد. درواقع برخی افراد اصولاً این دستگاه را جزوups به حساب نمی آورند وبجای آن از لفظ "دستگاه تامین برق جانشین" استفاده میکنند. اگرچه بسیاری از مشتریها دربازارآن را بعنوان ups ارزیابی میکنند بخصوص زمانی که بحث کمبود بودجه در خرید مطرح میشود معمولاً ازاین ups استفاده میکنند.

این ups ها گاهی بنام offline ups نیز خوانده میشوند تا بتوان آنها را ازonline ups تمیز داد.

این ups به نام STAND –BY  نامیده میشود زیرامعمولاً باتری و اینورتر انرژی برق را به دستگاه نمیرسانند.شارژرباتری ازبرق شهربرای شارژباتری استفاده میکند و باتری و اینورتر درحالت آماده باش قراردارند تا زمانیکه به آنها احساس نیاز شود.

وقتی که برق شهر قطع میشود سوییچ انتقالیTRANSFER SWITCH، مدار را روی منبع تامین ثانویه می اندازد و هنگامیکه برق شهروصل شد مجدداً به حالت قبل بازمیگردد.

 

علیرغم اینکه این دستگاه کمترین محبوبیت را بین ups ها دارد ولی کماکان یک ups است وکمک زیادی برای اغلب استفاده کنندگان میباشد.

گذشته از آن، اگر STAND BY UPSکارآیی نداشت، فروخته نمیشد.اگر چه برای یک حالت بحرانی مانند  سر.ویس به یک سرور مهم معمولاً استفاده نمیشود.

هدف ازبکارگیری این ups اینست که وقتی برق شهر قطع شد،اتصال به باتری خیلی سریع( ولی نه بلافاصله) انجام گیرد.برای انجام این سوییچینگ تاخیری درحدود کسری ازثانیه اتفاق می افتد که به آن زمان سوییچینگ یا زمان انتقال میگویند.

اگرچه بندرت ولی ممکن است که زمان سوییچینگ برای ادامه کارکرد بدون وقفه کامپیوترکافی نباشد.هرچند که این اتفاق معمولاً نمی افتد وهیچ خریداری از خرید این دستگاهها احساس ناراحتی نمیکند با این وجود شما باید زمان انتقال دستگاه را با زمان نگاهداری  ups خود ( زمانی که به شما میگوید ups مزبورچه زمانی قادراست ورودی خود را جداشده نگاه دارد قبل از اینکه کاملاً قطع شود) مقایسه کنید. اگرزمان انتقال بسیارکمتراززمان نگاهداری بود، ups احتمالاً برای شما کار خواهد کرد.

برخی ازمشکلات برق شهر مانند ولتاژ پایین آن، زمان نگاهداری ups را کاهش میدهد.

Ups های standby معمولاً تا اندازه توان 3000 ولت آمپروجود دارند.

اخطار: اگر از  اینups استفاده میکنید مطمئن شوید که وسیله شما دارای ویژگی محدود کننده ولتاژهای گذرای اضافی وهمچنین فیلترینگ مناسب برای مواقع لازم میباشد(همانطورکه دردیاگرام بالا نشان داده شده است) درغیر اینصورت درشرایط نرمال (برای مثال زمانی که شما قطعی برق را تجربه نکرده اید) سیستم شما بطورطبیعی مستقیماً به برق شهر متصل خواهد بود.

 

UPS فرورزونانت:

 طرح  UPSهای فرورزونانت ، نوعی  بهبودی در طراحی STAND BY UPS   به حساب می آید.همانند  آن، باتری و اینورتردرحالت آماده باش قراردارند تا به آنها احساس نیازشود. تفاوت عمده درسوییچ انتقال که منابع انرژی را جابجا میکند میباشد که در این نوع با یک ترانسفورماتور Ferro resonant تعویض شده است.

 

یک ترانسفورماتورشامل یک هسته فلزی است که دورآن دو سیم پیچ پیچیده شده است.وقتی که جریان از یک سیم پیچ عبور میکند به صورت مغناطیسی به سیم پیچ دیگر کوپل میشود وجریان به سیم پیچ دوم القا میگردد.ترانسفورماتورها معمولاًبرای تغییر ولتاژبرق متناوب استفاده میشوند اگر چه خاصیت دیگر ترانسفورماتوراینست که مشکلات برق خروجی از ورودی خودرا تصحیح میکند و آنها را به خروجی خود منتقل نمیسازد.همین خاصیت آنها را برای استفاده بعنوان فیلتر خط وتثبیت کننده مولفه ها دریک ups مناسب ساخته است.

اگرچه ترانسفورماتوری که در این نوع ups بکاررفته یک ترانس معمولی نیست زیرا همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است دارای سه سیم پیچ میباشد.دو سیم پیچ بعنوان ورودی ازمنابع اصلی و فرعی میباشند وسیم پیچ سوم خروجی است. این به ترانسفورماتوراجازه میدهد که خود بعنوان یک سوییچ عمل کند زیرا  اگر  هرکدام ازمنابع ورودی عمل کنند،خروجی ترانس انرژی خود را میگیرد (سوییچ انتقال در شکل بالا اتصال خط نیرو را زمانی که برق میرود قطع میکند)

بعلاوه چون هسته ترانس Ferro resonant انرژی را درمیدان مغناطیسی خود ذخیره میکند، درحالتیکه منبع اصلی نیرو قطع میشود و سوییچ مجبوراست که سیستم را روی منبع دوم انرژی( باتری) بیندازد مانند یک  محافظ عمل میکند. برای کسری ازثانیه خروجی ترانس بدون نیاز به انرژی ورودی عمل خواهد کرد(با استفاده از انرژی  ذخیره شده در میدان مغناطسی هسته ترانس فور مر  فرو رزونانت داخل ترانس). این انرژی ذخیره شده بطور چشمگیری شانس تحت تاثیرقرار گرفتن وسایل حفاظت شده را درزمان تغییرازمنبع اصلی انرژی به منبع دوم کاهش خواهد داد.

Ups های باترانسفورماتور فرورزونانس معمولاً تاماکزیمم  15000 ولت آمپرموجود میباشند که همین امرآنها را حتی برای بزرگترین سرورها مناسب میسازد.زمانی این ups یکی ازمتداولترین طرحها بود و هنوز هم توسط برخی سازندگان ساخته میشود در حالیکه برخی نیزساخت این طرح را رها کرده اندومدعی هستند که این نوع ups کارآیی ندارد. درعوض توجه خود را به ups های معطوف کرده اند.

 

 

 LINE INTER ACTIVE  UPS

این ups ها به لحاظ طراحی با تمام مدلهای standby متفاوت میباشند.

در این مدل شارژرباتری مستقلا،و همچنین اینورتروسوییچ تبدیل منبع انرژی تماماً باترکیبی از یک اینورتر و کانورتر جایگزین شده است که هر دو، باتری را شارژ و انرژی آنرا به AC جهت خروجی ups در موارد نیاز تبدیل میکنند. در این  UPS     بخش اینورتر در زمان وجود برق شهر  عملیات شارز  باتری را نیز اتجام می دهد . زمانی که برق شهر فعال است اینورترو کانورترباتری راشارژمیکنند وزمانی که برق شهرقطع شد این مجموعه به عنوان  بخش جایگزین برق شهر عمل میکند.

 

نقطه قوت این طرح اینست که اینورتر و کانورتر همیشه به خروجی متصل هستند وانرژی تجهیزات مربوطه را تامین میکنند.

این طرح درمقابل قطع انرژی منبع اصلی، عکس العمل سریعتری نسبت به مدل standby دارد. یعنی transfer time  کوتاه تری دارد .

اینورتر و کانورتر معمولاً توسط یک مداربه هم مربوط میشوند وپارازیت های برق را فیلترکرده،ولتاژهای کوتاه مدت ونوک تیزspike  را تعدیل نموده وهمچنین انرژی خروجی را تنظیم میکنند همچنین انرژی اضافه ای را هنگام کاهش جریان فراهم نموده وولتاژهای اضافی گذرا درخروجی را کوچک میکنند.

 Line-interactive ups یک طرح پیشرفته است که بطورمعمول درتجهیزات خانگی و تجاری مورد استفاده قرار میگیرد وتا اندازه توان 3000 ولت-آمپرموجود میباشد. این ups برترازstandby ups است ولی هنوز دارای یک زمان انتقال است وبه همین دلیل به خوبی ups های online عمل حفاظت را انجام نمیدهد.

Online  double conversion  UPS

این  UPSکه گاهی بنام UPS  با دوبار تبدیل ( تبدیل مضاعف ) نیز نامیده میشود، بهترین نوعی نیست که شما میتوانید خریداری نمایید، زیرا با پیشرفت یوپی اس های Line-Interactive و با توجه به بازده  نسبتا  پایین یوپی اس های Online نسبت به آنها، امروزه بسیاری از مردم علاقه خود را به این نوع یوپی اس از دست داده اند. جالب اینکه این ups درعین تشابه بسیارزیاد به standby ups که ارزانترین  UPS است عملکردی کاملاً متفاوت با آن دارد. تشابه از این بابت که این ups نیزهمان دو منبع انرژی رادارد وکاملاً متفاوت از این بابت که دراین ups سوییچ انتقال برای قطعی درخروجی اینورتر درمواقع اضطراری برگردانده شده است.

 

 

درشرایط عادی این ups ازباتری واینورترمربوطه استفاده میکند درحالیکه خط نیرو، از طریق شارژر ،باتری را تغذیه میکند. به همین دلیل است که این ups گاهی بنام double conversion  ONLINE تبدیل مضاعف (دوگانه) نامیده میشود.حاصل این طرح اینست که درشرایط قطع ناگهانی برق، هیچ زمان انتقالی مشاهده نخواهد شد.زیرا در شرایط قطع برق، اینورتر(و بار مربوطه) به کار خود ادامه خواهد داد و فقط شارژرباتری ازکارخواهد افتاد.

در قبال قطع برق ،عکس العمل کامپیوترو یا لپ تاپ ,  ویا هر مصرف کننده  دیگری که انرژی خود را از یک online ups دریافت میکنند مشخص است.آنها بدون وقفه به کار خود ادامه میدهند. تنها اتفاقی که می افتد اینست که باتری تضعیف میشود زیرا در اینحالت شارژری برای شارژ آن وجود ندارد..

ممکن است شما ازخود بپرسید وقتی که همیشه ازباتری استفاده میکنیم پس دلیل وجود مسیری برای سوییچ انتقال(مسیری که در دیاگرام بالا بانقطه چین نمایش داده شده است مسیر  BY PASS) چیست؟ پاسخ اینست که این مسیر پشتیبانی لازم را برای مواقعی که اینورترازکارمی افتد ویا دراثربرخی مشکلات داخلی درکارآن وقفه حاصل میشود، فراهم مینماید.هرچند غیرمعمول است ولی به هرحال این اتفاق ممکن است بیافتد و در این حالت، سیستم به مسیر BY PASS که شامل محدود کننده ولتاژهای اضافی وفیلتر میباشد، سوییچ خواهد شد.در اینحالت"زمان انتقال" دوباره موضوعیت پیدا خواهد کرد دقیقاً مانند حالتی که یک STAND BY   UPS  در مقابل قطع برق عکس العمل نشان میدهد. البته باید دقت کرد که قطع برق بسیار متداولترازقطع ups میباشد. دیگرمزیت اصلی استفاده ازباتری دربیشترزمانها اینست که فرآیند تبدیل مضاعف ((double conversion  انرژی خروجی را بطور کامل ازانرژی ورودی جدا میکند.هراغتشاش و ونالخصی  احتمالی در شبکه برق  (غیر از مولفه های DC و برخی ازپارازیت های معمول که فقط دریوپی اس های بدون ترانسفورماتوراتفاق می افتد) که ازبرق شهروارد شود فقط برروی شارژرباتری تاثیرمیگذارد نه برروی خروجی های ups.

اگرچه ممکن است ازروی دیاگرام بالا مشخص باشد که یو-پی-اس های آن-لاین و استندبای دارای مولفه های مشابهی میباشند ولی باید دقت نمود که تفاوت عمده ای درطراحی شارژرها واینورترهایی که معمولاً هیچ کاری انجام نمیدهند وممکن است فقط در هر ماه به مدت چند دقیقه بکار بیفتند با آنهاییکه هرروز 24 ساعت کامل روشن هستند تا عمر آنها به پایان برسد وجود دارد. تفکر مهندسی وافزایش اندازه وکیفیت مولفه های ترکیب شده درساخت یک online ups باعث افزایش قیمت قابل توجه این ups ها نسبت به بقیه انواع آن میشود.این ups ها معمولاً برای سرورهای بزرگ وهمچنین پشتیبانی ازقطعات تجهیزات مراکزداده پردازی بکار میروند. معمولاً این ups ها از توان  1000 ولت-آمپرتا صدها وهزاران ولت-آمپروحتی بزرگترموجود میباشند.

 

 

نظرات

 
   
 
Captcha