ضرورت استفاده از UPS (منبع تغذیه بدون وقفه)

لزوم استفاده از UPS

برای آنکه بتوانیم لزوم استفاده از UPS را حتی در مصارف عمومی تشریح کنیم به مشکلاتی که هر لحظه ممکن است در تمامی سیستم‌های برق رسانی پیش آید، گوش چشمی می‌اندازیم و ضرورت استفاده از UPS را در سیستم‌های کامپیوتری، مخابراتی، بیمارستان‌ها و… می‌پردازیم.

قطع برق شهر (Rolling Blackout)

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

افت لحظه‌ای ولتاژ( Sag یا Standby Generator)

عبارت است از کاهش دامنه ولتاژ که برای مدت یک سیکل تا حدود یک دقیقه بروی خطوط انتقال به وجود می‌آید. 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 6 برابر جریان نامی خود داشته باشد ).

افت ولتاژ لحظه‌ای (Sag)  می‌تواند سبب خرابی تجهیزات، ایجاد خطا در پردازش داده و یا از دست دادن اطلاعات شود و مثال بارز آن خاموش شدن و روشن شدن لامپ‌های خانه است. در ادامه با ما همراه باشید.

افزایش سریع و ناگهانی ولتاژ (Voltage Spike)

spikeها ولتاژهای سریع، ناگهانی و گذرا با طول زمانی کوتاهی هستند که می‌توانند به نواحی مثبت و یا منفی شکل موج اصلی برق اضافه شوند، صاعقه‌ای که بصورت موضعی به زمین اصابت می‌کند، بویژه زمانی که به کابل‌های ارتباطی برق القاء شود از مهم‌ترین 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 شرکت‌های برق Switch می‌شوند، نیز می‌توانند سبب ایجاد اسپایک گردند. اسپایک‌ها می‌توانند به اجزای الکتریکی خسارت وارد کرده یا آنها را از بین ببرند. مثلا به راحتی وارد مدارات منبع تغذیه شده و سبب آسیب های سخت افزاری ونرم افزاری شوند.

افزایش ولتاژ لحظه ای (Surge)

عبارت است از افزایش دامنه ولتاژ که برای مدت یک سیکل تا حدود یک دقیقه بر روی خطوط انتقال به وجود می‌آید. Surge بر خلاف Spike چون از یک سیکل بزرگتر است مقدار ولتاژ متوسط را تغییر نمی‌دهد، اما چون دارای زمان بیشتری است اثرات نامطلوبی را بر منابع تغذیه سوئیچینگ دارد و سبب کاهش طول عمر یا خرابی تجهیزات الکترونیکی می‌شود. علت عمده‌ی تولید آن علاوه بر رعد و برق، خارج شدن بارهای الکتریکی بزرگ مانند الکتروموتورها از خطوط برق یا بروز نقص وخطا در تجهیزات تامین کننده برق منطقه‌ای می‌باشد.

 افت طولانی ولتاژ (Brownout)

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 می‌باشد. البته مصرف کننده‌های بزرگ در ساختمان و منطقه مانند سیستم‌‌های تهویه مطبوع و یا گرمازا نیز می‌توانند باعث کاهش ولتاژ شبکه شوند. کاهش ولتاژ به مدت طولانی سبب ایجاد گرمای زیاد در موتورها و خرابی‌های عمده‌‌ای در تجهیزات الکتریکی می‌شود.

 افزایش ولتاژ (Over Voltage)

افزایش سطح ولتاژ ورودی برای مدت قابل توجهی که باعث از کـار افتادن تمام تجهیزات بدون محافظ می‌شود.

نویز خط (Line 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 و نویز حالت مشترک ناشی از بروز اختلال بین خطوط منبع و زمین می‌باشد.

  نویز چیست؟

نویزها سیگنال‌های ناخواسته‌ای هستند که غالبا از چند میلی ولت تا چند ولت دامنه داشته و بر روی سیگنال‌های اطلاعات سوار شده و سبب تخریب یا ایجاد اختلال در ارسال اطلاعات ( Hang کردن کامپیوتر)، عملکرد نامطلوب دستگاه‌های حساس، خرابی‌ هارد دیسک و حتی صفحه نمایش و … می‌گردند. موتورها، پرینترهای لیزری، دستگاه‌های جوشکاری، سیستم‌های رادار، فرستنده‌های رادیویی، منابع تغذیه سوییچینگ و … می‌توانند مولد نویز باشند.

لازم به ذکر است که در شبکه‌های کامپیوتری و سایت‌ها، مجاورت کابل‌های شبکه(دیتا) با برق در صورتی که فاقد عایق یا روکش مناسب باشند نیز می‌توانند سبب ایجاد نویز و عواقب ناشی از آن گردند.

البته کابل کشی مجهز به ارت استاندارد، استفاده از دستگاه‌های UPS با تجهیزات فیلترینگ مناسب ( جهت به حداقل رساندن EMI  یا تداخل الکترومغناطیسی 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 ملاحظه‌ای از تاثیرات نامطلوب نویزها بر عملکرد دستگاه‌های حساس بکاهد.

تغییر فرکانس (Frequency Variation)

به معنای تغییرات در فرکانس برق شهر یا منبع توان می‌باشد و یا به عبارتی دیگر همان انحراف فرکانس برق از مقدار نامی (50 تا 60 هرتز) است و معمولا اين نوسانات در برق شهر ايجاد نمی‌شود. این مورد که یکی از مشکلات منابع پشتیبانی مانند ژنراتورها می‌باشد، موجب افزایش یا کاهش سرعت موتورها و همچنین بروز اشکالات زمانبندی در وسایلی می‌شود که با برق شهر همزمان شده‌اند. البته در صورتیکه نوسانات فرکانسی در بازه وسیعی رخ ندهد بر عملکرد تجهیزات IT تاثیر نامطلوبی نخواهد داشت.

پرش‌های کلیدزنی یا زمان سوئيچينگ گذرا (Switching Transient)

همان افت ولتاز لحظه‌ای در حدود چند میلی ثانیه است. زمان سوئيچ در دستگاه‌هایی همانند کامپیوترها كه با منابع تغذيه سوئيچينگ كار می‌كنند باعث ايجاد پيشامدهای غير عادی يا نامنظم مانند ریست شدن می‌شود، البته در برخی موارد هم سبب ایجاد خرابی در تجهیزات الکتریکی خواهد شد.

اعوجاج‌ هارمونیکی (Harmonic Distortion)

هارمونیک یک موج اضافی بادامنه کوچک است که فرکانس نامی (100 ،150 ، … هرتز) آن مضاربی از فرکانس موج اصلی می‌باشد. هارمونیک‌ها عموما توسط بارهای غیر خطی بوجود می‌آیند که از برق شهر جریان‌هایی غیرخطی با دامنه بالا می‌کشند. یکسو سازهای کنترل شده، منابع تغذیه سوییچینگ و ماشین‌های الکتریکی را می‌توان بعنوان منابع ایجاد این نوع تاثیر نام برد.

همچنین می‌توان به کامپیوترها، دستگاه‌های فتوکپی، پرینترهای لیزری و موتورهای دوار با سرعت متغیر نیز اشاره کرد. خلاصه می‌توان گفت که توسط مدارات الکترونیک قدرت به برق شهر افزوده شده و موجب ایجاد گرماو اختلالات مضر در موتورها و سیستم‌های الکترونیکی می‌شود. البته استفاده از تجهیزاتی که منبع تغذیه آنها مجهز به مدار اصلاح ضریب توان ورودی باشد در کاهش هارمونیک‌های اضافی بسیار موثر است.

اگر بخواهیم یک اجرای تشکیل دهنده سیستم یک UPS را بصورت کلی بیان کنیم می‌توانیم بگوییم که 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 می‌دهد.