• این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
  • 021-44869502-3

مقدمه
بر اساس پيش پا افتاده ترين تصور و برداشت اكثر مردم بر اين باور هستند كه از يو پي اس (UPS) صر فاًَََ براي مواقعي استفاده كنند كه برق مي رود و مي توانند از آن به عنوان يك باتري استفاده كنند ولي اين يك باورغلط است.
UPS اصولاً مواقعي به كار مي آيد كه در برق شهر نوساناتي ايجاد شود ممكن است به قسمت هاي حساس كامپيوتر مانند هارد ديسك يا مادربورد آسيب هاي جدي وارد سازد در اين مواقع UPS برق متناوب شهر را به وضعيت ثابت تبديل نموده وپس از آن برق وارد كامپيوتر مي شود تا مشكلي براي سيستم پيش نيايد
در این مقاله ابتدا توضیحاتی دررابطه با UPS و در بخش بعد به بررسی انواع اختلالات رايج در برق شهر برای درک اهمیت UPS ها وپارامترهای مهم جهت خرید UPS می‌پردازیم و بعد ساختار UPS و مدل های آن را و در آخر به بررسی UPS در بازار ایران خواهیم پرداخت.

 


UPS
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 دايم، 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 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 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 UPS ها، در این بخش به بررسی اختلالات رایج در برق شهر می‌پردازیم
انواع اختلالات رايج در برق شهر

• قطعی برق: به قطع کامل برق برای مدتی طولانی تر از يک دقيقه اطلاق شده كه در هنگام وقوع آن، منبع برق كاملا از كار می‌افتد.
عوامل موثر در ايجاد اختلال:
اين وضعيت ممكن است در اثر بروز اشكال در خطوط نيرو مانند قطع كليدها، فيوزها و يا حوادثی نظير طوفان همراه با رعد و برق و یا ساير شرايط ایجاد گردد.
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
- خاموشی باعث از دست رفتن اطلاعات در حال انجام در RAM و یا Cache می‌شود
- توقف عمليات اجرايی و عدم امكان فعاليت
- ضرر ناشی از زمان از دست رفته برای تنظيم يا تعمیر سيستم آسيب ديده
- زيانهای تجاری در معاملات اينترنتی On-line
- بروز خطر جانی در تجهيزات درمانی (سيستمهای كنترل حفظ حيات)

• افت لحظه ای ولتاژ: به كاهش كوتاه مدت ولتاژ برق اطلاق شده که تقريبا 85% از کل اختلالات موجود در برق شهر را شامل می‌شود.
عوامل موثر در ايجاد اختلال:
اين امر ناشی از سوئيچ‌كردن يك بار با توان بالا مانند دستگاه‌های تهويه هوا يا راه انداختن موتورهای الكتريكی ، تاسيسات حرارتی و برودتی و يا بروز اتصال كوتاه در مناطق اطراف می‌باشد. همچنين عدم دقت در انتخاب سايز مناسب كابل‌های برق استفاده شده در ساختمان و تغييرات شبكه در زمان اوج مصرف بخصوص در فصل گرما از ديگر عوامل ايجاد اين اختلال است.
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
در صورتيكه ولتاژ منبع اصلی آنقدر پايين بيايدكه منبع تغذيه كامپيوتر نتواند ولتاژی دريافت كند، افت ولتاژ باعث Restart شدن كامپيوتر 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 بدليل ثابت بودن توان الكتريكی دستگاه مصرف كننده، افت ولتاژ سبب افزايش کوتاه مدت جريان شده و به تبع آن باعث کم شدن راندمان و کوتاه شدن عمر دستگاه مصرفی می‌گردد.

• افزايش لحظه ای ولتاژ: عبارتست از افزايش لحظه ای دامنه ولتاژكه برای چند سيكل پیاپی ادامه و در حدود 120/1 ثانیه طول می‌کشد
عوامل موثر در ايجاد 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. همچنين اتصال كوتاه و عدم توجه به سايز مناسب كابل‌های برق نيز از عوامل ايجاد آن می‌باشند.
تاثير اختلال بر شبكه 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 ديجيتال و قفل شدن كامپيوتر شود.
كم و زياد شدن نور لامپها و تغييرات ناگهانی در عرض تصوير مانيتور نیز از اثرات محسوس افزايش لحظه ای ولتاژ می‌باشد.

• ولتاژ ضعيف: عبارتست از ضعيف شدن ولتاژ برای مدت زمان طولانی
عوامل موثر در ايجاد اختلال:
اين اختلال زمانی ايجاد می‌شود كه منبع اصلی توليد برق، قدرت تامین توان مورد نياز شبكه (بار مصرفی ) را ندارد، به همین دليل شركت برق، ولتاژ شبكه سراسری را كاهش می‌دهد.
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
در يك بار مصرفی با توان ثابت، كاهش ولتاژ شبكه سبب افزايش جريان بار خواهد شد كه اين افزايش جريان به نوبه خود می‌تواند سبب كاهش طول عمر قطعات بكار رفته در دستگاه مصرفی شود.
كاهش ولتاژ بيش از يك دقيقه می‌تواند موجب عملكرد نادرست تجهيزات گردد. مثلا در يك موتور القايی، اين كاهش می‌تواند منجر به بالا رفتن تلفات حرارتی و يا تغيير سرعت (دور موتور) شود

• ولتاژ قوی: عبارتست از قوی شدن يا بيشتر شدن دامنه ولتاژ برای مدت زمان طولانی که می تواند موجب بالا رفتن توان راكتيو در خروجی بانك‌های خازنی شود
عوامل موثر در ايجاد اختلال:
صاعقه و رعدوبرق از مهمترین عوامل ایجادکننده این نوع اختلال می باشد.
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
باعث سوختن دستگاه مصرفی و یا آتش سوزی می‌شود.

• نوسانات فرکانسی:به تغيير فركانس شكل موج ورودی اطلاق می‌شود
عوامل موثر در ايجاد اختلال:
این اختلال معمولا در مواردی ديده می‌شود كه منبع توليد انرژی برای تغذيه دستگاه‌ها، ژنراتور (موتور برق) باشد.
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
نوسانات فرکانسی باعث برش ولتاژ وكاهش دقت دستگاه‌های حساس آزمايشگاهی، مخابراتی، تجهيزات پزشكی و. . . و به هم خوردن همزمانی (Synchronize) در برخی دستگاه‌ها كه با عبور از صفر ولتاژ كار می‌كنند، می‌شود

• اعوجاج هارمونيکی: به اغتشاش‌های پريوديک و شبه سينوسی ولتاژ منبع و يا به جريانی كه بارهای غير خطی از منبع مي‌‌كشد گویند
عوامل موثر در ايجاد اختلال:
هارمونيك‌ها عموما توسط بارهای غيرخطی بوجود مي‌آيند كه از برق شهر جريان‌هايی بالا مي‌كشند. (كامپيوتر، دستگاه‌های فتوكپی، پرينترهای ليزری و موتورهای دوار با سرعت متغير، دستگاههای جوشكاری)
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
هارمونيك‌ها باعث افزايش نامناسب جريان می‌شوند و اين افزايش اثر خود را در دماهای بالا نشان داده و باعث خرابی اجزا تشكيل دهنده و افزايش حرارت دستگاه می‌شوند.
دمای توليد شده بوسيله هارمونيك‌ها مي‌تواند سيم‌های اصلی نول سايت را خراب كند مگر آنكه سيم‌ها به اندازه كافی ضخيم درنظر گرفته شوند

• حالت های گذرای سوئيچينگ: به تغييرات ناخواسته و لحظه ای فرکانس از يک مقدار تعيين شده گفته می‌شود
عوامل موثر در ايجاد اختلال:
پيدايش عناصر نيمه هادی (ترانزیستورها) و استفاده فراوان از آنها در شبكه‌های قدرت، عامل مهمی برای ايجاد هارمونيك در سيستم‌های قدرت مي‌باشد. اكثر PC ها توسط منابع تغذيه سوئيچينگ تغذيه مي‌شوند و اين باعث مي‌شود مشكلات مربوط به هارمونيك‌ها با افزايش تعداد كامپيوترها بصورت تصاعدی بالاتر رود و درجايی‌كه تعداد كامپيوترها در سايت زياد باشد، استفاده از يوپی‌اس دارای THD جريان ورودی كم (مثلا كمتر از 5%) ضروری است.

• نويز الکتريکی: 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 ايجاد اختلال:
نويز الکتريکی در اثر مشکلات كابل، کابل‌کشی و مجاورت با تجهيزات فركانس راديويي، القای امواج روی خطوط انتقال، كاركرد ترانسفورمرها، ژنراتورها و دستگاه‌های صنعتی بوجود مي‌آيد.
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
نويزها باعث سوء كاركرد و بروز خطا در برنامه‌های اجرايی و فايلهای اطلاعاتی مي‌گردد. بطور كلی نويز الكتريكی مي‌تواند فقط باعث اشكالات نرم افزاری (مانند Hang نمودن كامپيوتر) و در نتيجه از دست رفتن اطلاعات شده ولی موجب آسيب‌های سخت افزاری نمیگردد
نویزها دو نوع اند:
1- 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.
تاثير نويز در بیت‌های اطلاعاتی: طبق منطق موجود در تجهیزات و دستگاه‌های کامپیوتری، سطح ولتاژ 0 ولت، سطح منطقی صفر و سطح ولتاژ 5 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 ايجاد 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 ...
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی:
باعث سوختن مدارهای داخل کامپیوتر شده و یا با سوختن هارد (Hard Disk)، باعث از بین رفتن اطلاعات می‌گردد

ساختمان داخلي يك UPS
1- قسمت ورودي وخروجي برق ودر بعضي از UPS ها كه سيستم حفاظتاز خط تلفن ومودم را دارند ؛ به همراه ورودي وخروجي تلفن
2- يك ترانسفورماتور دو منظوره كه در مواقعي كه ولتاژ برق كاهش يا افزايش مي يابد آن رابه ولتاژ استاندارد يعني 220V مي رساند
3- بخش استابلايزر آن است كه وظيفه اين قسمت گرفتن بارهاي خطي وغير خطي وتأئيد يك منبع يكنواخت برق بدون هيچگونه تغيير در آمپراژ و ولتاژ برق شهري است
4- باتري خشك داخلي كه در اكثر UPS ها است توانايي ذخيره مقداري برق را در خود دارد ودرحال حاضریک UPSخوب در اين رابطه توانايي حدود 70 دقيقه ذخيره برق را براي ساعات قطع برق داردطرز كار اين قسمت طوري است كه در موقع رفتن برق UPS به كمك يك سيستم هوشمند ، سريعاً باتري رااز حالت OFF به وضعيت ON تبديل ميكند

• پارامترهای اصلی جهت خرید یک دستگاه 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 10% 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 0.6 تقسیم می‌نماییم. عدد به دست آمده، مقدار توان مصرفی می‌باشد.

روش دوم: مقدار کل جریان را به دست آورده و آن را در 220 ضرب نموده تا مقدار توان مصرفی به دست آید.
عدد به دست آمده از روش 1 یا 2 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 250W به دست می‌آید. حال بر 0.6 تقسیم می‌کنیم تا عدد 416.6 به دست آید. بنابراین یو‌پی‌اس مورد انتخاب من می‌بایست 416.5VA خروجی داشته باشد تا در حالت Full Load کار کند. پیشنهاد می‌شود که مقدار بار متصل به یو‌پی‌اس نهایتا 70% از توان خروجی یو‌پی‌اس باشد، بنابراین از محصولات آلجا دستگاه PCM600 که دارای توان خروجی 600VA بسیار مناسب است.

Input Voltage Range:
میزان تغییرات ولتاژ ورودی یو‌پی‌اس می‌باشد. مثلا دستگاه یوپی‌اس که بازه ولتاژ ورودی آن 148-270 VAC می‌باشد، بدان معناست که یوپی اس بین ولتاژ 148 تا 270 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 50Hz ± 5% می‌باشد، بدان معناست که یوپی اس در بازه فرکانسی 47.5 تا 52.5 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 100% 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 %80-70 و در دستگاه‌های Online بیشتر از %80 می‌باشد

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 پايان اميدوارم با خواندن اين مطالب به اهميت UPS پي برده باشيد و آن را جزدستگاه هاي ضروري كامپيوتر خود بر شماريد
منبع: سایت دانشگاه آزاد اسلامی واحد نیشابور