کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ و فرکانس از مشکلاتی است که ممکن است در برق شهری بوجود آید. دستگاه های الکتریکی پیشرفته و حساس مانند تجهیزات مخابراتی، پزشکی و نیروگاهی که دارای کاربردهای ویژه ای هستند، در مقابل تغییرات ناگهانی برق حساس اند زیرا این نواسانات می تواند باعث بروز مشکلاتی جدی در این دستگاه ها شود. برای جلوگیری از این اتفاق و ممانعت از خرابی این دستگاه ها، از سیستم تغذیه ی بدون وقفه (UPS) استفاده می کنند که نسبت به برق شهری دارای ولتاژ و فرکانس قابل اطمینانی است.

منبع تغذیه بدون وقفه

(یو پی اس) مخفف عبارت Uninterruptible power supply به معنای منبع تغذیه بدون وقفه می باشد دستگاهی است الکترونیکی که در کنار یک مصرف کننده برقی قرار گرفته و در مسیر جریان برق نصب میشود و در صورت افت ولتاژ یا قطع شدن برق اجازه نمیدهد در مدار افت ولتاژی بوجود بیاید و دستگاه کار طبیعی خود را انجام میدهد.

بنابراین یو پی اس USP دو کار مهم انجام میدهد اول به عنوان پشتیبان برق برای سیستم ذخیره میکند تا در زمان قطع برق به سیستم برق بدهد و دو سیستم را از نوسانات برقی محافظت میکند. اگر یکبار به دلیل نوسانات برق که در کشور ما کم هم اتفاق نمی افتد یکی از دستگاه های الکترونیکی شما آسیب دیده باشد به لزوم استفاده از یو پی اس پی برده اید.

یو پی اس ها برای نگهداری انرژی الکتریکی از باتری استفاده میکنند و همانطور که میدانید برق باتری ها DC یا مستقیم است اما برق شهری AC یا متناوب است بنابراین یکی از کارهایی که UPS ها انجام میدهند تبدلی برق مستقیم به متناوب است.

UPS های کوچک درون خود یک باتری دارند که در حالت عادی آن را شارژ می‌کنند و هنگام قطع برق یا افت ولتاژ زمانی که ولتاژ از یک مقدار کمتر شود UPS به‌طور اتوماتیک منبع تغذیه دستگاه مربوطه را از برق شهر به باتری موجود درون خود تغییر می‌دهد این کار بسیار سریع و در زمانی حدود یک یا ۲ میلی‌ثانیه انجام می شود و در نتیجه دستگاه های الکترونیکی متوجه قطع جریان الکتریکی نشده و به کار خود ادامه می‌دهند.

انواع منبع تغذیه بدون وقفه (یو پی اس)

این سیستم ها دارای دو مدل استاتیک و دینامیک هستند. مدل استاتیک از مبدل های الکترونیک و مدل دینامیک از تجهیزات الکترومکانیکی مانند موتور  و ژنراتور استفاده می کند. همچنین این دو مدل می توانند با هم دیگر ترکیب و مدل های هیبریدی را تشکیل دهند.

مدل استاتیک از ادوات الکترونیک استفاده می کند که در فرکانس های بالا موجب افزایش سرعت پاسخ دهی به نیازهای برقی و کاهش نواسانات می شود. مشکلی که این نوع سیستم ها دارند، عملکرد ضعیف آن در مورد بارهای غیر خطی و قیمت بالای آن است.

مدل های استاتیک سیستم یو پی اس به سه گروه تقسیم می شود:

آفلاین یا آماده به کار

این مدل شامل اینورتر، باتری، یکسوساز و کلید می باشد. در برخی از این سیستم ها برای بهبود ولتاژ خروجی از فیلتر نیز استفاده می کنند. در بیشتر حالات این سیستم برای تامین برق دستگاه ها از برق شهری استفاده می کند و در عین حال باتری ها را نیز شارژ می کند. هنگام بروز نوسانات برقی و یا خطا، سیستم جریان انرژی را از برق شهری به باتری منتقل می کند. این سیستم برای تعویض جریان انرژی از برق شهری به برق باتری از اینورتر استفاده می کند. مدت زمان تعویض جریان از برق شهری به برق باتری بستگی به زمان شروع به کار اینورتر دارد.

این سیستم ها دارای طراحی ساده، قیمت پایین و اندازه ی کوچکی هستند ولی در عین این مزایا، دارای معایبی نظیر عدم تنظیم درست ولتاژ خروجی، زمان زیاد انتقال جریان از برق شهری به برق باتری را دارند.

آنلاین یا بر خط

این مدل از سیستم های یو پی اس دارای یکسوساز، اینورتر، باتری و کلید هستند. این مدل ها در تمام حالات از اینورتر برای تامین انرژی استفاده می کنند. یکسوساز بطور پیوسته باتری ها را شارژ می کند و باعث می شود آنها در بهترین حالت ممکن قرار بگیرند. زمان بروز خطا، اینورتر از انرژی ذخیره شده در باتری استفاده می کند. بعد از رفع مشکل برق شهری، سیستم همچنان از برق باتری استفاده می کند ولی در عین حال باتری ها را نیز شارژ می کند.

این مدل با توجه به ساختاری که دارد، از قابلیت اعتماد بالایی برخوردار است. در این مدل، دامنه و فرکانس ولتاژ خروجی و ورودی با هم متفاوت هستند. به همین دلیل دارای ضریب اطمینان بالایی هستند.

اینتراکتیو یا تعاملی

این مدل از سیستم های یو پی اس دارای مبدل دو طرفه، باتری و کلید استاتیک است. در حالت عادی بار از طریق خط تغذیه تامین می شود و باتری ها نیز از طریق مبدل های دو طرفه شارژ می شوند. هنگام بروز خطا در سیستم، بار از طریق کلید از برق شهری جدا شده و توسط باتری ها تامین می شود.

از مزایای این سیستم می توان به ساده بودن آن، قابلیت اعتماد بالا و قیمت کم آن را نام برد.

زمان انتقال در منبع تغذیه ی بدون وقفه UPS

عامل دیگری که در کارآیی سیستم های یو پی اس موثر است. زمان انتقال نیرو از منبعی به منبع دیگر است. با توجه به این حالت، مدل برخط با قابلیتی که در این زمینه دارد، بهترین گزینه است. یکی از مهم ترین قسمت های سیستم یو پی اس، باتری ها هستند که نقش مهمی در قیمت، اندازه و وزن سیستم دارند. زمان انتقال بار مهم ترین نقش را در کیفیت و ماندگاری باتری ها و همچنین افزایش طول عمر آن ها دارد.

غلام محمد زارع

۲۰ مهر ۱۳۹۸

ممنون ، خیلی خوب بود.