یو پی اس(UPS)- برق اضطراری
فرق UPS هایOff Line,Line Interactive,On Line در چیست؟
چگونه UPS مناسب خود را انتخاب کنیم؟
چگونه زمان برق دهی(Back Up) را برای باتری ها محاسبه کنیم؟
انواع باتری های قابل استفاده در UPS کدامند؟
در صورتی که بخواهیم UPS با ژنراتور سنکرون گردد چه نکاتی را باید رعایت نماییم؟
در انتخاب باتری با طول عمر مورد نیاز چه نکاتی راباید رعایت کرد؟
UPS کدام کشورها دارای کیفیت بالا می باشد؟(سازندگان کدام کشورها از معروفیت برخوردارند؟)
باتری های کدام کشورها معروف بوده و علت آن چیست؟
قبل از نصب چه موارد ایمنی باید رعایت گردد؟
محل مناسب برای UPS و باتری باید دارای چه ویژگی هایی باشد؟
مشخصات برق ورودی دستگاه چگونه باید باشد و چه نکات ایمنی باید رعایت گردد؟
مشخصات خروجی UPS چیست و چه وسایلی می توان به آن وصل نمود؟
چه وسایلی را نمی توان به UPS وصل نمود؟
چه مواردی در UPS باید مرتب بازبینی شود؟
عوامل موثر در افزایش طول عمر UPS و باتری چیست؟
انواع رابط کامپیوتری و نرم افزار در UPS کدام است؟
کارت SNMP چیست وچه ویژگی هایی دارد؟
آیا امکان تنظیم پارامترهای UPS وجود دارد؟
فرق UPS هایOff Line,Line Interactive,On Line در چیست؟
یو پی اس چیست ؟
یو پی اس برگرفته از مجموعه کلمات Uninterruptible power supply است که دستگاهی الکترونیکی است که به منظور تأمین پیوسته انرژی برای دستگاههای مصرف کننده که به اختلافات موجود در شبکه و قطع برق حساس بوده و جزء مجموعه های کامپیوتری ، مخابراتی ، کنترل ، ابزار دقیق و آزمایشگاهی و بیمارستانی می باشد .
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 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.
بطور کلی 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 بروزاختلافات برق ورودی ( برق شهر ) از جمله قطع کامل آن جلوگیری می کند :
مدل یو پی اس ها از لحاظ ساختار طراحی در یکی از سه حالت , Line interactive ,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 ***** 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.
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
۲-On line
۳-Line interactive
Off line : این دسته از یو پی اس ها هنگام قطع برق و به عنوان منابع جایگزین فعال می شوند .
On line : 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 : 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 یو پی 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
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 ارتینگ 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.
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 سوئیچینگگذرا )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 .
نتیجهگیری :
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 : 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 (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 قدرتبدون وقفه (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 ) & 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 ) & standby ferro
۲- line interactive
۳- double conversion
۴- delta conversion
تکنولوژی standby (off line )
این توپولوژی عموماً برای تغذیه کامپیوترهای شخصی بکاربرده می شود
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،
در شرایط عادی کارکرد، توان از منبع AC ورودی به سیم پیچ اولیه ترانسفورمر فرو منتقل شده و از ثانویه ترانسفورمر، توان خروجی تثبیت 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 تثبیت شده ایجاد مینماید از بکار بردن هرگونه تجهیزات مونیتورینگ دیگری مناسبتر است، از اینرو رگلاسیون 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.
تکنولوژی line interactive
در این نوع تکنولوژی برق ورودی وارد بخشInterface Power شده و خروجی را تأمین و همزمان عمل شارژ باتری انجام میگیرد.
Inverter در حالت نرمال (برق شهر) وظیفه شارژ باتری و در حالت قطع برق شهر، وظیفه تولید برق سینوسی از انرژی ذخیره شده باتری را بر عهده دارد. (شکل شماره ۱۹) در این حالت همانطور که گفته شد، Inverter عمل شارژ باتری را انجام میدهد. در این نوع تکنولوژی برق ورودی وارد بخشInterface Power شده و خروجی را تأمین و همزمان عمل شارژ باتری انجام میگیرد. برق ورودی وارد ***** شده و ترانس AVR(Automatic Voltage Regulation) عمل تضعیف (Boost) یا افزایش (Buck) برق ورودی را انجام میدهد و با یک رگولاسیون خوب، برق را به بار مصرفی میرساند
این توپولوژی درسایتها ، شبکه وسرورها (تجهیزات( IT بیشترین استفاده را دارد . ، 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 مونیتورینگ 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 .
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
۱- 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.
تکنولوژی double conversion
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 .
در این تکنولوژی برای ساختن خروجی، یکبار تبدیل AC به DC و یک بار تبدیل DC به AC انجام میگیرد به همین علت به این نوع تکنولوژی Double Conversion میگویند. ابتدا ولتاژ ورودی تبدیل به DC میشود تا وابستگی به برق ورودی کاهش یابد و سپس خروجی از این ولتاژ به وجود می آید.
در حالت نرمال، ورودی وارد یک *****، یک مدار Inverter شده و از طریق Static Switch وارد خروجی میشوددر حالت باتری، ورودی از مدار قطع است و باتریها خروجی را تأمین میکنند
– در وضعیت Bypass در این حالت مدارات داخلی یوپیاس حذف و خروجی مستقیما از ورودی تأمین میگردد.
این وضعیت در دو مورد زیر کاربرد دارد:
الف) در زمان تعمیر و یا سرویس دستگاه، نیازی به قطع آن از سیستم برقدهی نمیباشد، یعنی سرویس کار به جای آن که مجبور باشد تا کامپیوتر ها را خاموش نماید، میتواند یوپی اسها را تعمیر نماید .) Bypass به صورت دستی(
ب)در زمان ایجاد Fault (نقص) برای دستگاه یوپی اس مثلا Over Load، Over Head، …) یوپیاس به جای آن که خروجی دستگاه را قطع نماید) خود را به حالت Bypass برده تا از خاموش شدن کامپیوترها جلوگیری نماید Bypass) به صورت اتوماتیک
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 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 .
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
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.
انواع تکنولوژی ساخت
ساختار یو پی اس بهاین ترتیب است که:
برق ورودی وارد یک مبدل (Converter) شده و با رگولاسیون که در خروجی خود انجام میدهد وارد بار مصرفی میشود. یک منبع انرژی باتری هنگام قطع برق، انرژی را تأمین کرده و به منظور محفوظ ماندن انرژی در لحظه سوئیچینگ از برق به باتری و بالعکس از یک خازن استفاده میشودانواع تکنولوژیهای شناخته شده جهت ساخت یوپیاس عبارتند از:
۱-Standby
۲- Line-Interactive
۳- Ferro Resonant
۴- Double Conversion
۵- Delta Conversion
در این قسمت سعی داریم شما را به سه نوع تکنولوژی ساخت یوپیاس آشنا نمائیم:
Ferro Resonant Technology)
درحالت نرمال (برق شهر)، Inverter قطع میباشد و ورودی مستقیما وارد ترانس شده تا خروجی فراهم شود
پارامترهای اصلی جهتخرید 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 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 Ergonomyشکل ظاهری و تناسب دستگاه با توجه به نوع دستگاه و مکان استفاده، نقش مهمی در انتخاب دستگاه دارد
Robustness and Reliabilityاستحکام و قابلیت اطمینان زیاد در برابر شرایط سخت و بحرانی از مهمترین پارامترهای انتخاب یوپیاس مناسب می باشد
Technology & Wave Shapeیکی 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 میشود
:Rated VAتوان 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.
عددبه دست آمده از روش ۱ یا ۲ را با توجه به رنج تولیدی یوپیاسهاچک کرده و یوپیاس موردنظر 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،
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 رگلاسیون 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 ۵۰ Hz ± 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 رگلاسیون 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 Rangeبازه فرکانس خروجی یوپیاس که مقدار آن با بازه فرکانس ورودی دستگاههای مصرفی میبایست هماهنگ باشد
Efficiency – Normal Mode
Backup Regulation: 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
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 دهندهنوری 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 UPSwing 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 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)
__________________
تواننامی : از دو راه می توان توان نامی را برای 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 رگلاسیون 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 برایباتری 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 ۲٫ زمان استقلال یاBack up 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.
انواع باتری های قابل استفاده در UPS کدامند؟
انواع باتری شامل : سرب اسید ، نیکل کادمیم ، لیتیوم و سیلور آلکالین می باشند.
مناسبترین نوع باتری برای 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.
در صورتی که بخواهیم UPS باژنراتور 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 موردنیاز 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.
UPS کدام کشورها دارای کیفیت بالا می باشد؟(سازندگان کدام کشورها از معروفیت برخوردارند؟)
امروزه خیلی از کشورها UPS تولید می کنند و روز به روز به این تولید کنندگان نیز افزوده می گردد ، البته در ایران امروزه بیشتر شرکتها واردکننده UPS هستند تا تولید کننده و تعداد معدودی تولید کننده UPS هستند.
بیشتر UPS های وارداتی نیز متعلق به شرکت های چینی می باشد که دارای کیفیت های متفاوتی است، روی هم رفته در حال حاضر UPS های کشورهای اروپای غربی از جمله ایتالیا و فرانسه دارای کیفیت بالاتری از دیگر کشورها می باشند .
امروزه UPS های توان پایین با قیمت کم متعلق به کشورهای آسیای شرقی از جمله چین می باشد و UPS های با توان بالاتر از ۱۰۰KVA خیلی کم در شرکت های چینی تولید می شود در حالی که 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 آنچیست؟
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 نصبچه موارد ایمنی باید رعایت گردد .
۱٫ طریقه حمل و قرارگیری برای سالم رساندن UPS به مکان نصب
۲٫ اندازه و وزن ، آیا محل نصب فضای کافی برای نصب UPS و کف آن تحمل وزن UPS را دارد
۳٫ انتخاب مکان نصب مناسب ( برای بالا بردن طول عمر 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 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 UPS و باتری باید دارای چه ویژگی هاییباشد؟
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 UPS 0 – ۴۰ ◦C می باشد و رطوبت بین ۹۰% – ۲۰% باشد نویز محیط زیاد نباشد که روی کارکرد 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 وچه 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 UPSاستفاده 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 UPS چیست و چه وسایلی می توان به آنوصل نمود؟
مشخصات خروجی هر 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 نمیتوان به UPS 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 UPS باید مرتب بازبینی شود؟
در ups ها به صورت دوره ای باید مواردی مرتب چک گردد که آنها شامل ولتاژ و فرکانس ورودی و خروجی ، توان مصرفی ups ، دمای محیط و دمای داخلی ups ، مسیرهای تهویه و فنهای داخلی ups ، جریان شارژ باتریها؛ با قطع ورودی 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 UPS و باتریچیست؟
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 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 هاییدارد؟
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 UPS وجود دارد؟
لازم به ذکر است که در بعضی از 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 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
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.
باتری خشک
یکی دیگر از عوامل مهم انتخاب UPS در حال حاضر برای کاربران غیر حرفه ای ونیمه حرفه ای وجود باتری خشک در UPS است . این باتری به کاربر این امکان را می دهد تا بتواند در زمان قطع برق نیز از سیستم خود استفاده کند
