ورود به سایت

ثبت نام در سایت

Registration confirmation will be e-mailed to you.

فراموشی رمز

چهار × 2 =

بستن
بستن

چگونه از ups هنگام قطع برق استفاده کنیم ؟

چگونه از ups هنگام قطع برق استفاده کنیم ؟

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، ازمایشگاهی و بیمارستانی می‌باشند.
کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ، تغییر فرکانس، انواع امواج لحظه ای یا دایم، 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.

مطالب مرتبط


گام 1 - ups چیست ؟

در کشورهای پیشرفته علیرغم 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.

UPS 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، 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.

UPS ها در توانهاي متفاوتي نظير 300 -700 -1000 -6000 ولت آمپر ساخته ميشوند و بايد با توجه به تعداد ومصرف دستگاههايي كه بايد تغذيه شوند UPS با توان مناسب را انتخاب نمود .

البته علاوه بر محدوديتي كه توان خروجيUPS  در تعداد دستگاههاي مورد تغذيه ايجاد ميكند محدوديتي نيز در زمان تغذيه دستگاهها وجود دارد.هر چه ظرفيت باتريها بيشتر باشد مدت طولاني تري ميتوان دستگاهها را تغذيه كرد.

باتريها بطور جداگانه يا در كابينتهاي خاصي (BATTERY PACK) قرار ميگيرد و به ترمينال ورودي DC در پشت UPS وصل مي شوند. UPS ها با ولتاژ ,12 V DC 24و48 تغذيه مي شوند. براي ولتاژ 24 ولت دو باطري 12 ولت و براي 48 ولت 4 باطري كاملا يكسان را با هم سري كرده و به UPS وصل مي كنند. معمولاًUPS  ها داراي تنظيم كننده اتوماتيك ولتاژ ( AVR) (AUTOMATIC VOLTAGE REGULATION ) مي باشند تا در هنگام وجود برق شبكه عمل تثبيت ولتاژ را نيز در محدوده مشخصي انجام دهند.

مقدار محدوده تثبيت ولتاژ معمولاٌ بصورت درصد در مشخصات فني UPS ذكر مي گردد .هنگامي كه ولتاژ ورودي پايين است AVR ولتاژ را بالا مي برد(BOOST) و هنگامي كه ولتاژ ورودي بالا است AVR ولتاژ را پايين مي آورد (BUCK). در UPS هاي جديد يك پورت RS 232 وجود دارد كه در پشت UPS قرار ميگيرد و از آن جهت اتصال به كامپيوتر استفاده مي شود . بعد از وصل كردن UPS به كامپيوتر مي توان با نرم افزار ارائه شده به همراه آن تنظيمات مربوطه را انجام داد. كانكتور اتصال به برق شهر نيز در پشت UPS قرار مي گيرد و خروجيهاي برق 220 ولت از پريزهاي پشت UPS گرفته مي شود . 

گام 2 - توپولوژی های UPS :

دسته بندی عمومی ups های مدرن عبارتند از :

*Standby (جانشین ) یا off_line  ( برون خط )

*Ferro resonant standby

*Line _interactive (خط تعاملی )

*Double_ conversion ( تبدیل مضاعف ) یا online ( برخط )

*Delta conversion (تبدیل اختلاف )

 Standby

سادترین و ارزان ترین نوع UPS است که معمولا در کامپیوترهای شخصی از آن استفاده می شود. در نمودار بلوکی  عملکرد این نوع UPS نشان داده شده است. در شرایط عادی , سوئیچ به ورودی AC فیلتر شده (مسیر پررنگ ) وصل بوده وبا بروز خطا به خروجی Inverter (مسیر خط چین ) متصل می شود.

همانطوری که می دانید Inverter  یک مبدل DC به AC است که در اینجا از باتری, ورودی DC را دریافت کرده و خروجی AC برای مصرف کنند تولید می کند. باتری در شرایط عادی توسط مدار شارژ , شارژ شده و با تغییر وضعیت کلید , جریان مورد نیاز Inverter را تامین می کند.

توجه: از آنجای که معمولا در زمان تغییر وضعیت کلید, برای چند میلی ثانیه جریان دریافت شده توسط بار قطع  می شود, در صورتی که از این نوع UPS برای کامپیوترهای  شخصی استفاده می شود لازم است تا این زمان (Transfer time ), کمتر از مقدار holdup منبع تغذیه ی کامپیوتر باشد, در غیر این صورت در لحظه ی سوییچ نمودن, کامپیوتر shut down خواهد شد.

 

Ferro resonant standby

زمانی این نوع UPS متداول ترین در رنج 3 تا 15 کیلو وات_آمپر بود. در این نوع UPS از یک ترانسفورماتور فرورزونانس استفاده می شود که دارای یک ورودی  و دو خروجی است. در شرایط عادی سوئیچ انتقال بسته بوده و ورودی ترانس از برق شهرتامین می شود (مسیر پررنگ). با قطع برق شهر, سوئیچ انتقال باز شده واینورتور جریان بار را تامین می کند.

در UPS از نوع Ferro resonant , ترنسفورماتور دارای توانایی فرورزونانس است که می تواند تا حدودی ولتاژ خروجی را رگوله نموده و موج خروجی را شکل دهد.

اگرچه ایزوله شدن از خط برق شهر وفیلتر شدن برشها به وسیله ی ترانسفورماتور از ویژگی های مثبت این نوع UPS ها است اما ترنسفورماتور فرورزونانس مقادیر زیادی گرما ایجاد می کند که باعث کاهش راندمان UPS می شود. همچنین وجود این ترانسفورماتور باعث افزایش وزن و ابعاد این نوع  UPS می شود.

یکی از دلایلی که در حال حاضر از محبوبیت این نوع UPS کاسته شده است این است که اگر مصرف کننده, یک منبع تغذیه مدرن باشد UPS ناپایدار خواهد شد.

تمام سرورهای بزرگ و مسیر یابها از منبع تغذیه " ضریب توان صحیح شده" استفاده می کنند که جریانهای سینوسی می کشند. این جریان صاف ورودی در نتیجه خازن هایی است که در انها وجود دارد و موجب پیش فاز شدن آن نسبت به ولتاژ اعمال شده می شود, از طرفی ترانسفورماتور فرورزونانس دارای مشخصه ی صلفی است که موجب  پس فاز شدن جریان نسبت به ولتاژ می شود. ترکیب این دو ویزگی باعث ایجاد یک مدار تانک می شود که درنتیجه, تشدید ایجاد شده و موجب به خطر افتادن بار می شود.

Line-interactive

این UPS متداول ترین نوعی است که برای سرورهای کوچک تجاری, اداری و وب استفاده می شود. نمودار بلوکی یک UPS خط تعاملی است و همان طور که ملاحظه می کنید طراحی ان بطور کلی متفاوت UPS های standby است.

در این طراحی, Inverter پیوسته به خروجی UPS متصل است. در شرایط عادی اینورتر به صورت معکوس عمل کرده وباتری شارز می شود. زمانی که برق ورودی قطع می شود, سوئیچ باز شده و جریان از باتری به خروجی UPS جاری می شود.

بازدهی بالا, ابعاد کوچک, قیمت پایین و قابلیت اعتماد بالا وتوانایی تصحیح افزایش یا کاهش ولتاژ خط موجب شده است تا این نوع UPS در بازه ی 0.5تا 5 کیلو وات-آمپر متداول ترین نوع باشد.

Double Conversion

پرمصرف ترین UPS در توان های بالاتر از 10 کیلو وات-آمپر نوع Onlin است. نمودار بلوکی این UPS  و همانطور مسیر اصلی جریان به جای خط برق Inverter است.

در UPS نوع double conversion یا online , قطع شدن برق موجب فعال شدن سوئیچ انتقال نمی شود, چرا که ورودی AC از طریق یک مبدل AC به DC (یکسوساز) در حال شارز کردن باتری است و باتری جریان ورودی Inverter را تامین می کند. بدین ترتیب برخلاف سه نوع برسی شده در UPSهای ONLINE زمان انتقال صفر است.

وجه تسمیه ی double conversion این است که در این نوع UPS دو بار تبدیل انجام می شود, یک بار تبدیل  ACبه DC برای شارز نمودن باتری وبار دیگر تبدیل DC  به AC توسط Inverter .

مشخصه های الکتریکی خروجی این نوع UPS نزدیک به ایده آل است اما قطعات آن بیشتر از نواع دیگر در معرض فرسایش اند (جرا که دائما در مسیرجریان اند) و همچنین توان مصرف شده بوسیله ی این بخش ها, باعث کاهش بازدهی UPS می شود. به علت قیمت بالای این نوع UPS از آن در موارد بسیار حساس نظیر سرورهای بزرگ و تجهیزات موجود در مراکز داده استفاده می شود.

توجه: سوئیچ موجود در نمودار بلوکی  در مواردی بسته می شود که به دلایلی لازم است تا بطور مستقیم از ورودی برق شهر استفاده نمود.

Delta conversion

این طرح UPS که نزدیک به ده سال عمر دارد و به منظور افزایش بازدهی نوعonline  معرفی شده است در توان های 5کیلو تا 1.6 مگا ولت آمپر در دسترس می باشد.

مشابه با نوع online  , در این نوع UPS جریان بار به طور پیوسته از خروجی Inverter تامین می شود که از باتری تغذیه شده است. تفاوت در این است که یک  Delta converter به تامین جریان خروجی کمک می کند. در شرایطی که برق ورودی قطع شود ومشکلی در آن بوجود آید, رفتار این  UPS مشابه با نوع online است.

به عبارت دیگردر شرایط عادی برخلاف نوع double conversion , تمام جریان خروجی UPS از باتری تامین نمی شود بلکه در هر لحظه, اختلاف مقدار خروجی مطلوب با مقدار فعلی خط , از طریق خروجی Inverter دریافت می شود.

 * تکنولوژی Delta conversion تنها هسته ی طراحی UPS است که بوسیله ی قوانین ثبت اختراع حمایت شده و در نتیجه, بوسیله ی سازندگان محدودی ارائه می شود.

گام 3 - مقایسه فناوریهای ساخت UPS بر پایه ی ترانس و بدون ترانس :

تفاوت بین UPS های TB و TL از نظر تکنولوزی ساخت :

UPS های TB  دارای تکنولوژی قدیمی تری نسبت UPS های TL  هستند و تقریبا اکثر تولیدکنندگان مطرح دنیا با انتخاب تکنو لوژی جدیدتر دیگر چنین UPS را تولید نمی کنند. در گذشته  بدلیل عدم وجود سوئیچ های IGBT با فرکانس وتوان بالا, اکثرا از رکتیفایر های تریستوری در ورودی UPS ها استفاده می شد.

مهمترین نقطه ضعف استفاده از رکتیفایر های تریستوری عدم امکان تقویت سطح ولتاژ DC یکسو شده است. چون Inverter مستقیما از این سطح ولتاژ تغذیه میکند, بدلیل پایین بودن دامنه ولتاژ  DCنمی تواند بطور تضمینی سطح ولتاژ 220ولت را در خروجی تولید نماید.

به همین دلیل دامنه ولتاژ خروجی اینور تر را در یو پی اس های TB کمتر از 220 ولت انتخاب میکنند و به کمک یک ترانس افزاینده مقدار آن را به 220 ولت میرسانند 

مقایسه یوپی اس های transformer base و  transformer less :

 

علت اصلی آنکه این سری از UPS ها را "transformer base" می نامند لزوم استفاده از همین ترانس افزاینده در خروجی انها است پس از تولید شدن IGBT هایی با توان و فرکانس  سوئیچینگ بالا .امکان استفاده از مدارات BOOST در ورودی UPS ها به همراه تصحیح کنننده ضریب توان میسر شد. دامنه ی ولتاژ باس در UPS های که با تکنولوزی BOOST ساخته میشوند بسیار بالاتر است وبه کمک اینور تر هایی با فرکانس کلید زنی بالا میتوان به راحتی سطح ولتاژ 220 ولت را تولید کرده ودیگر نیازی به استفاده  از ترانس های افزاینده در خروجی وجود ندارد.

 ضمنا علاوه بر ساخت باسی با ولتاژ بالاتر امکان اضافه نمودن دو قابلیت تصحیح ضریب توان ورودی ( PFC ) و همچین بهبود دهنده THD جریان ورودی توسط مدارات BOOST وجود دارد. کلیه این موارد باعث می شوند  که  UPS های با تکنولوزی بالاتر مورد استقبال بیشتری قرار بگیرند چرا که علاوه بر حذف لزوم وجود ترانس مزایای دیگری از جمله بهبود PF ورودی, بهبود THD جریان ورودی, کاهش جریان مصرفی, کاهش قیمت برق برای مصرف کننده, استفاده از سیم کشی با قطر کمتر, کاهش نویزهای تداخلی با سایر مصرف کنندگان, امکان استفاده از زنراتورهایی با توان نامی کمتر جهت تامین برق ورودی UPS و... را شامل می شوند.

بنا به دلایل مختلفی ممکن است ترانس ایزوله برای یک یوپی اس TL  پیشنهاد شود. در چنین شرایطی ممکن است این سوال پیش آید که چه تفاوتی بین یک دستگاه TB و TL + ITR  خواهد بود؟ در ادامه سعی می شود به این سوالات پاسخ داده شود.

 

  UPS های transformer less : 

آیا UPS TL  که در آن از ترانس ایزوله استفاده می شود تبدیل به UPS TB  می شوند؟

خیر. ترانس ایزوله در UPS های TL  یک آبشن می باشد و ساختار این نوع UPS ها با اضافه شدن ترانس تغییری نمی کند. مبحث " Transformer base"  یا "transformer Lees"  به تکنولوزی ساخت داخلی UPS بر می گردد. همان گونه که از نام UPS transformer base نیز مشخص است, ترانس بعنوان جزء اساسی و پایه در ساختمان این یوپی اس بکار گرفته شده و در واقع یوپی اس   Transformer baseنمی تواند بدون ترانس کامل بوده و مورد استفاده قرار گیرد.

 نقاط ضعف UPS های "TB  " نسبت به " TL  به همراه ترانس ایزوله ":

الف) عدم ایزولاسیون واقعی خروجی UPS در هنگام BYPASS در بسیاری از کاربردهای حساس تضمین ایزولاسیون خروجی از ورودی الزامیست (همانند کاربردهای بیمارستانی).

از آنجای که در خروجی UPS های TB  اجبارا از یک ترانسفورماتور افزاینده استفاده می شود, نمی توان مسیرBypass  رابه سر اولیه ترانس متصل نمود و به ناچار برق ورودی باید به سرثانویه ترانس متصل شود که این عامل باعث عدم ایزولاسیون در هنگام عملکرد در حالت bypass می شود.

ب) حذف ضعیف نویزهای مود مشترک

همانطور که در قسمت الف بیان شد بدلیل امکان اتصال مستقیم نول ورودی به خروجی دستگاه نمی توان یکسر ثانویه ترانس را مستقیما به ارت وصل نمود زیرا در این صورت اتصال مستقیم ارت و نول به یکدیگر راشاهد خواهیم بودکه اختلاف استاندارد می باشد. برخلاف اکثر تبلیغاتی که برای دستگاه های TB  انجام می دهند این UPS ها توانایی حذف کامل نویز مود مشترک را به دلیل عدم اتصال مستقیم خروجی به ارت نداشته و بخشی از نویز به ناچار به مصرف کننده منتقل خواهد شد.

ج) عدم امکان صفر شدن ولتاژ نول-ارت

مشابه توضیحات قسمت(ب) چون یکسر ثانویه ترانس به مستقیما به نول وصل می شود و صرفا از یک فیلتر EMI داخلی عبور می کند امکان دارد که بخشی از ولتاژ نویز فیلتر نشده و به بارها منتقل گردد که پدیده ممکن است برای بعضی از دستگاه های حساس همچون VSAT  ها مشکل ساز گردد.

د)  تحت فشار بودن بیش از حد باتری به دلیل اتصال مستقیم باتری به باس DC

در اغلب UPS های TB , باتری ها مستقیما به باس داخلی UPS متصل می شوند در صورتیکه در UPS های TL یک مدار تقویت 3 بعنوان واسط بین باتری و باس اینورتراست. همانطور که میدانیم اینورتر جریان بار را مستقما از باس برداشت می کند و این جریان در صورتی که بار کامپیوترباشد دارای پیک های بالای است (سه برابر جریان RMS ).

 اگر این جریان مستقیما از باتری کشیده شود باعث ایجاد پدیده ای به نام " Hard sulfation " در باتری ها می شود که نتیجه آن افت قابل ملاحظه زمان backup دهی باتری خواهد بود. اما در دستگاه های TL مدار واسطی که اغلب یک مبدل DC/DC است علاه بر آنکه نقش یک فراینده را ایفا می نماید.

وظیفه هموار کردن و کاهش ریپل جریان کشیده شده از باتری ها را نیز ایفا می نماید. به همین دلیل جریان کشیده شد از باتری در دستگاه های TL ریبپل جریان بسیار کمتری از مشابه TB خود دارند که طول عمر استفاده از باتری و مدت زمان Backup دهی آنها را افزایش خواهد داد .

و) الزام وجود ترانس در UPS TB

الزام وجود ترانس در ساختار دستگاه های TB ودلخواه بودن آن در UPS های TL را شاید بتوان بدیهی ترین نقطه ضعف UPS های TB دانست. چون همانطور که پیش ازاین گفته شد گرچه وجود ترانس دارای مزیت هایی می باشد, اما در عین حال نقاط ضعفی همچون هزینه بالا, وزن بالا , حجم بالا, کاهش راندمان, افزایش دمای کاری UPS و....را بطور ذاتی در بر دارد.

ضریب قدرت ورودی کم و THD جریان ورودی بالا

همانطور که گفته شد یوپی اس های TB به دلیل استفاده از تکنولوزی قدیمی تر در مدار ورودی خود, اغلب از قابلیت تصحیح ضریب توان ورودی یا همان  PFC  برخوردار نبوده و در نتیجه PF ورودی آنها قابل قیاس با کیفیت دستگاه های TL نمی باشد, که این پدیده به معنی بالاتر رفتن هزینه برق مصرفی, بالاتر رفتن جریان موثر ورودی , افزایش قطر سیم کشی ورودی, گرم تر شدن سیم ها و نیاز به زنراتورهای قویتر خواهد شد چرا که دیگر UPS صرفا توان اکتیو از ورودی نکشیده و به همراه آن مقداری توان راکتیو نیز از برق شهر جذب می کند. در ضمن وظیفه دوم مدار PFC که کاهش هارمونیک جریان ورودی و بالا بردن کیفیت آن (بهبود THD) است را نیز دارا نبوده و هارمونیک های بیشتری را به شبکه تزریق می نمایند, که این مساله باعث افزایش قابل ملاحظه نویز مسیر ورودی UPS و ایجاد پدیده Packet Lost در شبکه های دیتای مجاور UPS خواهد گردید. البته لازم به ذکر است که در بعضی از UPS های TB توانسته اند که مساله را مرتفع نمایند.

اطلاعات مطلب

  • کامپیوتر و فناوری
  • 866 بازدید
  • blankblankblankblankblank (No Ratings Yet)
    blankLoading...
  • آخرین ویرایش توسط : مهدی هاتفی نیا - سه‌شنبه, 20 فوریه 18, 7:46 ب.ظ

دیدگاه کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بهترین علوم و دانش برای شما گردآوری میشه

آخرین های آیا میدانید

از همه جا براتون مطلب داریم لطفا کلیک کنید

مطالب برگزیده

موضوعات مهم سایت

مطالب محبوب