خالی از لطف نیست یاداور شویم که تاریخ الکتریسیته به ایران و بین‌النهرین باستان بازمی‌گردد و اولین باتری اختراع شده را به دوره اشکانیان  در حدود 1800 سال پیش نسبت می‌د هند . نمونه هایی از این باتری که توسط یک محقق آلمانی در حوالی بغداد به دست آمده است هم اکنون در موزه برلین نگهداری می شود . البته الکتریسیته امروزی، مدیون زحمات فیزیکدانانی همچون، استفان گری ، الکساندر ولت، آندره آمپر، نیکلا تسلا، جرج سیمون اهم، مایکل فارادی و توماس ادیسون می باشد .نیاز مبرم انسان امروزی به انرژی الکتریکی و دستاوردهای بیشمار آن (جهت گذران زندگی روزمره ، پردازش اطلاعات و  پیشرفت تکنولوژی و..) بر همگان آشکار است ، لذا تامین و نگهداری یک منبع انرژی الکتریکی با کیفیت مناسب و استفاده بهینه از آن ، از دغدغه های مهم بشراست .

شرکت صنایع الکترونیک پروانه (اپیکو)قصد دارد با ارائه مقالاتی ، کاربران را از مشکلات احتمالی موجود در منبع توان ورودی(مثلاً برق شهر ، ژنراتورها و موتورهای برق )آگاه ساخته و جهت پشتیبانی و حفاظت از تجهیزات حساس کامپیوتری و الکترونیکی در مقابل اختلالات موجود ، لزوم استفاده از دستگاه یوپی اس، کارآییها و انواع توپولوژیهای آن را تشریح نماید .

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 فركانسی   Frequency variation) ) و زمان سوئيچينگ 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.

Spike



 

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 فیلترینگ 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.

Noise



 

 افزایش ولتاژ لحظه ای (Surge)

عبارت است از افزایش دامنه ولتاژ که برای مدت یک سیکل تا حدود یک دقیقه بروی خطوط انتقال به وجودمی آید.  Surge   بر خلاف Spike چون از یک سیکل بزرگتر است مقدار ولتاژ متوسط را تغییر نمی دهد ، اما چون دارای زمان بیشتری است اثرات نامطلوبی را بر منابع تغذیه سوئیچینگ دارد و سبب کاهش طول عمر یا خرابی تجهیزات الکترونیکی می شود . علت عمده تولید آن علاوه بر رعد و برق خارج شدن بارهای الکتریکی بزرگ  مانند الکترو موتورها از خطوط برق یا بروز نقص وخطا در تجهیزات تامین کننده برق منطقه ای میباشد .

 

                                                   

 Surge



 

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 6 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 .

Sag



 

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.

Harmonic



 

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. 

                                   

Brownouts



 

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 .

Blackout



 

نوسانات فركانسی (  Frequency variation)

به معنای تغییرات در فرکانس برق شهر یا منبع توان می باشد معمولاً اين نوسانات در برق شهر ايجاد نمي 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 .

Frequency variation



 

زمان سوئيچينگ گذرا   )Switching Transient(

زمان سوئيچ در دستگاههایي همانند کامپیوترها كه با منابع تغذيه سوئيچينگ كار میكنند باعث ايجاد پيشامدهای غير عادی يا نا منظم مانند افت ولتاژ لحظه ای و یا ریست شدن  ميشود، البته در برخی موارد هم سبب ایجاد خرابی در تجهیزات الکتریکی خواهد شد .

                                             

Switching Transient



 

نتیجه گیری :

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 3-7027 ) 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 قدرت بدون 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 .    

 

بالای صفحه  نسخه چاپی