آشنایی با انواع منبع برق اضطراری

انواع منبع برق اضطراری/ منبع تغذیه بدون وقفه که به اختصار UPS نامیده می شود، دستگاهی است که هدف آن تامین برق سیستم در زمانی که منبع برق اولیه از کار می افتد، یا زمانی که سطح ولتاژ منبع تغذیه به زیر سطوح عملکرد قابل قبول می رسد، می باشد. یو پی اس یک عنصر رایج است که در طراحی رایانه ها، مزارع سرور و مراکز داده که داده های دیجیتال را در خود جای می دهند، گنجانده شده است. بسته به نیازهای برنامه، UPS ممکن است به اندازه کافی سیستم را تغذیه کند تا امکان خاموش شدن منظم را فراهم کند، بنابراین از مسائل مربوط به خرابی سیستم در اثر از دست دادن ناگهانی برق جلوگیری می کند. یا در موارد دیگر، UPS ممکن است به گونه‌ای پیکربندی شود که برق را برای مدت زمان طولانی‌تری تامین کند، در واقع، برق مداوم را ارائه می‌کند که منجر به عدم وقفه در عملکرد تجهیزات متصل به UPS می‌شود. در این مقاله مروری بر انواع رایج سیستم‌های UPS مورد استفاده ارائه می‌شود و تنظیمات و عملکرد آن‌ها مورد بحث قرار می‌گیرد.

مثال کامپیوتر شخصی

شاید ساده ترین مثال از یک یو پی اس که با آن آشنا هستیم، بکاپ باتری مورد استفاده در رایانه های شخصی باشد. رایانه‌های لپ‌تاپ و تبلت از فناوری باتری داخلی مانند لیتیوم یون تغذیه می‌شوند که برق DC را به لوازم الکترونیکی رایانه می‌رساند. منبع تغذیه یا واحد شارژر همراه با رایانه برای شارژ مجدد باتری در صورت نیاز زمانی که سطح شارژ از حالت استفاده کم می‌شود، کار می‌کند.

اگر لپ تاپ یا تبلت به منبع تغذیه وصل شده باشد و کاربر در حال کار با کامپیوتر باشد، قطع ناگهانی برق شهری باعث می شود منبع تغذیه از شارژ مجدد باتری در طول دوره قطع جلوگیری کند، اما از دیدگاه کاربر. ، هیچ خرابی یا قطعی را تجربه نمی کنند. باتری آنبرد همچنان برق PCBهای داخل کامپیوتر مانند CPU را تامین می کند، بنابراین هیچ از دست دادن داده رخ نمی دهد.

بسته به سطح شارژ باتری در لحظه ای که قطع برق اتفاق می افتد، کاربر ممکن است بتواند بدون حادثه به کار خود ادامه دهد تا زمانی که برق شهری بازیابی شود و منبع تغذیه دوباره شروع به شارژ باتری کامپیوتر کند. یا در صورت سطح شارژ پایین، کاربر به احتمال زیاد همچنان می‌تواند کار خود را با موفقیت ذخیره کند، فایل‌ها و برنامه‌های باز شده را ببندد و یک خاموش کردن استاندارد رایانه را انجام دهد.

این مطلب را از دست ندهید UPS CAD10KX1-RT-4U و نحوه عملکرد

این مثال چارچوبی را برای نحوه عملکرد سایر تنظیمات سیستم‌های UPS تنظیم می‌کند که در بخش بعدی توضیح داده خواهد شد.

انواع سیستم های منبع تغذیه بدون وقفه

سیستم های یو پی اس را می توان به طور کلی به عنوان یکی از این پنج نوع طبقه بندی کرد:

یو پی اس آماده به کار
UPS تعاملی خطی
UPS آماده به کار فرو
UPS آنلاین دوتایی

توجه داشته باشید که این انواع بر اساس تقاضای پشتیبان برق AC برای بار هستند.

یو پی اس آماده به کار

یک یو پی اس آماده به کار پیکربندی است که در آن یک باتری پشتیبان توسط ولتاژ خط شارژ می شود و از طریق یک اینورتر به یک سوئیچ انتقال تغذیه می شود. هنگامی که برق اولیه قطع می شود، سوئیچ انتقال مسیر برق آماده به کار را آنلاین می کند (در شکل 1 زیر به عنوان مسیر پایین با خط چین نشان داده شده است).

اینورتر معمولاً تا زمانی که برق قطع نشود فعال نیست و از این رو اصطلاح آماده به کار برای توصیف این نوع یو پی اس استفاده می شود. نیاز به تغییر فعال مسیر برق به این معنی است که از زمان قطع برق اولیه تا اتمام سوئیچ‌وور، قطعی کوتاهی رخ می‌دهد. مسیر برق اولیه نشان داده شده در شکل 1 شامل یک فیلتر LC و مدار حفاظت از نویز برای جداسازی نویز است.

مثال لپ‌تاپ که قبلاً ارائه شد را می‌توان یک نوع ساده‌شده از UPS آماده به کار در نظر گرفت که در آن خروجی مورد نظر به جای AC DC است و نیازی به سوئیچ انتقال نیست.

UPS تعاملی خطی

یکی از متداول‌ترین طرح‌های مورد استفاده برای منبع تغذیه بدون وقفه، UPS تعاملی خطی است که در شکل 2 زیر ارائه شده است. با طراحی تعاملی خط، توان اولیه از طریق یک سوئیچ انتقال به یک اینورتر و سپس به بار منتقل می شود. اینورتر در این طرح همیشه فعال است و هنگامی که برق اصلی روشن است، به صورت معکوس عمل می کند تا برق AC ورودی را به DC تبدیل کند که برای شارژ باتری پشتیبان استفاده می شود.

این مطلب را از دست ندهید معرفی سیستم UPS آنلاین

اگر برق خط قطع شود سوئیچ انتقال باز می شود و اینورتر در جهت عادی کار می کند، برق DC را از باتری گرفته و برای تامین بار به AC تبدیل می کند.

این طراحی که اینورتر را فعال نگه می‌دارد، فیلتر بهبود یافته را ارائه می‌کند و گذرگاه‌های سوئیچینگ را که می‌تواند با پیکربندی UPS آماده به کار وجود داشته باشد، کاهش می‌دهد. بسته به طراحی اینورتر، این پیکربندی می تواند دو مسیر قدرت مستقل برای بار فراهم کند و اینورتر را به عنوان یک نقطه خرابی حذف کند.

بنابراین حتی اگر اینورتر از کار بیفتد، برق AC همچنان می تواند به خروجی جریان یابد. این نوع یو پی اس هزینه کم، قابلیت اطمینان بالا و راندمان بالا را ارائه می دهد و می تواند کاربردهای ولتاژ پایین یا بالا را پشتیبانی کند.

UPS آماده به کار فرو

UPS آماده به کار فرو از یک ترانسفورماتور سه سیم پیچ استفاده می کند تا بار را به منبع برق متصل کند، همانطور که در شکل 3 در زیر نشان داده شده است. برق اولیه از طریق یک کلید انتقال جریان می یابد که به طور معمول به سیم پیچ های ترانسفورماتور بسته می شود، جایی که به سیم پیچ ثانویه جفت می شود.

ترانسفورماتور و سپس برق را به بار خروجی می رساند. مسیر برق پشتیبان، ولتاژ خط را به شارژر باتری می برد و باتری پشتیبان را حفظ می کند، که سپس به یک اینورتر متصل می شود که به سیم پیچ سوم ترانسفورماتور می پیوندد.

هنگامی که برق اولیه قطع می شود، سوئیچ انتقال باز می شود و اینورتر برق را از باتری پشتیبان به بار می رساند. در این پیکربندی طراحی، اینورتر در حالت آماده به کار است و با قطع برق اولیه و باز شدن کلید انتقال فعال می شود.

ترانسفورماتور، در حالی که بار را از گذرای ولتاژ خط جدا می کند، می تواند اعوجاج ولتاژ خروجی و گذراهای خود را که احتمالاً بدتر از اتصال AC ضعیف است ایجاد کند. علاوه بر این، ناکارآمدی ترانسفورماتور فرو ممکن است منجر به تولید مقدار قابل توجهی گرما شود که در بالای آن بسیار بزرگ و سنگین هستند و در نتیجه سیستم‌های UPS فرو در حالت آماده به کار را نیز حجیم می‌کنند.

این مطلب را از دست ندهید انواع سیستم UPS

این نوع یو پی اس امروزه کمتر برای تامین انرژی بارهای سیستم کامپیوتری مدرن استفاده می شود زیرا ممکن است ناپایدار شوند. منابع تغذیه مورد استفاده برای تغذیه سرورها و روترها “ضریب توان تصحیح شده است” به طوری که فقط برق سینوسی را از برنامه های برق مصرف می کند. این کار با استفاده از خازن هایی انجام می شود که دارای راکتانسی برای هدایت ولتاژ AC اعمال شده هستند. خروجی ترانسفورماتور UPS آماده به کار فرو حاوی سیم پیچ هایی است که اندوکتانس آنها در مقایسه با توان AC منجر به تاخیر در ولتاژ می شود. این ترکیب از یک مدار القایی و خازنی منجر به رزونانس یا زنگ می شود که ممکن است جریان های بالایی تولید کند و به طور بالقوه به تجهیزات بار آسیب برساند.

یو پی اس آنلاین دو تبدیلی

برای برنامه های بالای 10 کیلو ولت آمپر، یو پی اس آنلاین تبدیل دوگانه اغلب پیکربندی انتخابی است. در شکل 4 زیر، UPS آنلاین تبدیل دوگانه مشابه UPS استندبای است با این تفاوت که خروجی اینورتر نشان دهنده مسیر برق اولیه است در حالی که در UPS آماده به کار این مسیر ثانویه یا پشتیبان است.

برق اصلی AC یک یکسو کننده (مبدل AC به DC) را تغذیه می کند و سپس مستقیماً به اینورتر که برق AC را از برق DC بازسازی می کند، تغذیه می شود. یک باتری پشتیبان به خط DC متصل می شود و توسط یکسو کننده شارژ می شود.

یک سوئیچ بای پس استاتیک موجود است اما در صورت خرابی برق اصلی AC فعال نمی شود. در صورت از کار افتادن شبکه AC، برق باطری به طور یکپارچه به اینورتر تغذیه می‌کند، و در نتیجه در صورت قطع برق، زمان انتقال داده نمی‌شود. از آنجا که اینورتر و یکسو کننده به طور مداوم در این طراحی فعال هستند، قابلیت اطمینان قطعات الکتریکی در مقایسه با سایر طرح ها کاهش می یابد. اما از منظر قدرت الکتریکی، این نوع یو پی اس عملکرد خروجی برق ایده آلی را ارائه می دهد.

تعمیر یو پی اس