فرآیند یافتن، انتخاب و تعیین کیفیت یو پی اس

فرآیند یافتن، انتخاب و تعیین کیفیت یو پی اس

 منابع تغذیه بدون وقفه (یو پی اس) تجاری آماده، برای کاربردهای نظامی می­تواند تمرینی برای خنثی ­سازی باشد. مشخصات و برگه­های اطلاعات تولیدکنندگان در درجه اول برای بازارهای کسب و کار تجاری نوشته می­شوند. آنها اغلب طیف وسیع­تری از اطلاعات مورد نیاز برای تعیین درست کاربرد آنها برای استفاده در کاربردهای نظامی خاص را منعکس نمی­کنند.

سه استاندارد صنعتی برای طراحی توپولوژی یو پی اس وجود دارد: آف­لاین، لاین-اینتراکتیو و آن­لاین. برای بسیاری از کاربردهای نظامی، آف­لاین و لاین-اینتراکتیو، طرح­های کم هزینه­ای بوده اما مقبول نیستند. آنها برای تهیه باتری پشتیبان اصلی طراحی شده بودند.  این نوع از واحدها به سادگی توان یوتیلیتی را از طریق یو پی اس عبور داده تا اینکه این توان یوتیلیتی از دست می­رود، که در این زمان، آنها (واحدها) عملیات اینورتر توان- باتری را بکار می­اندازند.

در مقابل، مزایای استفاده از یکیو پی اس آن­لاین خوب، بسیار زیاد است. آنها اینورتری با کار مستمر و با یک خروجی موج سینوسی درست با اعوجاج کم را ارائه می­دهند. (%۳ THD معمول). محدوده وسیع ولتاژ ورودی آنها به خوبی با تنظیم (رگوله­سازی) ولتاژ خروجی فشرده – حدود %۳-۲± معمول، قرین شده است. آنها همچنین محدوده فرکانس ورودی گسترده­ای را ارائه داده، در حالیکه تنظیم فرکانس خروجی فشرد­ه­ای را ارائه می­دهند. وقتی اینورتر بطور مداوم خروجی یو پی اس را ارائه داده، هیچ اختلالی در توان خروجی، هنگامی که ولتاژ یوتیلیتی از دست رفته یا برمی­گردد، وجود ندارد. در همین حال، زمان عملیات مد باتری را می­توان با اضافه کردن ظرفیت باتری بیشتر، طولانی کرد. در برخی از موارد، یوپی­اس نیز ممکن است به عنوان یک مبدل فرکانس، برای ارائه یک خروجی۵۰، ۶۰ یا ۴۰۰ هرتز، مستقل از ورودی ۵۰، ۶۰ یا ۴۰۰ هرتز بکار رود.  یوپی­اس­های آنلاین نیز وسیع­ترین طیف از مشکلات یوتیلیتی و توان منبع مولد را حذف می­کنند. شکل ۱ یک یو پی اسآن­لاین و شکل ­موج­های ورودی و خروجی موج سینوسی را نشان می­دهد

شکل ۱٫ یک یو پی اس آن­لاین یک اینورتر با کار مستمر با خروجی موج سینوسی درست با اعوجاج کم را ارائه می­دهد. محدوده وسیع ولتاژ ورودی آنها به خوبی با تنظیم (رگوله­سازی) ولتاژ خروجی فشرده – حدود %۳-۲± معمول، قرین شده است. آنها همچنین محدوده فرکانس ورودی گسترده­ای را ارائه داده، در حالیکه تنظیم فرکانس خروجی فشرد­ه­ای را ارائه می­دهند. در اینجا یک یو پی اس آن­لاین و شکل­ موج­های ورودی و خروجی موج سیونسی نشان داده شده است.

نگرانی­های ساخت

بیشتر مدل­های آماده­ و در دسترس یو پی اس برای مواجه با سختی­های کل الزامات Mil-Spec طراحی نشده­اند. با اعمال تغییراتی، برخی از مدل­ها را می­توان نسبتا نیرومند ساخت. به عنوان بخشی از تحقیقات اولیه مهندس، مراقبت و توجه باید به منظور بررسی اصول اولیه در نظر گرفته شود. بازار یو پی اس بسیار رقابتی است و همینطور، برخی از محصولات در دسترس با استفاده از بردهای مدار مورق نوعFR4  دو طرفه ساخته نمی­شوند. تولیدکنندگان هزینه­ها را با استفاده مواد برد (board) “شیشه چاپر” نامرغوب، کاهش داده­اند. حتی از نقطه نظر شوک و ارتعاش بدتر بوده، آنها از بردهای مدار یک- طرفه بدون روکش­دار کردن کامل استفاده کرده­اند.

برد مدار، ترانسفورماتور، باتری و شیوه نصب هیت سینک (گرماخور) می­توانند از دیگر زمینه­های نگرانی باشند. محصولات یو پی اس آن­لاین آماده با بهترین کیفیت برای مقاومت در برابر لرزش و ارتعاش طبیعی پایداری که در طول حمل و نقل، که می­تواند قابل توجه باشد، طراحی شده­اند. سفرهای دائمی در سراسر کویر در یک هاموی (شکل ۲) موضوع دیگری است. واحد ممکن است به تغییرات قابل توجهی و یا حتی یک طراحی مجدد مکانیکی نیاز برای مطابقت با مشخصات نظامی دقیقتر نیاز داشته باشد. اگر مقادیر مورد نیاز به اندازه کافی بزرگ باشد، سازنده ممکن است مایل به ایجاد تغییراتی برای ارائه یک راه­حل یو پی اس بموقع و مقرون به صرفه با نیاز مهندس باشد. اگر نه، دیگر شرکت­های یو پی اس وجود دارند که محصولات آماده، ساخت-طبق-سفارش و بادوام­تر را ارائه می­دهند.

شکل ۲٫ محصولات آماده زیادی از یو پی اس آن­لاین با بهترین کیفیت برای مقاومت در برابر لرزش و ارتعاش طبیعی پایدار در طول حمل و نقل طراحی شده­اند. اما سفرهای دائمی در سراسر کویر در این هاموی موضوع دیگری است. واحد ممکن است به تغییرات قابل توجهی و یا حتی یک طراحی مجدد مکانیکی نیاز برای مطابقت با مشخصات نظامی دقیقتر نیاز داشته باشد.

نگرانی­های زیست­ محیطی

بیشتر محصولات آماده یو پی اس داخلی موجود برای مطابقت با یا فراتر بودن استاندارد ایمنی UL1778 آزمایش می­شوند. به این ترتیب، آنها برای استفاده در یک محیط محافظت­شده طراحی و در نظر گرفته شده­اند. به این معنی است که آنها در برابر هوا مقاوم نیستند، آنها با فیلترهای هوای محافظ مجهز نبوده، و مهمتر، آنها توسط UL برای عمل در یک محدوده دمایی گسترده مورد آزمایش قرار نگرفته­اند–  “تنها در ۳۲ تا ۱۰۴ درجه فارنهایت (۰ تا ۴۰ درجه سانتیگراد) با رطوبت غیر- متراکم از %۱۰ تا %۹۵٫ کاربردهای نظامی باید در داخل یک پناهگاه با دمای کنترل شده باشد، که ظاهرا مشکل نیست. واقعیت این است که برخی از لوازم الکترونیک یو پی اس آنلاین بخوبی طراحی شده، در صورتیکه اگر خنک­کنندگی کافی داشته باشند، در یک محدوده دمایی ۱۴ تا ۱۲۲ درجه فارنهایت (۱۰- تا ۵۰ درجه سانتیگراد ) عمل می­کنند.

برای باتری­ های اسید سربی با شیر قابل تنظیم (وی­ آر ال ای) استاندارد که به طور معمول در واحدهای یوپی­اس استفاده می­شوند، موضوع دیگری است. تولید کنندگان باتری بیان می­کنند که اگر این باتری­ ها در دمای بالاتر از ۹۰ درجه فارنهایت عمل کرده و یا ذخیره شود، از آنها انتظار عمر بسیار کوتاه­تری می­رود. اگر در یک محیط ۱۲۲ درجه مداوم عمل کند، عمر باتری می­تواند به کمتر از یک سال کوتاه شده، در حالی که در ۷۵ درجه فارنهایت از آنها انتظار می­رود سه تا پنج سال دوام بیاورند. شارژ باتری بالاتر از ۱۰۴ درجه فارنهایت (۴۰ درجه سانتی گراد) نیز به یک مشکل تبدیل می­شود بنابراین باید بالاتر از این درجه حرارت شارژ نشود.  برخی از تولیدکنندگان یو پی اس، انتخاب محدوده دمایی گسترده­تری برای باتری را ارائه می­دهند. محدوده دمایی گسترده­ باتری VRLA برای عمل کردن در یک محدوده  ۵۴- تا ۱۷۶ درجه فارنهایت (۶۵- تا ۸۰ درجه سانتیگراد) طراحی شده است، اما هنوز هم در دماهای بسیار زیاد عمری کوتاه دارند. مسئله شارژ نیز در دماهای بالا وجود ندارد.

نگرانی­های عملیاتی

آزمون های کنترل کیفیت مناسب هر یوپی­اس انتخاب­شده ضروری است. تأیید مشخصات تولیدکننده، جای خوبی برای شروع است، اما باید در برخی از مناطق با بدترین سناریو در ذهن، انجام شود. به عنوان مثال، مشخصات ولتاژ ورودی ساده را اتخاذ کنید. که این ممکن است Vac 120، %۲۰± یا Vac 96  تا Vac 144 باشد، و فرد ممکن است تصور کند که تایید عملیات بین این ولتاژها کفایت خواهد کرد. مشخصات نباید توسط خودش گرفته شود،  بلکه در کل زمینه مشخصات دیگر که ممکن است در کل محدوده ولتاژ ورودی تحت تاثیر قرار گیرد، اتخاذ شود. خارج از آزمایش مد باتری، آزمایش بار مناسب یوپی­اس باید انجام شود. آزمایش بار مناسب می­تواند یک شاخص واقعی از کیفیت و قابلیت­های عملکردی یک یوپی­اس باشد. آزمایش بار همچنین باید شامل آزمایش سربار، به منظور بررسی قابلیت­های محفاظتی مناسب گنجانیده شده و کاربردی است.

آزمایش سربار همچنین، یک بینش خوبی از اینکه که چگونه یو پی اس با شرایط سربار مختلف رفتار می­کند را فراهم می­کند. به عنوان مثال، یک کاربرد یو پی اس ممکن است شامل تأمین انرژی یک موتور پمپ باشد که تقاضای فعلی بسیار بالایی دارد. این تقاضا ممکن است از توان نامی یک یو پی اس ۳kVA برای یک دوره کوتاه از زمان تجاوز کند (کمتر از ۲۰۰ میلی ثانیه). یو پی اس ۳kVA از یک تولیدکننده ممکن است ظرفیت سربار کافی برای حمایت از بار بدون مشکل را داشته باشد. یک یو پی اس از تولیدکننده دیگر ممکن است تنها یک هشدار قابل شنیدن را در طول دوره کوتاه سربار بازیابی داشته باشند. یو پی اس از یک تولیدکننده سوم ممکن است هشدار مداوم صدا و خاموش شدن خروجی آن را داشته باشد که نیاز به خاموشی کامل و راه­اندازی مجدد دارد.

برای آزمایش بار، هردوی بار خطی و بار غیرخطی با pf0.7 باید در طول آزمایش بکار رود و نتایج آزمون برای هردو بار ثبت شوند. بسیاری از تجهیزات الکترونیکی موجود امروزه منابع تغذیه سوئیچینگ را که به طور معمول یک مرحله ورودی غیر- خطی متشکل از یک یکسو کننده و خازن­های فیلتر بوده، که به دستگاه یک ضریب توان ورودی در حدود pf0.7 را می­دهد، را یکی می­کند. این نوع از بارها تمایل به فرو بردن جریان به سوی پیک­های موج سینوسی دارند. هنگامی که چند قطعه از این نوع از تجهیزات به یک یو پی اس متصل می­شوند، تقاضای جریان غیر-خطی بالا ممکن است سبب مشکلاتی برای یک یو پی اس با طراحی ضعیف شود.

اندازه ­گیری آفست دی­سی

فراتر از مشخصات، یک جفت از پارامترهای کلیدیِ مورد توجه وجود دارد. اولین آفست خروجی دی­سی است. آیا نقطه عبور از صفر موج سینوسی خروجی در ولت صفر است یا از سطح دی­سی اندکی جابجا شده است؟ آفست  دی­سی ملاحظه بسیار مهمی است، به خصوص اگر یوپی­اس یک ترانسفورماتور متصل به خروجی­اش داشته باشد. آفست دی­سی باید با هردوی بدون بار و بار کامل متصل به خروجی یو پی اس، اندازه گیری شود. یوپی­اس خوب یک آفست دی­سی کمتر از mv50 خواهد داشت. آفست­های دی­سی بیش از یک ولت باید یک موضوع نگران­کننده باشد. شکل ۳ یک مدار اندازه­گیری آفست دی­سی برای یک یو پی اس آن­لاین را نشان می­دهد.