فرآيند يافتن، انتخاب و تعيين كيفيت يو پي اس

 منابع تغذيه بدون وقفه (يو پي اس) تجاري آماده، براي كاربردهاي نظامي مي­تواند تمريني براي خنثي ­سازي باشد. مشخصات و برگه­هاي اطلاعات توليدكنندگان در درجه اول براي بازارهاي كسب و كار تجاري نوشته مي­شوند. آنها اغلب طيف وسيع­تري از اطلاعات مورد نياز براي تعيين درست كاربرد آنها براي استفاده در كاربردهاي نظامي خاص را منعكس نمي­كنند.

سه استاندارد صنعتي براي طراحي توپولوژي يو پي اس وجود دارد: آف­لاين، لاين-اينتراكتيو و آن­لاين. براي بسياري از كاربردهاي نظامي، آف­لاين و لاين-اينتراكتيو، طرح­هاي كم هزينه­اي بوده اما مقبول نيستند. آنها براي تهيه باتري پشتيبان اصلي طراحي شده بودند.  اين نوع از واحدها به سادگي توان يوتيليتي را از طريق يو پي اس عبور داده تا اينكه اين توان يوتيليتي از دست مي­رود، كه در اين زمان، آنها (واحدها) عمليات اينورتر توان- باتري را بكار مي­اندازند.

در مقابل، مزاياي استفاده از يكيو پي اس آن­لاين خوب، بسيار زياد است. آنها اينورتري با كار مستمر و با يك خروجي موج سينوسي درست با اعوجاج كم را ارائه مي­دهند. (%۳ THD معمول). محدوده وسيع ولتاژ ورودي آنها به خوبي با تنظيم (رگوله­سازي) ولتاژ خروجي فشرده – حدود %۳-۲± معمول، قرين شده است. آنها همچنين محدوده فركانس ورودي گسترده­اي را ارائه داده، در حاليكه تنظيم فركانس خروجي فشرد­ه­اي را ارائه مي­دهند. وقتي اينورتر بطور مداوم خروجي يو پي اس را ارائه داده، هيچ اختلالي در توان خروجي، هنگامي كه ولتاژ يوتيليتي از دست رفته يا برمي­گردد، وجود ندارد. در همين حال، زمان عمليات مد باتري را مي­توان با اضافه كردن ظرفيت باتري بيشتر، طولاني كرد. در برخي از موارد، يوپي­اس نيز ممكن است به عنوان يك مبدل فركانس، براي ارائه يك خروجي۵۰، ۶۰ يا ۴۰۰ هرتز، مستقل از ورودي ۵۰، ۶۰ يا ۴۰۰ هرتز بكار رود.  يوپي­اس­هاي آنلاين نيز وسيع­ترين طيف از مشكلات يوتيليتي و توان منبع مولد را حذف مي­كنند. شكل ۱ يك يو پي اسآن­لاين و شكل ­موج­هاي ورودي و خروجي موج سينوسي را نشان مي­دهد

شكل ۱٫ يك يو پي اس آن­لاين يك اينورتر با كار مستمر با خروجي موج سينوسي درست با اعوجاج كم را ارائه مي­دهد. محدوده وسيع ولتاژ ورودي آنها به خوبي با تنظيم (رگوله­سازي) ولتاژ خروجي فشرده – حدود %۳-۲± معمول، قرين شده است. آنها همچنين محدوده فركانس ورودي گسترده­اي را ارائه داده، در حاليكه تنظيم فركانس خروجي فشرد­ه­اي را ارائه مي­دهند. در اينجا يك يو پي اس آن­لاين و شكل­ موج­هاي ورودي و خروجي موج سيونسي نشان داده شده است.

نگراني­هاي ساخت

بيشتر مدل­هاي آماده­ و در دسترس يو پي اس براي مواجه با سختي­هاي كل الزامات Mil-Spec طراحي نشده­اند. با اعمال تغييراتي، برخي از مدل­ها را مي­توان نسبتا نيرومند ساخت. به عنوان بخشي از تحقيقات اوليه مهندس، مراقبت و توجه بايد به منظور بررسي اصول اوليه در نظر گرفته شود. بازار يو پي اس بسيار رقابتي است و همينطور، برخي از محصولات در دسترس با استفاده از بردهاي مدار مورق نوعFR4  دو طرفه ساخته نمي­شوند. توليدكنندگان هزينه­ها را با استفاده مواد برد (board) “شيشه چاپر” نامرغوب، كاهش داده­اند. حتي از نقطه نظر شوك و ارتعاش بدتر بوده، آنها از بردهاي مدار يك- طرفه بدون روكش­دار كردن كامل استفاده كرده­اند.

برد مدار، ترانسفورماتور، باتري و شيوه نصب هيت سينك (گرماخور) مي­توانند از ديگر زمينه­هاي نگراني باشند. محصولات يو پي اس آن­لاين آماده با بهترين كيفيت براي مقاومت در برابر لرزش و ارتعاش طبيعي پايداري كه در طول حمل و نقل، كه مي­تواند قابل توجه باشد، طراحي شده­اند. سفرهاي دائمي در سراسر كوير در يك هاموي (شكل ۲) موضوع ديگري است. واحد ممكن است به تغييرات قابل توجهي و يا حتي يك طراحي مجدد مكانيكي نياز براي مطابقت با مشخصات نظامي دقيقتر نياز داشته باشد. اگر مقادير مورد نياز به اندازه كافي بزرگ باشد، سازنده ممكن است مايل به ايجاد تغييراتي براي ارائه يك راه­حل يو پي اس بموقع و مقرون به صرفه با نياز مهندس باشد. اگر نه، ديگر شركت­هاي يو پي اس وجود دارند كه محصولات آماده، ساخت-طبق-سفارش و بادوام­تر را ارائه مي­دهند.

شكل ۲٫ محصولات آماده زيادي از يو پي اس آن­لاين با بهترين كيفيت براي مقاومت در برابر لرزش و ارتعاش طبيعي پايدار در طول حمل و نقل طراحي شده­اند. اما سفرهاي دائمي در سراسر كوير در اين هاموي موضوع ديگري است. واحد ممكن است به تغييرات قابل توجهي و يا حتي يك طراحي مجدد مكانيكي نياز براي مطابقت با مشخصات نظامي دقيقتر نياز داشته باشد.

نگراني­هاي زيست­ محيطي

بيشتر محصولات آماده يو پي اس داخلي موجود براي مطابقت با يا فراتر بودن استاندارد ايمني UL1778 آزمايش مي­شوند. به اين ترتيب، آنها براي استفاده در يك محيط محافظت­شده طراحي و در نظر گرفته شده­اند. به اين معني است كه آنها در برابر هوا مقاوم نيستند، آنها با فيلترهاي هواي محافظ مجهز نبوده، و مهمتر، آنها توسط UL براي عمل در يك محدوده دمايي گسترده مورد آزمايش قرار نگرفته­اند–  “تنها در ۳۲ تا ۱۰۴ درجه فارنهايت (۰ تا ۴۰ درجه سانتيگراد) با رطوبت غير- متراكم از %۱۰ تا %۹۵٫ كاربردهاي نظامي بايد در داخل يك پناهگاه با دماي كنترل شده باشد، كه ظاهرا مشكل نيست. واقعيت اين است كه برخي از لوازم الكترونيك يو پي اس آنلاين بخوبي طراحي شده، در صورتيكه اگر خنك­كنندگي كافي داشته باشند، در يك محدوده دمايي ۱۴ تا ۱۲۲ درجه فارنهايت (۱۰- تا ۵۰ درجه سانتيگراد ) عمل مي­كنند.

براي باتري­ هاي اسيد سربي با شير قابل تنظيم (وي­ آر ال اي) استاندارد كه به طور معمول در واحدهاي يوپي­اس استفاده مي­شوند، موضوع ديگري است. توليد كنندگان باتري بيان مي­كنند كه اگر اين باتري­ ها در دماي بالاتر از ۹۰ درجه فارنهايت عمل كرده و يا ذخيره شود، از آنها انتظار عمر بسيار كوتاه­تري مي­رود. اگر در يك محيط ۱۲۲ درجه مداوم عمل كند، عمرباتري مي­تواند به كمتر از يك سال كوتاه شده، در حالي كه در ۷۵ درجه فارنهايت از آنها انتظار مي­رود سه تا پنج سال دوام بياورند. شارژ باتري بالاتر از ۱۰۴ درجه فارنهايت (۴۰ درجه سانتي گراد) نيز به يك مشكل تبديل مي­شود بنابراين بايد بالاتر از اين درجه حرارت شارژ نشود.  برخي از توليدكنندگان يو پي اس، انتخاب محدوده دمايي گسترده­تري براي باتري را ارائه مي­دهند. محدوده دمايي گسترده­ باتري VRLA براي عمل كردن در يك محدوده  ۵۴- تا ۱۷۶ درجه فارنهايت (۶۵- تا ۸۰ درجه سانتيگراد) طراحي شده است، اما هنوز هم در دماهاي بسيار زياد عمري كوتاه دارند. مسئله شارژ نيز در دماهاي بالا وجود ندارد.

نگراني­هاي عملياتي

آزمون هاي كنترل كيفيت مناسب هر يوپي­اس انتخاب­شده ضروري است. تأييد مشخصات توليدكننده، جاي خوبي براي شروع است، اما بايد در برخي از مناطق با بدترين سناريو در ذهن، انجام شود. به عنوان مثال، مشخصات ولتاژ ورودي ساده را اتخاذ كنيد. كه اين ممكن است Vac 120، %۲۰± يا Vac 96  تا Vac 144 باشد، و فرد ممكن است تصور كند كه تاييد عمليات بين اين ولتاژها كفايت خواهد كرد. مشخصات نبايد توسط خودش گرفته شود،  بلكه در كل زمينه مشخصات ديگر كه ممكن است در كل محدوده ولتاژ ورودي تحت تاثير قرار گيرد، اتخاذ شود. خارج از آزمايش مد باتري، آزمايش بار مناسب يوپي­اس بايد انجام شود. آزمايش بار مناسب مي­تواند يك شاخص واقعي از كيفيت و قابليت­هاي عملكردي يك يوپي­اس باشد. آزمايش بار همچنين بايد شامل آزمايش سربار، به منظور بررسي قابليت­هاي محفاظتي مناسب گنجانيده شده و كاربردي است.

آزمايش سربار همچنين، يك بينش خوبي از اينكه كه چگونه يو پي اس با شرايط سربار مختلف رفتار مي­كند را فراهم مي­كند. به عنوان مثال، يك كاربرد يو پي اس ممكن است شامل تأمين انرژي يك موتور پمپ باشد كه تقاضاي فعلي بسيار بالايي دارد. اين تقاضا ممكن است از توان نامي يك يو پي اس ۳kVA براي يك دوره كوتاه از زمان تجاوز كند (كمتر از ۲۰۰ ميلي ثانيه). يو پي اس ۳kVA از يك توليدكننده ممكن است ظرفيت سربار كافي براي حمايت از بار بدون مشكل را داشته باشد. يك يو پي اس از توليدكننده ديگر ممكن است تنها يك هشدار قابل شنيدن را در طول دوره كوتاه سربار بازيابي داشته باشند. يو پي اس از يك توليدكننده سوم ممكن است هشدار مداوم صدا و خاموش شدن خروجي آن را داشته باشد كه نياز به خاموشي كامل و راه­اندازي مجدد دارد.

براي آزمايش بار، هردوي بار خطي و بار غيرخطي با pf0.7 بايد در طول آزمايش بكار رود و نتايج آزمون براي هردو بار ثبت شوند. بسياري از تجهيزات الكترونيكي موجود امروزه منابع تغذيه سوئيچينگ را كه به طور معمول يك مرحله ورودي غير- خطي متشكل از يك يكسو كننده و خازن­هاي فيلتر بوده، كه به دستگاه يك ضريب توان ورودي در حدود pf0.7 را مي­دهد، را يكي مي­كند. اين نوع از بارها تمايل به فرو بردن جريان به سوي پيك­هاي موج سينوسي دارند. هنگامي كه چند قطعه از اين نوع از تجهيزات به يك يو پي اس متصل مي­شوند، تقاضاي جريان غير-خطي بالا ممكن است سبب مشكلاتي براي يك يو پي اس با طراحي ضعيف شود.

اندازه ­گيري آفست دي­سي

فراتر از مشخصات، يك جفت از پارامترهاي كليديِ مورد توجه وجود دارد. اولين آفست خروجي دي­سي است. آيا نقطه عبور از صفر موج سينوسي خروجي در ولت صفر است يا از سطح دي­سي اندكي جابجا شده است؟ آفست  دي­سي ملاحظه بسيار مهمي است، به خصوص اگر يوپي­اس يك ترانسفورماتور متصل به خروجي­اش داشته باشد. آفست دي­سي بايد با هردوي بدون بار و بار كامل متصل به خروجي يو پي اس، اندازه گيري شود. يوپي­اس خوب يك آفست دي­سي كمتر از mv50 خواهد داشت. آفست­هاي دي­سي بيش از يك ولت بايد يك موضوع نگران­كننده باشد. شكل ۳ يك مدار اندازه­گيري آفست دي­سي براي يك يو پي اس آن­لاين را نشان مي­دهد.