شبكه هاي برق شهري كه براي تغذيه دستگاههاي الكتريكي و الكترونيكي مورد استفاده قرار مي گيرند ، همگي AC با شكل موج سينوسي هستند  ولي ولتاژ و فركانس شبكه هاي برق مختلف با هم تفاوت دارند.

به طور كلي دو شبكه با استاندارد اروپايي HZ 50/ V 220 و استاندارد آمريكايي HZ 60/ V 120 بيشترين كاربرد را در سراسر جهان دارند. دسترسي به شبكه اي عاري از اغتشاش هميشه ميسر نيست وبه طور ناخواسته اختلالات و اغتشاشاتي در شبكه برق سراسري به وجود مي آيد كه اعهم آنها و تاثيراتشان عبارتند از :

1-   ضربه ولتاژ شديد (Spike) :

ولتاژهاي سوزني با دامنه و فركانس خيلي بالا ، بادوام چند ده ميكروثانيه و با
دامنه هاي چند صد ولت ، كه مي توانند موجب تخريب برخي قطعات الكترونيكي گردند.

2-   افزايش (Surge) و كاهش(Dip) ناگهاني ولتاژ حداكثر در يك پريود برق شهر اين حالت ديده مي شود و در اثر آنها ولتاژ برق به مدت 10 الي 20 ميلي ثانيه بيش از 10% از ولتاژ نامي شبكه تغيير مي نمايد.

3-   كاهش دراز مدت ولتاژ (under Voltage) : گاهي در اثر وجود يك بار مصرفي بزرگ در بخشي از شبكه ولتاژ برق در آن بخش با كاهش مواجه مي شود اگر ميزان افت ولتاژ از حدي بيشتر باشد مي تواند موجب اختلال در عملكرد دستگاههاي الكتريكي مانند Reset شدن كامپيوترها شود.

4-   اعوجاج (Sag) و نويز (Noise) در شبكه: در اثر اتصال بارهاي غير خطي مانند سوئيچينگ تريستورها و موتورهاي القائي جريان ضربه اي از شبكه كشيده ميشود كه موجب شكستگي و نويز در شكل موج ولتاژ شبكه مي گردد. اين نويزها در شبكه هاي كامپيوتري مي توانند موجب خطا د رخطوط ديتا و از دست رفتن سيگنالهاي اطلاعاتي گردد.

5-   قطع برق (Black-Out) : ممكن است برق بخشي از شبكه سراسري در اثر افزايش بار مصرفي يا در اثر خرابي تجهيزات توزيع، يا حوادث طبيعي براي مدتي كوتاه يا طولاني قطع گردد. قطع برق موجب از كار افتادن سيستم هاي كنترل صنعتي و شهري و نيز موجب Reset شدن كامپيوترها مي شود كه علاوه بر از دست رفتن اطلاعات نرم افزارهاي در حال كار مي تواند موجب صدمه كلي به نرم افزار و سخت افزار سيستم ها گردد.

UPS سيستمي است كه در مسير برق ورودي دستگاههاي الكتريكي قرار گرفته و كيفيت برق ورودي را افزايش مي دهد و در زمان قطع برق شبكه ، يك مسير تغذيه جانشين براي بار مصرفي ايجاد مي كند به طوري كه تغذيه دستگاههاي مذكور تحت هر شرايطي عاري از نويز نوسان و وقفه باشد . هر اندازه كه يك UPS مقادير بيشتري از اختلالات موجود در برق شهر را تصحيح يا حذف نمايد و شكل موج ولتاژ خروجي آن در هر شرايطي به شكل موج سينوسي بدون اعوجاج و با دامنه ثابت نزديكتر باشد از كيفيت بالاتري برخوردار است  بلوك دياگرام كلي يك UPS به صفحه بعد است:

به طوري كه ديده مي شود در هر UPS دو مسير تغذيه براي  بار وجود دارد يكي از طريق حذف ضربه هاي ولتاژ و فيلتراسيون برق ورودي از شبكه و ديگري از مسير شارژر باتري واينورتر كه باتري در هنگام قطع برق شهر به عنوان Back-up  سيستم پشتيباني بار مصرفي را به عهده دارد. يكي از اين دو مسير به عنوان مسير اصلي در هنگام كار نرمال سيستم بار را تغذيه مي كند و در هنگام بروز خطا در مسير اصلي مسير ديگر به عنوان جانشين وارد مدار مي شود. UPS ها با توجه به نوع شكل موج خروجي و نيز مسير اصلي و جانشين در بلوك فوق و ساختار مداري آن به انواع مختلفي با مزايا و معايب متفاوت تقسيم مي شوند كه بحث در مورد آنها به فرصت ديگر موكول مي شود.

 

 

اصول اوليه UPS

سيستم هاي UPS جهت كار دستگاههاي  الكترونيكي تغذيه شده توسط برق به صورت بلاانقطاع مورد استفاده قرار مي گيرند. در واقع اضافه كردن UPS به سيستم تغذيه دو امتياز را موجب مي گردد:

1-  كيفيت بهتر قدرت تحويلي به مصرف كننده

2-  يك منبع تغذيه كمكي

منظور از افزايش كيفيت قدرت شبكه جلوگيري از ضربات برق شهر مانندSurgea-sag و نويز روي بار مي باشد.

از طرف ديگر از طريق يك واحد كمكي در صورت قطع برق شهر UPS كار تغذيه سيستم را انجام مي دهد. در نمودار زير واحدهاي UPS مختلف يك سيستم UPS به صورت بلوك هاي نمايش داده شده است.

در واقع UPS هاي Online و Standby از نظر بلوك دياگرام با يكديگر تفاوتي ندارند. نكته اصلي در انتخاب دو مسير 1 و 2 مي باشد. در سيستم Online مسير اوليه سيستم خط پايين كليد تبديل در حالت اوليه خروجي را به مبدل متصل مي كند. و در صورت هر گونه اشكالي در مسير 2 كه باعث قطع ولتاژ گردد از طريق كليد بار به شبكه فيلتر شده متصل خواهد شد.

اما در سيستم Standby در حالت عادي برق شهر پس از فيلتر شدن به بار مي رسد. و در صورت بروز اشكال برق شهر از سيستماينورتر به عنوان تغذيه كمكي استفاده مي گردد . اگر چه تفاوت كمي بين دو سيستم Standby و Online موجود است. اما در عمل اين تفاوت بسيار مهم است. يك تفاوت جالب بين اين دو سيستم اين است كه در نوع Standby ايجاد هر گونه اشكال در برق شهر باعث تغييرات در وضعيت كليد تبديل مي گردد. كه اين برخلاف سيستم هاي online كلاسيك است.

در اين سيستم تنها زماني سوئيچ عمل مي كند كه هر كدام از قسمت هاي مسير 2 دچار اشكال مي گردند. به علاوه در صورت تغييرات ناگهاني در بار و كاهش شديد ولتاژ نيز امكان تغيير حالت اوليه به حالت برق شهر وجود دارد. بنابراين حتي در سيستم هاي Online نيز زمان تغيير حالت نيز وجود دارد كه حتي گاهي اوقات اين تغيير وضعيت ها مانند حالت Stadby موجود است . در حالت Online شارژر سيستم بايد به اندازه اي بزرگ باشد كه علاوه بر تامين بار مورد نظر از تخليه باتري نيز جلوگيري كند.

اما در حالت Standby شارژر تنها براي شارژ باتري لازم است كه غالبا بسيار كوچكتر از مورد اول خواهد بود.

حرارت توليد شده در سيستم هاي Online كه ناشي از كارشارژر و اينورتر مي باشد  بسيار بالا است . اين حرارت موجب تلفاتي در حدود 25  درصد مي گردد كه موجب كاهش عمر قطعات الكترونيكي درون UPS مي گردد. بعلاوه چنانچه باتري در جعبه UPS قرار گرفته باشد حرارت باعث كاهش عمر باتري نيز
مي گردد.  امروز انواع مختلف ديگري از UPS موجود است كه اشتباها در طبقه بندي همان دو سيستم ذكر شده قرار مي گيرند