مقال مختصر عن UPS

Un Interrupted Power Supply UPS مقدمة :-يمكن تقسيم الاحمال فى المنشأت الى احمال عادية واحمال طوارئ " احمال الطوارئ هى التى لايمكن ان ينقطع عنها التيار الكهربى ويتم تجميع هذه الاحمال على لوحات خاصة تسمى لوحات الطوارئ هذه الاحمال تغذى بواسطة مولدات الطوارئ عند انقطاع المصدر الرئيسى للتغذية .

معلومات حول وحدات عدم انقطاع التيار الكهربائيUPS

من خلال هذا المقال نوضح للسادة القراء، مكونات وفوائد وحدات عدم انقطاع التيار الكهربائي UPSوضرورة وجوده في كل الأماكن التي تستخدم فيها الأجهزة الحساسة.

أولاً: تعريف ومكونات وفوائد استخدام الـ ( UPS ):

أ- ماهية الـ (UPS):

إن وحدة عدم إنقطاع التيار الكهربائي (UPS) هي عبارة عن وحدة تغذية في حال عدم وجود التيار الكهربائي وحماية الكهرباء وتنظيمها وفق المعايير الكهربائية اللازمة لتشغيل الأجهزة الإلكترونية والطبية والحواسب والشبكات وأجهزة الاتصالات وأجهزة الطباعة والأجهزة الصناعية عند تلاعب أو انقطاع التيار الكهربائي.

ب- مكونات الـ(UPS) :

يتكون الـ (UPS) من معرج ومقومو منظم جهد كهربائي وبطاريات وشاحن للبطاريات ودائرة تحكم إلكترونية مزودة بمعالج (CPU)، ويوجد أيضاً نظام يقوم بفلترة الكهرباء أي تنقيتها لإتمام الجهد الكهربائي الخارج المطلوب.

جـ - الفائدة من استخدام الـ (UPS):

·        استمرارية العمل أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

·        تنظيم تلاعب جهد الدخل لحماية الأجهزة الملحقة بجهاز الـ ( UPS ).

·        في حال انقطاع التيار الكهربائي يستطيع المستخدم إتمام أي عمل يقوم به دون أن يفقد أي بيانات محفوظة في ذاكرة الجهاز المتصل بالـ (UPS) لمدة زمنية محددة.

ثانياً: تصنيف وتقسيم وحدات عدم انقطاع التيار الكهربائي الـ ( UPS ):

يمكننا تصنيف وتقسيم وحدات عدم انقطاع التيار الكهربائي وفق المعايير التكنولوجية إلى:

Off line UPS

وهو عبارة عن جهاز يستخدم فيه أقل التقنيات الممكنة، حيث أنه يحوي بطاريات، ويقوم بتوصيل كهرباء مباشرة إلى الجهاز الإلكتروني المتصل بالـ(UPS) ، أما في حال انقطاع التيار الكهربائي يقوم الـ (UPS) بتوصيل الكهرباء إلى الجهاز المتصل به مباشرة.

مزاياه :

·        أرخص وأبسط أنواع الـ (UPS).

·        استمرارية العمل أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

عيوبه :

·        يعمل دون وجود منظم كهربائي مما يؤدي إلى عدم حماية الأجهزة 100% الإلكترونية       المتصلة به.

·        لا توجد به إستطاعات مرتفعة. 

Line Interactive UPS :

وهو عبارة عن جهاز يستخدم تقنيات تكنولوجية متقدمة، حيث أنه يحوي بطاريات ومنظم كهربائي الذي بواسطته يمكن تنظيم وتعديل جهد الخرج الكهربائي، وينقسم إلى قسمين:

أ) إشارة خرج كهربائي شبه جيبية (Step Sine Wave): حيث يعتمد خط تكنولوجي ضعيف وأرخص ثمناً، فهو فعال للحواسب والشبكات.

ب) إشارة خرج كهربائي جيبية نقية (Pure Sine Wave): حيث يعتمد خط تكنولوجي متطور يمكن المستخدم من حماية أجهزته الإلكترونية الحساسة المستخدمة وذلك بإعطاء جهد خرج كهربائي نقي.

مزاياه:

·        الأسعار مقبولة وبمتناول يد الجميع.

·        استمرارية العمل أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

·        حماية الأجهزة الإلكترونية من تلاعب الكهرباء.

عيوبه:

·        لا ينصح استخدامه مع المولدات الصغيرة حيث يوجد تلاعب كبير بال (Hz).

·        لا ينصح استخدامه مع الأجهزة الطبية حيث أنها ذات حساسية عالية جداً.

·        لا توجد به استطاعات كهربائية مرتفعة. True On Line Double Conversion UPS: وهو أحدث ما توصلت له التكنولوجيا في مجال وحدات عدم انقطاع التيار الكهربائي (UPS)، فهو يعطي طاقة كهربائية معيارها دقيق جداً بواسطة الأخذ من المعرج الموجود داخل الـ (UPS) إلى الجهاز المتصل به، ويقدر الزمن اللازم لتشغيل الجهاز المتصل بال (UPS) بفترة زمنية مقدارها0 ميلي  ثانية.

مزاياه:

·        يمكن استخدامه للأجهزة ذات الحساسية العالية جداً.

·        إمكانية البرمجة

·        توجد إستطاعات كهربائية مرتفعة جداً.

عيوبه:

ثمن الجهاز مرتفع مقارنة مع الـ( UPS )  Line Interactive.

ثالثاً: معلومات عامة عن كيفية إستخدام ال ( UPS

كما نعرف بأن التيار الكهربائي المتوفر في مصر غير مستقر حيث أن تردد جهد التيار الكهربائي يتراوح عادةً ما بين 170Vو240V، لذلك ننصح المستخدمين للأجهزة الإلكترونية الموجودة في المنازل كالحواسب بأن يستخدموا تقنية الـ (Line Interactive) Step Sine Wave ذو الإشارة شبه الجيبية لإحتوائه على منظم كهربائي لتنقية التيار الكهربائي وإعطائهم الوقت اللازم لإنهاء العمل في حال انقطاع التيار الكهربائي.

ونبين لكم بأن وحدات عدم انقطاع التيار الكهربائي كما ذكرنا سابقاً بأنها تحتوي على بطاريات داخلية ويمكنكم أيضاً إضافة بطاريات خارجية مما تتيح لكم فرصة زيادة الفترة الزمنية التي تحددونها لإنهاء أو متابعة عملكم أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

أما بالنسبة للإستطاعات المتوفرة تتراوح عادة مابين :

·        400VA إلى 1000VA  (Offline)، ولا ينصح بها.

·        650VA إلى 3000VA  (Line Interactive Step Sine Wave).

·        650VA إلى 5000VA  (Line Interactive Pure Sine Wave).

·        700VA إلى 2,400,000VA  (True On Line).

تغذية الاحمال بواسطة  الـ UPS :-

أما الاحمال فائقة الاهمية مثل بعض ألاجهزة الحاسوب فى البنوك  أو الserver  الخاص بموقع معيين او المستشفيات او الشركات المهمة والمعامل والورش والفنادق والقاعات يتم تغذيتها عند انقطاع الكهرباء بالـ ups  لفترة معينة حتى دخول المولد فى الخدمة للتغذية الاحمال المهمة .

ويتكون الجهاز داخليا  من ثلاث أجزاء  :-

                    ·فى الجزء الاول منه يتم تحويل التيار المتردد لتيار مستمر

                    ·وفى الجزء الثانى أستخدام التيار المتردد لشحن بطاريات

                    ·وفى الجزء الثالث يتم تحويل التيار المستمر الخارج من البطارية الى تيار متردد لتغذية الخرج

أنواع وحدات UPS

معظم وحدات UPS تندرج ضمن ثلاث فئات :

1.    وحدات Offline (Standby) UPS

ضمن هذا النوع من وحدات UPS يكون خط التيار المتناوب هو المغذي الرئيس للأجهزة الكهربائية. عندما يحصل انقطاع للتيار الكهربائي تقوم وحدةUPS  بالتحول إلى تزويد بالطاقة الكهربائية من بطاريتها الخاص. وعندما تعود التغذية الرئيسة تبدل هذه الوحدة المداد مجدداً. هذا التبديل بين المصدرين يجب ألا يتجاوز أربع مِلّي ثانيات وهو الحد الأقصى لاستمرار عمل معظم وحدات الطاقة داخل الحواسيب Power Supply Units وإلا فستتوقف عن العمل. في الحقيقة يمكن لأي شخص حساب الزمن اللازم للتبديل لوحدة UPS وذلك بالنظر في مواصفات وحدة تغذية الحاسوب. تعتمد بعض الوحدات UPS على مزيج من المواد نصف الناقلة والحديد، لتشكل نواة يجري فيها تخزين الطاقة الكهربائية إلى حين إتمام عملية التبديل بين خط التيار المتناوب الأساسي والبطارية الداخلية.

الاستخدام : حماية الحواسب والطرفيات .
        فهي تزودنا بتيار كهربائي خال من رفات الكهرباء وتتحول لتزودنا بالتيار من البطاريات أثناء انقطاعات التيار وانخفاضاته .

2.        وحدات Line Interactive UPS

تحافظ هذه الوحدات على فكرة أن خط  التيار المتناوب هو المزوٍّد الأساسي بالطاقة ويجري التبديل إلى البطارية الاحتياطية عند انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي، إلا أن الحسنة الأساسية هنا هو وجود دارات خاصة لتنظيف وتنعيم هذه الطاقة من المشاكل التي ذكرناها سابقاً وهو ما يسمى Automatic Voltage Regulation (AVR).  وهي بذلك تعطي حماية أكبر للمعدات الإلكترونية المتصلة بها

الاستخدام : حماية الطرفيات والمخدمات وأجهزة الاتصالات ومخدمات الانترنت.

         تزودنا بتيار كهربائي خال من رفات التيار الكهربائي , وتزودنا بالتيار من البطاريات أثناء انقطاع التيار أما أثناء انخفاض جهد التيار فهي تقوم بتنظيم هذا الجهد إلى الحدود الطبيعية دون اللجوء إلى الطاقة المخزنة في البطاريات

3- وحدات Online UPS

وتسمى أحياناً وحدات عدم انقطاع التيار الكهربائي الحقيقية True UPS، وهي أفضل الأنواع التي يمكن شراؤها، حيث تكون البطارية هي المصدر الرئيس للطاقة الكهربائية، على عكس النوعين السابقين، اللذين تكون فيهما البطارية هي المصدر الثانوي للطاقة الكهربائية. الميزة الكبيرة في هذه الوحدات، التي تأتي فيها الطاقة من البطارية، هي وجود نوعين من التحويل: الأول من التيار المتناوب إلى التيار المستمر، ليقوم بشحن البطارية باستمرار، ثم التحويل الثاني من التيار المستمر إلى التيار المتناوب الخارج إلى الأجهزة الالكترونية، هذان التحويلان يضمنان تنظيفاً كاملاً للطاقة الكهربائية، إضافة إلى عدم وجود أي وقت إضافي ضروري بعد انقطاع التيار الرئيس، كما في النوعين السابقين لوحدات UPS. وكما هي العادة، مع ارتفاع كفاءة العمل نتوقع ارتفاع سعر هذا النوع من وحدات UPS. ثم إنها تستهلك كمية أكبر من الطاقة الكهربائية، وتعاني من ارتفاع في درجات الحرارة، لذلك تُستخدم في الوظائف الحرجة لعمل الأجهزة الالكترونية. حدث تطوير على هذا النوع من الوحدات فسمِّيت بـ Delta-conversion online UPS وهي تخفض من استهلاك الطاقة الكهربائية.

الاستخدام : حماية الأجهزة الكهربائية والمخدمات الدقيقة والحساسة .

وحدات UPS الذكية

لا شك أن تطور تقانات الحواسيب الشخصية وبرمجياته أسرع بكثير من تطور الأجهزة المتعلقة بمزودات الطاقة الكهربائية. وعلى هذا يمكن أن يتساءل البعض عن إمكان انقطاع التيار الكهربائي القادم من البطارية الموجودة في وحدة UPS انقطاعاً مفاجئاً، فيؤدي ذلك إلى فقدان العمل الحالي أو البيانات، وعليه قد لا نكون قد حققنا أي فائدة تذكر من وحدات الـ UPS. تأتي وحدات الـ UPS الذكية لتحقق عملية إدارة ومراقبة لعمل هذه الوحدات من داخل الحاسوب، حيث يمكن ربطها به عبر البوابة التسلسلية في معظم الأحيان، أو بوابات USB، تساهم هذه البرمجيات في تتبع أيِّ مشاكل قد تطرأ على الوحدة، وتعطي إنذاراً بها للمستثمر،  كما تعطي مؤشراً إلى مدة عمل البطارية بوضعها الحالي حتى تَنْفَدَ كمية الكهرباء المخزنة فيها. هذه البرمجيات متوافقة بإصداراتها المتعددة مع معظم أنظمة التشغيل Linux – Windows – Macintosh . ويمكن ملاحظة أن بعض أنظمة التشغيل تعطي من نفسها.

وحدات الـ UPS ذات الأحمال العالية

إن وحدات الـ UPS مصممة للتزويد بالطاقة الكهربائية مُدَداً قصيرة تكفي لتدبير أمورنا ريثما تعود التغذية الرئيسية، إلا أن الأجهزة الإلكترونية الكبيرة الحجم وذات الاستهلاك الكبير للطاقة الكهربائية لا تكفيها وحدات الـ UPS، فتستخدم مولدات الطاقة الكهربائية التي تعمل بالوقود، وباستطاعات تختلف حسب الحاجة. ولكن تبقى مشكلة بعض الأنظمة الحساسة التي لا تقبل أي توقف للعمل، لذا يجب استخدام عدة وحدات UPS ذات قدرة على توفير طاقة كهربائية للأحمال العالية، وتتميز بوجود عدة بطاريات احتياطية تُربط إلى مولدات الطاقة الكهربائية بطريقة تضمن وجود منبع واحد على الأقل في حالة عمل، ريثما يجري  تشغيل المولدة الموجودة. طبعاً لا نقترح هذا الحل على مستثمري الحواسيب المنزلية ولكن لأصحاب المنشآت الكبيرة وشركات تقانة المعلومات ذات الوظائف المهمة في القطر.

عملية اختيار وحدات الـ UPS

تعتمد عملية اختيار وحدة UPS المناسبة على عدة عوامل هي :

o        نوع الأجهزة الالكترونية وكمية الطاقة الكهربائية اللازمة لعملها، مع وضع هامش أمان مناسب، ومن ثَم تحديد سعة الوحدة وتقدر بـ VA(Volt.Amps).

o        عدد هذه الأجهزة الإلكترونية وحجمها.

o        مدة العمل المطلوبة من وحدة UPS.

o        إمكان مراقبة عمل الوحدة وتحديد مستويات عملها وذلك بالتخاطب مع الحاسوب.

o        إمكان مراقبة عمل الوحدة وتحديد مستويات عملها باستخدام لوحة تحكم منفصلة أو مؤشرات ضوئية على الأقل.

o        إمكان الحماية من الجهود الكهربائية العالية جداً كالتي تتولد من الصواعق الكهربائية.

o        ضمان الشركة المصنعة لأي أعطال ناجمة عن عدم قدرة وحدة UPS على توفير الميزات التي تدعي أنها توفرها.

توفر الشركات المصنعة لوحدات UPS جداول بقيم الاستطاعات والجهود والتيارات التي يدعمها كل نوع من أنواع وحدات الـ UPS ضمن دليل الاستعمال المرفق مع كل وحدة.

أجهزة تنظيم التيار  Line Conditioners


الاستخدام : حماية جميع الأجهزة الكهربائية والحواسب .  

         تقوم المنظمات بتزويد الأجهزة الكهربائية بتيار منتظم خلال ارتفاع أو انخفاض التيار الكهربائي , فهي تراقب مستويات جهد تيار الدخل , وعندما تلاحظ انخفاض أو ارتفاع تقوم بتعديله حتى يلائم تشغيل الحواسب أو الأجهزة الموصولة , بالإضافة لذلك فهذه الأجهزة تقوم بتصفية   ( فلترة ) التيار من الارتفاعات المفاجئة " رفات الكهرباء " وتشويش الخط.

  فلاتر تبدلات التيار المفاجئة Surge Suppressor
الاستخدام : الحواسب وجميع الأدوات الكهربائية .

       تقوم مصافي التيار بحماية الحواسب والأجهزة الكهربائية من الأضرار الناتجة عن رفات وتبدلات التيار المفاجئة كما تقوم التشويش الذي يتعرض له التيار المتناوب.

  Alternative Power Supply 

التيار المستمر إلى متناوب / شاحن البطاريات
الاستخدام : الحواسب , مآخذ الإضاءة والكهرباء في المكاتب أو المنازل , أجهزة المراقبة في الرحلات