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، عمرباتری 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.
