تامین پیوسته انرژی برای دستگاههای مصرف کننده یو پی اس دستگاهی الکترونیکی به منظور تامین پیوسته انرژی برای دستگاههای مصرف کننده که به اختلالات موجود در شبکه و قطع برق حساس بوده و به دلیل ضرورت و حساسیتهای فوقالعاده زیاد، جزو تجهیزات حیاتی مجموعه های کامپیوتری، مخابراتی، کنترل و ابزار دقیق، آزمایشگاهی و بیمارستانی میباشند. کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ، تغییر فرکانس، انواع اعوجاج لحظهای یا دایم، نمونه هایی از مشکلات ایجاد شده بر روی شبکه های برق شهری میباشند. دستگاههای الکترونیکی پیشرفته و حساس (نظیر سیستمهای کامپیوتری، تجهیزات مخابراتی و پزشکی) با توجه به کاربردهای ویژه و حساسی که دارند نیازمند تجهیزات ضروری مانند منبع تغذیه بدون وقفه و نسبتاً دقیق بوده تا ولتاژ و فرکانس ثابت و قابل اطمینان را تامین نماید. در کشورهای پیشرفته علیرغم قطع برق شهر، دستگاه یو پی اس از وسایل ضروری کامپیوترها محسوب میشود. به عنوان مثال در صورت وجود کوچکترین اغتشاش در برق شهر بخش کنترل کامپیوتر، با تولید یک پالس موجب خاموش و روشن شدن مجدد (Restart) کامپیوتر میگردد. لذا با این عمل اطلاعاتی که در حافظه RAM سیستم وجود دارد، از بین رفته و زیانهای جبرانناپذیری به کاربر وارد شده و حاصل کار کاربر در چند لحظه از بین میرود. در مورد سایر سیستمهای حساس نظیر دستگاههای مخابراتی و شبکه های اطلاعاتی نیز با قطع یا تغییر مشخصات منبع تغذیه، هماهنگی بخشهای مختلف دستگاه به هم خورده و بر اثر قطع و وصلهای متوالی، علاوه بر صدماتی که به قطعات دستگاه وارد میشود، عملکرد کل سیستم با اختلال مواجه میگردد. با توجه به مطالب فوق، نیاز به وجود دستگاهی که بتواند جایگزین مناسبی برای برق شهر در مواقع اضطراری گردیده و با حذف اختلالات شبکه تغذیه مدارات حساس را بر عهده گیرد، نمایان میشود. این دستگاه یو پی اس نام دارد. لازم به ذکر است که در مواقع قطع برق میتوان از ژنراتوهای AC جهت تغذیه دستگاهها استفاده نمود ولی این منابع با توجه به مشکلاتی نظیر شناور بودن ولتاژ و فرکانس، حجم بزرگ، آلودگی صوتی، دودزا بودن، زمان طولانی وصل شدن بعد از قطع برق و لزوم سرویس و بازبینی دایمی عملاً کاربردی در دستگاه های حساس ندارد. دستگاههای یو پی اس با ابعاد کوچک و بدون نیاز به سرویس دایمی و بدون ایجاد آلودگیها با تثبیت ولتاژ و فرکانس، وسایل بسیار مناسبی جهت حفاظت سیستمها در مقابل اختلالات برق شبکه میباشند. انواع اختلالات رایج در برق شهر برای درک اهمیت UPSها، در این بخش به بررسی اختلالات رایج در برق شهر میپردازیم. قطع برق (Blackout/Power Failure) به قطع کامل برق برای مدتی طولان یتر از یک دقیقه اطلاق شده که در هنگام وقوع آن، منبع برق کاملاً از کار میافتد. (شکل شماره 1-2) قطع برق شکل شماره 1-2 عوامل موثر در ایجاد اختلال: این وضعیت ممکن است در اثر بروز اشکال در خطوط نیرو مانند قطع کلیدها، فیوزها و یا حوادثی نظیر طوفان همراه با رعد و برق و یا سایر شرایط ایجاد گردد. تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی: از دست رفتن اطلاعات در حال اجرا در RAM و یا Cache توقف عملیات اجرایی و عدم امکان فعالیت ضرر ناشی از زمان از دست رفته برای تنظیم یا تعمیر سیستم آسیب دیده زیانهای تجاری در معاملات اینترنتی On-line بروز خطر جانی در تجهیزات درمانی (سیستمهای کنترل حفظ حیات) افت لحظه ای ولتاژ (Sag Power) به کاهش کوتاه مدت ولتاژ برق اطلاق شده که تقریبا 85% از کل اختلالات موجود در برق شهر را شامل میشود. (شکل شماره 2-2) افت لحظه ای ولتاژ شکل شماره 2-2 عوامل موثر در ایجاد اختلال: این امر ناشی از سوئیچ کردن یک بار با توان بالا مانند دستگاههای تهویه هوا یا راه انداختن موتورهای الکتریکی، تاسیسات حرارتی و برودتی و یا بروز اتصال کوتاه در مناطق اطراف میباشد. همچنین عدم دقت در انتخاب سایز مناسب برای کابلهای برق استفاده شده در ساختمان و تغییرات شبکه در زمان اوج مصرف بخصوص در فصل گرما از دیگر عوامل ایجاد این اختلال است. تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی: در صورتیکه ولتاژ منبع اصلی آنقدر پایین بیایدکه منبع تغذیه کامپیوتر نتواند ولتاژی دریافت کند، افت ولتاژ باعثRestart شدن کامپیوتر میشود. هنگ کردن کامپیوتر، قفل کردن صفحه کلید، کم یا زیاد شدن نور لامپها و کوچک شدن صفحه تصویر مانیتور از دیگر تبعات این نوع اختلال میباشد. همچنین بدلیل ثابت بودن توان الکتریکی دستگاه مصرفکننده، افت ولتاژ سبب افزایش کوتاه مدت جریان شده و به تبع آن باعث کم شدن راندمان و کوتاه شدن عمر دستگاه مصرفی میگردد. افزایش لحظه ای ولتاژ (Power Surge) عبارتست از افزایش لحظه ای دامنه ی ولتاژ که برای چند سیکل پیاپی ادام هدار و در حدود ثانیه طول میکشد. (شکل شماره 3-2) افزایش لحظه ای ولتاژ شکل شماره 3 2 عوامل موثر در ایجاد اختلال: این اختلال معمولاً به دلیل سوئیچ نمودن بار در مراکز فرعی و یا به یکباره خاموش شدن دستگاههای توان بالا و یا پرمصرف بوجود میآید. همچنین اتصال کوتاه و عدم توجه به سایز مناسب برای کابلهای برق نیز از عوامل ایجاد آن میباشند. تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی: این اختلال باعث وارد آمدن فشار به دستگاههای حساس شده و در طول زمان سبب خرابی آنها میگردد. همچنین میتواند باعث بروز خطا در داده های دیجیتال و قفل شدن کامپیوتر شود. کم و زیاد شدن نور لامپها و تغییرات ناگهانی در عرض تصویر مانیتور نیز از اثرات محسوس افزایش لحظه ای ولتاژ میباشد. ولتاژ ضعیف (Brownout/Under Voltage) به ضعیف شدن ولتاژ برای مدت زمان طولانی گفته میشود. (شکل شماره 4-2) ولتاژ ضعیف شکل شماره 4-2 عوامل موثر در ایجاد اختلال: این اختلال زمانی ایجاد میشود که منبع اصلی تولید برق، قدرت تامین توان مورد نیاز شبکه (بار مصرفی) را ندارد، به همین دلیل شرکت برق، ولتاژ شبکه سراسری را کاهش میدهد. تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی: برای یک بار مصرفی، با توان ثابت، کاهش ولتاژ شبکه سبب افزایش جریان بار خواهد شد که این افزایش به نوبه خود میتواند سبب کاهش طول عمر قطعات بکار رفته در دستگاه مصرفی شود. کاهش ولتاژ بیش از یک دقیقه میتواند موجب عملکرد نادرست تجهیزات گردد. مثلا در یک موتور القایی، میتواند منجر به بالا رفتن تلفات حرارتی و یا تغییر سرعت (دور موتور) شود. ولتاژ قوی (Over Voltage) به قوی و یا بیشتر شدن دامنه ی ولتاژ برای مدت زمان طولانی که میتواند موجب بالا رفتن توان راکتیو در خروجی بانکهای خازنی شود اطلاق میشود. (شکل شماره 5-2) ولتاژ قوی شکل شماره 5-2 عوامل موثر در ایجاد اختلال: صاعقه و رعد و برق از مهمترین عوامل ایجادکننده این نوع اختلال میباشد. تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی: باعث سوختن دستگاه مصرفی و یا آتش سوزی میشود. نوسانات فرکانسی (Frequency Variation) به تغییر فرکانس شکل موج ورودی اطلاق میشود. (شکل شماره 6-2) نوسانات فرکانسی شکل شماره 6 2 عوامل موثر در ایجاد اختلال: این اختلال معمولا در جاهایی دیده میشود که منبع تولید انرژی برای تغذیه ی دستگاه ها، ژنراتور (موتور برق) باشد. تاثیر اختلال بر شبکه و بار مصرفی: نوسانات فرکانسی باعث برش ولتاژ و کاهش دقت دستگاه های حساس آزمایشگاهی، مخابراتی، تجهیزات پزشکی و… و همچنین به هم خوردن همزمانی (Synchronizing) در برخی دستگاه ها که با عبور از صفر ولتاژ کار میکنند، میشود. اعوجاج هارمونیکی (Harmonic Distortion) به اغتشاشهای پریودیک و شبه سینوسی ولتاژ منبع و یا به جریانی که بارهای غیر خطی از منبع میکشد گفته میشود. (شکل شماره 7-2)