دیود های قدرت یو پی اس

انواع دیودهای قدرت

بسته به مشخصه های بازیابی و روشهای ساخت دیودهای قدرت را به سه گروه می توان تقسیم کرد.

یو پی اس

۱-دیودهای استاندارد یا همه منظوره

۲-دیودهای بازیابی معکوس

۳-دیودهای شاتکی

دیودهای همه منظوره

یو پی اس

دیودهای یکسوکننده همه منظوره زمان بازیابی معکوس نسبتا زیادی دارندیو پی اس که در حدود ۱μs است و در کاربردهای سرعت پایین بکار می روند کهباتری یو پی اس زمان بازیابی چندان اهمیت ندارد محدوده جریان این دیودها از کمتر از ۱ آمپر تا چند هزار آمپر و محدوده ولتاژ ۵۰ ولت تا حدود ۵۰ کیلو ولت می باشد . این دیودها معمولا به روس دیفیوژن ساخته می شوند . با این وجود یکسو کننده های آلیاژی که در منابع تغذیه دستگاههای جوشکاری بکار می روندیو پی اس از لحاظ هزینه به صرفه ترند و محدوده کاری آنها تا ۳۰۰ آمپر و ۱۰۰۰ ولت می رسد.

دیودهای بازیابی معکوس

دیودهای بازیابی سریع زمان بازیابی کوچک در حدود ۵μs دارند. این دیودها در مدارهای یو پی اس مبدل های dc به dc و dc به ac که سرعت بازیابی اغلب اهمیت بحرانی دارد بکار میروند. محدوده جریانی کارکرد این دیودها از کمتر از یک آمپر تا چند صد آمپر و محدوده یو پی اسولتاژشان از ۵۰ ولت تا حدود ۳ کیلو ولت است.

 برای محدوده بالای ۴۰۰ ولت دیودهای بازیابی سریع معمولا به روش دیفیوژن ساخته می شوند و زمان بازیابی بوسیله دیفیوژن طلا یا پلاتین کنترل می شود.برای مخدوده ولتاژ کمتر از ۴۰۰ ولت دیود های اپی تکسیال سرعت کلید زنی بیشتری نسبت یو پی اسبه دیود های دیفیوژنی دارند. دیود های اپی تکسیال  ژهنای بیس کمی دارند که باعث می شود زمان بازیابی کوچکی در حدود ۵۰ns داشته باشند .

باتری یو پی اس

 دیودهای شاتکی

 مشکل ذخیره بار در پیوند p-n در دیودهای شاتکی حذف با به حداقل رسیده است.این یو پی اسکار از طریق یک سد پتانسیل که میان یک فلز ویک نیمه هادی وصل می شودانجام می پذیرد. یک لایه فلزی روی یک لایه اپی تکسیال باریک از سیلیکون نوع n قرار داده می شود.سد پتانسیل رفتار یک پیوند p-n شبیه سازی می کند. عمل یکسو سازی فقط به حامل های اکثریت بستگی دارد و در نتیجه حامل های اقلیت یو پی اساضافی برای ترکیب شدن وجود ندارند. اثر بازیابی منحصرا به خاطر ظرفیت خازنی خود پیوند نیمه هادی است.

انواع باتری یو پی اس

در عصر حاضر صنعت الکترونیک پیشرفت چشمگیری نموده است و به دلیل گسترش یو پی اس ارتباطات و فناوری اطلاعات وسایل الکترونیکی قابل حمل همچون گوشی‌های تلفن همراه، لب‌تاپ‌ها و ... توسعه یافته‌اند. تامین باتری یو پی اسانرژی به صورت آسان و مطلوب برای توسعه این وسایل یک ضرورت مهم و انکارناپذیر است. این تا به حدی است که می‌توان باتری را قلب وسایل الکترونیک قابل حمل دانست. همچنین امروزه به دلیل مشکلات ایجاد شده به دلیل آلودگی هوا یو پی اس شرکت‌های بزرگ خودروسازی سالانه هزینه‌های زیادی را صرف ساخت خودروهای الکتریکی و هیبریدی می‌نمایند یو پی اسکه از مهمترین چالش‌ها در ساخت این خودروها تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز آن‌ها می‌باشد. بهترین گزینه برای رفعیو پی اس apc این مهم استفاده از باتری‌های قابل شارژ جهت ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی در این خودروها می‌باشد.

 یو پی اس
با توجه به موارد ذکر شده در بالا تحقیقات وسیعی در زمینه باتری‌ها  یو پی اسقابل شارژ در مراکز تحقیقاتی دنیا صورت می‌پذیرد که باعث پیشرفت یو پی اسبسیار سریع باتری‌های قابل شارژ در چند دهه اخیر شده است. در حال حاضر، باتری‌های لیتیم-یون در نوک قله این پیشرفت قرار دارند؛ به‌طوری که در اغلب وسایل الکترونیکی امروزی از باتری‌های لیتیم-یون استفاده می‌شود و گروه‌های تحقیقاتی زیادی در سراسر دنیایو پی اس apc در حال تحقیق جهت بهبود عملکرد یو پی اس apcاین نوع باتری‌ها هستند. شکل (1) نمونه ای از چند باتری لیتیمی ساخته شده در ابعاد مختلف جهت کاربردهای گوناگون را نمایش می‌دهد. ورود فناوری نانو به تحقیقات باتری‌های لیتیم-یون باعث جهش  یو پی اسدر روند پیشرفت این باتری‌ها گردیده و تحولات بارزی را در عملکرد آنها ایجاد نموده است. در این مقالهیو پی اس مختصری به توصیح عملکرد این باتری‌ها پرداخته شده است.

یو پی اس

- باتری های قابل شارژ

اولین بار در سال 1786 گالوانی شیوه جدیدی برای تولید الکتریسیته به وسیله مواد شیمیایی یو پی اسکشف کرد که بعدها این پیل‌ها به پیل‌های گالوانی (Galvanic Cell) مشهور شدند. از سال 1800 به بعد پیشرفت زیادی در زمینه باتری‌ها صورت گرفت اما اولین باتری‌های قابل شارژ سرب اسید که امروزه نیز در خودروها از آن‌ها استفاده می‌شود در سال 1859 ساخته شد. تحول بعدی یو پی اس apcدر باتری‌های قابل شارژ در سال 1960 با ساخت باتری‌های باتری یو پی اسنیکل-کادمیوم (Ni-Cd) رخ داد اما این باتری‌ها نیز در سال 1990 جای خود را به باتری‌های جدید نیکل-هیدرید فلز (Nickel-Metal Hydride) دادند. چرخه پیشرفت باتری‌های قابل شارژ با اختراع اولین باتری‌های لیتیم-یون در سال 1991 و باتری‌های پلیمر-لیتیم یون در سال 1999 کامل گردید. در سال های اخیر با بهیو پی اس کارگیری نانوذرات مختلف در این باتری‌ها بازده آن‌ها به مقدار قابل  یو پی اسملاحظه‌ای افزایش یافته است.یو پی اس apc در ادامه عملکرد آن‏ها معرفی و بررسی شده است [1].

باتری یو پی اس

3- معرفی باتری‌های لیتیم-یون

باتری وسیله‌ای است که انرژی شیمیایی را به طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. در واقع یکباتری یو پی اس باتری شامل یک یا چند پیل ولتایی (Voltaic Cell) است که بر اثر واکنش‌های شیمیایی اکسید و احیا مولد جریان الکتریسیته هستند. هر پیل ولتایی از دو الکترود تشکیل شده است که بین آن‌ها با الکترولیت پر می شود. الکترولیت محلولی رسانا شامل یون‌ها است. معمولا ترکیبات الکتروفعال یو پی اس apcدرون الکترولیت حل می شوند که می‌توانند با الکترودها واکنش شیمیایی بدهند و انرژی شیمیایی را با انتقال بار در سطح مشترک الکترود-الکترولیت به انرژی الکتریکی تبدیل کنند.

باتری یو پی اس
ولتاژ خروجی یک باتری به طور مستقیم با ماهیت شیمیایی واکنش الکتروشیمیایی پیل در ارتباط است. باتری یو پی اسبه عنوان مثال در باتری‌های سرب-اسید، واکنش شیمیایی هر پیل 2 ولت جریان را تولید می‌نماید. در باتری‌های لیتیمی واکنش الکتروشیمیایی صورت گرفته ولتاژ تقریبی 3 ولت را تولید می نماید که تولید این ولتاژ یکی از ویژگی‌های مهم این نوع باتری‌ها است. بنابراین با بهره گیری از واکنش های لیتیمی می‌توان باتری یو پی اسبا به کارگیری تعداد پیل کمتر به ولتاژ بالاتر دست یافت.

یو پی اس apc

4- اجزا باتری‌های لیتیم-یون

به طور کلی هر باتری از 3 بخش اصلی الکترود مثبت، الکترود منفی ویو پی اس الکترولیت تشکیل شده است. در باتری‌های لیتیم-یون، باتری یو پی اسالکترود مثبت یا کاتد از یک ترکیب لیتیم مانند لیتیم کبالت اکسید و الکترود منفی یا آند از کربن ساخته شده و یک لایه جدا کننده در بین آن‌ها قرار دارد. نمایی از یک پیل باتری لیتیمی در شکل 2 نمایش داده شده است. الکترولیت در باتری های لیتیمی نیز از نمک لیتیم دریک باتری یو پی اسحلال آلی ساخته شده است.  یو پی اساستفاده از حلال آلی در نقش الکترولیت به دلیل اشتعال زا بودن نیازمندباتری یو پی اس انجام پاره ای از اقدامات ایمنی است. اقدامات ایمنی و همچنین موارد دیگری که برای بهبود عملکرد باتری های لیتیمی به کار گرفته می شوند، مهندسی ساختار الکترولیت را‌ بسیار پیچیده می نماید. الکترولیت یو پی اس apcدر این باتری ها از مجموعه ای از مواد تشکیل شده که هر کدام وظیفه خاص خود را دارند. نقص در عملکرد هر یک از اجزای الکترولیت باعث نقص در عملکرد کل باتری می‌شود. در بخش‌های بعد هر یک از این اجزا به طور کامل شرح داده می‌شوند.
علاوه بر موارد بالا، باتری‌های لیتیمی مجهز به مدارهای الکترونیکی یو پی اسمحافظ و فیوزهای جهت جلوگیری از عکس شدن قطبیت، باتری یو پی اساعمال ولتاژ بیش از حد، گرم شدن بیش از حد و موارد ایمنی دیگر هستند.

یو پی اس برای سرورهای کامپیوتری

تقریباً همه کسانی که با کامپیوتر کار می‌کنند اطلاعاتی ارزشمند و یا حداقل چند ساعت کار خود را بخاطر قطع برق از دست داده‌اند و به این علت یو پی اس را می‌شناسند. UPS در نظر عموم کاربران دستگاهی است که موجب می‌شود با قطع برق، کامپیوتر خاموش نشود. این مقاله به شما کمک می‌کند دانش خود در مورد یو پی اس را با دانش روز این فناوری هماهنگ کنید. سعی کنید به سوالات زیر اول خودتان پاسخ دهید و بعد پاسخ را بخوانید.باتری یو پی اس

یو پی اس apc

یو پی اس مخفف چه کلماتی است و چرا به یو پی اس نیاز داریم؟
یو پی اس مخفف عبارت Uninterruptible Power Supply و به معنی منبع تغذیه بدون وقفه است. این دستگاه برق مورد نیاز برای استفاده دستگاه‌هایی مانند کامپیوتر، ادوات پزشکی و تجهیزات امنیتی و… را مستقل از اینکه برق ورودی وجود داشته باشد یا خیر برای مدت محدودی تامین می‌کند.

باتری یو پی اس
همچنین شرایط برق ورودی را از نظر سطح ولتاژ، تغییرات ولتاژ و جهش‌های ناگهانی بهبود می‌دهد. در صورتی که یو پی اس ما هوشمند باشد علاوه بر موارد فوق می‌تواند دستگاه‌های متصل به خود را در زمان مناسب و به طرز صحیح خاموش نماید. در مورد اهمیت استفاده از یو پی اس همین بس که آمار نشان می‌دهد بیشتر از ۴۰ درصد مشکلات از بین رفتن اطلاعات، به مشکل قطع برق بر می‌گردد.باتری یو پی اس
 
یک یو پی اس بزرگ بهتر است یا چند یو پی اس کوچک؟
قیمت یو پی اس ها نسبت به توان خروجی‌شان افزایش می یابد، برای مثال اگر توان خروجی دو برابر شود قیمت بیش از دو برابر افزایش می‌یابد. لذا اگر در یک شرکت یا سازمان تعدادی کامپیوتر وجود دارد و قصد این است که آنها را به یو پی اس مجهز کنیم، بهتر است یک یو پی اس کوچک در محل هر کامپیوتر نصب شود، همچنین با استفاده از تعدادی یو پی اس کوچک در صورت بروز مشکل، دامنه آن به یک کامپیوتر محدود می‌شود و کل شبکه ما دچار اختلال نمی‌گردد.
این روش تا زمانی کارایی دارد که نیاز به یو پی اس با تکنولوژی خاصی نباشد. (تکنولوژی‌های مختلف در ادامه همین متن شرح داده می‌شود). اگر کاربرد خاصی نیاز به یو پی اس با تکنولوژی بالا را طلب کند، از آنجا که یو پی اس‌ها تکنولوژی بالا در توان‌های پایین معمول نیستند می‌توان مجددا به یک یو پی اس قوی مرکزی با تکنولوژی بالا فکر کرد.
چند نوع یو پی اس وجود دارد و این انواع از نظر فناوری چه تفاوت‌هایی باهم دارند؟
یو پی اسها از یکی از فناوری‌های زیر استفاده می‌کنند:
۱- آف لاین
در این نوع یو پی اس مصرف کننده بصورت عادی از برق شهر استفاده می‌کند.
و به محض قطع برق یو پی اس وارد مدار شده و عهده دار برق رسانی به مصرف کننده می‌شود.
۲- لاین اینتراکتیو (Line Interactive)
مجهز به ترانس افزاینده و کاهنده جهت ثابت کردن ولتاژ برای دستگاه مصرف کننده، هنگام قطع برق ورودی، یو پی اس بدون وقفه‌ای برق مطلوب و مورد نیاز مصرف را تامین می‌نماید.

باتری یو پی اس

دبل کانورژن (آن لاین)
در این مدل دستگاه‌های مصرف کننده همیشه از برق ثابت و فیلتر شده خروجی یو پی اس بهره می‌برد، با کمک تکنولوژی آن لاین در اینگونه یو پی اس‌ها که از کیفیت و حساسیت بالایی برخوردارند می‌توانیم جهت دستگاه‌های فوق العاده حساس آزمایشگاهی، نظامی و… استفاده کنیم. طبق استاندارد، یک برد مجهز به میکروپروسسور فوق العاده حساس دائما ولتاژ و جریان ورودی را کنترل می‌کند.

یو پی اس پدیا

نکات مهم خرید یو پی اس را می توان به صورت زیر بیان کرد:
۱. توان مورد نیاز و توان مصرفی :
یکی از مهم ترین نکات برای خرید یو پی اس این است که توان مصرفی دستگاه هایی که قرار است به آن متصل شوند را محاسبه کنید ، برای این منظور کافی است توان هر یک از وسایل را جداگانه و در نهایت مجموع آنها را حساب کنید. ( در زیر لینک توان مصرفی دستگاه های معمول آورده شده است ) توان وسایل برقی با وات بیان می شود که این توان معمولا روی دستگاه های برقی نوشه شده است در صورتی که به توان مصرفی دستگاه مستقیم اشاره نشده باشد حتما عددی به عنوان جریان ( A ) آن نوشته شده است که از حاصل ضرب آن عدد در ولتاژ دستگاه ، توان آن بدست می آید. به عنوان مثال اگر روی برچسب یک پرینتر که مستقیم به برق متصل می شود ( بدون آداپتور ) جریان را ۲ آمپر نوشته باشد ، توان پرینتر ۲×220 یعنی ۴۴۰ وات  می شود.
پس از برآورد توان دستگاه ها و تجهیزات باید یو پی اس ای را انتخاب نمود که دارای توانی بیشتر از توان تجهیزات باشد. در حالت عرف توان یو پی اس ، ۱٫۲۵ برابر توان تجهیزات انتخاب می شود. این کار دارای چند حسن است:
الف. با توجه به این که یو پی اس درحالت FULL LOAD ( استفاده از حداکثر توان ) خود ، کار نمی کند منجر به افزایش طول عمر یوپی اس می گردد.
ب. در صورت کار تمام تجهیزات ، یو پی اس به راحتی قادر به تامین توان آنها خواهد بود. به عبارت دیگرUPS بدون هیچ گونه مشکل در بدترین شرایط نیز کار خواهد کرد.
ج. اگر بار به میزان جزیی تغیر نمود نیاز به ارتقاء یو پی اس (UPS) نیست به عنوان مثال اگر یک کامپیوتر به مجموعه اضافه شود نیاز به تغییر و ارتقاء یوپی اس نخواهد بود.
 
۲. امکان تنظیم پارامترها :
یو پی اس ها دارای پارامترهای مختلفی هستند که برای عملکرد صحیح یو پی اس (UPS) باید به درستی تنظیم شوند. این تنظیمات می تواند توسط کارخانه ایجاد شود یا توسط کاربر نهایی انجام شود. در بسیاری از برندها تمامی پارامترها در کارخانه تنظیم شده و کاربر هیچگونه آزادی عمل در انتخاب پارامترها ندارد. در یو پی اس های سونر اکثر پارامترها توسط کاربر قابل تنظیم هستند. به عنوان نمونه جریان شارژ ، درصد OVER LOAD های مختلف یکی از پارامترهایی است که کاربر می تواند آن را در محدوده ی مشخصی تغییر دهد.
۳. میزان زمان پشتیبانی یا زمان Backup :
از آن جهت که یو پی اس برای کار کردن در زمان قطعی برق ، نیاز به باتری یو پی اس دارد ، پس بسیار مهم است که شما بدانید از یوپی اس در زمان قطعی برق چقدر انتظار کار دارید ، پس از اینکه توان مصرفی دستگاه مشخص شد به راحتی می توان ups را انتخاب نمود سپس با علم به توان مصرفی و یو پی اس و زمان پشتیبانی می توان آمپر باتری را حساب کرد .
۴٫ قابلیت باتری داخلی ( Internal ) یا خارجی ( External ) :
برای توان های بالا به ناچارحجم باتری زیاد بوده وباید باتری ها به صورت EXTERNAL یا خارجی نصب شوند که در این حالت نیاز به کابینت باتری است برای اینکه باطری ها در محفظه ای قرار گیرند تا هم از دسترس دور باشند و هم اینکه از نظر حجمی ، فضای کمتری را اشتغال کنند. در توانهای پایین به منظور کم کردن فضای اشغالی و زیبایی بهتر است یو پی اس (UPS) از نوع باتری INTERNAL یا داخلی انتخاب شود.
۵٫ انتخاب نوع یو پی اس آفلاین یا آنلاین :
برای توان های پایین یو پی اس آفلاین Off Line یا یو پی اس لاین اینترکتیو ارزان قیمت تر از یو پی اس آنلاین On Line هستند ودر توان هایی بالاتر از ۱۰KVA باید از یو پی اس آنلاین استفاده نمود. در مواردی که به تغییرات ولتاژ و فرکانس برق حساسیت وجود دارد ، یو پی اس های Double Conversion توصیه می شود.

۶٫ خدمات و پشتیبانی :
هر وسیله برقی و الکترونیکی نیاز به گارانتی و پشتیبانی دارد و این امر در دستگاه هایی که در کشورهای متعدد تولید می شوند اهمیت بیشتری دارد ، یو پی اس هایی که به طور کامل در داخل کشور کشور تولید می شوند بی شک از خدمات و گارانتی معتبرتری برخوردار هستند که قبل از خرید باید به آن توجه خاص داشت .
۷٫ توجه به وسایل مصرفی :
در صورت استفاده از یو پی اس (UPS) برای دستگاههای تکثیر وPRINTERهای خاص دارای سیکل گرمایی اولیه هستند ،باید به این نکته که توان اولیه مورد نیاز در این سیکل بیشتر از توان ذکرشده بر رویبر چسب دستگاه است توجه نمود.این نکته در مورد یو پی اس (UPS) هایی که قرار است تغذیه موتور ها را فراهم کنند نیز صادق است . جریان راه انداز موتور ۵-۱۰ برابر جریان نامی موتور است ودر صورتی که یو پی اس (UPS) نتواند جریان را لحظه ی استارت تامین کند قادر به راه اندازی موتور نخواهد بود.

باتری یو پی اس

کنترل کننده های دور موتورهای الکتریکی هر چند که ادوات پیچیده ای هستند ولی چون در ساختمان آنها از مدارات الکترونیک قدرت استاتیک استفاده می شود و فاقد قطعات متحرک می باشند، باتری یو پی اس از عمر مفید بالائی برخوردار هستند . مزیت دیگر کنترل کننده های دور موتور توانائی آنها در عودت دادن انرژی مصرفییو پی اس در ترمزهای مکانیکی و باتری یو پی اسیا مقاومت های الکتریکی به شبکه می باشد . در چنین شرائطی با استفاده از کنترل کننده های دور مدرن می توان از اتلاف این نوع انرژی جلوگیری نمود . بطوریکه دریو پی اس apc برخی کاربردها قیمت انرژی بازیافت شده از این طریق ، در کمتر از یکسال معادل یو پی اسهزینه سرمایه گذاری سیستم بازیافت انرژی می شود .
کنترل کننده های دور موتور انواع مختلفی دارند. آنها قادرند انواع موتورهای ACو DCرا کنترل کنند. یو پی اسقیمت کنترلرها وابسته به نوع تکنولوژی بکار رفته در ساختمان آنها میباشد.

یو پی اس

1- روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس(یا کنترل V/ Fثابت) : ساده ترین روش کنترل موتورهای  AC روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس میباشد.یو پی اس اینک این روش، بطور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع کنترلرها از نوع اسکالر بوده و بصورت حلقه باز با پایداری خوب عمل میکنند. مزیتیو پی اس apc این روش سادگی سیستمهای کنترلی آن است. در مقابل این نوع کنترلرها برای یو پی اسکاربردهای با پاسخ سریع مناسب نمی باشند.

باتری یو پی اس
2- روش کنترل برداری : روبوتها و ماشینهای ابزار نمونه هائی یو پی اساز کاربردهای با دینامیک بالا هستند. باتری یو پی اسدر این کاربردها روشهای کنترلی برداری استفاده میشود. در روشهای کنترلی برداری با تفکیک مولفه های جریان استاتور به دو مولفه تورک ساز و فلو ساز، و کنترل آنها با استفاده باتری یو پی اساز رگولاتورهای PIترتیبی داده میشود که موتور AC

نظیر موتور DCکنترل شود. و بدین ترتیب تمام مزایای موتور DCاز جمله پاسخ گشتاور سریع آنها در موتورهای ACنیز در دسترس خواهد بود.

یو پی اس apc
3- روش کنترل مستقیم گشتاور (Direct TorqueControl ) : پاسخ گشتاور در روشهای  برداری حدود 10 – 20msو یو پی اسدر روشهای کنترل مستقیم گشتاور (Direct TorqueControl )این زمان حدود5ms است

هنگامی‎‎که استفاده از مبدل‎های الکترونیک قدرت در اواخر دهه 1970 معمول گردید،یو پی اس توجه بسیاری از مهندسین شرکت‎های برق درمورد توانایی پذیرش اعوجاج هارمونیکی توسط سیستم‎های قدرت را برانگیخت . پیش‎‎بینی‎های مأیوس‎‎کننده‎‎ای از سرنوشت سیستم‎‎های قدرت یو پی اس apcدرصورت اجازه استفاده ازاین تجهیزات انجام گرفت. درحالی‎‎که بعضی ازاین نگرانی‎ها احتمالاً بیش از حد قلمداد گردیدند، ولی بررسیباتری یو پی اس مفهوم کیفیت برق مدیون این افراد به‎دلیل پیگیری آنها یو پی اسدرمورد این مسئله می‎‎باشد.

بروز هارمونیک در سیستم‎های برق اولین پیامد عناصر غیرخطی در شبکه است. یو پی اسبه‎‎‎خاطر گسترش فزاینده استفاده از عناصر غیرخطی در سیستم‎‎های برق، مانند راه‎‎اندازها (درایورهای تنظیم سرعت) و مبدل‎‎های الکترونیکی قدرت، مقدار هارمونیک شکل موج جریان و ولتاژ به‎‎‎طور یو پی اس apcچشمگیری افزایش یافته است و بنابراین اهمیت موضوع کاملاً مشخص است.

بررسی مسائل هارمونیک‎‎ها منجر به تحقیقاتی گردید که نتایج آن نقطه‎‎نظرات متعددی درمورد کیفیت برق بود. یو پی اسبه‎‎نظر برخی از محققین، اعوجاج هارمونیکی هنوز مهمترین مسئلـه کیفیت برق می‎‎باشد. مسائل هارمونیکی با بسیاری از قوانین معمولی طراحی سیستم‎های قدرت و عملکرد آن تحت فرکانس اصلی مغایر است. بنابراین مهندس برق با پدیده‎‎های ناآشنایی روبرو می‎‎شود که نیاز به ابزار پیچیده یو پی اسو تجهیزات پیشرفته برای حل مشکلات و تجزیه و تحلیل آنها دارد. گرچه تحلیل مسائل هارمونیکی می‎‎تواند دشوار باشد، ولی خوشبختانه همة سیستم قدرت دارای مشکل هارمونیکی نیست و فقط

درصد کمی از فیدرهای مربوط به سیستم‎های توزیع تحت‎‎تأثیر عوامل ناشی باتری یو پی اساز هارمونیک‎‎ها قرار می‎‎گیرند. مشترکین برق در صورت وجود هارمونیک‎ها مشکلات زیادتری از شرکت‎های برق را تحمل می‎کنند. مشترکین صنعتی که از محرکه‎‎های موتور با قابلیت تنظیم سرعت،باتری یو پی اس کوره‎‎های قوس الکتریکی، کوره‎‎های القایی، یکسوکننده‎‎ها ، اینورترها، دستگاه‎‎های جوش و نظایر آن استفاده می‎‎کنند، نسبت به مسائل ناشی از اعوجاج هارمونیکی ضربه‎‎پذیرتر از بقیة مشترکین می‎باشند.

اعوجاج هارمونیکی یک پدیده جدید در سیستم‎های قدرت به شمار نمی‎رود. نگرانی ناشییو پی اس از اعوجاج در بسیاری از دوره‎ها درسیستم‎های قدرت الکتریکی جریان متناوب وجود داشته و دنبال شده است. جستجوی منابع و مطالب تکنیکی دهه‎های قبل نشان می‎دهد که مقالات مختلفی دررابطه با این موضوع انتشار یافته است. اولین منابع هارمونیکی شناخته‎‎شده، ترانسفورماتورها بودند و اولین مشکل نیز در سیستم‎های تلفن پدید آمد. استفاده گروهی از لامپ‎های قوس الکتریک به‎‎‎دلیل مؤلفه‎های هارمونیکی توجهات خاصی را برانگیخت ولی این مسائل به اندازه اهمیت مسئله یو پی اسمبدل‎های الکترونیک قدرت در سال‎هاییو پی اس apc اخیر نبوده است.

خوشبختانه در طی این سال ها پژوهشگران متوجه شده اند که اگر سیستم انتقال به نحو مناسبی طراحی گردد،باتری یو پی اس به‎‎نحوی که بتواند مقدار توان موردیو پی اس نیاز بارها را به راحتی تأمین نماید، احتمال ایجاد مشکل ناشی از هارمونیک‎ها برای سیستم قدرت بسیار کم خواهدبود،یو پی اس گرچه این هارمونیک‎ها می‎توانند موجب مسائلی در سیستم‎های مخابراتی شوند. اغلب در سیستم‎های قدرت مشکلات زمانی بروز می‎کنند که خازن‎های موجود در سیستم باعث ایجاد تشدید دریک فرکانس هارمونیکی گردند. دراین شرایط اغتشاشات و اعوجاجات، بسیار بیش از مقادیر معمول می‎گردند. امکان ایجاد باتری یو پی اساین مشکلات در مورد مراکز کوچک مصرف وجود یو پی اسدارد ولی شرایط بدتر در سیستم‎های صنعتی به‎دلیل درجه زیادی از تشدید رخ می‎دهد

وقتی تجهیزات بتوانند در سرعت کاهش‎‎یافته کار کنند چند گزینه قابل انتخاب است.

مثال‎‎های ذیل نمونه‎‎هایی برای همه صنایع هستند

AC فرکانس متغیر (با تنظیم فرکانس)

وقتی پمپ‎‎های گریز از مرکز، فن‎‎ها و دمنده‎‎ها در سرعت ثابت کار می‎‎کنند و یو پی اسخروجی با استفاده از والوها و مسدود‎‎کننده‎‎ها کنترل می‎شود باتری یو پی اسموتور صرفنظر از مقدار خروجی در نزدیکی بار کامل کار می‎‎کند که باعث می‎شود انرژی زیادی توسط این مسدودکننده‎‎ها و والوها تلف شود. اگر این تجهیزات بتوانند همواره در سرعت مورد نیاز کار کنند مقدار زیادی انرژی صرفه‎‎جویی می‎شود. یو پی اس apcدرایوهای تنظیم سرعت باعث باتری یو پی اسمی‎شوند تجهیزات باتوجه به نیاز سیستم در حالت بهینه عمل کنند.

کنترلرهای AC تنظیم فرکانس (فرکانس متغییر) وسایل پیچیده‎‎ای یو پی اسبوده و گرانقیمت هستند. بااین‎‎حال می‎‎توانند به‎‎‎راحتی به‎ موتورهای القایی AC استاندارد اضافه شوند. با هزینه تجهیزات کمتر و هزینه‎‎های الکتریکی بیشتر (با کاهش هزینه تجهیزات و افزایش هزینه‎‎های الکتریکی) باتری یو پی اسکاربرد این وسایل در اغلب موارد اقتصادی می‎شود. بسیاری از انواع پمپ‎‎ها، فن‎‎ها، میکسچرها، نقاله‎‎ها، خشک‎‎کننده‎‎ها، خردکننده‎‎ها (سنگ‎‎شکن‎‎ها) آسیاب‎‎ها، صافی‎‎ها و برخی انواع کمپرسورها، دمنده‎‎ها و همزن‎‎ها در یو پی اسسرعت‎‎های مختلف با وسایل تنظیم یو پی اس apcسرعت کار می‎‎کنند.

تجهیزات مجهز به‎ تنظیم سرعت کمنراز نصف تجهیزات مجهز به‎ مسدودکننده انرژی مصرف می‎‎کنند.

در عمل باید برای محاسبه دقیق صرفه‎‎جویی باتری یو پی اسحاصل براساس کیلووات بازده موتور هم یو پی اسدرنظر گرفته شود. بازده موتور تا زیر50درصد ظرفیت نامی افت می‎‎کند.

DC حالت جامد (نیمه‎‎هادی)

می‎‎توان با تنظیم سرعت با استفاده از یو پی اسدرایوهای DC صرفه‎‎جویی‎‎های مشابهی را انجام داد. باتری یو پی اسهزینه اولیه نسبت‎‎به‎ درایوهای AC تنظیم فرکانس بیشتر است به‎‎‎خصوص وقتی مستقیماً بتوان از کنترلرهای الکتریکی در موتور AC استفاده کرد. تعمیر و نگهداری

کموتاتور و زغال نیز هزینه زیادی در درایوهای DC دربردارد. همچنین سیستم‎‎های DC نسبت‎‎به‎ یو پی اسهوای خورنده و کثیف (مملو از ذرات) که در یک محیط صنعتی معمول است حساس‎‎ترند.

بنابراین درایوهای AC معمولاً ترجیح داده می‎شوند مگر در مواردی که شرایط عملیاتی برخی باتری یو پی اساز مشخصه‎‎های سیستم‎‎های DC از قبیل تنظیم سرعت خیلی دقیق، معکوس کردن سریع جهت، یا گشتاور ثابت در رنج سرعت نامی مورد نیاز باشد.از این درایوها در ماشین‎‎های حدیده ((drawing machins، پوشش‎‎دهنده‎‎ها (لعاب‎‎دهنده‎‎ها coaters) ماشین‎‎های تورق (laminators)، دستگاه‎‎های سیم‎‎پیچی یو پی اس apc(winders) و سایر تجهیزات استفاده می‎شود.

سایر تکنیک‎‎های تغییر سرعت موتور عبارت است از درایوهای لغزش (slip) الکترومکانیکی،یو پی اس درایوهای سیال. و موتورهای القایی (موتورهای با روتور سیم‎‎پیچی‎‎شده). این درایوها با تغییر درجه لغزش بین درایو و عنصر درحال حرکت سرعت را کنترل می‎‎کنند. چون قسمتی از انرژی مکانیکی که تبدیل به‎ بار نمی‎‎شود به‎ حرارت تبدیل می‎گردد این درایوها دارای بازده کمی بوده و معمولاً به‎‎‎خاطر مشخصه‎‎های خود در کاربردهای خاصی به‎‎‎کار برده می‎‎شوند. مثلاً ممکن است از درایوهای سیال باتری یو پی اسدر سنگ‎‎شکن‎‎ها (خردکننده‎‎ها) استفاده شوند چون دارای ظرفیت توان بالا،یو پی اس apc انتقال گشتاور آسان، توانایی مقاومت باتری یو پی اسدربرابر بارهای شوک، قابلیت مقاومت در سیکل‎‎های سکون (ازکارافتادگی)، ماهیت ایمنی آن و قابلیت تحمل هوای ساینده را دارند.

چون درایوهای AC و DC  سرعت چرخنده اصلی را تغییر می‎‎دهند برای صرفه‎‎جویی در انرژی ترجیح داده می‎‎شوند.

درایوهای تنظیم سرعت مکانیکی ساده‎‎ترینیو پی اس و ارزانترین وسایل تغییر سرعت هستند. یو پی اساین نوع چرخ‎‎های قابل تنظیم می‎‎توانند در امتداد محور باز و بسته شوند و درنتیجه میزان تماس چرخ را با تسمه تنظیم کنند.

مزیت عمده درایوهای مکانیکی سادگی آنها ، سهولت تعمیر و نگهداری وباتری یو پی اس هزینه پایین آنها است. یک سرویس تعمیر و نگهداری درحد متوسط و کنترل سرعت با دقت کم (معمولاً 5درصد) از خصوصیات این درایوها است.

درایوهای تسمه‎‎ای برای گشتاورهای کم تا متوسط (100اسب‎‎بخار) در دسترس هستند. یو پی اسبازده درایوهای تسمه‎‎ای 95 درصد است و نسبت کاهش سرعت تا 10به‎ 1 می‎‎رسد.

از درایوهای زنجیری فلزی در گشتاور زیاد استفاده می‎شود.باتری یو پی اس این درایوها مشابه یو پی اس apcدرایوهای تسمه‎‎ای هستند فقط به‎‎‎جای تسمه‎‎های لاستیکی از تسمه‎‎های فلزی استفاده شده است.

وقتی فقط با یک کاهش سرعت به‎ نتیجه رضایت‎‎بخش برسیم گزینه ارزانتری را می‎‎توانیم انتخاب کنیم. اگرچه سرعت‎‎های متغییر این باتری یو پی اسمزیت را دارند که در وضعیت‎‎های مختلف می‎‎توان سرعت بهینه را به‎‎‎کار برد، در مواقعی که رنج تغییر سرعت محدود استیو پی اس apc و زمانی که موتور باید در سرعت پایین‎‎تری کار کند نسبت‎‎به‎ زمان کل کار موتور کم است احتمالاً یک کاهنده تک‎‎سرعته ازنظر هزینه و اثربخشی به‎‎‎صرفه‎‎تر است.

درایوهای تسمه‎‎ای: در این درایوها یک (یک‎‎بار) کاهش یو پی اسسرعت با کمترین هزینه همراه است چون به‎‎‎راحتی می‎‎توان چرخ‎‎ها را عوض کرد. یو پی اس apcازآنجاکه با نصب دوباره چرخ‎‎های قدیمی براحتی می‎‎توان تغییرات را بازگرداند از این روش وقتی استفاده می‎شودیو پی اس که کاهش خروجی برای یک دوره معین موردنیاز است. مثلاً وقتی سطح تولید برای یک زمان نامشخص کاهش یافته ولی ممکن است در آینده نیاز باشد که به‎ ظرفیت اولیه برگردیم

کاهش دور توسط چرخ‎‎دنده: حالت‎‎های مشابه‎‎اییو پی اس apc را توسط تغییر چرخ‎‎دنده می‎‎توان به‎‎‎کار برد.

تعویض موتور: درمواردی که یک بار کاهش سرعت موردنیاز است یک موتور با سرعت کم‎‎تر را نیز می‎‎توان جایگزین‎‎نمود.

موتور دوسرعته یک راه‎‎حل اقتصادی میانه درمقایسه با استفاده از‎ درایوهای چندسرعته و سرعت ثابت است.

همانطورکه در مثال‎‎های قبلی بیان شد چون توان مصرفی با مکعبیو پی اس apc (توان سوم) سرعت متناسب است،باتری یو پی اس صرفه‎‎جویی در انرژی اهمیت زیادی دارد.باتری یو پی اس درعمل یک افزایش جزئی به‎‎‎خاطر تلفات اصطکاک رخ می‎‎دهد. از این روش و استفاده از روش‎‎های کنترلی دیگر می‎‎توان خروجی را در یک رنج محدود کنترل کرد.

دوسرعت را می‎‎توان از یک سیم‎‎پیچ به‎‎‎دست آورد ولی سرعت پایینی باید نصفیو پی اس سرعت بالایی باشد. مثلاً سرعت‎‎های موتور به‎ این شکل است 900/1800 ، 600/1200 ، 1800/3600

وقتی به نسبت‎‎های دیگری از سرعت نیاز است استفاده از یک استاتور یو پی اس apcدو سیم‎‎پیچه ضروری است. از موتورهای قفسی چندسرعته (multispeed squirrel cage motors) نیز که دارای سه یا چهار سرعت همزمان هستند می‎‎توان استفاده نمود.

قیمت موتورهای دوسرعته تقریباً دو برابر موتورهای تک‎‎سرعته است. باتری یو پی اساگر یک موتور بتواند در دوره‎‎های زمانی محسوسی با سرعت کم‎‎تر کار کند صرفه‎‎جویی حاصله سرمایه‎‎گذاری اضافی را توجیه می‎‎کند. در موتورهای چندسرعته استارترهای گرانقیمتی موردنیاز است باتری یو پی اسچون اندازه محافظ‎‎های اضافه‎‎بار در سرعت‎‎های مختلف متفاوت است

درایو یا کنورتور فرکانس و یا کنترلکننده دور موتور برای تنظیم دور الکتروموتورهای AC (موتورهای سه فاز ) استفادهمیگردد. درایوها قادرند دور موتور را از صفر تا

چندین برابر دور نامی موتور و بطورپیوسته تغییر دهند.      

تنظیم دور در الکتروموتورها علاوه بر منعطف نمودن پروسههای صنعتی ، یو پی اسدر کاربردهای زیادی منجر به صرفه جوئی انرژی هم میگردد. علاوه بر آندرایوها جریان راه اندازی کشیده شده از شبکه را به میزان زیادی کاهش میدهند. بطوریکه این جریان خیلی کمتر از جریان اسمی موتور است.

درایوها میتوانندموتور را بطور نرم و کاملا کنترل شده استارت و استپ نمایند. زمان استارت و استپ رامیتوان بدقت تنظیم نمود. این زمانها میتوانند کسری از ثانیه و یا صدها دقیقه باشد. توانائی درایو در استارت و استپ نرم موجب کاهش قابل ملاحظه تنشهای مکانیکی درکوپلینگها و سایر ادوات دوار میگرد

درایوهای مدرن امروزی بر اساس تکنولوژی مدولار ساخته میشوند. این امر هم درقسمتهای باتری یو پی اسسخت افزاری و هم در قسمتهای نرم افزاری درایو رعایت میشود. ساختار مدولارقابلیت بر آورده سازی بسیاری از نیازهای مشتری را دارد. اغلب این درایوها ازتکنولوژی کنترل برداری بهره میگیرند. این روش کنترل امکان کنترل موتور را با دقت ودینامیک زیاد فراهم میاورد. بطوریکه این درایوها اینک قادرند باتری یو پی اسدرست نظیر درایوهای DC رفتار نمایند. آنها را میتوان در کاربردهای کنترل سرعت و یا کنترل گشتاور بسهولتمورد استفاده قرارداد. بطوریکه سادگی  و استحکام موتورهای القائی درکنار ایندرایوها مجموعه ای مطمئن و کارا از آنها میسازد . هر چند که این درایوها ازتکنولوژی الکترونیک قدرت پیچیده  استفاده میکنند اما بدلیل استاتیک بودنشان هزینههای نگهداشت زیادییو پی اس به صنعت تحمیل نمی کنند.

درایوهای مدرن قادرند بطور اتوماتیک فلو ی مغناطیسی در موتور را در سطح یو پی اس apcبهینه اننگهدارند. این ویژگی در جاهائی که بار موتور کم است منجر به صرفه جوئی انرژی خواهدشد.

درایوهای مدرن امروزه در کاربردهای فیدبک و سرو نیز بسهولت بکار گرفته میشوند. ساختار مدولار آنها بگونه ای است که میتوان متناسب یو پی اسبا کاربرد از کارتهای اختیاریاستفاده نمود. این کارتها امکان تطبیق درایو با کاربرد مشتری را فراهم می آورند. درکنار اینیو پی اس مقدورات سخت افزاری باید به برنامه های نرم افزاری متعددی نیز اشاره نمود،که معمولات توسط سازندگان درایو برای نیازهای مختلف باتری یو پی اسصنعتی ارائه میشود. استفاده ازاین برنامه های کاربردی بسیار ساده بوده و کاربر میتواند برنامه دلخواه خود راانتخاب و در داخل درایو قراردهد. درایوهای امروزی میتوانند بسیاری از فیلد باسهایموجود را پشتیبانی کنند. امروزه پروفی باس به عنوان یک فیلدباس باز( Open ) ، دربسیاری از کاربردهای صنعتی متداول شده است. سازندگان درایو با استفاده از پروفایل Profi Drive بسهولت سازگاری خود را با پروفی باس برقرار میسازند.

درایوها علاوه بر ماموریتهای اصلی خود قابلیتهای بیشمار دیگری نیز دارند که ازجمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

•        حفاظت کامل الکتروموتور در مقابل اضافه جریان و نوسانات ولتاژ

•        انعطاف پذیری در کنترل پروسه

•        سازگاری با نیازهای کاربردی موتور

سیستم نرم افزاری درایوهای ساخت شرکت Vacon  از دو لایه تشکیل باتری یو پی اسشده است. لایه اولنرم افزار سیستمیو پی اس و لایه دوم جهت توسعه نرم افزارهای کاربردی کاربر اختصاص یافتهاست. با کمک این لایه کاربر میتواند با کمک ابزار گرافیکی و با استفاده از زبانهایرایج برنامه نویسی برنامه های کاربردی خود را توسعه دهد. وکن تنها به همین اکتفانکرده و با آماده نمودن صدها برنامه کاربردی یو پی اس apcبه کاربر کمک میکندیو پی اس بسهولت برنامهکاربردی باتری یو پی اسمورد نظر را در درایو نصب نموده و از آنها استفاده نماید. بعنوان نمونهمیتوان به نرم افزارهای کاربردی زیر اشاره نمود:

 VACON مصداقی از درایوهای مدرن

کنترل کننده های دور موتور ساخت شرکت وکن نمونه کاملی از درایوهای مدرن امروزیاست[3]. درایوهای وکن دارایباتری یو پی اس ساختاری کاملا مدولار بوده و به کاربر اجازه میدهد بااستفاده از نرم افزار قدرتمند باتری یو پی اسداخلی، که بر اساس استاندارد IEC 611131-3کار میکند،  برنامه های خود را توسعه دهد. بدین ترتیب این درایو قادر است در کاربردهای زیادینقش یک PLC را نیز بازی کرده و به کاربر اجازه میدهد بسهولت برای کاربردهای خود راهحل ارائه دهد. علاوه بر این قابلیت، شرکت وکنباتری یو پی اس در اقدامی بی سابقه با طراحی و توسعهصدها برنامه کاربردی مختلف یو پی اس apcبرای کاربردهای صنعتی، بهره برداری یو پی اسار درایوهای خود راکاملا منعطف نموده است. اینها بخشی از ویژگیهای منحصر بفردی است که  درایوهای وکنرا تبدیل به  نمادی از درایو حرفه ای برای هزاره جدید نموده است. توصیه میکنیم  برای آشنائی بیشتر با این درایوهای قدرتمند با شرکت پرتو صنعت تماس بگیرید.

هر چند که درایوها مزایای زیادی دراند ولی در انتخاب و بکارگیری آنها باید دقتکافی به عمل آید. خصوصا اگر درایوهای مورد بحث توانهای بالائی داشته و تولیدکارخانه به عملکرد آنها کاملا مرتبط باشد. در واقع تحقیقات نشان داده است که نگرانیاز ضریب اطمینان درایو بعنوان یکی از موانع اصلی در عدم رغبت صنایع به استفاده ازآنها در صرفه جوئی انرژی میباشد[10] .

درایوهای ولتاژ متوسط (Medium Voltage Drives) از تکنولوژی ساخت پیچیده ایبرخوردارند. باتری یو پی اساینها معمولا ترکیبی از الکترونیک قدرت، کنترل، میکروکامپیوترها،ترانسفورماتورها و فیلترها میباشند. پر واضح است یو پی اس apcکه ارزیابی این اجزا و انتخابدرایو نهائی امری دشوار و نیازمند زمان و بسیج کارشناسان متخصص خواهد بود. با اینحال چهارچوب ساده زیر میتواند خریداران درایو را در ارزیابی و انتخاب درایو موردنظرشان یاری دهد. در این چهارچوب پیچیدگیهای داخلی درایو مورد توجه قرار نمیگیرد. بلکه سعی میشود از آثار جانبی درایو عملکرد آن مورد ارزیابی قرارگیرد.باتری یو پی اس براین اساس مسائل جانبی درایو را طبقه بندی نموده و ملاکهائی برای ارزیابی آنهاتعیین میکنیم.

ملاک اول تضمین میکند که شبکه برق کارخانه باتری یو پی استحت تاثیر عملکرد درایو قرار نگیرد. این موضوع وقتی اهمیت یو پی اسبیشتر پیدا میکند که توان درایوهای مورد بحث زیاد بالا باشد. اعوجاجهای ناشی از عملکرد درایو روی شبکه میتواند عملکرد سایر دستگاههای یو پی اس apcحساسکنترلی را مختل سازد، تداخل در خطوط مخابراتی کارخانه ایجاد نماید، و یا توانراکتیو از شبکه کشیده شود. و واکنش سازمانهای برق منطقه ای را بدنبال داشته باشد.