كيفية فهم نظام UPS (مزود الطاقة غير المنقطع)!

جهاز تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS) هو جهاز نظامي يربط بطارية (غالباً بطارية رصاص حمضية لا تحتاج إلى صيانة) بجهاز رئيسي، ويحول التيار المستمر إلى تيار متردد عبر عاكس رئيسي ودوائر أخرى. يُستخدم بشكل أساسي لتوفير إمداد طاقة مستقر وغير منقطع لجهاز كمبيوتر واحد، أو نظام شبكة كمبيوتر، أو معدات إلكترونية أخرى مثل الصمامات اللولبية وأجهزة إرسال الضغط. عندما يكون دخل التيار المتردد طبيعياً، يقوم جهاز UPS بتثبيت التيار المتردد وتزويده للحمل. في هذه الحالة، يعمل جهاز UPS كمثبت جهد للتيار المتردد، كما يقوم بشحن بطارية الجهاز. عند انقطاع التيار المتردد (انقطاع التيار الكهربائي العرضي)، يستخدم جهاز UPS فوراً طاقة التيار المستمر من البطارية لمواصلة تزويد الحمل بتيار متردد 220 فولت عبر طريقة تحويل التبديل الصفري للعاكس، مما يضمن استمرار عمل الحمل بشكل طبيعي ويحمي برامجه وأجهزته من التلف. عادةً ما توفر أجهزة UPS حماية ضد زيادة الجهد أو انخفاضه.

يتكون نظام الطاقة غير المنقطعة (UPS) من خمسة أجزاء: الدائرة الرئيسية، ودائرة التجاوز، ودائرة البطارية ودوائر إدخال الطاقة الأخرى، والمقوم (REC) لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، والعاكس (INV) لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، ودائرة تبديل خرج العاكس ودائرة التجاوز، وبطارية تخزين الطاقة. عادةً ما يُنجز المقوم وظيفة تثبيت الجهد في النظام. يستخدم المقوم الثايرستور أو مقوم التبديل عالي التردد، والذي يتحكم في سعة الخرج وفقًا لتغير الطاقة الخارجية. لذلك، عند تغير الطاقة الخارجية (يجب أن يتوافق هذا التغير مع متطلبات النظام)، تبقى سعة الخرج ثابتة تقريبًا. أما وظيفة تنقية الجهد فتُنجز بواسطة بطارية تخزين الطاقة. نظرًا لأن المقوم لا يستطيع التخلص من تداخل النبضات اللحظية، فإن الجهد المُقوّم لا يزال يحتوي على نبضات تداخل. بالإضافة إلى وظيفة تخزين طاقة التيار المستمر، تُشبه بطارية تخزين الطاقة مكثفًا كبيرًا متصلًا بالمقوم، ويتناسب حجم سعتها المكافئة مع حجم بطارية تخزين الطاقة. بما أن الجهد عبر المكثف لا يمكن أن يتغير فجأة، تُستخدم خصائص تنعيم المكثف للنبضات للتخلص من تداخل النبضات، وهو ما يؤدي وظيفة تنقية تُعرف أيضًا باسم

الحماية من التداخل. ويتحقق استقرار التردد بواسطة المحول، ويعتمد هذا الاستقرار على استقرار تردد تذبذب المحول. ولتسهيل التشغيل والصيانة اليومية لنظام الطاقة غير المنقطعة (UPS)، تم تصميم مفتاح تشغيل النظام، ومفتاح التجاوز التلقائي بعد اختبار عطل الجهاز الرئيسي، ومفتاح تجاوز الصيانة، وغيرها من مفاتيح التحكم.

عندما يكون جهد الشبكة يعمل بشكل طبيعي، يتم تزويد الحمل بالطاقة كما هو موضح في الشكل 1-1، ويتم شحن بطارية تخزين الطاقة في الوقت نفسه؛ وعند حدوث انقطاع مفاجئ للتيار الكهربائي، يبدأ مصدر طاقة UPS بالعمل، وتُزود بطارية تخزين الطاقة الحمل بالطاقة اللازمة للحفاظ على الإنتاج الطبيعي (كما هو موضح باللون الأسود الغامق →)؛ وعندما يكون الحمل مُحملاً فوق طاقته بشكل كبير بسبب احتياجات الإنتاج، يتم تقويم جهد الشبكة وتزويد الحمل بالطاقة مباشرةً (كما هو موضح بالخط المنقط).