چرا یو پی اس نمی تواند جایگزین تنظیم کننده ولتاژ شود؟

اگرچه برخی از واحدهای UPS تعاملی خطی دارای قابلیت‌های پایه تنظیم ولتاژ هستند، اهداف طراحی، منطق کنترل و معماری سخت‌افزاری آنها اساساً به سمت قدرت پشتیبان کوتاه‌مدت گرایش دارند. این مقاله از چهار بعد - مکانیسم عملیاتی، ظرفیت بار، ساختار هزینه و پارامترهای کلیدی - دلایل اساسی که چرا یک UPS نمی تواند یک تنظیم کننده ولتاژ را جایگزین کند، نشان می دهد. مطالعات موردی خرابی معمولی ذکر شده و یک طرح انتخاب تجهیزات صحیح ارائه شده است.

• UPS (نوع تعاملی خطی به عنوان مثال): تابع تنظیم ولتاژ آن استویژگی کمکی، معمولاً محدوده تنظیم تقریباً 15% ولتاژ ورودی را ارائه می دهد. هنگامی که ولتاژ ورودی از این محدوده فراتر رود، UPS به جای ادامه دادن به تنظیم، به حالت برق باتری سوئیچ می کند. در شرایط عادی برق، اکثر واحدهای UPS در آن کار می کنندحالت دور زدن، با ولتاژ خروجی در نوسان همراه با برق.

• تنظیم کننده ولتاژ: استخدام می کندکنترل بازخورد منفی حلقه بسته، با استفاده از یک اتوترانسفورماتور با موتور سروو یا مدار تنظیم ولتاژ مبتنی بر تریستور. به طور مداوم ولتاژ خروجی را تشخیص می دهد، آن را با یک مقدار مرجع (مثلا 220 ولت) مقایسه می کند و به صورت دینامیکی خطا را تصحیح می کند. آیین نامه استپیوسته و مستقل از بار، بدون اتکا به باتری.

نتیجه گیری: یو پی اس یکبر اثر رویداددستگاه، در حالی که یک تنظیم کننده ولتاژ aبه طور مداوم تنظیم می کنددستگاه منطق کنترل آنها قابل تعویض نیست.

نتیجه گیری کلیدی: استفاده از UPS برای تنظیم مداوم ولتاژ باعث می شود چرخه های شارژ/دشارژ کم عمق و مکرر شتاب بگیرد.سولفاته شدنو ظرفیت باتری را به سرعت کاهش می دهد3-5 برابر سریعترنسبت به حالت عادی، به طور موثر عمر مفید را به 1 تا 2 سال کاهش می دهد. در همین حال، تحت سوئیچینگ مکرر (باطری بای پس ↔)، عمر مکانیکی رله از مقدار طراحی معمول خود کاهش می یابد.100000 عملیاتبهکمتر از 20000 عملیات، خطر شکست زودرس را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.

• یو پی اس: 30 تا 40 درصد هزینه های مواد در بسته باتری متمرکز می شود. برای یک یو پی اس آنلاین معمولی 3 کیلو ولت آمپر، بسته باتری شامل چهار باتری 12 ولت/9 آمپر ساعت VRLA است که تقریباً 80 تا 100 دلار هزینه دارد، با عمر طراحی معمولی فقط3-5 سال، آنها را به مواد مصرفی دوره ای تبدیل می کند.

• تنظیم کننده ولتاژ: هزینه ها درماژول تنظیم ولتاژ(سیم پیچ مسی، برس کربن، سروو موتور)، بدون قطعات مصرفی. برای قدرت یکسان، یک تنظیم کننده ولتاژ معمولاً فقط هزینه دارد1/3 تا 1/2قیمت یو پی اس، با عمر طراحی8-10 سال، منجر به کاهش قابل توجهی هزینه کل مالکیت (TCO) می شود.

نتیجه گیری: استفاده از یو پی اس به عنوان یک تنظیم کننده ولتاژ پاره وقت به طور موثر به معنای پرداخت هزینه اضافی باتری در هر سال است، در حالی که عمر کلی تجهیزات را کاهش می دهد - یک انتخاب اقتصادی بسیار ضعیف.

• سناریو: یک اتاق کامپیوتر اداری دارای نوسانات مکرر ولتاژ برق بین 190 ولت تا 240 ولت (تقریباً 30 نوسان عمده در روز) بود. کاربر یک یو پی اس تعاملی خطی 3 کیلو ولت آمپر را برای تغذیه سرورها بدون تنظیم کننده ولتاژ مستقر کرد.

• پیشرفت: پس از 6 ماه کارکرد، UPS 10 تا 15 بار در روز کاری به حالت باتری تغییر می کند. در ماه هشتم، رله به دلیل جوشکاری تماسی از کار افتاد و ظرفیت باتری به 40٪ از مقدار نامی خود کاهش یافت.

• علت ریشه ای: نوسانات مکرر ولتاژ باعث می شود که رله بسیار فراتر از حد طراحی خود (تقریباً 2400 عملیات در ماه) عمل کند و منجر به فرسایش تماسی شود. تخلیه کم عمق طولانی مدت باتری ها را به شدت سولفات می کند.

• اصلاح: یک رگولاتور ولتاژ 5 کیلو ولت آمپر در بالادست یو پی اس نصب شد. هیچ شکست مشابهی در 18 ماه بعد رخ نداد.

• سناریو: یک کابینت کنترل PLC در یک خط تولید خودکار با یک یو پی اس 1 کیلو ولت آمپر تغذیه می شد. ولتاژ شبکه به طور مکرر (160-260 ولت) به دلیل راه اندازی و توقف موتورهای بزرگ در نوسان بود.

• پیشرفت: یو پی اس 20 تا 30 بار در روز به حالت باتری تغییر می کند که هر کدام 1 تا 3 دقیقه طول می کشد. پس از 12 ماه، باتری‌های VRLA (در ابتدا برای 5 سال رتبه‌بندی شده بودند) دیگر نمی‌توانستند 1 دقیقه زمان پشتیبان تهیه کنند.

• علت ریشه ای: سیکل های مکرر تخلیه-شارژ کوتاه مدت (دوچرخه کم عمق) باعث نرم شدن مواد فعال صفحه مثبت و سولفاته شدن صفحات منفی و تسریع شکست شد.

• اصلاح: رگولاتور ولتاژ 10kVA در بالادست نصب شد. فرکانس سوئیچینگ UPS به کمتر از 2 بار در ماه کاهش یافت (فقط برای قطع برق واقعی). همین باتری ها 26 ماه است که در حالت عادی کار می کنند.

توپولوژی معمولی:

برق (نوسان 160-280 ولت) → تنظیم کننده ولتاژ (خروجی 220 ولت ± 5%) → یو پی اس (خروجی بای پس، باتری فقط برای پشتیبان) → بار بحرانی

یک یو پی اس و یک رگولاتور ولتاژ هستندمکمل، غیر قابل تعویضدستگاه ها اولی باتری محور است و برایپاسخ رویداد; دومی تنظیم ماژول محور است و برایتصحیح مستمر. تلاش برای استفاده از یو پی اس به عنوان تنظیم کننده ولتاژ نه تنها الزامات دقت تنظیم را برآورده نمی کند، بلکه به دلیل چرخش مکرر باتری و سایش رله، به طور قابل توجهی عمر تجهیزات را کاهش می دهد و هزینه های طولانی مدت نگهداری را افزایش می دهد. موارد خرابی در دنیای واقعی نشان می دهد که چنین استفاده نادرستی معمولاً منجر به تخریب قابل توجه تجهیزات در عرض 6 تا 12 ماه در محیط های نوسان ولتاژ می شود. روش مهندسی صحیح این است که آنها را به طور جداگانه یا سری بر اساس کیفیت توان واقعی و نیازهای بار مستقر کنید.