كيف تعمل أجهزة UPS الصغيرة؟

ما هي أنواع وحدات تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS) المصنفة وفقًا لمبدأ عملها؟ تُقسم وحدات تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS) إلى ثلاث فئات: احتياطية، ومتصلة بالشبكة، وتفاعلية متصلة بالشبكة. ويُقاس أداء وحدات تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS) من الأعلى إلى الأدنى كالتالي: متصلة بالشبكة ذات التحويل المزدوج، وتفاعلية متصلة بالشبكة، واحتياطية. ويتناسب السعر عمومًا مع الأداء. إن فهم آلية عمل وحدة تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS) يُساعد على حمايتها بشكل أفضل أثناء الصيانة الدورية.
ما هي أنواع أجهزة تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS) التي يتم تصنيفها وفقًا لمبدأ عملها؟

يُطلق على وحدة تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS) اسم مزود الطاقة غير المنقطع. وتعمل هذه الوحدة بثلاثة أوضاع تشغيلية:

1. يتم تزويد وحدة UPS الاحتياطية بالطاقة مباشرةً من الشبكة الرئيسية إلى الحمل عندما تكون الشبكة الرئيسية تعمل بشكل طبيعي. عند تجاوز الشبكة الرئيسية نطاق تشغيلها أو انقطاع التيار الكهربائي، يتم تحويل الطاقة إلى محول البطارية عبر مفتاح التحويل. تتميز هذه الوحدة ببساطة تركيبها وصغر حجمها وانخفاض تكلفتها، ولكن نطاق جهد الدخل فيها ضيق، وجهد الخرج مستقر نسبيًا ودقته ضعيفة، كما أن هناك زمن تبديل، وشكل موجة الخرج يكون عادةً مربعًا.
مزود طاقة احتياطي بموجة جيبية: تتراوح قدرة خرج الوحدة بين 0.25 كيلوواط و2 كيلوواط. عند تغير جهد التيار الكهربائي الرئيسي بين 170 فولت و264 فولت، يتجاوز جهد مزود الطاقة الاحتياطي هذا النطاق.

٢. يتم تزويد الحمل بالطاقة من مصدر الطاقة غير المنقطع التفاعلي عبر الإنترنت مباشرةً من الشبكة الرئيسية عندما يكون التيار الكهربائي طبيعيًا. عند انخفاض أو ارتفاع التيار، يتم إخراج الطاقة من خط منظم الجهد الداخلي للجهاز. في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو حدوث خلل في مصدر الطاقة، يتم تحويل الطاقة إلى محول البطارية عبر مفتاح التحويل. يتميز هذا الجهاز بنطاق جهد دخل واسع، وضوضاء منخفضة، وحجم صغير، وغيرها من الخصائص، ولكنه يتطلب أيضًا وقت تحويل.
يتميز مصدر الطاقة UPS التفاعلي عبر الإنترنت بوظيفة التصفية، وقدرة قوية على مقاومة تداخل المدينة، ووقت تحويل أقل من 4 مللي ثانية، وخرج العاكس عبارة عن موجة جيبية تناظرية، لذلك يمكن تجهيزه بالخوادم وأجهزة التوجيه وغيرها من معدات الشبكة، أو استخدامه في المناطق ذات بيئة الطاقة القاسية.

3. مزود الطاقة غير المنقطع (UPS) المتصل بالشبكة: عندما يكون التيار الكهربائي الرئيسي طبيعيًا، يزود العاكس بجهد التيار المستمر اللازم لتشغيل الحمل. أما عند انقطاع التيار، فيتم تزويد العاكس بالطاقة من البطارية، ويبقى العاكس في حالة تشغيل دائمة لضمان استمرارية التيار. يتميز هذا النوع بنطاق جهد دخل واسع جدًا، وانعدام زمن التبديل تقريبًا، واستقرار جهد الخرج ودقته العالية، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لتلبية متطلبات الطاقة العالية، إلا أن تكلفته مرتفعة نسبيًا. حاليًا، تُعدّ معظم مزودات الطاقة غير المنقطعة (UPS) التي تزيد قدرتها عن 3 كيلو فولت أمبير من النوع المتصل بالشبكة.
يُعد هيكل الطاقة لأنظمة UPS عبر الإنترنت معقدًا، ولكنه يتمتع بأداء مثالي ويمكنه حل جميع مشاكل إمداد الطاقة، مثل سلسلة PS رباعية الاتجاه، القادرة على إخراج تيار متردد بموجة جيبية نقية بشكل مستمر دون انقطاع، ويمكنها حل جميع مشاكل الطاقة مثل الارتفاع المفاجئ والزيادة المفاجئة وانحراف التردد؛ تتطلب استثمارًا كبيرًا، وعادة ما تُستخدم في بيئات الطاقة العالية للمعدات الحيوية ومراكز الشبكات.

أربعة أوضاع لتشغيل نظام UPS
اعتمادًا على حالة الاستخدام، يمكن تحويل وحدة تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS) إلى أربعة أوضاع تشغيل مختلفة: وضع التشغيل العادي، ووضع تشغيل البطارية، ووضع التشغيل الجانبي، ووضع الصيانة الجانبي.

1. التشغيل العادي
في الظروف العادية، يقوم نظام تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS) بتحويل طاقة التيار المتردد الداخلة إلى تيار مستمر عندما يكون التيار الكهربائي طبيعيًا، ثم يشحن البطارية لاستخدامها في حالة انقطاع التيار الكهربائي؛ ويجب التأكيد على أن نظام تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS) لا يعمل عند انقطاع التيار الكهربائي، فإذا كان الجهد منخفضًا جدًا أو مرتفعًا جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث انفجار مفاجئ يؤثر على جودة الطاقة اللازمة للتشغيل الطبيعي للمعدات، ويكون نظام UPS في حالة عمل لتوفير إمداد طاقة مستقر ونظيف للمعدات المحملة.

2. عملية التجاوز
عندما يكون التيار الكهربائي الرئيسي طبيعيًا، وعندما يظهر حمل زائد على طاقة جهاز UPS، أو عند تفعيل أمر التجاوز (يدويًا أو تلقائيًا)، أو ارتفاع درجة حرارة العاكس، أو تعطل الجهاز، يقوم جهاز UPS عادةً بتحويل خرج العاكس إلى خرج التجاوز، أي التغذية المباشرة من التيار الرئيسي. ولأن طور تردد خرج جهاز UPS يجب أن يكون مطابقًا لتردد التيار الرئيسي أثناء التجاوز، تُستخدم تقنية مزامنة قفل الطور لضمان تزامن خرج طاقة جهاز UPS مع تردد التيار الرئيسي.

3. تجاوز الصيانة
عند إصلاح وحدة تزويد الطاقة الاحتياطية (UPS)، يضمن ضبط وضع التجاوز يدويًا استمرار تزويد الأجهزة بالطاقة بشكل طبيعي. بعد اكتمال عملية الصيانة، يُعاد تشغيل وحدة تزويد الطاقة الاحتياطية (UPS) وتعود إلى وضعها الطبيعي.

4. بطارية احتياطية
عند حدوث خلل في التيار الكهربائي الرئيسي، يقوم جهاز UPS بتحويل التيار المستمر المخزن في البطارية إلى تيار متردد. في هذه الحالة، يتم تزويد العاكس بالطاقة من البطارية، ويستمر العاكس في توفير الطاقة للحمل لضمان استمرارية عمل الجهاز.
يُوضح ما سبق تصنيف أجهزة تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS)، وهي أجهزة خاصة تُستخدم لضمان سلامة الأجهزة الإلكترونية. فعندما يكون التيار الكهربائي الرئيسي يعمل بشكل طبيعي، يقوم الجهاز بتثبيت الجهد لضمان سلامة الكهرباء. أما في حال انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي، فإنه يُحوّل الطاقة الكهربائية الأصلية إلى الجهد الطبيعي للتيار الرئيسي لتوفير الكهرباء في حالات الطوارئ.