يعد مصدر الطاقة غير المنقطعة (UPS) عنصرًا أساسيًا في العديد من التطبيقات الصناعية. طالما أن انقطاع مصدر الطاقة الرئيسي قد يتسبب في فقدان البيانات أو إتلاف المعدات الحساسة أو تعريض السلامة أو الحياة للخطر، فيجب أن يكون النظام مزودًا بوحدة UPS. عندما يكون هناك انقطاع في الطاقة الخارجية، ستقوم هذه الأنظمة المهمة تلقائيًا بتوصيل الحمل بالبطارية وتزويد الطاقة من خلال البطارية، وبالتالي شراء الوقت لتوصيل مصدر طاقة آخر أو ضمان إيقاف تشغيل المعدات بشكل آمن.
يستخدم نظام UPS على نطاق واسع، ويغطي العديد من المجالات مثل الاتصالات والمستشفيات ومراكز البيانات. يمكن أن توفر UPS المصممة خصيصًا لأحمال التيار المباشر (DC) الحماية للمعدات في مجال النقل، وتوليد الطاقة، وأتمتة المصانع والمباني، وتصنيع أشباه الموصلات، والأمن، وغيرها من المجالات.
لا يقتصر الأمر على كونه جهازًا بسيطًا للتبديل بين مصادر الطاقة الخارجية والبطاريات الاحتياطية، بل يجب أيضًا على UPS إدارة صحة البطارية وجهد الإدخال/الإخراج. عندما يقوم المهندسون بإضافة UPS إلى المعدات الموجودة أو المخطط لها، فإنهم يحتاجون إلى اختيار المنتجات التي تتوافق مع متطلبات الحمل والبطارية، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا متطلبات الواجهة والتشغيل الآمن لـ UPS.
فهم مبدأ عمل إمدادات الطاقة غير المنقطعة
تستخدم المعدات المصممة لإدخال التيار المتردد (AC) UPS AC، الذي يحول طاقة التيار المستمر من البطارية الاحتياطية إلى مخرج تيار متردد مناسب للحمل من خلال دائرة عاكسة (الشكل 1). أثناء التشغيل العادي، سيقوم مصدر طاقة التيار المتردد الخارجي بتزويد الحمل بالطاقة مباشرة دون المرور عبر البطارية والعاكس. عند انقطاع مصدر الطاقة الخارجي، ستقوم البطارية بتزويد الحمل بالجهد المطلوب من خلال العاكس حتى نفاد البطارية، أو استعادة مصدر الطاقة الخارجي، أو توصيل مصدر طاقة آخر.
يحتوي AC UPS على مقوم يعمل عندما يكون هناك مصدر طاقة تيار متردد. يقوم المقوم بتحويل بعض طاقة التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر ويقوم بشحن البطارية بعد تثبيتها.
سوف يعتمد AC UPS وضع الالتفافية دون المرور عبر البطارية
الشكل 1: سوف يدخل التيار المتردد UPS في وضع الالتفافية عند الحاجة، دون المرور عبر البطارية، ثم يستخدم عاكسًا لتحويل طاقة التيار المستمر للبطارية إلى طاقة التيار المتردد التي يتطلبها الحمل. يقوم المقوم بشحن البطارية بمصدر طاقة التيار المتردد. (مصدر الصورة: تي دي كيه لامدا)
يمكن توصيل حمل DC مباشرة بالبطارية الاحتياطية من خلال DC-UPS. DC-UPS له وظيفتان رئيسيتان. عندما يكون هناك مصدر طاقة خارجي، يمكن أن يعمل DC-UPS كمحول DC/DC داخلي ثنائي الاتجاه. بهذه الطريقة، لا يمكن لمزود UPS استخدام جهد التيار المستمر المصحح لشحن البطارية فحسب، بل يمكنه أيضًا تحويل جهد التيار المستمر إلى جهد مناسب لحمل التيار المستمر (الشكل 2). عندما ينقطع مصدر الطاقة الخارجي، فإنه يعمل كمحول DC/DC، مما يوفر استقرار الجهد من البطارية إلى الحمل.
في DC-UPS، تقوم البطارية بتزويد الحمل بالطاقة مباشرة
الشكل 2: في DC-UPS، تقوم البطارية بتزويد الحمل بالطاقة مباشرة. عند استعادة مصدر الطاقة الخارجي، يقوم مصدر طاقة التيار المتردد الخارجي المصحح بتزويد الحمل بالطاقة وشحن البطارية. (مصدر الصورة: تي دي كيه لامدا)
إن DUSH960 DC-UPS من TDK Lambda (الشكل 3) مناسب لجهود إدخال التيار المستمر التي تتراوح من 12 فولت إلى 60 فولت. في ظل الفولتية القابلة للبرمجة من قبل المستخدم والتي تتراوح من 12 فولت إلى 48 فولت تيار مستمر، يمكن لجهاز UPS هذا إخراج ما يصل إلى 20 أمبير من التيار و960 واط من الطاقة. كمحول DC/DC قابل للبرمجة، يمكن استخدام DUSH960 DC-UPS في نطاق الإدخال والإخراج من 10 فولت إلى 60 فولت (الجهد الاسمي من 12 فولت إلى 48 فولت) دون الحاجة إلى بطاريات.
ونظرًا لحقيقة أن البطارية الاحتياطية يمكنها إمداد الحمل بالطاقة مباشرة دون الحاجة إلى عاكس، فإن كفاءة نظام DC-UPS عالية للغاية. يمكن لجهاز DC-UPS إخراج 96% إلى 98% من طاقته الكهربائية بشكل موثوق من خلال البطارية.