یو پی اس ماژولار

چرا سيستم‌هاي یو پی اس ماژولار رايج شده‌اند؟

پيدايش توپولوژي ماژولار از تلفيق سه فاكتور ايجاد شده است: پيشرفت‌هايي كه آن را يك طرح عملي ساخته است، مزاياي فني و تجاري كه دارد و تغييراتي در محيط تجاري كه اين مزايا را مهم ساخته است.

تكنولوژي توانمندكننده

توپولوژي ماژولار در نهايت، موجوديت خود را مديون پيشرفت‌هايي در صنعت نيمه‌رسانا مي‌داند. سيستم‌هايیو پی اس آن‌لاين تبديل دوگانه يكپارچه كه ابتدا در قرن 17 پيدا شدند به عنوان یو پی اس هاداراي ترانسفورماتور اشاره شده‌اند. آنها از يكسوساز براي تبديل جريان برق AC خام به ولتاژ DC استفاده كردند كه براي شارژ باطري پشتيباني یو پی اس و تغذيه يك وارون‌ساز (اينورتر) به تبديل يك شكل موج خروجي AC پاك به كار برده شد. بنابراين ترانسفورماتور خروجي براي افزايش خروجي اينورتر به ميزان مورد نياز براي بار بحراني مورد نياز است. تا اواسط قرن 19، پيشرفت‌ها در تكنولوژي نيمه‌رسانا برق و ورود ترانزيستور دوقطبي گيت (دروازده) عايقي (IGBT) يك روش بدون ترانسفورماتور و متفاوتي را فراهم كرده است. در يك طرح معمولي، مبدل DC داراي IGBT، خروجي يكسوساز را به ميزان بسيار بالايي افزايش مي‌دهد و به اينورتر امكان توليد مستقيم يك ولتاژ AC كافي براي حركت بار بحراني را مي‌دهد. بيشتر مزاياي یو پی اس بطور مستقيم از طرح بدون ترانسفورماتور ناشي مي‌شود. آنها شامل كارآيي بيشتر، فاكتور برق ورودي بيشتر، انحراف هارمونيك جريان ورودي كمتر (THDi)، كاهش هزينه‌هاي اجرايي و اصلي، نويز شنودني پايين و افزايش عمر باطري مي‌باشند. اما حذف ترانسفورماتور، به كاهش‌هاي بسيار قابل توجهي در اندازه و وزن فيزيكي مي‌رسد. براي مثال جايگيري سيستم KVA120 از m²32/1 به m²53/0 كاهش مي‌يابد در حاليكه وزن از kg1200 به kg370 كاهش مي‌يابد. اين مقياس كاهش و صرفه‌جويي هزينه، امكان آرايش مدولار متفاوت را مي‌دهد كه در آن تقاضاي بار بحراني با تعدادي ازیو پی اس ها كوچكتر كه بطور موازي بجاي يك دستگاه بزرگ يكپارچه كار مي‌كنند، رفع مي‌شود. اين توپولوژي مدولار، پيشرفت‌هاي بيشتري را در كارآيي همچنين مزاياي بيشتري در انعطاف‌پذيري، دسترسي، نگهداري آسان در حين كار ايجاد مي‌كند.

يك جو تجاري مورد تقاضا

ورود اين مزايا بسيار بموقع مي‌باشد. حتي وقتي شركت‌ها عمدتاً از كامپيوترها به عنوان ابزار دروني براي خودكار كردن عمليات مهندسي، ساخت، تجاري به كار مي‌برند، از دست دادن امكان پردازش ديتا با قطعي برق يا نوسان ولتاژ موقتي، جدي خواهد بود. بر اين اساس، تكنولوژي، سيستم‌هاي مدولار را عملي ساخته است توسعه آنها با تقاضاي مشتري براي بيشترين دسترسي برق قابل حصول، صورت گرفته است. همچنين افزايش كارآيي انرژي سيستم‌هاي مدولار براي كاربراني كه با افزايش هزينه‌هاي انرژي به همراه افزايش فشار اجتماعي و قانوني براي كاهش تصاعد كربن مواجه هستند حائز اهميت است.

يك نمونه از آرايش ماژولار

مي‌توان نحوه دسترسي بهتر كاربران به اين مزايا با مراجعه به يك نمونه متعارف را بررسي كرد. فرض بگيريد كه مركز ديتا، يك پيش‌نياز بار KVA80 دارد و بخاطر ماهيت بحراني آن، يك آرايش یو پی اس اضافي لازم است يعني آرايشي كه برق را حتي در صورت خرابي يك یو پی اس، تحويل دهد.

چنين پيش‌نيازي مي‌تواند با دو محفظه یو پی اس تك‌ايستا KVA80 با اشتراك بار، پاسخ داده شود. اگر هريك از محفظه از كار افتد، ديگر، ظرفيت كافي براي پشتيباني بار KVA80 را دارد تا جاييكه دستگاه خراب تعمير شود، يك قفسه حاوي سه رديف مدولار نصب‌كننده KVA UPSs40 مي‌تواند نصب شود.

اين يك سيستم اضافي (الحاقي) است زيرا اگر يك مدول KVA40 از كار افتد، دو مدول باقيمانده ظرفيت دارند كه براي انتقال بار بحراني كافي است. در حقيقت، هر دو سيستم مي‌تواند به عنوان سيستم‌‌هاي الحاقي N+1 تلقي شوند كه N تعداد دستگاه‌هاي UPS مورد نياز براي پاسخ به تقاضاي بار بحراني مي‌باشد، يك در مثال تك‌ايستا و دو براي سيستم مدولار. 1. بيشتر، انعطاف‌پذيري تأسيسات UPS را فراهم مي‌سازد زيرا از كارافتادگي يك دستگاه یو پی اس براي بار مرئي خواهد بود. انعطاف‌پذيري يا الحاق اضافي مي‌تواند فراهم شود اگر بار تضمين كند. سيستم‌هايي با الحاق N+n مي‌توانند ساخته شوند كه n تعداد مدول‌هاي اضافي مي‌باشند. اولين و مهمترين مزيت سيستم مدولار اين است كه آن كوچك است و در يك رديف بجاي دو محفظه به كاربر مي‌رود. اين موجب صرفه‌جويي قابل توجه مراكز ديتا مدرن مي‌شود وقتي فضا يك اولويت محسوب مي‌شود. هر دستگاه یو پی اسدر نمونه تك‌ايستا، نيمي از بار KVA40 را در عمليات نرمال توليد مي‌كند بنابراين 50٪ لود مي‌شود. بخاطر افزايش كارآيي UPS با لودينگ، دستگاه‌هاي مدولار با 96٪ كارآيي در مقايسه با 91٪ دستگاه تك‌ايستا كار مي‌كنند. اين افزايش كارآيي نه تنها هزينه انرژي مستقيم را مي‌كاهد، آن از طريق كاهش هزينه‌هاي خنك‌سازي، صرفه‌جويي‌هايي ايجاد مي‌كند. كل صرفه‌جويي‌هاي هزينه‌اي در اين مثال، به ميزان 16700 فرانك در طول 5 سال يا احتمالاً بيشتر وابسته به قيمت برق خواهد بود. افزايش دسترسي، مزيت ديگري است.

دسترسي هر دستگاه یو پی اس مي‌تواند به عنوان نسبت بين ميانگين زمان بين خرابي‌ها (MTBF) و ميانگين زمان تعمير (MTTR) تعريف مي‌شود. در حاليكه تعمير يك دستگاه تك‌ايستا، 6 ساعت طول مي‌كشد، برخي مدول‌ها مي‌توانند در كمتر از نيم ساعت تعويض شوند. اين كاهش MTTR، به مدول hot swap، دسترسي ٪9999/99 حتي قبل از ايجاد امكان انعطاف‌پذيري ايجاد شده با آرايش N+1 را ايجاد مي‌كند. اين ميزان از حفاظت برق، براي كاربران كليدي است اما صرفه‌جويي‌هاي هزينه‌اي نيز ايجاد مي‌شود. هزينه فهرست قطعات تخصصي كاهش مي‌يابد و نياز به مهارت بالا براي تكنسين‌هاي سايت از ميان برداشته مي‌شود. در طول عمر عمليات تأسيسات UPS، ارتقاپذيري مي‌تواند به صورت مزيت توپولوژي مدولار، ايجاد شود. فرض بگيريد كه رشد تبادل بار نمونه را از 80 به KVA110 افزايش دهد. تلاش مختصر در قرار دادن KVA40 ديگر به محل قفسه يدكي، وضعيت افزونگي N+1 سيستم را بدون كاهش بارگيري یوپی اس شديد و بدون قطعي برق به بار بازيابي مي‌كند. UPS اندازه مناسبي دارد. رشد بيشتر در تقاضاي بار مي‌تواند با افزايش مدولار بيشتر ظرفيت سيستم UPS همراه باشد. ظرفيت قفسه براي مدول‌هاي بيشتر معروف به ارتقاپذيري عمودي سيستم UPS است. اگر اين تمام شود، ارتقاپذيري افقي مي‌تواند از طريق افزودن قفسه‌هاي بيشتر حاصل شود.

مزايا و صرفه‌جويي‌هاي هميشگي:

يك سيستم یو پی اس ماژولار مي‌تواند بيش از يك تأسيسات و تجهيزات تك‌ايستا از لحاظ هزينه اوليه هزينه داشته باشد. اما اين حالت با كاهش هزينه‌هاي اجراي سيستم ماژولار بويژه وقتي فاكتورهايي از قبيل هزينه‌هاي زيربنايي و انتقالي اوليه و نگهداري مدنظر قرار مي‌گيرد موازنه خواهد شد. علاوه بر كاهش هزينه‌ها، روش مدولار، جاي كمتري مي‌گيرد، انعطاف‌پذيري بيشتر، قابليت كنترل آسان، دسترسي بيشتر و ارتقاپذيري در طول بازه عملياتي‌اش را فراهم مي‌سازد.