در این مقاله سعی داریم شما را با انواع مشکلات برق شهری آشنا کنیم. در ابتدا به تشریح برخی از اشکالات احتمالی و رایج در منبع توان ورودی نظیر افزایش سریع و ناگهانی ولتاژ، نویز، افزایش ولتاژ لحظه ای، افت ولتاژ لحظه ای، هارمونیک، افت طولانی ولتاژ، قطع برق شهر، نوسانات فركانسی و زمان سوئيچينگ گذرا می پردازیم.
پس از آن با ارائه یک راه حل تشریح خواهیم کرد که چگونه میتوان از دستگاهها، داده‌ها و تجهیزات خود در برابر مشکلات برقی محافظت کرد. با کیان باتری همراه باشید.
مشخصات برق شهری چیست؟
منظور از برق شهر، انرژی الکتریکی می باشد که از سوی نیروگاه های تولید برق آبی، بادی، گازی و سیکل ترکیبی به شبکه برق رسانی عمومی ارسال می شود که در نقاط مسکونی و تجاری، مشترکین برای تغذیه تجهیزات الکتریکی مصرفی از آن استفاده می نمایند. مشخصه اصلی این برق برای مشترکین تک فاز که همان مصرف کننده های معمولی می باشند، یک موج سینوسی با ولتاژ موثر 220 ولت و فرکانس 50 هرتز می باشد.
بر طبق همین استاندارد، شرکت های تولید کننده تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی، واحد تغذیه الکتریکی محصولات خود را طراحی می نمایند و در صورتی که مقادیر استاندارد برق شهر تغییر نماید، آسیب های بسیاری به تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی وارد می شود. برای جلوگیری از چنین آسیب هایی، از تجهیزات متنوعی مانند استابلایزر ها، محافظ ها، یو پی اس و … استفاده می شود که سازوکار هر کدام از آن ها با یکدیگر متفاوت است.
لازم به ذکر است که پایداری مشخصه های برق شهر در نقاط مختلف کشور با یکدیگر متفاوت بوده و در برخی از شهر های بزرگ، از پایداری بالایی برخوردار بوده و در برخی نقاط این پایداری کاهش می یابد و حتی در برخی موارد موجب بروز مشکلاتی برای سیستم های الکتریکی و الکترونیکی می شود.
اما تجهیزات الکترونیکی حساس مانند کامپیوتر ها و مکان هایی مانند دیتاسنتر ها نیازمند یک سیستم محافظ و برق اضطراری هوشمند می باشند که از هرگونه آسیب احتمالی جلوگیری نماید. برای همین در بسیاری از سازمان ها و مکان های تجاری که از سیستم های الکتریکی و الکترونیکی حساس استفاده می نمایند، این تجهیزات نصب می گردند. در ادامه قصد داریم به معرفی انواع اختلالات رایج در سیستم برق شهری بپردازیم.
انواع مشکلات موجود در برق شهر
در ابتدا به تشریح برخی از اشکالات احتمالی و رایج در منبع توان ورودی نظیرافزایش سریع و ناگهانی ولتاژ (Spike)، نویز (Noise)، افزایش ولتاژ لحظه ای (Surge)، افت ولتاژ لحظه ای ( Sag )، هارمونیک(Harmonic)، افت طولانی ولتاژ( Brownouts )، قطع برق شهر( Blackouts )، نوسانات فرکانسی Frequency variation) ) و زمان سوئیچینگ گذرا می پردازیم :
مشکل برق شهری که به دستگاههای شما آسیب می‌زند شامل موارد زیر می شود.
افزایش سریع و ناگهانی ولتاژ ( Spike )
یکی از مشکلات برق شهر spike ها هستند. spike ها ولتاژهای سریع، ناگهانی و گذرا با طول زمانی کوتاهی هستند که می توانند به نواحی مثبت و یا منفی شکل موج اصلی برق اضافه شوند، صاعقه ای که بصورت موضعی به زمین اصابت میکند به ویژه زمانی که به کابلهای ارتباطی برق القاء شود از مهم ترین عوامل تولید این نوسانات میباشد.
البته خارج شدن بارهای القایی و تجهیزاتی که جریانهای الکتریکی زیادی را Switch میکنند نظیر بارهای سلفی و خازنی، یا بارهایی که بوسیله شرکت های برق Switch می شوند، نیز می توانند سبب ایجاد اسپایک گردند. اسپایکها می توانند به اجزای الکتریکی خسارت وارد کرده یا آنها را از بین ببرند. مثلا براحتی وارد مدارات منبع تغذیه شده و سبب آسیب های سخت افزاری ونرم افزاری شوند.
نویز (Noise)
نویزها اغلب به دو صورت مد معمولی (normal mode) و مد مشترک (common mode) ظاهر میشوند. نویز حالت معمولی، نتیجه اختلال بین ولتاژهای فاز به فاز و فاز به نول است ونویز حالت مشترک ناشی از بروز اختلال بین خطوط منبع و زمین می باشد.
نویزها سیگنالهای ناخواسته ای هستند که غالباً از چند میلی ولت تا چند ولت دامنه داشته و بر روی سیگنال های اطلاعات سوار شده و سبب تخریب یا ایجاد اختلال در ارسال اطلاعات (Hang) کردن کامپیوتر، عملکرد نامطلوب دستگاههای حساس، خرابی هارد دیسک و حتی صفحه نمایش و …می گردند.
موتورها، پرینترهای لیزری، دستگاههای جوشکاری، سیستمهای رادار، فرستنده های رادیویی، منابع تغذیه سوییچینگ و …می توانند مولد نویز باشند. لازم به ذکر است که در شبکه های کامپیوتری و سایتها، مجاورت کابلهای شبکه(دیتا) با برق در صورتی که فاقد عایق یا روکش مناسب باشند نیز می تواند سبب ایجاد نویز و عواقب ناشی از آن گردد.
البته کابل کشی مجهز به ارت استاندارد، استفاده از دستگاههای یوپی اس با تجهیزات فیلترینگ مناسب ( جهت به حداقل رساندن EMI یا تداخل الکترو مغناطیسی و RFI یا تداخل فرکانس رادیویی) و قرار دادن بارهای مصرفی در مکانهایی که حتی الامکان از منابع مولد نویز دور باشند، میتواند به طور قابل ملاحظه ای از تاثیرات نا مطلوب نویزهای حاصل از مشکلات برق شهر بر عملکرد دستگاههای حساس بکاهد.
افزایش ولتاژ لحظه ای (Surge)
عبارت است از افزایش دامنه ولتاژ که برای مدت یک سیکل تا حدود یک دقیقه بروی خطوط انتقال به وجود می آید. Surge بر خلاف Spike چون از یک سیکل بزرگتر است مقدار ولتاژ متوسط را تغییر نمی دهد، اما چون دارای زمان بیشتری است اثرات نامطلوبی را بر منابع تغذیه سوئیچینگ دارد و سبب کاهش طول عمر یا خرابی تجهیزات الکترونیکی می شود.
عوامل موثر در ايجاد اختلال :
علت عمده تولید آن علاوه بر رعد و برق خارج شدن بارهای الکتریکی بزرگ مانند الکترو موتورها از خطوط برق یا بروز نقص وخطا در تجهیزات تامین کننده برق منطقه ای میباشد.
اين اختلال معمولا به دليل سوئيچ نمودن بار در مراكز فرعی و يا به يكباره خاموش شدن دستگاه های توان بالا و يا پرمصرف بوجود مي آيد. همچنين اتصال كوتاه و عدم توجه به سايز مناسب كابل های برق نيز از عوامل ايجاد آن می باشند.
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
اين اختلال باعث وارد آمدن فشار به دستگاه های حساس شده و در طول زمان سبب خرابی آن ها می گردد. همچنين می تواند باعث بروز خطا در داده های ديجيتال و قفل شدن كامپيوتر شود. كم و زياد شدن نور لامپ ها و تغييرات ناگهانی در عرض تصوير مانيتور نيز از اثرات محسوس افزايش لحظه ای ولتاژ مي باشد.
افت ولتاژ لحظه ای ( Sag)
به كاهش كوتاه مدت ولتاژ برق اطلاق شده كه تقريبا %85 از كل اختلالات موجود در برق شهر را شامل ميشود. عبارت است از کاهش دامنه ولتاژ که برای مدت یک سیکل تا حدود یک دقیقه بروی خطوط انتقال به وجودمی آید. که این امر ناشی از شروع به کار کردن یک بار بزرگ با جریان بالا مانند دستگاههای تهویه یا موتورهای الکتریکی است.
(لازم به ذکر است که یک موتور میتواند جریان راه اندازی بیشتر یا معادل ۶ برابر جریان نامی خود داشته باشد. ) افت ولتاژ لحظه ای (sag) میتواند سبب خرابی تجهیزات، ایجاد خطا در پردازش داده و یا از دست دادن اطلاعات شود.
عوامل موثر در ايجاد اختلال :
اين امر ناشی از سوئيچ كردن يک بار با توان بالا مانند دستگاه های تهويه هوا يا راه انداختن موتور های الكتريکی، تاسيسات حرارتی و برودتی و يا بروز اتصال كوتـاه در مناطق اطراف مي باشد. همچنين عدم دقت در انتخاب سايز مناسب كابل های برق استفاده شده در ساختمان و تغييرات شبكه در زمان اوج مصرف بخصوص در فصل گرما از ديگر عوامل ايجاد اين اختلال است.
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
در صورتي كه ولتاژ منبع اصلی آنقدر پايين بيايد كه منبع تغذيه كامپيوتر نتواند ولتاژی دريافت كند، افت ولتاژ باعث Restart شدن كامپيوتر مي شود. هنـگ كـردن كامپيوتر، قفل كردن صفحه كليد، كم يا زياد شدن نور لامپ ها و كوچک شدن صفحه تصوير مانيتور از ديگر تبعات اين نوع اختلال مي باشد.
همچنين بدليل ثابت بودن توان الكتريكی دستگاه مصرف كننده، افت ولتاژ سبب افزايش كوتاه مدت جريان شده و به تبع آن باعث كم شدن راندمان و كوتاه شدن عمر دستگاه مصرفی مي گردد.
هارمونیک (Harmonic)
هارمونیک یک موج اضافی با دامنه کوچک است که فرکانس آن مضربی از فرکانس موج اصلی باشد که گهگاه مشکلات برق شهر شامل آنها میشود.
هارمونیک‌ها عموماً توسط بارهای غیر خطی بوجود می آیند که از برق شهر جریان هایی غیرخطی با دامنه بالا می کشند. یکسوسازهای کنترل شده، منابع تغذیه سوییچینگ و ماشین های الکتریکی را می توان به‌عنوان منابع ایجاد این نوع تاثیر نام برد.
همچنین می توان به کامپیوترها، دستگاههای فتوکپی، پرینترهای لیزری و موتورهای دوار با سرعت متغیر نیز اشاره کرد. هارمونیکهای اضافی باعث بروز خطا در شبکه و افزایش حرارت دستگاهها می شوند.
البته استفاده از تجهیزاتی که منبع تغذیه آنها مجهز به مدار اصلاح ضریب توان ورودی باشد در کاهش هارمونیکهای اضافی بسیار موثر است.
افت طولانی ولتاژ( Brownouts )
Brownouts همانند Sag بوده با این تفاوت که طول مدت آن طولانی تر است، افت ولتاژ طولانی، اغلب به دلیل عدم توانایی تامین توان مورد نیاز، توسط منبع اصلی تولید برق می باشد. البته مصرف کننده های بزرگ در ساختمان ومنطقه مانند سیستمهای تهویه مطبوع ویا گرمازا نیز می توانند باعث کاهش ولتاژ شبکه شوند. کاهش ولتاژ به مدت طولانی سبب ایجاد گرمای زیاد در موتورها و خرابیهای عمده ای در تجهیزات الکتریکی می شود.
قطع برق شهر ( Blackouts )
عبارت است از قطع کامل جریان برق و در هنگام وقوع آن منبع نیروی برق کاملا از کار می افتد. این وضعیت در اثر بروز اشکال در تجهیزات خطوط نیرو، حرارت، طوفان همراه با رعد و برق و سایر شرایط پیش می آید و عواقبی چون از دست دادن اطلاعات و گاهی خرابی تجهیزات مصرفی را به دنبال دارد. این یکی از مهم‌ترین مشکلات برق شهر است که همه‌ی ما به نوعی با آن درگیر بوده ایم و عواقب آن را با چشمان خود مشاهده کرده ایم.
عوامل موثر در ايجاد اختلال :
اين وضعيت ممكن است در اثر بروز اشكال در خطوط نيرو مانند قطع كليد ها، فيوزها و يا حوادثی نظير طوفان همراه با رعد و برق و يا ساير شرايط ايجاد گردد.
تاثير اختلال بر شبكه و بار مصرفی :
- خاموشی باعث از دست رفتن اطلاعات در حال انجام در RAM و يا Cache مي شود
- توقف عمليات اجرايی و عدم امكان فعاليت
- ضرر ناشی از زمان از دست رفته برای تنظيم يا تعمير سيستم آسيب ديده
- زيان های تجاری در معاملات اينترنتی On-line
- بروز خطر جانی در تجهيزات درمانی – سيستم های كنترل حفظ حيات
بیشتر بدانید: آسیب های قطع برق در امور مردم و کاهش خسارت آن
نوسانات فركانسی( Frequency variation)
به معنای تغییرات در فرکانس برق شهر یا منبع توان می باشد معمولاً اين نوسانات در برق شهر ايجاد نمي شود این مورد که یکی از مشکلات منابع پشتیبانی مانند ژنراتورها می باشد می تواند در عملکرد دستگاههای حساس ایجاد مشکل نماید. البته در صورتیکه نوسانات فرکانسی در بازه وسیعی رخ ندهد بر عملکرد تجهیزات IT تاثیر نامطلوبی نخواهد داشت.
زمان سوئيچينگ گذرا (Switching Transient)
زمان سوئيچ در دستگاههایي همانند کامپیوترها كه با منابع تغذيه سوئيچينگ كار میكنند باعث ايجاد پيشامدهای غير عادی يا نامنظم مانند افت ولتاژ لحظه ای و یا ریست شدن ميشود، البته در برخی موارد هم سبب ایجاد خرابی در تجهیزات الکتریکی خواهد شد.
مشکلات برق شهری برای لوازم الکترونیکی
یکی از مشکلات برق شهر نوسانات شدید لحظه ای است. این رخداد که دلایل گوناگونی از جمله صاعقه و القای کابل های ارتباطی دارد موجب صدمات جدی به وسایل الکتریکی می شود چه بسا زمانی که دستگاهی از جمله رایانه خاموش بوده و به دلیل این که دوشاخه آن به پریز متصل بوده صدمه دیده است.
زمانی که با دستگاه های الکترونیکی کاری ندارید و یا خاموش هستند دو شاخه آنها را از برق جدا کنید. از مسائل دیگر میتوان به نویز های برق اشاره کرد که باعث هنگ کردن سیستم کامپیوتری شده و همه اطلاعات موجود در حافظه از بین برود.
وقتی که یک وسیله الکترونیک شروع به کار میکند باعث افت لحظه ای در ولتاژ میشود که ممکن است کامپیوتر ریسیت شده و دوباره راه اندازی شود که این باعث از بین رفتن اطلاعات در هارد دیسک میشود.
باید به این موضوع توجه داشته باشید که افت لحظه ای ولتاژ یا نوسانات برق شهری بهطور نامحسوس هستند و برای دستگاه های الکترونی مضر است، ححتی ممکن است باعث نیم سوز شدن cpu و یا سوختن ترانزیستورهای cpu شود.
شما با کامپیوتر کار میکنید و اصلا خبری از آنچه که بر سیستم شما میگذرد ندارید، بعد از گذشت یک سال متوجه میشوید این سیستم دوباره مثل قبل کار نمیکند و افت سرعت و بسیار کند شده است. یکی از خاصیت های یو پی اس شوک گیری نوسانات برق، تقویت برق شهری، تنظیم ولتاژ برای هر دستگاه و نسبت به مصرف ولتاژ آن دستگاه است.
اگر میخواهید لوازم برقی موجود در آشپزخانه، رایانه تان در محل کار و … از نوسانات برق شهری و افت ولتاژ در امان باشد و هزینه زیادی را صرف این کار نکنید بهتر است به جای خرید یو پی اس از یک محافظ و تقویت کننده برق استفاده نمائید. برای یک سیستم کامپیوتری و دستگاه های الکترونیکی مثل پرینتر، اسپیکر و … یک تقویت کننده برق ۷۰۰ واتی کافی میباشد.
علائم وجود مشکل در برق شهری منزل
علت قطع شدن برق خانه یا علت کم و زیاد شدن برق خانه، خاموش شدن تلویزیون با کلید برق، علت جرقه زدن پریز برق، سوختن سیم کشی ساختمان، علت قطع و وصل شدن برق خانه و علت سوختن وسایل برقی چیزی نیست جز مشکلات برق ساختمان. نادیده گرفتن ایرادات برقی در ساختمان منجر به بروز خسارات زیادی می شود. شاید بتوانید خسارات مالی را جبران کنید ولی برخی از آسیب های جانی به هیچوجه قابل جبران نیستند.
عدم کار کردن کلید برق
محصولاتی که غیراستاندارد باشند کلید اتصال برق آنها به‌درستی کار نمیکند. همچنین این مشکل میتواند از مشکل در سیم‌کشی یا مدار و یا پریز باشد.
سوسو زدن نور
حتماً تجربه کرده‌اید که در روزهای طوفانی زمانی که کابل‌ها توسط باد حرکت داده میشوند، نور چراغ‌ها کمتر میشود و سوسو می‌زند. این مشکل به دلیل عدم رعایت نکات ایمنی در نصب نیست بلکه میتواند به دلایلی همچون اتصالی برق رخ دهد و موجب آتش‌سوزی شود.
سوختن لامپ های روشن
اگر لامپ‌های منزل شما بیش‌ازاندازه می‌سوزد باید مواردی چون، ولتاژ بالا، سیم‌کشی ضعیف در مدار و برق و همچنین وجود توان بیشتر در سوئیچ دیمر، بررسی شود تا بتوان نقطه مشکل را یافت. همچنین زمان نصب لامپ‌هایی که به سقف می‌چسبند مثل هالوژن‌ها، نباید عایق آنها به اتصالات چسبیده باشد زیرا گرمای اتصالات به‌مرور موجب خراب شدن محافظ‌های حرارتی شده و ممکن است آتش‌سوزی رخ دهد.
هزینه ی بالای قبض برق ساختمان
اگر زمان دریافت قبض برق از مبلغی که روی آن درج‌شده شوکه میشوید باید بدانید که این هزینه زیاد، نشان از وجود مشکل در اتصالات برق ساختمان میباشد. صورت‌حساب برق را با تعمیر مدارهای آسیب‌دیده و یا تعویض سیم‌کشی اصلاح کنید. همچنین زمانی که در حال استفاده از وسایل برقی نیستید آنها را از پریز جدا کنید. از وسایل برقی کم‌مصرف استفاده کنید. دستگاه‌هایی که موجب افزایش قدرت برق میشوند را شناسایی کنید.
روش های محافظت وسایل برقی از مشکلات برق شهری
اختلالات رایج و احتمالی موجود در مشکلات برق شهر و منبع توان ورودی را به طور مختصر مورد بررسی قرار دادیم، حال با توجه به تجربیات و تحقیقات به عمل آمده در این زمینه به منظور حفاظت و تامین توانی مناسب برای تغذیه تجهیزات حساس مصرفی، منبع تغذیه بدون وقفه (یو پی اس) پیشنهاد می گردد.
جهت درک آسانتر به تشریح مفاهیمی در ارتباط با دستگاههای یو پی اس می پردازیم :
یک سیستم قدرت بدون وقفه (UPS) به صورتی که در استاندارد ملی ایران شرح داده شده یک سیستم قدرت الکترونیکی است. عملکرد اصلی یوپی اس، تامین پیوستگی و کیفیت مشخصی از توان برای تجهیزات مصرف کننده، در صورت بروز خرابی کلی یا جزئی منبع اصلی توان که معمولاً شرکت برق منطقه ای است، می باشد.
این عمل با تبدیل برخی از شکلهای انرژی ذخیره شده به توان تغذیه مورد نیاز تجهیزات مصرف کننده در دوره زمانی معین و زمانیکه توان تولید شده توسط شرکت برق به مدت کافی در دسترس نباشد یا قابل قبول نباشد، انجام می شود.
تجهیزات مصرف کننده که نوعاً به آنها بار حساس یا محافظت شده اطلاق می شود، ممکن است شامل قسمتی از تجهیزات یا یک اتاق یا ساختمان پر از تجهیزات باشد. این تجهیزات، تجهیزاتی است که استفاده کننده تشخیص داده است که آنها به توانی دارای پیوستگی و کیفیت بهتری نسبت به توانی که عموماً در دسترس است، نیاز دارند.
حساس معمولاً شکلی از تجهیزات پردازش داده می باشد، اگرچه ممکن است تجهیزات دیگری از قبیل وسایل روشنایی، وسایل اندازه گیری، پمپها یا تجهیزات مخابراتی نیز باشند.
انرژی ذخیره شده برای تامین تغذیه این بار عموماً به صورت باتری یو پی اس است که ممکن است برای تامین توان تجهیزات به مدت زمان مشخصی که از چند لحظه تا چند ساعت است، مورد نیاز باشد. این فاصله زمانی معمولاً تحت عنوان زمان انرژی ذخیره شده یا زمان انرژی پشتیبانی (back up) شناخته می شود.
یوپی اس های گوناگون برای بارهای کمتر از یکصد وات تا چندین مگاوات جهت برآورده کردن خواسته های کاربر در مورد پیوستگی و کیفیت توان وجود دارند.
بیشتر بدانید: خرید بهترین یو پی اس برای کامپیوتر
خلاصه مطلب
اختلالات رایج و احتمالی موجود در منبع توان ورودی را به طور مختصر مورد بررسی قرار دادیم، حال با توجه به تجربیات و تحقیقات به عمل آمده در این زمینه به منظور حفاظت و تامین توانی مناسب برای تغذیه تجهیزات حساس مصرفی، منبع تغذیه بدون وقفه Uninterruptible power system) : ups) یوپی اس پیشنهاد می گردد.
جهت دریافت مشاوره خرید ظرفیت مناسب یو پی اس با متخصصان تماس بگیرید!
