یو پی اس ترانس بیس (ترانس ایزوله) یا ترانس لس

احتمالا ام یو پی اس ترانس ایزوله را شنیده اید یا در ویژگی های یو پی اس گزینه ای مربوط به ترانس بیس یا ترانس لس را مشاهده نموده اید . کدام یک بهتر است؟ یوپی اس ترانس بیس یا ترانس لس؟ هنگام خرید کدام یک را باید انتخاب کرد؟ این مقاله از کیان باتری به شما کمک خواهد کرد تا با این پارامتر بیشتر آشنا شوید.

امروزه یو پی اس ها با دو توپولوژی کلی طراحی و عرضه می شوند که عبارتند از

• یو پی اس ترانس بیس (دارای ترانس ایزوله خروجی )
• یو پی اس ترانس لس ( بدون ترانس ایزوله خروجی )

ابتدا با توپولوژی یو پی اس های ترانس بیس آشنا می شویم. قبل از مطالعه ادامه مطلب، پیشنهاد می کنیم ویدئوی زیر را جهت آشنایی با عملکرد انواع ups ترانس بیس مشاهده نمایید:

 یو پی اس ترانس بیس چیست؟

یو پی اس ترانس بیس به انواعی از یوپی اس گفته می شود که به منظور افزایش ظرفیت تحمل کوتاه مدت جریان مدار از یک ترانس استفاده می کنند به این نوع ترانس ها اصطلاحا ترانس ایزوله نیز می گویند.

ترانس بیس ها از نظر عملکردی کاملا مشابه دستگاه های یو پی اس معمولی هستند. در یوپی‌اس مبتنی بر ترانسفورمر درصورتی که برق شهری وصل باشد، برق از رکتیفایر، اینورتر و ترانسفورمر به سمت خروجی عبور می‌کند تا برق را به بار برساند. این پروسه دابل کانورژن نام دارد. با قطعی برق شهری، برق باتری یو پی اس از طریق ترانسفورمر به بارها منتقل می شود.

ترانسفورماتور ایزوله در عمل از طریق یک میدان مغناطیسی دو مدار الکتریکی را از هم جدا یا ایزوله می‌کند. به همین دلیل به واسطۀ وجود ترانسفورمر ایزوله، خطر برق‌گرفتی افراد کاهش می‌یابد چرا که ترانس مدار را از زمین جدا می کند و در نتیجه تماس با سیم برق موجب برق گرفتگی نمی شود.

یوپی‌اس‌های ترانس‌ ایزوله در لحظه اول استارت مصرف‌کننده جریان بیشتری را می‌توانند تحمل کنند و طول عمر بیشتری دارند اما در عوض اتلاف گرمایی بیشتری دارند. این UPSها به واسطۀ ویژگی‌های منحصر بفرد خود برای مصارف بیمارستانی و تجهیزات موتوردار و هیتردار مناسب‌ هستند.

شکل زیر اتصالات یوپی‌اس ترانس ایزوله را نشان می دهد.

نقش ترانس ایزوله در یو پی اس چیست؟

در ترانس ایزوله به دلیل وجود امپدانس کم، انتقال توان در محدوده طراحی شده به خوبی انجام می شود.

قابلیت های خروجی یو پی اس دارای ترانس ایزوله

استفاده از ترانس ایزوله در خروجی سبب می گردد دستگاه قابلیتهای بیشتری داشته باشد، که عبارتند از :

• حذف ولتاژ DC در مدار خروجی بدون نیاز به مدار DC trap و جلوگیری از صدمات ناشی از آن
• ایجاد ایزولاسیون (ولتاژ) در خروجی دستگاه و بالا بردن امپدانس خروجی دستگاه و در نتیجه قابلیت تطابق دستگاه با انواع بارهای مصرفی غیر خطی
• حذف هارمونیک از مدار نول خروجی بدلیل وجود ترانس و نول ساز بودن ترانس خروجی و در نتیجه از بین بردن ایراد اضافه جریان (over load) ناشی از بارهای غیر خطی
• کاهش تعداد باتری مورد نیاز بدلیل استفاده از مدار اینورتر full bridge ( تمام پل )
• حذف نویز فرکانس بالا ناشی از سوییچینگ اینورتر و یا منابع دیگر بدلیل تشکیل فیلتر LC متشکل از ترانس و خازنهای خروجی و در نتیجه بهبود شکل موج ولتاژخروجی دستگاه

کاربردهای ups ترانس بیس

استفاده از این نوع دستگاه ها بیشتر برای مواردی که بار جریان ناگهانی زیادی به مدار اعمال می شود به ویژه هنگام روشن کردن همزمان چندین وسیله مصرف کننده، کاربرد دارد.

در موارد خاصی مانند روشن کردن دستگاه های بیمارستانی نیز چنین حالتی پیش می آید و بار الکتریکی زیادی به مدار وارد می شود. همچنین در هنگام روشن کردن موتورهای الکتریکی نیز اضافه بار ایجاد می شود.

در تمام این موارد استفاده از یو پی اس ترانس بیس توصیه می شود. البته این نوع می توانند گرمای بیشتری تولید کنند که استفاده از آنها در اتاقهای عمل و دیگر محیط های خاص ملاحظات خود را می طلبد.

علاوه بر ویژگیهای فوق باید اشاره کرد دستگاه های ترانس بیس برای مصارف و کاربردهای صنعتی و تجهیزات پزشکی خاص نظیر سی تی اسکن – یو پی اس ام آر آی – آنژیو – رادیو لوژی و درکل با هرنوع بار لحظه ای و اصطلاحاً هرنوع بار غیر خطی که جریان لحظه ای دریافت میکند سازگار خواهند بود

و همانگونه که اشاره شد جریان لحظه ای باعث بروز هارمونیک در مدار نول دستگاه های ترانس لس خواهد شد و این دستگاه ها احساس اضافه جریان کاذب در خروجی خواهند کرد و بار را به مسیر بایپاس انتقال خواهد داد در صورتی که وجود ترانس در خروجی دستگاه این ایراد را برطرف خواهد کرد و دستگاه عملکردی قابل قبول از خود نشان خواهد داد.

مورد استفاده از یو پی اس ترانس بیس در قدرت های زیر می باشد:

• ۱تا ۱۵ کیلو ولت آمپر تک فاز
• ۶تا ۴۰۰ کیلو ولت آمپر سه فاز

نحوه عملکرد ترانس ایزوله در ups

این ترانس به این جهت ایزوله نامیده می شود که ارتباط الکتریکی سیستم را با زمین قطع می کند به این صورت که در اولیه که شبکه برق قرار دارد این شبکه به زمین ارتباط دارد اما در ثانویه این اتصال زمین وجود ندارد و همین امر سبب حفاظت در برابر برق گرفتگی در صورت اتصال فرد به فاز و زمین در ثانویه می شود.

در کل این ترانس، ورودی و خروجی سیستم را از لحاظ ارتباط مستقیم قطع نموده و به زبان عامیانه مابین ورودی و خروجی سیستم قرار می گیرد و هرگونه اختلالات در ورودی و خروجی را از هم جدا نموده و سبب جلوگیری از آسیب دیدن سیستم و در نتیجه مجموعه می شود.

برای افزایش ظرفیت تحمل کوتاه مدت جریان، از یک ترانس 1:1 در خروجی یو پی اس استفاده می کنند. این ترانس سبب ایزوله شدن مدار های الکتریکی یو پی اس (مانند برد رکتیفایر، برد اینورتر، برد لاجیک) از بار می شود. در این حالت اضافه جریان برای مدت زمان کوتاه روی عملکرد یو پی اس تأثیر نمی گذارد. در شکل زیر شماتیک UPS ترانس بیس آورده شده است.

 یو پی اس ترانس لس چیست؟

یو پی اس ترانس لس یا بدون ترانس، به دستگاهی گفته می شود که به جای یک ترانس بزرگ از مدارهای الکترونیکی استفاده می شود و بعضی موارد از آنها به عنوان سوئیجینگ نیز نام برده می شود. این دستگاه ها با توجه به اینکه از مدارهای الکترونیکی استفاده می کنند از درجه پایداری کمتری نسبت به ترانس بیس ها برخوردار هستند.

وزن کم، سادگی، ابعاد کوچک تر و راحتی جابجایی از مزیت های این نوع محسوب می شود، با این وجود در موارد یاد شده فوق ضرورتا باید از یو پی اس ترانس بیس استفاده کرد.

این نوع از یو پی اس ها در مدار خروجی خود دارای ترانس ایزوله نبوده و این نوع از طراحی ویژگیهایی را به این نوع دستگاه خواهد داد که عبارتند از:

• بالابردن راندمان و کاهش تلفات دستگاه بدلیل عدم بکارگیری ترانس خروجی
• کاهش حجم و وزن دستگاه بدلیل عدم بکارگیری ترانس خروجی
• قیمت مناسبتر بدلیل عدم بکارگیری ترانس خروجی
• امکان استارت دستگاه توسط باتری برای کلیه توانها (cold start)

با توجه به توضیحات ارایه شده باید اضافه کرد این دستگاه ها برای بارهایی که ماهیت غیر خطی و لحظه ای ندارند نظیر سیستم های اداری و کامپوتری گزینه های بهتری خواهند بود ولی با بارهای لحظه ای و اصطلاحاً سوییچ مد مشکل خواهند داشت و بهتر است مورد استفاده قرار نگیرند.

 تفاوت یو پی اس ترانس لس با ترانس ایزوله

کارکرد یوپی‌اسهای ترانس ایزوله مبتنی بر ترانسفورمر تاحدی مشابه یوپی‌اسهای بدون ترانسفورمر یا یوپی‌اس ترانس لس است، هرچند بین آنها تفاوتهایی وجود دارد که باعث می‌شود هرکدام برای کاربرد بخصوصی مناسب باشند.

همانطور آگاه هستید، بارهای موتوری در زمان راه اندازی که حدود 100 میلی ثانیه است، جریان زیادی نیاز دارند. در هنگام استارت، بارهای موتوری حدودأ 3 برابر جریان نامی خود از مدار جریان می کشند. حال فرض کنید 3 یا 4 موتور به یک منبع تغذیه یو پی اس وصل باشند و همزمان استارت زده شوند. در این حالت یو پی اس باید بتواند 100 میلی ثانیه، جریانی 10 برابر جریان نامی موتور ها را تغذیه کند.

می دانیم برای خرید یو پی اس باید به مجموع توان بارهای مصرفی توجه کنیم تا یو پی اس دچار اضافه بار نشود. از طرفی در زمان راه اندازی بارهای موتوری، یو پی اس باید در کوتاه مدت جریانی حدود ده برابر جریان نامی خود را تحمل کند.

قاعدتأ مدار یو پی اس توانایی تحمل جریانی 10 برابر جریان نامی خود را، هر چند برای کوتاه مدت، ندارد. اگر یو پی اس با توان بیشتری تهیه کنیم که فقط زمان استارت از تمام توان آن استفاده شود، به صرفه نیست.  یو پی اس های دارای ترانس ایزوله (یو پی اس های ترانس بیس) بخاطر وجود ترانس نسبت به یو پی اس های ترانس لس سنگین تر می باشند.

مزایای ups ترانس بیس چیست؟

استفاده از ترانس ایزوله سبب می شود یو پی اس قابلیت بیشتری داشته باشد، که عبارت اند از:

1. در خروجی یو پی اس ترانس لس مقداری ولتاژ DC، تحت عنوان آفست وجود دارد. ترانس ایزوله سبب حذف این ولتاژ می شود.
2. یوپی اس ترانس بیس سبب ایزوله شدن ولتاژ خروجی، از مدارات یوپی اس می شود.
3. وجود ترانس، امپدانس خروجی یو پی اس را افزایش می دهد، در نتیجه قابلیت تطابق یو پی اس با اکثر بارهای مصرفی غیرخطی (مانند بارهای موتوری) افزایش می یابد.
4. با سوئیچینگ اینورتر، نویز های فرکانس بالا تولید می شود. وجود ترانس در خروجی یو پی اس سبب حذف نویز می شود، در صورتی که در یو پی اس ترانس لس این نویز را به بار منتقل می شود.
5. در یو پو اس های ترانس لس، جریان لحظه ای سبب ایجاد هارمونیک و برقدار شدن نول می شود، این امر سبب می شود یو پی اس اضافه جریان کاذب داشته باشد و به مد بای پس منتقل شود. اما در ترانس بیس به دلیل وجود نول ایزوله در سمت ثانویه، این مشکل برطرف شده است.

معایب یو پی اس ترانس دار

1. یو پی اس ترانس بیس، نسبت به ترانس لس دارای مدارات و قطعات پیچیده تری هستند. این قطعات حساس هستند و احتمال خرابی بیشتری دارند. پس تفاوت یو پی اس ترانس بیس و ترانس لس فقط در نصب ترانسفورماتور نیست و از نظر ساختار نیز، با هم تفاوت دارند.
2. UPS ترانس بیس به شدت سنگین تر ازUPS ترانس لس هستند.
3. یو پی اس ترانس بیس، به دلیل استفاده از ترانس که قطعه ای گران است، گران قیمت تر از ترانس لس ها هستند.
4. یو پی اس ترانس بیس به شدت تولید گرما می کند. نیاز به تهویه قوی دارد. این محدودیت سبب شده است، از این یو پی اس در بیشتر تجهیزات پزشکی، مانند اتاق عمل و. . . استفاده نشود. البته در بعضی از تجهیزات پزشکی مانند دستگاه ام آر آی و سیتی اسکن استفاده شده است.
5. UPS ترانس بیس، آلودگی صوتی تولید می کند.
6. یوپی اس ترانس بیس سبب کاهش راندمان می شود.
7. به دلیل وجود ترانس که خود ماهیت غیر خطی دارد، میزان ضریب توان (PF) در یو پی اس های ترانس بیس به طور چشمگیری کاهش می یابد. (ضریب توان حدود 0. 8 می شود. )

انتخاب یو پی اس ترانس بیس یا ترانس لس

جریانی که یوپی‌اس‌های دارای ترانس ایزوله (Transformer-base) در لحظه اول استارت مصرف‌کننده می‌توانند تحمل کنند بیشتر از یوپی‌اس‌های بدون ترانس (Transformer-less) است؛ طول عمر یوپی‌اس‌های دارای ترانس ایزوله بیشتر از یوپی‌اس‌های بدون ترانس است ولی تلفات گرمایی ترانس‌دارها بیشتر است.

انتخاب یو پی اس ترانس بیس برای موارد مصرف کوچک، خانگی و ادارات و بویژه محیط های کوچک توصیه نمی شود. یو پی اس ترانس بیس گرمای زیادی تولید می کند که نیاز به تهویه قویتر دارد و تولید نویز و آلودگی صوتی میکند. از اینرو در محیطهای بیمارستانی، مدارس و بانکها استفاده از این نوع مناسب نمی باشد. در مقابل استفاده از این نوع یو پی اس برای کارگاه ها و مناطق پر صدا بلا مانع است.

در کل انتخاب یوپی‌اس نسبت به نوع مصرف‌کننده بهترین حالت ممکن است که اکثر یوپی‌اس‌های ترانس‌دار برای مصارف بیمارستانی و تجهیزات موتوردار و هیتردار مناسب‌تر است و یوپی‌اس‌های بدون ترانس برای تجهیزات کامپیوتری و اداری مناسب‌تر می‌باشد.