امروزه اکثر مشاغل با گستره ی وسیعی از عملکردها برای داشتن منبع توان پیوسته و بدون نوسانات از  یک یو پی اس استفاده می کنند، تا بدین وسیله مانع وقوع  اتفاقاتی چون ، از دست دادن خدمات ، از بین رفتن داده ها ، واردشدن صدمه به تجهیزات حساس IT و مخابراتی  شوند.  یک سیستم یو پی اس  که به درستی از یک تامین کننده معتبر استفاده می کند چنین  حفاظتی را در طول اختلالات  و خاموشی های کوتاه مدت فراهم میکند. اما برای  تامین انرژی به مدت نامحدود طراحی نشده است. اگر در مواردی  نیاز باشد که در طول خاموشی طولانی مدت هم، همچنان به فعالیت خود ادامه دهند، حتما یک ژنراتور اماده به کار باید عملکرد یو پی اس را تکمیل کند.

زمانی که در طراحی یک سیستم تامین توان،  یک ژنراتور به UPS اضافه می شود، فاکتورهایی را باید مدنظر داشته باشیم. که شامل مواردی چون طراحی  سازگاری های  الکتریکی لازم  با توجه به محدودیت های فیزیکی و محیط  خواهد بود.

همچنین در طولانی مدت اگر حین استفاده از یو پی اس، توانی برای تهویه  مطبوع و خنک کردن باتری های یو پی اس در نظر گرفته نشود عمر باتری ها کاهش خواهد یافت. راه حل این است که یک ژنراتور پشتیبان را به طور مکمل با سیستم UPS  استفاده  کنیم. یو پی اس منطبق با ژنراتور شکاف تامین توانی بین قطع برق اصلی و راه اندازی ژنراتور پشتیبان و سنکرون شدن آن را پر می کند. همچنین خروجی ژنراتور و منبع اصلی را تثبیت می کند.

فاکتورهایی که برای نصب یک ژنراتور باید در نظر گرفته شود باتوجه به شرایط نگهداری، سوخت گیری ، سازگاری با یو پی اس، توان مورد نیاز، سایز درست ژنراتور و هماهنگی با محیط قرارگیری تعیین می گردد.

ویژگی های ژنراتور 

یک ژنراتور شامل یک منبع سوخت ، یک موتور و یک متناوب ساز است. این سوخت گاز  یا دیزل است، اگر چه ژنراتورهای  با سوخت گازی به طور عمده برای کاربری های  ترکیب حرارتی و برقی استفاده می شوند. اما ژنراتور دیزلی هم برای شرایط تحت بار و  هم حالت آماده به کار به طور مکمل با یک یو پی اس،  استفاده می شود.

موتورهای ژنراتور نیاز به تعمیر و نگهداری دارند و یک منبع سوخت مناسب باید همراه یک باتری سالم برای  شروع قابل اطمینان آن همیشه در دسترس  باشد. نگهداری منظم ژنراتور ضروری است و سطح روغن و خنک کننده باید متناوبا چک شود.

مشکلاتی در هنگام استفاده توام یو پی اس و ژنراتور وجود دارند که بیان برخی از آنها می پردازیم.

جریان های هارمونیک

بیشتر یو پی اس ها از متد کنترل شارژ  rectifier استفاده می کنند. که شکافی در تغذیه ایجاد می کند. این شکاف به وسیله ی کنترل های انواع خاصی از ژنراتورها پوشش داده می شود.  علاوه بر این شارژر ها معمولا جریان سینوسی را دریافت نمیکنند و اعوجاج های هارمونیک همراه آن هستند. این اعوجاج ها باعث گرم شدن ژنراتور ها می شود.

تولید کنندگان یو پی اس این مشکل را با استفاده از فیلترهای پسیو حل می کنند. فیلتر ورودی یو پی اس هارمونیک ها را  تا مقدار10%   بار کامل کاهش می دهد. 

گام  بارگذاری

هنگامی که یک ژنراتور شروع به کار می کند و سوئیچ اتصال به یو پی اس وصل می شود،  استفاده فوری بارها از ژنراتور  باعث تغییرات ناگهانی در فرکانس و ولتاژ می شود. اگر  یو پی اس  دارای ویژگی walk-in باشد از این مشکل جلوگیری خواهد شد. این بدین معنی است که rectifier  یو پی اس، روی توان خروجی عموما به وسیله تریستورها، کنترل دارد. بنابراین توان خروجی از یو پی اس به طور تدریجی در دوره 10 تا 20 ثانیه به ژنراتور اعمال می شود و بدین وسیله مانع احساس این تغییرات توسط بار می شود.

افزایش ولتاژ

این مشکل زمانی اتفاق می افتد که سایز ژنراتور بسیار به توان یو پی اس نزدیک باشد و بار دیگر و یا بار کمتری روی ژنراتور باشد. وقتی یو پی اس به یک ژنراتور با یک سوئیچ انتقال متصل می شود، شارژر  یو پی اس خاموش خواهد شد بنابراین ممکن است این زمان اجرای توان    walk-inمربوط به آن باشد. اگر فیلتر ورودی  تنها بار  روی ژنراتور باشد ممکن است  باعث تحریک مازاد انرژی  گردد. اکثر کنترل های  تحریک،  روشی برای مقابله با آن ندارند. بنابراین ولتاژ تا 120درصد- بسته به ساختار ژنراتور- افزایش می یابد.  یک یو پی اس که فیلتر آن در زمان خاموشی شارژ  قطع می شود این مشکل را بطور کامل  منتفی می کند.

نوسانات فرکانس

مبدل¬های  متناوب ساز، جایگزین  منبع الکتریکیAC  با خروجی 230ولت تکفاز و 400 ولت  سه فاز می شود. این سطوح  بستگی به کار متناوب ساز دارد. دامنه و پایداری ولتاژ خروجی به وسیله AVR کنترل می شود. سرعت موتور آن 50 هرتز می باشد. فرکانس آن بستگی به متناوب ساز آن دارد. یک متناوب ساز با سرعت 1500 دور در دقیقه فرکانس خروجی 50 هرتز را ایجاد می کند. سرعت موتور و فرکانس خروجی به وسیله گاورنر که ورود سوخت را  کنترل می کند، تنظیم می شود.

گاورنرهای مکانیکی ساده  با عملکردی بر اساس حالت چرخش و فنر با قیمت های پایین برای تنظیم ورود سوخت ،در دسترس هستند.  اما آنها فاقد جواب سریع و ثبات فرکانس فراهم شده توسط  یو پی اس ها هستند. ژنراتورهای استندبای  که همراه با  یو پی اس استفاده می شوند، به جای  گاورنرهای الکترونیکی  که با شمارش دندانه های چرخ دنده متناوب ساز- اترنت- و تنظیم سوخت مطابق با آن  عمل می کند،  پاسخگوی بالایی داشته و از نظر تنظیم سرعت موتور بسیار پایدارتر  هستند.   

رسیدن به یک کنترل سرعت موتور مطمئن در این مورد برای همگام سازی بین سیستم های  یو پی اس و ژنراتور پشتیبان  بسیار حیاتی است . 

بطور کلی دامنه فرکانس ژنراتورها  ممکن است گسترده تر از رنج تحمل  یو پی اس ها باشد. در بدترین حالت هماهنگ سازی ممکن است به دلیل  فرکانس خارج از رنج مجاز و یا بدلیل  نرخ تغییر بالا، امکان پذیر نباشد.  در این شرایط بیشتر یو پی اس ها  زنگ هشدار را برای اعلام اخطار  به کاربران به صدا در می آورند که درصورت رخ دادن این خطا یو پی اس  نمی تواند  توان را از ژنراتور تامیین کند. این مشکلی است که یو پی اس های Line interactive  معمولا با آن مواجهند . اما در مورد یو پی اس های On Line  که توانایی فیلتر تغیییرات فرکانسی را دارند دیگر این مشکل مساله ساز نیست و با استفاده از  تکنولوژی VFI  از کاهش عمر باتری ها جلوگیری می شود. بنابراین یو پی اس های آنلاین مناسب برای دیزل  ژنراتورها هستند و همگام سازی می شوند.

از این مشکلات  زمانی می توان پیشگیری کرد که تولیدکننده ژنراتور از این مساله آگاه باشند که محصول آنها  همراه با یو پی اس  استفاده می شود و در هنگام راه اندازی کاملا آزمایش شوند. همانطور که گفتیم استفاده از گاورنرهای الکترونیک این مشکلات بلقوه را محدود و یا بلکل حذف می کند.

همگام سازی  بای پس

در بعضی از کاربری ها نیاز است که  یو پی اس هایی  به حالت بای پس منتقل شود که در این حالت بار بحرانی به ژنراتور منتقل می شود. این مساله باعث نیاز بیشتر ژنراتور به ثبات در فرکانس و ولتاژ می شود که ممکن است یکپارچگی سیستم را دچار مشکل کند. یو پی اس باید این فرکانس های بای پس را به گونه ای تنظیم کند که برای بار قابل پذیرش باشد

سوئیچ انتقال اتوماتیک 

ژنراتورها  همچنین برای نقش تامین توان استندبای خود همواره باید اماده باشند  زیرا زمان دقیق قطع برق اصلی از پیش تعیین شده نیست. بر این اساس انها همیشه باید گرم باشند و  همیشه باتری با شارژ کامل و سوخت کافی داشته باشند.  ژنراتورها باید از قطع و وصل منبع برق اصلی آگاه باشند تا به طور صحیح روشن و خاموش شوند. این  اطلاعات مربوط به وضعیت، به وسیله ی سیگنالهایی از یک پنل اتوماتیک اصلی تامیین می شود . تصویر زیر روند سویئچ بین ژنراتور آماده به کار و منبع برق اصلی  را نمایش می دهد.

سیگنال AMF معمولا پس از مدت زمان خاموش شدن خالص تنظیم می شود. تاخیری در حدود 2 تا 10 ثانیه معمولا دارند. متوقف شدن ژنراتور آماده بکار  و اتصال دوباره برق اصلی  توسط یو پی اس  باید همزمان باشند،  بیشتر ژنراتورهای کنترل شده با  AMF  حداقل دو دقیقه برای تشخیص برقراری مجدد برق اصلی زمان نیاز دارند.

اگر یک خطای اساسی تشخیص داده شود. فاصله ی زمانی بین راه اندازی - استارت آپ یا - و هماهنگ سازی ژنراتور پشتیبان خواهیم داشت، سیستم یو پی اس با تامین برق از طرق باطری ها خود این زمان را پوشش می دهد و سپس منبع توان را به ژنراتور سوئیچ می کند .همچنین برای شارژ مجدد باتری های خود از ژنراتور استفاده می کند. متشابها یک     یو پی اس از توان باتری در زمان بازگشت و برقراری مجدد برق اصلی برای داشتن منبع توان بدون وقفه استفاده می کند و سپس مجددا از برق اصلی برای شارژ مجدد باتری ها استفاده می کند.

برنامه ریزان همچنین نحوه ی سوئیج کنداکتور طبیعی را در طول چنچ اور اصلی باید در نظر بگیرند. وقفه کوتاه در پنل طبیعی در مقابل ژنراتورهای گسترش یافته امروزی  مورد قبول است . تنظیمات نهایتا بسته به تجهیزات  سیستم یو پی اس و سایر بارهای متصل شده و شرایط منبع برق محلی انتخاب می شوند.

ظرفیت ژنراتور

ظرفیت ژنراتور برای داشتن سازگاری بسیار مهم است . به عنوان مثال  ژنراتور  اغلب نیار به تهویه مطبوع، روشنایی اضطراری ،  زنگ هشدار و ارتباطات دارد که بدون این خدمات بار یو پی اس و عملکردهای آن آسیب می بیند، بنابرین سایز ژنراتورها باید بسیار دقیق انتخاب شوند.

3  برابر ظرفیت  توان اسمی موتورهای الکتریکی و دو برابر  ظرفیت یو پی اس های مورد استفاده باید باشد زیرا زمانی که ابزارهای جانبی خاموش یا روشن می شوند امکان دارد که جریان های  یو پی اس را دچار اشتباه کنند  و از مد AC، باتری و یا مد بای پس سوئیچ کند. تنظیم درست ظرفیت ژنراتور  متناسب با ظرفیت یو پی اس از وقوع این مشکل جلوگیری می کند.

مشخصات دیگر توسط تولیدکنندگان و یا از طریق اندازگیری از کلمپ جریان. بیان می شود . پیش از خرید باید برای هماهنگی یو پی اس و ژنراتور ها به درستی مشورت کنید.

حتما در صورتی اتصال ژنراتور به یو پی اس از اتصال آن ها  به زمین الکتریکی اطمینان حاصل کنید. اگر این اتصال ناگهان قطع گردد تمام تجهیزات دچار مشکل خواهند شد. زیرا جریانهایی که از طریق یو پی اس به زمین منتقل می شوند در این صورت از طریق کابل های شبکه به تجهیزات منتقل خواهند شد.

ضمنا در هنگام استفاده از ژنراتور باید شرایط محیط  مانند:

1- محل مناسب ذخیره سوخت

2- مدیریت صحیح گازهای اگزوز خروجی

3- اخذ مجوز لازم از برنامه ریزی شهری

4- تهویه مطبوع مناسب اتاق ژنراتور

5- مدیریت سر و صدای حاصل از عملکرد ژنراتور

را کامل در نظر بگیرید.

با در نظر گرفتن شرایط عملیاتی چون تعامل بار، کنترل طراحی میتوانید از عملکرد صحیح آن ها اطمینان حاصل کنیم.

خلاصه

هنگام کاربرد یو پی اس به همراه ژنراتور  باید حتما مدنظر داشته باشید که تغییرات ولتاژی و فرکانسی که توسط ژنراتور ایجاد می شود فقط توسط یو پی اس های آنلاین که از تکنولوژی VFI استفاده می کنند کنترل می شود..ضمنا بهتر است از ژنراتورهایی استفاده کنیم که تغییرات فرکانسی کمی داشته باشندو حتما ظرفیت ژنراتور باید دو برابر توان یو پی اس باشد. دیزل ژنراتوری برای یو پی اس مناسب است که تغییرات ولتاژی شدیدی نداشته باشد و از همه مهمتر تغییرات فرکانس آن بسیار جزئی باشد. انواع موتور برق های کوچک برای استفاده روی یو پی اس ، به هیچ وجه توصیه نمی شوند، چون این مولدهای برق کوچک بسته به کم و زیاد شدن بارف خروجی با ولتاژ و فرکانس های نوسان دار به مصرف کننده می رسانند که برای قطعات الکترونیک بسیار خطر ناک می باشد.