مطالبی مفید در مورد خازن های UPS:

آنها چه چیزی هستند، چه کاری انجام می دهند، ضرورت حضور آنها در ups شما چیست، اهمیت نگهداری فعال از آنها چیست.

خلاصه ی اجرائی:

خازن ها دستگاه های نسبتا ساده ای هستند، اندازه ی آنها را مابین اندازه یک لوله ی فلزی کوتاه تا یک شیشه نوشابه می توان در نظر گرفت، که می توانند نوسانات ولتاژ الکتریکی را خنثی کنند. Upsهای معمولی از لحاظ نوع و اندازه دوازده نوع یا بیشتر هستند. انواع کوچیکتر برای تامین برق پردازشگر ups هستند و انواع بزرگتر برای تنظیم برق جاری شده برای حفاظت تجهیزات می باشند.

همانند باطری ها، خازن ها نیز در طول زمان خراب می شوند. یک خازن معمولی ممکن است توسط کارخانه برای هفت سال بر دور ساعت ارزیابی شود، اما بطور بالقوه تحت شرایط کاری مطلوب می تواند 10 سال عمر مفید داشته باشد.

هنگامی که خازن خراب می شود، اثرات محسوسی نخواهید دید، اما خازن های دیگر مجبور به پایان دادن بارگذاری کاری خواهند شد، که عمر مفید آنها را کاهش خواهد داد. در اکثر موارد، یک خازن خراب ups  را در حالت بای پس راه اندازی می کند، که در طی آن نمی تواند بارهای پایین دست را محافظت کند.

برای به حداکثر رساندن عملکرد و بالا بردن قابلیت اطمینان ups، خازن ها به عنوان کالای فاسد شدنی در نظر گرفته می شوند، و برنامه ای برای جایگزین کردن آنها در پایان عمر سرویس دهی شان در نظر گرفته می شود. در شرکت رایانیکس مهندسین خدمات می توانند شرایط خازن های ups ها را تشخیص دهند و در صورت لزوم، جایگزینی کلی یا جزیی از بانک خازن ها را انجام دهند تا عملکرد ups در نتیجه شاخص عملکرد کارخانه حفظ شود.

اغلب مراقبت به موقع این عنصر از معماری ups نادیده گرفته می شود درحالیکه می تواند ارزش سیستم ups را افزایش دهد تا سیستم های بحرانی تحت محافظت باشند.

1. خازن چیست؟

یک خازن یک دستگاه الکتریکی نسبتا ساده ای است که انرژی الکتریکی را ذخیره و آزاد می کند. این دستگاه ها می توانند به اندازه ی ناخن شست تان کوچک باشند یا به اندازه ی یک شیشه نوشابه گازدار بزرگ باشند  - بسته به میزان ولتاژ مورد انتظار آنها برای استفاده (ظرفیت مجاز آنها) است. معمولا خازن ها در سیلندرهای آلومینیومی و کروم قرار می گیرند و روکش استوانه ای خازن ها شامل یک جفت سطوح هدایت کننده (اغلب صفحات فلزی یا الکترود) هستند که توسط یک عنصر ثانویه جدا شده و عایق بندی شده اند، که هادی دی الکتریک نامیده می شوند.

چرا این مهم است؟ همراه با ناحیه ی سطحی صفحات آلومینیومی، لایه ی نازکتر دی الکتریک ظرفیت کلی را تعیین می کند - یعنی چقدر شارژ می تواند توسط خازن ذخیره یا مدیریت شود. نازک ترین لایه ی اکسید دارای ویژگی های عایق بسیار قابل توجهی است که امکان ساخت خازن های بسیار کوچک را فراهم می کند که حجم کاری بسیار بالایی دارند.

2.   خازن های AC و DC چه کار می کنند؟

استفاده اولیه برای خازن های DC در کاربردهای  UPS، خنثی کردن ولتاژ است - فرآیندی که به عنوان "فیلتر کردن ولتاژ منبع تغذیه" شناخته می شود. اگر تغییری در ولتاژ ورودی وجود داشته باشد، خازن تغییر ولتاژ را کاهش می دهد، ماکزیمم ولتاژها را از بین می برد و در مینیمم ولتاژها برای حفظ یک سطح ولتاژ ثابت کمک می کند.

خازن های AC دارای ویژگی های مشابهی مانند خازن های DC هستند و مانند آنها بازه ی زمانی مورد انتظار برای خدمات مفید را دارند و باید به عنوان کالاهای فاسد شونده در نظر گرفته شوند. معمولا خازن های AC در بخش های ورودی و خروجی فیلترهای UPS یافت می شوند. آنها واکنش های گذرای ورودی را خنثی می کنند و اعوجاج هارمونیک در ورودی صنایع برق به UPS را کاهش می دهند و مهمترین ویژگی آنها این است که آنها به طور مستقیم به خروجی بار بحرانی متصل می شوند و به کنترل شکل موج ولتاژ خروجی UPS کمک می کنند.

3. چند خازن در UPS معمولی وجود دارند؟

ظرفیت خازن ها در داخل UPS وابسته به میزان کار انجام شده تغییرات قابل ملاحظه ای دارند، یعنی kVA. برای روشن شدن این موضوع، یک رایانه شخصی معمولی را که حاوی 50خازن است در نظر بگیرید؛ یک UPS سه فاز 750 کیلو وات ممکن است صدها  خازن داشته باشد. حتی کوچکترین ups ها از ده ها خازن استفاده می کنند.

4. آیا تولید کنندگان از یک طراحی خاص برای خازن استفاده می کنند؟

نه. خازن ها توسط انواع فروشندگان مطابق با استانداردهای صنعت تولید می شوند. احتمالا، بدون توجه به جایی که UPS خود را خریداری کردید، آن حاوی خازن هایی است که توسط یکی از بزرگترین تولید کنندگان ملی یا جهانی تامین شده است.

5.  آیا خازن ها در طول زمان با استفاده معمولی خراب می شوند؟

بله، درست مثل باتری ها، و به دلایل مشابه. خازن های مرطوب، هنگامی که به درستی طراحی شده و ساخته شده، در طول زمان تغییرات بسیار تدریجی در ویژگی های ضروری آنها دیده می شود، وقتیکه با رنج نرمال ولتاژ کار می کنند. با این حال، کاغذ، فویل آلومینیوم و الکترولیت در داخل خازن در معرض خرابی هستند مانند طول عمر این مواد و شروع به تخریب از لحاظ فیزیکی و شیمیایی، از دست دادن ظرفیت. در نتیجه، خازن دیگر کار خود را به خوبی انجام نمی دهد.

شرایط عملیاتی معکوس مانند جریان بیش از حد و گرما می تواند باعث خنک شدن خازن شود.

6. معمولا  طول عمر خازن ها چقدر است؟

از دید نظری طول عمر خازن یک تابع ریاضی بر ولتاژ نامی، ولتاژ اعمال شده، جریان عبوری از خازن، دمای محیط و مقاومت حرارتی است. در عمل، می توانید عمر مفید مورد انتظار را بر اساس طول عمر نامناسب تولید کننده و دمای عملکرد دستگاه تعیین کنید. در دمای کاری گرمتر، عمر کوتاهتر است.

قطعا ممکن است خرابی ها در هر زمانی بعد از ارزیابی طول عمر سرویس دهی خازن ها توسط سازنده رخ دهد، و به احتمال زیاد خرابی ها با گذر زمان از عمر خازن ها، بیشتر می شود.

بر اساس مدت زمان مجاز عملکرد تعیین شده توسط سازنده برای خازن ها، توصیه می شود جایگزینی خازن های استفاده شده بطورکامل در قسمت اصلی نیروی برق UPS در حدود 7 سال کاربرد، برنامه ریزی شود. با این حال، upsهای جدیدتر معمولا دارای خازن های الکترولیتی DC هستند که برای عمر کامل UPS ارزیابی شده اند.

هنگامی که یک خازن خراب شود، ممکن است هیچ اثر قابل مشاهده ای نمایان نشود، اما خازن های دیگر مجبور خواهند شد که حجم کار را بارگیری کنند، که به نوبه خود، عمر باقیمانده آنها را کوتاه می کند. در بسیاری از موارد، یک خازن خراب UPS را با سوئیچ کردن به حالت بای پس راه اندازی می کند ، که در طی آن نمی تواند از بارهای پایین دست محافظت کند.

7.  چه شرایطی طول عمر خازن را تحت تاثیر قرار می دهد؟

طول عمر خازن تابعی از ولتاژ نامی و درجه حرارت عامل است، از نظر منطقی می توان عمر مفید یک خازن را با تجاوز از آستانه طراحی آن در هر کدام از این حیطه ها بیان کرد. مثلا:

• جریان بیش از حد - اگر خازن ها به طور منظم در معرض جریان بیش از حد باشند، مانند جریان متداوم که بیش از میزان ارزیابی شده توسط سازنده است، خازن ها می توانند خراب شوند. دوره های کوتاه مدت به صورت موجی جریان بیش از حد بی خطر هستند، تا زمانی که خازن مجبور به گرم شدن برای جبران نباشد.

•  کار کشیدن زیاد –اگر خازن ها مجبور باشند مقدار غیر معمول از ولتاژ نویز یا گذرهای مکرر ( اختلالات کوتاه در موج سینوسی) را فیلتر کنند آنها مکررا خراب می شوند، مانند یک فیلتر هوا که در یک محیط کثیف کار می کند، به سختی کار خواهد کرد، باید سریع خازن جایگزین شود.

•  گرمای زیادی - این که آیا از داخل خازن (به عنوان مثال، ناشی از عدم جریان هوا به دلیل فیلتر هوا مسدود باشد) و یا از خارج (با توجه به دمای محیط)، در نهایت گرمای بیش از حد شروع به تبخیر محلول داخل خازن و ساخت تا فشار ناامن می شود که می تواند باعث خرابی ها شود.

برای مثال، یک خازن را که عمر نظری 32 سال را در 405 ولت و 20 درجه سانتیگراد داشته باشد نگاهی بیندازید. اگر حجم کار خود را به 540 ولت و دو برابر گرما افزایش دهید، احتمالا ظرفیت خازن تنها حدود هشت سال خواهد بود ( سازش قابل توجه)

 خبر خوب این است که مدیریت خوب - بهره برداری از ups در ظرفیت مجاز آن در یک محیط تمیز و خنک - می تواند این عوامل خطر را کاهش دهد

8. معمولا وقتی که خازن خراب است، چه اتفاقی می افتد؟

یک خازن می تواند در شرایط "باز" خراب شود - به راحتی کار انجام شده متوقف می شود که در نظر گرفته شده بود. این نوع خرابی بی صدا است و می تواند بدون توجه به آن کار کند. یا یک خازن می تواند در شرایط "کوتاه" خراب شود- ایجاد نشت از محیط دی الکتریک و یا حتی خروج با پاپ با صدای پاپ است که به نظر می رسد مانند یک فریزر صدا می کند.

به طور طبیعی الکترولیت یک رسانا است، بنابراین الکترولیت مسدود شده می تواند اتصالات ناخواسته ایجاد کند که در اینصورت عملکرد ups مختل شود. همچنین الکترولیت ماده ای خورنده است و می تواند با سایر اجزای داخل دستگاه ارتباط برقرار کند. به همین دلیل، بسیاری از خازن های الکترولیتی دارای یک علامت هستند که در یک انتها علامتگذاری شده اند، که به راحتی به پارگی و نشت تبدیل می شود، به غیر از اجازه دادن به محتوی برای تخلیه ناگهانی و پخش شدن الکترولیت در سراسر یک منطقه ی وسیع.    

9. هنگامی که یک خازن خراب می شود چه اتفاقی برای ups در حال کار می افتد؟

به جایی که خازن در آن قرار دارد بستگی دارد، تعداد خازنهایی که به صورت سری (دو طرفه) کار می کنند یا به طور موازی کار مشابهی انجام می دهند و  در حالت کلی دیگر خازن ها سالم هستند. به عنوان مثال، اگر خازن ها تحت ولتاژ مجاز به خوبی کار کنند، به راحتی یک خازن خراب بدون داشتن تأثیر قابل توجهی بر عملیات ups، برداشته می شود.

یک خازن خراب در مسیر برق می تواند توانایی فیلتر کامل دستگاه را کاهش دهد، اما دستگاه را غیرفعال نمی کند. با این حال، زمانی که یک خازن در مسیر برق خراب شود ، یک UPS سه فاز معمولی را به حالت بای پس انتقال می دهد، به موجب آن جریان برق از فیلتر الکترونیکی ups دور می شود. در طول این مدت ups -هرچند موثر - در واقع از تجهیزات پایین دست حفاظت نمی کند.

در موارد کمی، یک خازن خراب می تواند عبور برق را به کامپیوتر درون برد (پردازش منطقی) متوقف کند، اما هدایت به سمت ups های طراحی شده ای می شود تا اجرای یک خاموشی ایمن و به موقع در این حادثه بعید باشد. این هرگز چیز خوبی نیست که قطعات باقی مانده ی خاموش را درون تجهیزات الکترونیک خود بیابید، مهم این است که این قطعه ی کوچک یک اتفاق بحرانی  برای  کل معماری است.

10. اگر UPS کار کند، چرا باید نگران جایگزینی خازن ها باشیم؟

هنگامی که یک خازن منحصر بفرد خراب می شود، اغلب نشانه ای بر این است که خازنهای دیگر نیز کارشان را انجام نمیدهند. شما ممکن است نشانه های آشکاری از یک یا دو خازن خراب که ترک برداشته یا نشت کرده ببیند، اما بررسی ها معین می کنند که خازن های دیگر را که در شرایط "باز" خراب شده اند را نشان نمی دهند و شاید در واقع باعث خرابی های دیگر شده است. چپ بدون کنترل، این شرط می تواند موجب خرابی خازن های بیشتری شود و در نهایت عملکرد UPS را کاهش دهد.

جایگزینی خازن قطعا در دسته نگهداری پیشگیرانه قرار می گیرد. با وقفه هایی که در گزارش های نظارتی نشان داده شده است، عملکرد خود را ادامه داده و هزینه جایگزینی بالاتر از زمانی است که خازن ها در پایان عمرشان شناسایی شوند و زودتر جایگزین شوند.

11.  ایا می توان کاری انجام داد تا عمر خازن ها افزایش یابد؟

بطور حتم بزرگترین عوامل تحت کنترل شما حفظ درجه حرارت مجاز، رطوبت و پاکیزگی است. فیلترهای هوا را تمیز کنید، تا هوا بتواند آزادانه جریان یابد و دستگاه خنک شود. هنگام تعویض خازن بر روی تجهیزات قدیمی، خازن هایی را که کمتر از ولتاژ مجاز  قسمت های اصلی هستند جایگزین نکنید.

مدیریت خوب مرکز داده می تواند یک ابزار قدرتمند در  نظارت بر طول عمر تجهیزات باشد. جایگزین شدن کامل خازن برق برای قابلیت اطمینان بودن ups در مقابل خرابی فاجعه آمیز و کاهش خطر برنامه ریزی نشده، توصیه می شود.

جمع بندی:

برای به حداکثر رساندن عملکرد و قابلیت اطمینان UPS خود، خازن ها را به عنوان کالاهای فاسد شدنی در نظر بگیرید، و برنامه ای برای جایگزین کردن آنها در پایان عمر سرویس دهی مجاز شان داشته باشید.

برای جایگزینی خازن ها در انتخاب سرویس دهی برنامه ریزی شده روی یک ups با تکنیک های تایید شده توسط سازندگان، دقت کنید.  تکنسین های شرکت های تولیدی بهتر از هر کس دیگری در این زمینه اطلاعات داشته و متخصص هستند بنابراین شرکت های تولیدی از مهندسین و تولید کننده های خود برای تولید ups استفاده می کنند. تکنسین ها باید آموزش دیده باشند، و به احتمال زیاد به نرم افزار تشخیصی خاصی با آخرین به روز رسانی های مهندسی دسترسی خواهند داشت و همچنین دسترسی به پشتیبانی فنی در سطح کامل خواهند داشت (تمام مدارک، داده های مهندسی و نقشه ها، اطلاعات فنی و به روز رسانی ها). شما می توانید اطمینان حاصل کنید که فقط قطعات مجاز کارخانه با مشخصات مناسب و آخرین سیستم عامل یا اصلاحات در UPS نصب شود، نه قطعات پس از فروش با کیفیت نامشخص یا مشخصات ناشناخته.

به عنوان مثال، فقط تکنسین های خدمات شرکت رایانیکس مجاز به کار روی UPS های فروخته شده هستند، به استثنای چند مدل.

شما می توانید از مهندسین خدمات مشتری رایانیکس برای انجام این کار استفاده کنید و با دقت تعیین کنید که کدام خازن ها مشکل ساز هستند، چه خازن های تنها یا کل بانک خازن ها باید جایگزین شوند و باید قطعات جایگزین مناسب با مشخصات کارخانه قرار دهید.

اغلب توجه ویژه به این المان نادیده گرفته شده از معماری UPS - خازن - می تواند اعتماد شما را نسبت به سیستم UPS ای که به محافظت سیستم های الکترونیکی بحرانی وابسته است، افزایش دهد.