منظور از نوسان برق، نوسانات ولتاژ به تغییرات و ناپایداری در سطح ولتاژ برق گفته میشود که این تغییرات از کاهش و افزایش جزئی تا کاهش و افزایش شدید و ناگهانی متغیر باشد. این نوسانات در انواع ائم از تکفاز یا سهفاز وجود داشته و می تواند بر عملکرد طیف وسیعی از تجهیزات برقی، از لوازم خانگی گرفته تا دستگاههای صنعتی سنگین ،کامپیوترها و تجهیزات اداری و همچنین دستگاههای پزشکی(یو پی اس تجهیزات پزشکی) تأثیر منفی و بعضا مخرب داشته باشد.
انواع نوسانات رایج ولتاژ
افزایش ناگهانی ولتاژ (high voltage)
زمانی اتفاق میافتد که ولتاژ برق بیش از حد مجاز افزایش پیدا کند. این پدیده میتواند به مدارهای الکترونیکی حساس آسیب جدی وارد کند و در بعضی از مواقع دیگر قابل جبران نخواهد بود.
کاهش ولتاژ (ولتاژ پایین)
در این حالت، ولتاژ به اندازهای کاهش مییابد که عملکرد طبیعی دستگاهها مختل میشود؛ برای مثال، موتورهای الکتریکی که نیاز به ولتاژ مناسب دارند در زمان پایین آمدن ولتاژ، آمپر بیشتری از منبع تغذیه دریافت می کنند که باعث گرم شدن سیم پیچ های داخلی شده و در دراز مدت دستگاه آسیب جدی می بیند.
ناپایداری ولتاژ
در این حالت برق منطقه ای به دلیل مشکلات در سیستم انتقال و ترانس های مبدل و بار مصرفی ناپایدار بویژه در شهرک های صنعتی ، ولتاژ دائما در حالافزایش و کاهش می باشد که در این حالت بدترین نوع برق برای دستگاههای برقی می باشد .
نوسانات در سیستم سه فاز
در شبکههای برق سهفاز، اگر مقدارولتاژ در یکی از فازها با دو فاز دیگر اختلاف زیادی داشته باشد، این عدم تعادل میتواند باعث لرزش، داغ شدن یا آسیب به ماشینآلات صنعتی شود.
تأثیرات منفی نوسانات ولتاژ
اهمیت این مسئله زمانی بیشتر میشود که بدانیم تجهیزات ما از کامپیوتر (یو پی اس کامپیوتر) شخصی گرفته تا دستگاههای پزشکی یا صنعتی بهگونهای طراحی شدهاند که فقط در یک بازه خاص ولتاژ برق میتوانند بهدرستی عمل کنند که این رنج ولتاژمعمولا در لیبل مشخصات فنی یا دفترچه منوآل دستگاهها نوشته شده است. هرگونه نوسان برق، میتواند منجر به عملکرد نادرست، کاهش عمر مفید، سوختن قطعات و حتی از کار افتادگی کامل دستگاه شود.
یکی از عوامل طبیعی مهمی که میتواند باعث نوسان یا اختلال در ولتاژ برق شود، رعد و برق است. هنگام وقوع صاعقه، تخلیه الکتریکی شدید میتواند باعث افزایش ناگهانی ولتاژ (high voltage) و کاهش ولتاژ در شبکه برق شود. این پدیده که به آن “صاعقهزدگی” گفته میشود، بسیار مخرب بوده و منجر به آسیب شدید و سوختن تمام وسایل برقی در منازل و کارخانهها شود. برای محافظت در برابر این نوع نوسانات، استفاده از تجهیزات محافظ مانند برقگیرها (در ساختمان های بلند) و تثبیتکنندههای ولتاژ ضروری است.
نوسانات برق در مراکز صنعتی
در بخشهای صنعتی که با دستگاههای برق سهفاز و ولتاژهای بالا کار می کنند، نوسانات ولتاژ به مراتب مشکلات بحرانیتری را به وجود می آورد.ماشینآلات صنعتی، خطوط تولید، تابلوهای برق، درایوهای الکتریکی و سیستمهای کنترل، بسیار حساس بوده و برای کارکرد صحیح نیاز به برق پایدار و یکنواخت دارند.
در این محیطها، از کارافتادن حتی یک دستگاه میتواند موجب توقف ناگهانی خط تولید شود وبه تجهیزات و مواد اولیه گرانقیمت آسیب برساند و باعث تولید محصولات بی کیفیت شود، و یا در مواردی حتی سلامتی پرسنل را به خطر بیندازد.
این موضوع در صنایع با دستگاههای گرانقیمت مانند دستگاههای CNC، ماشینهای تزریق، سیستمهای لیزر، یا تجهیزات الکترونیکی حساس، اهمیت دوچندان دارد. کوچکترین اختلال ولتاژ ممکن است منجر به خرابی دستگاه یا تحمیل هزینههای بالای تعمیر و جایگزینی شود.
جلوگیری از نوسان برق
برای مقابله با نوسانات و اختلالات برق، استفاده از تجهیزات حفاظتی پیشرفته نظیر استابلایزر (Stabilizer) و یو پی اس (UPS) بهعنوان دو راهکار کارآمد، امری کاملاً ضروری و اجتنابناپذیر است. این تجهیزات نه تنها از آسیبدیدگی سختافزاری دستگاهها در برابر نوسانات ولتاژ جلوگیری میکنند، بلکه نقش مهمی در حفظ پایداری عملیات و جلوگیری از وقفههای ناخواسته در فعالیتهای حیاتی ایفا میکنند.
شرایط گارانتی با استابلایزر
باید توجه داشت که درتجهیزات الکترونیکی حساس، به ویژه دستگاههایی با فناوری پیشرفته میکروکنترل یا قطعات گرانقیمت، پایداری ولتاژ ورودی اهمیت بالایی دارد. به همین دلیل، تولیدکنندگان و فروشندگان در شرایط گارانتی خود صراحتاً ذکر میکنند که استفاده از استابلایزر (تثبیتکننده ولتاژ) الزامی است و بدون استفاده از استابلایزر، دستگاه را مستقیماً به شبکه برق شهری متصل گردد دیگر شامل گارانتی شرکت تولید کننده نخواهد بود.
این الزام به دلیل آن است که نوسانات برق (از جمله افزایش یا کاهش ناگهانی ولتاژ) میتوانند به مدارهای حساس، منبع تغذیه، یا سایر اجزای داخلی دستگاه آسیب جدی وارد کنند. استفاده از استابلایزر بهعنوان یک لایه حفاظتی کار آمد، وظیفه دارد ولتاژ ورودی را در محدودهای ایمن تثبیت کند و مانع انتقال نوسانات برق شهربه دستگاه شود.
یو پی اس در برابر نوسانات
در سوی دیگر، یو پی اس بهعنوان یک منبع تغذیه اضطراری، وظیفه تأمین برق در زمان قطعی ناگهانی را برعهده دارد. یو پی اسها، علاوه بر تأمین موقتی انرژی، با داشتن فیلترهای حفاظتی و سیستمهای تنظیم خودکار، در تثبیت ولتاژ برق و جلوگیری از شوکهای و اعواج ناگهانی نیز مؤثرمی باشد. این قابلیتها باعث میشوند که تجهیزات حیاتی (از جمله سرورها، دستگاههای پزشکی، سیستمهای کنترلی و تجهیزات آزمایشگاهی) بدون کوچکترین اختلال به کار خود ادامه دهند. در مقاله تفاوت یو پی اس و استابلایزر کامل تر و دقیق تر به تقسیر این دو پرداخته و از تفاوت ها و مزایای هر کدام صحبت می کنیم.
نوسان برق و استابلایزر
استابلایزر با تثبیت ولتاژ ورودی، مانع از ورود نوسانات خطرناک به تجهیزات الکترونیکی میشود. این دستگاه به صورت هوشمند، ولتاژهای بالا یا پایینتر از محدوده مجاز را تثبیت کرده و یک ولتاژ برق پایدار و ایمن به دستگاهها ارسال میکند. این ویژگی برای محیطهایی که نوسانات برق مکرر دارند (مانند کارگاهها، مراکز صنعتی و حتی برخی مناطق شهری و باغ و ویلاها) بسیارمهم است.
کلمه استابلایزر به معنی تثبیت کننده ولتاژ می باشد که در دو مدل تک فاز و سه فاز وجود دارد .مدل تک فاز 220V و مدل سه فاز 380V را با تلورانس 2 الی 3 درصد را حفظ کرده و نگه میدارند. مدل های استابلایزر در دو دسته رله ای و سروو موتور قرار دارند. برای آنکه در مورد استابلایزر بیشتر بدانید به استابلایزر چیست مراجعه کنید.
با توجه به آسیبها و مشکلاتی که نوسانات برق میتوانند به همراه داشته باشند، منطقیترین و مؤثرترین و مقرون به صرفه ترین راه حل، استفاده از استابلایزراست. این دستگاه نقش یک محافظ بیصدا اما حیاتی را ایفا میکند که در پشتصحنه، همواره در حال رصد و تنظیم ولتاژ برق ورودی است.
استابلایزر با کنترل خودکار ولتاژ، این اطمینان را میدهد که ولتاژ برق همیشه در محدوده مجاز و ایمن ثابت بماند، حتی اگر در شبکه برق شهری افت یا افزایش ناگهانی رخ دهد. این ویژگی استابلایزر را به یکی از تجهیزات ضروری برای هر محیط هایی که دارای دستگاههای حساس دارند تبدیل کرده است. در باغ ها و ویلاها با توجه نوسانات شدید و وجود تجهیزات باغ مانند پمپ آب ، سیستم ایمنی و دوربین مدار بسته ، نیاز به وجود استابلایزر بسیار احساس می گردد.
مزایای استفاده از استابلایزر در نواسات برق
- حفاظت کامل در برابر نوسانات ولتاژ
استابلایزردارای ترانس ایزوله بوده که به وسیله آن ولتاژ را تثبیت نموده و از ورود نوسانات خطرناک به تجهیزات جلوگیری میکنند و مانع از آسیب به قطعات حساس برقی میشوند.
- افزایش عمر مفید تجهیزات
با تأمین ولتاژ پایدار، استابلایزرها استهلاک قطعات الکترونیکی را کاهش داده و عمر مفید دستگاهها را افزایش میدهند.
- کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری
جلوگیری از آسیبهای ناشی از نوسانات برق، نیاز به تعمیرات مکرر و تعویض قطعات را کاهش میدهد.
- حفظ دقت و عملکرد تجهیزات حساس
تجهیزات پزشکی، صنعتی و آزمایشگاهی برای عملکرد صحیح به ولتاژ ثابت نیاز دارند؛ استابلایزرها این پایداری را فراهم میکنند.
- اطمینان از استمرار فعالیت در شرایط ناپایدار برق
در مناطق با نوسانات برق، استابلایزرها با تثبیت ولتاژ، از وقفه در عملکرد تجهیزات جلوگیری میکنند.برخی از مدل استابلایزر های تک فاز، توان افزایش ولتاژ 110ولت را نیز دارند که در مراکزی که ولتاژ خیلی پایین است ، با کمک این استابلایزر ها ، می توان از دستگاههای برقی حساس استفاده نمود.
- صرفه جویی بلندمدت در هزینهها
اگرچه هزینه اولیه خرید استابلایزر ممکن است بالا باشد، اما در بلندمدت با کاهش خرابی تجهیزات، صرفهجویی اقتصادی قابل توجهی حاصل میشود.
- محافظت در برابر دو فاز شدن
در سیستم های تک فازاگر به جای نول به اشتباه فازدیگری به دستگاه متصل شود، ولتاژ بسیار بالا می رود که این امر میتواند باعث سوختن تجهیزات و برقدار شدن بدنه آنها شود. برای پیشگیری، استفاده از سیمکشی صحیح، ارت استاندارد و است.
در سیستم های سه فازاگر یکی از فاز ها قطع شود برق ورودی دستگاه دو فاز می گردد که بعضی از این دستگاههای مصرف کننده با همین برق کار خود را ادامه میدهند که بسیار مخرب بوده و باعث از کار افتادن دستگاه میشود .
استابلایزرها مجهز به سیستم حفاظتی دو فاز بوده و میتوانند در صورت تشخیص ولتاژ غیرمجاز، خروجی برق را قطع کرده و از آسیب به تجهیزات جلوگیری کنند.
- اتصال کوتاه
اتصال کوتاه زمانی رخ میدهد که فاز و نول یا فاز و زمین به طور مستقیم به هم وصل شوند و جریان زیادی (قوس الکتریکی) از مدار عبور کند. این اتفاق ممکن است باعث آسیب، آتشسوزی یا سوختن تجهیزات و سیم کشی و تابلوی برق شود که استابلایزرها دارای سیستم حافظت در برابر اتصال کوتاه بوده که در این صورت ، خروجی را سریعاً قطع میکنند تا از آسیب بیشتر به دستگاهها و تابلوهای توضیع برق جلوگیری شود.
- جلوگیری از اختلالات ناشی از رعد و برق
استابلایزرها با محافظت در برابر افزایش ناگهانی ولتاژ ناشی از رعد و برق، از آسیب به تجهیزات جلوگیری میکنند.
- تاخیر در برق ورودی (Delay)
در لحظات اولیه برقراری مجدد برق شبکه سراسری، بهواسطه راهاندازی همزمان کلیه مصرفکنندههای الکتریکی متصل به آن بخش از شبکه، جریان قابل توجهی از شبکه کشیده میشود. این پدیده منجر به افت لحظهای و شدید ولتاژ در شبکه برق میگردد. با گذشت چند دقیقه و پس از پایدار شدن ولتاژ، به حالت نرمال بازمیگردد.
به منظور جلوگیری از بروز آسیب به تجهیزات حساس در این زمان ناپایدار و ولتاژ، استابلایزرهای دارای سیستم تأخیر در وصل مجدد برق شهر می باشد این سیستم از اتصال آنی مصرفکننده به شبکه در لحظه نخست جلوگیری کرده و اجازه میدهد ولتاژ شبکه ابتدا تثبیت شود. پس از گذشت زمان تأخیر مشخص، که معمولاً بهصورت چند ده ثانیه تا چند دقیقه قابل تنظیم است، استابلایزر برق را به مصرف کننده متصل مینماید.
- مقرون به صرفه بودن
در مقایسه با سایر تجهیزات حفاظتی و پشتیبان برق، تثبیت کننده ولتاژ مانند یوپیاس (UPS)، اینورنرهای اتوماتیک با قابلیت محدود یا تجهیزات چندمنظورهی کنترل ولتاژ صنعتی، استابلایزرها از نظر قیمت اولیه و هزینه نگهداری بسیار مقرونبهصرفه می باشد.
- دارای طول عمر بیشتر
استابلایزرها به ویژه مدلهای صنعتی و ترانس ایزولهدار، معمولاً دارای طول عمر مفید بالای هستند. این دوام بالا ناشی از طراحی ساده، قطعات مکانیکی و الکترونیکی کم استهلاک، و ساختار مقاوم آنهاست.
استابلایزرها دارای قطعات داخلی با استهلاک پایین هستند که اصلیترین بخش آنها ترانسفورماتور با هسته فلزی و سیمپیچی مسی است که عمر بسیار طولانی دارد. همچنین دارای طراحی صنعتی و مقاوم هستند و معمولاً با بدنه فلزی ضخیم، تهویه مناسب و حفاظت در برابر نفوذ گرد و غبار ساخته میشوند. این ساختار، آنها را برای محیطهای صنعتی و شرایط سخت نیز مناسب میکند.
همچنین محافظت داخلی از خود استابلایزر نیز وجود دارد مانند حفاظت در برابر اتصال کوتاه، افزایش حرارت، دو فاز شدن یا افزایش ناگهانی ولتاژ، علاوه بر تجهیزات متصلشده، از خود استابلایزر نیز محافظت کرده و مانع از فرسایش زودهنگام آن میشوند. استابلایزر به دلیل بهرهوری و راندمان بالا و طراحی بهینه، انرژی کمی مصرف کرده و در نتیجه کمتر داغ میشود. این ویژگی عمر الکترونیک داخلی را افزایش میدهد.
