เครื่องสำรองไฟขนาดเล็กทำงานอย่างไร?

เครื่องสำรองไฟ (UPS) แบ่งประเภทตามหลักการทำงานอย่างไรบ้าง? เครื่องสำรองไฟ (UPS) แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ แบบสำรองไฟ (Backup), แบบออนไลน์ (Online) และแบบออนไลน์โต้ตอบ (Online Interactive) ประสิทธิภาพของเครื่องสำรองไฟ (UPS) เรียงจากสูงไปต่ำคือ แบบออนไลน์แปลงไฟสองทาง (Online Double Transformation), แบบออนไลน์โต้ตอบ (Online Interactive) และแบบสำรองไฟ (Backup) โดยทั่วไปแล้ว ราคาจะแปรผันตามประสิทธิภาพ การเข้าใจโหมดการทำงานของเครื่องสำรองไฟ (UPS) จะช่วยให้สามารถดูแลรักษาเครื่องสำรองไฟ (UPS) ได้ดียิ่งขึ้นในการบำรุงรักษาประจำวัน
ตามหลักการทำงานแล้ว แหล่งจ่ายไฟสำรอง (UPS) ประเภทใดบ้าง?

อุปกรณ์จ่ายไฟสำรอง (UPS) คืออุปกรณ์ที่เรามักเรียกว่าแหล่งจ่ายไฟสำรองที่ไม่หยุดชะงัก อุปกรณ์จ่ายไฟสำรองนี้ทำงานในสามโหมดดังต่อไปนี้:

1. เมื่อไฟบ้านปกติ ระบบสำรองไฟ UPS จะจ่ายไฟโดยตรงจากไฟบ้านไปยังอุปกรณ์ เมื่อไฟบ้านเกินขอบเขตการทำงานหรือเกิดไฟดับ ระบบจะเปลี่ยนไปใช้ไฟจากแบตเตอรี่ผ่านสวิตช์แปลงไฟ ลักษณะเด่นคือโครงสร้างเรียบง่าย ขนาดเล็ก และราคาถูก แต่ช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าแคบ แรงดันไฟฟ้าขาออกค่อนข้างคงที่และมีความแม่นยำต่ำ มีเวลาในการสลับ และรูปคลื่นขาออกโดยทั่วไปจะเป็นรูปคลื่นสี่เหลี่ยม
แหล่งจ่ายไฟสำรอง UPS แบบคลื่นไซน์: กำลังไฟขาออกของเครื่องสามารถปรับได้ตั้งแต่ 0.25KW ถึง 2KW เมื่อแรงดันไฟฟ้าหลักเปลี่ยนแปลงระหว่าง 170V ถึง 264V แหล่งจ่ายไฟ UPS จะจ่ายไฟเกิน 170V ถึง 264V

2. ระบบจ่ายไฟสำรองแบบออนไลน์ (UPS) จะจ่ายไฟโดยตรงจากแหล่งจ่ายไฟหลักไปยังโหลดเมื่อไฟหลักอยู่ในสภาวะปกติ เมื่อไฟหลักต่ำหรือสูงเกินไป วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าภายในของ UPS จะทำงาน เมื่อระบบจ่ายไฟของ UPS ผิดปกติหรือไฟดับ ระบบจะเปลี่ยนไปใช้ไฟจากอินเวอร์เตอร์แบตเตอรี่ผ่านสวิตช์แปลงไฟ ระบบนี้มีข้อดีคือ ช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้ากว้าง เสียงรบกวนต่ำ ขนาดเล็ก และอื่นๆ แต่ก็มีข้อเสียคือมีเวลาในการสลับการทำงาน
แหล่งจ่ายไฟสำรองแบบออนไลน์ (UPS) มีฟังก์ชันการกรอง มีความสามารถในการต้านทานสัญญาณรบกวนจากเมืองสูง เวลาในการแปลงน้อยกว่า 4 มิลลิวินาที และเอาต์พุตอินเวอร์เตอร์เป็นคลื่นไซน์แบบอนาล็อก จึงสามารถติดตั้งกับเซิร์ฟเวอร์ เราเตอร์ และอุปกรณ์เครือข่ายอื่นๆ หรือใช้ในพื้นที่ที่มีสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่ไม่เอื้ออำนวยได้

3. ระบบจ่ายไฟสำรองแบบออนไลน์ (Online UPS) เมื่อไฟบ้านปกติ ไฟบ้านจะจ่ายแรงดันไฟ DC ให้กับอินเวอร์เตอร์เพื่อจ่ายไฟให้กับโหลด เมื่อไฟบ้านผิดปกติ อินเวอร์เตอร์จะได้รับพลังงานจากแบตเตอรี่ และอินเวอร์เตอร์จะทำงานอยู่ตลอดเวลาเพื่อให้มั่นใจว่าการจ่ายไฟจะไม่หยุดชะงัก ลักษณะเด่นคือช่วงแรงดันไฟเข้ากว้างมาก แทบไม่มีเวลาในการสลับ และมีความเสถียรของแรงดันไฟออกและความแม่นยำสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานที่ต้องการกำลังไฟสูง แต่ราคาก็ค่อนข้างสูง ปัจจุบัน ระบบจ่ายไฟสำรองแบบออนไลน์ที่มีกำลังไฟมากกว่า 3 KVA เกือบทั้งหมดเป็นระบบจ่ายไฟสำรองแบบออนไลน์
โครงสร้างแหล่งจ่ายไฟ UPS แบบออนไลน์มีความซับซ้อน แต่มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและสามารถแก้ไขปัญหาการจ่ายไฟได้ทุกอย่าง เช่น ซีรี่ส์ PS สี่ทาง ซึ่งสามารถจ่ายกระแสสลับแบบคลื่นไซน์บริสุทธิ์ได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่หยุดชะงัก และสามารถแก้ไขปัญหาด้านพลังงานทั้งหมด เช่น ไฟกระชาก ไฟเกิน และการเปลี่ยนแปลงความถี่ได้ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องใช้เงินลงทุนสูง จึงมักใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการพลังงานสูงของอุปกรณ์ที่สำคัญและศูนย์เครือข่าย

โหมดการทำงานของเครื่องสำรองไฟ (UPS) สี่โหมด
ขึ้นอยู่กับสถานการณ์การใช้งาน เครื่องสำรองไฟ UPS สามารถปรับเปลี่ยนโหมดการทำงานได้ 4 โหมด ได้แก่ โหมดการทำงานปกติ โหมดการทำงานด้วยแบตเตอรี่ โหมดการทำงานแบบบายพาส และโหมดการบำรุงรักษาแบบบายพาส

1. การทำงานปกติ
ภายใต้สถานการณ์ปกติ หลักการจ่ายไฟของระบบสำรองไฟ (UPS) คือการแปลงไฟกระแสสลับ (AC) เป็นไฟกระแสตรง (DC) เมื่อไฟฟ้าในเมืองปกติ แล้วจึงชาร์จแบตเตอรี่เพื่อใช้เมื่อไฟฟ้าดับ ควรเน้นย้ำว่า ระบบสำรองไฟ (UPS) จะไม่ทำงานเมื่อไฟฟ้าดับ หากแรงดันไฟฟ้าต่ำหรือสูงเกินไป หรือเกิดการกระชากอย่างฉับพลันซึ่งส่งผลกระทบต่อคุณภาพไฟฟ้าในการทำงานปกติของอุปกรณ์ ระบบสำรองไฟ (UPS) จะยังคงทำงานเพื่อจ่ายไฟที่เสถียรและสะอาดให้กับอุปกรณ์ที่ใช้งาน

2. การทำงานแบบบายพาส
เมื่อไฟหลักอยู่ในสภาวะปกติ เมื่อเครื่องสำรองไฟ (UPS) เกิดการโอเวอร์โหลด คำสั่งบายพาส (แบบแมนนวลหรืออัตโนมัติ) อินเวอร์เตอร์ร้อนเกินไป หรือเครื่องขัดข้อง โดยทั่วไปแล้วเครื่องสำรองไฟจะเปลี่ยนเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์เป็นเอาต์พุตบายพาส นั่นคือรับไฟจากไฟหลักโดยตรง เนื่องจากเฟสความถี่เอาต์พุตของเครื่องสำรองไฟควรตรงกับความถี่ของไฟหลักในระหว่างโหมดบายพาส จึงมีการใช้เทคโนโลยีการซิงโครไนซ์เฟสล็อกเพื่อให้แน่ใจว่าเอาต์พุตกำลังไฟของเครื่องสำรองไฟซิงโครไนซ์กับความถี่ของไฟหลัก

3. การบำรุงรักษาบายพาส
เมื่อทำการซ่อมแซมระบบจ่ายไฟฉุกเฉิน UPS การตั้งค่าบายพาสด้วยตนเองจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ที่ใช้งานจะได้รับพลังงานตามปกติ เมื่อการบำรุงรักษาเสร็จสิ้น ระบบจ่ายไฟ UPS จะเริ่มทำงานอีกครั้ง และระบบจ่ายไฟ UPS จะกลับสู่การทำงานตามปกติ

4. แบตเตอรี่สำรอง
เมื่อกระแสไฟฟ้าหลักผิดปกติ UPS จะแปลงกระแสตรงที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ให้เป็นกระแสสลับ ในขณะนั้น กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่จะเข้าสู่เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะยังคงจ่ายไฟต่อไปเพื่อให้เครื่องใช้ไฟฟ้าใช้งานได้อย่างต่อเนื่อง
ข้างต้นเป็นการจำแนกประเภทของเครื่องสำรองไฟ (UPS) ซึ่งจริงๆ แล้วเป็นอุปกรณ์จ่ายไฟพิเศษที่ใช้เพื่อความปลอดภัยของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เมื่อไฟหลักทำงานตามปกติ เครื่องสำรองไฟจะทำหน้าที่รักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า เพื่อความปลอดภัยของไฟฟ้า หากไฟหลักดับหรือเกิดอุบัติเหตุไฟดับ เครื่องสำรองไฟจะแปลงพลังงานไฟฟ้าเดิมให้เป็นค่าแรงดันไฟฟ้าปกติของไฟหลักเพื่อจ่ายไฟฉุกเฉิน