مشکلات برق شهر

خالی از لطف نیست یادآور شویم که تاریخ الکتریسیته به ایران و بین النهرین باستان باز می گردد و اولین باتری اختراع شده را به دوره اشکانیان در حدود 1800 سال پیش نسبت می دهند . نمونه هایی از این باتری که توسط یک محقق آلمانی در حوالی بغداد به دست آمده است هم اکنون در موزه برلین نگهداری می شود. البته الکتريسيته امروزی مدیون زحمات فیزیکدانانی همچون استفان گری ، الکساندر ولت آندره آمپر، نیکلا تسلا، جرج سيمون اهم مايكل فارادی و توماس ادیسون می باشد. نیاز مبرم انسان امروزی به انرژی الکتریکی و دستاوردهای بیشمار آن جهت گذران زندگی روزمره ، پردازش اطلاعات و پیشرفت تکنولوژی و…) بر همگان آشکار است ، لذا تامین و نگهداری یک منبع انرژی الکتریکی با کیفیت مناسب و استفاده بهینه از آن، از دغدغه های مهم بشر استیکی از مشکلات برق شهر نوسانات شدید لحظه ای است. این رخداد که دلایل گوناگونی از جمله صاعقه و القای کابلهای ارتباطی دارد موجب صدمات جدی به وسایل الکتریکی میشود چه بسا زمانی که دستگاهی از جمله رایانه خاموش بوده و به دلیل این که دو شاخه آن به پریز متصل بوده صدمه دیده است.
به همین دلیل توصیه میشود در زمانی که دستگاهها خاموش هستند آنها را از پریز برق جدا کنید. از دیگر مسائل موجود نویز الکتریکی است که ممکن است موجب قفل شدن (hang) رایانه و در نتیجه از دست رفتن اطلاعات شود.
افت لحظه ای ولتاژ که در اثر روشن شدن یک وسیله الکتریکی قوی به وجود می آید نیز می تواند موجب راه اندازی مجدد رایانه شده که از بین رفتن اطلاعات را در بر خواهد داشت.
توجه داشته باشید که کوچکترین نوسانات برق که حتی ممکن است تا محسوس باشد می تواند برای CPU مضر بوده و موجب سوختن و یا نیم سوز شدن ترانزیستورهای موجود در آن شود. به همین دلیل است که پس از مدت ها کار با رایانه مثلاً پس از یک سال متوجه میشوید که رایانه شما نسبت به روزهای نخست خود کند تر شده و بیشتر قفل می کند.
برای جلوگیری از صدمات ناشی از اختلالات برق شهر مطمئناً به شما خرید یک UPS توصیه نمی شود
بلکه یک محافظ تقویت کننده برق حدوداً ۷۰۰ وات برای یک رایانه و دستگاههای جانبی آن کافی به نظر می رسد.
اما UPS علاوه بر خاصیتهای شوک گیری تقویت و تنظیم برق شهر خصوصیات منحصر به فرد دیگری دارد که گاهی آن را برای رایانه های موجود در موسسات ضروری می کند.
) افزایش دامنه ولتاژ ( OVER VOLTAGE -1
این نوع افزایش برق به دو صورت در شبکه برق رسانی پیش می آید:
الف) SPIKE پرش های لحظه ای برق

ولتاژهای سریع ، ناگهانی و گذرا با طول زمانی کوتاهی هستند که میتوانند به نواحی مثبت و یا منفی شکل موج اصلی برق اضافه شوند، صاعقه ای که بصورت موضعی به زمین اصابت میکند بویژه زمانی که به کابلهای ارتباطی برق القاء شود از مهم ترین عوامل تولید این نوسانات میباشد. البته خارج شدن بارهای القایی و تجهیزاتی که جریانهای الکتریکی زیادی را Switch میکنند نظیر بارهای سلفی و خازنی ، یا بارهایی که بوسیله شرکتهای برق Switch میشوند نیز میتوانند سبب ایجاد اسپایک گردند اسپایکها میتوانند به اجزای الکتریکی خسارت وارد کرده یا آنها را از بین ببرند. مثلا براحتی وارد مدارات منبع تغذیه شده و سبب آسیبهای سخت افزاری و نرم افزاری شوند در این حالت افزایش ناگهانی ولتاژ تا چندین برابر مقدار نامی و معمولا دارای عرض پالس بسیار ناچیز است در نتیجه به راحتی وارد مدارات منابع تغذیه شده و ایجاد صدمه به تجهیزات داخلی کامپیوتر می نماید. SPIKE ها علاوه بر ت أثیر روی بخش سخت افزار کامپیوتر در اشتباه رسیدن اطلاعات به ترمینالها و چاپگرها نیز نقش موثری دارد.
ب) SURGE پرش های لحظه ای ضعیف در برق شهر )
افزایش ناگهانی ولتاژ از میزان نرمال با عرض زمانی بیش از یک سیکل یا افزایش دامنه ولتاژ که برای مدت یک سیکل تا حدود یک دقیقه بروی خطوط انتقال به وجود می آید را SURGE گویند. برخلاف SPIKE SURGE چون از یک سیکل بزرگتر است مقدار ولتاژ متوسط را روی شبکه تغییر نمیدهد تغییر نمیدهد ؛ اما چون دارای زمان بیشتری است خطرات بیشتری برای سیستم به همراه دارد و اثرات نامطلوب بر روی منابع تغذیه سوئیچینگ دارد که باعث امکان صدمه زدن به تجهیزات داخلی کامپیوتر میشود. علت به وجود آمدن SURGE علاوه بر رعد و برق خارج شدن بارهای الکتریکی جانبی مانند الکترو موتور ها و تجهیزات دینامیکی و استاتیکی از خطوط برق می باشد که در زمان خارج شدن هر کدام از این بارها SURGE در شبکه به وجود می آید.
) کاهش دامنه ولتاژ( LOW VOLTAGE 2
حدود 70 درصد اشکالات شبکه از این نوع میباشد شناخته شده ترین اشکالات که بیشترین صدمات را به واحد سخت افزار و همچنین اطلاعات میزنند کاهش دامنه ولتاژ میباشد که بسته به طول زمان تأثیر آن به دو دسته تقسیم می شود :
1- SAG VOLTAGE
این اشکال همان کاهش لحظه ای در برق شهر و نیز به شکل شدن ولتاژ برق شبکه می باشد. مدت زمان وقوع این اشکال کسری از ثانیه بوده و در اثر وارد شدن بارهای بزرگ مانند واحدهای تولیدی موتورهای بزرگ و سیستمهای تهویه مطبوع به شبکه و در نتیجه کاهش ولتاژ ایجاد میگردد. همچنین دستگاه هایی که جریان سینوسی واقعی را نکشیده و موجب وارد شدن اختلالات به شبکه توضیع می شوند ، باعث بروز این اشکال می گردند. SAG موجب قفل شدن سیستمهای کامپیوتری شده به صورتی که کامپیوتر قادر به انجام هیچگونه عملی نخواهد بود و مجدد باید راه اندازی شود افت ولتاژ لحظه ای (sag) میتواند سبب خرابی تجهیزات، ایجاد خطا در پردازش داده و یا از دست دادن اطلاعات شود. خطای خواندن در دیسک سخت افزار از دیگر اشکالات ایجاد شده توسط SAG می باشد.
2- BROWN OUT
مانند SAG بوده اما از نظر زمان بسیار طولانی میباشد به طوری که حتی ساعاتی از روز را در بر می گیرد. مصرف کننده های بزرگ در ساختمان با منطقه مانند سیستمهای تهویه مطبوع و یا گرما را که باعث کاهش ولتاژ شبکه میشوند از مهمترین مولدهای حالت اخیر میباشند. افت ولتاژ طولانی ، اغلب به دلیل عدم توانایی تامین توان مورد نیاز، توسط منبع اصلی تولید برق میباشد. البته مصرف کننده های بزرگ در ساختمان و منطقه مانند سیستمهای تهویه مطبوع و یا گرمازا نیز میتوانند باعث کاهش ولتاژ شبکه شوند . کاهش ولتاژ به مدت طولانی سبب ایجاد گرمای زیاد در موتورها و خرابیهای عمده ای در تجهیزات الکتریکی می شود. این اشکال نیز موجب قفل شدن سیستم شده و با ایجاد خطا در زمان خواندن و یا نوشتن دیسک سخت سرعت کلی کار سیستم را کاهش می دهند.
3- NOISE (نویز)
ظاهر )common mode ( و مد مشترک)normal mode میشوند. نویز حالت معمولی ، نتیجه اختلال بین ولتاژهای فاز به فاز و فاز به نول است و نویز حالت مشترک ناشی از بروز اختلال بین خطوط منبع و زمین می باشد.
نویزها سیگنالهای ناخواسته ای هستند که غالباً از چند میلی ولت تا چند ولت دامنه داشته و بر روی سیگنال های اطلاعات سوار شده و سبب تخریب یا ایجاد اختلال در ارسال اطلاعات ) Hang کردن کامپیوتر) . عملکرد نامطلوب دستگاههای حساس، خرابی هارد دیسک و حتی صفحه نمایش و … می گردند. موتورها ، پرینترهای لیزری دستگاههای جوشکاری سیستمهای رادار فرستنده های رادیویی ، منابع تغذیه سوییچینگ و … می توانند مولد نویز باشند. لازم به ذکر است که در شبکه های کامپیوتری و سایتها ، مجاورت کابلهای شبکه دیتا با برق در صورتی که فاقد عایق با روکش مناسب باشند نیز می تواند سبب ایجاد نویز و عواقب ناشی از آن گردد. البته کابل کشی مجهز به ارت استاندارد استفاده از دستگاههای یوپی اس با تجهیزات فیلترینگ مناسب ) جهت به حداقل رساندن EMI با تداخل الکترو مغناطیسی و RFI یا تداخل فرکانس رادیویی و قرار دادن بارهای مصرفی در مکانهایی که حتی الامکان از منابع مولد نویز دور باشند. میتواند به طور قابل ملاحظه ای از تاثیرات نا مطلوب نویزها بر عملکرد دستگاههای حساس بکاهد. موتورهای دستگاه های جوشکاری و سیستمهایی همچون رادار و فرستنده های رادیویی مولد امواجی هستند که گاهی بر روی موج تغذیه سیستم وار می گردند. این گونه امواج را نویز می گویند که و از چند میلی ولت تا چند ولت دامنه داشته و موجب رسیدن اطلاعات نادرست به ترمینالها و یا چاپگرها می گردد.
4- BLACK OUT (قطع کامل برق شهر)
قطع كامل برق شهر به علت اختلالات ایجاد شده توسط بار و در نتیجه حفاظت رله های خط می باشد و یا به علت برنامه ریزی و تعمیرات دوره ای خطوط برق که معمولا چندین بار در طول یک سال به وجود می آید ایجاد می گردد که معمولا این میزان در شبکه های توزیع صنعتی بیشتر می باشد. البته صرف نظر از از اشکالات تولید و انتقال مسایلی همچون رعد و برق و حوادث دیگر باعث قطع برق از چند ثانیه تا چند ساعت می گردد. گر چه از دست دادن اطلاعات مهمترین ضایعه ناشی از این اشکالات است اما باید به امکان خرابی دیسکها بر اثر قطع ناگهانی برق نیز توجه کرد. ادامه کار با رایانه به هنگام قطع برق مطمئناً برای شما اتفاق افتاده است که در حال کار با رایانه هستید و احتمالاً در حال طراحی و یا برنامه نویسی و از این قبیل هستید که ناگهان برق قطع شده و همه زحمات چند ساعته شما بدون این که روی دیسک ذخیره شوند از بین رفته اند. در این حالت احتمالاً عصبانی شده اید ولی چاره ای نداشته و بعد از وصل مجدد برق شهر همه کارهای خود را از سر گرفته اید.
قطع برق شهر یک اتفاق عادی است که در پیشرفته ترین کشورهای دنیا نیز گرچه به ندرت ولی اتفاق می افتد اما همیشه قطع برق به انجام مجدد کارها به مدت یکی دو ساعت ختم نمی شود و ممکن است خسارات زیادی را در بر داشته باشد به عنوان مثال یک بانک اگر مدتی بدون برق باشد در سیستم آن اختلال وارد میشود و یا یک سرویس دهنده اینترنت و یا یک سرور اگر مدتی بدون برق باشند به مرور مخاطبان خود را از دست خواهد داد در این جاست که UPS به کمک می شتابد. در هنگام وقوع آن منبع نیروی برق کاملا از کار می افتد. این وضعیت در اثر بروز اشکال در تجهیزات خطوط نیرو ، حرارت . طوفان همراه با رعد و برق و سایر شرایط پیش می آید و عواقبی چون از دست دادن اطلاعات و گاهی خرابی تجهیزات مصرفی را به دنبال دارد.
5- هارمونیک (Harmonic)
هارمونیک یک موج اضافی با دامنه کوچک است که فرکانس آن مضربی از فرکانس موج اصلی باشد. هارمونیکها عموماً توسط بارهای غیر خطی بوجود می آیند که از برق شهر جریان هایی غیر خطی با دامنه بالا میکشند یکسو سازهای کنترل شده منابع تغذیه سوییچینگ و ماشینهای الکتریکی را می توان بعنوان منابع ایجاد این نوع تاثیر نام برد. همچنین میتوان به کامپیوترها ، دستگاههای فتوکپی ، پرینترهای لیزری و موتورهای دوار با سرعت متغیر نیز اشاره کرد. هارمونیکهای اضافی باعث بروز خطا در شبکه و افزایش حرارت دستگاهها میشوند. البته استفاده از تجهیزاتیکه منبع تغذیه آنها مجهز به مدار اصلاح ضریب توان ورودی باشد در کاهش هارمونیکهای اضافی بسیار موثر است.

6- Frequency variation نوسانات فرکانسی
به معنای تغییرات در فرکانس برق شهر یا منبع توان میباشد معمولاً این نوسانات در برق شهر ایجاد نمی شود این مورد که یکی از مشکلات منابع پشتیبانی مانند ژنراتورها میباشد می تواند در عملکرد دستگاههای حساس ایجاد مشکل نماید. البته در صورتیکه نوسانات فرکانسی در بازه وسیعی رخ ندهد بر عملکرد تجهیزات IT تاثیر نا مطلوبی نخواهد داشت .