ความรู้เรื่องเกี่ยวกับเครื่องสำรองไฟฟ้า UPS

UPS เป็นเครื่องจ่ายไฟสำรองใช้สำหรับในการแก้ปัญหาเรื่องไฟดับ, ไฟฟ้ากระพริบ, ไฟฟ้ากระชาก, สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า และอื่นๆ ที่เกี่ยวกับระบบไฟฟ้า เพื่อป้องกันให้อุปกรณ์ที่ต่อพ่วงหลังเครื่องสำรองไฟ (UPS) ให้ปลอดภัยได้ดีที่สุด ซึ่งการจ่ายไฟฟ้าสำรองเมื่อเกิดเหตุไฟดับ จะทำให้อุปกรณ์ต่อพ่วงสามารถทำงานได้โดยไม่เกิดการชะงัก หรือสะดุดโดยทำงานได้อย่างราบรื่นไม่มีสิ่งรบกวนใจเวลาเจอไฟดับ หรือปัญหาทางไฟฟ้า

UPS ย่อมาจาก (Uninterruptible Power Supply) ซึ่งให้ความหมายว่า เครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ และจ่ายไฟฟ้าแบบต่อเนื่อง จากนั้นไม่นานก็ใช้คำว่า เครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ และจ่ายไฟฟ้าสำรองเมื่อไฟดับ (UPS) แล้วแต่จะเรียกกัน พอนานๆไปความหมายทางการตลาดพูดยาวๆ ฟังแล้วเข้าใจยากเลยใช้คำสั้นๆว่า “เครื่องจ่ายไฟสำรอง หรือเครื่องสำรองไฟ”(UPS) ส่วนใหญ่ภาษาการตลาดจะเรียกกันว่า เครื่องสำรองไฟ และคนรุ่นใหม่ก็จะเรียกว่า “UPS”

การทำงานของเครื่องสำรองไฟ (UPS) ทั่วๆ ไป

กรณีถ้ามีไฟฟ้าจ่ายแรงดัน เข้ามาที่เครื่องสำรองไฟฟ้า (UPS) ไม่ว่าแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายเข้ามาให้กับเครื่องสำรองไฟฟ้า (UPS) จะเป็นไฟที่คุณภาพไม่ดี หรือดีก็แล้วแต่ เครื่องสำรองไฟฟ้า (UPS)ก็จะทำการจ่ายไฟฟ้าออกมาให้คุณภาพดี ให้กับอุปกรณ์ที่ต่อพ่วงหลังเครื่องสำรองไฟฟ้า (UPS) รวมถึงกรณีที่มีการจ่ายไฟฟ้าสำรองเมื่อใช้พลังงานจาก MODE BATTERY ให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าหลักการทำงานของเครื่องซึ่งหลักการของ UPS ก็คือ ใช้วิธีการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) แล้วเก็บสำรองไว้ในแบตเตอรี่ส่วนหนึ่ง และในกรณีที่เกิดปัญหาทางไฟฟ้า เช่น ไฟดับ หรือคุณภาพไฟฟ้าผิดปกติ เป็นต้น อุปกรณ์ไฟฟ้าไม่สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าที่รับมาได้ UPS ก็จะเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่ ให้กลายเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ(AC) แล้วจึงจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าตามปกติ

ส่วนประกอบสำคัญของเครื่องสำรองไฟฟ้า (UPS) ประกอบไปด้วย

• CHARGER &RECTIFIER
• INVERTER
• STABILIZER (ส่วนใหญ่จะอยู่ในเครื่อง OFF LINE UPS)
• TRANSFER SWITCH (Auto & Static Transfer Switch)
• BATTERY สำหรับ UPS
• อุปกรณ์ตัวอื่นๆขึ้นอยู่กับผู้ผลิต

1. เครื่องประจุแบตเตอรี่ (Charger) หรือเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า AC เป็น DC (Rectifier) ทำหน้าที่รับกระแสไฟฟ้า AC จากระบบจ่ายไฟ แปลงเป็นกระแสไฟฟ้า DC จากนั้นประจุเก็บไว้ในแบตเตอรี่
2. เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) ทำหน้าที่รับกระแสไฟฟ้า DC จากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า AC เป็น DC หรือแบตเตอรี่ และแปลงเป็นกระแสไฟฟ้า AC สำหรับใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์
3. แบตเตอรี่ (Battery) ทำหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้าสำรองไว้ใช้ในกรณีเกิดปัญหาทางไฟฟ้า โดยจะจ่ายกระแสไฟฟ้า DC ให้กับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าในกรณีที่ไม่สามารถรับกระแสไฟฟ้าAC จากระบบจ่ายไฟได้
4. ระบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (Stabilizer) ทำหน้าที่ปรับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ และสม่ำเสมออยู่ในระดับที่ปลอดภัยต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า

ประโยชน์จากระบบ เครื่องสำรองไฟ (UPS)

เครื่องสำรองไฟ (UPS) สามารถช่วยป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ โดยเฉพาะคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ อันสาเหตุเนื่องมาจากกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติได้ เช่น จากความบกพร่องของระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าเอง หรือมีเหตุการณ์จากธรรมชาติ ได้แก่ เกิดจากฝนตกฟ้าคะนอง พายุฝน หรือเกิดจากการมีรบกวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าในอาคารที่ใช้กระแสไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ ฯลฯ ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติในแต่ละประเภท อาจก่อให้เกิดปัญหาต่างๆได้ โดย UPS จะทำหน้าที่ป้องกัน ดังนี้

• จ่ายพลังงานเครื่องจ่ายไฟฟ้าสำรอง (UPS) ให้แก่ อุปกรณ์ไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ เมื่อเกิดไฟดับ หรือไฟตก เพื่อให้มีเวลาสำหรับการ Save ข้อมูล และไม่ทำให้ floppy disk และ hard disk เสีย หรือชุด Control, CPU เกิดเสียหาย
• ปรับแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ไม่เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ เมื่อเกิดปัญหาทางไฟฟ้า เช่น ไฟตก, ไฟดับ, ไฟกระชาก และไฟเกิน เป็นต้น
• ป้องกันสัญญาณรบกวน ทางไฟฟ้าที่สามารถสร้างความเสียหายต่อข้อมูล และอุปกรณ์ไฟฟ้าได้

การแบ่งประเภทเครื่องสำรองไฟ (UPS) แบ่งออกเป็น 3 ชนิด ดังนี้

1. เครื่องสำรองไฟชนิด Offline UPS หรือ Standby UPS

สภาวะไฟฟ้าปกติ อุปกรณ์ไฟฟ้า (Load) จะได้รับพลังงานไฟฟ้าจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า (Main) จากการไฟฟ้าโดยตรง ในขณะเดียวกัน เครื่องประจุกระแสไฟฟ้า (Charger) จะทำการประจุกระแสไฟฟ้าให้กับแบตเตอรี่ไปด้วย แต่เวลาที่ไฟฟ้าดับ แบตเตอรี่จะจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้า และจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า โดยใช้ตัวสับเปลี่ยน (Transfer Switch) สำหรับเลือกแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าระหว่างระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า หรือเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า

กรณีที่สภาวะไฟฟ้าปกติ หรือกระแสไฟฟ้าผิดปกติเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สั้นมากจนตัวสับเปลี่ยน (Transfer Switch) สลับแหล่งจ่ายไฟฟ้าไม่ทัน พลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าจะมาจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าโดยตรง ดังนั้นถ้าคุณภาพไฟฟ้าจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าไม่ดี เช่น ไฟตก, ไฟดับ, ไฟกระชาก หรือมีสัญญาณรบกวน ฯลฯ อุปกรณ์ไฟฟ้าก็จะได้รับพลังงานไฟฟ้าคุณภาพไม่ดีเช่นเดียวกัน

เนื่องจาก UPS ชนิดนี้ถูกออกแบบให้ป้องกันกรณีเกิดไฟดับเพียงอย่างเดียวเท่านั้น ไม่สามารถป้องกันปัญหาแรงดันไฟฟ้าที่ผันผวน และสัญญาณรบกวนได้ จึงทำให้มีราคาถูกกว่า UPS ชนิดอื่นๆ และไม่เหมาะกับการใช้งานในบางพื้นที่ เช่น สถานที่ใกล้แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า อาทิ เขื่อน, สถานีไฟฟ้า และสถานีไฟฟ้าย่อย เป็นต้น รวมถึงไม่เหมาะกับการใช้งานในประเทศไทยด้วยเนื่องจากเกิดไฟตกบ่อยครั้ง

คุณสมบัติของเครื่องจ่ายสำรองไฟ UPS ชนิด Offline UPS หรือ Standby UPS

• ราคาค่อนข้างถูก
• สามารถใช้สำหรับป้องกันแก้ปัญหาไฟดับได้เพียงอย่างเดียว
• ไม่เหมาะสำหรับใช้งานในพื้นที่ที่อยู่ใกล้แหล่งกำเนิดไฟฟ้า, สถานีไฟฟ้า และโรงงานอุตสาหกรรม ฯลฯ
• อายุการใช้งานของแบตเตอรี่
• โหลดที่ต่อพ่วงอายุการใช้งานค่อนข้างสั้น

2. เครื่องสำรองไฟ UPS ชนิด Online Protection UPS หรือ Line Interactive UPS with Stabilizer

จากผังแสดงการทำงาน จะพบว่ามีความคล้ายคลึงกับ Offline UPS มาก แต่จะมีส่วนที่เพิ่มขึ้นมา คือระบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (Stabilizer) ในขณะที่สภาวะไฟฟ้าปกติ อุปกรณ์ไฟฟ้า (Load) จะได้รับพลังงานไฟฟ้าจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า (Main) จากการไฟฟ้า โดยผ่านระบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัตินี้ ซึ่งจะมีหน้าที่รักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ ป้องกันปัญหาไฟตก, ไฟเกิน และไฟกระชาก เป็นต้น พร้อมกันนี้ เครื่องประจุกระแสไฟฟ้า (Charger) ก็จะทำการประจุกระแสไฟฟ้าเก็บไว้ในแบตเตอรี่ เมื่อไฟฟ้าดับจะจ่ายพลังงานให้กับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) ทำการแปลงกระแสไฟฟ้า และจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า โดยใช้ตัวสับเปลี่ยน (Transfer Switch) สำหรับเลือกแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าระหว่างระบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ หรือเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า

UPS ชนิด Line Interactive UPS with Stabilizer นี้ถูกพัฒนามาจาก Offline UPS โดยเพิ่มระบบป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูง หรือต่ำอัตโนมัติ (Stabilizer) เพื่อป้องกันปัญหาทางไฟฟ้า ช่วยให้ UPS ไม่จำเป็นต้องจ่ายพลังงานไฟฟ้าสำรองจากแบตเตอรี่ทุกครั้งที่ไฟตก หรือไฟเกินไม่มากนัก

เครื่องสำรองไฟ UPS ชนิด Online Protection UPS หรือ Line Interactive UPS with Stabilizer จัดได้ว่าเป็น UPS ที่ผู้ใช้งานนิยมชอบใช้สูงสุดในประเทศไทย และในโลกเพราะว่า ราคาไม่แพง และคุณภาพไฟฟ้า และใช้งานง่ายไม่ต้องใช้ความรู้มากมาย และที่สำคัญผู้ใช้ยอมรับรับได้ในคุณภาพเช่นนี้

คุณสมบัติเครื่องสำรองไฟ (UPS) ปกตินิยมเรียกชื่อโหมดระบบ Online Protection UPS หรือ Line Interactive UPS with Stabilizer

• ราคาอาจจะแตกต่างจากกันเพียงเล็กน้อย Offline UPS หรือ Standby UPS
• เหมาะสำหรับใช้งานในเขตพื้นที่ที่มีความผันผวนของระบบแรงดันไฟฟ้ามากๆ เช่น ประเทศไทย, พม่า, ฟิลิปปินส์ และอินโดนีเซีย ฯลฯ
• ไม่เหมาะสำหรับนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความไวต่อคุณภาพของกระแสไฟฟ้ามากๆ เช่น เครื่องมือแพทย์ และเครื่องจักรในโรงงาน ฯลฯ
• มีระบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (Stabilizer) เพื่อป้องกันปัญหาไฟเกิน และไฟตก
• สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าบางอย่างที่ไม่เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้ายังสามารถผ่านเข้าไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าได้
• อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และ UPS ยาวนาน

3. เครื่องสำรองไฟ (UPS) ระบบ Online Protection True Online (Double Conversion)

จากผังแสดงการทำงานจะพบว่า True Online UPS เป็น UPS ที่มีศักยภาพสูงสุด กล่าวคือ เครื่องประจุกระแสไฟฟ้า (Charger) และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) จะทำงานตลอดเวลา ไม่ว่าคุณภาพไฟฟ้าจะเป็นอย่างไร ก็สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า (Load) ได้ตามปกติ ยกเว้นกรณีเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเสีย จึงจะจ่ายพลังงานไฟฟ้าจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า (Main) จากการไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ไม่ควรใช้งานต่อไปหากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเสีย

True Online UPS เป็น UPS ที่มีศักยภาพสูงที่สุดในจำนวน UPS ที่มีใช้งานอยู่ สามารถป้องกันปัญหาทางไฟฟ้าได้ทุกกรณี ไม่ว่าจะเป็นไฟดับ, ไฟตก, ไฟเกิน หรือสัญญาณรบกวนใดๆ และให้คุณภาพไฟฟ้าที่ดี ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้ UPS ชนิดนี้มีราคาสูงกว่า UPS ชนิดอื่นๆ

คุณสมบัติของ True Online UPS

• ราคาค่อนข้างสูง
• มีระบบป้องกันค่อนข้างสูง
• มีศักยภาพสูงสุด สามารถป้องกันปัญหาทางไฟฟ้าได้ทุกกรณี
• ไฟฟ้ากระแสสลับที่อุปกรณ์ไฟฟ้าจะได้รับจาก UPS ชนิดนี้ จะเป็นไฟฟ้าที่มีคุณภาพสูง มีความเที่ยงตรงของระดับแรงดันไฟฟ้า และปราศจากสัญญาณรบกวนใดๆ
• กรณีไฟฟ้าดับหรือขาดช่วง เครื่องสำรองไฟUPS จะนำพลังงานสำรองในแบตเตอรี่มาแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ เพื่อจ่ายให้แก่อุปกรณ์ไฟฟ้าได้ในทันที
• อุปกรณ์ไฟฟ้า ที่นำมาต่อพ่วงกับอุปกรณ์เครื่องสำรองไฟฟ้าจะทำให้อายุยืดไปอีกประมาณ 5-10 ปี เนื่องจาก Load ที่ต่อพ่วงได้รับไฟฟ้าที่คงที่สม่ำเสมอตลอดเวลา

การนำเครื่องสำรองไฟ UPS ไปใช้งานด้านต่างๆ
Online Protection UPS สำหรับจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งคอมพิวเตอร์ ในเวลาที่เกิดไฟดับ หรือไฟตกไฟกระชากไฟกระพริบ หรือเพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ไม่เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า เมื่อเกิดปัญหาทางไฟฟ้า หรือเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่อาจสร้างความเสียหายต่อข้อมูล และอุปกรณ์ไฟฟ้า สามารถนำเครื่องสำรองไฟ UPS ไปใช้งานได้ เช่น

อุปกรณ์ที่ต่อพ่วงเครื่องสำรองไฟฟ้า (UPS)