ב-13 ביולי 1977 התרחשה הפסקת חשמל בעיר ניו-יורק. זרם החשמל בעיר פסק למשך 25 שעות. הפסקת חשמל זו נגרמה כתוצאה מ-4 פגיעות ברק בקווי מתח גבוה ובתחנת כוח מחוץ לעיר. כתוצאה מהפסקת החשמל נגרם נזק של כ-300 מיליון דולר (מתוך וויקיפדיה). תופעה זו של איבוד מקור המתח היא תופעה ידועה וברשותנו כלים שונים להתמודד איתה, בין אם גנרטורים המגבים את אספקת המתח הכללית לאתר או מערכות אל פסק מקומיות לגיבוי מחשבים או מערכות ספציפיות במכונה. אולם, ישנן תופעות נוספות הקשורות לאספקת המתח שמשפיעות על תפקוד המערכות השונות וההתמודדות איתן יכולה להגדיל את תפוקת המערכות, לחסוך עלויות ולייעל את העבודה.
חברת Powervar, ארה”ב, חברה בקונצרן AMETEK, המתמחה בפיתוח וייצור של רכיבי אל פסק ומטייבי מתח, סקרה 11 בעיות נפוצות באספקת המתח המשפיעות על תפקוד המערכות: ואת הדרכים לטפל בבעיות אלה. השיטה בה משתמשת Powervar היא שיטה מדורגת המבוססת על ה-ABC’s של טיוב מתח:
שרטוט 1: מערכת טיוב המתחים של Powervar
כל דרגה במערכות של Powervar מטפלת בתופעות שונות ושילוב המדרגות מאפשר למערכת להישאר יציבה ולעבוד לאורך זמן ובתפוקה אמינה וגבוהה.
- נחשולי מתח גבוה – נחשולי מתח גבוה יכולים להכיל כמויות משמעותיות של אנרגיה שעלולה להרוס ציוד אלקטרוני יקר. נחשולים מסוימים מכילים כמויות אנרגיה נמוכות, יחסית, אך הם גורמים לשחיקה של הרכיבים האלקטרונים ברמה מיקרוסקופית. חברת Powervar מתמודדת עם נחשולים אלה באמצעות מסיט נחשולי מתח (רכיב A בשרטוט 1). רכיב זה מסיט מתחים עודפים לאדמה במקום לציוד המחובר למערכת. אולם רכיב זה אינו נותן פתרון לנחשולים הנמוכים מ-250-300 וולט הגורמים לשחיקת הרכיבים לארוך זמן.
- מתח הפרש (Common–mode Voltage) – מסיט נחשולי מתח (וכך גם מסנני מתח) מעבירים את המתח העודף לאדמה ובכך גורמים למפלי מתח בין קווי האספקה לאדמה המשותפת. מפלי מתח אלה גורמים להפרעות ניכרות למערכות דיגיטליות ומיקרו-מעבדים. השנאי המבודד בעל העכבה הנמוכה (רכיב B בשרטוט 1) מספק מערכת המפרידה את קווי ההזנה והאדמה כך שהרכיבים לאחר השנאי אינם חשופים להפרשי המתח הנוצרים כתוצאה ממסיט הנחשולים. כמו כן, השנאי המבודד מספק משכך מעולה להפרעות מתח שונות.
- רעש חשמלי– מסנן הרעש (רכיב C באיור 1) מטפל בהפרעות השונות שחמקו ממסיט הנחשולים. רעשים אלה הם, לרוב, בעלי משרעת נמוכה ותדר גבוה שמסיט הנחשולים אינו מיועד כלל לסנן. לרוב, רעשים אלה מגיעים מצרכני מתח קרובים כגון: ‘סטרטרים’ של מנורות, מנועים, מערכות בקרת HVAC ואף ספקי כוח של מחשבים. הרעש יכול, מלבד שחיקה של רכיבים אלקטרוניים, גם לפגוע באמינות הפעולה של מעגלים אלקטרונים. בדומה למסיט הנחשולים, מסנן הרעשים מעביר את ההפרעות אל האדמה.
- עליות וירידות מתח – תופעות של עליה וירידת מתח הן תופעות שיכולות להגיע עקב שנויים במתח האספקה לאתר או כתוצאה מציוד הנמצא באתר. בניגוד לתופעות הקודמות תופעה זו מתרחשת באיטיות. מערכות בעלות ספקי מתח ישנים מושפעות בצורה חריפה יותר מתופעות אלה. ספקים ממותגים מוגנים יחסית מתופעות אלה, אך עדיין יכולים להיות מושפעים. ווסת המתח (רכיב D באיור 1) מטפל בתופעות אלה. ישנם סוגים שונים של ווסתי מתח ויש לבחור את הווסת המתאים לכל מערכת.
- הפסקות מתח – הפסקת מתח (או הפסקת חשמל) הינה התופעה הידועה ביותר מבין התופעות ואיתה נתמודד בעזרת מערכת אל פסק (רכיב E באיור 1). אל-פסק, או UPS באנגלית, ממיר אנרגיית מתח ישר (DC) השמורה בסוללות למתח חילופין (AC) על מנת להעפיל מערכות לזמן קצוב. לכל מערכת אל-פסק ישנן תכונות שונות ויש לבחור את אל-הפסק המתאים ביותר למערכת אליו הוא מחובר. ההבדלים בין המערכות הם מגוונים, למשל: אל פסק מקוון או ב-Standby, בעלי גל סינוס אמיתי או גל ריבועי, בעלי מערכות טיוב מתח או ללא. מערכות האל פסק של Powervar מספקים את גלי סינוס אמיתיים באופן מקוון ומערכות לטיוב המתח.
- תדרים לא יציבים – אזורים שונים בעולם משתמשים בתדרים שונים בקווי המתח שלהם. בישראל ובאירופה משתמשים ב-50Hz ובצפון אמריקה ב-60Hz. במדינות מסוימות ובאתרים בהם המתח מסופק מגנרטורים, תדר קווי המתח אינו יציב, לשם כך יש צורך בווסת תדר (רכיב F באיור 1) שמוודא כי תדר הקווים יהיה יציב ככל הניתן.
- לולאות הארקה – כאשר מערכות אלקטרוניות מחוברות ברשת, מספר מעגלים אלקטרונים מזינים מתח לרכיבים השונים. כתוצאה מחיבורים אלה והגדרות בטיחות שונות לעכבות הארקה נוצרות לולאות הארקה שזורמים בהם זרמים נמוכים. הזרמים הללו זורמים בין הארקות וחיבורי ההגנה על קווי תקשורת שבין רכיבי המערכת. לולאות אלה גורמות לתקלות תקשורת ופגיעה במידע הזורם בקווים. לולאות גדולות עלולות לגרום גם לנזק לרכיבי התקשורת עצמם. במשך שנים רבות הדרך היחידה להתמודד עם לולאות אלה הייתה ליצור מעגלים מבודדים מיוחדים. חברת Powervar מציעה מערכת להגנה על קווי הארקה (רכיב G באיור 1) ומייתרת את הצורך במעגלים ייעודיים.
- קפיצות מתח ופולסים – בדומה לרעש אלקטרוני, תופעה זו מתפשטת על ידי ציוד באתר. מעליות, מנועים ורכיבי מיזוג אוויר גורמים לקפיצות מתח ברגע שהם מתחילים לעבוד. רכיבים נוספים באתר כגון מתגים שונים, רכיבי תאורה יכולים אף לגרום נזק לרכיבים אלקטרונים רגישים. תופעות אלה לא ניתן לפתור על ידי מסיטי נחשול אלא על ידי שילוב של מספר מנגנוני הגנה, כפי שחברת Powervar מציעה.
- הפרעות ‘דלת אחורית’ – תופעות אלה מגיעות מכיוונים לא צפויים – מהדלת האחורית. הפרעות אלה לא קשורות בהכרח לחיבור המערכת למתח ההזנה (AC), אך עדיין יכולות לגרום לנזק למערכות רגישות. ההפרעות יכולות להגיע דרך קווי תקשורת (טלפון או רשת), רכיבי וכבלי I/O. פתרון אפשרי הוא שימוש בסיבים אופטיים, אך פתרון זה עלול להיות יקר ולא מתאים לכל מערכת. חברת Powervar מציעה פתרונות מתאימים המשתלבים במערך קווי התקשורת הקיימים ומבטלים הפרעות אלה.
איור 2: מערכת Security II UPM של Powervar
רשימת התופעות שהוצגה הינה רשימה חלקית וכל אתר ומערכת עלולים להיתקל בבעיות דומות או נוספות שעלולות לפגוע בביצועים. חברת Powervar מציעה מגוון רחב של פתרונות לבעיות אלה ולבעיות נוספות הקשורות לתחום אספקת המתח ושיפור איכות המתח המסופק, כולל פתרונות מותאמים לדרישות הלקוח.
