เรื่องน่ารู้ต่างๆเกี่ยวกับ   คุณภาพไฟฟ้า  , ชนิดต่างๆของ UPS  และการเลือกใช้งาน UPS ที่เหมาะสม

 

ลักษมณ์   กิจจารักษ์

ภาควิชาอิเล็กทรอนิกส์

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร

luck@mut.ac.th

 

                “ UPS ” เป็นอุปกรณ์ชนิดแหล่งจ่ายกำลังงานไฟฟ้าประเภทหนึ่ง ที่ช่วยให้อุปกรณ์สามารถมีกำลังงานไฟฟ้าใช้ และ ทำงานได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งได้มีการออกแบบใช้งานมาเป็นเวลานานแล้ว แต่ในสมัยก่อนเราใช้งาน UPS เป็นอุปกรณ์เสริมพิเศษเพื่อแก้ไขคุณภาพกำลังไฟฟ้า ( Power Quality ) โดยมักจะมีการใช้เฉพาะงานที่จำเป็น เช่น ในระบบเครื่องมินิคอมพิวเตอร์ ในเครื่องมือแพทย์ ในเครื่องมือวัดเก็บค่าที่ใช้เวลานาน เป็นต้น และยังไม่เป็นที่รู้จักแพร่หลายมากนักเนื่องจากราคาสูง  แต่ในปัจจุบันซึ่งนับได้ว่าเป็นยุคไอที ได้มีการใช้งานเครื่องคอมพิวเตอร์จำนวนมากในระบบบริษัท และ เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลตามบ้านกันมากขึ้น อีกทั้งปัจจัยทางด้านราคาที่ค่อนข้างต่ำของ UPS ในปัจจุบัน ยิ่งส่งเสริมให้ความต้องการใช้งาน UPS มีเพิ่มมากขึ้น ดังนั้นเมื่อพูดถึงคำว่า UPS เรากล่าวได้ว่าแทบจะไม่มีใครที่ไม่รู้จัก  แต่สำหรับโครงสร้างและการทำงานของ UPS ยังไม่เป็นที่รู้กันมากนัก สำหรับ UPS ที่มีขายในตลาดที่แท้จริงแล้วมี 2 ระบบใหญ่ๆแบ่งตามลักษณะของแหล่งกำลังงานคือ 1. โรตารี่ UPS ( Rotary Uninterruptable Power Supply ) ซึ่งใช้พลังงานจากแหล่งน้ำมันเชื้อเพลิงเพื่อแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า และ 2. สเตติก UPS ( Static Uninterruptable Power Supply ) ซึ่งมีแบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้า

สำหรับบทความนี้เราจะพิจารณาถึง สเตติก UPS เท่านั้น เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ใกล้ตัวและมีการใช้งานกันอยู่ ซึ่งมีหลายขนาด หลายยี่ห้อ อีกทั้งผลิตภายในประเทศ และนำเข้าจากต่างประเทศ ทำให้มีราคาแตกต่างกันไป  ตลอดจนมีการออกสินค้าใหม่ที่มีเทคนิคใหม่ๆออกสู่ตลาดเพิ่มขึ้นทุกวันทำให้ผู้ซื้อมีทางเลือกมากขึ้น ในขณะเดียวกันก็สร้างความยุ่งยากในการตัดสินใจเลือกซื้ออยู่ไม่น้อย  เนื่องจาก UPS ต่างยี่ห้อกันต่างก็ระบุคุณสมบัติ ( Specification ) พื้นฐานที่ใกล้เคียงกันทั้ง อัตราวีเอ ( VA )  ระยะเวลาในการสำรองไฟฟ้า ( Back up Time ) และราคา เพราะเป็นคุณสมบัติที่ผู้ซื้อเข้าใจได้ง่าย  ดังนั้นในการเลือกใช้งานควรพิจารณาอย่างไร จึงจะถูกต้องตรงตามวัตถุประสงค์ของผู้ใช้ เนื่องจาก สเตติก UPS นั้นโดยแท้จริงแล้วสามารถแบ่งออกได้อีกหลายประเภท ตามลักษณะของรูปคลื่น และ โครงสร้างการทำงาน ซึ่งจะเหมาะสมกับการใช้งานกับอุปกรณ์ หรือ ในสภาวะไฟฟ้าที่แตกต่างกันไป

                เนื่องจากคุณสมบัติพื้นฐานของ UPS แต่ละรุ่นที่ผู้ผลิตแต่ละรายได้กำหนดออกมานั้นจะมุ่งเน้นที่อัตรา วีเอ และ ระยะเวลาในการสำรองไฟ เป็นหลัก  ทำให้การเลือกซื้อ UPS เพื่อใช้งานนั้น ผู้ซื้อส่วนใหญ่จึงมักจะเข้าใจว่าควรพิจารณาจากค่า  อัตราวีเอ  ระยะเวลาในการสำรองไฟ  และราคาที่เหมาะสมก็เพียงพอ  แต่ในความเป็นจริงแล้วเมื่อนำไปใช้งาน ผู้ใช้บางท่านอาจจะพบว่า UPS ไม่สามารถทำงานได้ตรงกับความต้องการ เช่น จ่ายกำลังงานไฟฟ้าได้ไม่เพียงพอ ไม่สามารถป้องกันสภาวะไฟกระชากได้ เป็นต้น  ดังนั้นเราควรรู้จัก ชนิด โครงสร้าง และวิธีการทำงาน พอสังเขป เพื่อให้สามารถใช้เป็นความรู้ประกอบการตัดสินใจที่ถูกต้องมากขึ้น  ซึ่งในบทความนี้จะจำแนกชนิด และการทำงานของ UPS แต่ละแบบเพื่อพิจารณาความเหมาะสมในการเลือกใช้งานกับ เครื่องคอมพิวเตอร์  เครื่องเสียง  ระบบไฟฟ้าส่องสว่าง ฯลฯ

                ก่อนอื่นเราจะทำความเข้าใจกับ เรื่องคุณภาพกำลังไฟฟ้า ( Power Quality )และปัญหาที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้า ก่อนเป็นอันดับแรก จากนั้นเราจะทำความเข้าใจเกี่ยวกับ นิยาม หรือคำจำกัดความ บางส่วนที่มีอยู่ในระบบการสำรองไฟฟ้าทั่วๆไปคือ เครื่องสำรองไฟฟ้า ( UPS )  อินเวอร์เตอร์ ( Inverter )  อัตราวีเอ ( VA ) และ วัตต์ ( Watt )  ออน-ไลน์ ( On-Line )  ออฟ-ไลน์ ( Off-Line )  โหลด ( Load )  ระยะเวลาในการสำรองไฟ ( Back up Time )  เพื่อพิจารณาระบบ และการเลือกใช้ UPS ในการแก้ปัญหาคุณภาพกำลังไฟฟ้าต่อไป

 

 

คุณภาพกำลังไฟฟ้า ( Power Quality )  

คุณภาพกำลังไฟฟ้า เป็นเรื่องของความแน่นอนในการจ่ายกำลังงานไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายหลัก ( การไฟฟ้า ) นิยามของคุณภาพไฟฟ้าตามมาตรฐาน IEC และ IEEE จะมีความหมายถึง ลักษณะของกระแสและแรงดัน และความถี่ ของแหล่งจ่ายไฟในสภาวะปกติที่ไม่ทำให้อุปกรณ์ หรือ เครื่องใช้ไฟฟ้า มีการทำงานที่ผิดพลาด หรือ เสียหาย   ในปัจจุบันเรื่องของคุณภาพกำลังไฟฟ้าเป็นที่สนใจและนำมาพิจารณากันมาก เนื่องจากสาเหตุใหญ่ๆ คือ   กระบวนการผลิตของภาคอุตสาหกรรมมีการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีเทคโนโลยีสูงซึ่งมีความไวในการตอบสนองต่อคุณภาพกำลังไฟฟ้ามากกว่าในอดีต โดยเฉพาะอุปกรณ์ประเภทอิเล็กทรอนิกส์กำลัง , การเพิ่มขึ้นของอุปกรณ์ไฟฟ้าในการปรับ/เพิ่มประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้า เช่น การต่อชุดตัวเก็บประจุ ( Capacitor Bank ) ซึ่งจะทำให้เกิดฮาร์มอนิกที่สูงมากขึ้นในระบบกำลัง   , ระบบไฟฟ้าในปัจจุบันมีการต่อเชื่อมโยงถึงกัน ถ้าส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบมีปัญหาหรือจ่ายฮาร์มอนิกเข้าสู่ระบบ จะทำให้อุปกรณ์ หรือระบบข้างเคียงได้รับผลกระทบด้วย   ,   ตัวผู้ใช้ทราบถึงเรื่องของคุณภาพไฟฟ้ากันมากขึ้น เพราะมีผลกระทบต่อการทำงานที่เป็นอยู่  เป็นต้น

สำหรับปัญหาที่เกิดขึ้นกับระบบไฟฟ้าที่ทำให้คุณภาพกำลังงานไฟฟ้าเสียไปนั้นเราอาจจะแบ่งแยกสาเหตุออกได้หลายรูปแบบเช่น  ปรากฏการณ์ธรรมชาติ เช่น ฟ้าผ่า   ความผิดพลาดในระบบส่งกำลังของแหล่งจ่ายไฟฟ้าหลัก   การทำงานของอุปกรณ์ ประเภทสวิตชิ่ง ( Switching )   การทำงานของอุปกรณ์ประเภทไม่เป็นเชิงเส้น    การต่อกราวด์ ( Grounding ) ในระบบไม่ถูกต้อง   เป็นต้น  เมื่อเกิดปัญหาเกี่ยวกับคุณภาพของกำลังงานไฟฟ้าขึ้นย่อมจะทำให้ลักษณะของรูปคลื่น แรงดัน กระแส ตลอดจนความถี่ของระบบไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งปัญหาต่างๆที่เกิดขึ้นเราเรียกรวมว่าเป็น “ มลภาวะทางไฟฟ้า ( Electrical Pollution ) ” ดังนั้นเราสามารถนิยาม และพิจารณาถึงมลภาวะทางไฟฟ้าได้ดังนี้

 

มลภาวะทางไฟฟ้า ( Electrical Pollution )  คือปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้า แล้วทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้า หรือ โหลด ไม่สามารถทำงานได้อย่างปกติ หรือ อาจเกิดปัญหาให้โหลดเสียหายได้ โดย เราสามารถแบ่งมลภาวะทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในระบบสายส่งกำลังแบบ 220 โวลต์อาร์เอ็มเอส ( VRMS ) ความถี่ 50 เฮิรตซ์ ( Hertz ) ออกตามลักษณะได้ 10 ประเภทคือ 

 

1. ไฟเกิน ( Over Voltage )  เป็นสภาวะที่แรงดันไฟฟ้ามีค่าสูงเพิ่มขึ้นเป็นระยะเวลานาน โดยอาจจะมีสาเหตุต่างๆกัน เช่น เกิดจากตำแหน่งใช้งานที่ใกล้แหล่งจ่ายไฟฟ้า  เกิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า  เกิดจากการปลดโหลดขนาดใหญ่ออกจากระบบ  การสวิตชิ่งตัวเก็บประจุเข้าระบบ หรือ การปรับ แทป ( Tab ) ของหม้อแปลงไม่เหมาะสม เป็นต้น โดย “ ลักษณะของแรงดันไฟเกินจะวัดได้จากการที่ค่าอาร์เอ็มเอส ( RMS ) ของแรงดันในสายกำลังมีค่าเกินกว่า 242 - 264 VRMS ในช่วงเวลานานกว่า 1 นาที ”  ซึ่งจะมีผลกระทบต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่อใช้งานอยู่ให้มีคุณภาพเสื่อมลง และ มีอายุใช้งานสั้นลง ลักษณะของการเกิดไฟเกินแสดงรูปคลื่นได้ดังรูปที่ 1

 

รูปที่ 1   รูปคลื่นของแรงดันไฟเกิน

 

2. ไฟตก ( Under Voltage )  เป็นสภาวะที่แรงดันไฟฟ้ามีค่าลดต่ำลงเป็นระยะเวลานาน โดยอาจจะเกิดได้จากหลายสภาวะ เช่น  การใช้กำลังงานไฟฟ้าจากแหล่งกำลังงานสูง  ตำแหน่งใช้งานอยู่ไกลจากแหล่งจ่ายไฟฟ้า  เกิดจากการต่อโหลดขนาดใหญ่เข้าสู่ระบบ การสวิตชิ่งตัวเก็บประจุออกจากระบบ เป็นต้น โดย “ ลักษณะแรงดันไฟตกจะวัดได้จากการที่ค่าอาร์เอ็มเอส ( RMS ) ของแรงดันในสายกำลังมีค่าต่ำกว่า 176 - 198 VRMS ในช่วงเวลานานกว่า 1 นาที ”  ซึ่งส่งผลให้เครื่องใช้ไฟฟ้าไม่สามารถทำงานได้ดี หรือ อาจจะดึงกระแสสูงขึ้น ( Overload ) ทำให้เกิดความเสียหาย หรือ อายุใช้งานสั้นลง ลักษณะของการเกิดไฟตกแสดงรูปคลื่นได้ดังรูปที่ 2

 

รูปที่ 2   รูปคลื่นของแรงดันไฟตก

 

3. ไฟดับ ( Blackout หรือ Sustained Interruptions )  เป็นสภาวะที่แหล่งจ่ายกำลังงานทางไฟฟ้าหยุดจ่ายกำลังงานทำให้ไม่มีแรงดันปรากฏในสายกำลัง โดยอาจจะมีสาเหตุเกิดมาจาก  แหล่งจ่ายกำลังงานได้รับความเสียหาย หรือ มีการลัดวงจรในสายกำลัง ทำให้อุปกรณ์ป้องกันมีการตัดวงจรแหล่งจ่ายไฟออกถาวร โดย “ ลักษณะแรงดันไฟดับจะวัดได้จากการที่ค่าอาร์เอ็มเอส ( RMS ) ของแรงดันในสายกำลังมีค่าลดลงเป็น 0 VRMS ในช่วงเวลานานกว่า 1 นาที ”  ซึ่งจะส่งผลให้เครื่องใช้ไฟฟ้าหยุดทำงานทันที ถ้าเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์อาจจะสร้างความเสียหายแก่ข้อมูล หรือ อุปกรณ์หน่วยความจำได้ ลักษณะไฟดับแสดงได้ดังรูปที่ 3

 

รูปที่ 3   รูปคลื่นของแรงดันไฟดับ

 

4. ไฟกระชาก ( Surge หรือ Spike ) และ การออสซิลเลต ( Oscillate )  สภาวะไฟกระชากเป็นสภาวะที่แรงดันสูงขึ้นทันที ซึ่งมักจะมีสาเหตุมาจากปรากฏการณ์ธรรมชาติ เช่น ฟ้าผ่า และมักเป็นสาเหตุให้เครื่องใช้ไฟฟ้าเสียหายทันที ลักษณะของตัวอย่างแรงดันไฟกระชากสามารถแสดงได้ดังรูปที่ 4  และ มีการแบ่งลักษณะไฟกระชากตามมาตรฐาน IEEE 1159-1995 ได้ดังตารางที่ 1

 

ตารางที่1 แสดงลักษณะของไฟกระชากตามมาตรฐาน IEEE 1159-1995

ชนิดของไฟกระชาก ( surge )

ระยะเวลาที่แรงดันเริ่มสูงขึ้น ( rise time )

ช่วงระยะเวลาที่เกิด ( duration )

แบบนาโนวินาที ( Nanosecond )

5 ns

< 50 ns

แบบไมโครวินาที ( Microsecond )

1 ms

50 ns – 1 ms

แบบมิลลิวินาที ( Millisecond )

0.1 ms

> 1 ms

 

รูปที่ 4   รูปคลื่นตัวอย่างของของแรงดันไฟกระชาก

 

ส่วนสภาวะการออสซิลเลตเป็นปรากฏการณ์ที่แรงดัน หรือ กระแส มีค่าสูงอย่างทันทีทันใด โดยมีการเปลี่ยนแปลงของรูปคลื่นทั้งขั้วบวกและลบ แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงความถี่ ดังแสดงในรูปที่ 5

 

รูปที่ 5   รูปคลื่นของแรงดันที่เกิดออสซิลเลตชั่วขณะ

 

                จากมาตรฐาน IEEE 1159-1995 มีการแบ่งการเกิดออสซิลเลตของสายกำลังในสภาวะชั่วครู่ตามขนาดของแรงดัน และช่วงระยะเวลาที่เกิดขึ้นดังตารางที่ 2

 

ตารางที่ 2  แสดงลักษณะของการเกิดออสซิลเลตตามมาตรฐาน IEEE 1159-1995

ลักษณะการออสซิลเลต

ความถี่

ช่วงเวลาในการเกิด

ขนาดแรงดันเมื่อคิดตามแหล่งจ่าย 220 โวลต์ 50 เฮิรตซ์

ความถี่ต่ำ ( Low Frequency )

< 5 kHz

0.3-50 ms

88 โวลต์

ความถี่ปานกลาง ( Medium Frequency )

5-500 kHz

5-20 ms

176 โวลต์

ความถี่สูง ( High Frequency )

0.5-5 MHz

0-5 ms

88 โวลต์

 

5. ไฟตกชั่วขณะ ( Voltage Sag )  เป็นปรากฏการณ์ที่แรงดันไฟฟ้าขาดหายไปในช่วงเวลาสั้นๆ ซึ่งอาจจะเกิดขึ้นจากการใช้งานมอเตอร์ขนาดใหญ่ ซึ่งต้องการกระแสสูงกว่าปกติประมาณ 10 เท่า ในขณะเริ่มทำงาน ทำให้มีผลกับอุปกรณ์ หรือ เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการความต่อเนื่องของแรงดัน เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ โดยอาจจะทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์หยุดทำงาน ( Hang ) หรือ เกิดการรีเซ็ต ( Reset ) ได้ โดย “ ลักษณะไฟตกชั่วขณะจะคิดจากการที่แรงดันอาร์เอ็มเอสของสายกำลังมีค่าลดลงอยู่ระหว่าง 22 - 198 VRMS ในช่วงเวลาประมาณ 10 มิลิวินาที – 1 นาที ” แสดงได้ดังรูปที่ 6

 

รูปที่ 6   รูปคลื่นของแรงดันไฟตกชั่วขณะ

 

6. ไฟเกินชั่วขณะ ( Voltage Swell )  เป็นปรากฏการณ์ที่แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ ซึ่งอาจจะเกิดขึ้นจากการใช้งานของชุดตัวเก็บประจุ ( Capacitor Bank ) ทำให้มีผลกับอุปกรณ์ หรือ เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการความต่อเนื่องของแรงดัน เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ โดยอาจจะทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์หยุดทำงาน ( Hang ) หรือ เกิดการรีเซ็ต ( Reset ) ได้เช่นเดียวกัน โดย “ ลักษณะไฟเกินชั่วขณะจะคิดจากการที่แรงดันอาร์อ็มเอสของสายกำลังมีค่าเพิ่มขึ้นอยู่ระหว่าง 242 - 396 VRMS ในช่วงเวลาประมาณ 10 มิลิวินาที – 1 นาที ” แสดงได้ดังรูปที่ 7

 

รูปที่ 7   รูปคลื่นของแรงดันไฟเกินชั่วขณะ

 

7. ไฟดับชั่วขณะ หรือ ไฟกระพริบ ( Short Interruption )  เป็นปรากฏการณ์ที่แรงดันไฟฟ้าขาดหายไปในช่วงเวลาสั้นๆ ซึ่งอาจจะเกิดขึ้นจากการลัดวงจรภายในระบบ ทำให้อุปกรณ์ป้องกันทำการตัดวงจรชั่วคราว ทำให้อุปกรณ์ หรือ เครื่องใช้ไฟฟ้าหยุดทำงานได้ โดย “ ลักษณะไฟดับชั่วขณะจะคิดจากการที่แรงดันอาร์อ็มเอสของสายกำลังมีค่าลดลงต่ำกว่า 22 VRMS ในช่วงเวลาประมาณ 10 มิลิวินาที – 1 นาที ” แสดงได้ดังรูปที่ 8

 

รูปที่ 8   รูปคลื่นของแรงดันไฟกระพริบ

 

8. ความผิดเพี้ยนของรูปคลื่น ( Waveform Distortion )  เป็นปรากฏการณ์ที่ลักษณะของรูปคลื่นมีการเบี่ยงเบนไปจากไซน์ ซึ่งอาจจะเกิดจาก  องค์ประกอบไฟตรง ( DC Offset )  ฮาร์มอนิก ( Harmonic )  คลื่นแบบน็อตช์ ( Notch )  สัญญาณรบกวน ( Noise )  และ อินเตอร์ฮาร์มอนิก ( Interharmonic )  มักจะเกิดจากสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ( EMI ) หรือ สัญญาณวิทยุความถี่สูง ( RFI ) จากเครื่องใช้ไฟฟ้า หรือ ปรากฏการณ์ธรรมชาติ เช่น โหลดไม่เป็นเชิงเส้น เครื่องเชื่อมไฟฟ้า สวิตช์ เครื่องส่งสัญญาณวิทยุกำลังสูง หรือ ฟ้าผ่า เป็นต้น ซึ่งสัญญาณรบกวนจะถูกเหนี่ยวนำกับสายส่งกำลังทำให้สัญญาณแรงดันมีรูปคลื่นไม่เรียบสม่ำเสมอ ทำให้เกิดความผิดพลาดในการประมวลผล หรือ การสื่อสารข้อมูลได้ ซึ่งเราอธิบายลักษณะความผิดเพี้ยนของรูปคลื่นแบบต่างๆได้ดังนี้

 

องค์ประกอบไฟตรง ( DC Offset ) – เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดความไม่สมมาตรของรูปคลื่น ทำให้ค่าเฉลี่ยของรูปคลื่นมีค่าไม่เป็นศูนย์ ซึ่งก็คือค่าของแรงดันไฟตรงที่ปรากฏอยู่ในระบบ ผลของแรงดันไฟตรงนี้จะทำให้เกิดความสูญเสียในรูปความร้อนที่หม้อแปลงและ ระบบส่งกำลังได้

 

รูปที่ 9   รูปคลื่นของแรงดันที่มีองค์ประกอบของแรงดันไฟตรง

 

ฮาร์มอนิก ( Harmonic ) –คือองค์ประกอบของสัญญาณที่มีรูปร่างเป็นไซน์ที่มีความถี่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่ที่สัญญาณหลักมูล ( fundamental frequency )  เช่น ความถี่ในระบบไฟฟ้าบ้านเรามีค่า 50 เฮิรตซ์  ฮาร์มอนิกของสายกำลังจะมีค่าความถี่ต่างๆขึ้นอยู่กับอันดับของฮาร์มอนิก เช่น ฮาร์มอนิกอันดับ3 ( 3th Harmonic ) จะมีความถี่เท่ากับ 150 เฮิรตซ์  ฮาร์มอนิกอันดับ 5 ( 5th Harmonic )จะมีความถี่เท่ากับ 250 เฮิรตซ์  เป็นต้น ซึ่งเมื่อมีองค์ประกอบที่ฮาร์มอนิกต่างๆปะปนเข้ามาในระบบจะส่งผลให้รูปคลื่นของแรงดัน หรือ กระแส มีขนาดและเฟสเปลี่ยนไป หรือที่เราเรียกว่าเกิดความผิดเพี้ยนของรูปคลื่น ( Distortion Waveform ) นั่นเอง มักจะเกิดในระบบไฟฟ้าที่มีการใช้งานโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น ปรากฏการณ์เช่นนี้จะมีผลให้อุปกรณ์ไฟฟ้าบางประเภท หยุดทำงาน หรือทำงานผิดพลาด และ อาจสร้างความเสียหายกับโหลด เช่น มอเตอร์ ได้ ถ้าองค์ประกอบของฮาร์มอนิกมีขนาดใหญ่มาก

 

รูปที่ 10   รูปคลื่นกระแสของแหล่งจ่ายที่มีฮาร์มอนิกปะปนของวงจรเรียงกระแสแบบ 3 เฟส

 

รูปคลื่นแบบน็อตช์ ( Notch ) –เป็นสัญญาณรบกวนประเภทหนึ่งคล้ายกับสัญญาณรบกวนแบบทรานเซี้ยน ( Transient ) ที่มีการเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง มักจะเกิดจากการใช้งานวงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลังที่มีการสับเปลี่ยนกำลังงานจากแหล่งจ่าย โดยอาจส่งผลรบกวนการทำงานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ อื่นๆ ให้ทำงานผิดพลาดได้

 

รูปที่ 11   รูปคลื่นของแรงดันที่มีการเกิดน็อตช์

 

สัญญาณรบกวน ( Noise ) – เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดสัญญาณไฟฟ้าที่ไม่ต้องการ และมีความถี่ต่ำกว่า 200 kHz ปะปนเข้ามาในสัญญาณของแรงดัน หรือ กระแสในสายกำลัง ซึ่งอาจจะเกิดขึ้นได้จากการที่ระบบไฟฟ้าไม่มีการต่อสายลงดิน ( grounding ) ที่ถูกต้องเหมาะสม ซึ่งอาจเกิดร่วมกับความผิดพลาดทางไฟฟ้าแบบอื่นด้วย ในขณะที่มีการใช้งานอุปกรณ์สวิตชิ่งอื่นๆในระบบ ผลของสัญญาณรบกวนอาจจะทำให้วงจรควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ หรือ ไมโครคอนโทรลเลอร์ ทำงานผิดพลาด หรือ หยุดทำงานได้ ลักษณะของสัญญาณรบกวนในสายกำลังแสดงตัวอย่างดังรูปที่ 12

 

รูปที่ 12   รูปคลื่นของสัญญาณรบกวนของแรงดันที่สายกำลังในสภาวะไฟตก

 

อินเตอร์ฮาร์มอนิก ( Interharmonic ) –  เป็นองค์ประกอบรูปไซน์ที่มีผลเช่นเดียวกันกับฮาร์มอนิก เพียงแต่ความถี่ของสัญญาณรูปไซน์นั้นจะมีค่าไม่เป็นจำนวนเท่าของค่าความถี่หลักมูล ( fundamental frequency ) เช่น ที่ความถี่ 104 Hz , 117 Hz , 157 Hz , 214 Hz  เมื่อความถี่หลักมูลเท่ากับ 50 เฮิรตซ์ เป็นต้น

 

9. แรงดันกระเพื่อม ( Voltage Fluctuation )  เป็นปรากฏการณ์ที่มีการเปลี่ยนแปลงของค่าแรงดันอย่างต่อเนื่องดังรูปที่ 13 โดยอาจจะเกิดได้จากการเชื่อมไฟฟ้า ซึ่ง “ ค่าของแรงดันมีขนาดอยู่ระหว่าง 209 – 231 VRMS ”  และ ผลกระทบต่อการทำงานของโหลดจะเกิดขึ้นได้มาก หรือ น้อยขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันกระเพื่อมเอง

 

รูปที่ 13   รูปคลื่นของแรงดันกระเพื่อม

 

10. การเปลี่ยนความถี่ ( Frequency Variation )  เป็นปรากฏการณ์ที่ความถี่ของระบบไฟฟ้ามีค่าเปลี่ยนแปลงจาก 50 เฮิรตซ์ดังแสดงในรูปที่ 14  ซึ่งมักจะมีผลมาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งจะมีผลกระทบต่อการทำงานของโหลดประเภทเชิงกลอย่างมาก เนื่องจากมีการทำงานสัมพันธ์กับความถี่

 

รูปที่ 14   รูปคลื่นของแรงดันที่มีการเปลี่ยนความถี่

 

นิยามและคำจำกัดความบางส่วนที่สำคัญเกี่ยวกับระบบ UPS

 

                เครื่องสำรองไฟฟ้า ( UPS )    เครื่องสำรองไฟฟ้า หรือ ที่เป็นที่รู้จักกันดีในชื่อย่อทางภาษาอังกฤษว่า “ UPS ” ที่มีที่มาจากชื่อเต็มว่า “ Uninterruptable Power Supply ” ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการจ่ายกำลังงานให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เป็นโหลด เมื่อเกิดสภาวะแรงดันไฟฟ้าดับ ( Blackout ) หรือ ไฟฟ้าตก ( Brownout ) จากสภาวะไฟฟ้าปกติ   เครื่อง UPS ที่มีใช้งานอาจจะมีหลายขนาด รูปร่าง และ ความสามารถในการจ่ายกำลังงานที่แตกต่างกันออกไป แต่มักจะมีหลักการทำงานพื้นฐานที่เหมือนๆกันคือ ในขณะที่มีการใช้งานจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าอย่างปกติ แบตเตอรี่ที่อยู่ภายในตัว UPS จะได้รับการประจุพลังงานไฟฟ้าเก็บไว้ และเมื่อมีปรากฏการณ์ ไฟฟ้าตก หรือ ไฟฟ้าดับ เกิดขึ้น  แบตเตอรี่จะทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายกำลังงานไฟฟ้าแทนเพื่อให้โหลดยังได้รับกำลังงานไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ( online )  ในทางปฏิบัติแบตเตอรี่แต่ละตัวจะมีความสามารถในการจ่ายกำลังงานได้อย่างจำกัด  ดังนั้นโดยหลักการแล้ว UPS จะต้องสามารถจ่ายกำลังงานไฟฟ้าได้อย่างเพียงพอในช่วงเวลาหนึ่งเพื่อให้ผู้ใช้สามารถทำการปิดระบบที่ใช้งานอยู่ได้อย่างสมบูรณ์

 

อินเวอร์เตอร์ ( Inverter )       อินเวอร์เตอร์ หรือ ตัวผันกลับ เป็นอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่ในการแปลงแรงดันไฟตรง ให้เป็นแรงดันไฟสลับเทียม  ที่ใช้คำว่า “ เทียม ” เนื่องจากว่ารูปคลื่นของแรงดันไฟสลับที่ได้จากตัวอินเวอร์เตอร์นั้นจะไม่เรียบเหมือนกับสัญญาณไซน์จริงๆ  เพราะการทำงานของตัวอินเวอร์เตอร์จะใช้วิธีการ เปิด/ปิด ค่าของแรงดันไฟตรงให้มาปรากฏที่ด้านขาออก ( output ) ด้วยช่วงเวลาสั้นๆและมีความไวสูง เพื่อทำการปรับระดับของแรงดันขาออกให้ใกล้เคียงกับไฟสลับรูปไซน์ให้มากที่สุด ซึ่งในกระบวนการสร้างสัญญาณไฟสลับด้านขาออกนี้มีหลากหลายวิธี เช่น Frequency Modulation ; FM   Pulse Width Modulation ; PWM เป็นต้น ซึ่งเราสามารถอธิบายการทำงานอย่างง่ายๆของตัวอินเวอร์เตอร์ได้ดังนี้ เนื่องจากระบบไฟฟ้ากระแสสลับในประเทศไทยมีการทำงานที่แรงดันรูปคลื่นเป็นไซน์ขนาด 220 VRMS และความถี่ 50 เฮิรตซ์ ( Hertz ) โดยการทำงานเป็นคาบเวลาเริ่มจากจุดอ้างอิง 0V เพิ่มเป็นบวกถึงค่าสูงสุดประมาณ 311 V และลดลงจนกระทั่งมีค่าเป็นลบสูงสุดที่ –311 V จากนั้นมีค่าเพิ่มขึ้นเข้าจุด 0 V เป็นการครบ 1 คาบเวลาที่ 1/50 วินาที ( 20 ms ) หรือ 50 เฮิรตซ์ ดังแสดงในรูปที่11 ( เส้นประ )  ดังนั้นตัวอินเวอร์เตอร์จะต้องทำงานเพื่อให้สอดคล้องกับลักษณะของแรงดันที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้น ถ้าเราพิจารณาอินเวอร์เตอร์อย่างง่ายที่ทำงานไม่ละเอียดนักโดยทำการจ่ายแรงดันเริ่มต้นที่ 78 V จากนั้นเปลี่ยนระดับของแรงดันเป็น 156  234  311  234  156 และ 78  ตามลำดับในช่วงเวลาที่เหมาะสมจนครบครึ่งคาบจากนั้นทำการเปลี่ยนระดับแรงดันเช่นเดียวกันในด้านลบอีกครึ่งคาบ เราจะได้รูปคลื่นของสัญญาณไฟสลับเทียมทางด้านขาออกของอินเวอร์เตอร์ดังรูปที่ 15 ( เส้นทึบ ) ซึ่งจากรูปคลื่นนี้เราจะเห็นว่าสัญญาณไฟสลับที่ได้ไม่เป็นไซน์ แต่ว่าสามารถนำไปใช้งานได้ดีในเครื่องใช้ไฟฟ้าบางประเภท  ส่วนในกรณีที่ต้องการรูปคลื่นสัญญาณที่เรียบมากขึ้น เราจำเป็นต้องเพิ่มตัวกรอง ( filter ) ทางด้านขาออกของตัวอินเวอร์เตอร์

 

 

รูปที่ 15   การสร้างสัญญาณไฟสลับเทียมด้วยอินเวอร์เตอร์อย่างง่าย

 

                อัตราวีเอ ( VA ) และ วัตต์ ( Watt )        หน่วยของโวลต์-แอมแปร์มักจะมีชื่อเรียกย่อๆว่า “ วีเอ ( VA ) ”  ซึ่งเป็นหน่วยของแรงดันคูณกับกระแส เป็นการบ่งบอกถึงอัตราสูงสุดของแหล่งกำลังงานนั้น หน่วยของ VA นี้บางครั้งจะสร้างความเข้าใจผิดกับหน่วยของกำลังงานที่เป็น วัตต์ ( Watt ) เนื่องจากค่าของกำลังงานที่เป็นวัตต์นั้นสร้างขึ้นมาจากผลคูณของแรงดันและกระแสเช่นกัน แต่กำลังงานในหน่วยวัตต์นั้นเป็นค่ากำลังงานเฉลี่ย ( PAV ) ที่เกิดขึ้นที่โหลดจริงซึ่งมีค่าแปรผันตามกับเทอมของตัวประกอบกำลังดังสมการที่ 1 ( เรื่องความสัมพันธ์ของหน่วยวัดกำลังงานแต่ละแบบ ผู้เขียนได้อธิบายอย่างละเอียดในบทความเรื่อง***วรสารเซมิฯ ฉบับที่ *** หน้า  ** )

 

                                                        ( 1 )

 

                อนไลน์ ( On-Line )             คำว่า ออนไลน์ มีความหมายที่ตรงตัว แสดงถึงสภาวะที่อุปกรณ์ หรือ เครื่องใช้ไฟฟ้ามีการทำงานอยู่ โดยต่อตรงเข้ากับแหล่งจ่ายกำลังงาน หรือ ระบบ

 

                ออฟไลน์ ( Off-Line )             คำว่า ออฟไลน์ นี้เป็นคำศัพท์เฉพาะที่ใช้กันกันในระบบอุตสาหกรรมเท่านั้น และยังไม่มีความหมายที่นิยามจนเป็นที่ยอมรับอย่างเป็นพื้นฐานเดียวกัน เนื่องจากในความรู้สึกโดยทั่วไปแล้ว คำว่า ออฟไลน์ เรามักจะหมายถึง การไม่ทำงาน หรือ ไม่มีการใช้งาน ดังนั้นการที่อุปกรณ์ใดๆ ออฟไลน์ นั้นควรจะหมายความว่า อุปกรณ์ตัวนั้นถูกลด หรือ ปิดแหล่งจ่ายกำลังงาน หรือ อาจจะถูกปลดการเชื่อมต่อออกจากระบบ แต่ความหมายของการใช้คำว่า ออฟไลน์ ที่สร้างขึ้นมาใหม่เฉพาะในวงอุตสาหกรรม มีขึ้นเพื่อ เขียนต่อท้ายกำกับผลิตภัณฑ์ ให้รู้ถึงสถานะการทำงานที่เกิดขึ้นภายหลังจากสภาพการทำงานหลัก เช่น UPS Off-Line แสดงให้เรารู้ว่าเมื่อ UPS ทำงานจะมีการตัดสายส่งกำลัง ( Line ) ออกจากระบบ เป็นต้น

 

                โหลด ( Load )       โหลดในที่นี้คือภาระ หรือ เครื่องใช้ไฟฟ้าที่นำมาต่อเข้าทางด้านไฟสลับขาออกของตัว UPS ในกรณีที่ทำการสำรองไฟฟ้าแสงสว่าง โหลด คือ หลอดไฟ  ส่วนในกรณีที่ใช้งานกับระบบคอมพิวเตอร์ โหลด คือ จอภาพ ( monitor ) เครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์ ( printer ) โมเดม ( modem ) หรือ ในระบบเครื่องเสียง โหลด คือ เครื่องขยายเสียง เป็นต้น  ดังนั้นโหลดของ UPS จะแปรเปลี่ยนไปตามระบบงานที่ทำการสำรองไฟ ซึ่งโหลดแต่ละชนิดจะมีความต้องการใช้กำลังงานไฟฟ้าในลักษณะ ของความต่อเนื่องกำลังงาน รูปคลื่นของแรงดันไฟสลับเทียม  ที่แตกต่างกัน เช่น UPS ที่มีรูปคลื่นแบบสี่เหลี่ยม ( Square Wave ) และ  UPS ที่มีรูปคลื่นแบบสี่เหลี่ยมดัดแปลง ( Modified Square Wave ) สามารถใช้ได้กับระบบไฟฟ้าแสงสว่างที่ใช้หลอดไฟเป็นแบบ หลอดไส้ ( incandescent ) แต่จะไม่สามารถใช้งานได้กับระบบหลอดไฟแบบฟลูออเรสเซนต์ ( Fluorescent ) เป็นต้น จากตัวอย่างดังกล่าว เราจึงควรที่จะทำความเข้าใจกับระบบสำรองไฟที่ใช้ UPS เพื่อให้สามารถเลือกใช้งาน UPS หลากหลายลักษณะที่มีขายอยู่ในท้องตลาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

 

                ระยะเวลาในการสำรองไฟ ( Back up Time )      เป็นระยะเวลาที่ UPS สามารถทำการจ่ายพลังงานไฟฟ้าทดแทนให้กับ โหลด หรือ เครื่องใช้ไฟฟ้า ในกรณีที่เกิดมลภาวะทางไฟฟ้า เช่น ไฟตก  ไฟดับ  เป็นต้น ซึ่งระยะเวลาในการสำรองไฟฟ้า มีหน่วยเป็น นาที หรือ ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับจำนวนพลังงานที่แบตเตอรี่ โดยจะทำการนับตั้งแต่วินาทีที่มีปัญหาทางไฟฟ้า จนกระทั่งถึงเวลาที่ UPS ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่จนหมด หรือ ไม่สามารถใช้งานได้ปกติ

               

การแบ่งประเภท UPS ในการใช้งาน

แหล่งจ่ายไฟฟ้าสำรอง UPS นี้เราสามารถแบ่งชนิดได้หลายประเภทตามลักษณะของรูปคลื่นแรงดันทางด้านขาออก หรือ แบ่งประเภทตามโครงสร้างการทำงานและการจ่ายกำลังงาน ซึ่งถ้าเราสามารถแบ่งประเภทของ UPS ตามลักษณะของรูปคลื่นแรงดันทางด้านขาออกได้ 4 ประเภท ดังนี้

 

1. UPS ที่มีลักษณะดันทางด้านขาออกเป็นของรูปคลื่นสี่เหลี่ยม  ( Square Wave )  ดังแสดงตัวอย่างในรูปที่ 16  UPS ที่มีรูปคลื่นลักษณะเช่นนี้ นับเป็น UPS ที่ไม่เลวร้ายมากนัก ถ้าต้องใช้งานกับโหลดประเภท หลอดไฟแบบไส้ ( incandescent ) หรือ เครื่องทำความร้อนที่มีโหลดเป็นความต้านทาน ( Resistive Heater ) แต่ไม่เหมาะกับโหลดประเภท หลอดไฟแบบ ฟลูออเรสเซนต์ ( Fluorescent ) เครื่องคอมพิวเตอร์  มอเตอร์ และ เครื่องเสียง เนื่องจากมีคุณภาพของสัญญาณแรงดันด้านขาออกต่ำเพราะมีฮาร์มอนิก ( Harmonic ) ขนาดใหญ่ ปะปนอยู่มาก แต่มีจุดเด่นที่ราคาต่ำที่สุดนั่นเอง

 

รูปที่ 16   ลักษณะรูปคลื่นของ UPS แบบสี่เหลี่ยม ( Squre Wave )

 

2. UPS ที่มีลักษณะของรูปคลื่นแรงดันทางด้านขาออกเป็นรูปสี่เหลี่ยมดัดแปลง ( Modified Square Wave )  ดังแสดงตัวอย่างในรูปที่ 17 ระบบแบบนี้เป็นการดัดแปลงจาก UPS แบบรูปคลื่นสี่เหลี่ยมข้างต้น โดยควบคุมการทำงานจากวัฏจักรงานของรูปคลื่นสี่เหลี่ยม เพื่อกำจัดฮาร์มอนิกขนาดใหญ่ๆ ( อันดับ3th และ อันดับ5th ) ของรูปคลื่นแรงดันทางด้านขาออก  ซึ่ง UPS ที่มีรูปคลื่นขณะทำงานในลักษณะเช่นนี้ นับเป็น UPS ที่พอใช้งานได้ เพราะถึงแม้ว่าจะยังคงมีสัญญาณที่ไม่ต้องการปะปนอยู่มากในสายกำลัง แต่สามารถใช้งานได้โดยไม่เกิดการเสียหายของอุปกรณ์ที่โหลด ซึ่งมักจะนิยมใช้ในการสร้าง UPS ขนาดเล็กสำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์  แต่ยังไม่เหมาะกับโหลดประเภท หลอดฟลูออเรสเซ็นต์  มอเตอร์ และ เครื่องเสียง สำหรับราคาของ UPS ชนิดนี้ก็ยังมีราคาค่อนข้างต่ำ

 

รูปคลื่นที่กำจัดฮาร์มอนิกที่ 3

( นิยมมากใน UPS ขนาดเล็กเนื่องจากราคาถูก )

 

รูปคลื่นที่กำจัดฮาร์มอนิกที่ 5

รูปที่ 17   ลักษณะรูปคลื่นของ UPS ที่เป็นสี่เหลี่ยมดัดแปลง ( Modified Squre Wave )

 

3. UPS ที่มีลักษณะของรูปคลื่นแรงดันทางด้านขาออกเป็นรูปสี่เหลี่ยมแบบระดับขั้น ( Stepped Square Wave )  ดังแสดงตัวอย่างในรูปที่ 18 ระบบนี้จะมีรูปคลื่นคล้ายสัญญาณไซน์ จึงอาจจะเรียกอีกชื่อหนึ่งได้ว่า เป็น UPS แบบรูปคลื่นไซน์ดัดแปลง ( Modified Sine Wave )  UPS ที่มีรูปคลื่นขณะทำงานในลักษณะเช่นนี้ นับเป็น UPS ที่อยู่ในเกณฑ์ดี เราถือได้ว่าเป็นแหล่งจ่ายไฟสลับที่มีคุณภาพของสัญญาณดี และสามารถนำมาใช้งานได้กับโหลดประเภท มอเตอร์ หลอดฟลูออเรสเซ็นต์  หรือ เครื่องทำความเย็น ( Refrigerator ) ได้ ถ้าแบตเตอรี่มีกำลังงานเพียงพอ แต่ UPS ชนิดนี้มีราคาค่อนข้างสูง

 

รูปที่ 18   ลักษณะรูปคลื่นของ UPS ที่เป็นสี่เหลี่ยมแบบระดับขั้น ( Stepped Square Wave ) หรือ

    UPS แบบรูปคลื่นไซน์ดัดแปลง ( Modified Sine Wave )

 

4.  UPS ที่มีลักษณะของรูปคลื่นแรงดันทางด้านขาออกเป็นรูปไซน์ ( Sine Wave )  ดังแสดงในรูปที่ 19 ระบบนี้นับเป็น UPS ที่ดีที่สุด และ มีราคาสูงที่สุดด้วย เนื่องจาก UPS จะทำงานโดยจ่ายกำลังงานไฟฟ้าให้แก่โหลดด้วยลักษณะที่เหมือนกันกับแหล่งจ่ายกำลังเดิม ( การไฟฟ้า ) และ สัญญาณแรงดันทางด้านขาออกไม่มีฮาร์มอนิกปะปนมากนัก  ดังนั้น UPS จะไม่เป็นตัวสร้างสัญญาณรบกวนให้กับ โหลด หรือ วงจรอื่นๆ ดังนั้น UPS ประเภทนี้จึงเหมาะกับการใช้งานกับโหลดในทุกประเภท และใช้งานได้ดีกับโหลดแบบเครื่องเสียงอีกด้วย แต่อย่างไรก็ตาม การใช้งาน UPS ประเภทนี้มีข้อระมัดระวังในการใช้งานคือ เราจะต้องมั่นใจได้ว่า กำลังงานที่ตัว UPS จะต้องเพียงพอแก่โหลด เพราะถ้า UPS ทำงานในสภาวะโหลดสูง ( Heavy Load ) อาจจะทำให้เกิดความผิดเพี้ยน ( distortion ) เพิ่มขึ้นในรูปสัญญาณ และ จะเริ่มปลดปล่อยฮาร์มอนิกทางด้านขาออกเช่นเดียวกับรูปคลื่นสี่เหลี่ยม

 

รูปที่ 19   ลักษณะรูปคลื่นของ UPS ที่เป็นไซน์

 

                การแบ่งประเภทของ UPS เป็น 4 ประเภทดังกล่าวข้างต้นเพื่อประโยชน์ในการเลือกใช้งาน UPS ตามคุณภาพของสัญญาณทางด้านขาออกของ UPS ให้เหมาะสมกับโหลด เนื่องจากโหลดแต่ละชนิดจะมีความสามารถในการทำงานที่แตกต่างกันออกไป ตามสภาวะของรูปคลื่นแรงดัน  ดังนั้นถ้าเราเลือกรูปคลื่นของ UPS ผิดรูปแบบ โหลดอาจจะเกิดความเสียหาย หรือ ทำงานได้ไม่เต็มที่  ซึ่งจากการแบ่ง UPS ทั้ง 4 ประเภท เราจะเห็นว่าคุณภาพของรูปคลื่นแรงดันทางด้านขาออกมีค่าสูงขึ้นเรียงตามลำดับ แต่ถ้าเราพิจารณาในด้านประสิทธิภาพ ; ( กำลังงานด้านขาออก / กำลังงานด้านขาเข้า ) เราจะพบว่า UPS ที่มีรูปคลื่นของแรงดันทางด้านขาออกไม่เป็นไซน์จะมีประสิทธิภาพสูงถึง 80 %  หรือ อาจจะมากกว่า 90 %ได้ แต่สำหรับ UPS ที่มีรูปคลื่นของแรงดันทางด้านขาออกเป็นไซน์จะมีประสิทธิภาพอยู่ประมาณ 50 % เท่านั้น ดังนั้นการใช้งาน UPS ชนิดรูปคลื่นไซน์จะมีระยะเวลาในการสำรองไฟ ( Back up Time )ได้น้อยกว่า เมื่อใช้แบตเตอรี่ขนาดเดียวกัน หรือ กล่าวอีกนัยหนึ่งว่า ถ้าต้องการให้ UPS แบบรูปคลื่นไซน์สามารถสำรองไฟฟ้าได้ในระยะเวลาเท่าๆกัน เราจะต้องเพิ่มเซลล์ของแบตเตอรี่ที่เป็นแหล่งพลังงานของระบบ  โดยทั่วไปถ้ากล่าวถึงลักษณะการแปลงผันกำลังงานของ UPS แล้ว มักจะมีความเข้าใจกันว่า ระบบการแปลงผันกำลังงานของ UPS นั้นมีเพียง 2 ระบบเท่านั้นคือ สแตนบายด์ UPS ( Standby UPS ) หรือ ออฟ-ไลน์ UPS ( Off-Line UPS ) กับแบบออนไลน์ UPS ( On-Line UPS )และมักจะมีการใช้ชื่อ 2 ชนิดนี้ในการโฆษณาสินค้ากันอย่างหลากหลาย ดังนั้นเราจะขจัดความเข้าใจผิดเกี่ยวกับการเรียกชื่อเหล่านี้โดยพิจารณาจากโครงสร้างที่แท้จริง และ แบ่งชนิดของ UPS ออกตามโครงสร้าง  ลักษณะการแปลงผัน ( Power Convertion ) และความต่อเนื่องของกำลังงานด้านขาออก (  Output Power Continuity ) ไปยังโหลดได้เป็น 6 ประเภท ( ซึ่งในแต่ละประเภทอาจจะมีลักษณะรูปคลื่นแรงดันทางด้านขาออกได้ตาม 4 ประเภทดังอธิบายมาแล้วข้างต้น ) คือ

 

                1. สแตนบายด์ UPS ( Standby UPS  ) หรือ ออฟ-ไลน์ UPS ( Off-Line UPS )  เป็นเครื่องสำรองไฟฟ้าที่นิยมใช้กันมากที่สุดสำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล โดยมีสวิตช์ถ่ายโอนกำลังงาน ( Transfer Switch ) ซึ่งมักจะใช้ รีเลย์ ในการส่งผ่านกำลังงานจากแหล่งจ่ายกำลังงานหลักไปสู่โหลดในสภาวะปกติ และทำการประจุพลังงานเก็บไว้ในแบตเตอรี่ เมื่อเกิดมีความผิดพลาดที่แหล่งจ่ายกำลังงานหลัก สวิตช์จะทำการเชื่อมต่อตัวอินเวอร์เตอร์ และ แบตเตอรี่ เพื่อสร้างแหล่งกำลังงานไฟสลับเทียมสำรองให้แก่โหลดดังแสดงแผนผังการทำงานได้ดังรูปที่ 20

 

การทำงานในสภาวะปกติ

การทำงานเมื่อเกิดความบกพร่องในสายกำลัง

 

  รูปที่ 20  แผนผังการทำงานของสแตนบายด์ UPS

 

อินเวอร์เตอร์ของ UPS ชนิดนี้ จะทำงานเพียงเฉพาะในขณะที่เกิดความผิดพลาดของกำลังงานในสายกำลังหลักเท่านั้น จึงถูกตั้งชื่อว่าเป็นลักษณะ “ สแตนบายด์ ” และเนื่องจากในการสำรองไฟฟ้าให้แก่โหลด สวิตช์จะมีการตัดสายกำลังหลักออกจากระบบ เราจึงอาจเรียกการทำงานในลักษณะนี้ได้ว่าเป็นแบบ “ ออฟ-ไลน์ ”  ข้อดีของ UPS ชนิดนี้คือมีประสิทธิภาพสูง  ขนาดเล็ก  น้ำหนักเบา และราคาถูก แต่มีข้อเสียซึ่งเกิดจากการใช้สวิตช์ถ่ายโอนกำลังงานทำให้เกิดระยะเวลาในการถ่ายโอนกำลังงาน ( Transfer Time ) ขึ้นทำให้ไม่สามารถป้องกันมลภาวะทางไฟฟ้าที่เกิดในระยะเวลาสั้นๆได้ จึงเหมาะสมที่จะใช้กับแหล่งพลังงานหลักที่มีมลภาวะทางไฟฟ้าไม่มาก เช่นใช้ในการสำรองไฟฟ้าขณะไฟดับ เป็นต้น

 

                2. ไลน์อินเตอร์แอกตีฟ UPS ( Line Interactive UPS )  เป็นเครื่องสำรองไฟฟ้าที่นิยมใช้กันมากในงานธุรกิจขนาดย่อม  เวปเซอร์ฟเวอร์ ( Web Server ) เป็นต้น  โครงสร้างของ UPS แบบนี้ตัวอินเวอร์เตอร์จะต่อเข้ากับด้านขาออกของ UPS ตลอดเวลา โดยการประจุแบตเตอรี่จะเกิดขึ้นในช่วงที่ระบบสายส่งกำลังหลักอยู่ในสภาวะปกติ โดยผ่านการแปลงผันกำลังงานจากไฟสลับ-ไฟตรงด้วยตัวอินเวอร์เตอร์ และ เมื่อสายส่งกำลังงานหลักมีปัญหาเกิดขึ้น สวิตช์ถ่ายโอนกำลังงานจะเปิดออกทำให้กำลังงานจะถูกถ่ายเทจากแบตเตอรี่ผ่านอินเวอร์เตอร์ออกไปยังโหลด ดังแสดงแผนผังการทำงานดังรูปที่ 21 จากการที่อินเวอร์เตอร์ต่อตรงเข้ากับด้านขาออกของ UPS ตลอดเวลาเช่นนี้ย่อมทำให้มีการกรองสัญญาณไฟฟ้าอยู่ และ ยังช่วยลดปัญหาที่เกิดจากการสวิตช์ชั่วขณะ ดังเช่นที่เกิดในสแตนบายด์ UPS นอกจากนี้ตัวอินเวอร์เตอร์ยังเป็นตัวควบคุมเรกกูเลชั่น ( Regulation ) ด้วย โดยจะมีการทำงานเพื่อแก้ไขเมื่อเกิดสภาวะไฟฟ้าตก ( Brownout ) ด้วยการบังคับให้ UPS ทำการถ่ายเทพลังงานจากแบตเตอรี่ออกมาทดแทน ดังนั้น UPS ประเภทนี้จึงค่อนข้างเหมาะสมกับการใช้งานในพื้นที่ที่มีมลภาวะทางไฟฟ้าสูง   

อย่างไรก็ตาม UPS ประเภทนี้จะต้องออกแบบให้พลังงานไฟฟ้าจากด้านขาเข้า ( AC ) จะยังคงสามารถส่งผ่านไปยังโหลดได้ถึงแม้ว่าจะเกิดความผิดพลาดขึ้นในตัวอินเวอร์เตอร์ ด้วยการแยกเส้นทางส่งกำลังออกจากกันเพื่อกำจัดแหล่งแรงดันที่มีปัญหาออกไป ด้วยโครงสร้างลักษณะเช่นนี้ทำให้ UPS ประเภทนี้มีประสิทธิภาพมากอยู่แล้ว และยังทำให้ระบบมีความน่าเชื่อถือสูงในการควบคุมและแก้ไขปัญหาสภาวะไฟตก ไฟเกิน อีกด้วย นอกจากนี้เนื่องจากราคาที่ค่อนข้างต่ำทำให้ UPS ประเภทนี้ค่อนข้างโดดเด่นมากในระดับกำลังงานขนาด 500-5k VA

 

การทำงานในสภาวะปกติ

การทำงานเมื่อเกิดความบกพร่องในสายกำลัง

การทำงานเมื่อเกิดความบกพร่องในตัวอินเวอร์เตอร์

 

รูปที่ 21   แผนผังการทำงานของไลน์อินเตอร์แอกตีฟ UPS

 

                3. สแตนบายด์ออน-ไลน์ไฮบริดจ์ UPS ( Standby On-Line Hybrid )  เป็นโครงสร้างอีกแบบหนึ่งซึ่งมีการใช้คำว่า “ ออน-ไลน์ ”  ในระบบ และ  นิยมกันมากในการสร้าง UPS ขนาดกำลังงานต่ำกว่า 10 kVA  ในระบบ UPS ประเภทนี้จะมีการทำงานของตัวแปลงผันที่คอยสนับสนุนระบบจากแบตเตอรี่ เมื่อระบบกำลังงานหลักที่ด้านไฟสลับมีความผิดพลาดเกิดขึ้นเช่นเดียวกันกับใน สแตนบายด์ UPS และยังมีชุดวงจรที่ใช้ในการประจุแบตเตอรี่ที่คล้ายคลึงกันอีกด้วย แต่ใน UPS ประเภทนี้จะไม่มีระยะเวลาในการถ่ายโอนกำลังงานเกิดขึ้น ( No Transfer Time ) ในระหว่างที่เกิดความผิดพลาดในด้านไฟสลับ ซึ่งทำให้มักจะเกิดความเข้าใจผิดกันมากว่าใน UPS ชนิดนี้จะมีส่วนกำลังงานในด้านไฟสลับต่อเข้ากับแหล่งจ่ายไฟสลับด้านขาเข้าตลอดเวลา ( ออน-ไลน์ ) แต่ว่าในความเป็นจริงแล้ว จะมีการทำงานของอินเวอร์เตอร์จากแบตเตอรี่ไปยังด้านขาออกที่ ออน-ไลน์ ครึ่งวัฏจักรงาน ( Half-Cycle ) หรือเราเรียกได้ว่า “ กึ่งออน-ไลน์” ในขณะที่อีกครึ่งวัฏจักรงานจะเป็นการทำงานในส่วนของโหมดสแตนบายด์  โดยมีการแปลงผันไฟตรง-ไฟตรง ( DC to DC Converter ) โดยในการออกแบบโครงสร้างลักษณะนี้อาจจะมีการเพิ่มสวิตช์ถ่ายโอนกำลังงาน เพื่อให้ทำงานในขณะที่เกิดสภาวะโหลดเกินพิกัด หรือ ระบบไม่สามารถทำงานได้ตามฟังก์ชั่น

 

                4. สแตนบาย-เฟอร์โร UPS ( Standby-Ferro UPS )  เป็น UPS อีกประเภทหนึ่งที่มีความโดดเด่นมากในย่านการใช้งานของระดับกำลังงานขนาด 3-15 kVA ซึ่งการออกแบบ UPS ประเภทนี้มีหัวใจหลักอยู่ที่หม้อแปลงแบบพิเศษ ( Special Transformer ) ที่มีขดลวดทั้งสิ้น 3 ชุด โดยกำลังงานทางด้านไฟสลับขาเข้าจะผ่านสวิตช์ถ่ายโอนกำลังงาน และผ่านไปยังด้านขาออกด้วยการเชื่อมโยงของหม้อแปลง เมื่อแรงดันไฟสลับทางด้านขาเข้ามีความผิดพลาดเกิดขึ้น สวิตช์ถ่ายโอนกำลังงานจะเปิดออก และ ตัวอินเวอร์เตอร์จะทำการรับภาระที่โหลดแทนดังแผนผังแสดงการทำงานดังรูปที่ 22 ดังนั้นกล่าวได้ว่า ในตัวอินเวอร์เตอร์ในสแตนบายด์-เฟอร์โร UPS จะทำงานแบบคอยสนับสนุนระบบ ( Standby ) และมีการทำงานขึ้นเฉพาะเมื่อมีปัญหาทางไฟฟ้า และ เปิดสวิตช์ถ่ายโอนกำลังงาน นอกจากนี้ตัวหม้อแปลงพิเศษแบบ “เฟอร์โร-เรโซแนนซ์ ( Ferro-resonant ) หรือ หม้อแปลงแรงดันคงที่ ( Constant Voltage Transformer ) มีความสามารถที่จะจำกัดเทอมเรกกูเลชั่นทางด้านขาออก ( ควบคุมแรงดันให้คงที่ )  และ การใช้หม้อแปลงเฟอร์โร-เรโซแนนซ์ในการแยกโดดจากด้านไฟสลับหลักจะทำให้เราสามารถกำจัดองค์ประกอบชั่วขณะทางกำลังงานไฟสลับขาเข้า  ( AC Power Transient ) ออกไปได้ดีกว่าการใช้ตัวกรองใดๆเพิ่มเข้ามาทางด้านขาเข้า แต่ว่าตัวหม้อแปลงเฟอร์โร-เรโซแนนซ์นี้มีข้อเสียจากการทำให้รูปคลื่นของแรงดันทางด้านขาออกมีความผิดเพี้ยนสูง และเป็นตัวสร้างองค์ประกอบชั่วขณะทางด้านขาออกเสียเอง ( ซึ่งอาจจะแย่กว่าการต่อจากไฟสลับโดยตรงเสียอีก )  นอกจากนี้ลักษณะ UPS แบบนี้จะเป็นชนิดสแตนบายด์ UPS ก็ตาม แต่ตัวสแตนบาย-เฟอร์โร UPS จะสร้างความร้อนจำนวนมาก เนื่องจากตัวหม้อแปลงชนิดเฟอร์โร-เรโซแนนซ์เป็นหม้อแปลงที่มีประสิทธิภาพไม่สูงมาก โดยทั่วไปแล้ว UPS ชนิดนี้มักจะถูกนำเสนอว่าเป็นชนิด ออน-ไลน์  ทั้งๆที่โครงสร้างของสแตนบาย-เฟอร์โร UPS จะมีสวิตช์ถ่ายโอนกำลังงานในวงจร   อินเวอร์เตอร์ทำงานในสแตนบายด์โหมด  และ สวิตช์ถ่ายโอนกำลังงานทำงานเมื่อไฟสลับด้านขาเข้ามีปัญหา อย่างไรก็ตาม UPS ชนิดนี้มีจุดเด่นในเรื่องของการกรองในสายกำลังที่ดี แต่ในปัจจุบัน เมื่อนำโหลดของวงจรที่มีการแก้ตัวประกอบกำลังร่วมอยู่ด้วยจะทำให้เกิดประสิทธิภาพต่ำ และ มีเสถียรภาพในการทำงานที่ไม่ดีทำให้ความนิยมใน UPS ระบบนี้เริ่มลดลง

การทำงานในสภาวะปกติ

การทำงานเมื่อเกิดความบกพร่องในสายกำลัง

 

รูปที่ 22   แผนผังการทำงานของสแตนบายด์-เฟอร์โร UPS

 

                5. ดับเบิลคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS ( Double Conversion On-Line UPS )  เป็น UPS ที่นิยมผลิตกันมากในระบบที่มีกำลังสูงกว่า 10 kVA โดยลักษณะโครงสร้างของ ดับเบิ้ลคอนเวอร์ชั่นออน-ไลน์จะคล้ายกับสแตนบายด์ UPS เพียงแต่ว่ากำลังงานหลักจะมาจากอินเวอร์เตอร์แทนที่จะมาจากแหล่งจ่ายไฟสลับ ( AC ) ดังนั้นในการออกแบบการทำงานของ UPS ชนิดนี้ตัวสวิตช์ถ่ายโอนกำลังงานจะไม่ทำงานถึงแม้ว่าไฟสลับทางด้านขาเข้าจะมีปัญหา เพราะแหล่งกำลังงานหลักมาจากตัวอินเวอร์เตอร์และแบตเตอรี่ ดังนั้นเรากล่าวได้ว่าเมื่อระบบสายกำลังด้านไฟสลับขาเข้ามีปัญหา ระบบจะยังคงออน-ไลน์อยู่โดยไม่เกิดระยะเวลาในการถ่ายโอนกำลังงาน ส่วนระยะเวลาในการถ่ายโอนกำลังงานจะมีขึ้นก็ต่อเมื่อ ตัวประจุแบตเตอรี่  ตัวอินเวอร์เตอร์ หรือ ตัวแบตเตอรี่มีปัญหาดังแผนผังแสดงการทำงานดังรูปที่ 23   แต่เนื่องจาก UPS ประเภทนี้จ่ายกำลังงานที่โหลดจากตัวอินเวอร์เตอร์ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างกระทันหันย่อมอาจจะทำให้กำลังงานของภาคอินเวอร์เตอร์ตกลงในช่วงสั้นๆได้

การทำงานในสภาวะปกติ

การทำงานเมื่อเกิดความบกพร่องในสายกำลัง

รูปที่ 23   แผนผังการทำงานของดับเบิ้ลคอนเวอร์ชั่นออน-ไลน์ UPS

 

                6. เดลต้าคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS ( Delta Conversion On-Line UPS )  เป็น UPS ที่สร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยีใหม่เพื่อแก้ไขข้อเสียที่เกิดขึ้นกับ UPS แบบดับเบิลคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ ซึ่งมีอัตรากำลังงานตั้งแต่ขนาด 5 kVA ขึ้นไป การทำงานของ UPS ชนิดนี้จะคล้าย

 

การทำงานในสภาวะปกติ

การทำงานเมื่อเกิดความบกพร่องในสายกำลัง

 

รูปที่ 24   แผนผังการทำงานของดับเบิ้ลคอนเวอร์ชั่นออน-ไลน์ UPS

 

กันกับดับเบิลคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS คือ กำลังงานทางด้านขาออกจะมาจากตัวอินเวอร์เตอร์ แต่ว่าในการทำงานของเดลต้าคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS จะมีการส่งกำลังงานสนับสนุนแก่ภาคขาออกของอินเวอร์เตอร์ร่วมด้วย ดังนั้นภายใต้สภาวะที่มีมลภาวะทางไฟสลับด้านขาเข้า พฤติกรรมของวงจรจะเป็นเช่นเดียวกันกับดับเบิลคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS ส่วนในสภาวะคงตัวของวงจร ( Steady-State ) เดลต้าคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS จะส่งกำลังงานไปทางด้านขาออกได้สูงกว่าและมีประสิทธิภาพกว่าการออกแบบ UPS ด้วยวิธีดับเบิลคอนเวอร์ชัน เนื่องจากดับเบิลคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPSต้องนำพลังงานทั้งหมดไปเก็บไว้ในแบตเตอรี่ ( ประจุแบตเตอรี่ ) แล้วจึงนำพลังงานในแบตเตอรี่ออกมาใช้ที่โหลดผ่านตัวอินเวอร์เตอร์อีกทีหนึ่ง ในส่วนของเดลต้าคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS จะทำการส่งกำลังงานส่วนใหญ่จากด้านขาเข้าไปยังโหลดทางด้านขาออกโดยตรง ซึ่งในการออกแบบเดลต้าคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS ระบบจะต้องสามารถทำการประจุแบตเตอรี่ได้เช่นเดียวกัน ดังแสดงโครงสร้างการทำงานดังรูปที่ 24 เนื่องจากเดลต้าคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS ได้พัฒนาโครงสร้างจากดับเบิลคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS ดังนั้นการออกแบบโดยรวมจะไม่ทำให้ระบบซับซ้อนไปกว่าดับเบิลคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS และให้คุณลักษณะทางด้านขาออกที่เหมือนๆกัน นอกจากนี้ระบบเดลต้าคอนเวอร์ชันออน-ไลน์ UPS ยังสามารถช่วยลดพลังงานสูญเสีย และ ราคา ลงได้ประมาณ 4 เท่า  จากข้อดีดังกล่าวทำให้ระบบเดลต้าคอนเวอร์ชันออน-ไลน์เป็น UPS ที่มีประสิทธิภาพสูงและเป็น UPS ที่ดีที่สุดโดยเฉพาะในระดับกำลังงานสูงๆในระดับ kVA

 

                เมื่อเราทราบลักษณะของ UPS แต่ละประเภทแล้ว เราจะสามารถเลือกใช้งานตามสภาพโหลดได้อย่างถูกต้องและเต็มประสิทธิภาพโดยพิจารณาตามลำดับดังนี้

1. เลือกชนิด UPS ตามลักษณะของรูปคลื่นขาออก ซึ่งปัจจัยหลักขึ้นอยู่กับว่าโหลดสามารถทำงานได้ดีกับรูปคลื่นแบบใด เช่นในการสำรองไฟฟ้าให้กับระบบเครื่องเสียงควรใช้ UPS ที่มีรูปคลื่นไซน์  การใช้ UPS สำรองไฟฟ้ากับระบบมอเตอร์ เครื่องทำความเย็น ควรใช้ UPS ที่มีรูปคลื่นเป็นสี่เหลี่ยมแบบระดับขั้นเป็นอย่างน้อย  เป็นต้น

2. กำลังงาน และระยะเวลาในการสำรองไฟฟ้า ซึ่งปัจจัยหลักของการเลือกจะขึ้นอยู่กับความต้องการของเวลาปฏิบัติการหลักจากมีปัญหาไฟฟ้าดับ เนื่องจาก UPS จะกำหนดความสามารถในการจ่ายกำลังงานในหน่วยของ VA ดังนั้นเราสามารถหาความเหมาะสมระหว่างโหลด และ UPS ได้จากสมการที่ (1) เช่น โหลดเป็นระบบคอมพิวเตอร์ที่มีค่า kp = 0.8 และมีความต้องการกำลังงานรวมทั้งสิ้น 400 วัตต์ ดังนั้นเราต้องเลือกใช้ UPS ขนาด 500 VA เป็นอย่างน้อย และ ต้องเปรียบเทียบกับข้อมูลของผู้ผลิตว่าที่กำลังงาน VA สูงสุดนั้น UPS สามารถสำรองไฟฟ้าได้เป็นเวลานานเท่าไร ( ระยะเวลาในการสำรองไฟนี้จะแปรผันตามค่าประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ของระบบ UPS เป็นหลัก ซึ่งเราไม่ต้องสนใจมากนัก )

3. เลือกชนิด UPS ตามลักษณะการแปลงผัน ซึ่งขั้นตอนนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่างตามสภาพของมลภาวะทางไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟฟ้าหลัก  ราคา  ความต้องการความต่อเนื่องของกำลังงานที่โหลด เช่น ในระบบไฟฟ้าใกล้สายไฟฟ้าแรงสูง ซึ่งมีมลภาวะทางไฟฟ้าหลายรูปแบบ มีความจำเป็นต้องใช้ UPS ชนิดออน-ไลน์  ส่วนการใช้งานตามบ้านซึ่งมีผลในเรื่องไฟตก ไฟเกิน หรือไฟดับ ธรรมดา อาจจะใช้ UPS ชนิดออฟ-ไลน์ ก็เพียงพอ เป็นต้น

 

                สำหรับ การเลือกใช้ UPS สำหรับระบบคอมพิวเตอร์ เป็นเรื่องที่สนใจกันมากในปัจจุบัน เนื่องจากคอมพิวเตอร์มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลาย และ UPS สำหรับคอมพิวเตอร์ก็มีหลากหลายชนิด ในราคาที่แตกต่างกันดังที่กล่าวไว้ตอนต้นของบทความ  ซึ่งหัวใจหลักในการเลือกได้มาจาก 3 ข้อข้างต้นคือ ความสามารถในการจ่ายกำลังงาน VA ระยะเวลาที่ต้องการในการสำรองไฟฟ้า  และ ราคา ถ้าเราต้องการสำรองไฟฟ้าในระยะเวลาสั้นๆเฉพาะเครื่องคอมพิวเตอร์ ไม่รวมจอภาพ ( monitor )  การเลือกใช้ UPS ขนาดเล็กก็น่าจะเป็นทางเลือกที่ดี  ซึ่งเหมาะกับกับการใช้งานในระบบไฟฟ้าที่มีเครื่องปั่นไฟสำรอง ( UPS แบบโรตารี่ ) รองรับเมื่อแหล่งไฟฟ้าหลักดับ เนื่องจากเราไม่ต้องทำการปิดเครื่องคอมพิวเตอร์  แต่ถ้าเราต้องการใช้งานโดยให้ UPS สำรองไฟแก่จอภาพด้วยเพื่อทำการปิดระบบคอมพิวเตอร์เมื่อไฟดับ เราจะต้องพิจารณาอย่างระมัดระวัง เนื่องจากจอภาพเป็นอุปกรณ์ที่ต้องการกำลังงานทางไฟฟ้าสูง ( ประมาณ 40-60 % ของระบบคอมพิวเตอร์ขึ้นอยู่กับขนาดของจอภาพ )

                ผู้ใช้บางท่านอาจจะมีความคิดว่า เราสามารถใช้ UPS ขนาดเล็ก เพื่อสำรองไฟฟ้าเฉพาะเครื่องคอมพิวเตอร์ แต่แยกจอภาพต่อตรงเข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลัก ในการทำงานปกติ จากนั้นเมื่อไฟฟ้าดับ เราจึงย้ายปลั๊กจอภาพมาที่ UPS เพื่อทำการปิดเครื่องในระยะเวลาสั้นๆได้หรือไม่  วิธีการเช่นนี้ส่วนใหญ่จะไม่ค่อยประสบผลสำเร็จเนื่องจากว่า จอภาพจะมีความต้องการกำลังงานสูงกว่าสภาวะปกติ เมื่อทำการเปิดครั้งแรก ทำให้ UPS ไม่สามารถจ่ายกำลังงานที่เพียงพอ  อย่างไรก็ตามแนวความคิดนี้ได้ถูกนำมาพัฒนาใช้อยู่ใน UPS หลายรุ่น โดยระบบ UPS จะทำการต่อจอภาพเข้ากับระบบไฟฟ้าหลักก่อนในช่วงแรกของการทำงานซึ่งต้องการกำลังงานสูง และเมื่อจอภาพทำงานในสภาวะปกติแล้ว ระบบจะใช้สวิตช์ เช่น รีเลย์ ( Relay ) เพื่อสับเปลี่ยนมาใช้พลังงานจากระบบเพื่อทำงานต่อไป