مقدمه
همانطور که مي‌‌دانيد يکي از موارد تاثير گذار برطول عمر و کارکرد پاور کامپيوتر ـ به صورت عام، منابع تغذيه سوئيچينگ ـ نوسانات و اختلالات موجود در برق شهري مي‌‌باشد. توجه به اين موارد و اعمال تدابير پيشگيرانه، مي‌‌تواند عامل مهمي ‌در ثبات کارآيي و عمر مفيد پاور و قطعات سخت‌افزار گردد. در اين مبحث قصد داريم مختصر به بررسي اشکالات و عوامل مخرب برق شهري و همچنين تاثيرات آنها بر منابع تغذيه سوئيچينگ بپردازيم.

ولتاژ نرمال
آنچه در شکل 1 مشاهده مي‌:نيد، شکل موج ايده‌آل ولتاژ AC است. تصور اينکه هميشه ولتاژ ورودي دستگاه‌هاي الکترونيکي به اين شکل باشد، خصوصا در ايران عزيزمان، خيلي سخت و تقريبا بعيد مي‌‌باشد. عوامل جانبي زيادي وجود دارند که هرکدام به تنهايي قادرند تغييرات و تاثيرات مخربي رابراين شکل موج ايجاد نمايند و پيامد آنها مي‌‌تواند آسيب ديدگي منابع تغذيه ودستگاه‌هاي مرتبط باشد. در اين مبحث قصد داريم به بررسي اين عوامل و تاثيراتشان بپردازيم.

نويز الكتريكي ( Line Noise )
نويز را مي‌‌توان به صورت ساده، تغييرات نامنظم اتفاقي و پرسرعت ولتاژ دانست. در حالت کلي نويز از تداخل‌هاي امواج الکترومغناطيسي و مجاورتي ( EMI ) ، تداخل‌هاي ناشي از فرکانس‌هاي راديويي ( RFI )، بروز اختلال بين خطوط منبع و زمين و همچنين نتيجه اختلال بين ولتاژهاي فاز به فاز و فاز به نول مي‌‌باشد و در حقيقت نويز حالتي از Multi Frequency نامنظم مي‌‌باشد.
استفاده از کابل‌هاي غير استاندارد ، کابل‌کشي نا مناسب ، مجاورت با تجهيزات راديويي، القاي امواج برروي خطوط انتقال نيرو، رعد و برق، کارکرد ترانسفورمرها، ژنراتورها و کارکرد تجهيزات صنعتي از عوامل موثر در ايجاد نويز مي‌‌باشند.
در صورت ورود نويز با فرکانس بالا به درون سيستم ارت ، مدارهاي حساس الکترونيکي ـ كه ارت پاور را به عنوان مرجعي براي سيستم كنترل داخلي بكارمي‌‌برند ـ در معرض آسيب جدي قرار مي‌‌گيرند. در چنين شرايطي تاثيرات مخرب نويز بر روي نرم‌افزار بسيار بيشتر از تاثيرات آن بر روي سخت‌افزار مي‌‌باشد و مي‌‌تواند موجب از دست رفتن اطلاعات و هنگ نمودن سيستم گردد.
ضمنا با قراردادن فيلترهاي حذف اضافه ولتاژ لحظه‌اي در منابع تغذيه، استفاده از كابل‌هاي مناسب و اجراي کامل اتصال ارت، مي‌‌توان تاثيرات مخرب نويزراکاهش داد. ( به شکل 2 دقت کنيد)

اضافه ولتاژ لحظه‌اي ( Surge )
Surge  افزايش لحظه‌اي دامنه ولتاژ يا ولتاژ اضافه شده به موج اصلي برق با مقادير بالاتر از حد متعارف ( بالاتر از 110 درصد ولتاژ نرمال ) مي‌‌باشد و معمولا بيشتر از يك سيكل ادامه مي‌‌يابد. ( مدت زمان بيش از 3 نانوثانيه )
اين حالت معمولا پس از سوئيچ نمودن بار در مراکز فرعي و يا از کار افتادن دستگاه‌هايي که توان مصرفي بالايي دارند ، اتفاق مي‌‌افتد. اتصال کوتاه و عدم توجه به ضخامت کابل‌ها، از ديگر عوامل موثر در بروز اين اختلال به شمار مي‌‌آيند.
به طور يقين با توجه به بالا رفتن ولتاژ در اين حالت، به منابع تغذيه کامپيوتر، فشار وارد مي‌‌گردد ودر صورت استمرار اين حالت در چند سيکل پي درپي، مي‌‌تواند موجب خسارت و آسيب جدي آنها گردد. کم و زياد شدن نور لامپ‌ها و تغييرات ناگهاني در عرض تصوير سيستم‌هاي تصويري، از اثرات قابل رويت اين حالت مي‌‌باشند. ( به شکل 3 دقت نماييد. )

افت لحظه‌اي ولتاژ ( Sag )
Sag  کاهش کوتاه مدت ولتاژ به مدت چند سيكل پي در پي مي‌‌باشد و از لحاظ شكل مانند Spike هاي منفي ولي با مدت زمان بيشتري مي‌‌باشد. ( به شکل 4 دقت کنيد. ) ميزان اين افت ولتاژ معمولا بين 80 تا 85 درصد ولتاژ پايه است. متاسفانه اين حالت در برق شهري ما، به کرات اتفاق مي‌‌افتد.
سوئيچ کردن يک بار با توان مصرفي بالا، مانند لحظه استارت موتورهاي الکتريکي تاسيسات حرارتي ـ برودتي ـ تهويه هوا و به وجود آمدن اتصال کوتاه، از عوامل موثر در ايجاد اين اختلال به شمار مي‌‌آيند. همچنين قطر کابل‌هاي نا متناسب با ميزان بار اعمال شده در سازه‌ها و در زمان‌هايي که مصرف بالا مي‌‌رود ( مانند تابستان‌ها )، مي‌‌تواند از عوامل ايجاد اين اختلال به شمار آيد.
با توجه به افت بيش از حد متعارف ولتاژ در اين حالت ، پروتکشن Under Voltage پاور فعال شده و موجب خاموش شدن پاور و قطع کامل جريان خروجي آن مي‌‌گردد. همچنين اين حالت موجب افت شديد راندمان و عمر مفيد پاور مي‌‌گردد.
افزايش زمان اين افت ولتاژ، موجب به وجودآمدن حالت جديدي به نام Brown out مي‌‌گردد. Brown out همانند Sag مي‌‌باشد ولي زمان آنها بيشتر است و به همين دليل مهمتر و تاثير گذارتر مي‌‌باشند. افت ولتاژ طولاني زماني ايجاد مي‌‌شود كه منبع اصلي توليد برق، قدرت تامين توان مورد نيازشبكه مصرف را نداشته باشد و شركت برق بالاجبار ولتاژ شبكه سراسري را كم مي‌‌كند . در بعضي اوقات ممکن است اين حالت چندين ساعت ادامه يابد! دراين شرايط، افزايش چشمگير جريان مصرفي موجب اتلاف انرژي و افت راندمان دستگاه‌هاي الکترونيکي مي‌‌گردد و هزينه‌هاي سرسام آوري را بردوش تامين کننده و مصرف کننده انرژي خواهد گذاشت.

 اغتشاش هارمونيكي ( Harmonic Distortion )
به اغتشاشات پريوديک و شبه سينوسي ولتاژ منبع، که معمولا توسط بارهاي غير خطي بوجود مي‌‌آيند، اغتشاش هارمونيکي گفته مي‌‌شود. در اين حالت شکل موج AC با حفظ فرم کلي خود در حداقل و حداکثر ، به شکل موج پيچيده تبديل مي‌‌گردد. ( به شکل 5 دقت کنيد. )
هارمونيک‌ها ، عموما زماني که از برق شهري جريان‌هاي بالايي توسط بارهاي غير خطي کشيده مي‌‌شود، به وجود مي‌‌آيند. از عوامل ايجاد کننده هارمونيک ، مي‌‌توان به منابع تغذيه سوئيچينگ ، دستگاه‌هاي فتوکپي ، پرينترهاي ليزري و موتورهاي الکتريکي با سرعت‌هاي متغيير، دستگاه جوشکاري و لامپ‌هاي فلورسنت اشاره نمود.
هارمونيك‌ها باعث افزايش نامناسب جريان مي‌‌شوند و اين افزايش جريان مي‌‌تواند باعث خرابي قطعات الکترونيکي، افزايش حرارت داخلي دستگاه‌ها و افت راندمان آنها و در موارد حادتر موجب خرابي کابل‌هاي اصلي نول سايت گردد. باتوجه به اين مسئله که منابع تغذيه سوئيچينگ يکي ازعوامل اصلي ايجاد کننده هارمونيک‌ها مي‌‌باشند، در صورت استفاده از چندين کامپيوتر در يک محل، ميزان هارمونيک‌هاي ايجادشده بواسطه افزايش تعداد كامپيوترها، به صورت تصاعدي بالا رفته و مي‌‌توان اين تاثير مخرب را به وضوح در آن سيستم‌ها مشاهده نمود.

قطع برق شهر ( Power Failure )
Power Failure  قطع كامل جريان برق به مدت بيش ازيک دقيقه مي‌‌باشد. در اين هنگام منبع توليد نيروي برق، به طور کامل ازکار مي‌‌افتد. بروز اشكال در خطوط انتقال نيرو ، قطع کليدهاي اصلي تامين کننده ، قطع فيوزهاي مصرف کننده و يا حوادثي مانند قطع کابل‌هاي انتقال نيرو، از عوامل اصلي بروز Power Failure مي‌‌باشند.
بروز اين حالت مي‌‌تواند موجب از بين رفتن اطلاعات حافظه اصلي و جانبي گردد و بيشترين ضرر ثانويه اين حالت ، در قطع تجارت الکترونيکي آنلاين مي‌‌باشد.

تاثيرات موقت و گذراي سوئيچينگ ( Switching Transient )
به تغييرات ناخواسته و لحظه‌اي خارج از مقدار تعيين شده فرکانس گفته مي‌‌شود شايد بتوان گفت که اسپايک‌هاي با مقياس زماني خيلي خيلي کوتاه وکمتر از نانوثانيه ، Switching Transient ناميده مي‌‌شوند.
پيدايش عناصر نيمه هادي مانند ترانزيستورها و استفاده بسيار زياد از اين قطعات در شبکه‌هاي قدرت، منابع تغذيه سوئيچينک و تجهيزات مخابراتي موجب تشديد اين حالت مي‌‌گردند. تاثيرات اين حالت بسيار شبيه به تاثيرات مخرب هارمونيک‌ها مي‌‌باشد.

 نوسانات فرکانسي ( Frequency Variation )
تغيير شکل موج فرکانس برق شهري با خطاي بالاي 5 درصد را ، نوسان فرکانس مي‌‌نامند. مثلا تغييرات بالاي 5 درصد فرکانس 50 هرتز برق شهري‌مان ، به هر دو صورت افزايش و کاهش، Frequency Variation  گفته مي‌‌شود. اين حالت زماني به وجود مي‌‌آيد که منبع توليد کننده انرژي، ضعيف و يا ناپايدار باشد.
نوسانات فرکانسي موجب قطعي‌هاي پرسرعت و برش ولتاژ مي‌‌شوند که در نتيجه کاهش دقت و افزايش درصد خطاي دستگاه‌هاي دقيق الکترونيکي، مدارات سوئيچينگ و تداخل در کارکرد دستگاه‌هاي ديجيتالي را به دنبال خواهد داشت.

افزايش لحظه‌اي و شديد ولتاژ ( Spike )
Spike ها ولتاژ سريع و گذرا و با مدت زمان کمتر از 3 نانوثانيه مي‌‌باشند كه به شكل موج اصلي برق شهر اضافه مي‌‌شوند. اين ولتاژها مي‌‌توانند به هردو سيكل مثبت منفي اضافه شده و به اجزاي الكتريكي خسارت وارد كرده يا آنها را از بين ببرند. مهمترين عامل به وجود آمدنspike ، تماس موضعي رعد و برق با زمين و خصوصا القا به خطوط انتقال نيرو، مي‌‌باشد. همچنين ترموستات‌ها، تجهيزاتي كه جريان‌هاي الكتريكي زياد را سوئيچ مي‌‌كنند و يا بارهايي كه بوسيله شركت برق سوئيچ مي‌‌شوند، ازعوامل موثر در ايجاد Spike مي‌‌باشند.
افزايش لحظه‌اي ولتاژ مي‌‌تواند باعث آسيب مدارهاي الکترونيکي گردد. قرار گرفتن منبع تغذيه در برابر ولتاژ بالا، مي‌‌تواند موجب آسيب سخت‌افزار و خصوصا هارد گردد. اين خسارت مي‌‌تواند برروي فايل‌هاي نرم‌افزاري كه به صورت دوره‌اي خوانده مي‌‌شوند، نيز تاثير گذارد.
استمرار اين حالت براي مدت زمان طولاني را Over Voltage مي‌‌نامند. اين وضعيت موجب بالا رفتن توان ري‌اکتيو در خروجي بانک‌هاي خازني مي‌‌گردد و بسيار خطرناک مي‌‌باشد. آسيب جدي سخت‌افزار و حتي آتش سوزي قطعات مصرف کننده، از اثرات مخرب اين وضعيت مي‌‌باشد.