UPS چیست ؟

یوپی اس مخفف unintrruptible power supply  به معنای منبع تغذیه بدون وقفه است .ups یک منبع تغذیه الکترونیکی است که وظیفه اصلی آن ، تامین بدون وقفه ی توان مورد نیاز بار مصرفی می باشد ، این سیستم بین برق شهر و دستگاه مصرف کننده قرار گرفته علاوه بر تثبیت و تنظیم برق شبکه مانع از نفوذ نویز و اختلالات شبکه به تجهیزات حساس می گردد . همچنین یو پی اس به عنوان منبع توان بدون وقفه با  استفاده از انرژی ذخیره شده در باتری  ، برق مورد نیاز تجهیزات مصرف کننده را تامین می نماید.

ویژگی ها و مزایای UPS :

 

-۱ سیستم های حفاظتی:

• –        حفاظت در مقابل دو فاز شدن برق ورودی
• –        حفاظت از دستگاه های مصرف کننده در مقابل تغییرات ولتاژ خروجی خارج از محدوده مجاز
• –        حفاظت در مقابل تغییرات ولتاژ و فرکانس برق ورودی
• –        حفاظت در مقابل اتصال کوتاه شارژر
• –        حفاظت درمقابل ولتاژ بالاتر از حد مجاز شارژ باتری
• –        حفاظت در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه خروجی
• –        حفاظت در مقابل نویزهای Common Mod موجود در برق شهر
• –        حفاظت در مقابل تخلیه غیر مجاز باتری
• –        حفاظت از خط تلفن، فکس، مودم و شبکه
• –        حفاظت در مقابل رعد و برق و افزایش ناگهانی ولتاژ برق
• –        حفاظت در مقابل برگشت ولتاژ روی دوشاخه ورودی در حالت استفاده از باتری
• –        حفاظت در مقابل افزایش بیش از حد دمای داخل دستگاه
• –        حفاظت در مقابل اتصال معکوس باتری
• –        حفاظت در مقابل اتصال کوتاه باتری

۲– سیستم هشدار دهنده صوتی و نوری:

• –        تامین نمودن برق خروجی از باتری
• –        وجود اضافه بار
• –        وجود خرابی باتری
• –        ضعیف شدن باتری
• –        بالا رفتن دمای داخلی دستگاه UPS
• –        ولتاژ بالاتر از اندازه مجاز شارژ باتری
• –        اتصال اشتباه به فاز، نول برق شهری
• –        ولتاژ یا فرکانس ورودی زیادتر از حد طبیعی
• –        وضعیت خطا
• –        به خواب رفتن زمان دستگاه یا خاموش شدن آن
• –        اضافه بار، متصل شدن کوتاه و ضعیف شدن باتری
• –        اتصال معکوس باتری
• –        تامین شدن برق خروجی از وضعیت سوئیچ Bypass
• –        در وضعیت خاموش نشدن یاStandBye شدن آن
• –        متصل شدن غلط به نول برق شهری یا فاز و یا برقراری اتصال نامناسب به زمین
• –        بالا رفتن زیادی از حد ولتاژ باتری و یا شارژ نمودن آن در وضعیت برق
• –        برق ورودی معمولی و نمایشگر اندازه توان مصرفی و نمایشگر میزان گنجایش باتری

۳– تعدادی از قابلیت های ویژه:

• –        مجهز شدن به نرم افزاری پرقدرت یو پی اس wing Pro در جهت ذخیره نمودن ، بیرون شدن از فایل های باز و شبکه در وضعیت های نامناسب و همچنین توانایی مانیتور و کنترل نمودن یو پی اس به واسطه آن
• –        قدرت لازم را در با ژنراتور دارد و همچنین توانایی ویرایش ضریب قدرت ورودی( PFC )
• –        ماژولاری سیستم در جهت انجام تعمیرها به شکل ساده و همچنین صرفه جویی در زمان
• –        دارا بودن دکمه ی آزمایش جهت اطلاع از سالم بودن باتری و علاوه بر آن توانایی راه اندازی UPS بدون اینکه برق شهری وجود داشته باشد.
• –        توانایی انجام نمودن Bypass به شکل دستی در جهت سرویس یا تعمیر نمودن   UPS بدون اینکه به خاموش کردن بارها نیازی باشد (در تعدادی از مدل ها این قابلیت محیا است)
• –        وجود ترمینال مناسب برای متصل شدن به کابینت باتری
• –        نویزهای را که در تداخل رادیوئی RFI و الکترومغناطیسی EMI وجود دارند را حذف می نماید.
• –        به سیستم watchdog و شارژر سوئیچینگ مجهز است.
• –        امکانات اضافه نمودن UPS Device Manager مانند SNMP Card را دارا است.
• –        توانایی راه اندازی UPS بدون وجود برق شهری و همچنین دارا بودن یو پی اس از وزن و حجم کم
• –        دارا بودن توانایی روشن شدن شارژ با اتصال UPS به برق شهری بدون اینکه به روشن نمودن UPS نیازی باشد.
• –        مجهز شدن به کنترل هوشمندانه و اتوماتیک میکروپروسسوری و علاوه بر آن به پورت ارتباطی RS232 مجهز می باشد.

 

کاربردهای  UPS  :

UPS در صنایع مختلف به دلیل کارایی بالایی که دارد و اهمیت برق در آن صنعت استفاده می شود. در بسیاری از صنایع مانند: صنایع پزشکی و بیمارستان ها و درمانگاه ها برای روشن نگه داشتن دایم دستگاه های برقی از این دستگاه استفاده می کنند.

در بسیاری از کارخانجات و کار گاه ها که نیاز دارند دستگاه ها به طور دائم وصل باشند تا بتوانند کار خود را به درستی انجام دهند استفاده می شود.

در اداره پست، دفتر پیشخوان، شرکت ها، اداره ها و محیط هایی که نیاز دارند تا سیستم شان به طور دائم وصل باشند تا بتوانند به کار های شان رسیدگی کنند از UPS استفاده می شود.

در محیط هایی مانند کافی نت ها که از دستگاه های مختلف مانند: دستگاه چاپ؛ فکس، مودم، کامپیوتر و … به عنوان ابزار ضروری استفاده می شود، از دستگاه یو پی اس استفاده می کنند.

برای روشن نگه داشتن دستگاه های امنیتی، بسیاری از کسانی از دوربین های مدار بسته در محیط کار یا منزل ، ادارات، شرکت ها، اداره پلیس، محیط های امنیتی و…استفاده می کنند. در صورتی که برق شهری قطع شود، دستگاه یو پی اس با تامین انرژی لازم می تواند دوربین های مدار بسته را به طور دایم روشن نگه داشته باشد.

در مساجد، تالار ها، اتاق فرمان که نیاز است تا برق به طور دائم وصل باشد و در صورت نبودن برق باعث متوقف شدن کار و مشکلات دیگر می شود، از یو پی اس استفاده می کنند.

بسیاری از افراد در منازل خود از دستگاه های یو پی اس کوچک برای روشن نگه داشتن وسایل منزل خود مانند یخچال، پکیج های گرمایشی و تلویزیون و… استفاده می کنند

انواع یو پی اس :

• یوپی اس OFF-LINE
• یو پی اس ON-LINE
• یو پی اس Line-interactive

یو پی اس آفلاین:

یو پی اس اصلی آماده به کار منبع تغذیه ناپذیری است که در مدت قطع برق، قدرت کوتاه مدت و باتری را تأمین می کند. با این دسته از یو پی اس ها، سخت افزار تحت شرایط عادی از طریق اتصال مستقیم AC ، انرژی را دریافت می کند. واحد آماده به کار و اینورتر آن تا زمانی که به قدرت تهیه نسخه پشتیبان احتیاج داشته باشند در حالت آماده باش قرار دارند. بسته به مدل، یک دستگاه UPS آماده به کار نیز می تواند از داده ها و تجهیزات حساس از موج، سنبله و غوطه وری محافظت کند. دستگاه های جمع و جور برای محافظت از شبکه خانگی در دسترس هستند.

یک یو پی اس آماده به کار معمولاً برای محافظت از رایانه ها، مودم ها، تجهیزات VoIP و سایر سخت افزارها استفاده می شود. این دسته از یو پی اس ها ارزان ترین قیمت از سه نوع UPS است.

UPS های آفلاین یکی از انواع مختلف ups می باشد که  قدرت اصلی خانه و محل کار را فراهم می کند. یو پی اس آماده به کار همچنین ممکن است به UPS آفلاین گفته شود، اصطلاحی که آن را از UPS کاملاً بدون وقفه، آنلاین متمایز می کند. اگرچه در طراحی اساسی، یک منبع برق بدون وقفه به صورت آفلاین برنامه های زمانی پشتیبان را برای محیط های خانگی و حرفه ای کم خواستار ارائه می دهد

یو پی اس ON-LINE :

یو پی اس On-line نوعی منبع تغذیه بدون وقفه است که از یک تکنولوژی تبدیل مضاعف یا دلتا بهره می برد. با تبدیل مضاعف، تجهیزات شبکه مستقیماً از پریز برق جریان نمی یابند. درعوض، برق AC به یکسو کننده سفر می کند. جایی که به نیروی DC تبدیل می شود. بعد، به باتری سفر می کند و سپس اینورتر. پس از وارونگی به AC ، نیرو به تجهیزات تحویل داده می شود.

با استفاده از این فرایند دستگاه UPS آنلاین، تجهیزات محاسباتی قدرت مرتباً تمیز را دریافت می کنند. با تبدیل دلتا، مقدار مشخصی از انرژی برای اجرای مستقیم کامپیوترها، روترها و سایر تجهیزات ارسال می شود. این یک سیستم UPS آنلاین کارآمد با انرژی ایجاد می کند که برخی از نیروها مراحل پردازش را رد می کنند.

کاربرد سیستم UPS آنلاین

اگر یک خرابی الکتریکی رخ دهد، یک سیستم UPS آنلاین جریان ثابت برای محافظت از تجهیزات شبکه را حفظ می کند. به محض نوسان یا خرابی، یکسو کننده درون یو پی اس به طور خودکار دور می شود و تا زمانی که ترمیم شود، از باتری منبع تغذیه می شود. صحت آنلاین یو پی اس بی سیم است. به همین دلیل است که سیستمهای UPS آنلاین بیش از واحدهای موجود در دسته یو پی اس های آفلاین یا خطی هستند.

 

یو پی اس Line-interactive :

یو پی اس با تعامل Line یکی از انواع منبع برق اضطراری است که می تواند ولتاژ را به طور خودکار تنظیم کند. فن آوری تعاملی خط به شرایط ولتاژ بالا و پایین پاسخ می دهد. واحدها همچنین در هنگام خاموشی بدون تخلیه باتری سیستم ها را پشتیبانی می کنند. منبع برق با داشتن یک یو پی اس تعاملی خط، اولین خط قدرت است. با این حال، یک فناوری اینورتر یا مبدل اجازه می دهد تا باتری این واحد در طی کارهای عادی شارژ شود. در طول خاموشی این منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) برای تحویل دستگاه، انرژی باتری را به جریان AC تبدیل می کند

نحوه محاسبه یو پی اس:

مثال: توان مصرفی دستگاه ها برابر با ۲۰۰۰ وات و ۲ ساعت می خواهد هنگام قطعی برق دستگاه کار کند، به عبارتی دیگر میزان ساعت پشتیبانی ۲ ساعت نیاز دارد؟

با توجه به مصرف ۲۰۰۰ وات دستگاه یو پی اس پیشنهادی می تواند یو پی اس ۳ کاوا و یا یو پی اس ۵ کاوا باشد که بهتر است ۵ کاوا باشد اما در فرمول فوق فرقی بین این دو نیست چون ولتاژ باطری هر دو برابر ۴۸ ولت میباشد،لذا داریم :

در نتیجه با باطری ۸۳ آمپر بر ساعت ، می تواند ۲ ساعت از دستگاه هنگام قعطی برق استفاده کند اما از ان جهت که باطری ۸۳ آمپر ساعت  نیست ، اولین آمپر بالایی پیشنهاد داده میشود ، یعنی ۱۰۰ آمپر بر ساعت

نکته: در فرمول فوق آمپرساعت یک باطری بدست می آید ، سپس با توجه به ولتاژ باطری دستگاه یو پی اس ، تعداد باطری مشخص می گردد مثلا در مثال فوق چون ولتاژ باطری ۴۸ ولت میباشد نیاز به ۴ باطری ۱۲  ولت ، ۱۰۰ آمپر بر ساعت است

حال با یک تغییر در فرمول اول می توان به راحتی در صورت مشخص بودن آمپرساعت باطری، میزان ساعت پشتیبانی را بدست آورد. در قسمت زیر می توانید این محاسبات را به صورت خودکار انجام دهید با این توضیح که در این محاسبات برای نزدیک تر شدن عدد به واقعیت ، بازدهی باتری یو پی اس ۷۰% محاسبه شده است

بعد از اینکه دانستیم ups چیست و چه کاربردهایی دارد و چگونه محاسبه می شود اکنون باید به دنبال بهترین باتری برای ups خود باشیم .

بهترین باتری برای دستگاه یو پی اس:

انواع باتری یو پی اس :

•  سرب اسید
• نیکل کادمیم     
•  لیتیوم یون

سرب اسید:

در بیشتر موارد از این نوع باتری یو پی اس استفاده میشود که دارای ویژگی های زیر باشد :

1. کارایی بالا
2. بازدهی بالا
3. امپدانس داخلی پایین
4. قابلیت تحمل در شرایط نگهداری نادرست (شارژ بیش از حد ، دشارژ بیش از حد ، ریپل جریان شارژ بالا )
5. قیمت مناسب

در باتری های سرب اسید از الکترولیت هایی که شامل اب ، سولفوریک اسید و صفحه های ساخته شده از سرب میباشد استفاده شده است .

این باتری یو پی اس در کاربرد های توان بالا در جایی که وزن اهمیت چندانی ندارد یک انتخاب مقرون به صرفه میباشد

باتری های سرب اسید دارای دو مدل اصلی است :

VRLA (Valve egulated lead acid)

این باتری به اسم سیلید شناخته میشود . این نوع باتری یو پی اس سر بسته و قابلیت نصب در هر جهتی را دارا میباشد همچنین این باتری مجهز به یک دریچه برای تخلیه گاز های تولیدی می باشد . لازم به ذکر است که در این باتری ها تولید گاز خیلی به ندرت رخ میدهد ، مانند زمانی که نرخ شارژ شدن بالا یا دشارز خیی سریع را داشته باشیم باتری های (اسم باتری ) نیاز به تعمیر و نگهداری مستقیم ندارد زیرا هیدروژن منتشر شده در اثر دشارژ در داخل باتری با اکسیژن ترکیب شده و به اب تبدیل میشود و باتری را از افزودن اب اسید به ان بی نیاز میکند

flooded

این باتری یو پی اس دارای  صفحه های غوطه ور در الکترولیت اسید است . از انجایی که سیلید نمیباشند هیدروژن تولید شده در حین بهره برداری مستقیما وارد محیط میشود .

بنابراین سیستم های تهویه باید به نسبت وی ار ال ا قدرتمند تر و اندازه مناسبی داشته باشند.

در بیشتر موارد بانک باتری ها در محفظه پلاستیکی یا فلزی (غیر رسانا و غیر قابل اشتعال) اختصاصی مستقر میشوند. این باتری ها باید به صورت ایستاده نگه داشته شده و کار کنند و سطح اب انها به صورت دستی بالا نگه داشته شود. این باتری ها دارای طول عمر متوسط و قابلیت اطمینان نسبتا خوب و قیمت مناسب میباشند.

نیکل کادمیم

الکترود های باتری نیکل کادمیم از نیکل هیدروکسید (صفحه مثبت) و کادمیم هیدروکسید (صفحه منفی) ساخته شده اند . در این باتری ها الکترولیت ، محلول قلیایی هیدروکسید می باشد. باتری های نیکل کادمیم دارای طول عمر بالا (عموما ۲۰ سال به بالا) و توانایی سازگاری با تغییرات زیاد دما (۲۰_ درجه تا ۴۰+ درجه) می باشند . همچنین دارای چرخه عمر بالا و قابلیت دشارژ سریع  ()می باشند(discharge deep)

هزینه نگهداری باتری های نیکل کادمیم خیلی بیشتر از مدل های وی ار ال ا  می باشد.

دیگر مزیت های وابسته به مقاومت داخلی پایین میباشد که چگالی توان بالا با قابلیت شارژ سریع را به همراه دارد.  زمان شارز باتری-های نیکل کادمیم خیلی زیاد است به ویژه اگر به طور کامل تخلیه شده باشد. این مدل باتری یو پی اس محافظت بالایی در برابر استفاده غیر استاندارد دارند به عنوان مثال میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

۱٫شارژ بیش از حد

۲٫دشارژ بیش از حد

۳٫ریپل جریان شارژ بالا

علاوه بر این نیکل و کادمیم هر دو سمی می باشند و فرایند بازیافت این باتری ها هزینه بر می شود . همچنین باتری یو پی اس نیکل کادمیم نیاز به تعمیر و نگهداری دوره ای دارند.

لیتیوم یون

در باتری های لیتیوم یونی کاتد از اکسید فلز و آند از گرافیک کربن ساخته شده است که هر دو در الکترولیت مایع ساخته شده از نمک لیتیوم و حلال خالص غوطه ور می باشند. در زمان د شارژ ، یون ها از طریق الکترولیت از آند به سمت کاتد جریان می یابند و در زمان شارژ یون ها در جهت معکوس از کاتد جریان می یابند و در زمان شارژ یون ها در جهت معکوس از کاتد به سمت آند جریان می یابند

انتخاب و خرید باتری یو پی اس به عوامل مختلفی بستگی دارد از جمله :

1. ولنتاژ سلول
2. ظرفیت
3. انرژی
4. قابلیت انتقال توان
5. دمای بهره برداری

یک روش معمول برای تشخیص مدل های مختلف باتری های یو پی اس لیتیوم یونی توجه به ترکیب بندی های کاتد می باشد.

انواع باتری های لیتیوم یونی بر اساس ترکیب بندی های کاتد می باشد.

انواع باتری های لیتیوم یونی بر اساس ترکیب بندی های مختلف برای کاتد به صورت زیر میباشد:

1. لیتیوم  کبالت اکسید
2. نیکل کبالت آلومینیوم
3. اکسید لیتیوم نیکل منگنز کبالت
4. لیتیوم منگنز اکسید
5. لیتیوم آهن فسفر
6. ملیتیوم تیتانیوم اکسید

باتری های اکسید نیکل منگنز کبالت ، اکسید لیتیوم منگنز و لیتیوم آهن فسفر به دلیل طول عمر طولانی تر ، ایمنی بالا و چگالی توان بالا بیشترین کاربرد را در یو اس دارند.

برخی از شرکت ها بسته به نیازی که دارند با ترکیب

برخی از شرکت­‌ها بسته به نیازی که دارند با ترکیب و خرید چند باتری یو پی اس ، مدلی ویژه را برای خود تشکیل می­‌دهند. برای مثال با ترکیب اکسید لیتیوم منگنز و کبالت منگنز نیکل می­توان باتری یو پی اس تولید کرد که قادر به تولید بیش از ۲۰۰ کیلو وات برق مداوم در چند دقیقه می­‌باشد.  .

در شرایط زیر باطری خراب می شود:

• باتری ها در حرارت بالا آسیب خواهند دید.
• شارژ در ولتاژهای نامناسب موجب کاهش طول عمر باتری می شود.
• اشکال در اتصالات درون سلولی باتری روند عملکرد باتری را مختل می کند.
• خشک شدن باتری و ازدست دادن الکترولیت در آن ها موجب اختلال در کارکرد باطری می شود.
• استفاده از شارژر های نامناسب: توصیه می شود از شارژرهای اتوماتیک استفاده شود تا از شارژ زیاد باطری جلوگیری به عمل آید.
• سولفاته شدن قطب های باتری ناشی از خوردگی و زنگ زدگی در نتیجه نگهداری نامناسب نیز از دیگر دلایل کوتاه شدن عمر باطری هستند.

این نکته مهم را به یاد داشته باشید که مهم ترین عامل در نگهداری باتری یو پی اس و باتری خودرو دما است. نگهداری در دمای مناسب برای سلامت و طول عمر باطری بسیار مهم است. دمای ۲۵ درجه برای باطری ها بسیار ایده آل است. به ازای زیاد شدن هر ۸٫۳ درجه دمای هوا عمر باتری تا ۵۰ درصد کاهش می یاید

اگر با مطالعه این مقاله باز هم نیاز به مشاوره داشتید کارشناسان ما آماده پاسخگویی به سوالات شما هستند .