یو پی اس چیست و چرا به آن نیاز داریم؟

یو پی اس (UPS) منبع تغذیه بدون وقفه است

یو پی اس چیست و چرا به آن نیاز داریم؟ یو پی اس یا منبع تغذیه بدون وقفه، دستگاهی است که در مواقع قطعی برق یا نوسانات شدید، از تجهیزات الکترونیکی محافظت می‌کند. در این مقاله از به بررسی عملکرد، انواع و کاربردهای یو پی اس می‌پردازیم.

یک منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) دستگاهی است که به کامپیوتر اجازه می‌دهد در زمان قطع جریان برق برای مدت کوتاهی به کار خود ادامه دهد. همچنین، در صورتی که برق شهری برقرار باشد، UPS انرژی ذخیره‌شده را تجدید و نگهداری می‌کند. UPS از تجهیزات در برابر آسیب‌های ناشی از قطع برق محافظت می‌کند و در هر شرایطی که تجهیزات الکترونیکی نسبت به قطع برق یا مشکلات کیفیت برق حساس هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای مثال، اگر سیستمی با تغییرات غیرایمن ولتاژ مواجه شود، UPS از آن محافظت می‌کند. UPS‌ها معمولاً در سیستم‌های کامپیوتری، سرورهای داده یا تجهیزات صنعتی و همچنین در محیط‌هایی با تجهیزات حیاتی مانند سیستم‌های پزشکی و آزمایشگاهی استفاده می‌شوند.

انرژی می‌تواند به روش‌های مختلفی ذخیره شود. باتری‌های قابل شارژ معمول‌ترین روش هستند. برای سادگی، در این مثال‌ها و توضیحات از این فناوری استفاده شده است. با این حال، انرژی می‌تواند به شکل انرژی جنبشی در چرخ‌های سنگین چرخان ذخیره شود یا به عنوان سوخت نگهداری گردد.

هر چه انرژی ذخیره‌شده بیشتر باشد، زمان برق پشتیبان طولانی‌تر خواهد بود، اما این مدت زمان دارای محدودیت‌های عملی است. تفاوت میان سیستم‌های UPS در فناوری‌هایی است که به آن‌ها اجازه انجام وظایف خود را می‌دهد.

UPS برق اضطراری تجهیزات حساس را تأمین می‌کند

UPS چگونه کار می‌کند؟

یک UPS با باتری معمولاً شامل اجزای زیر است:

• رکتیفایر یا شارژر: جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل کرده و آن را برای تغذیه اینورتر یا شارژ باتری هدایت می‌کند.

• اینورتر: برق را از جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌کند.

• باتری‌ها: شامل انواع باتری‌های لیتیوم-یونی، اسید-سربی (VRLA)، اسید-سربی سیلابی یا نیکل-کادمیوم هستند.

• بای‌پس استاتیک و نگهداری: مسیری جایگزین برای جریان برق در صورت خرابی UPS یا بار بیش از حد فراهم می‌کند.

• واحد کنترل: وظایف UPS را مدیریت و هماهنگ می‌کند، از جمله نظارت بر وضعیت سیستم، تغییر بین منابع تغذیه و تنظیم ولتاژ و فرکانس خروجی.

UPS معمولاً به یک پریز برق AC وصل می‌شود و زمانی که قطعی برق، افت ولتاژ، افزایش ولتاژ یا تغییر فرکانس را تشخیص دهد، فعال می‌شود. در صورت قطع برق، UPS تقریباً بلافاصله به باتری سوئیچ می‌کند؛ این سوئیچ به قدری سریع است که هیچ آسیبی به تجهیزات الکترونیکی نمی‌رسد. سپس باتری به عنوان منبع اضطراری انرژی عمل می‌کند تا زمانی که برق تمام شود.

بسته به اندازه، یک UPS می‌تواند از یک کامپیوتر تا یک مرکز داده کامل محافظت کند. انرژی ذخیره‌شده می‌تواند از چند دقیقه تا چند ساعت دوام بیاورد. هدف این است که یا تا زمان روشن شدن ژنراتورها برق پشتیبان فراهم کند یا دستگاه‌های تحت حفاظت را به طور ایمن خاموش کند.

یو پی اس از قطعی ناگهانی برق جلوگیری می‌کند

انواع مختلف UPS

رایج‌ترین نوع UPS که به‌طور کلی مؤثرترین نیز هست، به‌عنوان UPS تبدیل دوگانه کامل یا تمام وقت شناخته می‌شود. در هر UPS، برق ورودی از نوع جریان متناوب (AC) است که اکثر تجهیزات فناوری اطلاعات (ITE) نیز به آن نیاز دارند.

از سوی دیگر، باتری‌ها دستگاه‌های جریان مستقیم (DC) هستند، بنابراین تمامی UPS‌های باتری‌دار باید برق AC ورودی را برای شارژ باتری‌ها به DC تبدیل کنند (یکسو‌سازی). UPS همچنین باید برق AC به تجهیزات فناوری اطلاعات ارائه دهد، بنابراین برق DC باید از طریق دستگاهی به نام اینورتر مجدداً به AC تبدیل شود.

UPS تبدیل دوگانه

در UPS تبدیل دوگانه، برق به‌طور مداوم از طریق یکسو‌کننده عبور کرده و سپس از طریق اینورتر به تجهیزات فناوری اطلاعات (ITE) منتقل می‌شود. ولتاژ و فرکانس خروجی کاملاً از ورودی جدا بوده و مستقل از آن هستند. این سیستم به‌طور فنی به‌عنوان ولتاژ و فرکانس مستقل (VFI) طبقه‌بندی می‌شود.

• حالت عادی کارکرد: در حالت عادی، دستگاه از طریق یک suppressor ولتاژ ناخواسته مانند نوسانات شدید یا تغییرات کوچک را جذب و تنظیم می‌کند.

• هنگام قطعی برق: باتری انرژی ذخیره‌شده را به اینورتر منتقل کرده و توان پاک و مداومی به تجهیزات ارائه می‌دهد.

UPS خط تعاملی (Line Interactive)

این نوع UPS که به‌عنوان ولتاژ مستقل (VI) نیز شناخته می‌شود، فرکانس خروجی مشابه فرکانس ورودی دارد. برخلاف VFI، این UPS در حالت عادی توان را مستقیماً از منبع تغذیه می‌گیرد و در زمان قطع برق باتری وارد عمل می‌شود.

UPS آماده‌به‌کار (Standby)

این UPS که به‌عنوان ولتاژ و فرکانس وابسته (VFD) طبقه‌بندی می‌شود، در حالت عادی توان را مستقیماً به تجهیزات می‌رساند و باتری و اینورتر تنها در زمان قطع برق وارد مدار می‌شوند. در زمان بازگشت برق، باتری و اینورتر از مدار خارج شده و برق دوباره از منبع اصلی تأمین می‌شود.

حالت اقتصادی (Eco Mode)

در این حالت، UPS تنها در زمان قطعی برق به‌طور کامل وارد عمل می‌شود و در زمان عادی با حذف یکسو‌کننده و اینورتر، تلفات انرژی کاهش می‌یابد. این حالت به‌ویژه در ساعات کمتر بحرانی مانند شب‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

UPS با بای‌پس استاتیک و نگهداری

تمامی UPS‌ها دارای بای‌پس داخلی برای هدایت برق به‌طور مستقیم به تجهیزات در هنگام خرابی یا تعمیر سیستم هستند. در حالت بای‌پس، UPS محافظت کامل ارائه نمی‌دهد و تنها نوسانات شدید را محدود می‌کند. در یک از این سیستم‌ها برای کاربردهای خاص طراحی شده‌اند و انتخاب نوع مناسب به نیازهای عملیاتی و سطح محافظت مورد نظر بستگی دارد.

انواع مختلفی از UPS برای کاربردهای مختلف وجود دارد

ملاحظات برای انتخاب و استفاده از سیستم‌های UPS

ملاحظات مهم برای انتخاب یک سیستم UPS عبارتند از:

• نیازهای برق: سازمان‌ها ابتدا باید ظرفیت بار را تعیین کنند. این شامل محاسبه مجموع بار برق تمام دستگاه‌های متصل و زمان عملکرد مورد نیاز در طول قطعی برق است.

• نوع UPS: سازمان‌ها باید بین UPS آماده‌به‌کار (برای کاربردهای کمتر بحرانی)، UPS خط تعاملی (برای محیط‌هایی با مشکلات جزئی کیفیت برق) و UPS تبدیل دوگانه (برای کاربردهای بحرانی) انتخاب کنند.

• نوع باتری و نگهداری: برخی باتری‌ها نیاز به نگهداری یا تعویض منظم دارند. باتری‌های لیتیوم-یونی معمولاً کمترین نیاز به نگهداری را دارند، سپس باتری‌های نیکل-کادمیوم، VRLA و باتری‌های سربی غرق‌شده قرار دارند.

• مدولار بودن: بیشتر UPS‌های باتری‌دار مدرن مدولار هستند. این‌ها از چندین واحد UPS و باتری کوچک تشکیل شده‌اند که می‌توانند به‌طور مشترک برای تأمین ظرفیت، افزونگی یا هر دو استفاده شوند. فریم باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا انتظارات بلندمدت و رشد آینده را در نظر بگیرد.

• عملکرد گام‌به‌گام: زمانی که بارهای بزرگ به‌طور ناگهانی به تجهیزات برقی تحمیل می‌شوند، برق می‌تواند به‌طور لحظه‌ای ناپایدار شود، مانند زمانی که برق به خانه‌ها باز می‌گردد و چراغ‌ها چشمک می‌زنند یا وقتی موتورهای بزرگ راه‌اندازی می‌شوند و چراغ‌ها لحظه‌ای کم نور می‌شوند. این موضوع به‌ویژه در سیستم‌های افزونگی 2N UPS حائز اهمیت است.

• ضریب توان UPS: ضریب توان (pf) تفاوت بین توان واقعی و توان ظاهری است. این مسئله معمولاً درک اشتباهی دارد، اما برای خریدار مهم است که بداند. در گذشته بیشتر UPS‌های بزرگ ضریب توان 0.8 داشتند، که به این معنا بود که یک UPS 100 کیلوولت‌آمپر (kVA) تنها می‌توانست 80 کیلووات توان واقعی تحویل دهد. اما بیشتر UPS‌های مدرن امروز دارای ضریب توان 0.9 تا 1.0 هستند که به این معناست که توان واقعی در کیلووات بسیار نزدیک به یا حتی برابر با توان ظاهری در کیلوولت‌آمپر است.

• UPS مرکزی در مقابل UPS توزیع‌شده: UPS‌های توزیع‌شده معمولاً به این معنا هستند که UPS‌های کوچکی در هر کابینت تجهیزات نصب می‌شوند، اگرچه گاهی اوقات یک UPS برای هر ردیف کابینت وجود دارد. UPS‌های کوچک معمولاً ضریب توان 0.7 دارند، بنابراین یک UPS که به‌عنوان 1,000 kVA تبلیغ می‌شود ممکن است تنها 700 وات توان واقعی تحویل دهد.

• نگهداری UPS‌های توزیع‌شده: UPS‌های کوچک توزیع‌شده همیشه به‌خوبی سیستم‌های بزرگ نگهداری نمی‌شوند، بنابراین باتری‌های خراب اغلب تا زمانی که دیر شده باشد، شناسایی نمی‌شوند.

سیستم UPS به جلوگیری از خاموشی‌های ناگهانی کمک می‌کند

سوالات متداول در مورد UPS‌ها

1. UPS چیست و چه کاربردهایی دارد؟

UPS (منبع تغذیه بدون وقفه) دستگاهی است که به‌منظور تأمین برق اضطراری به تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی استفاده می‌شود. در صورتی که برق اصلی قطع شود، UPS از باتری‌های خود استفاده کرده و برق مورد نیاز تجهیزات را تأمین می‌کند. این دستگاه‌ها معمولاً در مراکز داده، بیمارستان‌ها، صنایع، و مکان‌هایی که نیاز به برق بی‌وقفه دارند، به کار می‌روند.

2. چگونه عمر UPS را افزایش دهم؟

برای افزایش عمر UPS‌ها باید به نکات زیر توجه کنید:

• استفاده از دستگاه در دمای مناسب (غالباً بین 20 تا 25 درجه سانتی‌گراد).

• نگهداری باتری‌ها به‌طور منظم و بررسی سلامت آن‌ها.

• جلوگیری از شارژ یا تخلیه بیش‌ازحد باتری‌ها.

• استفاده از UPS برای بارهای مناسب و مطابق با توان آن.

3. چطور متوجه شوم که باتری UPS نیاز به تعویض دارد؟

اگر UPS شروع به نشان دادن هشدارهایی مانند «باطری ضعیف» یا «خطای باتری» کند، احتمالاً باتری نیاز به تعویض دارد. علاوه بر این، در صورتی که زمان عملکرد باتری کاهش یابد یا باتری پس از قطع برق به‌درستی کار نکند، باید باتری تعویض شود.

4. آیا UPS برای تمامی دستگاه‌ها مناسب است؟

خیر، UPS‌ها معمولاً برای تجهیزات با توان کم تا متوسط طراحی شده‌اند. برای دستگاه‌های بزرگ مانند سرورها یا تجهیزات صنعتی، UPS‌هایی با توان بالا و باتری‌های قوی‌تر نیاز است. باید اطمینان حاصل کنید که UPS انتخابی شما توان مورد نیاز دستگاه‌ها را تأمین می‌کند.

5. چرا UPS باید از محافظ‌های اضافی بی‌نیاز باشد؟

UPS‌ها به‌طور خودکار قادر به فیلتر کردن نوسانات برق، پیک‌های ولتاژی و ایجاد یک منبع برق پایدار هستند. بنابراین نیازی به استفاده از محافظ‌های اضافی به همراه UPS وجود ندارد.

6. آیا UPS باید در همه مواقع روشن باشد؟

بله، UPS باید به‌طور مداوم روشن باشد تا در صورت قطع برق بتواند بلافاصله وارد عمل شود و برق اضطراری را تأمین کند. این دستگاه‌ها معمولاً برای کارکرد مداوم طراحی شده‌اند و خاموش کردن آن‌ها ممکن است در هنگام بروز قطعی برق مشکلاتی ایجاد کند.

7. چه مدت زمان می‌توان از UPS استفاده کرد؟

مدت زمان استفاده از UPS بستگی به نوع باتری و بار الکتریکی متصل به آن دارد. UPS‌ها معمولاً بین 10 دقیقه تا 1 ساعت می‌توانند برق اضطراری تأمین کنند، مگر اینکه باتری‌های اضافی به سیستم متصل باشد.

8. UPS چگونه از تجهیزات در برابر نوسانات برق محافظت می‌کند؟

UPS‌ها با فیلتر کردن نوسانات ولتاژ، پیک‌های برق و میکروقطعی‌ها، برق تمیز و پایدار را برای تجهیزات فراهم می‌کنند. این امر به جلوگیری از آسیب‌دیدگی دستگاه‌های حساس کمک می‌کند.

سخن پایانی 

در نهایت، UPS‌ها به عنوان یک ابزار حیاتی در دنیای مدرن برای تضمین تأمین برق بدون وقفه در مواقع اضطراری شناخته می‌شوند. این دستگاه‌ها نه تنها از تجهیزات حساس در برابر نوسانات برق محافظت می‌کنند، بلکه در شرایطی که قطع برق رخ دهد، تضمین می‌کنند که فعالیت‌های مهم و بحرانی همچنان ادامه یابد. انتخاب یک UPS مناسب با توجه به نیازهای خاص شما و نگهداری منظم آن می‌تواند عمر مفید تجهیزات شما را افزایش دهد و از بروز مشکلات جدی جلوگیری کند. به‌طور کلی، داشتن یک UPS خوب و عملکرد صحیح آن به‌ویژه در محیط‌های حساس و حیاتی می‌تواند از بروز خسارات مالی و اطلاعاتی جلوگیری کند و به‌طور کلی به بهبود کیفیت و پایداری سیستم‌ها کمک کند.

گردآوری:بخش دانش کسب و کار