یو پی اس چیست ؟ نقش سیستم ups

برق شهری همواره دارای مشکلاتی است که استفاده از آن برای سیستم ها و تجهیزات حساس الکتریکی به تنهایی توصیه نمی شود. بلکه باید از راهکارهایی برای پیشگیری از مشکلات احتمالی از قبیل نویز و قطعی و موارد دیگر ارائه داد. که از اطلاعات و سخت افزار های مخابراتی محافظت کند. ما در اینجا به بررسی و معرفی یک راهکار به نام  یو پی اس UPS می پردازیم. ابتدا باید بدانیم یک سیستم یو پی اس چیست و چه وظایفی دارد.

دستگاه ups چیست و چه نقشی دارد؟

دستگاه یو پی اس UPS چیست؟

دستگاه  UPS دستگاهی الکترونیکی می باشد که به منظور تامین دائم انرژی برای دستگاه‌های مصرف کننده  طراحی شده است که به اختلالات موجود در شبکه و قطع  و وصل برق  بسیارحساس است و به دلیل حساسیت های بسیار بالا به قطعی ونوسانات برق مجموعه های درمانی و بیمارستانی، مخابراتی، کامپیوتری و غیره، از تجهیزات موردنیاز این مجموعه ها  می‌باشند.

از نمونه مشکلات ایجاد شده بر روی شبکه‌ برق شهری تغییراتی مثل  افزایش یا کاهش ناگهانی ولتاژ، انواع مختلف  اعوجاج لحظه ای یا دایم و تغییر فرکانس هستند. با توجه به پیشرفت تکنولوژی و دستگاه های تولید شده ودقت وحساسیت های بالای آنها وکاربرد های خاص و ویژه خود خود به  تجهیزاتی همچون منبع تغذیه بدون هیچ گونه وقفه ای نیاز مند هستند تا ولتاژ و فرکانس ثابت و قابل اطمینان را تامین نماید.

نقش دستگاه یو پی اس چیست؟

از مهمترین کارایی های UPS یو پی اس در زمانی می باشد که برق شهری قطع می شود که بلافاصله وبدون وقفه دستگاه یو پی اس وارد مدار می شود وبرق مصرفی لازم را تامین می نماید به نحوی که نیازی به RESET کردن یا خاموش کردن دستگاه مورد استفاده باشد.

سیستم یو پی اس وظیفه حفاظت از وسایل  الکتریکی حساس در برابر نوسانات برق را دارد و این سیستم  از تعمیرات و عقب افتادگی های هزینه‌دار جلوگیری به عمل می آورد. در واقع یو پی اس علاوه برب محافظت از دستگاه‌های الکتریکی حساس، ثبات جریان برق تقویتی فراهم  می آورد که به آنلاین ماندن برنامه های حساس کمک شایانی  می‌نماید.

یو پی اس (ups) مخفف چیست؟

UPS مخفف عبارت Uninterruptible Power Supply می باشد که به معنی منبع تغذیه بدون وقفه است.

نقش دستگاه UPS ایجاد یک ثبات در تامین انرژی لازم برای بار مصرفی می باشد. این سیستم که جایگاه آن بین برق شهری و دستگاه مصرف کننده است افزون بر تامین بی وقفه منبع انرژی، از ایجاد نویز و نواسنات ولتاژ به تجهیزات حساس مصرف کننده، جلوگیری می کند که در این مواقع انرژی لازم را از باطری تعبیه شده استفاده می کند.

در گذشته همه بر این باور بودند که سیستم های ups گران قیمت بوده و استفاده از آن صرفه اقتصادی ندارند. اما امروزه با توجه به اهمیت نگهداری از تجهیزات الکتریکیی و شبکه های اطلاعات، خرید ups بسیار مقرون به صرفه تر تعویض این تجهیزات است.

کاربرد سیستم یو پی اس UPS

دستگاه UPS تقریبا” در همه جا مورد نیاز می باشند چه در منازلی که دارای یک عدد کامپیوتر باشد و یا در شرکتها و ادارات بزرگ که چندین کامپیوتر , پرینتر, فکس, اسکنر , تلفن سانترال , سیستم های حفاظتی یا در مراکز تحقیقاتی , آزمایشگاهی و پزشکی و. . . . . می باشد.

چرا که در زمان نبود برق شهر بتوان از این سیستم ها استفاده نمود و در زمان وصل برق شهر بتوان از آسیبهای جدی به سیستم ها جلوگیری نمود.

با توجه به رشد صنایع و تجهیزات در سالهای اخیر در دنیا، راه اندازی و استفاده از این تجهیزات، نیاز به نیروهای الکتریکی را بیشتر عیان کرده است. در سالهای اخیر با بالا رفتن دقت و حساسیت در این گونه مصرف کننده ها، نیاز به نیروی برق تمیزتر و سالمتر نیز آشکار شد.

در طی این سالها دستگاههای مختلفی با تکنولوژی های گوناگونی برای تهیه و تثبیت نیروی الکتریکی ابداع، اختراع و بکار گرفته شد. در مرحله تولید برق: انواع توربینها ، ژنراتورها و … ، در مرحله تثبیت برق: استابلایزرها، گاورنرها، سیستمهای مولد برق اضطراری (‌UPS )، مورد استفاده قرار گرفت.

کار یو پی اس چیست؟

از مزیت های استفاده سیستم یو پی اس می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• در صورت قطعی ناگهانی برق شهری، توان مصرفی تجهیزات الکتریکی را با استفاده از انرژی ذخیره شده در باتری فراهم می کند.
• در صورت افت ناگهانی ولتاژ ups همچون قطعی برق به صورت لحظه ای از باتری استفاده می کند.
• افزایش ناگهانی ولتاژ در اثر رعد و برق را کنترل کرده و از ایجاد آسیب به تجهیزات جلوگیری به عمل می آورد.
• وجود فیلتر در یو پی اس ها از بروز مشکلات ناشی از تداخل و نویز در برق شهری و اثرات مخرب آن پیشگیری کرده است.

اجزای تشکیل دهنده یو پی اس

یو پی اس UPS از سه جز اصلی (باطری، شارژر، مبدل) تشکیل شده است:

1- باتری یو پی اس چیست؟

به طور کلی UPS ها از دو منبع برقی تغذیه می کنند یعنی به محض اینکه منبع اولیه قطع شود یو پی اس جریان انرژی را از منبع اولیه قطع کرده و به منبع ثانویه می دهد بنابراین باتری یو پی اس مهمترین بخش یک سیستم یو پی اس  است که در هنگام قطعی برق می تواند 5 دقیقه تا 3 ساعت  دستگاه مصرف کننده را روشن نگه دارد.

همیشه باید از سالم بودن باتری اطمینان حاصل کنیم چرا که استفاده از باطری های معیوب موجب از دست رفتن اطلاعات می شود بنابراین به اخطارهای آن توجه کنید که تست باطری ها به طور منظم انجام شود  و قبل از خرابی باتری یو پی اس، آن را عوض کنید.

ابعاد یک سیستم ups تا حدود زیادی بستگی به ظرفیت باطری یو پی اس دارد یعنی هرچقدر ظرفیت یک باطری بیشتر باشد اندازه آن یو پی اس بزرگتر خواهد بود. از نکات مهم دیگری که باید به آن توجه داشت باطری به عنوان منبع تغذیه ثانویه همیشه باید تست و بررسی شود چرا که معیوب بودن آن منجر به آسیب دیدن داده های الکتریکی شود.

همچنین می توان دستگاه یو پی اس را به گونه ای تنظیم کنید که هنگامی که فقط 20 درصد باطری باقی مانده است، سیستم ها ی اطلاعاتی را خاموش کند. که در این صورت نرم افزار UPS، فرایند خاموش شدن را با بستن برنامه های در حال اجرا  مانع از دست دادن داده های کاربران می شود.

البته با توجه به زمان لازم جهت خاموش شدن سرور ها، باید تنظیمات این نرم افزار را پیکره بندی کنید به طور مثال اگر سرور شما 10 دقیقه زمان برای خاموش شدن نیاز دارد باید عمل shut down زود تر از این زمان اجرا شود.

باتری ماشین با باتری یو پی اس که از جنس سرب اسیدی می باشند، تفاوت هایی دارند و به طور کلی تکنولوژی ساخت هرکدام متفاوت است. برای مثال باتری های یو پی اس برخلاف باتری های ماشین باید در مکان ثابتی قرار گیرند.

باتری های ups انواع مختلفی دارد از جمله عبارتند از: باتری یو پی اس فاراتل، باتری یو پی اس صبا، باتری یو پی اس مورسیل و باتری یو پی اس هیتاکو می باشد.

2- شارژر باتری یا رکتیفایر

از آنجائی که برق شهری به صورت متناوب است اما برق مورد نیاز باطری ها جریان مستقیم است بنابراین در upsها  از یک مبدل AC به DC برای شارژ باتری UPS استفاده می شود که همان شارژر (Charger) یا رکتیفایر نامیده می شود.

ولتاژ ایجاد شده در این قطعه با ولتاژ باتری برابر است و عمل شارژ طبق منحنی شارژ انجام می شود به طوری که مقدار جریان در شروع شارژ بیشتر است و با پر شدن باتری به مرور کمتر خواهد شد.

3- مبدل یا اینورتر

مبدل، وظیفه تبدیل برق مستقیم ذخیره شده در باتری به جریان متناوب شهری را بر عهده دارد. در صورتی که برق قطع و یا دچار مشکل شود، بلافاصله مبدل، جریان مستقیم باتری را به متناوب تبدیل کرده و منجر به تامین بدون وقفه برق مورد نیاز دستگاه می‌شود.

واحد اندازه گیری UPS، توان یا VA (حاصل ضرب ولتاژ در جریان خروجی) است.  توان یک UPS، وابسته به مبدل آن است: هر چه مبدل دستگاه یو پی اس قوی‌تر باشد توان و قدرت یو پی اس بیشتر خواهد بود به عبارتی می‌تواند تعداد و توان تجهیزات بیشتری را پشتیبانی کند از طرفی هر چه ظرفیت باتری یو پی اس بالاتر باشد زمان برق دهی در هنگام قطعی برق شهر بالاتر خواهد بود.

در برخی انواع UPS، مبدل بزرگ برق متناوب به مستقیم وجود دارد و مبدل همواره نیروی لازم برای راه اندازی وسیله برقی را تامین می‌کند و خود مبدل، انرژی لازم را از منبع اولیه و از طریق مبدل برق متناوب به مستقیم یا از باتری تامین می‌کند.

4- مدار هوشمند بای -پس

برای وصل کردن آنی برق باتری به مصرف کننده در هنگام قطع برق استفاده می شود. مدار بای پس داخلی یو پی اس ها، در مواقع توقف یو پی اس از خط های مهم دفاعی محافظت می کند. این جز بصورت اتوماتیک بر روی مدار بسته می شوند، به جریان ورودی اجازه می دهد تا بر روی مبدل (inverter)و مبدل (rectifier) و باتری ها منتقل یابد.

هر چند که منبع تغذیه جریان برق مطابق با شرایط نباشد، بای پس به سیستم های مهم این اجازه را خواهد داد که حتی در شرایطی که اجزا داخلی یو پی اس متوقف می شوند، به عملکرد خود ادامه دهند.

یو پی اس چگونه کار می کند؟

اصول کار یک UPS در ساده ترین ساختار خود به این شکل  است که بار در حالت معمول از ورودی AC تغذیه می کند و همزمان با یکسوسازی ورودی AC توسط شارژر و تبدیل آن به جریان DC باتری را شارژ می کند.

بلافاصله در صورت اینکه ورودی AC قطع شود و یا نا مناسب تشخیص داده شود، INVENTER  با تبدیل ولتاژ DC باتری به برق AC ولتاژ بار را بدون وقفه در کار تامین می کند. در حال حاضر طبق استاندارد UPS ها دارای تکنولوژی  همچون Passive Standby، Line Interactive، Double Conversion  می باشند.

نحوه عملکرد و طرز کار سیستم های یو پی اس با توجه به انواع یو پی اس متفاوت است. دسته بندی یو پی اس ها غالباً در سه قسمت زیر انجام می شود.

یو پی اس آفلاین چیست؟

این دسته از UPS ها فقط هنگام قطع برق به عنوان منابع جایگزین فعال می شوند. در این حالت منبع تغذیه دستگاه مصرف کننده از یو پی اس تغذیه کرده و به کار خود ادامه می‌دهد. بنابراین اگر هدف ما از خرید آن استفاده از ویژگی تامین برق بی وقفه است آفلاین می‌تواند گزینه‌ی مناسبی باشد.

یو پی اس آنلاین چیست؟

در شرایط طبیعی، تأمین خروجی در این نوع UPS ها پس از تصحیح ورودی یعنی پاک سازی ورودی از نویز و احیاناً سطح ولتاژ ورودیانجام می پذیرد. تنها در مواقعی همچون بروز نقص فنی، OVER LOAD یا افزایش خارج از رنج دما، یو پی اس به مد BYPASS می رود.

در انواع آنلاین علاوه بر شارژ باتری و تامین بی وقفه‌ی برق، بخش اینورتر در هر زمان فعال بوده و توان خروجی را فراهم می‌سازد. به طور جزئی تر جریان برق شهری توسط یک رکتیفایر به جریان مستقیم تبدیل می‌شود.

سپس توسط بخش اینورتر به جریان متناوب تبدیل شده و آماده‌ی ورود به دستگاه مصرف کننده می‌شود. این کار به این خاطر انجام می‌شود تا حفاظت بیشتری از دستگاه مصرف کننده از لحاظ ولتاژ ورودی صورت گیرد.

یو پی اس لاین اینتراکتیو چیست؟

در این تکنولوژی اینورتر همواره روشن است و تا زمانی که ولتاژ ورودی در بازه‌ی معمول است به شارژ باتری می‌پردازد. اما به محض این که ولتاژ ورودی از بازه‌ی معمول و مجاز خارج شود، توان خروجی یا برق وارد شده به مصرف کننده از باتری های منبع تغذیه بی وقفه تامین می‌شود تا آسیبی به دستگاه وارد نشود. از لاین اینتراکتیو بیشتر در تجهیزات شبکه ها استفاده می‌شود.

در شرایط عادی این UPS ها ورودی از طریق BYPASS به ترانسفورماتور منتقل می شود در این هنگام TRANSFORMATOR به عنوان شارژر عمل کرده و در نهایت از همین طریق خروجی AC تأمین می شود.

مشخصات دستگاه های یو پی اس چیست ؟

1- رنج و توان دستگاه ups

UPS  ها دارای توان های مختلفی می باشند که نسبت به میزان توان بار مصرفی , محاسبه و طراحی می گردد که معمولا توان این دستگاه با واحد ولت آمپر (VA) نشان داده می شود. که شکل های متداول بازار به این صورت 600VA، 1KVA، 1. 5KVA، 2KVA، 6KVA، 10KVA، 15KVA، 20KVA می باشد.

2- زمان برق دهی Backup Time یو پی اس

زمان برق دهی دستگاه یو پی اسUPS پس از قطع برق شهر متناسب با مقدار ظرفیت باتریهای سیلد لید اسید (Sealed Lead Acid) است که به آنها متصل می شوند. واحد باتریها آمپرساعت (AH) بوده که نسبت مستقیم با زمان برق دهی دارند.

با توجه به نوع و تعداد باتریهای متصله با آن متفاوت می باشد حال با توجه به انتخاب آمپر ساعت باتریها ی یو پی اس ، می توان زمان برق دستگاه یو پی اسUPS را تعیین کرد.