اگر شما هم در در زمان کار کردن با وسایل برقی در خانه یا محل کار خود تجربه قطع برق شهری را داشته اید، پس با عصبانیت و اضطراب ناشی از عدم ذخیره شدن و از بین رفتن اطلاعاتتان نیز آشنا هستید. آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده اید که با داشتن یک باتری یو پی اس ساده در خانه و یا محل کار خود، نه تنها میتوانید از این اتفاق ناخوشایند جلوگیری کنید، بلکه میتوانید از آسیب دیدگی وسائل برقی خود نیز پیشگیری کنید؟ شما میتوانید در مواقع اضطراری قطع برق، از وجود یک ups خوب که جوابگوی نیازهای شما است لذت ببرید. با خواندن این مقاله که به زبان ساده عملکرد، کارایی و موارد مورد استفاده ups را بیان کرده است، اطلاعات کاملی از دنیای ups خواهید داشت و در انتها می توانید ups مناسب خود را انتخاب نمایید.
یو پی اس (Ups) دستگاهی الکترونیکی میباشد که در صورت قطع برق یا تغییرات جریان برق، برای پشتیبانی و حفاظت از وسائل الکتریکی و الکترونیکی شما وارد کار میشود. یو پی اس (Ups) به کمک باتری Ups که در داخل آن تعبیه شده میتواند جریان برق متناوب تولید کنند. از یو پی اس به عنوان یک منبع تغذیه اضطراری و یا منبع تغذیه بدون وقفه نیز یاد میکنند که از نام کامل لاتین این دستگاه الکترونیکی یعنی (Uninterruptible Power Supply) منشا میگیرد:
Uninterruptible به معنی بدون وقفه
Power به معنی منبع قدرت و نیرو
Supply به معنی ذخیره
یو پی اس (Ups) به کمک اجزای داخلی خود که همگی جامد هستند، میتواند توسط باتری یو پی اس (Ups) انرژی را در خود ذخیره کرده و در زمان قطع برق جریان متناوت(AC) تولید کند و از قطع شدن یا تغییرات جریان برق جلوگیری کند و با یک جمع بندی کلی میتوان گفت نقش یو پی اس ارائه انرژی الکتریکی پیوسته با کیفیت مطلوب میباشد.
یو پی اس (Ups) بین جریان برق ورودی و وسائل الکتریکی شما قرار میگیرد و در حالت عادی از همان جریان ورودی تغذیه میکند. اما در حالت اضطراری در صورت قطع کامل برق، یو پی اس (Ups) میتواند برای مدتی کوتاه وارد عمل شده تا شما فرصت کنید برای جلوگیری از آسیب به وسائل الکتریکی، آنها را به شکل صحیح خاموش کنید یا اگر در حال جابه جایی اطلاعات هستید، اطلاعات شما از بین نرود. یو پی اس (Ups) میتواند بلند مدت هم از سیستم های برقی شما پشتیبانی کند تا در صورت قطع کامل جریان برق بتوانید ساعت ها از وسائل برقی خود استفاده نمایید تا زمانی که برق شهری وصل شود.
اگر برق شهری قطع نشود یو پی اس (Ups) باز هم برای شما کارآمد است. مشکلات برق شهری و نوسان جریان برق را نمیتوانیم انکار کنیم. همه افرادی که با وسایل برقی سر و کار دارند میدانند یکی از بیشترین خسارات به تجهیزات برقی و حساس، به علت نوسانات جریان برق میباشد؛ که هزینه های زیادی را برای صاحبان خود در بردارد، در صورت ایجاد نوسانات برق، یو پی اس (Ups) وارد عمل می شود و با ایجاد جریان برق متناوب از آسیب رسیدن به وسائل برقی شما جلوگیری میکند.
دو یا چند سلول ذخیره انرژی الکتریکی که در کنار یکدیگر قرار گرفته اند و به یکدیگر متصل شده اند و وظیفه ذخیره انرژی الکتریکی را دارند.
تبدیل DC به AC
تبدیل AC به DC
وظیفه از دسترس خارج کردن یو پی اس را به عهده دارد و دو نوع اتوماتیک و دستی را شامل میشود
وقتی یو پی اس را به یک منبع تغذیه اولیه، که برق شهری ما میباشد وصل میکنیم، در این زمان شارژر با استفاده از یک سو کننده، هم جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل میکند و هم منبع تغذیه ثانویه یا باتری یو پی اس را شارژ میکند. در صورت ایجاد هرگونه مشکل در برق ورودی از جمله قطع برق، ایجاد نوسانات ولتاژ، افزایش یا کاهش ناگهانی ولتاژ، افزایش یا کاهش طولانی مدت ولتاژ برق ورودی، باتری یو پی اس به کمک اینورتر، جریان مستقیم درون باتری یو پی اس را به جریان متناوب و قابل استفاده برای دستگاههای برقی شما تبدیل میکند.
با طی این فرآیند است که شما میتوانید از مزایای وجود یک منبع تغذیه بدون وقفه بهره ببرید.
اگر یو پی اس قادر به تامین جریان متناوب، برای تغذیه کننده خود نباشد، در این صورت باید راهی وجود داشته باشد که منبع تغذیه کننده به جریان برق شهری وصل شود و دستگاه یو پی اس به تعمیرگاه فرستاده شود. در بعضی از یو پی اس ها با تشخیص بار اضافی، خود دستگاه یو پی اس به شکل اتوماتیک به حالت bypass میرود و در برخی دیگر از انواع یو پی اس ها کلیدی بر روی یو پی اس تعبیه شده که میتوانید با استفاده از این کلید، بای پس دستگاه خود را از مدار خارج و به تعمیرگاه ارسال کنید.
یو پی اس ها در سه نوع اصلی آنلاین، آفلاین و لاین اینتراکتیو تولید میشوند که به اختصار به عملکرد و موارد استفاده ی هر یک میپردازیم:
یو پی اس آفلاین: سیستم آفلاین در شرایط عادی، شارژر باتری مدام کار میکند. بارهای حساس از مسیر بای پس انرژی خو را میگیرند. وقتی که مسیر بای پس قطع شود یا تغییرات ولتاژ داشته باشد، مسیر اینورتر جایگزین آن میشود.
از یو پی اس آفلاین برای کامپیوترهای شخصی، دوربین های مداربسته، دستگاههای حضور و غیاب، دستگاههای خودپرداز، دزدگیر اماکن و خانه های هوشمند استفاده میشود.
یو پی اس لاین اینتراکتیو: در سیستم یو پی اس لاین اینتراکتیو با اضافه شدن سیستم تنظیم ولتاژ در مسیر بای پس، عملکرد بهتری نسبت به مدل آفلاین دارند. دو مدل متداول این یو پی اس ها مدل مجهز به ترانس Buck/Boost و مدل ترانس فرورزنانس میباشد.
یو پی اس آنلاین: در این سیستم ها بخش شارژ باتری یو پی اس با بخش شارژر جابه جا شده و شارژر ممکن است از قسمت قدرتمند یا دو قسمت تشکیل شده باشد. اینورتر با قطع برق انرژی DC باتری را به جریان میاندازد. بیشترین حفاظت و تامین انرژی را در این یو پی اس ها میتوان مشاهده کرد.
از یو پس اس های آنلاین بیشتر برای اتاق های سرور، تجهیزات پزشکی، تجهیزات اندازه گیری، تجهیزات اتاق عمل، کامپیوترهای سرور هاست، یو پی اس هایی که توان بالایی دارند و یو پی اس های لاین اینتراکتیو استفاده میشود.
برای پیاده سازی و طراحی سیستم های UPS از روش های مختلفی استفاده میشود که هر یک دارای ویژگی و عملکرد متفاوتی هستند.
Standby on-line hybrid
Standby-Ferro
Line Interactive
Double Conversion On-Line
Delta Conversion On-Line
یو پی اس استندبای هیبرید آنلاین – Standby on-line hybrid
یو پی اس استندبای که بر چسب آنلاین را با خودش به همراه دارد، در هنگام قطع برق دقیقا مانند یو پی اس استندبای روشن میشود. شارژر باتری هم مانند یک یو پی اس استندبای کوچک میباشد و اگر در ساختار خود یک سوئیچ انتقال داشته باشد، میتواند مراحل بای پس را طی کند و در هنگام خرابی به تعمیرگاه اعزام شود. اکثر افراد فکر میکنند مسیر اصلی همیشه آنلاین است، اما در واقع مسیر برق ورودی تا باتری یو پی اس و خروجی تنها نیمی از مسیر میباشد که آنلاین است (اینورتر) در حالی که نیمه دیگر مسیر یعنی مسیر مبدل DC به DC در حالت استندبای قرار دارد.
ویژگی یو پی اس استندبای هیبرید آنلاین
یو پی اس استندبای فرو – Standby-Ferro
UPS استندبای فرو به عنوان محبوبترین یو پی اس برای کامپیوترهای شخصی شناخته شده است. که یکی از یو پی اس های آفلاین میباشد. اگر شرایط عادی باشد مانند همه یو پی اس ها از منبع تغذیه اولیه که همان برق ورودی میباشد تغذیه میکند و در صورت قطع یا تغییرات در ولتاژ برق ورودی به کمک ترانسی خاص به نام فرورزونانت که با اشباع هسته ترانس ولتاژ ثابتی را در خروجی ایجاد می کند سوئیچ انتقال باز میشود و اینورتر بار خروجی را بالا میبرد. بخاطر راندمان پایین و ناپایداری که این نوع یو پی اس ها دارند، محبوبیت این طرح به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کرده است. یو پی اس استندبای یا آماده بکار یعنی زمانی که جریان ورودی قطع شود کار خو را آغاز میکند و در واقع نباید اتلاف انرژی زیادی داشته باشد. اما این نوع یو پی اس که گرمای زیادی تولید میکند ناکارآمد هستند.
با این حال اگر در ساختار این یو پی اس ها از سویچ انتقال استفاده کنند، میتوانند از یو پی اس های آنلاین باشند.
ویژگی های یو پی اس استندبای فرو:
یو پی اس لاین اینتر اکتیو – The Line Interactive UPS
یکی از مدل های یو پی اس که بیشتر برای سرورهای کوچک، شبکه ها، سرورها و تجهیزات آی تی (IT) مورد استفاده قرار میگیرد. یو پی اس لاین اینتراکتیو مشابه یو پی اس های آفلاین می باشد. تنها تفاوت آنها در خروجی یو پی اس است که در یو پی اس لاین اینتراکتیو از استبیلایزر یا تنظیم کننده ولتاژ استفاده کردند تا برق بدون نویز و نوسانی را به مصرف کننده ها تحویل بدهد. این مدل از یو پی اس ها با تاخیر ۴ الی ۱۵ میلی ثانیه ای وارد مدار می شوند که در این سیستم در حالت عادی برق شهر توسط سوئیچ خروجی انتخاب شده و به سمت مصرف کننده هدایت میشود و در همین حالت باتری یو پی اس هم شارژ میشود. با اختلال در برق ورودی حالت سوئیچ خروجی تغییر و خروجی اینورتر را به سمت مصرف کننده هدایت می کند.
ویژگی های بارز یو پی اس لاین اینتراکتیو – The Line Interactive UPS
یو پی اس دابل کانورژن آنلاین – Double Conversion On-Line
یو پی اس دابل کانورژن یا بدون ترانس یکی از انواع یو پی اس های آنلاین میباشد که مانند همه یو پی اس ها در حالت عادی باتری یو پی اس از منبع تغذیه اولیه یا برق شهری تغذیه میکند و شارژ میشود و در همین حین اینورتر برق باتری یو پی اس را به جریان متناوب تبدیل میکند.
در این نوع از یو پی اس ها سوئیچ برای Bypass کردن باتری در صورت مشاهده هرگونه خرابی در یو پی اس استفاده میشود و به کمک این کلید میتوان یو پی اس را از دسترس خارج و به تعمیرگاه ارسال کنیم.
ویژگی های یو پی اس دابل کانورژن آنلاین – Double Conversion On-Line
یو پی اس دلتا کانورژن آنلاین – Delta Conversion On-Line
این یو پی اس آنلاین نسبت به نوع قبلی برای توانهای بالاتر استفاده میشود و برای افزایش ظرفیت کوتاه مدت جریان، از ترانس در آنها استفاده میشود. علاوه بر ترانس، مبدل دلتا نیز به افزایش توان خروجی سیستم کمک بسزایی میکند، چون بعد از قطع جریان برق AC تمامی مراحل مانند مدل یو پی اس دابل کانورژن طی میشود. یو پی اس دلتا کانورژن برای زمانی که چند مصرف کننده به یکباره به آن متصل میشوند، بسیار مناسب میباشد. ولی بخاطر تولید گرمای زیادی که دارد در محیط های کوچک و مصارف معمول، از آنها استفاده نمیکنند و بیشتر کاربرد صنعتی این یو پی اس آنها را محبوب کرده است.
ویژگی های یو پی اس دلتا کانورژن آنلاین – Delta Conversion On-Line
همانطور که استفاده از یو پی اس در بسیاری از موارد مفید و کارآمد میباشد، در بعضی از دستگاهها نوع خاصی از بارها وجود دارد که نباید به حالت عادی به دستگاههای یو پی اس وصل شوند، که عبارتند از موارد زیر:
یکی از مهم ترین اجرای UPSکه باعث راه اندازی مدار UPS میشود، باتری UPS است. باتری UPS قلب دستگاه یو پی اس شما است. نقش باتری یو پی اس آنقدر اهمیت دارد که یکی از موارد اساسی در تعیین نوع یو پی اس ها باتری استفاده شده در آنها است. مسلما باتری یو پی اس دلتا کانورژن آنلاین خیلی قوی تر از یو پی اس استندبای فرو میباشد.
باتری یو پی اس مانند دیگر باتری ها، وظیفه ذخیره انرژی را به عهده دارد. باتری ها کلا براساس نحوه شارژ، در دو دسته قرار دارند.
باتری یو پی اس و باتری ماشین، جزء دسته اول باتری ها هستند و توسط شارژر میتوانند مجددا شارژ شده و قابل استفاده باشند. باتری یو پی اس هم دارای شارژر میباشد، که با توان و قابلیت های شارژ مجدد مختلف در بازار عرضه میشوند.
باتری یو پی اس باتوجه به تکنولوژی ساخت و نوع موارد به کار رفته در هنگام ساخت آن، طول عمر و کیفیت های متفاوتی دارند و باتوجه به تنوع باتری های یو پی اس، در این مقاله باتری های کاربردی یو پی اس را بررسی خواهیم کرد.
باتری یو پی اس سیلد اسید (Lead Acid)
باتری یو پی اس لید اسید بدون نگهداری VRLA باتری های مهر و موم شده ای هستند که از طریق یک دریچه ی تنظیم شده میتوانند بخارات حاصل از واکنش های شیمیایی درون جعبه را به بیرون تخلیه کنند. البته تولید این بخارات، یک اتفاق نادر میباشد. مثلا وقتی باتری زیاد شارژ شود یا ترشحات بیشتر از حد معمول، باعث تولید بخارات در باتری های سرب اسید شوند. باتری های سرب اسید نیاز به نگهداری، مراقبت و سرویس ندارند، چون هیدروژنی که در هنگام شارژ شدن باتری تولید میشود در داخل جعبه باتری با اکسیژن ترکیب میشود و آب را تشکل میدهد.
باتری یو پی اس سرب اسید از نظر ساختار شباهت زیادی به باتری ماشین دارد با این تفاوت که تمام اجزای آن جامد میباشد و بخاطر تولید گاز هیدروژن و انفجار، تمام اجزای آن با پوششی از نمد پوشیده شده اند تا در هنگام حرکت از هرگونه اتفاق ناخوشایندی جلوگیری شود. اجزای سازنده آن دقیقا مانند باتری ماشین میباشد. همچنین اجزای این باتری هم مانند باتری ماشین، با یک بسته بندی محکم و ضد اسید و ضربه محافظت میشود. درب باتری یو پی اس سیلد اسید کاملا بسته، بدون نیاز به سرویس و نگهداری میباشد و با ولتاژ ۱۲ ولت در بازار عرضه میشود.
قدیمی ترین باتری مورد استفاده در اکثر یو پی اس ها، باتری سیلد اسید میباشد. باتری سرب اسید با قابلیت شارژ مجدد اولین بار توسط فیزیک دان فرانسوی Gaston Plante در سال ۱۸۵۹ به بازار فروش باتری معرفی شد.
این باتری از نظر کیفیت و طول عمر در رده ی متوسط قرار دارد. یعنی در صورت استفاده مناسب از این باتری، طول عمر ۵ سال را میتواند داشته باشد، که باتوجه به قیمت این باتری، در مقایسه با سایر مدل های باتری، یک باتری مناسب و به صرفه میتواند باشد.
باتری یو پی اس نیکل کادمیوم (Nickel cadmium)
باتری یو پی اس نیکل کادمیوم را میتوان دارنده مدال نقره ای فروش در باتری های یو پی اس دانست. باتری های نیکل کادمیوم اولین بار در سال ۱۸۹۹ توسط مخترع سوئدی تباری به نام Waldemar Jungner به بازار فروش باتری ها معرفی شد. اما متاسفانه بخاطر هزینه ی زیادی که داشتند با استقبال زیادی مواجه نشد. تا اینکه اواسط دهه ۱۹۶۰ و باتوجه به افزایش نیاز بیشتر ابزار مصرف کننده صنعتی به باتری مخصوصا در کشورهای آمریکایی و ژاپنی مورد استفاده بیشتر قرار گرفت.
هیدروکسید نیکل Ni(OH)2 و هیدروکسید کادمیوم که نقش الکترود را دارند و هیدروکسید پتاسیم قلیایی با غلظت ۲۰% تا ۳۵% محلول در آب که نقش الکترولیت را دارد، از اجزای تشکیل دهنده یک باتری نیکل کادمیوم چرخه عمیق است که در شرایط سخت تحمل بالایی دارد و کیفیت بالایی از خود ارائه میدهد.
باتری یو پی اس لیتیوم یون
قبل تر راجع به باتری های لیتیوم یون و تاریخچه ی این باتری ها صحبت کرده ایم. زمان زیادی از اختراع این نوع از باتری ها نمیگذرد و از نظر تکنولوژی ساخت نسبت به بقیه انواع باتری برتری دارد و دارای استانداردهای جهانی میباشد. باتری های لیتیوم یونی با سرعت بسیار بالایی شارژ میشوند و کیفیت بالا و طول عمر بالا، مزیت های این نوع از باتری ها میباشد. اما در مقابل این همه مزیت، هزینه بسیار بالای باتری لیتیوم یون یکی از مواردی است که باعث شده تا افراد زیادی از این باتری ها برای یو پی اس خود استفاده نکنند. در بعضی صنایع که نیاز به یک دستگاه یو پی اس قدرتمند و با کیفیت است، میتوان از باتری لیتیوم یون استفاده کرد. البته باید توجه نمایید که دستگاه شما توانایی شارژ کردن این باتری ها را داشته باشد.
یکی از نکات بسیار مهم در خرید باتری، توجه به مشخصات دستگاه شماست. هنگام خرید باتری برای دستگاه یو پی اس خود دقت داشته باشید که تنها به قدرت باتری که میخواهید خریداری کنید دقت نکنید. اولین مورد که باید به آن توجه کنید مشخصات دستگاه یو پی اس شما میباشد که توانایی پشتیبانی از چه نوع باتری را دارد.
طبق آمارهای منتشر شد باتری های VRLA (بدون نیاز به نگهداری) رایج ترین باتری هایی هستند که در یو پی اس ها مورد استفاده قرار میگیرند. اما در موارد خاص و نیازهای ویژه، از باتری های نیکل کادمیوم و لیتیوم یون نیز استفاده میشود. استفاده از باتری های یون لیتیوم به عنوان یک فناوری به سرعت در حال رشد است. چرا که در این مدل، چگالی و انرژی بالا و وزن بسیار کم میباشد.
باتری لید اسید باتوجه به الکترولیت موجود در آنها به دو دسته تقسیم میشوند.
موارد استفاده از باتری اسید سرب یا لید_اسید
باتری اسید و سرب با وجود ماهیت سمی، خورنده و شکننده خود، مزایای زیادی دارند. همانطور که ملاحظه کردید موارد استفاده از باتری های سرب_اسید بسیار زیاد و متنوع میباشد. این باتری ها میتوانند مدت زمان زیادی مورد استفاده قرار بگیرند، اما کمترین نشانه ای از تغییر و نیاز به تعمیرات را از خود نشان دهند و در عملکرد طبیعی حرارت زیادی تولید نکنند و عمر طولانی دارند و به طور کلی قابل اطمینان ترین باتری های هستند که به راحتی در دسترس هستند و ۹۰% از محبوبیت باتری های لید اسید به دلیل قیمت و اطمینان در عملکرد آنها میباشد.
تنوع در باتری های یو پی اس بسیار زیاد میباشد کشورهایی مثل کره جنوبی، چین، آلمان، امریکا، فرانسه، هند و ایتالیا هم از جمله تولید کنندگان باتری یو پی اس در دنیا هستند. در ایران شرکت توسعه منابع انرژی توان یا باتری سازی نیرو، که با نام آشنای صبا باتری در ایران و خارج از مرزهای ایران در حوزه تولید باتری فعالیت میکند؛ در حوزه باتری های یو پی اس هم از شرکت های نام آشنا در ایران است.
شرکت صبا باتری تولید کننده باتری یو پی اس، با ایجاد مزیت رقابتی در بازار ایران و با قیمت بسیار پایین تر و مناسب تر نسبت به رقبا در ایران به کار خود ادامه میدهد. باتری یو پی اس صبا باتری با کیفیت و قیمت مناسب باعث شده این برند آشنای تولید کننده باتری، تا کنون ۲۹% از سهم بازار داخلی را از آن خود کند.
