یو پی اس و انواع متداول آن را در چند دقیقه بشناسید

همانطور که می دانید منابع برق بدون وقفه (UPS) تجهیزاتی هستند که در لحظه، برق پشتیبان مطمئن را برای مصرف کننده های الکتریکی فراهم نموده و از تجهیزات در مقابل نقص و عیب ناشی از برق شبکه (کمبود ولتاژ یا افزایش ولتاژ) محافظت می کنند. سیستم های UPS براساس میزان زمانی که توان مورد نیاز را تامین می کنند و همچنین توانایی آن ها در بهبود کیفیت برق و هزینه آن ها، از لحاظ طراحی و عملکرد تقسیم بندی می شوند.

از کاربرد این سیستم ها می توان در سرورهای داده، صنایع و کارخانجات، آزمایشگاه ها، سیستم های نظارت تصویری، ساختمان ها، تجهیزات پزشکی، سیستم های اداری و… اشاره نمود. از آنجایی که یو پی اس از تجهیزات محافظت می کند، برای هر موقعیتی که مصرف کننده ها، ممکن است به اتلاف برق حساس باشند، مناسب خواهد بود.

به عنوان مثال، سیستم‌های UPS معمولاً برای رایانه‌ها و سرورها استفاده می‌شوند، زیرا از دست دادن برق در آن ها ممکن است منجر به از دست رفتن داده یا آسیب قطعات شده و خسارات جبران ناپذیری را ایجاد نماید. به همین ترتیب، بسیاری از انواع تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی به قطع برق یا برق بی کیفیت حساس هستند. برای بسیاری از تأسیسات بهداشتی، برق شبکه ممکن است در لحظات و زمان هایی غیرقابل اعتماد یا با کیفیت پایین باشد که منجر به اتلاف انرژی و نوسانات ولتاژ شبکه می شود که این امر بر تجهیزات تأثیر منفی خواهد گذاشت. علاوه بر این، از دست دادن برق در بیمارستان ها و آزمایشگاه ها منجر به از کار افتادن دستگاه ها می شود و کیفیت و در دسترس بودن خدمات حیاتی را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین، مراکز بهداشتی و پزشکی هم اغلب از سیستم های قدرت پشتیبان برای پاسخگویی به نیاز خود بهره می برند.

منابع برق بدون وقفه دو هدف اصلی را دنبال می کنند؛ اول اینکه می توانند در صورت قطع برق شبکه در سریع ترین زمان ممکن برق پشتیبان را فراهم کنند و ثانیا می توانند بر مشکلات کیفیت برق ناشی از نوسانات ناخواسته برای جلوگیری از آسیب به تجهیزات و مصرف کننده ها غلبه کنند.

کیفیت توان به ولتاژ، فرکانس و شکل موج منابع تغذیه بستگی دارد. منابع برق شبکه یا منابع برق اضطراری دیگر مانند ژنراتور و بانک باتری ها برای سطح ولتاژ مشخصی طراحی شده اند. مسایلی که درباره کیفیت توان و برق وجود دارد عبارتند از: قطع برق، افت یا اضافه ولتاژ، ولتاژ گذرا، نویز و اعوجاج هارمونیک.

هنگام انتخاب یک سیستم UPS مناسب برای کاربری های متفاوت، داشتن درک اولیه از اصطلاحات و ویژگی های رایجی که ممکن است هنگام انتخاب محصولات UPS با آنها مواجه شویم مفید خواهد بود.

زمان اجرا

خاموش شدن خودکار شبکه داده

محدوده باتری

پورت داده

سوئیچ بای پس

تبدیل دلتا

فیلتر نویز EMI/RFI

زمان انتقال

عملیات شروع سرد

باتری های قابل تعویض داغ

نرخ شارژ باتری

نقاط تنظیم انتقال ولتاژ

بهره وری

افزونگی

تعداد پریزها

سیستم های UPS عموما نیاز به تعمیر و نگهداری زیادی ندارند. سلامت باتری بزرگترین نگرانی در حصول اطمینان از اثربخشی کلی یک سیستم UPS است. اعتماد به توانایی سیستم یو پی اس به نگهداری خوب باتری های آن بستگی دارد. نگهداری از باتری های یو پی اس مستلزم تمیز کردن و آزمایش دوره ای و همچنین تعویض مناسب در پایان عمر باتری است.

یکی از انواع منابع برق بدون وقفه، یو پی اس آنلاین یا دابل کانورژن است.

برای هر یو پی اس، برق ورودی، جریان متناوب (AC) است و باتری ها دستگاه ها دارای جریان مستقیم (DC) هستند، بنابراین همه UPS ها باید برای شارژ باتری ها، برق AC ورودی را به DC تبدیل یا اصلاح کنند. همچنین UPS باید برق AC را پس از اینکه به برق DC برای شارژ باتری ها تبدیل نمود، از طریق دستگاهی به نام اینورتر مجددا برق DC به AC تبدیل شود.

در یک یو پی اس آنلاین، برق به طور مداوم از طریق یکسو کننده و سپس از طریق اینورتر به تجهیزات و مصرف کننده ها جریان می یابد. ولتاژ و فرکانس خروجی کاملاً از ولتاژ و فرکانس ورودی جدا شده و مستقل از آن است. آنها حتی می توانند کاملاً متفاوت از ورودی باشند، و به همین دلیل این سیستم از نظر فنی به عنوان مستقل از ولتاژ و فرکانس (VFI) طبقه بندی می شود.

شکل زیر یک سیستم VFI را در حالت عادی نشان می دهد. با نایقینی ها و نوسانات برق ورودی به دو صورت برخورد می شود. یک دستگاه سرج ارستر (SPD) ولتاژهای ناشی از برخورد صاعقه را جذب می نماید. این ولتاژ ناگهانی زیاد می تواند ناشی از اصابت صاعقه به خطوط برق، موتورهای بزرگ در آسانسورها یا تجهیزات الکترونیک پزشکی، جوشکاری یا منابع متعدد دیگر باشد. اما حتی کوچکترین تغییرات، از جمله کاهش ولتاژ یا خاموشی، هرگز از طریق یو پی اس آنلاین به خروجی نمی رسد و بالاترین درج های حفاظت الکتریکی را شامل می شود. باتری ها جذب کننده شوک های الکتریکی هستند، در عین حال ولتاژ ثابتی را نیز به اینورتر می دهند که ولتاژ و جریان را کاملاً ترکیب می کند تا توان تحویلی به تجهیزات تمیز و ثابت باشد.

باتری در حالت عادی همیشه در مدار قرار دارد و در مواقع مورد نیاز، مانند زمان خاموشی؛ مقدار انرژی ناچیزی مصرف می کند و بنابراین کوچکترین وقفه ای در برق خروجی ایجاد نمی شود.

هنگامی که برق شهری قطع می شود، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، باتری همچنان انرژی ذخیره شده را به اینورتر می رساند و این باعث ارائه یک برق مطمئن به مصرف کننده ها می گردد. هنگامی که برق شهری مجدداَ وصل می شود، برق از طریق یکسو کننده جریان می یابد، اینورتر را تغذیه می کند و باتری ها را نیز شارژ می کند.

تعمیر و نگهداری UPS و سوئیچ بای پس

UPS ها دستگاه های الکتریکی یا مکانیکی هستند و ممکن است دچار خرابی شوند. به همین دلیل تمام سیستم های UPS دارای یک بای پس داخلی برای هدایت برق ورودی به تجهیزات و مصرف کننده ها هستند.

SPD با کیفیت بالا هنوز در مدار است، اما فقط اندکی بهتر از استفاده از وسایل الکترونیکی به صورت مستقیم خواهد بود و وقفه های برق شهری را متوقف نمی کند یا با کاهش ولتاژ یا خاموشی مقابله نمی کند. به همین دلیل اگر UPS از کار بیفتد، بای پس بلافاصله به عنوان یک سوئیچ ثابت عمل می کند و برق به سمت خروجی هدایت می شود.

هنگامی که یک تکنسین بر روی کارکرد سیستم UPS کار می کند، سوئچ بای پس بصورت دستی عمل می کند تا مدارات داخلی UPS حفاظت شوند. در شرایطی که تنها یک سیستم ups وجود داشته باشد و مسیر مدار از طریق برق شهر بخواهد تامین شود و مدارات ups هم دچار خرابی شده باشند خروجی قطع می شود.

UPS لاین اینتراکتیو

این تجهیز که به نام مستقل از ولتاژ (VI) نیز شناخته می شود، به این دلیل نامیده می شود که فرکانس خروجی همان فرکانس ورودی است. یکسو کننده فقط نیاز به شارژ باتری ها دارد که به جذب نوسانات و افزایش توان در هنگام افت ولتاژ کمک می کند. در صورت قطع برق، باتری ها کاملاً کار می کنند. شکل زیر نشان می دهد که چگونه باتری و اینورتر به جبران تغییرات ولتاژ ورودی کمک می کنند.

شکل زیر یک UPS لاین اینتراکتیو را در هنگام خرابی برق ورودی نشان می دهد. مسیر مدار از طریق باتری و اینورتر جریان می یابد و بای پس از مدار خارج می گردد. لازم به ذکر است که در یک دهه پیش، این یو پی اس ها کاربرد فراوانی داشتند و اما با پیشرفت تکنولوژی یو پی اس های آنلاین، مزیت استفاده از دستگاه های لاین اینتراکتیو در حال کاهش است.

شکل زیر UPS آماده به کار ( حالت استندبای) نامیده می شود و به عنوان وابسته به ولتاژ و فرکانس (VFD) طبقه بندی می شود. در این حالت برق مستقیما به خروجی تحویل داده می شود، اما باتری و اینورتر تا زمانی که برق قطع نشود، در مدار نیستند. خروجی فیلتر شده است، اما به اندازه یک یو پی اس VI واقعی پایدار نیست