هر آن چیزی که باید در مورد یو پی اس بدانیم…
یو پی اس دستگاهی است که در کنار وسیله برقی یا درون آن نصب می‌شود تا در زمان قطعی برقی. بدون ایجاد و یا در زمان نواسانات و نارسایی برق جایگزین منبع اصلی برق شود. این در حالی است که برخلاف دیگر تامین‌کننده‌های برق اضطراری، یو پی اس این جایگزینی را بدون ایجاد کوچکترین وقفه انجام می‌دهد. ضمن این که UPSوظیفه اختلالات و نوسانات برق شهری و همچنین ثابت نگه‌داشتن فرکانس و ولتاژ را نیز برعهده دارد. یو پی اس کمک می‌کند تا در زمان اختلالات و نواسانات برق شهری آسیبی به دستگاههای الکترونیکی وارد نشود. هدف از نصب یو پی اس در واقع محافظت از دستگاههای الکترونیکی بسیار با اهمیت، مانند کامپیوتر، دیتاسنترها، تجهیزات بیمارستانی و … است.
نحوه عملکرد یو پی اس
یو پی اس به کمک باتری (در دستگاههای کوچک بصورت داخلی و در ظرفیت‌های بالا بصورت خارجی) برق ورودی از منبع اصلی را ذخیره می‌کند. به این گونه که UPSبه کمک شارژر باتریهای سیلد اسید سربی را شارژ می‌کند. در زمان قطعی و یا افت ولتاژ، یو پی اس بصورت خودکار شارژ باتری‌ها را تخلیه می‌کند و اجازه نمی‌دهد که جریان برق قطع شود. سرعت این کار در حدود ۱ الی ۲ میلی ثانیه می‌باشد که موجب می‌شود تا مصرف کننده متوجه قطعی و یا افت ولتاژ نشود.
علاوه بر این یو پی اس در زمان افزایش ناگهانی میزان ولتاژ برق شهر نیز کارایی دارند. به طوری که UPSبرق خروجی را نیز بر اساس پارمترهای از پیش تعیینشده استانداردسازی می‌کند. برخی از دستگاههای یو پی اس نیز دارای شبیه ساز سینوسی هستند و ولتاژ تقریبی ۱۶۵ ولتی به مصرف‌کننده ارائه می‌کنند
اجزای داخلی یو پی اس
بطور کلی قطعات الکترونیکی و الکتریکی بسیاری در یک دستگاه یو پی اس وجود دارد. اما مهمترین قطعات داخلی UPSشامل اینورتر (Inverter) و شارژ باتری و باتری (درصورت استفاده از دستگاه باتری داخل) می‌باشد. اینورتر (Inverter) دستگاهی است که برق ذخیره شده در باتری‌ها را به جریان متناوب مورد نیاز مصرف‌کننده تبدیل می‌کند. همچنین پس از تخلیه باتری، نیاز است که مجددا یو پی اس جریان ورودی برق شهر به دستگاه را مجددا در باتری ذخیره نماید. عمل شارژ شدن مجدد باتری‌ها در دستگاه UPSبه کمک شارژ صورت می‌پذیرد.
انواع دستگاههای UPS
دستگاههای یو پی اس غالبا بر اساس نوع عملکرد به سه دسته کلی تقسیم بندی می‌شوند. این دسته بندی کلیه شامل دستگاههای آفلاین (Offline UPS)، یو پی اس های آنلاین (Online Double Conversion) و لاین اینتراکتیو (Line Interactive) است. کاربرد و عملکرد هر کدام از انواعی که اشاره شد با یکدیگر متفاوت است اما در نهایت وظیفه اصلی آنها با یکدیگر یکی است.
Offline UPS
این نوع از دستگاههای یو پی اس تنها در زمان قطعی کامل برق و با زمان حفاظت نهایتا ۲۰ دقیقه ای تولید می‌شوند. همانند سایر دستگاههای UPS، Offline UPS نیز جریان ورودی شهر را ذخیره و پس از قطعی برق، شارژ باتری‌ها را تخلیه و به مصرف‌کننده می‌رسانند. در واقع یو پی اس آفلاین، تنها ویژگی‌های پایه‌ای و اولیه را ارائه می‌کند. این وظایف حفاظت از مصرف‌کننده در برابر نوسانات شدید ولتاژ ورودی و همچنین شارژ کردن باتری است. در صورت تغییر در جریان ورودی، یو پی اس آفلاین، جریان DC خروجی باتری به یک جریان متناوب AC تبدیل می‌شود.
ظرفیت یو پی اس آفلاین
یو پی اس های آفلاین در بازار عمدتا از ظرفیت 1KVA تا ظرفیت 3KVA تولید می‌شوند. بدلیل ابعاد کوچک و قیمت مناسب، برای استفاده در کنار سرورهای کوچک تجهیزات دوربین مدار بسته دستگاههای پزشکی و … بسیار مناسب هستند. عموما باتریهای Ofline UPS بصورت داخلی و با ظرفیت ۹ آمپر ساعت و ۱۲ ولت استفاده می‌کنند. که معمولا تعداد باتری‌ها بین ۲ تا ۶ عدد و بسته به ظرفیت دستگاه تغییر می‌کند.
Online UPS
دستگاههای یو پی اس آنلاین در واقع تفاوت چندانی با دستگاههای آفلاین ندارند. تفاوت اصلی در توانایی تامین جریان متناوب از باتری‌ها حتی در زمان نوسانات ولتاژ ورودی است. به این معنی که در یو پی اس های آفلاین، تنها در صورت قطعی کامل برق، شارژ باتری‌ها تخلیه و به کمک اینورتر، جریان متناوب مورد نیاز مصرف‌کننده تامین می‌شود. اما در Online UPS حتی در زمانی که جریان ورودی برق شهری برقرار می‌باشد نیز یو پی اس تامین‌کننده ولتاژ مورد نیاز مصرف‌کننده است.
نحوه کار یو پی اس آنلاین
یو پی اس آنلاین به کمکی قطعه ای به نام رکتیفایر (Rectifier) یا یکسورساز، جریان متناوب ورودی را تبدیل می‌کند. در واقع جریان ورودی به کمک رکتیفار به یک جریان DC به مقدار حدود ۷۵۰ ولت می‌شود. سپس جریان DC به کمک اینورتر مجددا به جریان متناوب مورد نیاز مصرف‌کننده تبدیل می‌شود. مزیت این کار، ایجاد یک جریان بدون وقفه و بدون کوچکترین نوسان می‌باشد.
Line Interactive UPS
یو پی اس لاین اینتراکتیو دارای ویژگی‌ها و مزایای متعددی نسبت به دیگر یو پی اس‌ها است. در این نوع UPSجریان ورودی پس از تصحیح سطح ولتاژ و حذف نویز، به کمک یک ترانسفورماتور جریان خروجی را نیز تثبیت می‌کند. همچنین این یو پی اس در صورت بروز مشکلات حاد نظیر نقص فنی، افزایش ناگهانی ولتاژ و یا افزایش دما به حالت بای‌پس می‌رود. کیفیت بالا و حساسیت بسیار این نوع دستگاه موجب شده است که بهترین گزینه برای مصارف حساس مناسب باشند. مراکز نظامی، تجهیزات پیشرفته پزشکی و … از جمله کاربردهای دستگاه یو پی اس لاین اینتراکتیو است.
ظرفیت یو پی اس لاین اینتراکتیو
ظرفیت این UPSبه شکل قابل ملاحظه‌ای با سایر دستگاه‌ها متفاوت بوده و ممکن است بین ۵ الی ۱۰ برابر باشد. این از دستگاههای مصرف بسیار بیشتری داشته و همین دلیل است که حرارت بسیار بیشتری تولید می‌کنند. افزایش دمای UPSمی‌تواند منجر به عمر مفید خازن‌های الکترولیتی بکار رفته در داخل دستگاه شود. به همین خاطر استفاده فن خنک کننده قدرتمند و همچنین بازدیدهای دوره‌ای منظم برای افزایش عمر این یو پی اس ضروری است.
انواع ولتاژ در یو پی اس
به طور کلی یو پی اس ها بر اساس نوع ولتاژ به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند. میزان استقلال دستگاه از ولتاژ و فرکانس تعیینکننده نوع UPSاست. دستگاههای مستقل از ولتاژ و فرکانس به دستگاه VFI و دستگاه مستقل از ولتاژ را VI می‌نامند.
یو پی اس مستقل از ولتاژ و فرکانس (VFI)
این نوع دستگاه یو پی اس ابتدا جریان متناوب ورودی (AC) را به جریان یکسو (DC) به منظور شارژ باتری تبدیل می‌کند. و سپس تبدیل مجددا جریان خروجی باتری را به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌کند. به این نوع از دستگاههای یو پی اس، دستگاههای Double Conversion خطاب می‌شود. مشخصا در زمان قطعی برق، اینورتر شارژ باتری را تخلیه و به مصرف‌کننده می‌رساند. همچنین پس از وصل شدن مجددا جریان ورودی اصلی، تغذیه رکتیفایر انجام شده و باتری‌ها نیز بطور همزمان شارژ می‌شوند. به همین دلیل است که در دستگاه های VFI اینورتر بطور مداوم مشغول به کار است. و همچنین جریان برق ورودی از جریان خروجی کاملا مجزا است. در این نوع دستگاه امکان تغییر ولتاژ جریان خروجی نیز بر اساس نیاز مصرف‌کننده وجود دارد. لذا این نوع دستگاه یو پی اس را می‌توان مستقل از ولتاژ نامید.
یو پی اس مستقل از ولتاژ (VI)
در این نوع یو پی اس که به True Line Interactive شناخته می‌شوند ولتاژ ورودی با ولتاژ خروجی کاملا برابر است. زمانیکه نگرانی بابت ولتاژ ورودی وجود ندارد، VI UPS برق ورودی را به مستقیما به بار متصل می‌کند و همزمان یکسوساز باتری را شارژ می‌کند.
