یو پی اس

یو پی اس - UPS چیست؟

همانطور که از نام آن مشخص است، منبع تغذیه بدون وقفه یا یو پی اسuninterruptible power supply یا uninterruptible power source - UPS یک دستگاه الکتریکی است که در صورت قطع منبع تغذیه ورودی یا برق اصلی – برق شهر ، برق اضطراری را برای مصرف کننده تأمین می کند. یو پی اس با سیستم برق کمکی یا اضطراری یا ژنراتور آماده به کار تفاوت دارد زیرا از طریق تأمین انرژی ذخیره شده در باتری ها ، ابرخازن ها یا چرخ های فلایویل ، حفاظت آنی را در برابر قطع برق ورودی ایجاد می کند. مدت زمان کارکرد باتری انواع مختلف یو پی اس نسبتاً کوتاه است (فقط چند دقیقه) اما برای راه اندازی منبع تغذیه آماده به کار یا خاموش کردن صحیح تجهیزات محافظت شده کافی است.

وظیفه یو پی اس چیست؟

از مهمترین وظایف UPS زمانی است که برق شهری قطع می شود، یو پی اس وظیفه دارد که بلافاصله وبدون وقفه بکار افتاده یا به اصطلاح وارد مدار شود وبرق مصرفی لازم را تامین نماید. یکی دیگر از وظایف اصلی سیستم یو پی اس حفاظت از وسایل الکتریکی حساس در برابر نوسانات برق است به طوریکه این سیستم از تعمیرات و عقب افتادگی های هزینه‌دار جلوگیری به عمل می آورد. یک UPS معمولاً برای محافظت از سخت افزارهایی مانند رایانه ، مراکز داده ، تجهیزات مخابراتی یا سایر تجهیزات الکتریکی که فعالیت آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است استفاده می شود. اهمیت UPS در حوزه پزشکی با توجه به اهمیت این حوزه بسیار بسیار ویژه تر خواهد بود، بخصوص در محافظت از تجهیزات تصویربرداری پزشکی ، تجهیزات اتاق عمل و دستگاههای پزشکی الکتریکی، چه از نقطه نظر عدم وقفه به خدمات رسانی به بیمار چه از نظر محافظت از دستگاههای سرمایه ای.

اصول عملکرد یو پی اس چیست؟

اصول عملکرد یک UPS به صورت خلاصه به این شکل است که مصرف کننده خروجی UPS در حالت معمول از ورودی AC تغذیه می کند، به طوریکه این ورودی به صورت همزمان با استفاده از یکسوساز موجود در ورودی AC توسط شارژر و تبدیل آن به جریان DC باتری را شارژ می کند. زمانیکه برق ورودی UPS که به صورت AC است قطع شود و یا توسط مدارات داخل UPS نا مناسب تشخیص داده شود، INVENTER وارد مدار شده و با تبدیل ولتاژ DC باتری به برق AC ولتاژ خروجی UPS و تغذیه مصرف کننده را بدون وقفه در کار تامین می کند.

اندازه دستگاههای یو پی اس چقدر است؟

اندازه واحدهای UPS از واحدهای طراحی شده برای محافظت از یک رایانه بدون مانیتور ویدئویی (حدود 200 ولت آمپر) تا واحدهای بزرگ تغذیه کننده کل مراکز داده یا ساختمان ها است. بزرگترین UPS جهان ، سیستم یو پی اس 46 مگاواتی (BESS) ، در فیربنکس ، آلاسکا ، در هنگام خاموشی به کل شهر و جوامع روستایی نزدیک آن نیرو می دهد.

مشکلات رایج برق و دلایل استفاده از یو پی اس:

نقش اصلی هر UPS تأمین برق کوتاه مدت در صورت خرابی منبع تغذیه ورودی است. با این حال ، اکثر واحدهای UPS همچنین در درجات مختلف می توانند مشکلات رایج برق را نیز اصلاح کنند، مشکلاتی از قبیل مشکلات زیر:

• جهش ولتاژ یا اضافه ولتاژ پایدار
• کاهش لحظه ای یا مداوم ولتاژ ورودی
• افت ولتاژ
• نویز ، که به عنوان گذرا یا نوسان فرکانس بالا تعریف می شود ، معمولاً توسط تجهیزات مجاور به خط تزریق می شود
• ناپایداری فرکانس شبکه
• اعوجاج هارمونیک ، که به عنوان خروج از شکل موج سینوسی ایده آل مورد انتظار در خط تعریف شده است
• برخی از تولیدکنندگان واحدهای UPS محصولات خود را با توجه به تعداد مشکلات مربوط به برق دسته بندی می کنند.

یک دستگاه UPS همچنین ممکن است مشکلاتی در کیفیت برق ایجاد کند. برای جلوگیری از این امر ، یو پی اس باید نه تنها از نظر ظرفیت ، بلکه از نظر کیفیت توان مورد نیاز تجهیزات مورد نظر نیز انتخاب شود.

مزایای استفاده از سیستم یو پی اس

امروزه اهمیت برق برای کلیه مردم دنیا و بخصوص صنایع بزرگ، بیمارستانها و تجهیزات پزشکی، تجهیزات صنعتی و سیستمهای الکترونیکی و ثبت داده به خوبی شناخته شده است. برای همه مردم زندگی بدون برق کاملا سخت به نظر میرسد. سیستم برق شهری و برق مصرفی ارائه شده توسط کشورهای جهان همیشه به فرم استاندارد و ثابت نبوده و دارای مشکلاتی است که در صورت بروز هریک از این مشکلات همین برق شهر می‌تواند به سیستمهای الکتریکی آسیبهای جدی وارد کند. برخی از این مشکلاتی که سیستم برق شهری ممکن است داشته باشد را در زیر به آن اشاره خواهیم کرد:

- قطعی برق شهر

یکی از کاربردهای UPS در هنگام قطعی برق شهر است، در این صورت یوپی اس کمک میکند تا سیستمهای متصل به آن به عملکرد خود تا زمان معینی ادامه دهند. این موضوع باعث میشود تا سیستمهای الکتریکی و الکترونیکی با روشی اصولی و ایمن خاموش شوند.

- کاهش ناگهانی ولتاژ

یکی از دلایل استفاده از UPS ، جلوگیری از آسیبهای ناشی از کاهشهای ناگهانی سطح ولتاژ ارائه شده توسط شبکه توزیع برق در سطح کشور است. کاهش ناگهانی ولتاژ به صورت لحظه ای به مرور باعث آسیب به بوردهای تغذیه دستگاههای الکترونیکی شده که این موضوع باعث هزینه های زیادی در راه اندازی و تعمیر بردهای تغذیه و دیگر بردهای آسیب دیده این سیستم ها میشود.

- افت طولانی ولتاژ

افت طولانی مدت ولتاژ در روز یکی دیگر از مشکلات ناشی از شبکه توزیع برق و همینطور مشکلات موجود در سیم کشیهای داخل ساختمان نیز میباشد که برای رفع این مشکل نیز استفاده از یو پی اس توصیه میگردد.

- افزایش شدید و ناگهانی ولتاژ و افزایش طولانی ولتاژ

در اثر برخورد ساعقه ، یا مشکل در تولید اولیه برق مصرفی خانه وار و کارخانه ها ممکن است در بعضی از موارد با مشکل افزایش شدید ولتاژ در ورودی تغذیه دستگاههای الکترونیکی شده که این موضوع باعث آسیب به مدارات الکترونیکی و بردهای پاور دستگاه شده که تعمیر بردهای الکترونیکی و در اکثر موارد خرید این بردها هزینه زیادی به مصرفکننده وارد خواهد کرد. استفاده از یو پی اس میتواند از بروز این مشکل نیز جلوگیری کند.

- نویز (Noise)

نویزها نیز یکی دیگر از مشکلات موجود در تامین برق مصرفی دستگاههای الکترونیکی هستند، این نویزها میتوانند ناشی از ورودی تغذیه مصرف کننده ها، ورود مصرف کننده ها یا دستگاههای الکترونیکی با قدرت بسیار بالا به شبکه مصرفی یا موارد دیگر باشند، در این مورد از مشکلات نیز میتوان از UPS برای رفع آنها استفاده کرد. با توجه به مشکلات مذکور، یو پی اس با استفاده از فیلترهای الکترونیکی که در خود دارد میتواند باعث حذف نویزها و نوسانات برق شهری شود و محافظت از مصرف کننده ها را در برابر رعد و برق و ولتاژ بالا بعهده گیرد و جریان برق یکنواختی با شکل موج ثابت به مصرف کننده بدهد.

انواع مختلف یو پی اس و کاربردهای آنها:

انواع یو پی اس بر اساس نوع عملکرد ، قدرت باتریها و مدارات داخلی متفاوت است. به طور کلی UPS ها به سه نوع اصلی یو پی اس های مدار انلاین ، یو پی اسهای آفلاین یا آماده به کار و یو پی اسهای تعاملی یا لاین اینتراکتیو تقسیم بندی میشوند. امروزه بصورت غالب از UPS های مدار آنلاین استفاده می شود چرا که می توانند درجه حفاظت مطلوبی را فراهم سازند. احتمال بروز اتصال کوتاه و یا شارژ ناگهانی برق در مدار و یا هر نوع خطر برقی دیگر در یک UPS استاندارد و با کیفیت صفر است لذا  یو پی اس ها از درجه ایمنی خوبی هم برخوردارند . واحد اندازه گیری UPS ، توان یا حاصل ضرب ولتاژ در جریان خروجی  می باشد.

یو پی اس آفلاین یا آماده به کار (OFF LINE)

یو پی اس های آفلاین یا آماده به کار همانطور که از نام آنها مشخص است، هنگام قطع برق و به عنوان منابع جایگزین فعال می شوند یعنی بار مستقیماً از طریق ورودی تغذیه می شود و مدارهای برق پشتیبان فقط در صورت قطع برق مورد استفاده قرار می گیرند.

یو پی اس آنلاین (ON LINE)

یو پی اس آنلاین یا به اصطلاح فنی یو پی اس تبدیل دوطرفه با توجه به تبدیل ولتاژ AC ورودی به DC جهت تغذیه باتریها و سپس جهت تغذیه تجهیزات محافظت شده ولتاژ DC خروجی باتریها به 120 ولت/230 ولت AC تبدیل می شود به این نام شناخته شده اند. در حالت عادی عملکرد یو پی اس، خروجی UPS ها از خروجی مبدل DC به AC که به صورت کاملا تصحیح و پاک سازی شده از نویز و احیاناً سطح ولتاژ نامناسب ورودی گرفته میشود. تنها در مواقعی همچون بروز نقص فنی ، OVER LOAD یا افزایش خارج از رنج دما، یو پی اس به مد BYPASS می رود. یو پی اس هایی که برای کاربردهای معمولی یا برای حفاظت از کامپیوترهای شخصی یا سیستمهای با مصارف کم استفاده میشوند از نوع آنلاین هستند، باتریهای مورد استفاده در این UPS ها تک سلولی سرب - اسید و یا نیکل -کادمیوم و توان 500 تا 2000 آمپر متر اند. قیمت یو پی اسهای آنلاین با توجه به مقدار توان و نوع باتریهای مورد استفاده در آن بین 1 تا 3 میلیون تومان بسته به نوع و برند آنها است.

یو پی اس خط تعاملی یا لاین اینتراکتیو (LINE INTERACTIVE)

UPS خط تعاملی یا لاین اینتراکتیو از نظر عملکرد شبیه UPS آماده به کار است ، یک UPS متقابل خط اینورتر را در خط نگه می دارد و مسیر جریان مستقیم باتری را از حالت شارژ معمولی به منبع تغذیه هنگام قطع برق هدایت می کند. بیشتر یو پی اس های زیر یک کیلوولت آمپر (1 کیلو ولت آمپر) از نوع خط تعاملی یا آفلاین ( آماده به کار ) هستند که معمولاً نسبت به مدل آنلاین ارزان تر هستند.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 . در حالت کار عادی یو پی اسهای خط تعاملی برق شهری با استفاده از ترانسفورمر به خروجی یا بار وصل بوده و باتریها در حالت عادی در حال شارژ هستند. در حالت بی برقی و قطع برق باتری ها از طریق سوییچ تراسفر به بار متصل میشوند.

در انتخاب یو پی اس نکات زیر بسیار مهم و کاربردی است:

1. هر چه معکوس کننده یا INVERTER دستگاه یوپی اس قویتر باشد توان و قدرت یو پی اس بیشتر می شود. یعنی یو پی اس می تواند تعداد و توان تجهیزات بیشتری را پشتیبانی نماید از طرفی هرچه باتری های به کاررفته در یوپی اس از ظرفیت بالاتری برخوردار باشند ، زمان برق دهی در هنگام قطعی برق شهر بالاتر خواهد رفت .
2. سرعت پاسخ دهی و عملکرد یو پی اس یکی دیگر از موارد مهمی میباشد که در انتخاب UPS بایستی مورد توجه خریداران یو پی اس قرار گیرد.
3. قابلیت ذخیره اطلاعات عملکرد یا به اصطلاح فنی ذخیره لاگ فایل در یو پی اس یکی دیگر از نکات مهم در انتخاب یو پی اس است، این قابلیت به خریدار UPS این اختیار را میدهد تا در صورت بروز مشکل در سیستم تغذیه مصرف کننده بار UPS سریع تر مشکل بوجود آمده برای سیستم خود را تشخیص دهد.
4. سیستم پیغام دهی و آلارم در یو پی اس یک قابلیت بسیار مهم برای خریدار این تجهیزات است. امروزه یو پی اسهای مختلف دارای قابلیتهای گوناگونی مانند آلارم های هشدار در هنگام بروز خطا یا اضافه بار هستند به طوری که استفاده کننده متوجه بروز مشکل در سیستم تغذیه دستگاههای مورد استفاده از UPS میشود و در حل مشکل اقدام خواهد کرد.
5. باتری UPS یکی دیگر از موارد مهمی است که در انتخاب یو پی اس بایستی به آن توجه ویژه نمود. باتری یو پی اس را با توجه به ظرفیت و عملکرد آن و کیفیت آن بایستی از بهترین نوع موجود در بازار استفاده نمود.