یو پی اس چیست؟
یو پی اس چیست؟منبع تغذیه بدون وقفه (یو پی اس) که معمولاً به عنوان باتری پشتیبان شناخته می‌شود، یک باتری قابل شارژ است که برای پشتیبان‌گیری از تغذیه‌های اصلی برق و تأمین برق مداوم در هنگام قطع برق اصلی استفاده می‌شود.
این یکپارچگی، یو پی اس را از ژنراتورهای آماده به کار متمایز می‌کند. ژنراتورها ظرف چند ثانیه پس از قطع برق به شبکه متصل می‌شوند، اما با روشن شدن موتورهای سوختی خود، جریان برق را قطع می‌کنند. یو پی اس را می‌توان بین ژنراتورهای پشتیبان و تجهیزات حیاتی قرار داد تا از تأمین مداوم برق تا زمان فعال شدن منابع تغذیه طولانی‌تر، اطمینان حاصل شود.
یک واحد یو پی اس چیزی بیش از باتری است، زیرا برای محافظت بیشتر در برابر مشکلاتی مانند افزایش ناگهانی ولتاژ و جهش ولتاژ، تهویه برق را نیز ارائه می‌دهد. آنها از فیلترهای فعال برای حذف اعوجاج هارمونیک برای یک شکل موج AC تمیز و ثابت استفاده می‌کنند.
مصرف‌کننده‌ی معمولی ممکن است با دستگاه‌های UPS کوچک برای فضای خانه و دفتر آشنا باشد، که برای تأمین برق کافی برای خاموشی کنترل‌شده‌ی مورد نیاز جهت محافظت در برابر آسیب تجهیزات یا از دست دادن داده‌ها طراحی شده‌اند. این واحدهای کوچک حتی ممکن است تهویه‌ی خط و محافظت در برابر نوسانات برق را نیز فراهم کنند، اما برای تأمین برق برای مدت طولانی – گاهی اوقات فقط چند دقیقه در هر بار – در نظر گرفته نشده‌اند.
با این حال، واحدهای UPS سازمانی یا مرکز داده که در مراکز مراقبت‌های بهداشتی، کنترل و نظارت بر حمل و نقل یا خدمات مالی یافت می‌شوند، محافظت از برق درجه یک را برای بارهای سنگین ارائه می‌دهند.
منبع تغذیه بدون وقفه (یو پی اس) چگونه کار می‌کند؟
برای درک نحوه عملکرد این عناصر، ابتدا لازم است بدانیم که یک یو پی اس از چه اجزایی تشکیل شده است. بیایید ببینیم:
- یکسوکننده/شارژر : وظیفه تبدیل برق جریان متناوب که از طریق شبکه وارد می‌شود را به جریان مستقیم، یا برای شارژ باتری‌ها یا تغذیه اینورتر، بر عهده دارد.
- باتری‌ها : این باتری‌ها انرژی الکتریکی لازم برای روشن نگه داشتن سیستم در صورت قطع برق را فراهم می‌کنند.
- اینورتر : این قطعه‌ای است که برق – چه از یکسوکننده و چه از باتری‌ها – را از جریان مستقیم به جریان متناوب تبدیل می‌کند تا به سیستم‌های متصل به یو پی اس توزیع شود.
- بای‌پس استاتیک و نگهداری : این نوع مدار الکتریکی است که یو پی اس در آن قرار دارد و به بار الکتریکی اجازه می‌دهد تا در صورت بروز مشکل در یو پی اس، مستقیماً به شبکه اصلی (یا یک شبکه جداگانه) متصل شود.
- واحد کنترل : این عنصر هوشمندی است که سیستم برق اضطراری به آن مجهز شده است. بسته به نوع دستگاه و عملکردهای آن، مجموعه‌ای از قابلیت‌ها را از طریق نرم‌افزار یا موارد دیگر امکان‌پذیر می‌کند.
عملکرد عادی آن چگونه خواهد بود؟
وقتی یو پی اس به طور عادی کار می‌کند، یعنی منبع تغذیه با کیفیت خوب و در دسترس است، برق از طریق اتصال یو پی اس به شبکه وارد می‌شود و در وهله اول از یکسو کننده عبور می‌کند که برق را از جریان متناوب به جریان مستقیم تبدیل می‌کند.
این تبدیل ضروری است زیرا بخشی از برق باید در باتری ذخیره شود – جایی که جریان باید جریان مستقیم باشد – و بقیه برق در مسیر خود به اینورتر ادامه می‌دهد، که آن را به جریان متناوب برمی‌گرداند تا سیستم‌های متصل به یو پی اس را تغذیه کند.
وقتی برق قطع می‌شود چه اتفاقی می‌افتد؟
تصور کنید که شبکه برق دیگر در دسترس نیست یا ولتاژ در محدوده کیفیت مجاز نیست؛ جریان عبوری تغییر می‌کند. در این حالت، اینورتر توسط ولتاژ DC ارائه شده توسط باتری‌ها تغذیه می‌شود. خروجی اینورتر بدون تغییر باقی می‌ماند و بنابراین بار الکتریکی متصل به سیستم بدون وقفه به کار خود ادامه می‌دهد.
زمان خودگردانی یا زمانی که باتری‌ها می‌توانند سیستم را تغذیه کنند، به مصرف مورد نیاز شارژ تأمین‌شده توسط تجهیزات و ظرفیت باتری بستگی دارد. هنگامی که ولتاژ تغذیه اصلی بازیابی شود، یعنی به مقداری در محدوده مجاز برسد، یکسوکننده دوباره کار خود را از سر می‌گیرد و عملکرد عادی بازیابی می‌شود. باتری‌ها با شارژ مجدد از طریق ولتاژ DC تأمین‌شده توسط یکسوکننده/شارژر، از دشارژ شدن ناشی از نبود برق، بهبود می‌یابند.
اگر در یو پی اس مشکلی پیش بیاید یا نیاز به انجام کارهای تعمیر و نگهداری داشته باشیم، چه باید کرد؟
اگر در یو پی اس خطایی رخ دهد، بای پس استاتیک به طور خودکار فعال می‌شود و در صورت وجود اضافه بار یا اتصال کوتاه، بار الکتریکی را فوراً به شبکه اصلی منبع تغذیه (یا بای پس) منتقل می‌کند. بنابراین، صرف نظر از نوع عملکرد، یو پی اس تضمین می‌کند که هیچ وقفه‌ای در منبع تغذیه وجود ندارد. از این رو نام آن نیز همین است.
مدارها یا انواع مختلفی از UPS وجود دارد که کم و بیش شامل عناصری، چه عناصر حفاظتی و چه عناصر فیلتری، برای تضمین برق “پاک” هستند؛ اما همه آنها حداقل شامل این عناصری هستند که ما ذکر کردیم. برای عملکرد صحیح UPS، پیشرفته‌ترین UPSها دارای واحدهای کنترل و نرم‌افزاری هستند که اطلاعات بلادرنگ و همچنین قابلیت‌های شخصی‌سازی‌شده را برای کاربر فراهم می‌کنند.
کاربرد های یو پی اس چیست؟
کاربردهای دستگاه UPS بر اساس طراحی و کیفیت دستگاه متفاوت است. آنها برای موارد مختلفی از روزمره تا شدید مناسب هستند. برخی از شرایط عملیاتی عادی، برای بارهای الکتریکی حساس در کاربردهای صنعتی یا حتی شرایط دشوار، به برق با کیفیت بالا نیاز دارند. برخی از شرایط معمول عبارتند از:
پشتیبان‌گیری از برق عمومی روزمره برای دفاتر و سیستم‌های خانگی، که ساده و مقرون‌به‌صرفه هستند
کاربردهای صنعتی و حساس به فرآیند که به یو پی اس برای تأمین برق سه فاز با ظرفیت بالا و بدون وقفه نیاز دارند
مراکز پزشکی و اورژانس که برای تأمین برق پاک و قابل اعتماد برای تجهیزات حیاتی و نجات‌بخش به واحدهای UPS نیاز دارند.
مراکز داده و تأسیسات مخابراتی حیاتی که برای قطعات الکترونیکی پربار و بسیار حساس به پشتیبان نیاز دارند
کاربردهای نظامی و مقاوم که نیاز به محافظت در برابر رطوبت، ارتفاع، شوک و لرزش، و شن و گرد و غبار دارند
سه نوع اصلی دستگاه‌های یو پی اس؟
دستگاه‌های UPS موارد استفاده زیادی دارند، اما توپولوژی یا نوع آنها در سه پیکربندی اساسی ارائه می‌شود:
دستگاه‌های یو پی اس تک تبدیله ساده‌ترین توپولوژی یو پی اس هستند. ورودی برق AC مستقیماً از طریق یو پی اس به بارهای خروجی ارسال می‌شود. همزمان، برق AC نیز از طریق یک اینورتر برای شارژ مجدد باتری‌های آن هدایت می‌شود. اگر منبع تغذیه اصلی از محدوده‌های از پیش تعریف شده خارج شود، جریان برق اصلی به باتری‌ها تغییر می‌کند تا زمانی که برق اصلی به حالت عادی برگردد.
دو طرح محبوب یو پی اس تک تبدیل وجود دارد. واحدهای یو پی اس آماده به کار همانطور که در بالا توضیح داده شد عمل می‌کنند، برق شهری را تا زمانی که مشکلی تشخیص داده شود، تغذیه می‌کنند و سپس به باتری‌ها سوئیچ می‌کنند. واحدهای یو پی اس تعاملی خط مانند یک یو پی اس آماده به کار عمل می‌کنند، اما با اضافه کردن یک تنظیم کننده برق که ولتاژ ورودی را قبل از عبور به تجهیزات حساس به سطوح عادی تنظیم می‌کند. در واحدهای تعاملی خط، اگر برق از محدوده‌های از پیش تعریف شده تنظیم شده خارج شود، باتری‌ها این کار را انجام می‌دهند.
دستگاه‌های یوپی‌اس تبدیل دوگانه یک لایه حفاظتی اضافی برای دستگاه‌های خروجی ایجاد می‌کنند. برق AC به یوپی‌اس وارد می‌شود، بلافاصله به برق DC تبدیل می‌شود و سپس دوباره به برق AC تبدیل می‌شود – یک تبدیل دوگانه. این تبدیل دوگانه، بارها را به طور کامل از برق خام شبکه جدا می‌کند و فقط برق پاک و قابل اعتماد را برای تجهیزات حیاتی تولید می‌کند. اگر برق اصلی قطع شود یا از حد مجاز یوپی‌اس پایین‌تر بیاید، باتری‌ها وظیفه را بر عهده می‌گیرند.
دستگاه‌های یو پی اس چند حالته ویژگی‌هایی را ارائه می‌دهند که دستگاه‌های یو پی اس تک تبدیل و دو تبدیل را تعریف می‌کنند. در حالت عادی، واحدهای یو پی اس چند حالته به عنوان سیستم‌های تعاملی خط عمل می‌کنند، ورودی برق AC را در محدوده مجاز ایمن تنظیم می‌کنند و مستقیماً به بارها تغذیه می‌کنند. این روش کارآمدترین روش است. اگر برق از این محدوده مجاز خارج شود، یو پی اس به روش برق تبدیل دوگانه تغییر می‌کند و برق AC را دو بار تبدیل می‌کند.
عمر باتری یو پی اس چه گونه است؟
عمر مفید باتری‌های UPS یک نکته مهم است و بر اساس عوامل زیادی، از جمله ترکیب شیمیایی باتری، متغیر است. به عنوان مثال، باتری‌های سرب-اسیدی با تنظیم دریچه (VRLA)، معمولاً 3 تا 10 سال عمر می‌کنند در حالی که باتری‌های لیتیوم-یونی ممکن است 8 تا 15 سال عمر کنند. اگرچه آنها با طول عمر مشخصی طراحی شده‌اند، اما طول عمر واقعی باتری به دلیل چهار عامل با طول عمر طراحی شده باتری متفاوت است:
- دمای محیط عامل مهمی در کاهش عمر باتری است. ظرفیت باتری در یک دمای محیط یا محدوده خاص اندازه‌گیری می‌شود. محدوده معمول بین ۵۵ تا ۷۷ درجه فارنهایت (۱۵ تا ۲۵ درجه سانتیگراد) است. برخی مطالعات نشان می‌دهد که کار کردن یو پی اس در دماهای محیطی گرم‌تر، عمر باتری را کاهش می‌دهد و گاهی اوقات افزایش ۱۵ درجه فارنهایت می‌تواند عمر باتری را تا ۵۰٪ کاهش دهد.
- ساختار شیمیایی باتری به گونه‌ای است که توانایی آن در ذخیره و تحویل نیرو، با وجود رعایت تمام دستورالعمل‌های استفاده، به مرور زمان کاهش می‌یابد.
- چرخه تخلیه زمانی اتفاق می‌افتد که یو پی اس از برق اصلی به برق باتری سوئیچ می‌کند. هر بار که این چرخه اتفاق می‌افتد، ظرفیت نسبی باتری به اندازه کسری از درصد کل ظرفیت کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، ترکیب شیمیایی سرب-اسید قبل از اینکه کاملاً تخلیه شود، حداکثر تعداد چرخه‌های تخلیه/شارژ را دارد.
- تعمیر و نگهداری یکی دیگر از عوامل مهم اما قابل اجرا در طول عمر باتری است. اگرچه اغلب به عنوان بدون نیاز به تعمیر و نگهداری به بازار عرضه می‌شود، اما دستگاه‌های UPS برای اطمینان از حداکثر طول عمر مفید، به تعمیر و نگهداری دوره‌ای نیاز دارند. بدون نیاز به تعمیر و نگهداری به این واقعیت اشاره دارد که باتری‌ها به مایع نیاز ندارند.
سوالات متداول:
آیا یو پی اس می‌تواند دستگاه‌های من را برای مدت طولانی در طول قطعی برق روشن نگه دارد؟
بستگی به اندازه یو پی اس و میزان برقی که دستگاه‌های شما نیاز دارند دارد. یو پی اس‌های کوچک‌تر ممکن است چند دقیقه به شما فرصت دهند تا کارتان را ذخیره کنید و دستگاه‌ها را به درستی خاموش کنید، در حالی که یو پی اس‌های بزرگ‌تر می‌توانند دستگاه‌های شما را برای چند ساعت روشن نگه دارند. اما به یاد داشته باشید، قرار نیست جایگزین منبع تغذیه معمولی شما شود؛ بیشتر شبیه یک برنامه پشتیبان است.
چه نوع دستگاه‌هایی را می‌توانم به یو پی اس وصل کنم؟
شما می‌توانید دستگاه‌های مختلفی مانند کامپیوتر، روتر، مودم، کنسول بازی و حتی سیستم سرگرمی خانگی خود را به یک یو پی اس متصل کنید. اساساً هر چیزی که برای کار به برق نیاز دارد را می‌توان به یک یو پی اس متصل کرد.
آیا یو پی اس از دستگاه‌های من در برابر نوسانات برق محافظت می‌کند؟
کاملاً درست است، بسیاری از یو پی اس ها دارای محافظ داخلی در برابر نوسانات برق هستند. آیا لحظاتی را می شناسید که برق ناگهان پس از قطعی برق دوباره وصل می شود و با ولتاژ اضافی افزایش می یابد؟ این می تواند به دستگاه های شما آسیب برساند. اما یو پی اس مانند یک سپر عمل می کند و از وسایل شما در برابر آن نوسانات ولتاژ مضر محافظت می کند.
چه زمانی باید استفاده از یو پی اس را در نظر بگیرم؟
اگر در منطقه‌ای زندگی می‌کنید که قطعی برق رایج است، یو پی اس انتخاب هوشمندانه‌ای است. همچنین اگر دستگاه‌های مهمی دارید که باید در هر صورت روشن بمانند، مانند سرور یا سیستم امنیتی، یو پی اس مفید است. به علاوه، اگر از دست دادن پیشرفت در بازی‌های ویدیویی خود به دلیل قطعی ناگهانی برق خسته شده‌اید، یو پی اس می‌تواند یک نجات دهنده واقعی باشد.
آیا می‌توانم از یو پی اس برای دفتر کار خانگی‌ام استفاده کنم؟
کاملاً، اگر در خانه کار می‌کنید و به کامپیوتر خود متکی هستید، داشتن یک یو پی اس ضروری است. این دستگاه تضمین می‌کند که در هنگام قطع برق غیرمنتظره، کار خود را از دست نمی‌دهید. به شما زمان می‌دهد تا اسناد خود را ذخیره کرده و کامپیوتر خود را به درستی خاموش کنید.
آیا یو پی اس می‌تواند برای سیستم سرگرمی خانگی من مفید باشد؟
تصور کنید که در وسط یک ماراتن فیلم هستید و ناگهان برق قطع می‌شود. با یک یو پی اس متصل به تلویزیون، دستگاه‌های پخش و بلندگوها، می‌توانید بدون هیچ گونه وقفه‌ای به تفریح ادامه دهید.
آیا یو پی اس می‌تواند به من در جلوگیری از از دست رفتن داده‌ها در هنگام قطع برق کمک کند؟
اگر در حال کار بر روی یک سند مهم، ویرایش عکس یا انجام هر کاری که شامل ذخیره داده‌ها باشد هستید، یک یو پی اس می‌تواند از آن لحظات دلهره‌آور که کار شما به دلیل قطع ناگهانی برق متوقف می‌شود، جلوگیری کند.
آیا یو پی اس برای شبکه خانگی من مفید خواهد بود؟
کاملاً، شبکه خانگی شما برای متصل ماندن به دستگاه‌هایی مانند روتر و مودم متکی است. یک یو پی اس می‌تواند این دستگاه‌ها را در طول قطع برق روشن نگه دارد، بنابراین اتصال وای فای خود را از دست نمی‌دهید و به دنیای دیجیتال متصل می‌مانید.
چه زمانی متوجه می‌شوم که زمان تعویض باتری در یو پی اس من فرا رسیده است؟
بیشتر یو پی اس ها دارای نشانگرهایی هستند که به شما اطلاع می دهند چه زمانی باتری نیاز به تعویض دارد. اگر متوجه شدید که زمان پشتیبانی به طور قابل توجهی کاهش یافته است یا چراغ نشانگر چشمک می زند، نشانه خوبی است که زمان تعویض باتری فرا رسیده است.
آیا می‌توانم از یو پی اس با پنل‌های خورشیدی استفاده کنم؟
بله، می‌توانید، اگر در محل خود پنل‌های خورشیدی نصب کرده‌اید، می‌توانید یو پی اس خود را به آنها متصل کنید. به این ترتیب، در هنگام قطع برق، یو پی اس شما می‌تواند از انرژی ذخیره شده در پنل‌های خورشیدی برای روشن نگه داشتن دستگاه‌های شما استفاده کند.
آیا می‌توانم از یو پی اس برای تنظیمات بازی خود استفاده کنم؟
مسلماً گیمرها زمان و تلاش زیادی را صرف تنظیمات بازی خود می‌کنند. یک یو پی اس می‌تواند شما را از ناامیدی از دست دادن پیشرفت در هنگام قطع برق نجات دهد. کنسول بازی، رایانه‌های شخصی (PC) و مانیتور خود را برای جلسات بازی بدون وقفه به یو پی اس متصل نگه دارید.
آیا یو پی اس می‌تواند از دستگاه‌های من در برابر صاعقه محافظت کند؟
یک یو پی اس معمولی ممکن است محافظت کاملی در برابر برخورد مستقیم رعد و برق ارائه ندهد، زیرا افزایش ولتاژ ناشی از رعد و برق فوق‌العاده قدرتمند است. با این حال، بسیاری از یو پی اس‌ها دارای ویژگی‌های محافظتی اضافی هستند که می‌توانند به محافظت از دستگاه‌های شما در برابر افزایش ولتاژ و نوسانات کوچک‌تر برق ناشی از طوفان‌های رعد و برق کمک کنند.
تفاوت بین یو پی اس مصرفی و یو پی اس تجاری چیست؟
یو پی اس های درجه یک مصرف کننده معمولاً برای مصارف خانگی یا اداری کوچک طراحی شده اند. آنها حفاظت اولیه برق و پشتیبان گیری باتری را ارائه می دهند. از سوی دیگر، یو پی اس های درجه یک تجاری برای کاربردهای سنگین تر مانند مراکز داده، دفاتر بزرگ یا تاسیسات صنعتی ساخته شده اند. آنها اغلب دارای ویژگی های پیشرفته تر، ظرفیت های توان بالاتر و زمان کارکرد باتری طولانی تر هستند.
آیا یو پی اس می‌تواند به محافظت از لوازم الکترونیکی حساس مانند تجهیزات پزشکی کمک کند؟
تجهیزات پزشکی حساس می‌توانند به طور جدی تحت تأثیر قطعی برق یا نوسانات ولتاژ قرار گیرند. یک یو پی اس می‌تواند یک منبع تغذیه پایدار و بدون وقفه برای این دستگاه‌ها فراهم کند و تضمین کند که آنها حتی در هنگام قطع برق نیز به درستی کار می‌کنند.
آیا می‌توانم از یو پی اس برای دستگاه‌های خانه هوشمند خود استفاده کنم؟
مسلماً دستگاه‌های خانه هوشمند، مانند قفل‌های هوشمند، دوربین‌های امنیتی و ترموستات‌های هوشمند، برای عملکرد مؤثر به یک منبع تغذیه ثابت نیاز دارند. اتصال آنها به یک یو پی اس می‌تواند از اختلال در عملکرد آنها در هنگام قطع برق جلوگیری کند.
آیا می‌توانم از یو پی اس برای کسب و کار کوچکم استفاده کنم؟
قطعاً، یک یو پی اس می‌تواند یک افزودنی ارزشمند برای یک کسب و کار کوچک باشد. این تضمین می‌کند که کامپیوترها، سرورها و سایر تجهیزات حیاتی شما در طول قطعی برق همچنان فعال بمانند، زمان از کار افتادگی را به حداقل برسانند و از ضرر احتمالی درآمد جلوگیری کنند.
آیا می‌توانم یک پریز برق را به یو پی اس وصل کنم؟
بله، می‌توانید. با این حال، مطمئن شوید که یو پی اس را بیش از حد بار نکنید. کل مصرف برق دستگاه‌هایی را که از طریق چندراهی برق متصل می‌کنید، بررسی کنید تا مطمئن شوید که در محدوده ظرفیت یو پی اس است.
تفاوت بین یو پی اس ایستاده (Tower UPS) و یو پی اس رکمونت (Rack Mounted UPS) چیست؟
یو پی اس های ایستاده (Tower UPS) به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به صورت عمودی روی زمین یا میز قرار گیرند، دقیقاً مانند یک کامپیوتر ایستاده (Tower). از سوی دیگر، یو پی اس های رکمونت (Rack-Mounted UPS) برای نصب در یک رک تجهیزات استاندارد طراحی شده‌اند که معمولاً در مراکز داده و اتاق‌های سرور استفاده می‌شوند. یو پی اس های رکمونت از نظر فضا کارآمدتر هستند و به راحتی می‌توان آنها را در تنظیمات سرورهای موجود ادغام کرد.