کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ و فرکانس از مشکلاتی است که ممکن است در  برق شهری بوجود آید. دستگاه های الکتریکی پیشرفته و حساس مانند تجهیزات  مخابراتی، پزشکی و نیروگاهی که دارای کاربردهای ویژه ای هستند، در مقابل  تغییرات ناگهانی برق حساسند زیرا این نواسانات می تواند باعث بروز مشکلاتی  جدی در این دستگاه ها شود. برای جلوگیری از این اتفاق و ممانعت از خرابی  این دستگاه ها، از سیستم تغذیه¬ی بدون وقفه (UPS) استفاده می کنند که نسبت  به برق شهری دارای ولتاژ و فرکانس قابل اطمینانی است.

          



UPS به این نام ها شناخته میشود:

  • یو پی اس
  • منبع تغذیه بدون وقفه
  • منبع تغذیه اضطراری
  • برق اضطراری
  • مولد برق بدون وقفه
  • تامین برق بدون وقفه
  • Uninterruptible Power Supply

 

یو پی اس دستگاهی است الکترونیکی که در کنار یک مصرف کننده برقی قرار  گرفته و در مسیر جریان برق نصب میشود و در صورت افت ولتاژ یا قطع شدن برق  اجازه نمیدهد در مدار افت ولتاژی بوجود بیاید و دستگاه کار طبیعی خود را  انجام میدهد.

بنابراین یو پی اس USP دو کار مهم انجام میدهد اول  به عنوان پشتیبان برق برای سیستم ذخیره میکند تا در زمان قطع برق به سیستم  برق بدهد و دوم سیستم را از نوسانات برقی محافظت میکند. اگر یکبار به دلیل  نوسانات برق که در کشور ما کم هم اتفاق نمی افتد یکی از دستگاه های  الکترونیکی شما آسیب دیده باشد به لزوم استفاده از یو پی اس پی برده اید.

 

استاندارد عمومی برای سیستم های یو پی اس ها  IEC 62040-3می باشد، که محدودیت هایی در دامنه و طول مدت انحراف از ولتاژ خروجی قابل قبول برای منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) را ارائه می کند.

 

دستگاه هایUPS  برای مقابله با مشکلات برق ورودی AC سیستم ها طراحی و ساخته می شوند.

 

یو پی اس ها می توانند برای مثال برای حفاظت رایانه شخصی معمولی در محدوده  از چند صد ولت آمپر و برای مراکز بزرگی نظیر مراکز مخابراتی و صنعتی و  رایانه ای تا چند میلیون ولت آمپر طراحی و ساخته شده و به بازار عرضه شوند. وجود  باتری یو پی اس در یک سیستم یو پی اس این اطمینان را در سیستم ایجاد می  کند که در صورتی که جریان برق قطع گردد، وظایف یو پی اس به درستی ادامه  خواهد یافت.

 

هنگام نوسانات ناگهانی برق، سیستم UPS باعث  جلوگیری از آسیب دیدن سیستم‌های الکترونیکی می‌شود و از آنها در برابر  تغییر ولتاژ و قطعی برق محافظت می‌کند. هدف اصلی یک دستگاه یو پی اس تهیه  یک منبع بدون وقفه انرژی برای تجهیزاتی است که از آن محافظت می‌کند.

تست خودکار نیز برای اطمینان از عملکرد مناسب UPS استفاده می‌شود. این تست در هنگام اولین اتصال یو پی اس به برق انجام می‌شود و بعد از آن هم، تست در زمان‌های مشخصی انجام می‌شود.

 

یک دستگاه الکتریکی است که وقتی برق ورودی یا برق قطع می شود، برق اضطراری  را به یک بار تحمیل می کند. یک یو پی اس از سیستم برق اضطراری یا ژنراتور  آماده به کار متفاوت است که با تامین انرژی ذخیره شده در باتری ها، ابر  رایانه ها یا چرخ های فلزی محافظت نزدیک به لحظه از وقفه های ورودی را  فراهم می کند. زمان اجرای باتری بیشترین منبع برق اضطراری نسبتا کوتاه (فقط  چند دقیقه) است اما کافی است برای شروع یک منبع برق آماده به کار یا به  درستی تجهیزات محافظت شده را خاموش کنید.

 

دستگاهی الکترونیکی است که به منظور تأمین پیوسته انرژی برای دستگاههای  مصرف کننده که به اختلافات موجود در شبکه و قطع برق حساس بوده و جزء مجموعه  های کامپیوتری، مخابراتی، کنترل، ابزار دقیق و آزمایشگاهی و بیمارستانی می  باشد و به دلیل ضرورت و حساسیت‌های فوق العاده زیاد جزو تجهیزات حیاتی  مجموعه‌های کامپیوتری، مخابراتی، کنترل و ابزار دقیق، ازمایشگاهی و  بیمارستانی و مورد استفاده در خانه هوشمند هم می‌باشند.

 

سیستم برق اضطراری ساختمان نوعی سیستم برق پشتیبان است که در زمان بحران و  یا وقتی که سیستم برق معمولی از کار می افتد برای تامین انرژی برق مورد  استفاده قرار میگیرد.

 

UPS یک منبع تغذیه الکترونیکی است که کار عمده آن، تامین توان مورد نیاز بار مصرفی بدون وقفه می باشد. به عبارت دیگر UPS به  عنوان منبع توان بدون وقفه با استفاده از انرژی ذخیره شده در باتری، برق  مورد نیاز تجهیزات مصرف کننده را تامین می نماید. سیستم یو پی اس بین برق  شهری و دستگاه مصرف کننده قرار میگیرد که  اضافه بر تنظیم برق شبکه و تثبیت  آن مانع از نفوذ نویز و اختلالات شبکه به تجهیزات حساس مصرف کننده می شود .

 

یو پی اس یعنی منبع ذخیره بدون وقفه ی برق که یکی از ضروری ترین سیستم های  کارآمد در بخش تامین انرژی بدون قطعی است که باید همیشه از آن استفاده کرد.

 

قطع برق در مواقع مختلف و گاها ضروری تجربه ای است که مشکلات عدیده ای  برای افراد ایجاد می کند.علاوه بر قطع برق به عنوان اساسی ترین مشکل برق  سراسری، نوسانات ایجاد شده برروی برق شهر گاه باعث آسیب دیدن تجهیزات و  وسایل خانگی وصنعتی نظیر تلویزیون کامپیوتر و ... می شود.

 

روش دیگر رفع مشکلات برق شهر که هم مزایای روشهای قبل را دارد و هم مشکلات آنها را حل کرده است یو پی اس (UPS) یا منبع تغذیه اضطراری بدون وقفه است.

یو پی اس دستگاهی است که برق مورد نیاز را در هنگام نبود برق یا قطع برق، بدون قطعی و بدون وقفه تامین می نماید، UPS  مخفف unintrruptable power supply   و به معنای منبع تغذیه بدون وقفه می باشد.

 

Upsها در انواع گوناگون و اندازه های متفاوت وجود دارند. واحد اندازه گیری یوپی اس، توان (یاVA )  حاصلضرب ولتاژ در جریان خروجی می باشد. هر چه اینورتر یک دستگاه یوپی اس  قویتر باشد توان و قدرت یو پی اس بیشتر خواهد بود. به عبارتی میتوان تعداد و  توان تجهیزات بیشتری را پشتیبانی نمود از طرفی هرچه باتری های به کاررفته  در یوپی اس از ظرفیت بالاتری برخوردار باشند زمان برقدهی در هنگام قطعی برق  شهر بالاتر خواهد بود .

 

یو پی اس ها برای نگهداری انرژی الکتریکی از باتری استفاده میکنند و همانطور که میدانید برق باتری ها DC یا مستقیم است اما برق شهری AC یا متناوب است بنابراین یکی از کارهایی که UPS ها انجام میدهند تبدلی برق مستقیم به متناوب است.

 

یوپی‌اس یا منبع تغذیهٔ بدون وقفه (Uninterruptible power supply یا UPS)  وسیله‌ای است که در کنار وسیله برقی یا درون جعبه رایانه نصب می‌شود و  هنگام قطع یا تغییرات شدید ولتاژ ورودی، امکان ادامهٔ کار در حالت عادی را  برای مصرف‌کننده فراهم می‌کند.

 

یوپی‌اس‌های کوچک معمولاً درون خود، یک باتری دارند که هنگام وجود برق در حالت عادی آن را شارژ می‌کنند.

 

هنگام قطع برق یا افت ولتاژ زمانی که ولتاژ از یک مقدار کمتر شود یوپی‌اس  به‌طور خودکار واحد منبع تغذیه را از برق شهری به باتری موجود درون خود  تغییر می‌دهد. این کار در مدت زمانی حدود یک یا ۲ میلی‌ثانیه انجام  می‌پذیرد و در نتیجه رایانه متوجه قطع جریان الکتریکی نشده و به کار خود  ادامه می‌دهد.

 

برق اضطراری یا UPS می تواند جایگزین مناسبی به جای برق شهری در مواقع قطعی آن باشد.

 

یو پی اس وسیله الکترونیکی است که برای حفاظت بارهای حساس و نیز سیستم های  الکترونیکی، مخابراتی و … در برابر اغتشاشات از جمله نویز و قطعی برق مورد  استفاده قرار می گیرد.

 

در حقیقت دستگاه UPS، توان مورد نیاز برای تغذیه بار را از انرژی ذخیره شده در باتری ها فراهم می کند.

 

یو پی اس دستگاهی است متشکل از قطعات حالت جامد (SOLID STATE) که بین منبع برق ورودی و بار وصل شده است و از بروز اختلالات برق ورودی (برق شهر) از جمله قطع کامل آن جلوگیری می کند.

 

صرفنظر از طراحی خاص هر یک، چند ویژگی مهم در تمامی یو پی اس ها مشترک  است. همه آنها دارای باتری هستند و تا زمانی که برق شهر قابل استفاده است  انرژی را در باتریها ذخیره می کنند و پس از قطع برق شهر انرژی باتری را به  جریان متناوب (AC) تبدیل می کنند . بنابراین تمام سیستمها باید دارای شارژر باتری و مدار اینورتر باشند.

 

همچنین تمام یو پی اس ها دارای یک سیستم Bypass هستند که همراه با یک سوئیچ در خروجی، وسیله ارتباط با Load را  جهت تغذیه مستقیم از برق شهر فراهم می کنند. در بسیاری از موارد مدار  سوئیچ خروجی با به کاربردن سوئیچ های استاتیک تکمیل می شود. البته در یوپی  اس های توان پایین این کار به وسیله رله انجام می گیرد . 

 

این دستگاه برق مورد نیاز برای استفاده دستگاه‌هایی مانند کامپیوتر، ادوات  پزشکی و تجهیزات امنیتی و… را مستقل از اینکه برق ورودی وجود داشته باشد  یا خیر برای مدت محدودی تامین می‌کند.

 

همچنین شرایط برق ورودی را از نظر سطح ولتاژ، تغییرات ولتاژ و جهش‌های ناگهانی بهبود می‌دهد.

 

در صورتی که یو پی اس ما هوشمند باشد می‌تواند دستگاه‌های متصل به خود را در زمان مناسب و به طرز صحیح خاموش کند.

 

در مورد اهمیت استفاده از یو پی اس همین بس که آمار نشان می‌دهد بیشتر  از ۴۰ درصد مشکلات از بین رفتن اطلاعات، به مشکل قطع برق بر می‌گردد.

 

در واقع ترکیبی از مبدلها، کلیدها و ذخیره  کننده انرژی (باتری) است  که  سیستم  قدرتی را برای حفظ و نگهداری  پیوستگی توان  بار در حالتی  که نقصی  در توان ورودی  پیش آید، تشکیل میدهد.

 

بنابراین سیستم برق بدون وقفه سیستمی است که نیروی برق متناوب اولیه را در  برابر هرگونه قطع جریان و نوسانات ولتاژ و فرکانس حفاظت می کند0

یوپی اس اساسا یک منبع  تغذیه  دارای باتری است  که با روشهای الکترونیکی یک منبع تغذیه AC ایمن وحفاظت شده در مقابل نویز را در اختیار ما  قرار میدهد.

 

منبع تغذیه بدون وقفه (یو پی اس)، که به عنوان پشتیبان باتری نیز شناخته  می شود، از شناخته شده ترین سیستم های تولید برق اضطراری می­باشد.

نحوه کار آن به این صورت است که هرگاه برق شبکه سراسری قطع شود یا ولتاژ آن به سطح غیرقابل قبولی برسد، از یو پی اس استفاده می کند.

یو پی اس امکان خاموش و ایمن بودن کامپیوتر و تجهیزات متصل را نیز فراهم  می کند و از این تجهیزات نیز مراقبت لازم را به عمل می­آورد. اندازه و  طراحی ساختار یو پی اس تعیین می کند که چه مدت مصرف کننده ها می توانند از  برق یوپی اس استفاده کنند.

 

دستگاه یو پی اس، دستگاهی الکترونیکی می باشد که به منظور تامین دائم  انرژی برای دستگاه‌های مصرف کننده در سازمان ها و ادارجات طراحی شده است که  به اختلالات موجود در شبکه و قطع و وصل برق بسیار حساس است و به دلیل  حساسیت های بسیار بالا به قطعی و نوسانات برق مجموعه های درمانی و  بیمارستانی، مخابراتی، کامپیوتری و غیره، از تجهیزات مورد نیاز این مجموعه  ها می‌باشند.

 

در حقیقت استفاده از یک انرژی پشتیبان مانند سیستم تامین انرژی بدون وقفه (UPS) شما را قادر میسازد که بر بیشتر مشکلات ناشی از برق شهر فائق آیید و همچنین محافظت در برابر قطع کلی برق را نیز بدست آورید

 

شما می توانید سطوح مختلفی از حفاظت را در مقابل مشکلات برق برای سیستم  خود جهت جلوگیری از تخریب و یا از دست دادن اطلاعات به کارگیرید.

با توجه به اینکه روشهای نسبتاً کم هزینه بسیاری را جهت تامین سطوحی از  حفاظت در مقابل مشکلات برق شهری برای تجهیزات می توانید به کار گیرید، هیچ  یک از آنها نمیتوانند به خوبی یک دستگاه تامین برق بدون وقفه (یو پی اس)  سیستم شما را در قبال مشکلات برق شهر حفاظت کنند.


زمانی یوپی اس ها به عنوان یک سیستم گران ارزیابی می شدند اما امروزه با  توجه به گران قیمت بودن تجهیزات از نظر سخت افزاری و یا اطلاعات و داده ها،  هزینه تهیه و تامین یک دستگاه یوپی اس کاملا ارزان و مقرون به صرفه می  باشد .

 

هدف اصلی یک دستگاه یو پی اس تهیه یک منبع بدون وقفه انرژی برای تجهیزی  است که از آن محافطت میکند. این کار دقیقاً چگونه انجام میگیرد؟
دوشاخه یک وسیله الکترونیکی که به برق شهر(یا به کاهش دهنده تغییرات  ولتاژی که به برق شهر متصل است) وصل میشود فقط از یک منبع نیرو استفاده  میکند. اگر برق شهر قطع شود، آن وسیله در اثر انقطاع الکتریسیته بسرعت  خاموش میشود. یک یو پی اس این معادله را با فراهم نمودن دو منبع قدرت برای  وسیله خود به هم میزند.

 

UPSها به گونه ای طراحی شده اند که همواره دو منبع  انرژی وجود داشته باشد. یکی منبع انرژی اولیه (برق شهر) و دیگری منبعی که  در صورت قطع منبع اول وارد مدار میشود و به آن منبع ثانویه (باتری) گفته  میشود.

 

بسته به نوع یو پی اس گاهی اوقات سوییچی برای کنترل اینکه کدامیک از منابع  نیرو در هر لحظه مورد استفاده قرار میگیرند تعبیه شده است. این سوییچ به  محض اینکه متوجه شود که منبع اولیه قطع شده است از حالت اولیه به حالت  ثانویه تغییر میکند و زمانیکه منبع اولیه مجدداً وصل شد از حالت ثانویه به  حالت اولیه باز میگردد.


البته برق شهر، متناوب است و تجهیزات شما از برق متناوب استفاده میکند  اگرچه تمامی باتریها برق مستقیم تولید می کنند. بنابراین قسمتی از یوپی اس  به نام شارژر عمل تبدیل انرژی متناوب به مستقیم جهت شارژ باتری ها را بر  عهده دارد .

 

یک یو پی اس بدون باتری هیچ وقت درست کار نمی کند. در واقع وظیفه باتری یو  پی اس ها ذخیره سازی انرژی جریان برق است که در حین قطعی برق انرژی لازم  را فراهم میکند. باتری های یو پی اس ها در سه مدل طول عمر زیاد، متوسط و کم  تولید می شوند.

 

همچنین بخشی دیگر بنام inverter نیز برای تبدیل  انرژی مستقیم ذخیره شده در باتری به برق متناوب جهت راه اندازی دستگاه شما  در تمامی یو پی اس ها تعبیه شده است. از اینرو میتوان به باتری، شارژر و  اینورتر به عنوان اصلی ترین بخش های یک دستگاه یو پی اس اشاره نمود .

 

در برخی از انواع ups ها یک مبدل بزرگ برق متناوب به مستقیم وجود دارد وinverter  همواره نیروی لازم برای راه اندازی وسیله را تامین میکند و خود inverter انرژی لازم را از منبع اولیه و از طریق مبدل برق متناوب به مستقیم یا از باتری تامین میکند.

 

یوپی اس های مختلف دارای ویژگی های گوناگونی مانند آلارمهای هشدار به  هنگام بروز خطا یا اضافه بار، نرم افزار کنترل کامپیوتر به منظور ذخیره  کردن اطلاعات و خاموش کردن کامپیوتر و امکانات دیگر می باشند.

 

یوپی‌اس وسیله‌ای است که در کنار یک رایانه (یا مصرف کنندهٔ برقی دیگر)  نصب می‌شود و هنگام قطع یا تغییرات شدید ولتاژ ورودی، امکان ادامهٔ کار در  حالت نرمال را برای مصرف‌کننده فراهم می‌کند.

 

UPSهای کوچک معمولاً درون خود، یک باتری دارند که  هنگام وجود برق در حالت عادی آن را شارژ می‌کنند. هنگام قطع برق یا افت  ولتاژ زمانی که ولتاژ از یک مقدار کمتر شود UPS به  طور اتوماتیک منبع تغذیه رایانه را از برق شهر به باتری موجود درون خود  تغییر می‌دهد. این کار در مدت زمانی حدود یک یا ۲ میلی ثانیه انجام  می‌پذیرد و در نتیجه رایانه متوجه قطع جریان الکتریکی نشده و به کار خود  ادامه می‌دهد.

 

با توجه به افزایش هزینه های سخت افزاری و نرم افزاری، استفاده از سیستم برق اضطراری (UPS) مقرون به صرفه شده است و با توجه به اهمیت آنها، این فناوری ها جایگاه ویژه ای دارند.

جهت اطمینان از نصب اصولی تجهیزات و عملکرد صحیح آنها به صورت خودکار تست می شوند که این تست در اولین اتصالUPS  به برق شبکه انجام می شود و پس از آن نیز، در زمان های مشخصی این تست انجام می گیرد.

 

دستگاه UPS از وسایل ضروری کامپیوترها محسوب  می‌شود. به عنوان مثال در صورت وجود کوچکترین اغتشاش در برق شهر بخش کنترل  کامپیوتر، با تولید یک پالس موجب خاموش و روشن شدن مجدد (Restart) کامپیوتر می‌‌گردد. لذا با این عمل اطلاعاتی که در حافظه RAM سیستم وجود دارد، از بین رفته و زیان های جبران ناپذیری به کاربر وارد شده و حاصل کار کاربر در چند لحظه از بین می‌رود.

 

در مورد سایر سیستم‌های حساس نظیر دستگاه‌های مخابراتی و شبکه‌های  اطلاعاتی نیز با قطع یا تغییر مشخصات منبع تغذیه، هماهنگی بخشهای مختلف  دستگاه بهم خورده و بر اثر قطع و وصل‌های متوالی، علاوه بر صدماتی که به  قطعات دستگاه وارد می شود، عملکرد کل سیستم با اختلال مواجه می‌گردد. با  توجه به مطالب فوق، نیاز به وجود دستگاهی که بتواند جایگزین مناسبی برای  برق شهر در مواقع اضطراری گردیده و با حذف اختلالات شبکه تغذیه مدارات حساس  را بر عهده گیرد، نمایان می شود.

 

برق اضطراری اغلب دستگاههای حساس و مهم موجود در منازل و اماکن عمومی یا  در ادارات و کارخانه ها باید هنگام قطع برق شهر به طریقی از یک منبع تغذیه  دیگر استفاده کنند و به کار خود ادامه دهند. منابع تغذیه ای که وظیفه تامین  برق را در هنگام قطع برق شبکه به عهده دارند منابع تغذیه برق اضطراری بدون  وقفه یا یو پی اس نامیده میشوند.

 

تجهیزات برق اضطراری شامل دیزل ژنراتورها، یو پی اسUPS ، سلول های خورشیدی، تجهیزات انرژی خورشیدی (پنل خورشیدی و شارژ کنترلر)، و دستگاه های دیگر می‌باشد.

 

از انواع مختلف مولد برق اضطراری در طیف گسترده ای از مراکز مانند خانه  های مسکونی، آسانسورها، دوربین های مداربسته، تجهیزات نظارت تصویری و سیستم  های حفاطتی و امنیتی، بیمارستان ها، آزمایشگاه های علمی، مراکز داده و  دیتا سنترها، تجهیزات مخابراتی و همچنین در تجهیزات مدرن کشتی های نیروی  دریایی استفاده میشود.

 

از مهمترین کارایی های UPS یو پی اس در زمانی می  باشد که برق شهری قطع می شود که بلافاصله و بدون وقفه دستگاه یو پی اس وارد  مدار می شود و برق مصرفی لازم را تامین می نماید به نحوی که نیازی به RESET کردن  یا خاموش کردن دستگاه مورد استفاده باشد. سیستم یو پی اس وظیفه حفاظت از  وسایل  الکتریکی حساس در برابر نوسانات برق را دارد و این سیستم  از  تعمیرات و عقب افتادگی های هزینه‌دار جلوگیری به عمل می آورد. در واقع یو  پی اس علاوه بر محافظت از دستگاه‌های الکتریکی حساس، ثبات جریان برق تقویتی  فراهم  می آورد که به آنلاین ماندن برنامه های حساس کمک شایانی  می‌نماید .

 

هنگامی که از یو پی اس برای محافظت از دستگاه‌های برقی‌تان استفاده  نمی‌کنید، نوسانات جریان برق می‌تواند منجر به سوخته شدن دستگاه شما شود.  قریب به یقین حاضر نیستید تجهیزات گران قیمت خود را به این راحتی از دست  بدهید. پس هر چه زودتر باید یک منبع تغذیه بی وقفه (UPS) برای  خود دست و پا کنید اما چگونه؟ این گونه از تجهیزات چیزی نیستند که ما هر  روز با آن‌ها سر و کار داشته باشیم پس قاعدتا تهیه کردن آن کمی سخت تر از  خریدن چیزهای دیگر است!

 

این دستگاه عموما در مجاورت رایانه و دیگر وسایل برقی قرار گرفته و در  صورت بروز اختلال در ولتاژ ورودی برق شهری و یا قطعی کامل، شرایط لازم برای  ادامه‌ی روند دستگاه را برقرار می‌سازد. در واقع جایگاه منبع تغذیه بی  وقفه بین برق شهری و دستگاهی است که برق مصرف می‌کند و علاوه بر نرمال‌سازی  جریان برق از آسیب به دستگاه‌ها و تجهیزات حساس جلوگیری می‌نماید.

 

یو پی اس به دستگاهی گفته میشود که برق بدون وقفه را در اثر قطع دائمی از  طرف برق شهری برای دستگاه هایی از قبیل دستگاه های آزمایشگاهی، سیستم های  کامپیوتری حساس پتروشیمی، سیستم های حساس در مناطق امنیتی، دستگاه های  بیمارستانی و سیستم های اضطراری واقع در پالایشگاه ها را تامین می نماید.

 

مشکلات استفاده از برق شهر مطرح شد که برای رفع آنها از تجهيزات مختلفی  نظیر موتوربرق، استابلایزر و...استفاده می شود. ولی هر کدام از این روشها  نیز مشکلات و معایب خاص خود را دارد. به عنوان نمونه نگهداری موتوربرق،  سروصدا و مدت زمان برق دهی آن از مشکلات عمده استفاده از اين تجهیزات است.  استابيلایزر یا تثبیت کننده برق شهر نیز در صورت وجود برق، نوسانات آن را  حذف می کند و در خروجی خود برق ثابتی را تولید می کند ولی در صورت عدم وجود  برق عملا کارایی ندارد. استابلایزر توانایی حذف نویزها و اختلالات و  پرشهای ناگهانی برق شهر را ندارد و نمی تواند مشکلات ناشی از قطع و نوسانات  برق شهر را به طور کامل حذف نماید.

 

در زمان وجود برق شهر، یو پی اس عملیات شارژ باطری های متصل به خود را نیز  انجام می دهد و همیشه باطریهای خود را در حالت شارژ کامل نگه می دارد.

اگر به دلایلی برق شهر افت شدیدی کند که استابلایزر قادر به تصحیح آن نباشد یا برق شهر قطع شود، اینورتر UPS برق مستقیم باتری را به برق متناوب 220 ولت تبدیل کرده و مصرف کننده ها را  تغذیه می کند. لازم به ذکر است که این عملیات به سرعت انجام شده، مصرف  کننده های متصل به یو پی اس نظیر کامپیوتر و یا تلویزیون و ... اصلا متوجه  قطع برق نمی شوند.

 

توجه داشته باشید که تولید کنندگان یو پی اس برای رایانه های شخصی، گاهی  اوقات تنها - ولت آمپر محصولشان را مشخص می کنند. توان واقعی ماکزیمم در  واحد وات تنها 60 درصد از مقدار ولت آمپر است. چنین نسبتی بین وات و VA   در  یو پی اس با توان پایین بر اساس  منابع تغذیه کامپیوترهای قدیمی می باشد  که ضریب قدرتی بین 0.6تا 0.74 دارند. هنگامی که شما می خواهید اندازه یک یو  پی اس را انتخاب کنید، مطمئن باشید توان خالص بارهای شما از 60 درصد از  توان VA یو پی اس تجاوز نمیکند. به عنوان مثال، اگر سیستم شما 300 وات مصرف می کند، شما نیاز به خرید یک منبع تغذیه با توان حداقل 300/.06=500 VA دارید.

 

 

UPS جهت تامین برق اضطراری تجهیزات الکترونیکی

منبع تغذیه بدون وقفه دو وظیفه  اساسی را به عهده دارد:

۱ -اصلاح برق با کیفیت مناسب

۲ -پشتیبانی کننده منبع برق در زمان خاموشی

 

 

سیستم برق بدون وقفه (UPS) در دیتاسنتر:

اهمیت سیستم برق بدون وقفه در یک مرکز داده به اندازه ای روشن و بدیهی است  که نیازی به شرح آن نیست.  پارامترهای مهمی که برای سیستم برق بدون وقفه  در مرکز داده بایستی مد نظر قرار داد به شرح زیر بیان می گردد:

 

  • وجود افزونگی (Redundancy) در بخشهای اصلی دستگاه از جمله بخشPower ، باطری و بخش کنترل
  • وجود افزونگی در مسیر های تغذیه مصرف کننده
  • MTBF بالا
  • MTTR پائین

 

UPSها در انواع گوناگون و اندازه های متفاوت وجود دارند. اندازه قدرت یک UPS را قبل از هر چیز، اندازه باتریهای آن تعیین میکند. هر چه که باتریهای یک UPS بزرگتر باشند بار مصرف شما زمان بیشتری قبل از خاموش شدن کار خواهدکرد.

UPSهای بزرگتر نه تنها بار مصرفی شما را برای زمان  بیشتری روشن نگاه خواهند داشت بلکه میتوانند میزان کلی بیشتری از انرژی  برق را تامین کنند.

UPSهای مختلف دارای ویژگی های اضافی گوناگونی  مانند سیگنالهای (صوتی و نوری) هشدار، نرم افزار کنترل کامپیوتر و همچنین  مدارات پیشرفته جهت کنترل کیفی برق منبع برق متناوب را دارا میباشند.

UPSهای جدیدتر همچنین دارای یک ویژگی مخصوص جهت خاموش کردن کامپیوتر شما به صورت اتوماتیک AUTO SHUT DOWN در حالتی که هر دو منبع برق قطع شود (برای جلوگیری از ایرادات احتمالی ناشی از قطع ناگهانی برق برای سیستم کامپیوتر میباشند).

 

 

ارزیابی منبع تغذیه بدون وقفه  UPS

اولین و مهمترین عامل در ارزیابی عملکرد منبع تغذیه بدون وقفه UPS کیفیت ولتاژ خروجی است. ولتاژ خروجی باید سینوسی با THD کمتر  از پنج درصد حتی در مورد بارهای غیر خطی و نامتقارن باشد. به علاوه باید  پاسخ گذرای خوبی به تغییرات ناگهانی بار داشته باشد و قابلیت رگولاسیون  ولتاژ خروجی را نیز داشته باشد. ساختارهای الکترونیک قدرت به ویژه مدل برخط  دارای بهترین عملکرد می باشد. در این مدل اینورتر به صورت سری با بار قرار  گرفته و تغذیه پیوسته بار را بر عهده دارد. در مدل در تعامل با خط اینورتر  به صورت موازی با بار می باشد و فقط در حالت انرژی ذخیره شده، عملکردی  مانند مدل برخط دارد.

عامل مهم دوم THD و ضریب توان جریان ورودی است. برای کاربردهای توان بالا از روش اصلاح ضریب توان استفاده می شود. در این روش از کنترل کننده PWM برای یکسوساز، یا از مبدل DC/ DC استفاده  می شود که فقط در مورد مدل های برخط و آماده به کار کاربرد دارد. اصلاح  ضریب توان در مدل در تعامل با خط با کنترل زاویه توان بین ولتاژ ورودی و  خروجی انجام می شود. بنابراین برای اصلاح THD جریان ورودی، استفاده از فیلتر یا مبدل از قبل تنظیم شده در قسمت ورودی UPS ضروری است.

 

 

مشکلات موجود در برق شهر:

قطع برق شهر(Black Out)  : در صورت  بروز چنین مشکلی یوپی اس با استفاده از باتری تا زمانی که انرژی ذخیره شده  در آن اجازه می دهد، توان مصرفی تجهیزات را فراهم آورد.

 

کاهش ناگهانی ولتاژ (Power Sag)  : این پدیده معمولا بر اثر راه اندازی بارهای الکترو موتور در شبکه برق به وجود آمده و باعث خطای عملکرد، Crash کردن، Reset شدن  سیستم های کامپیوتری و یا قفل کردن صفحه کلید می شود، در صورت بروز چنین  پدیده ای در شبکهبرق، یوپی اس به صورت لحظه ای عمل کرده و توان مصرفی  تجهیزات را از باتری تامین می کند و پس از رفع اشکال در برق شهر ، به وضعیت  عادی برمی گردد.

 

افت طولانی ولتاژ (Brown Out)  : در صورت بروز چنین مشکلی، عملکرد یوپی اس مشابه حالت قطع برق می باشد. در  ضمن می توان برای رفع این نقصان از استابیلایزر (تثبیت کننده ولتاژ)  استفاده نمود که کاهش ولتاژ را جبران نماید و مصرف کننده هایی که حتی به  یوپی اس متصل نیستند را تحت پوشش قرار می دهد.

 

افزایش شدید و ناگهانی ولتاژ(Spike & Surge)  : این پدیده در اثر رعد و برق و عمل سوئیچینگ در شبکه برق به وجود می آید و  در اثر آن ممکن است که ولتاژ به صورت ناگهانی تا چندین برابر ولتاژ نامی  شبکه بالا رود. معمولا در یوپی اس ها، مدارهای حفاظتی قرار داده می شود که  انرژی موجود ناشی از این افزایش ولتاژ را حذف کرده تا از اعمال آن به  تجهیزات جلوگیری شود.

 

افزایش طولانی ولتاژ(Over Voltage)  : اگر این افزایش ولتاژ مدت زیادی ادامه داشته باشد ممکن است به بعضی از  قطعات حساس سیستم های سخت افزاری آسیب وارد نماید. در این وضعیت یوپی اس  تامین کننده برق مصرف کننده ها خواهد بود و از اتصال برق شهر به مصرف کننده  ها جلوگیری به عمل می آورد، در ضمن استفاده از استابیلایزر معمول ترین روش  برای رفع این معضل است.

 

نویز (Noise) : معمولا در  شبکه برق مصرف کننده هایی نظیر اجاق ها مایکروویو وجود دارند که باعث ایجاد  نویز و تداخل الکترومغناطیسی در خطوط برق شهر می شود. برای پیشگیری از این  مشکل در یوپی اس ها بخشی به نام فیلتر در نظر گرفته می شود تا اثرات ناشی  از نویز و تداخل آن تا حد زیادی کاهش دهد.

 

 

شرح وظیفه منبع تغذیه بدون وقفه یا UPS

وظیفه اول یو پی اس در واقع اصلاح آلودگی های برق شهر که ناشی از اعواج یا noise ولتاژهای اضافی یا surge و کاهش ولتاژ یا sag است، می باشد.

دومین وظیفه یو پی اس پشتیبانی از منبع برق در زمان خاموشی و با به  کارگیری باتری های مناسبی است که قادر به تامین برق مصرف کنده باشد.

در واقع در مواردی که نیاز به برق با کیفیت مناسب بوده و قطع و نبود برق نیز بحران زا است ضرورت خود را نمایان می سازد .

با این توصیف اگر تنها نیاز به وظیفه اول باشد از سایر تجهیزات الکترونیکی نظیر Stabilizer ، AVR میتوان  استفاده نمود و اگر تنها وظیفه دوم مدنظر  باشد نظیر (نظیر نیاز به سیستم  های روشنایی) از تجهیزات الکترونیکی دیگری می توان بهره جست .

 

 

نکات تخصصی در مورد یو پی اس

امروزه یو پی اس به عنوان یک دستگاه پشتیبان و ضروری برای مصرف کننده های  الکترونیکی در ظرفیت های مختلف و کارکردهای گوناگون تولید شده و در دسترس  صنعت قرار می گیرد.

یو پی اس دارای نمونه ها و کاربردهای مختلفی می باشد. در این یادداشت قصد  داریم تا یو پی اس را از منظر فنی و تخصصی مورد بررسی قرار دهیم. نکات مهم  تخصصی و فنی یو پی اس همواره مورد توجه متخصصانی می  باشدکه قصد استفاده یا  نصب آن در محیط های مختلف را دارند .

چنانچه شما نیز به مشخصات فنی یو پی اس و بحث های فنی پیرامون علاقه مند  هستید، این  یادداشت را تا پایان دنبال کنید تا با بحث‌ های تخصصی در مورد  یو پی اس آشنا شوید و آن را به کار ببندید.آنچه که در شرکت هژیر صنعت قابل  تامل و افتخار در حوزه خرید یو پی اس می باشد ، قدمت این شرکت است که به  بیش از دو دهه قبل بر می گردد و از معدود شرکت های موفق تولید یو پی اس در  ایران بشمار می رود.

 

 

اجزای سیستم UPS

سه جز اصلی تشکیل دهنده UPS شامل موارد زیر است:

  1. باتری
  2. شارژر
  3. مبدل

 

1- باتری  UPS

دوشاخه یک وسیله الکترونیکی که به برق شهر وصل می‌شود فقط از یک منبع نیرو  استفاده می‌کند. اگر برق شهر قطع شود، آن وسیله در اثر انقطاع الکتریسیته  به سرعت خاموش می‌شود. یو پی اس این معادله را با فراهم نمودن دو منبع برق  برای وسیله برقی به هم می‌زند.

 

باتری UPS یکی از مهم‌ترین و اصلی‌ترین بخش‌های این دستگاه است که معمولا بین ۵ تا ۲۰ دقیقه می‎تواند برق لازم UPS را در حین قطعی برق فراهم کند. ظرفیت باتری UPS‌ ها در ابعاد کلی این سیستم تاثیر دارد، به نحوی که هر چه باتری‌ها بزرگ و ظرفیت آن‌ها بیشتر باشد، UPS هم  بزرگتر است. مشتری نیز متناسب با ظرفیت مورد نیاز خود، سایز یو پی اس را  انتخاب می‌کنند. توجه داشته باشید که باتری این منبع تغذیه باید همیشه تست و  بررسی شود، زیرا معیوب بودن آن باعث آسیب دیدن داده‌های کاربران می‌شود،  همچنین می‌توان UPS را طوری تنظیم کرد که زمانی که ۸۰ درصد باتری آن تخلیه شد، سیستم‌های شما را خاموش کند. در این لحظه نرم‌افزار UPS، یک فرآیند Shut Down را فعال می‌کند که برنامه‌های شما را می‌بندد و سیستم را غیر فعال می‌کند.

زمانی که نرم‌افزار یو پی‌ اس را نصب کردید، برای نتیجه بهتر، می‌توانید  نرم‌افزار را با توجه به نیازهایی که دارید پیکربندی کنید. البته می‌توانید  با تنظیمات پیش‌فرض هم از آن استفاده کنید.

توصیه می‌شود همیشه تنظیمات پیش فرض را بررسی کنید. برای اینکه تشخیص دهید  این تنظیمات نیاز به تغییر دارد یا خیر، می‌توانید مشخص کنید که سیستم به  وسیله‌ باتری‌ها تا چه مدتی کار می‌کند و تنظیمات UPS را به گونه‌ای تغییر دهید که هنگامی که باتری آن رو به اتمام است، سیستم‌های الکترونیکی، خاموش شوند.

در زمان پیکربندی تنظیمات به این نکته توجه کنید که برای خاموش کردن اصولی  دستگاه باید زمان لازم را به آن اختصاص دهید. بعضی از سرورها برای خاموش  شدن صحیح ۶، ۸ یا حتی ۱۰ دقیقه زمان نیاز دارند، پس اگر فرآیند خاموش شدن  هنگامی است که باتری فقط به مدت ۵ دقیقه توان دارد، ممکن است اطلاعات از  بین برود.

خرابی باتری ها نیز نکته مهمی است که باید به آن توجه کنید. باتری‌های یو  پی‌ اس این است که اگر دچار مشکل شوند، اخطار‌هایی اعلام می‌کنند. تست  باتری‌ها به صورت منظم، کمک زیادی می‌کند تا از ظرفیت و سلامت باتری مطمئن  شوید. بهتر است همیشه قبل از اینکه باتری‌ها کاملا خراب شوند اقدام به  تعویض آنها کنید، چون اگر باتری‌های معیوب در سیستم باقی بمانند ممکن است  باعث از دست رفتن اطلاعات شما شوند.

 

 نکته مهم: اطمینان از اتمام پروسه بکاپگیری

زمانی که از برنامه‌های پشتیبان‌گیری ویندوز استفاده می‌کنید، باید مشخص  کنید که اگر حالت باتری فعال است، شروع به کار نکند. در تنظیمات مدیریت برق  پشتیبان‌گیر ویندوز Figure C، بخش‌های مربوط به  باتری را انتخاب کنید، تا پشتیبان گیری‌هایی ناتمام، جای خود را به  فایل‌های پشتیبان‌گیری شده‌ سالم ندهند. لازم به ذکر است که این تنظیمات،  به صورت پیش‌فرض در ویندوز وجود ندارد و شما باید تا زمانی که سایت دچار  قطعی مکرر برق نشده است، تغییرات لازم را انجام دهید.

 

2- شارژر  UPS

برق شهری، متناوب است و تجهیزات الکترونیکی از برق متناوب استفاده می‌کنند  اما تمامی باتری ها برق مستقیم تولید می‌کنند، بنابراین قسمتی از یو پی اس  به نام شارژر (Charger)، کار تبدیل برق متناوب به  برق مستقیم را برای شارژ باتری ها انجام می‌دهد. با توجه به اینکه برق شهری  از نوع جریان متناوب است و برق مورد استفاده باتری‌ها، جریان مستقیم، بخشی  از UPS ها، به عنوان شارژر، وظیفه تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم را برعهده دارد.

شارژر UPS از موارد بسیار مهم و موثر در طول عمر باتری UPS است.

 

ولتاژ شارژر UPS با ولتاژ باتری یو پی اس برابر  است. ولتاژ ایجاد شده در خروجی شارژر یو پی اس، باتری را شارژ می‌کند. این  ولتاژ بین ۱۳٫۴ و ۱۳٫۷ است. شاید برایتان جالب باشد که بدانید ولتاژ باتری  های معمولی ۱۲ ولت است.

شارژ باتری مطابق منحنی شارژ انجام می‌شود یعنی مقدار جریانی که شارژر به  باتری می‌دهد در ابتدا زیاد است و به مرور کم می‌شود و وقتی شارژ باتری  کامل شود جریان ورودی به باتری به کمترین میزان خواهد رسید.

شارژ UPS باید با توجه نوع باتری UPS انتخاب شود. ممکن است باتری از نوع لیتیومی یا اسیدی باشد.

 

3- Inverter یا مبدل UPS

مبدل، وظیفه تبدیل برق مستقیم ذخیره شده در باتری به جریان متناوب شهری را  بر عهده دارد. در صورتی که برق قطع و یا دچار مشکل شود، بلافاصله مبدل،  جریان مستقیم باتری را به متناوب تبدیل کرده و منجر به تامین بدون وقفه برق  مورد نیاز دستگاه می‌شود. واحد اندازه گیری UPS، توان یا VA (حاصل ضرب ولتاژ در جریان خروجی) است. توان یکUPS،  وابسته به مبدل آن است: هر چه مبدل دستگاه یو پی اس قوی‌تر باشد توان و  قدرت یو پی اس بیشتر خواهد بود به عبارتی می‌تواند تعداد و توان تجهیزات  بیشتری را پشتیبانی کند از طرفی هر چه ظرفیت باتری یو پی اس بالاتر باشد  زمان برق دهی در هنگام قطعی برق شهر بالاتر خواهد بود.

در برخی انواع UPS، مبدل بزرگ برق متناوب به  مستقیم وجود دارد و مبدل همواره نیروی لازم برای راه اندازی وسیله برقی را  تامین می‌کند و خود مبدل، انرژی لازم را از منبع اولیه و از طریق مبدل برق  متناوب به مستقیم یا از باتری تامین می‌کند.

 

 

اجزای یو پی اس

  • یکسو کننده شارژ ((رکتیفایر)
  • همه چیز در مورد (باتری)
  • مبدل DC به AC (اینورتر)
  • کلید غیر هادی (سوئیچ)

 

اصول کار یک UPS در ساده ترین ساختار خود به این شکل  است که بار در حالت معمول از ورودی AC تغذیه می کند و همزمان با یکسوسازی ورودی AC  توسط شارژر و تبدیل آن به جریان DC باتری را شارژ می کند. بلافاصله در صورت اینکه ورودی AC  قطع  شود و یا نا مناسب تشخیص داده شود، INVENTER  با تبدیل ولتاژ DC باتری به برق AC ولتاژ بار را بدون وقفه در کار تامین می کند. در حال حاضر طبق استاندارد UPS ها دارای تکنولوژی  همچون Passive Standby،Line Interactive، Double Conversion می باشند.

 

 

مزایای استفاده از یو پی اس

  • عدم قطع برق
  • حذف نوسانات برق شهر
  • حذف اختلالات شبکه
  • حذف نویز
  • عدم آلودگی صوتی وعدم نیاز به نگهداری خاص

 

به طور کلی، مدل یو پی اس ها از لحاظ ساختار طراحی در یکی از سه حالتLine interactive ، On-line  و Off-line قرار می گیرند.

از مهم‌ترین مزایای استفاده  زمانی است که جریان برق به طور کلی قطع  می‌شود. در این حالت در کسری از ثانیه منبع تغذیه دستگاه مصرف کننده ، توسط  این دستگاه از برق شهری به باتری خود منبع تغذیه بی وقفه سوئیچ شده و  امکان ادامه‌ی روند دستگاه بدون کمترین وقفه‌ای میسر خواهد شد. این نیاز  زمانی برجسته می‌شود که دستگاه مصرف کننده در اتاق عمل ، بانک‌ها ،  سازمان‌های بزرگ و … باشد.

 

دستگاه یو پی اس  دارای فیلترهای الکترونیکی بوده که باعث حذف نویزها و  نوسانات برق شهری می شود و محافظت از مصرف کننده ها را در برابر رعد و برق و  ولتاژ بالا بعهده دارد و جریان برق یکنواختی با شکل موج ثابت به مصرف  کننده ارسال می کند.

یو پی اس هایی که برای کاربردهای معمولی استفاده میشوند از نوع ONLINE با باتری تک سلولی سرب -اسید و یا نیکل -کادمیوم و توان 500 تا 2000 آمپر متر اند که قیمت 500 تا 1 میلیون تومان را دارند. UPS های بزرگتر دارای توان بیشتر و همچنین کیفیت برق خروجی بالاتر هستند. یوپی اس ها در انواع گوناگون و اندازه های متفاوتی وجود دارند.

انواع مختلفی از یو پی اس وجود دارد که قدرت آن در باتری و در مدار مورد استفاده با هم متفاوت است .یک از انواعUPS ها یو پی اس های مدار انلاین می باشند که 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 گیریUPS ، توان یا حاصل ضرب ولتاژ در جریان خروجی  می باشد.

هر چه INVERTER  یک دستگاه یوپی اس قویتر باشد  توان و قدرت یو پی اس بیشتر می شود. به عبارت دیگر  می توان تعداد و توان  تجهیزات بیشتری را پشتیبانی نمود 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.