امروزه دستگاه یو پی اس به یکی از پرکاربردترین دستگاه‌ها و سیستم‌های حفاظتی به حساب می‌آید. دستگاهی که از اهمیت بالایی برخوردار بوده به‌طوری‌که حتی در بیشتر مراکز پژوهشی و یا مراکز بزرگ تجاری، قبل از راه‌اندازی مجموعه به فکر تهیه چنین سیستم‌هایی می‌افتند. چراکه یکی از بزرگ‌ترین عوامل خرابی تجهیزات، سیستم برق‌رسانی است و سیستم برق‌رسانی می‌تواند با ولتاژ کم و یا حتی ولتاژ زیاد، در عملکرد دستگاه‌های مختلف اختلال بیندازد. با توجه به همین اهمیت نیز در این بخش از سازه افزار جامع‌ترین سایت نیازمندی‌های صنعت ساخت‌وساز کشور در باب دستگاه‌های یو پی اس سخن گفته و اطلاعاتی کاربردی را در اختیار شما قرار می‌دهیم. پس مثل همیشه با ما همراه باشید.
یو پی اس چیست؟
در یک نگاه کلی شاید به‌جرئت بتوان اذعان نمود که یو پی اس به معنای منبع تغذیه بدون وقفه است. یک منبع تغذیه الکترونیکی که کار عمده آن، تأمین توان موردنیاز بار مصرفی بدون وقفه می‌باشد. به‌عبارت‌دیگر این نوع از منابع تغذیه با استفاده از انرژی ذخیره‌شده در باتری، برق موردنیاز تجهیزات مصرف‌کننده را تأمین می‌نماید. به‌طورکلی سیستم یو پی اس بین برق شهری و دستگاه مصرف‌کننده قرار می‌گیرد که اضافه بر تنظیم برق شبکه و تثبیت آن مانع از نفوذ نویز و اختلالات شبکه به تجهیزات حساس مصرف‌کننده می‌شود. در یک نگاه ساده‌تر نیز می‌توان اشاره کرد که 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 و هدف اصلی آن تهیه یک منبع بدون وقفه انرژی برای تجهیزاتی است که از آن محافظت می‌کند.
آشنایی با ساختار یو پی اس و کلیت آن
به‌طورکلی از اقسام اصلی تشکیل‌دهنده یک دستگاه یو پی اس می‌توان به موارد زیر اشاره نمود که شامل واحد یک‌سوساز، واحد اینورتر، واحد شارژر و باتری است که در ادامه این بخش به بررسی تک‌تک آن‌ها می‌پردازیم:
1. واحد یکسو ساز
به‌طور ساده می‌توان گفت که وظیفه یکسو کننده در دستگاه یو پی اس این است که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل کند که به معنی تبدیل جریان AC به DC است. درواقع جالب است بدانید که عملاً سه حالت کلی به‌منظور یکسو کنندگی وجود دارد که می‌توان از آن‌ها برای به دست آوردن جریان DC استفاده کرد؛ بنابراین نوع اول آن IGBT، نوع دوم آن Diode+IGBT و درنهایت نوع تریستور می‌باشد.
2. واحد مبدل
همان‌طور که احتمالاً شما نیز اطلاع دارید مبدل، وظیفه تبدیل برق مستقیم ذخیره‌شده در باتری به جریان متناوب شهری را بر عهده دارد. درصورتی‌که برق قطع و یا دچار مشکل شود، بلافاصله مبدل، جریان مستقیم باتری را به متناوب تبدیل کرده و منجر به تأمین بدون وقفه برق موردنیاز دستگاه می‌شود. در همین راستا لازم است بدانید که توان یک یو پی اس وابسته به مبدل آن است، چراکه 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. همچنین لازم به ذکر است که در برخی انواع UPS، مبدل بزرگ برق متناوب به مستقیم وجود دارد و مبدل همواره نیروی لازم برای راه‌اندازی وسیله برقی را تأمین می‌کند و خود مبدل، انرژی لازم را از منبع اولیه و از طریق مبدل برق متناوب به مستقیم یا از باتری تأمین می‌کند.
3. واحد شارژر
خب همان‌طور که میدانید، برق شهری، متناوب است و تجهیزات الکترونیکی از برق متناوب استفاده می‌کنند اما از طرفی تمامی باتری‌ها دارای روند تولید برق مستقیم می‌باشند.، بنابراین قسمتی از یو پی اس به نام شارژر در این نوع دستگاه‌ها وجود دارد که کار تبدیل برق متناوب به برق مستقیم را برای شارژ باتری‌ها انجام می‌دهد. با توجه به اینکه برق شهری از نوع جریان متناوب است و برق مورداستفاده باتری‌ها، جریان مستقیم، بخشی از UPS ها، به‌عنوان شارژر، وظیفه تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم را بر عهده دارد. در همین راستا لازم به ذکر است که شارژ UPS باید با توجه نوع باتری UPS انتخاب شود. ممکن است باتری از نوع لیتیومی یا اسیدی باشد.
4. باتری
به‌طورکلی باتری‌ها بخشی از منبع تغذیه بی‌وقفه هستند که در زمان عدم وجود جریان برق شهری، وظیفه رساندن انرژی به دستگاه‌های وصل شده به خروجی را دارند. به همین خاطر می‌توان گفت که یکی از مهم‌ترین اجزا است. البته باید خاطرنشان کرد که درصورتی‌که برق شهری دچار نوسان یا فرکانس غیرطبیعی هم باشد تأمین برق دستگاه‌های خروجی بر عهده باتری است. جالب است بدانید که بیشتر باتری‌های دستگاه برق اضطراری از نوع سیلد اسید است که کاملاً توسط لایه‌هایی محافظ از جنس فیبر و دیگر محافظ‌ها پوشیده شده تا از هرگونه نفوذ رطوبت و دیگر عوامل مخرب در امان باشند.
آشنایی با انواع یو پی اس موجود در بازار
دستگاه‌های یو بی سی بر اساس کاربرد و محل مورداستفاده در تقسیم‌بندی‌های مختلفی قرار می‌گیرند که این موارد به شرح زیر است:
1. یو پی اس آفلاین
به‌طورکلی می‌توان مطرح کرد که این دسته از UPS ها هنگام قطع برق و به‌عنوان منابع جایگزین فعال می‌شوند و به‌صورت آفلاین می‌باشند.
2. یو پی اس آنلاین
جالب است بدانید که در شرایط طبیعی، تأمین خروجی در این نوع UPS ها پس از تصحیح ورودی یعنی پاک‌سازی ورودی از نویز و احیاناً سطح ولتاژ ورودی انجام می‌پذیرد. لازم به ذکر است که یو بی سی آنلاین اغلب در کارکرد مناسب می‌باشد منهای اینکه تنها در مواقعی همچون بروز نقص فنی یا افزایش خارج از رنج دما، یو پی اس به مد بای پس می‌رود.
3. یو پی اس لاین اینتراکتیو
در شرایط عادی این UPS ها ورودی از طریق بای پس به ترانسفورماتور منتقل می‌شود؛ بنابراین در این هنگام ترانسفورماتور به‌عنوان شارژر عمل کرده و درنهایت از همین طریق خروجی AC تأمین می‌شود.
انواع دستگاه‌های یو پی اس در رنج و توان مختلف
به‌طورکلی می‌توان یو پی اس ها را ازجمله دستگاه‌هایی دارای توان‌های مختلفی دانست که نسبت به میزان توان بار مصرفی, محاسبه و طراحی می‌گردد. در همین راستا جالب است بدانید که معمولاً توان این دستگاه با واحد ولت‌آمپر (VA) نشان داده می‌شود و شکل‌های متداول این دستگاه‌ها در بازار به این صورت 600VA، 1KVA، 1.5KVA، 2KVA، 6KVA، 10KVA، 15KVA، 20KVA می‌باشد.
در باب مزایای دستگاه یو پی اس
مسلماً یکی از دلایل استفاده‌های بی‌شمار از یک دستگاه خاص مزایای زیاد آن است که در این بخش از سازه افزار به سراغ آن رفته و تک‌تک این مزایا را لیست می‌کنیم، این موارد به شرح زیر است:
• تداوم و پیوستگی
همان‌طور که قبلاً نیز اشاره کردیم عدم قطع برق تجهیزات بحرانی مانند کامپیوتر‌های خطوط تولید کارخانه‌ها ازجمله موارد بسیار مهم و مزایای بااهمیت این نوع از سیستم‌ها است.
• هماهنگی و سازگاری
مدارات الکترونیکی موجود در یک یو پی اس، زمانی که شبکه به یو پی اس نیاز دارد، به یو پی اس فرمان داده و توان موردنیاز را به آن می‌دهند، این کار باعث می‌شود اضافه ولتاژ‌های ناگهانی را حذف کنند و مدت‌زمانی را در اختیار سیستم قرار می‌دهند تا سیستم‌های اصلی را در صورت نیاز خاموش کنند.
• حفاظت
حفاظت در برابر تمام مشکلات ناخواسته برق مانند سرج ها، spike، افت طولانی ولتاژ، افزایش طولانی ولتاژ؛ زیرا یو پی اس سریعاً این خطا‌ها را حس کرده و قبل از اینکه خطا‌ها به سیستم‌ها آسیب برسانند، به برق متناوب تبدیل می‌شوند.
• فیلتر
به‌طورکلی یک یو پی اس، با پاک‌سازی ولتاژ ورودی و تنظیم آن در خروجی همانند یک نوع فیلتر عمل کرده و سیستم‌های داخلی یک ولتاژ بدون نویز و ثابت دریافت می‌کنند.
• بازگشت سرمایه
سیستم‌های یو پی اس مورداستفاده در بیمارستان‌ها، دیتاسنترها و یا اورژانس پزشکی، ممکن است هزینه بالایی داشته باشد، اما بازگشت سرمایه زمانی که حفاظت از تأسیسات را انجام می‌دهد مشخص می‌گردد. لازم به ذکر است در درازمدت، یک UPS کارآمد می‌تواند با کاهش هزینه انرژی، هزینه خرید را جبران کند. این یکی از مزایای بسیاری از سیستم‌های تغذیه بی‌وقفه است.
آشنایی با کاربردهای متنوع انواع یو پی اس
هر وسیله که از برق استفاده می‌کند احتمالاً نیاز به یو پی اس نیز دارد اما مکان‌های خاصی ازجمله درمانگاهی یا شرکت‌های تولید یا مکان‌هایی که ازنظر دما و رطوبت باید همیشه در یک سطح خاص نگهداری شوند، استفاده از این نوع دستگاه‌ها برای آن‌ها حیاتی‌تر است. با توجه به همین مسئله نیز در این بخش به بررسی کاربردهای این سیستم کارا می‌پردازیم که به شرح زیر است:
• آسانسور
آسانسورها ازجمله دستگاه‌هایی می‌باشند که باید همواره در حال کار باشد به همین خاطر نیاز به تجهیزات منبع تغذیه بی‌وقفه دارند. اگر سیستم برق اضطراری برای آسانسور وجود نداشته باشد و برق حتی برای چند دقیقه قطع شود، استرس زیادی برای افراد داخل آسانسور پیش خواهد آمد؛ بنابراین یو پی اس در این نوع از سیستم‌ها نقش بسیار ویژه‌ای دارد.
• دوربین‌های مداربسته
یکی از ترفندهای سارقان برای از کار انداختن تجهیزات امنیتی خانه یا محل کار شما این است که جریان برق را قطع کنند؛ اما شما می‌توانید باید یک دستگاه یو پی اس دوربین مداربسته که اغلب دارای اندازه‌های کوچکی هستند این مسئله را حل نمایید.
• تجهیزات پزشکی
همان‌طور که میدانید جریان پر نوسان و ناپایدار برق در کشورهای درحال‌توسعه یکی از بزرگ‌ترین معضلات در مراکز حساس است. قطعی برق می‌تواند آسیب زیادی به تجهیزات پزشکی وارد کرده و یا اینکه آن‌ها را به‌کلی از کار بیندازد. به همین دلیل نیاز است که کلیه بخش‌های مراکز درمانی پزشکی به یو پی اس متصل شود.
• کامپیوترها
اگر بر روی کامپیوتر شخصی خود اطلاعات مهمی داشته باشید که لازم باشد همیشه از آن‌ها محافظت شود استفاده از پو پی اس به‌شدت توصیه می‌شود چراکه بسیاری از پردازش‌ها مانند رایانه‌های مربوط به ترددهای هوایی، تجهیزات مربوط به امور نظامی و یا تحلیلگرهای داده‌های علمی همواره با چالش قطعی برق روبه‌رو بوده‌اند؛ بنابراین در همین راستا نیز استفاده از چنین دستگاه‌هایی برای کامپیوترها می‌تواند بسیار راهگشا باشد.
• یخچال، لوازم حساس و پکیج
نیاز به نگهداری برخی از مواد و وسایل در فضای سرد یا بسیاری از مکان‌های دیگر نیازمند وجود سیستم برق بدون وقفه است چراکه در غیر این صورت مشکلات عدیده‌ای ایجاد می‌شود؛ اما نکته مهم در تهیه یک منبع تغذیه بی‌وقفه برای یخچال یا سایر سیستم‌های موجود در خانه یا فروشگاه این است که دستگاه‌هایی که شامل موتور و سیم‌پیچی هستند را نباید به یو پی اس وصل کرد و شما تنها زمانی می‌توانید این کار را بکنید که توان یو پی اس بسیار بیشتر از توان مصرفی بار دارد. به همین دلیل پیش از اقدام برای خرید چنین دستگاهی حتماً با افراد متخصص صحبت کنید. همچنین خوب است بدانید که پکیج‌ها اصولاً برای گرمایش از گاز استفاده می‌کنند اما آن‌ها نیاز به برق برای برخی مصارف دیگر هم دارند؛ مانند مشعل‌ها، سنسور‌ها و ایجاد انرژی برای پمپ و …؛ یعنی اگر جریان برق وجود نداشته باشد پکیج از کار می‌افتد و به همین دلیل نیاز به سیستم برق اضطراری از نوع یو پی اس وجود دارد.
نکاتی مهم در امر نگهداری از دستگاه یو پی اس
تمامی تجهیزات الکترونیکی برای داشتن عمر مفید بالا، نیازمند توجه در نگهداری و استانداردهای این کار هستند. UPS و باتری UPS از این قاعده مستثنا نیست. بنابراین در این بخش از این نوشتار در سازه افزار با نکات مهم در نگهداری و افزایش عمر UPS بیشتر آشنا می‌شویم که به شرح زیر است:
• به یاد داشته باشید که انتخاب یو پی اس با توان بالاتر باعث می‌شود دستگاه از حداکثر توانش استفاده نکند و درنتیجه UPS، عمر بیشتری خواهد داشت.
• یو پی اس های آنلاین، به دلیل ماهیتشان، مدام در حال کار هستند درنتیجه فرسودگی در قطعات در این نوع UPS بیشتر است پس با توجه به مبحث مصرف، توصیه می‌شود یک یو پی اس آفلاین یا اینترکتیو تهیه کنید تا هزینه‌ها کم‌تر شود. ازجمله موارد مصرف UPS های آنلاین، در کنار ژنراتورهاست و باید قطعاتی باکیفیت بالا که البته پرهزینه است استفاده شود.
• مطابق با نیازها و دستورالعملی که در کاتالوگ یو پی اس آمده، از دستگاه استفاده و نگهداری کنید. به‌عنوان‌مثال دمای محیطی که UPS در آن نصب می‌شود با دمای تائید شده برای آن‌یکی باشد چراکه عدم رعایت این محدوده دما، باعث کم شدن عمر یو پی اس و باتری آن می‌شود.
• همواره به یاد داشته باشید که به‌صورت دوره‌ای، یو پی اس را سرویس و شارژ نمایید.
بیشتر بخوانید : بانک اطلاعات ساختمان
بررسی عوامل مؤثر در طول عمر باتری دستگاه یو پی اس
جالب است بدانید که عوامل مؤثر در طول عمر باتری یو پی اس به سه دسته اصلی دمای محیط، کیفیت شارژ باتری و دفعات و عمق شارژ تقسیم می‌شود که در باب هر یک از این موارد به تفضیل سخن خواهیم گفت:
• پارامتر دما، عاملی مؤثر در طول عمر باتری
دمای محیط از عوامل مؤثر در ظرفیت و طول عمر باتری است و توصیه می‌شود باتری‌ها را در گرمای بالای 20 یا 30 درجه نگه ندارید؛ بنابراین از قرار دادن باتری دستگاه در مجاورت عوامل گرمازا مانند نور خورشید و مکان‌های بسته خودداری کنید. البته در مکان‌هایی با تغییرات دمایی زیاد استفاده از باتری‌های نیکل کادمیوم انتخاب مطمئن‌تری می‌باشد اما در شرایطی که تغییرات دما زیاد نیست، استفاده از باتری‌های سرب اسیدی به‌صرفه‌تر است زیرا در مقایسه باتری نیکل کادمیوم 10 تا 15 برابر قیمت کمتری دارد ولی در عوض عمر کمتری هم دارا می‌باشد. همچنین لازم به ذکر است که محیطی که UPS در آن نصب می‌شود باید به‌دوراز گردوغبار باشد چراکه تبادل حرارت را با اختلال مواجه می‌کند و باعث کم شدن طول عمر آن می‌شود. بررسی و انجام سرویس‌های دوره‌ای در این زمینه راهگشا است.
• پارامتر عمق دشارژ و دفعات شارژ
نکته مهم درباره افزایش عمر مفید باتری‌ها این است که تعداد سیکل مجاز شارژ برای هر باتری مشخص است که در کاتالوگ مربوط به باتری موجود است. عمر باتری با هر بار شارژ و دشارژ، کم می‌شود تا به عدد سیکل مجاز شارژ برسد. در این صورت ظرفیت کامل باتری قابل‌استفاده نیست و جریان دهی کم شده و درنهایت کارایی آن کاهش می‌یابد. اینجاست که عمر باتری تمام‌شده و باید آن را عوض کرد.
• توجه به شارژر باتری
برق شهری، متناوب است و تجهیزات الکترونیکی از برق متناوب استفاده می‌کنند اما تمامی باتری‌ها برق مستقیم تولید می‌کنند، بنابراین همان‌طور که در قسمت‌های قبلی نیز به آن اشاره شد، قسمتی از یو پی اس به نام شارژر کار تبدیل برق متناوب به برق مستقیم را برای شارژ باتری‌ها انجام می‌دهد. با توجه به اینکه برق شهری از نوع جریان متناوب است و برق مورداستفاده باتری‌ها، جریان مستقیم، بخشی از UPS ها، به‌عنوان شارژر، وظیفه تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم را بر عهده دارد. در همین راستا لازم است ذکر شود که شارژر UPS از موارد بسیار مهم و مؤثر در طول عمر باتری UPS است؛ بنابراین در انتخاب نوع آن دقت کافی را به خرج دهید و شارژر UPS را با توجه نوع باتری UPS انتخاب نمایید.
نکات مهم در خرید دستگاه یو پی اس
هنگام خرید وسایل برقی و ایمنی همیشه باید نکات اصلی و مهم درباره آن‌ها را در نظر داشته باشیم و در زمان خرید به همه آن‌ها توجه کنیم که در این بخش به بررسی این موارد می‌پردازیم:
• امکان تنظیم پارامتر
اولین نکته از نکاتی که در موقع خرید یو پی اس باید به آن توجه داشته باشید امکان تنظیم پارامترها می‌باشد. تمامی یو پی اس ها از هر نوع و مدلی که باشند دارای پارامترهای مختلفی هستند که باعث می‌شوند عملکرد درست و بهتری توسط یو پی اس تنظیم و انجام شود. به‌طورکلی این تنظیمات توسط شرکت تولیدکننده یو پی اس و یا خود کاربران انجام خواهد گرفت. از طرفی در برخی از یو پی اس ها تنظیمات پارامتر توسط خود کاربران قابل‌اجرا است.
بیشتر بخوانید : کاربرد ژانراتور و موتور برق
• توان موردنیاز مصرفی
نکته مهم دیگر این است که باید در زمان خرید توان مصرفی دستگاه موردنظر را نیز در نظر داشته باشید و با توجه به میزان توان دستگاه یو پی اس موردنیاز آن را تهیه نمایید. برای اینکه از میزان توان مصرفی یو پی اس اطلاع کافی داشته باشید باید توان هر یک از دستگاه‌هایی را که می‌خواهید برای آن یو پی اس تهیه نمایید را به‌صورت جداگانه موردمحاسبه قرار دهید.
• قابلیت و زمان پشتیبانی
به‌طورکلی میدانید که تمامی یو پی اس ها برای تأمین برق موردنیاز دستگاه‌ها در زمان قطعی برق استفاده می‌شوند. به همین خاطر است که بسیاری از تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی نیز به این سیستم مجهز می‌باشند. این مسئله را هم به‌خوبی میدانید که هر سیستم یو پی اسی نیاز به باتری دارد، بنابراین لازم است که بدانید که از یو پی اس خود در مواقع قطعی برق چه انتظاری دارید؛ بنابراین زمانی که توان مصرفی دستگاه را مشخص کردید به‌راحتی می‌توانید هر نوع یو پی اسی که مناسب دستگاه شما می‌باشد را انتخاب و خریداری کنید و با در نظر گفتن توان مصرفی یو پی اس زمان پشتیبانی آن را نیز موردتوجه قرار دهید.
• قابلیت باتری داخلی و خارجی
اگر می‌خواهید که یو پی اس انتخابی شما دارای توان مصرفی بالایی باشد نیاز دارید که از باتری‌هایی استفاده کنید که حجم بسیار بالایی دارند و آن‌ها را به‌صورت خارجی بر روی یو پی اس موردنظر نصب نمایید. برای این کار شما به کابینت باتری نیاز دارید تا بتوانید باتری یو پی اس را در محفظه آن قرار دهید و از دسترس دورنگه داشته تا دچار آسیب‌دیدگی نشود و ازنظر حجمی هم فضای کمتری را اشغال نماید؛ اما درصورتی‌که باتری انتخابی برای یو پی اس موردنظر شما از توان مصرفی پایین و کمتری برخوردار می‌باشد دیگر نیاز به کابینت باتری ندارید چراکه این نوع باتری‌ها فضای بسیار کمتری را اشغال خواهند کرد و از نوع باتری‌های داخلی می‌باشند.
جمع‌بندی
همان‌طور که در این مقاله از سازه افزار نیز به آن اشاره شد، باوجود شبکه برق ضعیف، افزایش تقاضای برق، سیم‌کشی‌های معیوب در کنار نوسانات دائمی برق، تجهیزات شما به‌خصوص در مجتمع‌های بزرگ دائماً در حال تهدید بوده که می‌تواند در فرایند کاری شما اختلال ایجاد کرده و حتی عاملی برای ضررهایی هنگفت باشند؛ بنابراین با توجه به آنچه گفته شد، خرید و استفاده از دستگاه یو پی اس می‌تواند راهکاری ارزشمند و درعین‌حال بسیار امن برای حفاظت سیستم‌های شما باشد.