UPS چیست؟
یوپیاس یا منبع تغذیهٔ بدون وقفه (به انگلیسی: Uninterruptible power supply یا UPS) وسیلهای است که در کنار یک رایانه (یا مصرف کنندهٔ برقی دگیر) 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.
گونهها
یوپیاسها را از نظر عملکرد داخلی غالباً در سه دسته تقسیمبندی میکنند:
با عملکرد کشیک انفعالی∗ یا آفلاین
با تبدیل دوطرفه∗ یا برخط
در تعامل با خط ∗
آماده به کار یا آفلاین
یوپیاسهای آفلاین یا آماده به کار، با زمان حفاظت ۲۰ دقیقه که گسترش ظرفیت آن معمولاً امکان پذیر نیست.
این نوع یوپیاسها در حالت عادی از برق شهر استفاده میکنند اما به محض قطع برق، یوپیاس وارد مدار شده و برق باطری را به برق مورد نیاز مصرفکنندهها تبدیل میکند.
یوپیاسهای آماده به کار، تنها ویژگیهای پایهای را ارائه میدهد؛ مثل حفاظت کردن از مصرف کننده در برابر ولتاژهای بسیار زیاد ناخواستهٔ ورودی و شارژ باتریها. یوپیاسهای آماده به کار با تغییر جهت عبور جریان در خطِ مسیر باتری، جریان دیسی را از حالت عادی شارژ به حالت تهیه ولتاژ ایسی مورد نیاز تغییر وضعییت میدهند. در یوپیاس آماده به کار «خارج از خط» سیستم بار به طور مستقیم توسط برق ورودی پشتیبانی میشود و مدارات قدرت تنها با استناد به ابزار قدرت تغذیه میشوند. بیشترین یوپیاسهای زیر ۱ کیلوولتآمپر از انواع خطهای تعاملی و یا آماده به کار هستند که معمولا ارزان قیمتترند.
این نوع از یوپیاسها تنها به هنگام قطع برق و به عنوان منابع جایگزین فعال میشوند به همین علت به آنها یوپیاس با عملکرد کشیک انفعالی نیز میگویند.
در تعامل با خط
یوپیاس لاین-اینتراکتیو
یوپیاسهای لایناینتراکتیو در شرایط عادی میتوانند ولتاژ خروجی را به وسیلهٔ یک ترانسفورماتور تثبیت کنند. در حالت قطع برق شهر یوپیاس برق مورد نیاز مصرفکننده را از راه باتریها تأمین خواهد کرد.
با تبدیل دوطرفه یا برخط
در شرایط طبیعی، تامین خروجی در این نوع یوپیاسها پس از تصحیح ورودی (پاکسازی ورودی از انواع نویز و احیاناً تصحیح سطح ولتاژ ورودی) انجام میپذیرد. تنها در مواقعی چون بروز نقص فنی، سرریز بار یا افزایش بیش از حد دمای یوپیاس به حالت بایپس∗ خواهد رفت.
این نوع یوپیاسها کیفیت و حساسیت بسیار بالایی دارند و برای دستگاههای بسیار حساس آزمایشگاهی، نظامی و… به کار میروند.
بازده این یوپی اسها نسبت به سایر انواع یو پی اس بصورت قابل ملاحظهای کمتر و مصرف داخلی انها بسته به انواع ان بین پنج تا ده برابر سایر مدلهاست. این مدل یو پی اسها علاوه بر مصرف برق قابل توجه، بدلیل تولید حرارت داخلی چند برابری که باعث کاهش عمر خازنهای الکترولیت و نیز فنهای دستگاه بدلیل کارکرد عمدتا مداوم انها میشود، معمولا نسبت به مدلهای دیگر از عمر کوتاه تری برخوردارند.
پارامترهای اصلی یک دستگاه یو پی اس
Total Harmonic Distortion)
بارهایی که از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می کنند ، به دلیل ایجادهارمونیک در شبکه باعث داغ شدن سیم مارنول و به تبعه آن باعث بروز گرما در سیستم برق می شوند . بنابراین در جاهایی که تعداد منابع تغذیه سوئیچینگ زیاد دارند بهتراست از ups استفاده گردد که THD جریان ورودی پایین مثلا 10% داشته باشد البته این را نیز نباید فراموش نمود که در جایی که ژنراتور نیز وجود دارد استفاده از UPS با THD پایین ضروری می باشد.
زمان سوئیچ
فاصله زمانی بین سوئیچ از برق شهربه باتری و بالعکس ، هرچه این زمان بیشتر باشداحتمال ریست شدن کامپیوتر در لحظه سوئیج بیشتر میگردد . ( فقط On line / UPS زمان سوئیچ صفر دارد )
زمان پشتیبانی
مدت زمان مورد نیاز برای پشتیبانی از باتری در زمان قطع برق شهر ، این زمان بستگی به آمپر ساعت باطری داشته و با کم و زیاد شدن آمپر ساعت باتری کم و زیاد میگردد فقط یو پی اس باید قابلیت شارژ باتری را درکمترین زمان ممکن (حدودا بین 4تا 8 ساعت)را داشته باشد در بعضی یو پی اس ها محدودیت جریان شارز دارد.
نویز شنیداری
زمانی که دستگاه روشن است ،صدای ناشی از فن یا ترانس دستگاه میزان نویزی را ایجاد میکند ،استفاده از یو پی اس با کمترین نویز در ادارات و بیمارستانها و مکانهایی که نیازمند کمترین صدا میباشند ضروری میباشد.
سایز و وزن
سایز و حجم دستگاه میتواند بر اساس مکان استفاده متفاوت باشد.
استحکام و قابلیت اطمینان
استحکام و قابلیت اطمینان زیاد در برابر شرایط آب و هوایی و شرایط سخت و بحرانی (اضافه بارهای لحظه ای)از مهمترین پارامترهای انتخاب یو پی اس می باشد.
تکنولوژی ساخت و شکل موج خروجی
چنانچه منابع تغذیه دستگاه های مورد استفاده بسیار حساس بوده و هیچگونه نویز یا اعوجایی نباید به آن وارد شود و شکل موج خروجی به صورت سینوسی کامل و بدون قطعی و بدون وابستگی به ولتاز ورودی لازم باشد ،پیشنهاد میگردد از یو پی اس ONLINE استفاده شود و چنانجه ورود نویز یا تغییر شکل موج خروجی سیستم از درجه اهمیت کمتری برخوردار است ،یو پی اس ها Line_Interactive توصیه میشود.
البته در انتخاب تکنولوزی باید به نوسانات برق شهری در منطقه نیز دقت شود (وجود افت ولتازهای شدید ،قطعی ها و مداوم و غیره …..)
توان نامی
از دو راه میتوان نامی برای UPS را محاسبه نمود.
روش اول : توان معرفی تک تک دستگاهها را برحسب وات محاسبه نموده و با هم جمع نموده و بر ضریب توان خروجی یو پی اس تقسیم نموده توان دستگاه یو پی اس بر حسب آمپر بدست می آید.
روش دوم : جریان مصرفی کل دستگاهها اندازه گرفته در 220 ضرب مینماییم توان یو پی اس بر حسب ولت آمپر بدست می آید.
البته بهتر است که مقدار بار متصل به یو پی اس نهایتا 70% از توان خروجی یو پی اس باشد تا در بارهای لحظه ای و کلید زنی که جریان لحظه ای دارند فشار کمتری به یو پی اس وارد شود.
رنج تغییرات ولتاز و فرکانس ورودی: میزان تغییرات ولتاز ورودی و فرکانس بدان معنی است که بازه ولتاز ورودی و فرکانس ولتاز مثلآ 160~280 vae و فرکانس از 45~65 اگر در ورودی (برق شهر) تغییر نماید یو پی اس بدون استفاده از باتری و با استفاده از فیلتراسیون داخلی به کار خود ادامه داده و ولتاژ خروجی مناسبی را ارائه میدهد. در صورتی که یو پی اس خارج از این بازه باشد، یو پی اس به حالت Backup رفته و ورودی را قطع مینماید و از باتری استفاده میکند تا مجددا به حالت نرمال برگردد. رنج ولتاژ خروجی و فرکانس خروجی و رگولاسیون آن بازه ولتاز و فرکانس خروجی یو پی اس که مقدار آن با بازه ولتاز ورودی دستگاههای مصرفی وصل به یو پی اس باید هماهنگ باشد، در یو پی اس ها ی online رگولاسیون ولتاژ کمتر از 2%+ و فرکانس کمتر از 5/0% در یو پی اس ها ی off_line و line_Interactive رگولاسیون
قبل از نصب یو پی اس چه موارد ایمنی باید رعایت گردد؟
- طریقه حمل و قرارگیری برای سالم رساندن UPS به مکان نصب .
ولتاژ 10%+ تا 3%+ و بین 5/2% تا 5/0% میباشد.
- آیا محل نصب فضای کافی برای نصب UPS و کف آن تحمل وزن UPS را دارد.
- انتخاب مکان نصب مناسب ( برای بالا بردن طول عمر UPS و باطری)
- شرایط محیطی ( حرارت ، رطوبت و نویز صوتی محل نصب)
- نصب الکتریکی ( نوع اتصالات ، مقطع کابلهای ورودی و خروجی ، فیوزهای حفاظتی و غیره)
- اتصال بار به یو پی اس
- اتصال زمین ( ارت ، برای برطرف کردن نویز و حفاظت دستگاههای برقی و یو پی اس)
- بررسی عملیات نصب ( بررسی نصب و راه اندازی بدون خطا و اشکال)
محل مناسب برای UPS و باتری باید دارای چه ویژگی هایی باشد؟
- فضای موجود کافی باشد
- سطح زمین توان تحمل وزن دستگاه را دارا باشد.
- نصب دستگاه باعث ایجاد مزاحمت برای کارکنان یا اختلال در کارها نشود.
- شرایط محیطی مکان انتخابی مناسب باشد (حرارت ایده آل برای باتری 20 تا 25 درجه سانتیگراد و حرارت کارکرد UPS صفر تا 40 درجه سانتیگراد باشد و رطوبت بین 20 تا 90 درصد باشد. نویز محیط نیز زیاد نباشد تا روی عملکرد یو پی اس اثر گذارد)
- تجهیزات ایمنی جهت دسترسی آسان به یو پی اس فراهم باشد.
- نصب یو پی اس نباید برجریان هوا و شرایط محیطی تجهیزات تاثیری بگذارد .
- سعی شود کلیدها و ابزار سوئیچ و کنترل یو پی اس در یک مکان باشد .
- در محل انتخاب شده برای نصب یو پی اس؛جای امنی برای تعبیه باتری وجود داشته باشد .
مشخصات برق ورودی دستگاه چگونه باید باشد و چه نکات ایمنی باید رعایت گردد؟
- از فازهایی استفاده نمایید که بارهایی با جریان لحظه ای بالا روی آن نباشد که هر بار با وارد شدن این بارها ولتاژ از حد متعارف افت ننماید .
- از فیوز جداگانه در تابلو برق شهر برای UPS استفاده نمائید.
- فیوز ورودی یو پی اس را با توجه به ماکزیمم جریان ورود با ضریب 1/2 انتخاب نمائید.
- در صورتی که یو پی اس سه فاز می باشد ترتیب فازها رعایت گردد .
- فرکانس برق ورودی از محدوده مجاز خارج نباشد .
- ولتاژ ورودی از حد مجاز خارج نباشد .
مشخصات خروجی UPS چیست و چه وسایلی می توان به آن وصل نمود؟
مشخصات خروجی هر UPSبا توجه به مشخصات فنی دستگاه مشخص می گردد که شامل :
- توان هر دستگاه، که مشخص می باشد زیرا با توجه به سفارش شما تعیین می گردد .
- ضریب توان خروجی، که بهتر است بالاتر از 0.8 باشد که ضریب توان اکتیو (وات خروجی را مشخص می کند.)
- ولتاژ خروجی که بازه ولتاژ خروجی با تلرانس خروجی آن مشخص می شود. مثلا : 220-/+ 20%
- فرکانس
- ظرفیت تحمل اضافه بار
•THD خروجی و غیره
چه دستگاههایی را نمی توان به UPS با خروجی شبه سینوسی وصل نمود؟
یو پی اس معمولا دستگاهی انعطاف پذیر است ، اما نوع خاصی از بارها هستند که نباید آنها را به روش متدوال به یو پی اس وصل نمود ، این بارها عبارتند از :
- لامپهای ف
- موتورها و کمپرسورها
لورسنت یا لامپهای گازی
- دستگاههای تهویه مطبوع
- پرینترهای لیزری
هریک از این دستگاهها درحین کارکردن عادی و یا در لحظه روشن شدن ، جریان زیادی از منبع تغذیه خود می کشند جریان زیاد یو پی اس را به حالت اضافه بار می برد ، در نتیجه ولتاژ خروجی یو پی اس قطعاً کاهش خواهد یافت و این امر سبب آسیب دیدن سایر قطعات و تجهیزات حساس می گردد مثلآ جریان راه اندازی موتورها معمولا بین 4 تا 10 برابر مقدار نامی آن می باشد. در صورتی که بخواهیم از یو پی اس برای حفاظت از بارهایی با جریان لحظه ای زیاد مانند پرینتر های لیزری و موتورها استفاده کنیم ،یو پی اس مورد نظر باید از مشخصات الکتریکی قویتری برخوردار باشد.
