یو پی اس چیست و چه کاربردی دارد؟ آشنایی با انواع UPS

در بسیاری از صنایع و مراکز نیاز داریم تا برق به شکل مداوم و بدون قطعی فراهم باشد، زیرا در غیر این صورت، ممکن است سیستم ما دچار هزینه‌های جدی شود. گاهی این هزینه‌ها تنها منوط به هزینه‌های مالی نیست و افرادی ممکن است جان خود را در اثر نبود برق از دست بدهند. برای مثال در بیمارستان‌ها و در اتاق‌های عمل تحت هیچ شرایطی نباید برق در هنگام عمل جراحی قطع شود. در خطوط تولید نیز قطع برق می‌تواند فرایند تولید را دچار تأخیر کند و ضرر قابل‌توجهی بر درآمد شرکت وارد کند. از این رو سیستم برق اضطراری در سازمان‌ها و صنایع تعبیه شده است. یکی از تجهیزاتی که می‌تواند برق اضطراری را تأمین کند، یو پی اس (UPS) یا منبع تغذیه بدون وقفه است. در این مطلب از بلاگ آرتا الکتریک قصد داریم به بررسی یو‌پی‌اس بپردازیم و کاربردهای آن را مورد بررسی قرار دهیم.

یو پی اس (UPS) چیست؟

یو پی اس مخفف عبارت Uninterruptible Power Supply به معنای منبع تغذیه بدون وقفه است. زمانی که برق شهری قطع شود و سازمان نیاز به برقراری مجدد و سریع برق داشته باشد، این تجهیز الکترونیکی فعال می‌شود و برق اضطراری را تأمین می‌کند. از نظر فنی می‌توان اشاره کرد که UPS یا منبع تغذیه بدون وقفه، دستگاه ذخیره برق 220 ولتی است که می‌تواند در شرایط احساس به‌جای منبع تغذیه اصلی فعالیت کند. پس از اینکه برق شهری دوباره متصل شد، وظیفه این تجهیز الکترونیکی از تأمین برق سازمان به تنظیم و ثابت نگه‌داشتن ولتاژ برق شهری تغییر پیدا می‌کند. این تجهیز الکترونیکی وظیفه دارد در زمان وصل بودن برق شهری، ولتاژ برق را به ولتاژ استاندارد تبدیل کند. بروز اختلالات و شوک الکتریکی به تجهیزات می‌تواند خطرآفرین باشد؛ اما در صورتی که از منبع تغذیه بی‌وقفه استفاده کنید، شاهد وقوع چنین مشکلاتی نخواهید بود.

طرز کار یو پی اس چگونه است؟

به‌صورت اجمالی می‌توان بیان کرد که یو پی اس در زمانی که منبع تغذیه دائمی فعال است، به‌عنوان منبع پشتیبانی برق انرژی ذخیره می‌کند و در زمان قطعی منبع دائمی انرژی سیستم را تأمین می‌کند. در این سیستم برق متناوب ورودی به شکل برق مستقیم ذخیره می‌شود و در زمان لازم، این انرژی ذخیره‌شده دوباره به شکل متناوب درمی‌آید و به سیستم ارائه می‌شود. این تجهیز الکترونیکی دارای بخش‌های مختلفی است که این فرایند را اجرا می‌کنند. با بررسی اجزاء سیستم یو پی اس می‌توانیم با جزئیات عملکرد این تجهیز الکترونیکی آشنا شویم.

آشنایی با اجزاء یو‌پی‌اس

آشنایی با اجزا یو پی اس می‌تواند پاسخ بهتری یه سوال یو پی اس چیست، بدهد. اجزا UPS به شرح زیر است:

۱- یکسوکننده شارژ (رکتیفایر)

برق ورودی به یو‌پی‌اس ابتدا وارد یکسوکننده شارژ یا رکتیفایر می‌شود و این مبدل برق متناوب AC را به برق مستقیم DC تبدیل می‌کند. در اثر این تبدیل باتری داخل یو‌پی‌اس می‌تواند با برق DC شارژ شود. رکتیفایر دارای ورودی عریض است و این موضوع سبب می‌شود که رکتیفایر بدون درگیرکردن باتری‌های این تجهیز الکترونیکی نوسانات گسترده شبکه برق را کنترل کند. پس از طی‌شدن فرایند شارژشدن باتری‌های UPS، برق مستقیم وارد اینورتر می‌شود.

۲- باتری

باتری به‌عنوان ذخیره‌کننده انرژی در یو‌پی‌اس، در زمان قطع برق به‌عنوان تأمین‌کننده انرژی عمل می‌کند. این بخش از منبع تغذیه بدون وقفه تأثیر بسزایی در عملکرد کل سیستم دارد. این قطعه برای تأمین انرژی در زمان لازم توسط رکتیفایر شارژ می‌شود. تعداد بسته‌های باتری UPS به ولتاژ DC منبع تغذیه بدون وقفه بستگی دارد. باتری‌های در این تجهیز الکترونیکی همواره به شکل سری وصل می‌شوند. هدف از ایجاد اتصال موازی در باتری‌ها این است که اگر یکی از این بسته‌ها از کار بیفتد، تمامی بسته‌های باتری دچار مشکل نشوند. در سیستم‌های منبع تغذیه بدون وقفه با ولتاژ کم و ابعاد کوچک، غالباً باتری‌ها درون واحد قرار می‌گیرند؛ اما در منابع بزرگ‌تر، باتری‌های سیستم درون یک کابینت مجزا قرار می‌گیرند.

۳- مبدل DC به AC (اینورتر)

اینورتر وظیفه دارد انرژی که در باتری ذخیره‌شده است را از حالت DC به جریان متناوب AC تبدیل کند. در زمانی که قطع برق رخ می‌دهد و سیستم نیاز به تأمین برق دارد، این قطعه در یو‌پی‌اس انرژی موجود در باتری را بلافاصله تبدیل به جریان متناوب می‌کند و از متوقف‌شدن فعالیت تجهیزات جلوگیری به عمل می‌آورد. از اجزاء دیگر UPS می‌توان به سوئیچ اشاره کرد.  

معرفی انواع یو پی اس (UPS) از نظر تکنولوژی ساخت

یو‌پی‌اس را می‌توان بر اساس تکنولوژی ساخت به سه دسته آفلاین (استندبای)، آنلاین و لاین اینتراکتیو تقسیم‌بندی می‌شوند. در این بخش ویژگی‌های هر کدام از انواع این تجهیز الکترونیکی را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

۱- یو پی اس آفلاین

یو‌ پی اس آفلاین دقیقاً مانند تعریفی عمل می‌کنند که از این تجهیز الکترونیکی ارائه کردیم. این دستگاه در زمانی که منبع تغذیه دائمی متصل است، شارژ می‌شود و در زمان قطع برق، جایگزین منبع تغذیه دائمی می‌شود. به دلیل عدم ارائه جریان خروجی مناسب، از این دستگاه تنها برای دستگاه‌های خانگی یا تجاری استفاده می‌شود. دوربین‌های مدار بسته، رایانه‌های خانگی، لوازم الکترونیکی کم‌مصرف، تجهیزات الکترونیکی ساده، سیستم‌های فروش و… از جمله تجهیزاتی هستند که از یو پی اس آفلاین برای تأمین انرژی در صورت قطع برق استفاده می‌شود. قیمت مقرون‌به‌صرفه و عدم ایجاد آلودگی صوتی را می‌توان مزایای مهم این تجهیز الکترونیکی در نظر گرفت. از جمله معایب یو پی اس آفلاین می‌توان به سطح محافظتی نامناسب، انتقال نوسانات ولتاژ به دستگاه‌های متصل به سیستم، سوئیچ به حالت باتری با سرعت کم و خروجی برق بدون تنظیم اشاره کرد.

۲- یو پی اس آنلاین

یو پی اس آنلاین (Online) یا تبدیل دو طرفه دیگر نوع این تجهیز الکترونیکی است که در آن تلاش شده مشکلات یو پی اس آفلاین حل شود و امکانات جدیدی نیز ارائه شود. نوع آنلاین این تجهیز الکترونیکی علاوه بر اینکه در زمان اتصال برق، شارژ می‌شود، شرایط ورودی را نیز تصحیح می‌کند. در این حالت یو پی اس آنلاین ورودی را از نویز خالی می‌کند. Overload و افزایش خارج از محدوده دما تنها شرایطی هستند که این مبدل دوطرفه به حالت Bypass می‌رسد. با استفاده از این مبدل دوطرفه احتمال بروز خطراتی مانند موج ناگهانی در مدار و اتصال کوتاه در مدار بسیار کاهش می‌یابد. این تجهیز در صنایع و سازمان‌های بزرگ‌تر برای سیستم‌هایی مانند امکانات بزرگ مخابراتی، تجهیزات شبکه پیشرفته، تأسیسات مرکزی و… به کار می‌رود. تأمین بدون اختلال برق به شکل دائمی و امکان استفاده در تجهیزات حساس را می‌توان از مهم‌ترین مزایای یو پی اس آنلاین در نظر گرفت. تنها نکته منفی در مورد UPS آنلاین قیمت بالای آن است.

۳- یو پی اس لاین اینتراکتیو

اگر بخواهیم یو پی اس لاین اینتراکتیو را با نوع آنلاین این محصول مقایسه کنیم، باید اشاره کنیم که در هنگام قطع برق سرعت سوئیچ بر روی باتری کمتر است. با توجه به این نکته استفاده از یو پی اس لاین اینتراکتیو برای مصارف حساس چندان مناسب نیست. اغلب کاربرد این تجهیز الکترونیکی مربوط به مصارف خانگی، اداری و تجاری است. از یو پی اس لاین اینتراکتیو می‌توان برای تجهیزاتی مانند دوربین مداربسته، آسانسور، پله برقی، کرکره برقی فروشگاه‌ها، فروشگاه‌ها و واحدهای تجاری استفاده کرد.

انواع یو پی اس بر اساس رنج و توان دستگاه

واحد توان منبع تغذیه بدون وقفه ولت آمپر (VA) است. این دستگاه در بازار در توان‌های مختلف موجود است و شما می‌توانید بر اساس توان بار مصرفی و شرایط سیستم خود، منبع تغذیه بی‌وقفه مناسب را خریداری کنید. دستگاه یو پی اس با توان‌های 600VA ،1kVa ،1.5kVA ،2kVA ،6kVA ،10kVA ،15kVA و 20kVA در بازار موجود است.

دسته بندی یو پی اس براساس کاربرد

بر اساس نوع عملکرد و قدرت خروجی می‌توان منبع تغذیه بی‌وقفه را به سه دسته خانگی، صنعتی و سه‌فاز تقسیم‌بندی کرد.

۱- UPS خانگی

 برخی از یو پی اس‌ها مانند UPS لاین اینتراکتیو برای تأمین برق اضطراری منازل، تجهیزات الکترونیکی غیرحساس، ادارات و… ساخته شده‌اند و شما می‌توانید از آنها برای سیستم‌های دفتر کار یا منزل خود بهره بگیرید.

۲- UPS صنعتی

 UPSهای صنعتی دیگر نوع منابع تغذیه بی‌وقفه هستند که با توجه به ساختارشان می‌توانند ولتاژ سیستم‌های صنعتی و حساس را تنظیم کنند و در مواقع ضروری نیز برق مجموعه را تأمین کنند. در صورتی که سیستم شما شامل سرورهای بزرگ و حساس، تجهیزات گران‌قیمت، تجهیزات پزشکی و… است، باید خرید UPS صنعتی را در دستور کار خود قرار دهید.

۳- UPS سه‌فاز

 اگر سیستم شما دارای بار بالا و برق سه‌فاز است، UPSهای صنعتی قادر به ارائه عملکرد مناسب نخواهند بود و شما باید در هنگام خرید، UPS سه‌فاز را انتخاب کنید. با بررسی این بخش دریافتیم که در صورتی که در هنگام خرید، محصول مناسب را انتخاب نکنید، ممکن است سیستم شما دچار مشکلات جدی شود. از این رو پیشنهاد ما به شما این است که در هنگام انتخاب دستگاه، ویژگی‌های منبع تغذیه بی‌وقفه را با دقت بالا بررسی کنید و سپس دست به خرید بزنید. برای اطمینان بیشتر می‌توانید مقاله راهنمای خرید یو پی اس را مطالعه کنید و با توجه به آن محصول مدنظر را به سبد خرید خود اضافه کنید.

کاربرد ups

حتماً تا به حال متوجه شده‌اید که این تجهیز الکترونیکی تا چه میزان پرکاربرد است و در صنایع مختلف به آن نیازمندیم. در این بخش قصد داریم کاربرد ups در صنایع مختلف را بررسی کنیم و نوع منبع تغذیه بی‌وقفه مناسب آنها را تعیین کنیم.

۱- تجهیزات پزشکی

تجهیزات پزشکی جزو تجهیزات حساس و گران‌قیمت هستند که طراحان سیستم الکتریکی مجموعه باید از آنها در برابر نوسان‌های پله‌ای و سینوسی مراقبت کنند و جریان و ولتاژ مناسب و بدون نوسان را به آنها برسانند. عملکرد دستگاه‌هایی مانند تجهیزات اتاق احیا، سی‌سی‌یو، آی‌سی‌یو، دستگاه‌های سونوگرافی، تجهیزات آزمایشگاهی و… وابسته به کیفیت ولتاژ سیستم خواهد بود و در صورت آسیب‌دیدن این تجهیزات ممکن است سازمان مجبور به پرداخت هزینه‌های مالی هنگفت شود. حتی ممکن است اختلال در عملکرد این دستگاه‌ها موجب آسیب‌دیدن بیماران و بروز خطرات جانی شود. با توجه به این نکات ما ملزم به استفاده از منبع تغذیه بی‌وقفه برای بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌ها و مراکز درمانی هستیم.

استفاده از ups در این مراکز می‌تواند موجب تأمین برق اضطراری، حذف نوسانات، تأمین برق متناوب باکیفیت، نویزگیری و تأمین برق با کیفیت مناسب در شرایط پیک مصرف شود و سلامت بیماران و تجهیزات گران‌قیمت بیمارستانی را تضمین کند. نکته مهم در مورد ups برای تجهیزات پزشکی مدت‌زمان سوئیچ بر روی باتری و تأمین برق اضطراری است. از این رو، در بیمارستان‌ها معمولاً اولویت اتصال به ups جهت تأمین برق اضطراری با دستگاه‌هایی است که در هنگام جراحی مورداستفاده قرار می‌گیرند. مدت زمان برق‌دهی نیز از دیگر نکات مهم در مورد منبع تغذیه بی‌وقفه در تجهیزات پزشکی است. بر اساس شرایط برق شهری مدنظر، می‌توان از باتری‌هایی با قابلیت ذخیره برق برای 3 تا 8 ساعت استفاده کرد. با توجه به مشخصاتی که در مورد تجهیزات بیمارستانی اشاره کردیم و با شناخت بر روی ویژگی‌های upsها، می‌توان ups لاین اینتراکتیو را گزینه‌ای مناسب برای تجهیزات پزشکی معرفی کرد.

۲- آسانسور

آسانسور امروزه به یکی از ملزومات ساختمان‌ها تبدیل شده است و در طراحی اغلب ساختمان‌ها، آسانسور تعبیه می‌شود. یکی از نکات استاندارد جهت تأیید آسانسور، استفاده از یو پی اس آسانسور است. هدف از نصب یو پی اس برای آسانسور این است که در صورت قطع برق، آسانسور به شکل ناگهانی نایستد و مشکلی برای افراد درون آسانسور به وجود نیاید. در صورت نصب یو پی اس آسانسور در نزدیک‌ترین طبقه توقف می‌کند و افراد درون آسانسور می‌توانند از کابین خارج شوند.

۳- دوربین‌های مدار بسته

سیستم‌های امنیتی و نظارتی در منازل و واحدهای اداری و تجاری می‌بایست به‌شکل تمام‌وقت فعال باشند. سیستم‌های اعلان حریق، دوربین‌های مداربسته، دزدگیرها و… می‌بایست توسط یک منبع تغذیه دائمی تأمین شوند تا بتوانند تمامی اتفاقات را ثبت کنند و فعالیت خود را به بهترین شکل ممکن انجام دهند. استفاده از یو پی اس می‌تواند برق موردنیاز این تجهیزات را به شکل دائمی و بدون وقفه تأمین کند؛ بنابراین استفاده از یو پی اس برای سیستم‌های امنیتی و نظارتی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

۴- کرکره برقی

درب‌های ورودی که برای باز و بسته‌شدن نیاز به انرژی الکتریکی دارند نیز از جمله مواردی هستند که باید برای آنها منبع تغذیه بی‌وقفه در نظر گرفت. یو پی اس باید برای کرکره برقی واحدهای تجاری، درب ورودی و خروجی ساختمان‌های مسکونی و اداری و… در نظر گرفته شود. مانند سایر تجهیزات اداری و تجاری می‌توان برای کرکره برقی و دوربین‌های مداربسته از یو پی اس لاین اینتراکتیو استفاده کرد.

۵- کامپیوتر

یکی از تجهیزات مهم در منازل و واحدهای اداری، سیستم‌های کامپیوتری هستند. گاهی اوقات فرایندی که در کامپیوتر در حال انجام است، بسیار مهم است و نباید در حین این فرایند کامپیوتر خاموش شود. این فرایند می‌تواند سرویس‌دهی آنلاین یک وب‌سایت بزرگ، فروشگاه اینترنتی، پردازش اطلاعات مهم و… باشد. در صورت وجود چنین شرایطی باید از منبع تغذیه بی‌وقفه برای سیستم‌های کامپیوتری استفاده شود تا خللی در عملکرد این سیستم رخ ندهد و اطلاعات مهم از دست نروند. در صورت اهمیت بالای سیستم‌های کامپیوتری باید از یو‌پی‌اس‌های آنلاین و در صورت استفاده خانگی یا اداری می‌توان از یو‌پی‌اس‌های لاین اینتراکتیو استفاده کرد.

۶- یخچال

در برخی از شرایط ممکن است محتویات داخل یخچال‌ها در محیط‌های صنعتی، تجاری، مسکونی و آزمایشگاهی بسیار ارزشمند و گران‌قیمت باشند. در این صورت نیاز به یو پی اس احساس می‌شود و ما می‌توانیم با استفاده از منبع تغذیه بی‌وقفه انرژی الکتریکی یخچال را به شکل دائمی تأمین کنیم. با توجه به میزان اهمیت و ارزش محتویات یخچال می‌توان نوع یو پی اس مدنظر را تعیین کرد. پیشنهاد ما برای یو پی اس مخصوص یخچال و پکیج، نوع آفلاین یا لاین اینتراکتیو آن است.  

۷- پکیج

در ساختمان‌های نوساز و جدید که وظیفه تأمین آب گرم و گرمایش محیط به پکیج‌ها واگذار شده است، در صورت قطع برق هر دو این شرایط از بین می‌رود و شرایط برای افراد ساکن سخت می‌شود. با هدف جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی می‌توان با استفاده از ups برق اضطراری را برای پکیج واحد تجاری، اداری یا مسکونی تأمین کرد.

۸- دستگاه خودپرداز

دستگاه‌های خودپرداز از جمله دستگاه‌های عمومی هستند که باید در طول شبانه‌روز و بدون وقفه به مردم سرویس‌دهی کنند. بدیهی است که با قطع‌شدن برق شهری امکان سرویس‌دهی توسط این دستگاه‌ها فراهم نخواهد بود. معمولاً از upsها برای برقراری برق اضطراری دستگاه‌های خودپرداز استفاده می‌شود. مدت‌زمان برق‌دهی ups دستگاه‌های خودپرداز معمولاً چیزی در حدود 2 ساعت است.

طریقه نصب یو پی اس چگونه است؟

حال که با عملکرد، انواع و کاربردهای یو پی اس آشنا شدیم، طریقه نصب این تجهیز الکترونیکی را نیز به شکل اجمالی مورد بررسی قرار می‌دهیم. اولین گام برای نصب یو پی اس تعیین محل نصب آن است و در گام بعدی باید محل قرارگیری این تجهیز الکترونیکی، کابینت باتری‌ها و سایر تجهیزات تعیین شوند. در صورتی که باتری‌ها درون کابینت باتری قرار می‌گیرند، این شلف باید مونتاژ شود. پس از برقراری اتصالات الکتریکی، دستگاه برای اولین بار استارت می‌خورد و در صورت عدم وجود مشکل خاص، نصب این تجهیز الکترونیکی به پایان می‌رسد.

شرایط نگهداری دستگاه یو پی اس

 منبع تغذیه بی‌وقفه باید در شرایط خاصی نگهداری شود که در ادامه به برخی از این ویژگی‌ها اشاره می‌کنیم.

• تابلو مخصوص برای ورودی‌ها و خروجی‌های دستگاه در نظر گرفته شود.
• فاصله دستگاه یو پی اس با دیوار محیط تنظیم شود. (بهتر است این فاصله چیزی در حدود 100 سانتی‌متر باشد)
• قرارگیری دستگاه در محلی که فضای کافی در اطراف برای انجام تعمیرات وجود داشته باشد.
• محفظه برای فیوز بریکرهای باتری و دستگاه ایجاد گردد.
• استند نگهدارنده باتری‌ها یا کابینت مخصوص تعبیه شود.
• از قفل الکترونیکی برای جلوگیری از دست‌کاری دستگاه توسط افراد غیرمجاز استفاده شود.
• دریچه عبور هوا به منظور کاهش رطوبت و کمک به جریان‌داشتن هوا ایجاد شود.
• از اسپلیت جهت کاهش هوای محل قرارگیری یو پی اس بهره گیری شود (دستگاه یو پی اس باید در بازه دمایی منفی ده درجه تا مثبت 40 درجه نگهداری شود).
• از کف‌پوش و دیوارپوش مناسب در محل قرارگیری یو پی اس جهت جلوگیری از ایجاد گرد و غبار استفاده شود.

سوالات متداول کاربران درباره UPS

1- یو پی اس (UPS) چیست و چرا استفاده می‌شود؟

یو پی اس یک منبع تغذیه بدون وقفه است که مانع از خاموش شدن وسایل الکتریکی در زمان قطع جریان برق می‌‌‌شود. مکانیسم عملکرد UPS وابسته به باتری این دستگاه است و علاوه بر تامین جریان برق، نوسانات احتمالی را نیز از بین می‌‌‌برد. بنابراین برای روشن ماندن مداوم وسایل الکتریکی حساس که قطع جریان برق برای کارهای مرتبط با آن‌ها چالش برانگیز است، از یو پی اس استفاده می‌‌‌شود.

2- انواع یو پی اس چیست؟

در حال حاضر سه نوع UPS با عنوان؛ آنلاین، آفلاین و لاین اینتراکتیو در دسترس هستند.

3- کار اینورتر در UPS چیست؟

اینورتر جریان متناوب (AC) برق شهری را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌‌‌کند. از طرفی جریان مورد نیاز برای شارژ باتری یو پی اس نیز جریان مستقیم است. به همین علت از اینورتر برای تبدیل جریان متناوب به مستقیم جهت شارژ باتری استفاده می‌‌‌شود.

4- چرا باید از منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) استفاده کنیم؟

منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)، دستگاهی است که پس از قطع برق شهری، می‌تواند برای مدتی کوتاه تا زمانی که برق شهری مجدداً وصل شود، برق سیستم را تأمین کند. در برخی از انواع upsها، ولتاژ برق ورودی به سیستم نیز توسط این دستگاه تنظیم می‌شود.

5- تفاوت UPS آنلاین و UPS آفلاین چیست؟

یو پی اس آفلاین تنها به‌عنوان برق اضطراری عمل می‌کند؛ اما یو پی اس آنلاین ولتاژ برق ورودی به سیستم را نیز تنظیم می‌کند.