یو پی اس چیست و چه کاربردی دارد؟

UPS مخفف سه کلمهUninterruptible power supply ، به معنای منبع تغذیه بدون وقفه است. در حقیقت یوپی‌اس یک منبع تغذیه الکترونیکی است که وظیفه آن تامین توان مورد نیاز دستگاه‌های مصرف کننده متصل از طریق باتری(کابینت باتری) است. یوپی‌اس معمولا دستگاهی واسط میان برق شهر و دستگاه یا دستگاه‌های مصرف کننده است که علاوه بر تامین توان در زمان قطع برق وظیفه تثبیت و رفع نویزهای برق شهری را نیز بر عهده دارد.

بیشتر بخوانید؛ تاثیر نوسان برق بر لوازم خانگی

تفاوت یوپی‌اس‌ و اینورتر در چیست؟

یوپی‌اس‌ها در حقیقت نسل جدید اینورترها هستند که در گذشته برای تبدیل برق شهری از طریق باتری استفاده می‌شدند. یوپی‌اس ها دو تفاوت عمده با اینورترهای نسل قدیم دارند اول اینکه یوپی‌اس ها برخلاف اینورترهای قدیمی که فاقد شارژر بودند دارای شارژر باتری هستند (برخی از اینورترهای جدید هم دارای شارژر هستند) و در زمان وصل برق شهری بصورت اتوماتیک اقدام به شارژ باتری خود می‌کنندو تفاوت دوم با اینورترها به زمان سوییچ بر‌می‌گردد. در اینورترها بعضا زمان سوییچ بین برق شهر و برق باتری حدود 1 ثانیه است، اما در یوپی‌اس ها این رقم بسته به نوع و تکنولوژی یوپی‌اس بین صفر تا کمتر از 60 میلی ثانیه است.

دسته بندی یوپی‌اس‌ها

یوپی‌اس‌ها به دسته‌های متفاوتی تقسیم‌بندی می‌شوند، اما اگر بخواهیم یک دسته بندی ساده داشته باشیم یوپی‌اس‌ها به دو دسته کلی شبه سینوسی و سینوسی کامل تقسیم بندی می‌شوند.

یوپی‌اس‌ شبه سینوسی

یوپی‌اس‌های شبه سینوسی عموما قیمت و توان پایینتری دارند و به دو دسته باتری داخلی و باتری خارجی تقسیم می‌شوند. یوپی‌اس‌های شبه سینوسی باتری داخلی عموما زمان بک آب بسیار کمتری دارند و نهایتا برای 15 الی 40 دقیقه پاسخگو هستند و برای سیستم‌های کم‌مصرف و به مدت کوتاه استفاده می‌شوند مثل مودم، لپتاپ، سیستم‌های کامپیوتری معمولی خانگی، تلویزیون ال‌ای‌دی و ال‌سی‌دی و…. در صورتیکه بخواهیم زمان پشتیبانی این یوپی‌اس‌ها را افزایش دهیم بایستی از نوع باتری خارجی آن استفاده کنیم که بسته به ظرفیت باتری و مقدار مصرف، زمان پشتیبانی تغییر می‌کند.

• خرید اینورتر های سینوسی

یوپی‌اس‌ سینوسی کامل

یوپی‌اس‌های سینوسی کامل نیز به دو دسته لاین اینتراکتیو(آفلاین) و دابل کانورسشن(آنلاین) تقسیم می‌شوند. از آنجایی که شکل موج شبه سینوسی برای بسیاری از دستگاه‌های مصرفی(خصوصا دستگاه‌های داریای بار سلفی حرارتی و موتوری) مناسب نیستند از این دستگاه‌ها بیشتر برای دستگاه‌های اداری و مخابراتی و بیمارستانی و پزشکی استفاده می‌شود. تفاوت اصلی این دو دسته در نوع تبدیل برق است، در دسته لاین اینتراکتیو مادامی که جریان برق شهر در جریان است دستگاه همچون استابلایزر عمل کرده و فقط ولتاژ را در محدوده استاندارد کنترل می‌کند و به محض قطع جریان برق محل تامین انرژی را از برق شهر به باتری منتقل می‌کند، این جابجایی(از برق شهر به باتری) که اصطلاحا زمان سوییچ گفته می‌شود در یوپی‌اس‌های لاین اینتراکتیو(و شبه سینوسی)  بین 25 الی 50 میلی ثانیه است. این زمان برای بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی ملموس نیست و به آن‌ها در حین کارکرد آسیبی نمی‌رساند مثل دوربین‌های مدار بسته، سیستم‌های اطفا حریق، کامپیوترهای معمولی و تحت شبکه، سیستم روشنایی و … . اما دسته دیگری از لوازم الکترونیکی حساس وجود دارند مانند برخی تجهیزات مخابراتی، بیمارستانی، پزشکی، سرور‌ و… که همین زمان سوییچ چند میلی ثانیه‌ای نیز عملکرد آن‌ها را دچار اختلال می‌کند. برای این دستگاه‌ها یوپی‌اس‌هایی تحت عنوان آنلاین(دابل کانورسشن) توصیه می‌شود، طرز عملکرد این دستگاه‌ها به این صورت است که حتی در زمان وصل جریان برق شهری، این برق را تبدیل به برق 12 ولت برای باتری(باتری‌های) خود کرده و مجدد برق 12 ولت باتری‌ها را به برق 220 ولت شهر تبدیل می‌کنند(در واقع برق شهر یکبار به برق باتری و بلافاصله برق باتری به برق شهر تبدیل می‌شود) این عمل باعث می‌شود که همواره برق مصرف‌کننده حتی در زمان وصل جریان برق شهری از باتری تامین بشود و به محض قطع برق شهر بدون هیچ وقفه‌ای محل تامین برق مصرف کننده از برق شهر به باتری سوییچ شود(این زمان سوییچ تقریبا برابر صفر است).

برای مشاهده انواع یو پی اس ها و کاربرد هر کدام به مقاله انواع یو پی اس مراجعه کنید.

همانطور که گفته شد یوپی‌اس وظیفه تامین توان مورد نیاز را دارد. اما این توان توسط باتری تامین می‌شود.

حالت های کاری یو پی اس:

یو پی اس ها با توجه به نوعی که دارند چند حالت کار مختلف دارند:

• حالت کاری نرمال که در آن برق دستگاه ما از طریق برق شهری به صورت مستقیم تغذیه میشود و یو پی اس در حال شارژ باتریست.
• حالبت کاری باتری که در آن برق شهری قطع شده و برق دستگاه از طریق باتری و تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب تامین میشود.
• حالت کاری نرمال با بهره وری بالا که خود به دو دسته ی eco و PFC eco تبدیل میشود.

برای این که با این حالت ها کاملا آشنا شوید به مقاله ی حالت های کاری یو پی اس مرجعه کنید.

نکاتی که هنگام انتخاب یوپی‌اس‌ باید به آن ها توجه کرد

برای تهیه یک یوپی‌اس شما با سه سوال اساسی مواجه هستید:

1. نوع مصرف کننده(حرارتی، موتوری، معمولی یا…) برای اینکه بدانیم یوپی‌اس شبه سینوسی مناسب است یا سینوسی کامل
2. توان مصرفی بر حسب ولت آمپر یا وات برای اینکه بدانیم یوپی‌اس را با چه توانی تهیه کنیم(1500،2000،3000 یا….)
3. مدت زمان پشتیبانی بر حسب دقیقه یا ساعت برای اینکه بدانیم چه تعداد باتری و با چه ظرفیتی تهیه کنیم
4. استانداردهایی که یو پی اس مورد نظر دارد (برای مطالعه ی بیشتر به مقاله ی استانداردهای یو پی اس مراجعه کنید).

باتری یو پی اس:

براساس آنچه تاکنون اشاره شد، باتری یکی از ملزومات یوپی‌اس است. باتری‌ها هم مانند بسیاری از محصولات دیگر دارای انواع مختلفی هستند مانند: سیلد اسید، اتمی، ژله‌ای، کلسیمی، لیتیومی و… که هریک برای منظور خاصی استفاده می‌شوند و ویژگی‌های مربوط به خود را دارند.

اما برای یوپی‌اس‌ها در اکثر موارد از باتری‌های سیلد اسید(اسیدی) استفاده می‌شود. مقاومت و طول عمر بالا و عدم نیاز به تعمیرات از ویژگی‌های بارز باتری‌های سیلداسید است. این باتری‌ها معمولا در ولتاژ 12 ولت اما در ظرفیت‌های مختلف از 4.5 آمپر ساعت تا 200 آمپر ساعت تولید و عرضه می‌شوند. هرچقدر ظرفیت باتری افزایش پیدا کند وزن، حجم و قیمت آن نیز افزایش پیدا می‌کند. انتخاب باتری مناسب نیز همچون یوپی‌اس مناسب از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. اگر یوپی‌اس با کیفیت را به باتری بی‌کیفیت یا یوپی‌اس بی‌کیفیت را به باتری باکیفیت متصل کنید در هر دو صورت نتیجه مورد نظر حاصل نخواهد شد، به همین دلیل در هنگام خرید باتری نیز باید همانقدر حساسیت به خرج داد که هنگام خرید یوپی‌اس.

بیشتر بخوانید؛ هر آنچه باید در مورد باتری های یو پی اس بدانید

هرچند برخی از تامین‌کننده‌های یوپی‌اس و باتری در تولید و عرضه محصولات خود دارای محدودیت هستند(مثلا برای یک توان یوپی‌اس فقط چند مدل باتری یا کابینت باتری عرضه می‌کنند)، اما بطور کلی اگر دست شما برای خرید باتری و یوپی‌اس کاملا باز است در صورتیکه توان مصرفی خود را می‌دانید یا محاسبه کرده‌اید، می‌توانید از طریق فرمول زیر ظرفیت باتری مورد نیاز خود را محاسبه کنید:

(ظرفیت آمپر ساعت باتری) * (ولتاژ باتری دستگاه) = (میزان بک آپ بر اساس ساعت) * (میزان توان مصرفی بر اساس وات)

از آنجایی که ولتاژ باتری دستگاه(12، 24، 36 یا…) و توان مصرفی شما بر حسب وات مشخص است، می‌توانید براساس مدت زمان مد نظر بر حسب ساعت، ظرفیت باتری مورد نیاز خود را محاسبه نمایید. توجه داشته باشید با توجه به اینکه تمامی دستگاه‌های الکترونیکی دارای اتلاف انرژی هستند و استفاده از حداکثر توان آن‌ها توصیه نمی‌شود برای این منظور بهتر است در محاسبه فوق بجای عدد دقیق ولتاژ باتری دستگاه(این عدد همواره مضربی از عدد 12 است) این عدد را در 70 ضرب و بر 100 تقسیم نموده و عدد حاصل شده را در فرمول قرار دهید(بطور مثال بجای 24 ولت عدد 16.5 ولت در فرمول قرار گیرد).

جهت روشن شدن این موضوع یک مثال میزنیم فرض کنید میزان مصرف نهایی شما 700 وات است(پس نیاز به یک دستگاه 1000 ولت آمپر دارید)، ولتاژ ورودی دستگاه شما شامل دو باتری 12 ولت است(مجموعا 24 ولت)، شما می‌خواهید بدانید برای 1 ساعت بک آپ نیاز به یک باطری با حداقل چند آمپر ساعت ظرفیت هستید.

دانسته‌ها: توان 700 وات، ولتاژ باتری 24 ولت (که باید 70 درصد آن که معادل 16.5 است وارد فرمول شود)، زمان پشتیبانی مورد نیاز 1 ساعت

(ظرفیت آمپر ساعت باتری) * (16.5 ولت) = (1 ساعت) * (700 وات)

ظرفیت باتری مورد نیاز = 42 آمپر ساعت

در نتیجه شما به دو عدد باتری 42 آمپر ساعت نیاز دارید تا به مدت یک ساعت 700 وات توان برای مصرف کننده‌های متصل به یوپی‌اس تامین کنید.