یو پی اس چیست؟ استفاده از یک منبع برق پشتیبان مانند سیستم تامین انرژی بدون وقفه (UPS) به شما در فائق آمدن بر مشکلات ناشی از قطع و نوسان برق شهر کمک خواهد کرد و در برابر قطع کلی برق محافظت می‌شوید. برای جلوگیری از خرابی یا از دست دادن اطلاعات که ناشی از مشکلات برق است، سطوح مختلف حفاظتی را برای خود به وجود آورید.

در این مقاله می‌خواهیم درباره اینکه یو پی اس چیست و چه اجزایی دارد صحبت کنیم. در ادامه به انواع یو پی اس و مزایا و معایب و کاربرد آن‌ها می‌پردازیم. همچنین با ویدئوی تک تاک همراه شما هستیم.

• گفتگوی TechTalk: بررسی سیستم های UPS
• UPS – یو پی اس چیست؟
• اجزای سیستم UPS شامل باتری، شارژر و مبدل
• نکات مهم در نگهداری و افزایش عمر UPS و باتری UPS
• عوامل موثر در طول عمر باتری UPS
• انواع UPS و مزایا و معایب آنها
• یو پی اس آفلاین – Standby UPS
• یو پی اس آنلاین – Online UPS
• یو پی اس تعاملی – Line Interactive UPS

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.

وظیفه UPS – یو پی اس چیست؟شاید برای شما هم اتفاق افتاده باشد که هنگام کار کردن با کامپیوتر و یا یک دستگاه برقی با مشکل قطع برق و از بین رفتن اطلاعات و آسیب دستگاه مواجه شوید، حال این مشکل برای تاسیسات بزرگ و شرکت‌هایی که دارای تجهیزات الکترونیکی و حساس هستند به مراتب جدی‌ تر است و خسارت بیشتری به بار می آورد.

یو اس پی:

زمانی یو پی اس ها به عنوان یک سیستم گران ارزیابی می شدند اما امروزه با توجه به گران قیمت بودن تجهیزات از نظر سخت افزاری و ارزشمندی اطلاعات و داده ها، هزینه تهیه و تامین دستگاه UPS کاملاً ارزان و مقرون به صرفه است. با وجود یو پی اس ها علاوه بر اینکه برق شهری (منبع اولیه برق) در دسترس سیستم‌های الکترونیکی است، منبع ثانویه‌ای هم هنگام قطعی منبع اولیه مورد استفاده قرار می‌گیرد. قبل از وارد شدن به جزئیات کارکرد این سیستم، بد نیست نگاهی اجمالی به ساختار آن بیندازیم.

استفاده از دستگاه UPS بسیار مناسب‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر از تعویض سیستم‌ها و تجهیزات الکترونیکی کسب‌و‌کارتان است.

اجزای ups

سه جز اصلی تشکیل دهنده ups شامل باتری، شارژر و مبدل است:

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. یو پی اس ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که همواره دو منبع برق 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 این که کدام یک 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، از حالت اولیه به حالت ثانویه تغییر می‌کند و زمانی که منبع اولیه مجدداً وصل شد از حالت ثانویه به حالت اولیه باز می‌گردد.

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 ups 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. یو پی اس چیست

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 یک UPS، 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. یو پی اس چیست

نکات مهم در نگهداری و افزایش عمر ups و باتری ups

1. انتخاب UPS با توان بالاتر باعث می‌شود یو پی اس از حداکثر توانش استفاده نکند و در نتیجه UPS، عمر بیشتری خواهد داشت.
2. UPS های آنلاین، به دلیل ماهیتشان، مدام در حال کار هستند در نتیجه فرسودگی در قطعات در این نوع UPS بیشتر است پس با توجه به مورد مصرف، بهتر است یو پی اس آفلاین یا اینترکتیو تهیه کنید تا هزینه‌ها کم‌تر شود. از جمله موارد مصرف UPS های آنلاین، در کنار ژنراتورهاست و باید قطعاتی با کیفیت بالا که البته پرهزینه است استفاده شود. در همین مطلب انواع ups را بررسی می‌کنیم.
3. مطابق با نیازها و شرایطی که در کاتالوگ UPS آمده، از دستگاه استفاده و نگهداری کنید. مثلا دمای محیطی که UPS در آن نصب می‌شود با دمای تایید شده برای آن یکی باشد چرا که عدم رعایت این محدوده دما، باعث کم شدن عمر یو پی اس و باتری آن می‌شود.
4. به صورت دوره‌ای، UPS را سرویس و شارژ نمایید.

عوامل موثر در طول عمر باتری UPS

عوامل موثر در طول عمر باتری یو پی اس به سه دسته تقسیم می‌شود:

۱. دمای محیط، موثر در عمر باتری

پیشنهاد ما در دماهای خیلی پایین یا خیلی بالا، استفاده از باتری های نیکل کادمیوم است اما در شرایطی که تغییرات دما زیاد نیست، استفاده از باتری های سرب اسیدی به‌صرفه‌تر است زیرا در مقایسه باتری نیکل کادمیوم ۱۰ تا ۱۵ برابر قیمت کم‎تری دارد ولی در عوض عمر کم‌تری هم داراست.

هر چه دما کمتر، عمر باتری بیشتر.

قرار دادن هر نوع وسیله روی UPS، باعث اختلال در تبادل حرارت سی پی یو با محیط می‌شود در نتیجه طول عمر UPS و باتری UPS کم می‌شود.

محیطی که UPS در آن نصب می‌شود باید به دور از گرد و غبار باشد چرا که تبادل حرارت را با اختلال مواجه می‌کند و باعث کم شدن طول عمر آن می‌شود. بررسی و انجام سرویس‌های دوره‌ای در این زمینه راهگشاست.

۲. پارامتر عمق دشارژ و دفعات شارژ، موثر در عمر باتری

نکته مهم درباره باتری ها 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 قابل استفاده نیست و جریان‌دهی کم شده و در نهایت کارایی آن کاهش می‌یابد. اینجاست که عمر باتری تمام شده و باید آن را عوض کرد.

پارامتر:

پارامتر موثر در افزایش عمر باتری، DOD یا Depth of Discharge است. با کاهش DOD، عمر باتری افزایش می‌یابد یعنی هر چه دفعات و عمق دشارژ بیشتر باشد، عمر باتری کم می‌شود. DOD در واقع درصد دشارژ شدن باتری است. به عنوان مثال اگر ۳۵ درصد شارژ باتری استفاده شود یعنی DOD برابر با ۳۵ باشد، نسبت به زمانی که ۶۰ درصد شارژ باتری استفاده شود یعنی DOD برابر با ۶۰ باشد، عمر باتری یک تا دو سال بیشتر خواهد بود. اگر عمق دشارژ برابر با ۸۰ باشد، عمر باتری ممکن است به ۶ ماه هم کاهش یابد.

۳. شارژر باتری و کیفیت شارژ باتری، موثر در عمر باتری

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 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. یو پی اس چیست

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.

انواع UPS و مزایا و معایب آنها

سه نوع UPS داریم: استاتیک، داینامیک و هیبرید. UPS مدل استاتیک از مبدل الکترونیکی برق استفاده می‌کند، UPS مدل داینامیک از موتورهای الکترومغناطیسی (ژنراتور و موتور) و UPS مدل هیبریدی که ترکیبی از این دو مدل است. در ادامه UPS های آفلاین، آنلاین و لاین اینترکتیو را که بیانگر این سه نوع یو پی اس هستند را بررسی می‌کنیم.

۱- یو پی اس آفلاین – Standby UPS

UPSهای Offline/Standby مدل بیسیک این سه مدل است و در حالت معمولی، برق را از منبع اصلی برق می‌گیرد و بین منبع برق اصلی و باتری، سوئیچ می‌کند. این مدل می‌تواند قطع شدن برق را تشخیص دهد و به طور خودکار به برق باتری سوپیچ می‌شود.

این نوع UPS اغلب برای حفاظت از کامپیوترها و مودم ها و تجهیزات VoIP و دیگر سخت افزارها استفاده می‌شود. یو پی اس های آفلاین، ارزانترین نوع UPS است. این نوع UPS، هنگام قطع برق و به عنوان منبع جایگزین فعال می‌شوند.

مزایای UPS آفلاین:

• قیمت پایین
• مناسب برای سیستم‌های کامپیوتری و مودم ها و تجهیزات VoIP و دیگر سخت افزارها
• فعالیت بی‌صدا

معایب UPS آفلاین:

• محافظت در کمترین سطح
• خروجی برق بدون تنظیم و انتقال نوسان‌های برق شهری به دستگاه جانبی
• انتقال به حالت باتری با تاخیر زمانی

۲- یو پی اس آنلاین – Online UPS

با توجه به این‌که برق متناوب شهری در دستگاه‌های الکترونیکی به برق مستقیم تبدیل می‌شود، در سیستم آنلاین، برق ورودی بعد از یکسوسازی و تبدیل به ولتاژ مستقیم، و پس از تصحیح ورودی یعنی پاک سازی ورودی از نویز و احیاناً سطح ولتاژ ورودی، برای شارژ باتری استفاده می‌شود و خروجی باتری با بهره‌گیری از مبدل، مجددا به سیگنال سینوسی تبدیل می‌شود و چون این سیگنال کاملا باز تولید می‌شود، هچ گونه مشکلات برق شهری مانند نوسان و تغییر فرکانس را ندارد و کاملا سینوسی و ثابت است. یو پی اس چیست

UPSهای Online/Double از تکنولوژی Delta و یا Double استفاده می‌کنند:

وقتی از تکنولوژی Double استفاده شود، تجهیزات شبکه مستقیما برق را از خروجی AC نمی‌گیرند و به جای آن برق AC به rectifier یا یکسوساز منتقل می‌شود تا تبدیل به DC شود. یعد به باتری و سپس به مبدل می‌رود. در نهایت به دستگاه می‌رسد و دستگاه شما بدین صورت برق سالمی دریافت می‌کند.

دستگاه‌های حساس با UPS های آنلاین با تکنولوژی Double محافظت می‌شوند مثل سرورها و دیتاسنترها و تجهیزات این حوزه. در این حالت هیچ زمان انتقالی برای انتقال به حالت باتری وجود ندارد.

یو پی اس آنلاین و Transformer

وقتی از تکنولوژی Delta استفاده شود، مقدار خاصی از برق برای کار کردن کامپیوتر و روتر و دیگر دستگاه‌ها فرستاده می‌شود. در این حالت، برق به شکل به‌صرفه تری مصرف می‌شود.

یو پی اس های آنلاین با هر دو تکنولوژی، وقتی برق قطع می‌شود، جریان برق را یکنواخت نگه می‌دارند تا از تجهیزات شبکه محافظت کنند. یکسوساز موجود در یو پی اس به صورت خودکار بای پس می‌شود و برق از باتری تامین می‌شود تا دوباره برق وصل شود. این فرآیند یکنواخت است و دلیل گرانی یو پی اس آنلاین همین است.

تفاوت:

تفاوت یو پی اس های آنلاین و آفلاین در این است که در نوع آنلاین، همیشه مبدل DC/AC وصل است یعنی هیچ زمان انتقالی بین منبع برق و باتری وجود ندارد در نتیجه زمان انتقال صفر است (zero transfer time)، و حفاظت بهتری در برابر قطعی برق و نوسان و نویز و … انجام می‌شود.

یو پی اس های آنلاین فقط در مواقعی مانند بروز نقص فنی ،OVER LOAD یا افزایش بیش از حد دما، به حالت BYPASS می‌روند.

در یو پی اس های آنلاین زمان بین قطع برق شبکه و وصل برق اضطراری توسط یو پی اس، صفر ثانیه است. یو پی اس چیست

مزایای UPS آنلاین:

• تامین دایمی و کامل برق و بدون اختلال
• مناسب برای سیستم‌های برق اضطراری و سرور و شبکه و UPS های دسکتاپی

معایب UPS آنلاین:

• قیمت بالا نسبت به انواع دیگر

۳- یو پی اس تعاملی – Line Interactive UPS

با اضافه شدن منتقل کننده خودکار به یو پی اس آفلاین، یو پی اس لاین اینترکتیو داریم تا قابلیت افزایش و کاهش ولتاژ خروجی را پیدا کند. این منتقل کننده باعث انتقال به برق AC می‌شود تا اتوماتیک مشکل را حل کند. با قطع برق، زمان انتقال به حالت باتری، در حد چند میلی ثانیه است. ۴ میلی ثانیه زمانی است که پاورهای خازنی همچون پاورهای پی سی ها آن را تحمل می‌کنند و هیچگونه وقفه ای را در عملکرد دستگاه ایجاد نمی‌کند.

UPSهای Line Interactive ولتاژ را به صورت خودکار تعدیل می‌کنند. این نوع UPS، باتری شارژ می‌شود و هنگام قطع برق، برق باتری را به جریان DC تبدیل می‌کنند تا به دستگاه برسد. در زمان قطع طولانی برق، برق باتری باعث می‌شود دستگاه‌ها به شکل امنی خاموش شوند.

مدل دیگر:

این مدل، مبدل همیشه در مدار وجود دارد و در صورت قطع برق، ورودی آن، باتری را تامین می‌کند. زمانی که برق شهر فعال است اینورتر و کانورتر باتری را شارژ می‌کنند و زمانی که برق شهر قطع شد این مجموعه به عنوان رزرو عمل می‌کند. یو پی اس چیست

مزایای UPS لاین اینترکتیو:

• مقرون به صرفه نسبت به مدل آنلاین
• مناسب برای سیستم‌های برق اضطراری و سرور و شبکه و UPS های دسکتاپی
•  محافظت بهتر نسبت به مدل آفلاین
• فعالیت بی‌صدا

معایب UPS لاین اینترکتیو:

• فاقد مدار اصلاح ضریب قدرت ورودی
• استفاده از Stabilizer برای رفع نوسانات ولتاژ ورودی
• قیمت یو پی اس نوع لاین اینترکتیو بین نوع آنلاین و آفلاین است.