راهنمای کامل انواع، مشخصات ، مزایا و قیمت یو پی اس مناسب
آنچه در این مقاله خواهیم خواند :
Uninterruptible Power Supply یا به عبارت مختصر یو پی اس (UPS) ، به معنای منبع تغذیه بدون وقفه است. UPS یک منبع تغذیه الکترونیکی است که کارعمده آن ، تامین توان مورد نیاز بارمصرفی بدون وقفه می باشد.به عبارت دیگر UPS به عنوان منبع توان بدون وقفه با استفاده از انرژی ذخیره شده در باتری ، برق مورد نیاز تجهیزات مصرف کننده را تامین می نماید. سیستم یو پی اس بین برق شهری و دستگاه مصرف کننده قرار میگیرد که اضافه بر تنظیم برق شبکه و تثبیت آن مانع از نفوذ نویز و اختلالات شبکه به تجهیزات حساس مصرف کننده می شود.
از مهمترین کارایی های UPS یو پی اس در زمانی می باشد که برق شهری قطع می شود که بلافاصله وبدون وقفه دستگاه یو پی اس وارد مدار می شود وبرق مصرفی لازم را تامین می نماید به نحوی که نیازی به RESET کردن یا خاموش کردن دستگاه مورد استفاده باشد . سیستم یو پی اس وظیفه حفاظت از وسایل الکتریکی حساس در برابر نوسانات برق را دارد و این سیستم از تعمیرات و عقب افتادگی های هزینهدار جلوگیری به عمل می آورد. در واقع یو پی اس علاوه بر محافظت از دستگاههای الکتریکی حساس، ثبات جریان برق تقویتی فراهم می آورد که به آنلاین ماندن برنامه های حساس کمک شایانی مینماید.
همانطور که میدانید که آسانسور وسیلهای الکترونیکی- مکانیکی است و برای کار کردن به برق شهری نیاز دارد. در زمان قطع برق آسانسور متوقف خواهد شد و در این زمانها باید راهحل مناسبی از قبل در نظر گرفته شده باشد. UPS یک منبع الکترونیکی است که وظیفه آن تأمین بدون وقفه توان موردنیاز بار مصرف برق آسانسور را بر عهده دارد و این وسیله واسطهای بین برق شهر و دستگاه مصرف کننده قرار میگیرد. UPS را منبع تغذیه بدون وقفه نیز می گویند. یو پی اس آسانسور با توجه به عواملی همچون مدت زمان قطعی برق، ظرفیت موتور آسانسور، نوع آسانسور، یا محل قرارگیری آسانسور در محل مسکونی یا تجاری و… تولید می شود.در صورت اضافه کردن باطری خارجی قابلیت تامین برق انواع وسائل برقی رو دارد ( فقط مختص آسانسور نیست ) مانند سایر یو پی اس ها دستگاه مانند دیگر یو پی اس ها برای تمام وسائل برقی کاربرد دارد و فقط مختص آسانسور نیست.این دستگاه قابلیت کار با باطری خارجی دارد. یو پی اس آسانسور از نوع UPS های لاین اینترالکتیو است که باتری خارجی دارد و در حقیقت برای حل مشکلات پشتیبانی آسانسور برای مواقع قطعی برق استفاده میشود.
هر زمان منبع اصلی برق قطع شود این قطعه بهصورت خودکار به باتری متصل میشود و اگر منبع اصلی برق متصل شود، یو پی اس آسانسور نیز بهصورت خودکار به این منبع برقی متصل میشود و باتری مجدد شارژ خواهد شد. اتصال یو پی اس به باتری زمانی که برق نیست در کمتر از چند ثانیه انجام میشود و اگر آسانسور ساختمان را از قبل با تجهیزات مناسبی راه اندازی کرده باشید به محض قطع شدن برق بدون وقفه به شکل خودکار به نزدیکترین طبقه منتقل شده و توقف می کند و درب آسانسور نیز بصورت خودکار باز میشود و برای شما هیچگونه نگرانی برای وجود ندارد.
دستگاه های یوپی اس به دو شکل در آسانسورها به کار گرفته می شوند:
یو پی اس در این حالت وظیفه فراهم کردن برق موتور الکتریکی و درایو را ندارد و فقط امکان تامین برق روشنایی کابیین آسانسور و سامانه باز کننده درب آسانسور، آلارم خطر در آسانسور و در آسانسورهای هیدرولیکی فعال کردن شیر الکتریکی پمپ هیدرولیک را دارد. با قطع جریان برق ورودی، یو پی اس توان پایین، وارد مدار شده و با فراهم نمودن برق بخش های مهم در آسانسور، کابین را به نزدیک ترین طبقه هدایت کرده و پس از توقف کامل در طبقه مد نظر درب کابین باز می شود.
در این یو پی اس ها طراحی به گونه ای است که توان و قابلیت راه اندازی موتور الکتریکی و همچنین فراهم نمودن برق تمام تجهیزات کابین آسانسور در زمان قطعی برق امکان پذیر می باشد.یک نکته حائز اهمیت در یو پی اس ها این می باشد که فقط در هنگام قطع برق در آسانسورها یا در هر دستگاه دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرند، بلکه یو پی اس ها به عنوان سیستم محافظتی برای بخش های الکتریکال یک آسانسور عمل می کنند. باطری مورد استفاده در یو پی اس آسانسور از نوع باطری های سیلد اسید می باشد که در تمامی یو پی اس ها مورد استفاده قرار می گیرند.
یک یو پی اس از 4 بخش مهم تشکیل می شود:
اصول کار یک UPS در ساده ترین ساختار خود به این شکل است که بار در حالت معمول از ورودی AC تغذیه می کند و همزمان با یکسوسازی ورودی AC توسط شارژر و تبدیل آن به جریان DC باتری را شارژ می کند. بلافاصله در صورت اینکه ورودی AC قطع شودو یا نا مناسب تشخیص داده شود، INVENTER با تبدیل ولتاژ DC باتری به برق AC ولتاژ بار را بدون وقفه در کار تامین می کند. در حال حاضر طبق استاندارد UPS ها دارای تکنولوژی همچون Passive Standby،Line Interactive، Double Conversion می باشند.
حتماً بخوانید: اینورتر چیست؟ چرا باید از اینورتر استفاده کنیم؟
دسته بندی یو پی اس ها غالباً در سه قسمت انجام می شود:
این دسته از UPS ها هنگام قطع برق و به عنوان منابع جایگزین فعال می شوند. همانطور که دیده می شود اینورتر بصورت سری وصل گردیده است و به سادگی برای پشتیبانی تغذیه اصلی کمک می کند.
وقتی ولتاژ تغذیه ورودی AC از محدوده های مشخص شده خارج شود یا قطع گردد اینورتر یو پی اس با استفاده از باتری فعال می گردد و تداوم تغذیه بار را با زمان سوییچینگ خیلی کوتاه (عموماً کمتر از ۱۰ میلی ثانیه) در حالت انرزی ذخیره شده تضمین می کند.بار مستقیماً به اینورتر یا از طریق سوییچ یو پی اس که می تواند الکترونیکی یا الکترومکانیکی باشد منتقل می شود.
یو پی اس برای مدت زمان پشتیبانی روی تغذیه باتری به کار ادامه می دهد، زمانی که ولتاژ تغذیه ورودی AC به محدوده های مشخص شده تبدیل یا وصل می گردد، یو پی اس به حالت عادی خود بر می گردد.
مزایای این نوع یو پی اس عبارتند از:
معایب آن عبارتند از:
این نوع یو پی اس در بازار اغلب به یو پی اس نوع Off-Line معروف شده است و فقط برای نرخ های توان پایین (کمتر از ۶KVA)استفاده می گردد.برای تبدیل و تغییر فرکانس نمی تواند استفاده گردد.
در شرایط طبیعی، تأمین خروجی در این نوع UPS ها پس از تصحیح ورودی یعنی پاک سازی ورودی از نویز و احیاناً سطح ولتاژ ورودی انجام می پذیرد. تنها در مواقعی همچون بروز نقص فنی ،OVER LOAD یا افزایش خارج از رنج دما، یو پی اس به مد BYPASS می رود. شکل زیر UPS یو پی اس آنلاین یا Double Conversion را نشان می دهد. اینورتر به صورت سری در بین ورودی AC و بار وصل شده است. تغذیه بار به صورت پیوسته از طریق اینورتر ادامه می یابد.
استانداردها برای این نوع یو پی اس UPS نیز سه حالت عملکرد را تعریف می کنند:
به هر حال وجود یک بای پس دلالت به این دارد که فرکانس های ورودی و خروجی بایستی معادل باشند و اینکه اگر ولتاژ های ورودی و خروجی یکسان نباشند، باید ترانسفورماتور در بای پس نصب شود.ورودی یو پی اس (UPS) ومنبع تغذیه AC بای پس برای تضمین انتقال بار بدون وقفه، به صورت همزمان از یک شبکه برق مشترک یا متفاوت تغذیه می شوند.لازم به ذکر است که مدار دیگری به نام بای پس نگهداری نیز معمولا جهت انتقال دستی بار به ورودی بای پس در کنار بای پس اتوماتیک استفاده می شود.عملکرد آن توسط یک سوئیچ دستی انجام می گیرد.
مزایا
عیب این نوع یو پی اس UPS ها قیمت بالای آن هاست که با وجود مزایای زیاد آن ها جبران می شود. کاملترین توپولوژی به منظور حفاظت بار ، امکانات تنظیم و سطوح کارایی بالا همین نوع توپولوژی Double Conversion می باشد که در بازار به تکنولوژی آنلاین معروف است. این نوع توپولوژی عملکرد بدون وقفه در طی انتقال های بار از حالت نرمال به حالت بای پس و به عکس را ممکن می سازد که این کار با استفاده از سوئیچ استاتیک انجام می شود. این نوع یو پی اس UPS همچنین، عدم وابستگی کامل ولتاژ و فرکانس خروجی را به ولتاژ و فرکانس ورودی تضمین می کنند. به واسطه مزایای زیاد اینگونه یو پی اس UPS ها، اغلب برای حفاظت بارهای بحرانی و کاربرد های حساس با نرخ های توانی مختلفی از ۱ کیلو ولت آمپر به بالااستفاده می شود.
در شرایط عادی این UPS ها ورودی از طریق BYPASS به ترانسفورماتور منتقل می شود در این هنگام TRANSFORMATOR به عنوان شارژر عمل کرده و در نهایت از همین طریق خروجی AC تأمین می شود .شکل زیر یو پی اس Line-interactive را نشان می دهد . در این نوع یو پی اس اینورتر به صورت موازی وصل شده است و با منبع تغذیه پشتیبان عمل می کند و باتری را نیز شارژمی کند .
استاندارد ها برای این نوع یو پی اس سه حالت عملکرد را تعریف می کند:
استفاده از یک انرژی پشتیبان همانند سیستم تامین انرژی بدون وقفه یو پی اس علاوه بر کمک به حل مشکلات ناشی از قطع شدن جریان برق ، محافظت دربرابرقطع کلی برق را نیز فراهم می سازد. دستگاه یو پی اس دارای فیلترهای الکترونیکی بوده که باعث حذف نویزها و نوسانات برق شهری می شود و محافظت از مصرف کننده ها را در برابر رعد و برق و ولتاژ بالا بعهده دارد و جریان برق یکنواختی با شکل موج ثابت به مصرف کننده ارسال می کند. یو پی اس هایی که برای کاربردهای معمولی استفاده میشوند از نوع ONLINE با باتری تک سلولی سرب -اسید و یا نیکل -کادمیوم و توان 500 تا 2000 آمپر متر اند که قیمت 500 تا 1 میلیون تومان را دارند. UPS های بزرگتر دارای توان بیشتر و همچنین کیفیت برق خروجی بالاتر هستند. یوپی اس ها در انواع گوناگون و اندازه های متفاوتی وجود دارند.
انواع مختلفی از یو پی اس وجود دارد که قدرت آن در باتری و در مدار مورد استفاده با هم متفاوت است .یک از انواع UPS ها یو پی اس های مدار انلاین می باشند که امروزه بصورت غالب از UPS های مدار آنلاین استفاده می شود چرا که می توانند درجه حفاظت مطلوبی را فراهم سازند. احتمال بروز اتصال کوتاه و یا شارژ ناگهانی برق در مدار و یا هر نوع خطر برقی دیگر در یک UPS استاندارد و با کیفیت صفر است لذا یو پی اس ها از درجه ایمنی خوبی هم برخوردارند . واحد اندازه گیری UPS ، توان یا حاصل ضرب ولتاژ در جریان خروجی می باشد.
هر چه INVERTER یک دستگاه یوپی اس قویتر باشد توان و قدرت یو پی اس بیشتر می شود. به عبارت دیگر می توان تعداد و توان تجهیزات بیشتری را پشتیبانی نمود از طرفی هرچه باتری های به کاررفته در یوپی اس از ظرفیت بالاتری برخوردار باشند ، زمان برق دهی در هنگام قطعی برق شهر بالاتر خواهد رفت . UPS های مختلف دارای ویژگی های گوناگونی مانند آلارم های هشدار به هنگام بروز خطا یا اضافه بار ، نرم افزارکنترل کامپیوتر به منظور ذخیره کردن اطلاعات و خاموش کردن کامپیوتر و امکانات دیگر می باشند.
در زیر می توانید، نکات مهمی را که باید در هنگام خرید دستگاه یو پی اس مد نظر داشته باشید را ذکر می کنیم:
بازه ولتاژ و فرکانس ورودی: هرچقدر محدوده ورودی ولتاژ و فرکانس بیشتر باشد، نشان دهنده توانایی یوپی اس در رفع مشکلات عنوان شده برق شهر ورودی می باشد.
شکل موج خروجی: یوپی اس های موجود در بازار دارای سه نوع شکل موج می باشند:
در مورد مصارف قدرت کم و متوسط و دستگاه های غیر حساس شکل موج های مربع یا شبه سینوسی تا اندازه ای قابل قبول است. برای مصارف قدرت زیاد و دستگاه های حساس شکل موج سینوسی و یا نویز کم لازم است.
فرکانس خروجی: هرچقدر فرکانس خروجی به ۵۰ هرتز(فرکانس نامی)نزدیکتر و دارای تلرانس کمتری باشد یوپی اس به ایده آل نزدیک تر خواهد شد.
رگولاسیون ولتاژ خروجی: رگولاسیون به معنای تثبیت ولتاژ خروجی است. به طور مثال رگولاسیون ۲۲۰V ± ۱۰% یعنی ولتاژ خروجی بین ۱۹۸V-242V می باشد.
Total Harmonic Distortion (THD): معیاری برای تشابه بین شکل موج سیگنال با شکل موج اصلی است. هرچه مقدار THD کمتر باشد کیفیت شکل موج خروجی یوپی اس بیشتر است. جهت بهبود کیفیت شکل موج خروجی یوپی اس می توان از فیلتر ها استفاده کرد و در واقع هارمونیک اصلی را از میان دیگر هارمونیک ها جدا نمود. وجود بارهایی که از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می کنند،به دلیل ایجاد هارمونیک در شبکه، باعث داغ شدن سیم های نول و به تبعه آن باعث بروز گرما در سیستم برق می شوند. بنابراین برای مکان هایی که تعداد دستگاه های کامپیوتری زیادی دارند، توصیه می شود از یوپی اس با THD جریان ورودی مثلا کمتر از ۱۰% استفاده کرد.
Efficiency: نسبت توان خروجی به توان ورودی دستگاه UPS است و در واقع ضریب بهره وری یوپی اس می باشد.
مدت پشتیبانی Backup Time: زمان مورد نیاز برای وضعیتی است که برق شهر قطع شده و لازم است برای تغذیه بار مصرفی از انرژی ذخیره شده در باتری استفاده شود. این زمان بستگی به باتری کم و زیاد می شود. یوپی اس ممکن است دارای باتری داخلی و یا خارجی با محفظه باتری باشد.زمان برق دهی دستگاه یو پی اس متناسب با باتریهای مخصوص سیلد لید اسید Sealed Lead Acid که به آنها متصل می شود، است و واحد باتریها آمپرساعت است که با زمان برق دهی نسبت مستقیم دارد. نحوه قرار گیری باتریها به سه حالت می باشد:
Crest Factor: نسبت مقدار peak به مقدار RMS (مقدار موثر شکل موج ) یک کمیت متناوب است که آن را ضریب اوج گویند که در جریان با شکل موج مربعی برابر با یک و ضریب اوج یک موج سینوسی برابر با یک چهارم و در منابع تغذیه کامپیوتریهای معمولی ضریب اوج بین ۲ تا ۳ است به طور خلاصه نسبت مقدار پیک به مقدار موثر شکل موج را Crest Factor می گویند.
باتوجه به نوع جریان کامپیوتر، عموماً در این گونه از مدارات جریان متوسط بار کمتر از جریان نامی ترانزیستور بوده ولی جریان لحظه ای عموماً از جریان نامی بالاتر و محدود به جریان تکرار شونده می شود . حال در صورتیکه بتوان به نحوی پیک جریان بار را محدود و یا به عبارت دیگر هارمونیک های فرکانس بالای آن را حذف نمود می توان محدودیت فوق را کاهش داد. این فیلترها در یو پی اس های Double Conversion عموماً وجود دارد ولی بطور خاص، ترانسفورماتور در یو پی اس های ترانس بیس Double Conversion که طراحی آنها بر اساس ترانس صورت گرفته می تواند بعنوان بهترین فیلتر عمل نموده و این هارمونیک را تا حدود زیادی کاهش دهد. اینکار در عمل باعث بالا رفتن Crest Factor خروجی یو پی اس و نیز ایمنی بیشتر سوئیچ های قدرتمند اینورتر می شود.
سایز و وزن: سایز و حجم دستگاه می تواند، بر اساس مکان استفاده از آن در بحث حمل و نقل و خدمات مهم و متفاوت باشد.
زمان انتقال Transfer Time: مدت زمانی است که یو پی اس از برق شهر به اینورتر سوئیچ می نماید و هر چقدر به صفر نزدیکتر باشد ایده آل تر خواهد بود . این زمان برای یو پی اس های Double Conversion صفر می باشد.
شکل موج و تکنولوژی: یکی از پارامترهای مهم در انتخاب یو پی اس مناسب ، تکنولوژی ساخت آن می باشد که یکی از 3 نوعی است که در بالا معرفی کردیم. هر گاه منبع مصرف کننده بسیار حساس و تحمل هیچ گونه نویزی را نداشته باشد، و علاوه بر این جهت عملکرد صحیح، نیاز به شکل موج خروجی به صورت سینوسی کامل ،بدون قطعی و بدون وابستگی به ولتاژ ورودی باشد،توصیه می شود از یو پی اس های آنلاین استفاده شود وچنانچه ورود نویز یا تغییر شکل موج خروجی سیستم از درجه اهمییت کمتری برخوردار است یو پی اس های Line-Interactive توصیه می شود.
(Rated power (VA: توان نامی دستگاه پارامتری است که از دو راه می توان مقدار آن رامحاسبه و سپس دستگاه مناسب را خریداری نمود.
روش اول: مجموع مقادیر توان دستگاه های مصرفی بر حسب وات را محاسبه نموده و بر ۰٫۷ تقسیم می نماییم. عدد بدست آمده، مقدار توان مصرفی بر حسب ولت آمپر VA می باشد.
UPS یا به اصطلاح منبع دائمی تامین برق، امروزه جای خاصی در میان لوازم برقی کمکی برای خود ایجاد کرده است. انواع و اقسام UPS امروزه توسط تولید کنندگان ایرانی و خارجی ساخته و در دامنه وسیعی از توان و مشخصات فنی ارائه می شوند. از نقطه نظر قیمت یو پی اس ذخیره برق باید گفت، قیمت به همه عوامل و مشخصات فنی بستگی دارد و حتی تا حدی به برند مورد تقاضا نیز بستگی دارد.کیفیت قطعات و بویژه باتری در انواع اروپایی و برخی انواع چینی بسیار خوب است. باتری ها که قلب یوپی اس به حساب می آیند بسته به ضخامت باتری در سه کلاس قرا میگیرند که ضخیم ترین باتری ها مربوط به کلاس L است. بیشتر باتری ها از نوع تک سلولی اند ولی انواع دو سلولی نیز وجود دارند. قیمت معمول برای یک UPS با ذخیره 2 تا 4 ساعت و حدود 500 تا 1000 ولت آمپر توان، کاملا متغییر است. انواع صنعتی تا 10 میلیون تومان هم وجود دارد.
نصب یو پی اس ها در رنج توان پایین با توجه به دفترچه راهنما توسط مصرف کننده امکان پذیرمی باشد اما جهت نصب دستگاه های با توان بالا و با باتری خارجی می بایست توسط متخصصین این امر صورت گیرد.