دستگاه يو پي اس چه وظيفه اي در سازمان دارد؟

دستگاه يو پي اس چه وظيفه اي در سازمان دارد؟

دستگاه يو پي اس، دستگاهي الكترونيكي مي باشد كه به منظور تامين دائم انرژي براي دستگاه‌هاي مصرف كننده در سازمان ها و ادارجات طراحي شده است كه به اختلالات موجود در شبكه و قطع و وصل برق بسيارحساس است و به دليل حساسيت هاي بسيار بالا به قطعي ونوسانات برق مجموعه هاي درماني و بيمارستاني ، مخابراتي ، كامپيوتري و غيره ، از تجهيزات موردنياز اين مجموعه ها مي‌باشند.

از نمونه مشكلات ايجاد شده بر روي شبكه‌ برق شهري تغييراتي مثل افزايش يا كاهش ناگهاني ولتاژ، انواع مختلف اعوجاج لحظه اي يا دايم و تغيير فركانس هستند. با توجه به پيشرفت تكنولوژي ودستگاه هاي توليد شده ودقت وحساسيت هاي بالاي آنها وكاربرد هاي خاص و ويژه خود خود به تجهيزاتي همچون منبع تغذيه بدون هيچ گونه وقفه اي نياز مند هستند تا ولتاژ و فركانس ثابت و قابل اطمينان را تامين نمايد.

درحقيقت استفاده از يك انرژي پشتيبان مانند سيستم تامين انرژي بدون وقفه (UPS) شما را قادرميسازد كه بربيشترمشكلات ناشي ازبرق شهرفائق آييد وهمچنين محافظت دربرابرقطع كلي برق را نيز بدست آوريد
شما مي توانيد سطوح مختلفي ازحفاظت را درمقابل مشكلات برق براي سيستم خود جهت جلوگيري ازتخريب ويا ازدست دادن اطلاعات به كارگيريد.

با توجه به اينكه روشهاي نسبتاً كم هزينه بسياري را جهت تامين سطوحي ازحفاظت درمقابل مشكلات برق شهري براي تجهيزات مي توانيد به كار گيريد، هيچ يك ازآنها نمي توانند به خوبي يك دستگاه تامين برق بدون وقفه (يو پي اس) سيستم شما را در قبال مشكلات برق شهر حفاظت كنند.
زماني يوپي اس ها به عنوان يك سيستم گران ارزيابي مي شدند اما امروزه با توجه به گران قيمت بودن تجهيزات از نظر سخت افزاري و يا اطلاعات و داده ها ، هزينه تهيه و تامين يك دستگاه يوپي اس كاملا ارزان و مقرون به صرفه مي باشد .
قبل ازوارد شدن به جزئيات كاركرداين سيستم، بد نيست كه نگاه سريعي به ساختارآن بيندازيم.

هدف اصلي يك دستگاه يوپي اس تهيه يك منبع بدون وقفه انرژي براي تجهيزي است كه از آن محافطت ميكند. اين كار دقيقاً چگونه انجام ميگيرد؟
دوشاخه يك وسيله الكترونيكي كه به برق شهر(يا به كاهش دهنده تغييرات ولتاژي كه به برق شهر متصل است) وصل ميشود فقط ازيك منبع نيرواستفاده ميكند.اگربرق شهرقطع شود،آن وسيله دراثرانقطاع الكتريسيته بسرعت خاموش ميشود.يك يو پي اس اين معادله را با فراهم نمودن دو منبع قدرت براي وسيله خود به هم ميزند.
Ups ها به گونه اي طراحي شده اند كه همواره دو منبع انرژي وجود داشته باشد. يكي منبع انرژي اوليه (برق شهر) وديگري منبعي كه در صورت قطع منبع اول وارد مدارميشود و به آن منبع ثانويه (باتري) گفته ميشود.

بسته به نوع يو پي اس گاهي اوقات سوييچي براي كنترل اينكه كداميك از منابع نيرو درهرلحظه مورد استفاده قرارميگيرند تعبيه شده است.اين سوييچ به محض اينكه متوجه شود كه منبع اوليه قطع شده است ازحالت اوليه به حالت ثانويه تغييرميكند وزمانيكه منبع اوليه مجدداً وصل شد از حالت ثانويه به حالت اوليه بازميگردد.
البته برق شهر، متناوب است و تجهيزات شما ازبرق متناوب استفاده ميكند اگرچه تمامي باتريها برق مستقيم توليد مي كنند.بنابراين قسمتي از يوپي اس به نام شارژر عمل تبديل انرژي متناوب به مستقيم جهت شارژ باتري ها را بر عهده دارد .

يو پي اس ها براي مقابله با مشكلات برق AC سيستم ها طراحي و ساخته مي شوند. يو پي اس ها مي توانند براي مثال براي حفاظت رايانه شخصي معمولي در محدوده از چند صد ولت آمپر وبراي مراكز بزرگي نظير مراكز مخابراتي و صنعتي و رايانه اي تا چند ميليون ولت آمپر طراحي و ساخته شده و به بازار عرضه شوند. وجود باتري يو پي اس در يك سيستم يو پي اس اين اطمينان را در سيستم ايجاد مي كند كه در صورتي كه جريان برق قطع گردد، وظايف يو پي اس به درستي ادامه خواهد يافت.

يك يو پي اس بدون باتري هيچ وقت درست كار نمي كند. در واقع وظيفه باتري يو پي اس ها ذخيره سازي انرژي جريان برق است كه درحين قطعي برق انرژي لازم را فراهم ميكند. باتري هاي يو پي اس ها در سه مدل طول عمر زياد ، متوسط وكم توليد مي شوند.

همچنين بخشي ديگر بنام inverter نيز براي تبديل انرژي مستقيم ذخيره شده در باتري به برق متناوب جهت راه اندازي دستگاه شما در تمامي يو پي اس ها تعبيه شده است. از اينرو ميتوان از باتري ، شارژر و اينورتر به عنوان اصلي ترين بخش هاي يك دستگاه يو پي اس اشاره نمود .

در برخي ازانواع ups ها يك مبدل بزرگ برق متناوب به مستقيم وجود دارد وinverter همواره نيروي لازم براي راه اندازي وسيله را تامين ميكند وخود inverter انرژي لازم راازمنبع اوليه و ازطريق مبدل برق متناوب به مستقيم يا از باتري تامين ميكند.

Ups ها در انواع گوناگون و اندازه هاي متفاوت وجود دارند. واحد اندازه گيري يوپي اس ، توان يا VA (حاصلضرب ولتاژ در جريان خروجي ) مي باشد . هر چه اينورتر يك دستگاه يوپي اس قويتر باشد توان و قدرت يو پي اس بيشتر خواهد بود به عبارتي ميتوان تعداد و توان تجهيزات بيشتري را پشتيباني نمود از طرفي هرچه باتري هاي به كاررفته در يوپي اس از ظرفيت بالاتري برخوردار باشند زمان برقدهي در هنگام قطعي برق شهر بالاتر خواهد بود .
يوپي اس هاي مختلف داراي ويژگي هاي گوناگوني مانند آلارمهاي هشدار به هنگام بروز خطا يا اضافه بار ، نرم افزاركنترل كامپيوتر به منظور ذخيره كردن اطلاعات و خاموش كردن كامپيوتر و امكانات ديگر مي باشند.

يوپي اس از چهار بخش اصلي تشكيل شده است :

باتري:

باتري ها انواع مختلفي دارند و به شكل هاي متفاوتي در بازار موجود مي باشند و همچنين براي مصارف مختلفي از آن استفاده ميشود و يكي از كاربردهاي باتري در تجهيزاتي مانند UPS است .باتري متصل به UPS عملكردش به اينگونه است كه :

ابتدا باتري ها از طريق شارژر دستگاه UPS متناسب با ظرفيت باتري كه عموما برحسب آمپر مشخص ميشود شارژ شده و در ادامه هنگام قطعي برق ، عملكرد باتري مشخص ميشود يعني جريان ذخيره شده در باتري از طريق UPS بر اساس فاكتورهايي به دستگاه مورد نظر به صورت خودكار ارسال ميشود. انواع باتري قابل استفاده در UPS ها باتري هاي نيكل كادميم و اسيدي سربي هستند.

بهترين و مناسب ترين باتري براي UPS ها نوع سربي اسيدي است كه داراي دو نوع تر يا درپوش باز و خشك يا درپوش بسته مي باشد. باتري خشك يا درپوش بسته به علت اين كه نياز كمي به سرويس و نگهداري دارد و نسبت به نوع ديگر داراي طول عمر بيشتري است، مورد استقبال بيشتري قرار گرفته است.

مبدل DC به AC
يكسو كننده شارژ
كليد غير هادي

اصول كار يو پي اس در ساده ترين حالت بدين صورت مي باشد كه بار در حالت عادي از ورودي AC تامين مي كند و همزمان شارژر با يكسو سازي ورودي AC و تبديل كردن ان به جريان DC باطري را شارژ مي كند.بعد از اينكه ورودي AC نامناسب و يا قطع تشخيص داده بشود ،اينورتر بي درنگ با تبديل ولتاژ DC باتري به برق AC ولتاژ بار را بدون توقف تامين مي كند.

مدت زمان برق دهي در يو پي اس

با توجه به اينكه زمان انرژي دهي .پشتيباني سيستم UPS محدود مي باشد , نياز به يك سيستم by-Stand ژنراتوري مي باشد . هرگاه در يك سيستم كاري حساس كه فاقد ژنراتور by- Stand است برق شهر قطع شود تنها منبع برق موجود انرژي الكتريكي حاصل از باتري UPS مي باشد در نهايت نيز مدت زماني كه بار ميتواند برق دريافت كند به ظرفيت سرويس دهي باتري و ميزان مصرف بار UPS بستگي خواهد داشت .

با قطع يو پي اس در مدت زمان Outonomy (استقلال) برق مورد نياز تجهيزات را تامين خواهد كرد و بعد از گذشت اين زمان با فرض اينكه برنامه نرم افزاري مناسب Shutdown شدن سيستم موجود و قابل اجرا باشد سيگنالي به بار ميفرستند تا عمليات منظم Shutdown انجام شود بدين ترتيب بدون از دست دادن اطلاعات برنامه ها بسته و سيستم خاموش مي شود اما مسئله تنها حفظ اطلاعات نيست و اگر برق سيتسمهاي پردازش و اطلاعات و تجهيزات ارتباطي به مدت بيشتري قطع باشد اين سيستمها سودمندي كارايي و برخي از فعاليت هاي تجاري مهم خود را از دست خواهند داد.

اگر سيستم مورد بحث شامل يك ژنراتور با قابليت تشخيص اتوماتيك قطع برق (AMF )باشد با قطع شدن برق يو پي اس در طي مدت لازم براي روشن شدن و كار كردن ژنراتور بار را تغذيه خواهد كرد با فرض اينكه براي اين منظور يك ژنراتور با توان مناسب انتخاب شده باشد يو پي اس آن را بعنوان يك جايگزين براي برق شهر فرض كرده باتريها را شارژ مي كند و Load مصرفي را تغذبه مي كند . نكته قابل توجه اينكه فركانس و ولتاژ ژنراتور بايد درمحدود قابل قبولي باشد كه UPS آن را بعنوان ورودي قبول نمايد و الا با وجود روشن بودن ژنراتور گاهي اوقات UPS از باتري استفاده مي نمايد و ودر عمل ژنراتور بلا استفاده است .

 طبق استاندارد هاي جهاني يو پي اس ها داراي انواع ۳تكنولوژي زير مي باشند :

Line Interactive
Double Coversion
Passive Standby

مشكلات برق شهر و كاربرد دستگاه يو پي اس

افزايش شديد ولتاژ (Spike & Surge): افزايش شديد ولتاژ بر اثر رعد و برق و عمل تعويض در شبكه برق به وجود مي ايد و در اثر ان ممكن است كه ولتاژ بصورت كاملا غير عاديتا چندين معادل ولتاژ شبكه بالا برود .بصورت معمول در يو پي اس ها، انواع مدارها براي حفاظت قرار داده مي شود كه انرژي توليد شده در اثر اين افزايش را حذف كرده تا از اسيب آن به تجهيزات پيشگيري شود.

نويز ( Noise ) : بصورت معمول تجهيزاتي برقي نظير اجاق گاز وجود دارند كه باعث ايجاد عواملي مانند تداخل الكترو مغناطيسي و نويز در برق شهر ميشود كه براي جلوگيري از اين مشكل در يوپي اس ها قسمتي به نام فيلتر جايگذاري مي شود تا اثرات ناشي از نويز را بتواند تا حد بسيار زيادي كاهش و جلوگيري كند.

افت طولاني ولتاژ ( Brown Out ): وقتي با اين مشكل روبرو مي شويم عملكرد يو پي اس شبيه حالت قطع برق مي شود و در واقع برق قطع مي گردد. مي توان براي رفع اين نقص از استابيلايزر ( تثبيت كننده ولتاژ) استفاده كرد كه كاهش ولتاژ را تامين نمايد و كاربراني كه حتي به يو پي اس متصل نيستند را نيز تحت مراقبت و پوشش قرار مي دهد.

كاهش ناگهاني ولتاژ ( Power غير مجاز مي باشد ): اين عامل بصورت معمول بر اثر پياده سازي بارهاي الكترو موتور در شبكه برق به وجود آمده و باعث Crash كردن و نهايتا Reset شدن سيستم هاي كامپيوتر و يا قفل كردن كيبورد ميشود . وقتي چنين پديده اي در شبكه برق بوجود مي ايد ، يوپي اس به مدت چند لحظه عمل كرده و توان مصرفي تجهيزات را از باطري تامين و پس از رفع اشكالات برق، به وضعيت عادي خود باز مي گردد.

افزايش طولاني ولتاژ ( Over Voltage ): وقتي اين افزايش ولتاژ به مدت طولاني ادامه پيدا مي كند تجهيزات سخت افزاري بصورت معمول اسيب ديده و خسارات زيادي برجاي ميگذارد. در اين حالت يو پي اس برق مصرف كننده هارا تامين مي كند و به برق شهر اجازه اتصال را به تجهيزات و مصرف كننده ها نمي دهد، همچنينبراي رفع اين مشكل بصورت معمول ميتوان از استابلايزر استفاده كرد.

يو پي اس چگونه كار ميكند

سيستم ذخيره دائمي انرژي يا يو پي اس داراي مدار و عملكرد ساده اي است. سيستم يو پي اس چگونه كار ميكند؟ يو پي اس ها از سه بخش يكسو كننده، باتري ذخيره انرژي، كليدهاي رله، مدار يا بورد تنظيم جريان و اينورتر تشكيل شده اند. از نظر فيزيكي يك يو پي اس يك مخزن ذخيره هوشمند انرژي برق است. جريان برق شبكه يا همان برق شهر غالبا داراي نوسانات ولتاژي است كه ناي از تغييرات مصرف در شبكه است. با كاش مصرف در برخي ساعات، ولتاژ ۲۰ تا ۳۰ ولت افزايش مي يابد و برعكس در مواقع پيك مصرف جريان بسيار زيادي از شبكه عبور ميكند و جريان و ولتاژ دايما در شبكه نوسان ميكند. اين نوسانات براي مصرف كننده مطلوب نيستند. يو پي اس توسط يك مدار يكسو كننده جريان خام و بي كيفيت را تبديل به يك جريان مستقيم DC مي نمايد. يكسو كننده يو پي اس چگونه كار ميكند نيز خود مهم ايت و يكسو كننده نيز بايد نسبت به نوسانات برق ورودي مصون باشند و حرارت زيادي توليد نكنند. در مرحله بعد جريان در باتريهاي سربي ذخيره ميشود. بسته به طراحي باتري و كيفيت مواد آن و تعداد آن يو پي اس ميتواند ۲ تا ۸ ساعت جريان را در خود ذخيره كند كه از اين مقدار معمولا ۱۰% انتهايي آن قابل استفاده كامل نيست و با نوسان ولتاژ همراه است. طراحي باتري در شكل هندسي و فضايي كه يو پي اس اشغال ميكند نيز اثر بسيار دارد. انواع آلماني و آمريكايي معمولا از نسبت توان به وزن بيشتري برخوردارند.

مرحله نهايي كار يو پي اس

در نهايت هنگامي كه نوسانات ولتاژ به حد مشخص تنظيم شده در رله رسيد، مدار اصلي يا باي پي عبور جريان قطع و مدار خروجي باتري بكار مي افتد و جريان باتري وارد يك بورد اصلاحگر مي شود و كيفيت برق بالاتر ميرود. بورد تنظيمي اشاره شده فقط در يو پي اس هاي با كيفيت برق خيلي بالا تعبيه ميشود. در نهايت جريان وارد يك اينورتر ميشود تا مجددا به جريان متناوب تبديل شود.