یو پی اس نوعی سیستم برق اضطراری است که آن را به عنوان منبع تغذیه بدون وقفه می‌شناسند. این دستگاه میان تجهیزات مصرف کننده و شبکه برق شهری قرار گرفته و از خاموش شدن تجهیزات در زمان قطع برق یا بروز نوسانات جلوگیری می‌کند. در این مقاله از رادار به معرفی کامل UPS و انواع آن خواهیم پرداخت.
تحقیق در مورد هوش مصنوعی pdf
یو پی اس چیست؟
یو پی اس یک منبع تغذیه الکترونیکی است که موظف به تامین بدون وقفه انرژی مورد نیاز دستگاه می‌باشد. این سیستم میان شبکه برق شهری و دستگاه مصرف کننده قرار می‌گیرد تا از دستگاه مصرف‌کننده در برابر مشکلات شبکه برق محافظت نماید. UPS به عنوان مانعی در برابر نویز و اختلالات شبکه برق ایستاده و از تجهیزات حساس مصرف کننده مراقبت می‌کند. علاوه بر این باتری های تعبیه شده در این سیستم، انرژی برق را درون خود ذخیره نموده و هنگام قطع برق شهری، با استفاده از باتری نیاز تجهیزات مصرف کننده را تامین می‌کند.
یو پی اس در حقیقت همچون یک انرژی پشتیبان برای سیستم مصرف‌کننده است که بدون وقفه برق مورد نیاز را تامین می‌کند. در گذشته UPS را یک سیستم گران ارزیابی می‌کردند. اما امروزه با افزایش قیمت تجهیزات سخت افزاری و اهمیت یافتن اطلاعات و داده ها، استفاده از یو پی اس نه تنها گران نبوده، بلکه بسیار مقرون به صرفه است.
UPS مخفف چیست؟
کلمه UPS مخفف عبارت Uninterruptible power supply است و معنای آن، منبع تغذیه بدون وقفه می‌باشد. علت این نامگذاری مربوط به نحوه عملکرد سیستم یو پی اس است که از آن برای تامین انرژی دستگاه مصرف کننده به صورت مداوم استفاده می‌کنند.
کار یو پی اس چیست؟
یو پی اس یک منبع تغذیه بی وقفه است که برخی آن را منبع برق اضطراری نیز می‌نامند. این دستگاه به کمک باتری های بک آپ، قادر به تامین انرژی مورد نیاز سیستم در زمان قطع شدن برق شبکه اصلی است. علاوه بر این UPS می‌تواند اختلالات شبکه برق و نویزها را نیز کنترل نموده و از اعمال آن‌ها بر روی تجهیزات مهم و حساس جلوگیری نماید. به این ترتیب احتمال خراب شدن تجهیزات و یا از دست رفتن اطلاعات مهم کاهش خواهد یافت.
یو پی اس از چه بخش‌هایی تشکیل شده است؟
یک سیستم یو پی اس دارای 4 بخش مهم است که با هماهنگی یکدیگر امکان اجرای وظایف UPS را فراهم می‌آورند. این بخش‌ها عبارتند از:
1- باتری
باتری یکی از بخش‌های مهم در منبع تغذیه بدون وقفه است. هر یو پی اس دارای چند باتری است که از آن‌ها برای تامین بار دستگاه مصرف کننده در زمان قطع برق اصلی و یا ایجاد نوسان و فرکانس غیرطبیعی در شبکه استفاده می‌کند. اغلب باتری های مورد استفاده در UPS از نوع سیلد اسید هستند. این مدل باتری توسط لایه‌های محافظ از جنس فیبر و … پوشیده شده تا در برابر نفوذ رطوب و دیگر عوامل مخرب کاملا در امان باشد.
2- یکسوکننده شارژ (رکتیفایر)
شبکه برق شهری دارای جریان متناوب است، در صورتی که باتری های UPS از جریان مستقیم پشتیبانی می‌کنند. به همین جهت درون یو پی اس از یکسوکننده شارژ یا همان رکتیفایر استفاده می‌کنند تا جریان متفاوب را به جریان مستقیم تبدیل کند (تبدیل AC به DC).
در حال حاضر سه مدل رکتیفایر در بازار وجود دارد که بر اساس نوع UPS یکی از آن‌ها در ساختارش به کار می‌رود. مدل‌های یکسوکننده شارژ عبارتند از: رکتیفایر IGBT، رکتیفایر Diode+IGBT و در نهایت تریستور.
3- مبدل DC به AC (اینورتر)
اینورتر موظف است جریان مستقیم باتری را به جریان متناوب تبدیل کند تا انرژی مورد نیاز دستگاه مصرف کننده در زمان قطع برق تامین شود. در حقیقت اینورتر یک مبدل DC به AC است. این مبدل ها بر اساس شکل موج خروجی خود به 3 دسته اصلی تقسیم می‌شوند. دسته اول اینورتر با خروجی مربعی (دیجیتال)، دسته دوم اینورتر با خروجی شبه سینوسی و دسته سوم اینورتر با خروجی تمام سینوسی (آنالوگ) است.
4- کلید غیر هادی (سوئیچ)
همان‌طور که گفتیم کار یو پی اس تامین انرژی برق مورد نیاز دستگاه مصرف کننده در زمان قطع برق می‌باشد. در این دستگاه معمولا یک کلید غیر هادی تعبیه شده که هنگام قطع شدن برق و یا وجود نویز در شبکه، به حالت ثانویه رفته و برق مورد نیاز را از طریق باتری ها وارد مدار می‌کند. این کلید در حقیقت نوعی سوئیچ برای تغییر وضعیت دستگاه UPS است.
روش کار UPS چگونه است؟
زمانی که دستگاه مصرف کننده به صورت مستقیم به شبکه برق متصل باشد، هنگام قطع برق دستگاه به سرعت خاموش خواهد شد. در این شرایط ممکن است اطلاعات مهمی از دست رفته و فشار زیادی بر دستگاه وارد می‌شود. UPS با قرار گرفتن میان دستگاه مصرف کننده و شبکه برق، مانع از ایجاد ضربه ناگهانی به دستگاه شده و نیاز آن را تا مدتی پس از قطع برق تامین خواهد نمود.
طراحی یو پی اس به گونه‌ای است که در آن همواره دو منبع انرژی وجود دارد. اولین منبع همان شبکه برق شهری بوده و منبع ثانویه نیز باتری های تعبیه شده درون سیستم است. زمانی که برق شهری قطع می‌شود، سوئیچ موجود درون UPS تغییر وضعیت داده و اجازه تامین برق را به باتری ها می‌دهد. سپس با وصل شدن شبکه اصلی برق، سوئیچ مجددا به حالت اولیه خود بازگشته و بار مورد نیاز از طریق برق شهری تامین خواهد شد. زمانی که سوئیچ در حالت اولیه خود قرار دارد، بار از ورودی AC تغذیه می‌شود. در این حالت رکتیفایر نیز به طور همزمان جریان AC را به DC تبدیل نموده و باتری‌ها را شارژ می‌کند. اما زمانی که سوئیچ در حالت ثانویه قرار بگیرد، اینورتر با تبدیل ولتاژ DC به AC بار را بدون وقفه در کار تامین خواهد نمود.
انواع یو پی اس بر اساس نوع ساختار آن‌ها
یو پی اس ها بر اساس نوع ساختارشان غالبا در سه گروه قرار می‌گیرند. این گروه‌بندی به صورت زیر است:
1- یو پی اس آفلاین (OFF LINE)
یو پی اس آفلاین معمولا در زمان قطع برق و به عنوان منبع جایگزین مورد استفاده قرار می‌گیرد. نحوه عملکرد این UPS ها به گونه‌ای است که هنگام قطع شدن برق شهری، جایگزین آن شده و بار دستگاه مصرف کننده را بدون وقفه تامین خواهند نمود. در این حالت دستگاه مصرف کننده به طور مستقیم به برق شهری متصل شده و تنها هنگام قطع شدن برق به سراغ یو پی اس OFF LINE خواهد رفت.
2- یو پی اس آنلاین (ON LINE)
در یو پی اس آنلاین تامین خروجی بار پس از تصحیح ورودی صورت می‌پذیرد. در واقع ابتدا بار ورودی از هر گونه نویز و یا تغییر در سطح ولتاژ پاک‌سازی شده و سپس به سمت خروجی خواهد رفت. این دستگاه تنها هنگام بروز نقص فنی، OVER LOAD یا افزایش خارج از رنج دما، به مد BYPASS می رود.
در صورتی که علاوه بر تامین بدون وقف برق، دریافت توان خروجی مناسب هم مدنظرتان است، باید به سراغ UPS آنلاین بروید. در این مدل علاوه بر شارژ باتری و تامین بدون وقف برق، بخش اینورتر دائما فعال بوده و توان خروجی را فراهم می‌سازد. در واقع جریان برق شهری ابتدا توسط رکتیفایر به جریان مستقیم تبدیل شده و سپس توسط اینورتر به جریان متناوب تبدیل می‌شود تا به دستگاه مصرف کننده برسد. این کا به جهت حفاظت بیشتر از سطح ولتاژ ورودی برای دستگاه مصرف کننده صورت می‌پذیرد.
3- یو پی اس لاین اینتراکتیو (LINE INTERACTIVE)
در یو پی اس لاین اینتراکتیو ورودی از طریق مد BYPASS وارد ترانسفورماتور می‌شود. در این زمان ترانسفورماتور مانند شارژر عمل نموده و باتری‌ها را شارژ می‌کند و به طور همزمان خروجی AC نیز از همین طریق تامین می‌شود.
در UPS لاین اینتراکتیو، واحد اینورتر دائما روشن است و هنگامی که ولتاژ وردی در بازه معمولی باشد، باتری ها را شارژ خواهد کرد. اما به محضی که ولتاژ ورودی از بازه‌ی مجاز خارج شود، برق مورد نیاز دستگاه مصرف کننده از باتری ها تامین خواهد شد. این مدل UPS مناسب استفاده در تجهیزات شبکه است که دستگاه‌ها از حساسیت بالایی برخوردارند.
انواع یو پی اس بر اساس نوع تبدیل ولتاژ
دستگاه‌های یو پی اس بر اساس نوع تبدیل ولتاژ در دو گروه قرار می‌گیرند:
1- UPS مستقل از ولتاژ و فرکانس (VFI)
در این مدل ولتاژ ورودی و خروجی الزاما یکسان نبوده و فرکانس آن‌ها ممکن است متفاوت از یکدیگر باشد. یو پی اس مستقل از ولتاژ و فرکانس معمولا جریان متناوب ورودی را به جریان مستقیم تبدیل نموده و مجددا این جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کند. به همین دلیل آن را با نام double-conversion یا مبدل دوبل نیز می‌شناسند. در این مدل UPS اینورتر دائم در مدار فعال بوده و هنگام قطع برق انرژی مورد نیاز را از باتری ها تامین می‌کند و زمانی که برق وصل شود، این انرژی را از یکسوکننده دریافت خواهد کرد. در این حالت به صورت همزمان باتری ها نیز شارژ می‌شوند.
در یک یو پی اس VFI مدار bypass تنها هنگام تعمیر و نگهداری یا بروز خطا در مدارات الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
2- UPS وابسته به ولتاژ (VI)
در UPS های وابسته به ولتاژ، خروجی و ورودی سیستم دارای ولتاژ یکسان و هم فرکانس هستند. در این مدل برق ورودی مستقیما به خروجی متصل شده و انرژی دستگاه مصرف کننده تامین می‌شود. همچنین رکتیفایر به صورت همزمان به شارژ باتری ها می‌پردازد.
رنج و توان دستگاه‌های UPS
دستگاه‌های UPS دارای توان‌های مختلفی هستند که نسبت به میزان توان بار مصرفی محاسبه و طراحی می‌شوند. رنج و توان یو پی اس ها معمولا بر اساس ولت آمپر با حروف اختصاری VA نشان داده می‌شود. در حال حاضر UPS های موجود در بازار دارای توان های 600VA، 1KVA، 1.5KVA، 2KVA، 6KVA، 10KVA، 15KVA و 20KVA می‌باشند.
نحوه نصب دستگاه یو پی اس چگونه است؟
اگر دستگاه یو پی اس مورد نظرتان در رنج توان پایین قرار دارد، می‌توانید به کمک دفترچه راهنما به راحتی آن را در مدار قرار دهید. اما در صورتی که قصد نصب یک UPS با رنج توان بالا را دارید، بهتر است از متخصصین این امر کمک بگیرید. زیرا در منبع تغذیه های بدون وقفه با ولتاژ DC بالا و باتری خارجی (External) خطر برق‌گرفتگی وجود دارد و بهتر است توسط کارشناسان فنی نصب شوند.
مزایای استفاده از سیستم یو پی اس چیست؟
اگر بخواهیم مزایای استفاده از سیستم یو پی اس را بررسی کنیم، ذکر موارد زیر در اولویت قرار دارند:
- دستگاه مصرف کننده همواره دارای یک پشتیبان تامین انرژی برق بدون وقف است.
- در صورت قطع برق تجهیزات بدون مشکلی به کار خود ادامه می‌دهند.
- هنگام بروز نویز و اختلالات در شبکه برق شهری، تجهیزات و دستگاه های مصرف کننده از تغییر در ولتاژ دریافتی در امان خواهند بود.
- UPS از بروز اتصال کوتاه یا شارژ ناگهانی برق در مدار و یا هر نوع خطر برقی دیگری در سیستم جلوگیری خواهد کرد.
- در یک دستگاه یو پی اس با اینورتر قدرتمند می توان تعداد تجهیزات بیشتری را مورد محافظت قرار داد.
- برخی از سیستم های UPS مجهز به آلارم هشدار در زمان بروز خطا یا اضافه بار هستند.
- امکان نصب نرم افزار کنترل کامپیوتر به جهت ذخیره اطلاعات و خاموش کردن دستگاه‌ها در زمان قطع برق بر روی یو پی اس وجود دارد.
چند مثال از کاربردهای UPS در زندگی امروزی
به طور کلی هر دستگاهی که برای کار کردن به شبکه برق متصل می‌شود، نیازمند UPS است. اما در برخی موارد اهمیت استفاده از این سیستم بسیار بیشتر است. در ادامه چند مثال از کاربردهای مهم یو پی اس بیان می‌کنیم:
- آسانسورها وسیله‌ای برای جابجایی میان طبقات یک ساختمان هستند. این اتاقک همواره در حال کار بوده و در صورتی که برق یک آسانسور حتی برای چند دقیقه کوتاه قطع شود، استرس زیادی بر افراد داخلش وارد خواهد شد. به همین سبب نیازمند دسترسی به منبع تغذیه بدون وقفه است.
- دوربین مدار بسته برای محافظت از ساختمان‌ها و اشراف بر اتفاقات پیرامونشان مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی سارقان برای از کار انداختن این تجهیزات امنیتی اقدام به قطع برق کل ساختمان می‌کنند. با نصب UPS برای دوربین‌های مداربسته و دیگر تجهیزات امنیتی دست این سارقان را رو خواهید کرد.
- تجهیزات پزشکی یکی از موارد بسیار حساس نسبت به جریانات نوسان‌دار و ناپایدار در شبکه برق می‌باشند. از این رو با نصب یو پی اس برای این تجهیزات می‌توانید طول عمر بیشتری برایشان رقم بزنید.
- درب و کرکره‌های برقی از جمله دیگر مواردی هستند که به UPS نیاز دارند. قطع برق هنگام بالا رفتن کرکره برقی می‌تواند منجر به سقوط تیغه و اتفاقات ناگواری شود.
- کامپیوتر دستگاهی است که اغلب حاوی اطلاعات مهم و کاربردی می‌باشد. اگر در زمان کار با این دستگاه، برق به طور ناگهانی قطع شود، اطلاعات و داده‌های کاربر از دست خواهند رفت. منبع تغذیه بی وقفه از بروز چنین مشکلاتی پیشگیری می‌کند.
- یخچال و پکیج از دیگر دستگاه‌هایی هستند که معمولا نسبتا به نوسانات برق بسیار حساس هستند. وجود UPS پیش از اتصال این دستگاه‌ها به شبکه برق شهری منجر به افزایش طول عمر و عملکرد بهترشان خواهد شد.
سخن پایانی
UPS نوعی منبع تغذیه بی وقفه است که از آن برای تامین انرژی مورد نیاز دستگاه مصرف کننده در زمان قطع برق و یا بروز نوسانات استفاده می‌کنند. در این مقاله به معرفی انواع سیستم‌های یو پی اس و موارد استفاده آن‌ها پرداختیم. حال شما بگویید که آیا تجربه استفاده از UPS را دارید؟ این دستگاه تاکنون چطور به شما کمک کرده است؟
سوالات متداول💡