UPSمخفف عبارت Uninterruptible power supply ، به معناي منبع تغذيه بدون وقفه است.
منبع تغذیه بدون وقفه یا منبع برق اضطراری (UPS) یک دستگاه الکتریکی است که در صورت خراب شدن منبع تغذیه، منبع تغذیه ، برق اضطراری را به بار منتقل می کند. یو پی اس با سیستم انرژی کمکی یا اضطراری یا ژنراتور آماده به کار تفاوت دارد ، زیرا با تأمین انرژی ذخیره شده در باتری ها ، ابررساناها یا پروانه های فلزی ، می تواند فوری از وقفه های برق ورودی محافظت کند. مدت زمان مصرف باتری در اکثر منابع برق اضطراری نسبتاً کوتاه است (فقط چند دقیقه) اما برای شروع منبع تغذیه آماده به کار یا خاموش کردن تجهیزات محافظت شده کافی است. این نوعی سیستم قدرت مداوم است.
یک UPS معمولاً برای محافظت از سخت افزار مانند رایانه ها ، مراکز داده ، تجهیزات ارتباط از راه دور یا سایر تجهیزات الکتریکی استفاده می شود که در آن یک اختلال برق غیرمنتظره می تواند باعث صدمات ، تلفات ، اختلال در کسب و کار یا از بین رفتن اطلاعات شود. واحدهای UPS در اندازه از واحدهای طراحی شده برای محافظت از یک رایانه منفرد و بدون مانیتور ویدیویی (حدود ۲۰۰ ولت آمپر) تا واحدهای بزرگی که کل مراکز داده یا ساختمانها را تأمین می کنند ، می باشد. بزرگترین یو پی اس در جهان ، سیستم ذخیره سازی الکتریکی باتری ۴۶ مگاواتی باتری (BESS) ، در فیربنکس ، آلاسکا ، کل شهر و جوامع روستایی مجاور را در حین قطع برق قدرت می دهد.
فن آوری ها
سه دسته کلی سیستم های UPS مدرن به صورت آنلاین ، خط تعاملی و آماده به کار هستند:
یو پی اس بصورت آنلاین از یک روش “تبدیل مضاعف” برای پذیرش ورودی AC استفاده می کند ، برای عبور از باتری قابل شارژ (یا رشته های باتری) به DC تغییر می دهد ، و سپس برای تغذیه تجهیزات محافظت شده ، به ۱۲۰ V / 230 V AC معکوس می کند.یک UPS تعاملی خطی ، اینورتر را به صورت خط حفظ می کند و مسیر جریان DC باتری را از حالت شارژ عادی به منبع تغذیه در هنگام از دست رفتن تغییر می دهد.در سیستم آماده به کار (“خارج از خط”) بار مستقیماً توسط نیروی ورودی تأمین می شود و مدار منبع تغذیه پشتیبان فقط در صورت عدم موفقیت برق استفاده می شود.بیشتر یو پی اس های زیر یک کیلوولت آمپر از انواع متقابل خط یا آماده به کار هستند که معمولاً ارزان تر هستند.برای واحدهای قدرت بزرگ ، از منابع پویا بدون وقفه پویا (DUPS) استفاده می شود. یک موتور / دینام همزمان از طریق شوک به شبکه وصل می شود. انرژی در یک چرخ فلک ذخیره می شود. هنگامی که جریان برق از کار بیفتد ، مقررات جریان گرداب تا زمانی که انرژی پرتابه تمام نشود ، قدرت بار را حفظ می کند. DUPS گاهی با ژنراتور دیزلی ترکیب می شود یا یکپارچه می شود که پس از یک تأخیر مختصر روشن می شود و یک منبع تغذیه بی وقفه دوار دیزلی (DRUPS) را تشکیل می دهد.یو پی اس پیل سوختی در سالهای اخیر با استفاده از هیدروژن و سلول سوختی به عنوان منبع انرژی ایجاد شده است ، به طور بالقوه زمان طولانی مدت را در یک فضای کوچک فراهم می کند
UPS آفلاین / آماده به کار ، تنها اساسی ترین ویژگی ها را ارائه می دهد ، با استفاده از محافظت در برابر افزایش و پشتیبان گیری از باتری. تجهیزات محافظت شده معمولاً مستقیماً به توان مصرفی ورودی متصل می شوند. هنگامی که ولتاژ ورودی به زیر سطح پایین می آید یا از یک سطح از پیش تعیین شده بالا می رود ، SPS مدار اینورتر DC-AC داخلی خود را که از باتری داخلی آن تغذیه می شود ، روشن می کند. UPS سپس به صورت مکانیکی تجهیزات متصل شده را به خروجی اینورتر DC-AC خود تغییر می دهد. زمان جابجایی می تواند بسته به میزان زمانی که UPS در حالت آماده به کار برای تشخیص ولتاژ از دست رفته استفاده می کند ، بسته به مدت زمان ۲۵ میلی ثانیه باشد.
تعاملی خط
UPS تعاملی خط در عمل با یک UPS آماده به کار است اما با اضافه کردن یک autotransformer ولتاژ متغیر چند شیر. این نوع خاصی از ترانسفورماتور است که می تواند سیم پیچ های سیم را به آن اضافه یا تفریق کند ، در نتیجه میدان مغناطیسی و ولتاژ خروجی ترانسفورماتور را افزایش یا کاهش می دهد. این همچنین ممکن است توسط یک ترانسفورماتور تقویت کننده جفت گیر که از یک ترانسفورماتور ز متمایز است ، انجام شود ، زیرا ممکن است اولین سیم برای ارائه ایزوله گالوانیک باشد.این نوع UPS قادر به تحمل جریان مداوم جریان ولتاژ و افزایش ولتاژ ،ولتاژ بدون استفاده از توان باتری کم مصرف است. در عوض با انتخاب خودکار شیرهای برقی در autotransformer جبران می کند. بسته به نوع طراحی ، تغییر شیر خودکار ترانسفورماتور می تواند باعث ایجاد اختلال در قدرت بسیار زیاد در خروجی شود ، که ممکن است یو پی اس های مجهز به زنگ هدر رفتن برق را برای لحظه ای به “چرخش” تبدیل کند.این حتی در ارزان ترین UPS ها محبوب شده است زیرا از اجزای موجود در آن استفاده می کند. ترانسفورماتور اصلی ۵۰/۶۰ هرتز که برای تبدیل بین ولتاژ خط و ولتاژ باتری مورد استفاده قرار می گیرد ، نیاز به دو نسبت چرخش کمی متفاوت دارد: یکی برای تبدیل ولتاژ خروجی باتری (به طور معمول مضرب ۱۲ ولت) به ولتاژ خط ، و دوم برای تبدیل. ولتاژ خط به ولتاژ شارژ باتری کمی بالاتر (مانند مضرب ۱۴ ولت). تفاوت بین دو ولتاژ به این دلیل است که شارژ باتری نیاز به ولتاژ دلتا (حداکثر ۱۳ تا ۱۴ ولت برای شارژ باتری ۱۲ ولت) دارد. علاوه بر این ، انجام سوئیچینگ در طرف ولتاژ خط ترانسفورماتور به دلیل جریانهای پایین تر در آن طرف راحت تر است.برای به دست آوردن ویژگی buck / تقویت ، تمام آنچه لازم است دو سوئیچ جداگانه است به این ترتیب که می توان ورودی AC را به یکی از دو شیر آب اصلی وصل کرد ، در حالی که بار به دیگری متصل است ، بنابراین از سیم پیچ های اصلی ترانسفورماتور به عنوان ترانسفورماتور باتری را می توان در حالی که یک “ولتاژ” را شارژ می کند ، اما با وجود “افزایش” ولتاژ ، خروجی ترانسفورماتور برای شارژ باتری ها بسیار کم است.ترانسفورماتورها می توانند برای پوشش طیف گسترده ای از ولتاژهای ورودی متفاوت طراحی شوند ، اما این امر به شیپور خاموشی های بیشتری نیاز دارد و پیچیدگی و هزینه UPS را افزایش می دهد. معمول است که autotransformer دامنه ای را فقط از حدود ۹۰ ولت تا ۱۴۰ ولت برای توان ۱۲۰ ولت بپوشاند و اگر ولتاژ بسیار بالاتر یا پایین تر از آن باشد به باتری سوئیچ کنید.در شرایط کم ولتاژ ، UPS از جریان بیشتری نسبت به حالت عادی استفاده می کند ، بنابراین ممکن است به یک مدار جریان بالاتر از یک وسیله عادی احتیاج داشته باشد. به عنوان مثال ، برای تغذیه یک دستگاه W 1000 در ۱۲۰ ولت ، UPS 8.33 A. را ترسیم می کند. اگر خرابی رخ دهد و ولتاژ به ۱۰۰ ولت کاهش یابد ، UPS 10 جبران می کند. این نیز برعکس عمل می کند ، به طوری که در شرایط ولتاژ ، UPS به جریان کمتری نیاز دارد.
سیستم های UPS کوچکتر به چندین شکل و اندازه متفاوت ارائه می شوند. با این حال ، دو شکل متداول برج و دندانه دار است. مدل های برج روی زمین یا روی میز یا قفسه ایستاده و معمولاً در ایستگاه های کاری شبکه یا برنامه های رایانه ای رومیزی استفاده می شوند. مدل های رک سوار را می توان در محفظه های رک استاندارد ۱۹ اینچ سوار کرد و در هر نقطه ای از ۱U تا ۱۲U (واحد رک) نیاز دارد. آنها به طور معمول در برنامه های سرور و شبکه استفاده می شوند. برخی از دستگاه ها دارای رابط های کاربر هستند که ۹۰ درجه می چرخند ، اجازه می دهند تا دستگاه ها به صورت عمودی بر روی زمین یا به صورت افقی همانطور که در یک قفسه یافت می شود نصب شوند.
باتری
سه نوع اصلی از باتریهای UPS وجود دارد: شیرهای تنظیم شده سرب (Valve VRLA) ، باتری های Flooded Cell یا VLA ، باتری های لیتیوم یون. زمان اجرا برای یو پی اس باطری با توجه به نوع و اندازه باتری ها و میزان تخلیه و کارایی اینورتر بستگی دارد. ظرفیت کل باتری اسید سرب تابعی از میزان تخلیه آن است که به عنوان قانون پوکرت توصیف شده است.
تولید کنندگان امتیاز سیستم زمان بندی را در عرض چند دقیقه برای سیستم های UPS بسته بندی شده ارائه می دهند. سیستمهای بزرگتر (مانند مراکز داده) برای اطمینان از استقامت لازم ، نیاز به محاسبه دقیق بار ، کارایی اینورتر و مشخصات باتری دارند.
مشخصات مشترک باتری و آزمایش بار
هنگامی که یک باتری اسید سرب شارژ یا تخلیه می شود ، این در ابتدا فقط بر روی مواد شیمیایی واکنش دهنده تأثیر می گذارد ، که در رابط بین الکترود و الکترولیت قرار دارند. با گذشت زمان ، بار ذخیره شده در مواد شیمیایی موجود در رابط ، که اغلب به آن “بار رابط” گفته می شود ، با انتشار این مواد شیمیایی در کل حجم ماده فعال پخش می شود.
اگر یک باتری کاملاً تخلیه شده باشد (مثلاً چراغ های اتومبیل یک شبه مانده بودند) و در مرحله بعدی فقط چند دقیقه شارژ سریع دریافت می شود ، سپس در مدت زمان شارژ کوتاه فقط شارژ نزدیک رابط ایجاد می شود. ولتاژ باتری ممکن است نزدیک به ولتاژ شارژر باشد تا جریان شارژ به میزان قابل توجهی کاهش یابد. پس از گذشت چند ساعت ، این شارژ رابط به حجم الکترود و الکترولیت پخش نمی شود و منجر به شارژ رابط آنقدر کم می شود که ممکن است برای شروع خودرو کافی نباشد.
با توجه به شارژ رابط ، عملکردهای مختصر خودآزمایی UPS که تنها چند ثانیه طول می کشد ، ممکن است به طور دقیق ظرفیت زمان واقعی یک UPS را منعکس نکند ، و در عوض ، یک آزمایش مجدد مجدد یا تست خرابکاری که باتری را بطور عمیق تخلیه کند ، لازم است.
آزمایش تخلیه عمیق به دلیل داشتن مواد شیمیایی موجود در باتری تخلیه شده ، به تبلور شکل های بسیار پایدار مولکولی تبدیل می شود که با شارژ مجدد باتری مجدداً حل نمی شوند و باعث کاهش دائمی ظرفیت شارژ می شوند. در باتری های اسید سرب این به عنوان سولفات شناخته می شود اما بر انواع دیگر مانند باتری های نیکل کادمیوم و باتری های لیتیوم نیز تأثیر دارد. بنابراین ، معمولاً توصیه می شود که آزمایش های rundown به ندرت انجام شود ، مانند هر شش ماه تا یک سال.
