یو پی اس چیست و چگونه کار می کند؟

ما در جهانی بیش از حد متصل زندگی می‌کنیم که نیاز به دسترسی فوری و بدون وقفه خدمات بی شماری دارد. در زندگی روزمره ما، هزاران عنصر، که بسیاری از ما از وجود و عملکرد آنها بی اطلاعیم، در تضمین عملکرد بی نقص هر چرخ دنده در جامعه نقش دارند. نمی توان انکار کرد که هر بار که شبکه‌های ارتباطی یا برق قطع می‌شود، احساس ناراحتی می‌کنیم. به همین دلیل و علیرغم اینکه سرمایه‌گذاری فناوری در زیرساخت‌های مخابراتی و شبکه‌های برق پیشرفت چشمگیری در تضمین خدمات در تمامی مناطق جغرافیایی دارد، وجود دستگاه‌های پشتیبانی یا اضطراری برای جلوگیری از آسیب در صورت قطعی غیرمنتظره ضروری است. یکی از این عناصر که امروز قصد داریم در مورد آن صحبت کنیم، یو پی اس (UPS) یا سیستم‌های تامین برق اضطراری هستند که به طور گسترده با نام اختصاری UPS (منبع تغذیه بدون وقفه) شناخته می‌شوند.

این دستگاه‌ها در مکان‌هایی مانند مراکز داده، بیمارستان‌ها، ساختمان‌های اداری، صنایع، زیرساخت‌های حمل‌ونقل مانند کشتی‌ها یا هر نقطه دیگری که نیاز به منبع تغذیه قابل اعتماد و باکیفیت دارد که همیشه در دسترس باشد، وجود دارند. آنها مسئول تضمین تداوم خدمات برق در زمانی که شبکه با هر نوع خرابی یا قطعی مواجه می‌شود، هستند.

در واقع، UPS یک پشتیبان است تا در صورت قطع برق، خدمات سیستم‌های ما از بین نرود، زیرا آنها دستگاه‌هایی هستند که می‌توانند انرژی الکتریکی را به تجهیزات دیگر از طریق باتری‌های خود بدون نیاز به وابستگی به توری. زمان استقلال یو پی اس با توجه به نوع و تعداد باتری‌های سیستم تعیین می‌شود. هر چه تعداد باتری بیشتر باشد، زمان قطع برق بیشتری را می‌توانیم تحمل کنیم.

بنابراین، یک یو پی اس تضمین می‌کند که، برای مثال، انرژی مورد نیاز یک اتاق عمل برای یک عملیات حیاتی همیشه پایدار می‌ماند. اینکه مراکز داده ای که به اتصال اینترنت اجازه می‌دهند به خانه‌های ما برسد، در صورت افزایش برق به دلیل طوفان الکتریکی، فعالیت خود را متوقف نکنند. یا اینکه سیستم‌های ارتباطی یک کشتی به دلیل یک خطای حیاتی منبع تغذیه دچار سقوط نمی شود و ترافیک دریایی را به خطر می‌اندازد. شاید اکنون کمی بیشتر از اهمیت این وسایل ناشناخته آگاه شده باشید.

علاوه بر این، یک UPS به عنوان یک فیلتر برای آن دسته از سیستم‌های الکتریکی یا دستگاه‌های متصل به شبکه عمل می‌کند. برای مثال، اگر یکی از این سیستم‌های منبع تغذیه بدون وقفه را به یک قایق متصل کنیم، از تمام تجهیزات کامپیوتری در برابر نوسانات احتمالی یا پیک‌های ولتاژ، تداخل، تغییرات فرکانس یا وقفه‌های کوچک محافظت می‌کنیم. عملکرد یو پی اس تمام این موارد را فیلتر می‌کند و به تمیز کردن کامل موج سینوسی خروجی دست می‌یابد. بنابراین نه تنها عملکرد مناسب تجهیزات متصل به شبکه، بلکه طول عمر آن را نیز تضمین می‌کند.

منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) چگونه کار می‌کند؟

برای درک نحوه عملکرد این عناصر، ابتدا لازم است بدانیم که چه اجزایی یک یو پی اس را تشکیل می‌دهند. اجازه بدید ببینم:

• یکسو کننده/شارژر : وظیفه تبدیل جریان الکتریسیته متناوب را که از طریق شبکه می‌رسد، به جریان مستقیم یا برای شارژ باتری‌ها یا تغذیه اینورتر بر عهده دارد.
• باتری ها : انرژی الکتریکی لازم برای تغذیه سیستم در صورت قطع برق را تامین می‌کنند.
• اینورتر : این عنصری است که الکتریسیته را – که از یکسو کننده و یا از باتری‌ها می‌آید – از جریان مستقیم به جریان متناوب تبدیل می‌کند تا به سیستم‌های متصل به UPS توزیع شود.
• بای پس استاتیک و تعمیر و نگهداری : این نوع مدار الکتریکی است که UPS حاوی آن است و اجازه می‌دهد تا شارژ الکتریکی مستقیماً به شبکه اصلی (یا یک شبکه جداگانه) در هنگام خطای UPS متصل شود.
• واحد کنترل : این عنصر هوشمندی است که سیستم منبع تغذیه بدون وقفه به آن مجهز شده است. بسته به نوع دستگاه و عملکرد آن، یک سری قابلیت‌ها را از طریق نرم افزار یا سایر موارد ممکن می‌سازد.

عملکرد طبیعی آن چگونه خواهد بود؟

هنگامی که یو پی اس در حالت عادی کار می‌کند، یعنی با یک منبع تغذیه در دسترس و با کیفیت، برق از طریق اتصال UPS به شبکه وارد شده و در مرحله اول از یکسو کننده عبور می‌کند که برق را از جریان متناوب به جریان مستقیم تبدیل می‌کند.

این تغییر شکل ضروری است، زیرا بخشی از برق باید در باتری ذخیره شود – جایی که جریان باید جریان مستقیم باشد – و بقیه الکتریسیته به مسیر خود به سمت اینورتر ادامه می‌دهد، که آن را به جریان متناوب برمی گرداند تا سیستم‌های متصل به آن را تامین کند.

در صورت قطع برق چه اتفاقی می‌افتد؟

تصور کنید که شبکه دیگر در دسترس نیست یا ولتاژ در محدوده کیفیت مجاز نیست. تغییر جریان در این حالت، اینورتر توسط ولتاژ DC ارائه شده توسط باتری‌ها تغذیه می‌شود. خروجی اینورتر بدون تغییر باقی می‌ماند و بنابراین بار الکتریکی متصل به سیستم بدون وقفه به کار خود ادامه می‌دهد.

زمان استقلال یا زمانی که باتری‌ها می‌توانند سیستم را تامین کنند، به مصرف مورد نیاز شارژ تامین شده توسط تجهیزات و ظرفیت باتری بستگی دارد. هنگامی که ولتاژ تغذیه اصلی بازیابی می‌شود، یعنی به مقداری در محدوده تلورانس‌های مجاز می‌رسد، یکسو کننده کار را از سر می‌گیرد و عملکرد عادی بازیابی می‌شود.

باتری‌ها از تخلیه متحمل شده در غیاب برق با شارژ مجدد از طریق ولتاژ DC عرضه شده توسط یکسو کننده/شارژر بهبود می‌یابند.

اگر در یو پی اس خرابی وجود داشته باشد یا نیاز به انجام کارهای تعمیر و نگهداری داشته باشیم، چه؟

در صورت بروز ایراد در یو پی اس، بای پس استاتیک به طور خودکار فعال می‌شود و در صورت اضافه بار یا اتصال کوتاه، فورا شارژ الکتریکی را به شبکه اصلی منبع تغذیه (یا بای پس) منتقل می‌کند. بنابراین، هر عملیاتی که باشد، UPS تضمین می‌کند که هیچ وقفه ای در منبع تغذیه وجود ندارد. از این رو نام آن است.

مدارها یا انواع مختلف UPS وجود دارد که حاوی عناصر کم و بیش، اعم از محافظ یا فیلتر، برای تضمین برق “تمیز” هستند. اما همه آنها حداقل حاوی این عناصر هستند که ذکر کردیم. برای عملکرد صحیح یو پی اس، پیشرفته ترین یو پی اس‌ها دارای واحدهای کنترلی و نرم افزاری هستند که اطلاعات بلادرنگ و همچنین قابلیت‌های شخصی سازی شده را در اختیار کاربر قرار می‌دهند.