یو پی اس چیست و چرا به آن نیاز داریم؟

با توجه به افزایش سن شبکه‌های برق، افزایش تقاضا و مصرف برق، تغییرات اقلیمی آب‌وهوا، سیم‌کشی معیوب و دستگاه‌های متصل به خطوط AC، تجهیزات دائما در معرض تهدید مشکلات ناشی از نوسان برق هستند. بنابراین، تهیه یو پی اس (UPS) جهت جلوگیری از این مشکلات، یک سرمایه‌گذاری ضروری است. باتری یو پی اس به ویژه برای تجهیزات شبکه و سایر دستگاه‌هایی که در صورت قطع ناگهانی برق در معرض از دست دادن داده‌های خود هستند، بسیار مفید است. در این مقاله، توضیح می‌دهیم که دقیقا یو پی اس چیست، چطور کار می‌کند و چند نوع است.

دستگاه یو پی اس چیست؟

یو پی اس (منبع تغذیه بدون وقفه یا Uninterruptible power supply) دستگاهی است که در صورت قطع برق، حداقل برای مدت کوتاهی به تامین کردن برق ادامه می‌دهد. در واقع در برابر مشکلات ناشی از نوسان برق، از دستگاه‌ها محافظت می‌کند و اگر قطعی برق طولانی‌تر از مدت‌زمان قابل پوشش باتری یو پی اس باشد، به سیستم‌ها کمک می‌کند بدون از دست رفتن داده‌ها، به صورت یکپارچه و صحیح خاموش شوند. سیستم‌های یو پی اس شبکه قادرند در زمان قطعی‌های طولانی‌تر، ظرفیت باتری را برای ساعت‌ها افزایش دهند یا از ژنراتورهای آماده به کار استفاده کنند.

در مواقعی که تجهیزات الکتریکی نسبت به قطع یا نوسانات برق حساس هستند، از UPS استفاده می‌شود. محافظت از سیستم‌های کامپیوتری، سرورهای داده یا دستگاه‌های صنعتی یا تجهیزات حیاتی مانند سیستم‌های پزشکی و آزمایشگاهی، جزو این موارد محسوب می‌شوند. در زمان قطع شدن برق، یو پی اس با استفاده از باتری خود، دستگاه‌های متصل را قادر می‌کند برای مدت زمان مشخصی به کار کردن ادامه دهند. این مدت زمان به عواملی مانند اندازه، وات، راندمان، دما و سن باتری بستگی دارد. طبق تحقیقات معتبر، پیش‌بینی می‌شود که ارزش بازار یو پی اس تا سال ۲۰۳۱ به بیش از ۱۱.۹۵ میلیارد دلار برسد.

استفاده از یو پی اس به شما کمک می‌کند از تجهیزات خود به بهترین نحو محافظت کنید، از ازدست رفتن داده‌ها جلوگیری کنید، هزینه‌های تعمیرات را کاهش دهید و بهره‌وری را افزایش دهید.

نحوه کار UPS

برای اینکه با نحوه کار UPS آشنا شویم، لازم است که ببینیم از چه اجزائی تشکیل شده.

• یکسو کننده (Rectifier): جریان متناوب (AC) ورودی را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌کند. این جریان مستقیم برای شارژ باتری و تغذیه اینورتر استفاده می‌شود.
• باتری (Battery): انرژی کل دستگاه را فراهم می‌کند و می‌تواند شامل باتری‌های لیتیوم یونی، سرب اسید (VRLA)، سرب اسیدِ تَر یا نیکل کادمیوم باشد. هنگامی که برق اصلی قطع می‌شود، اینورتر از انرژی ذخیره شده در باتری یو پی اس برای تامین برق تجهیزات استفاده می‌کند.
• اینورتر (Inverter): جریان مستقیم (DC) ذخیره شده در باتری را به جریان متناوب (AC) با فرکانس و ولتاژ مناسب تبدیل می‌کند تا تجهیزات متصل شده، تغذیه شوند.
• بای‌پس (Bypass): در صورت خرابی یا اضافه بار یو پی اس، یک مسیر جایگزین برای جریان برق فراهم می‌کند.
• کنترل‌کننده (Controller): وظیفه نظارت بر عملکرد کل سیستم یو پی اس، سوئیچ بین منابع برق و تنظیم ولتاژ و فرکانس خروجی را بر عهده دارد. درواقع، کنترل‌کننده ولتاژ و فرکانس خروجی را تنظیم می‌کند، سطح شارژ باتری را کنترل می‌کند و در صورت بروز هرگونه خطا، اقدامات لازم را انجام می‌دهد.
• ترانسفورماتور (Transformer): در برخی از مدل‌های یو پی اس، از ترانسفورماتور برای ایزوله کردن مدار خروجی از مدار ورودی و همچنین، تنظیم ولتاژ خروجی استفاده می‌شود.
• سایر اجزا: علاوه‌بر اجزای اصلی ذکر شده، یو پی اس ممکن است شامل اجزای دیگری مانند فیلتر، محافظ اضافه ولتاژ، فن خنک‌کننده و نمایشگر باشد.

یو پی اس معمولا به پریز برق متصل می‌شود و زمانی که قطع برق، افت ولتاژ، افزایش ولتاژ یا تغییر فرکانس را تشخیص دهد، فعال می‌شود. در صورت قطع برق، یو پی اس بلافاصله به باتری سوئیچ می‌کند. این کار به اندازه‌ای سریع انجام می‌شود که هیچ کدام از تجهیزات الکتریکی آسیب نبینند. از این لحظه به بعد، باتری یو پی اس تا زمانی که تمام انرژی خود را مصرف کند، به عنوان یک منبع تغذیه اضطراری مداوم عمل می‌کند.

با توجه به نحوه کار UPS می‌توان گفت که این دستگاه‌ها بسته به اندازه خود، می‌توانند فقط از یک کامپیوتر یا یک دیتا سنتر کامل، محافظت کنند. قدرت ذخیره شده آن ممکن است از چند دقیقه تا چند ساعت طول بکشد. در هر صورت، هدف این است که یا تا زمانی که ژنراتورها روشن شوند یا تا زمانی که دستگاه‌های محافظت شده به درستی و بدون از دست دادن داده‌ها خاموش شوند، دوام بیاورد.

انواع یو پی اس

تا اینجا، دانستیم که یو پی اس چیست، از چه اجزائی تشکیل شده و چطور کار می‌کند. در این بخش قصد داریم شما را با انواع یو پی اس آشنا کنیم. سیستم‌های UPS بر اساس توپولوژی دسته‌بندی می‌شوند. توپولوژی، یعنی چگونگی اتصال و تعامل اجزای داخلی یو پی اس با یکدیگر و همچنین با منبع تغذیه اصلی (برق شهر)؛ که نشان‌دهنده قابلیت اطمینان و سطح کارایی است که می‌توانید از منبع تغذیه خود انتظار داشته باشید.

۱. آفلاین (Standby)

سیستم‌های یو پی اس آفلاین، به تجهیزات اجازه می‌دهند تا زمان شناسایی مشکل، از برق شهری استفاده کنند. در این مرحله، دستگاه از برق باتری استفاده می‌کند تا از افت ولتاژ، افزایش ولتاژ یا قطعی برق محافظت کند. این نوع یو پی اس برای مکان‌هایی مانند ادارات کوچک یا منازل مناسب است که نیاز به یک سیستم پشتیبان‌گیری ساده و ارزان قیمت دارند و حساسیت تجهیزات آن‌ها به قطع برق زیاد نیست.

یو پی اس‌های آفلاین، در صورت تشخیص ولتاژ غیر طبیعی در خط برق، به باتری سوییچ می‌کنند تا از تجهیزات محافظت کنند. این محافظت، فقط تا زمانی که باتری توانایی تامین برق را داشته باشد، ادامه می‌یابد. در مکان‌هایی که مشکلات ولتاژ برق به صورت مکرر اتفاق می‌افتد، عمر باتری یو پی اس ممکن است به دلیل سوییچ مکرر به باتری و چرخه‌های شارژ مجدد، کاهش یابد.

۲. لاین اینتراکتیو (Line Interactive)

یو پی اس‌های لاین اینتراکتیو یکی دیگر از انواع یو پی اس هستند که به طور فعال ولتاژ را با افزایش یا کاهش توان ورودی از شبکه برق، یا با استفاده از باتری تنظیم می‌کنند. این نوع یو پی اس‌ها برای مکان‌هایی مناسب هستند که کیفیت برق ورودی آن‌ها چندان بد نیست، اما می‌خواهند کاملا از تجهیزات خود در برابر نوسانات برق محافظت کنند. این سیستم‌ها مجهز به ویژگی تنظیم خودکار ولتاژ (AVR) هستند که می‌تواند نوسانات ولتاژ را بدون نیاز به استفاده از باتری تصحیح کند.

سیستم یو پی اس لاین اینتراکتیو، زمانی که ولتاژ ورودی خیلی کم یا زیاد شود را تشخیص می‌دهد و به‌طور خودکار آن را به میزان مشخصی تنظیم می‌کند تا ولتاژ قبل از رسیدن به تجهیزات، پایدار شود. این نوع سیستم‌ها، سعی می‌کنند ولتاژ خروجی را در حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد ولتاژ اسمی نگه دارند. به این ترتیب، تجهیزات متصل شده به یو پی اس، یک ولتاژ پایدار دریافت می‌کنند. برخی از مدل‌های ارزان‌قیمت، فقط ولتاژ پایین را تصحیح می‌کنند. اما معمولا در مشخصات سیستم یو پی اس ذکر می‌شود که کدام ولتاژها توسط AVR تنظیم می‌شوند.

این نوع توپولوژی، معمولا در اتاق‌های ارتباطی اصلی (MDF) و فرعی (IDF)، اتاق‌های سرور و شبکه‌های غیرمتمرکز و در کل، محفظه‌های تجهیزات فناوری اطلاعات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۳. آنلاین (Online)

سیستم‌های یو پی اس آنلاین، از فناوری‌ای به نام Double Conversion استفاده می‌کنند. در این فناوری که بالاترین سطح محافظت را فراهم می‌کند، برق ورودی ابتدا به جریان مستقیم (DC) تبدیل شده و سپس به جریان متناوب (AC) با کیفیت بالا تبدیل می‌شود تا از تجهیزات در برابر نوسانات و قطعی‌های برق محافظت شود. این فناوری باعث می‌شود که تجهیزات حساس بلافاصله و بدون وقفه، برق مورد نیاز خود را از باتری یو پی اس دریافت کنند. به عبارت دیگر، از آنجایی که یو پی اس همیشه برق را آماده و پالایش شده در اختیار تجهیزات قرار می‌دهد، نیازی به انتظار برای انتقال برق از باتری نیست.

یو پی اس آنلاین بهترین گزینه برای تجهیزات بسیار مهم و مکان‌هایی است که به برق پایدار نیاز دارند، اما برق شهری آن‌ها بی کیفیت است یا به طور مداوم قطع و وصل می‌شود. این نوع یو پی اس‌ها، دقیق‌ترین کنترل را بر ولتاژ خروجی اعمال می‌کنند و قوی‌ترین محافظت را در برابر نوسانات برق ورودی ارائه می‌دهند. همچنین، قادرند گسترده‌ترین دامنه ولتاژ ورودی را تحمل کنند و معمولا ولتاژ خروجی را با دقت ۲ تا ۳ درصد از ولتاژ اسمی تنظیم می‌کنند. فن‌های خنک‌کننده پر سرعتی نیز دارند که ممکن است برای محیط‌های آرام خانگی و اداری بیش از حد پر سر و صدا باشند.

۴. فرورزونانت (Ferroresonant)

یو پی اس‌های فرورزونانت، شبیه به یو پی اس‌های لاین اینتراکتیو عمل می‌کنند، با این تفاوت که از یک ترانسفورماتور خاص (فرورزونانس) برای بهبود کیفیت برق خروجی استفاده می‌کنند. این ترانسفورماتور می‌تواند ولتاژ خروجی را تنظیم و انرژی را برای مدت کوتاهی ذخیره کند تا مدت‌زمان سوئیچینگ از برق شهری به برق باتری، پوشش داده شود و در این میان، برق همچنان بدون وقفه به تجهیزات برسد.

بسیاری از یو پی اس‌های فرورزونانت دارای راندمان ۸۲ تا ۸۸ درصدی هستند و عایق‌بندی بسیار خوبی دارند. اگرچه امروزه دیگر نوع غالب یو پی اس نیستند، اما این واحدهای قوی به دلیل استحکام بالا، هنوز در صنایع سنگینی مثل نفت، گاز، پتروشیمی، صنایع شیمیایی و نیروگاه‌ها کاربرد دارند.

۵. چند حالته (Multi-mode)

سیستم‌های یو پی اس چند حالته، بهترین گزینه برای شرکت‌هایی محسوب می‌شوند که به دنبال تعادل بهینه بین کارایی و محافظت هستند. دو حالت عملکرد در این یو پی اس‌ها وجود دارد: حالت اقتصادی با راندمان بالا و حالت محافظت حداکثری از تجهیزات.

حالت اقتصادی با راندمان بالا	حالت محافظت حداکثری
یو پی اس با حداکثر راندمان کار می‌کند تا مصرف انرژی را به حداقل برساند.	یو پی اس بالاترین سطح محافظت را برای تجهیزات فراهم می‌کند.
معمولا در شرایطی که کیفیت برق شهری پایدار است استفاده می‌شود.	نوسانات و اختلالات برق را فیلتر کرده و برق خروجی با کیفیت و پایداری بسیار بالا ارائه می‌دهد.
برای کاهش هزینه‌های انرژی بسیار مناسب است.	معمولا در شرایطی که تجهیزات حساس و گران‌قیمتی وجود دارد، استفاده می‌شود.

فرق یو پی اس آنلاین و آفلاین در چیست؟

با وجود اینکه انواع یو پی اس وجود دارد، اما یو پی اس‌های آنلاین و آفلاین، پرکاربردترین نوع آن‌ها هستند که چند تفاوت اساسی در ساختار و عملکرد آن‌ها وجود دارد. اگر می‌پرسید فرق یو پی اس آنلاین و آفلاین در چیست؟ باید اشاره کنیم که در یو پی اس آنلاین، برق ورودی ابتدا به جریان مستقیم (DC) تبدیل شده و سپس توسط یک اینورتر به جریان متناوب (AC) با کیفیت و پایدار تبدیل می‌شود. به عبارت دیگر، بار همیشه از طریق اینورتر تغذیه می‌شود. بنابراین، از اتصالات در برابر هرگونه نویز و نوسان در برق ورودی محافظت می‌شود.

زمان پاسخگویی یو پی اس آنلاین، صفر است. یعنی در صورت قطعی برق، هیچ وقفه‌ای در تامین برق رخ نمی‌دهد. همچنین، برق خروجی یو پی اس آنلاین بسیار پایدار و با کیفیت است. اما این را هم باید در نظر داشت باشید که به دلیل ساختار پیچیده‌تر، هزینه یو پی اس آنلاین بیشتر از نوع آفلاین است. همچنین، به دلیل تبدیل‌های متعدد برق، راندمان یو پی اس آنلاین نسبت به نوع آفلاین کمتر است.

در یو پی اس آفلاین تا زمانی که برق ورودی سالم است، بار مستقیما به شبکه برق متصل می‌ماند. در صورت قطعی برق، یک کلید به صورت خودکار به باتری وصل شده و اینورتر شروع به کار می‌کند. هزینه یو پی اس آفلاین به دلیل ساختار ساده‌تر، کم‌تر است. همچنین، به دلیل تبدیل کم‌تر برق، راندمان یو پی اس آفلاین بیشتر از نوع آنلاین است. اما در عین حال این بدی را هم دارد که در برابر نوسانات کوچک و تغییرات ولتاژ، محافظت کم‌تری نسبت به یو پی اس آنلاین ارائه می‌دهد. لازم به ذکر است که در صورت قطعی برق، یک وقفه کوتاه مدت (چند میلی‌ثانیه) وجود دارد تا کلید به باتری وصل شود.

ویژگی‌ها	یو پی اس آنلاین	پو پی اس آفلاین
ساختار	تبدیل دوگانه (AC به DC و سپس DC به AC)	تبدیل مستقیم (در صورت نیاز)
حفاظت	بسیار بالا	متوسط
زمان پاسخگویی	صفر	چند میلی‌ثانیه
راندمان	پایین‌تر	بالاتر
هزینه	بالاتر	پایین‌تر

به طور کلی، انتخاب بین یو پی اس آنلاین و آفلاین به عوامل مختلفی مانند حساسیت تجهیزات، بودجه، فضای موجود و شرایط محیطی بستگی دارد. برای تجهیزات بسیار حساس مانند سرورها، تجهیزات شبکه، تجهیزات پزشکی و دستگاه‌های صنعتی که به پایداری و کیفیت بالای برق نیاز دارند، یو پی اس آنلاین مناسب است و برای تجهیزات کم حساسیت‌تر مانند کامپیوترهای شخصی، تجهیزات اداری و دستگاه‌های الکترونیکی که به حفاظت کامل نیاز ندارند، یو پی اس آفلاین گزینه بهتری است.

چرا باید از یو پی اس استفاده کنیم؟

احتمالا یکی از سوالات اساسی که برایتان پیش آمده، این است که کاربرد یو پی اس چیست؟ استفاده از دستگاه یو پی اس برای موارد زیر ضروری است:

• حفاظت از تجهیزات: نوسانات برق، افزایش ولتاژ ناگهانی و قطع برق، به تجهیزات الکترونیکی آسیب جدی وارد می‌کنند. یو پی اس با فیلتر کردن نویزها و تامین برق پایدار، از دستگاه‌های شما در برابر این آسیب‌ها محافظت می‌کند.
• جلوگیری از ازدست رفتن داده‌ها: قطع برق ناگهانی می‌تواند منجر به از دست رفتن اطلاعات مهم ذخیره شده در کامپیوترها و سرورها شود. یو پی اس با تامین برق اضطراری، به شما زمان کافی برای ذخیره سازی ایمن داده‌ها می‌دهد.
• افزایش طول عمر تجهیزات: نوسانات برق، عمر مفید تجهیزات الکترونیکی را کاهش می‌دهد. باتری یو پی اس با تامین برق با کیفیت و پایدار، طول عمر دستگاه‌های شما را افزایش می‌دهد.
• تامین برق اضطراری: در مواقع قطع برق، دستگاه یو پی اس به عنوان یک منبع برق پشتیبان عمل کرده و به شما اجازه می‌دهد تا کار خود را بدون وقفه ادامه دهید.
• بهبود عملکرد تجهیزات: برخی از تجهیزات الکترونیکی به برق با کیفیت و پایدار نیاز دارند تا به بهترین نحو کار کنند. یو پی اس با تامین برق با کیفیت، عملکرد این تجهیزات را بهبود می‌بخشد.

نکات قابل توجه در انتخاب یو پی اس

برخی از نکات مهمی که هنگام انتخاب و خرید یو پی اس باید مد نظر داشته باشید به شرح زیر است:

• توان مصرفی تجهیزات: مهم‌ترین عامل در انتخاب یو پی اس، توان مصرفی کل تجهیزاتی است که می‌خواهید به آن متصل کنید. توان یو پی اس باید حداقل ۲۰ تا ۳۰ درصد بیشتر از مجموع توان تجهیزات باشد.
• ضریب توان: به نسبت توان حقیقی به توان ظاهری گفته می‌شود. بهتر است یو پی اسی را انتخاب کنید که ضریب توان آن به ۱ نزدیک باشد.
• نوع یو پی اس: یو پی اس آنلاین، حفاظت بسیار بالایی ارائه می‌کند و زمان پاسخگویی آن نیز صفر است، اما هزینه و مصرف انرژی بیشتری نسبت دیگر انواع یو پی اس دارد. هزینه و مصرف انرژی یو پی اس آفلاین کم‌تر است، اما حفاظت کم‌تر و زمان پاسخگویی بیشتری دارد.
• زمان پشتیبانی: مدت زمانی است که یو پی اس می‌تواند پس از قطع برق، به تجهیزات شما برق برساند. ظرفیت باتری یو پی اس، عامل تعیین‌کننده در این امر محسوب می‌شود.
• نوع باتری و نگهداری از آن: باتری برخی از یو پی اس‌ها نیاز به نگهداری یا تعویض دوره‌ای دارد. باتری‌های لیتیوم-یونی معمولا کم‌ترین میزان نگهداری را در طول زمان نیاز دارند، پس از آن به ترتیب باتری‌های نیکل-کادمیوم، VRLA و سرب-اسیدِ تَر قرار دارند.
• مدولار بودن: یو پی اس‌های جدید را می‌توان مثل لگو، قطعه‌قطعه و به هم وصل کرد. این یعنی می‌توانیم با اضافه کردن قطعات، ظرفیت یو پی اس را افزایش دهیم یا اگر یک قطعه خراب شد، فقط همان قطعه را تعویض کنیم. این ویژگی باعث انعطاف‌پذیری بیشتر یو پی اس می‌شود و برای سیستم‌هایی که در آینده بزرگ‌تر می‌شوند، مناسب است.

دستگاه یو پی اس را از کجا بخریم؟

برای خرید انواع دستگاه یو پی اس از برندهای مطرح و معتبر ایرانی و خارجی با بهترین قیمت، به ترب مراجعه کنید که به عنوان بزرگ‌ترین موتور جستجوی محصول در کشور فعالیت می‌کند. برای تجربه یک خرید راحت از طریق ترب، شهر محل سکونت خود را از قسمت ترب من انتخاب کنید تا لیست فروشندگان حضوری دستگاه مورد نظرتان را در شهرتان مشاهده کنید.

اما اگر به هر دلیلی امکان خرید حضوری ندارید، می‌توانید با خیال راحت از فروشندگان ترب خرید خود را انجام دهید. چرا که تمامی فروشندگان ترب دارای نشان اعتماد الکترونیک هستند و بر اساس عملکرد خود در ارائه خدمات به کاربران ترب، امتیاز دریافت می‌کنند. برای اینکه خیالتان کاملا راحت باشد، فروشندگانی که نشان ضمانت ترب دارند را انتخاب کنید.

کلام آخر

یو پی اس یا منبع تغذیه بدون وقفه، دستگاهی الکترونیکی است که برای محافظت از تجهیزات حساس در برابر نوسانات و قطعی‌های برق طراحی شده است. این دستگاه با فراهم کردن یک منبع تغذیه پایدار و باکیفیت، از آسیب دیدن سخت افزار و از دست رفتن داده‌ها جلوگیری می‌کند. یو پی اس‌ها در انواع مختلفی تولید می‌شوند که هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب هستند. با استفاده از باتری یو پی اس و انتخاب دستگاه مناسب، می‌توان از عملکرد بهینه تجهیزات الکترونیکی و اطمینان از ادامه فعالیت آن‌ها در شرایط اضطراری اطمینان حاصل کرد.

پرسش های متداول در مورد یو پی اس

🔗 منابع: techtarget | eaton