منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) به سیستمی گفته میشود که در صورت قطع برق اصلی، برق اضطراری را فراهم و محافظت تقریبا آنی در برابر قطع برق ورودی ارائه میدهد. امروزه، سیستمهای UPS مدرن به سه دسته کلی شامل آنلاین، آفلاین و لاین اینتراکتیو تقسیم میشوند که در ادامه، تفاوتهای آنها را به تفصیل بررسی خواهیم کرد.
نحوه عملکرد یو پی اس آنلاین، آفلاین و لاین اینتراکتیو
هر سه نوع منبع تغذیه UPS، جایگاه خاص خودشان را در محافظت از زیرساخت IT دارند. هر یک این فناوریها، دارای مزایایی هستند و ممکن است برای پیکربندی به ویژه در سیستمهای پیچیده ضروری باشند. با شناخت ویژگیهای هر یک از انواع UPS، بهتر میتوان فهمید که کدام یک برای نیازهای شما بهتر است.
نحوه عملکرد یو پی اس آفلاین؛ حفاظت حداقلی
در یک سیستم UPS آفلاین (یا استندبای)، بار مستقیما توسط برق ورودی تغذیه میشود و مدار برق پشتیبان فقط زمانی فعال میشود که برق شهری قطع شود. این بدان معنا است که در حالت عادی، هیچ فرآیندی برای بهبود کیفیت برق ورودی انجام نمیشود و تجهیزات در معرض نوسانات و اختلالات برق شهری قرار دارند.
تنها زمانی که برق شهری قطع شود، اینورتر فعال شده و برق مورد نیاز تجهیزات را تامین میکند. اجزای ذخیره انرژی که شامل شارژر، باتری یو پی اس و اینورتر میشوند، از نظر بار دریافتی، آفلاین هستند؛ اگرچه شارژر و باتری همچنان به برق اصلی متصل میمانند تا باتری همیشه به طور کامل شارژ بماند. هنگامی که ولتاژ برق اصلی قطع شود یا از محدوده مجاز خارج شود، سوئیچ بلافاصله خروجی اینورتر را به بار بحرانی متصل میکند.
اگر با وجود داشتن تجهیزات حساس به برق، هنوز دلیل کافی برای خرید یو پی اس نمیبینید، ما در مطالب قبل توضیح دادهایم که یو پی اس چیست و چرا به آن نیاز داریم.
نحوه عملکرد یو پی اس لاین اینتراکتیو؛ حفاظت متوسط
UPS لاین اینتراکتیو، اینورتر را در خط نگه میدارد و در هنگام قطع برق مسیر جریان مستقیم باتری را از حالت شارژ نرمال به تامین جریان هدایت میکند. در این طراحی هوشمند، اینورتر برق DC به AC باتری، همیشه به خروجی یو پی اس متصل است. هنگامی که برق AC ورودی نرمال است، اینورتر UPS در حالت عملکرد معکوس قرار میگیرد و باتری را شارژ میکند.
به عبارت سادهتر، وقتی برق شهری سالم است، اینورتر UPS به جای اینکه برق بدهد، برق میگیرد و باتری را شارژ میکند. هنگامی که برق ورودی قطع شود، سوئیچ انتقال باز شده و برق از باتری به خروجی UPS جریان مییابد. این طراحی حفاظت بیشتری ارائه میدهد و نوسانات سوئیچینگ را کاهش میدهد؛ زیرا اینورتر همیشه روشن و به خروجی متصل است.
اگر به دنبال یک یو پی اس خوب و باکیفیت برای منزل خود هستید ولی نمیدانید کدام مدل را انتخاب کنید، ما بهترین یو پی اس خانگی را که شامل ۶ مدل ایرانی و خارجی هستند را معرفی کردهایم.
نحوه عملکرد یو پی اس آنلاین؛ حفاظت حداکثری
یو پی اس آنلاین، از روش تبدیل دوگانه استفاده میکند که در آن ورودی AC را دریافت و به DC تبدیل میکند تا از باتری قابل شارژ (یا رشتههای باتری) عبور کند، سپس دوباره به AC ۱۲۰ / ۲۳۰ ولت تبدیل میشود تا تجهیزات محافظت شده را تغذیه کند. در این نوع یو پی اس AC ورودی، باتری پشتیبان را شارژ میکند و قدرت لازم را به اینورتر خروجی میدهد. بنابراین، خرابی AC ورودی باعث فعال شدن سوئیچ انتقال نخواهد شد.
به عبارت دیگر در صورت قطعی برق، یکسوکننده به سادگی از مدار خارج میشود و باتریها برق را پایدار و بدون تغییر نگه میدارند. انتقال از برق شهری به باتری آنقدر سریع انجام میشود که هیچ وقفهای در تامین برق خروجی UPS به وجود نمیآید و دستگاهها طبق روال سابق، به کار کردن ادامه میدهند. هنگامی که برق دوباره وصل میشود، یکسوکننده مجددا باتریها را شارژ میکند. اگرچه، ممکن است برای جلوگیری از داغ شدن بیش از حد باتری و جوشیدن الکترولیت، جریان شارژ محدود شود.
مقایسه قابلیتهای یو پی اس آنلاین، آفلاین و لاین اینتراکتیو
هر سه دسته منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) به منظور محافظت از سخت افزار و تجهیزات الکتریکی که ممکن است در معرض اختلالات غیرمنتظره برق قرار گیرند، اختراع شدهاند. با این حال، تحت تاثیر اصول کاری مختلف، قابلیتهای ذاتی متفاوتی دارند.
۱. محافظت در برابر نوسانات و نویز
هر سه دسته سیستمهای UPS دارای توابع سرکوب نوسان و فیلتر کردن نویز خط هستند تا از تجهیزات در برابر آسیب ناشی از رعد و برق، نوسانات و نویز الکترومغناطیسی (EMI / RFI) محافظت کنند. اما با این حال در این قابلیت، یو پی اسهای آنلاین به طور خاص حفاظت بیشتری ارائه میکنند. دلیل این امر، عملکرد تبدیل دوگانه در این دسته از یو پی اسها است که از تجهیزات در برابر مشکلات خط AC محافظت میکند.
۲. زمان انتقال به باتری
زمان انتقال هنگام قطعی برق که تاخیر اتصال نیز به آن گفته میشود، در انواع یو پی اس متفاوت است:
- در سیستمهای UPS آفلاین یا استندبای، یک وقفه ۲ تا ۱۰ میلیثانیهای در تامین برق ایجاد میشود که اجتنابناپذیر است. این وقفه در تجهیزاتی که به نوسان برق حساس نیستند، تاثیر ندارد. اما ممکن است تجهیزات حساس مانند سرورها یا تجهیزات پزشکی را با مشکل مواجه کند.
- سیستمهای UPS لاین اینتراکتیو، معمولا در عرض ۲ تا ۴ میلیثانیه از برق خط به برق باتری منتقل میشوند، که تقریبا در اکثر شرایط به اندازه کافی سریع است تا حتی حساسترین تجهیزات به نوسان برق نیز بدون وقفه به کار کردن ادامه دهند.
- سیستم UPS آنلاین زمان انتقال ندارد. زیرا اینورتر در هنگام قطعی برق، بار مورد نیاز تجهیزات متصل را به صورت آنی و بدون حتی ۱ میلیثانیه تاخیر، تامین میکند.
۳. تنظیم ولتاژ
تنظیم ولتاژ، بهویژه در شرایطی که ولتاژ پایین است، اهمیت بسیار زیادی دارد. این ویژگی هم در انواع یو پی اس متفاوت است.
- یو پی اسهای لاین اینتراکتیو از تنظیم خودکار ولتاژ (AVR) استفاده میکنند که به دستگاه اجازه میدهد نوسانات جزئی ولتاژ ورودی را شناسایی کرده و ولتاژ خروجی را به صورت خودکار تنظیم کند. همچنین، در صورت نوسانات کوچک ولتاژ، UPS نیازی به استفاده از باتری ندارد و همچنان از برق شهری استفاده میکند. این باعث افزایش عمر باتری و کیفیت برق خروجی میشود. هنگامی که ولتاژ از مقدار آستانه از پیش تعیین شده عبور کند، یو پی اس آن را تشخیص داده و از ترانسفورماتورها برای افزایش یا کاهش ولتاژ به مقدار مشخصی استفاده می کند تا آن را به محدوده قابل قبول بازگرداند.
- یو پی اسهای آنلاین از روش دقیقتری برای تنظیم ولتاژ استفاده میکنند که تبدیل دوگانه مداوم نام دارد. درواقع خروجی این روش، جداسازی تجهیزات متصل، از تمامی مشکلات خط AC از جمله قطعی کامل، افت ولتاژ، اضافه ولتاژ، اعوجاج هارمونیک، پالسهای الکتریکی و تغییرات فرکانس است.
- سیستمهای یو پی اس لاین اینتراکتیو، زمانی که از باتری استفاده نمیکنند معمولا ولتاژ خروجی را در محدوده ± ۸ تا ۱۵ درصد ولتاژ اسمی (مثلا ۱۲۰، ۲۰۸، ۲۳۰ یا ۲۴۰ ولت) تنظیم میکنند. در صورتی که یو پی اسهای آنلاین معمولا ولتاژ را در محدوده ± ۲ تا ۳ درصد تنظیم میکنند.
جدول زیر نشان میدهد هر یک از انواع سیستمهای یو پی اس، چطور از تجهیزات شما در برابر ناهنجاریهای شبکه برق محافظت میکنند:
نوع ناهنجاری | یو پی اس آفلاین | یو پی اس لاین اینتراکتیو | یو پی اس آنلاین |
---|---|---|---|
قطع برق | ✅ | ✅ | ✅ |
افت ولتاژ | ✅ | ✅ | ✅ |
افزایش ولتاژ | ✅ | ✅ | ✅ |
ولتاژ پایین | ❌ | ✅ | ✅ |
ولتاژ بالا | ❌ | ✅ | ✅ |
نویز خط برق | ❌ | ❌ | ✅ |
تغییر فرکانس | ❌ | ❌ | ✅ |
سوئیچینگ گذرا | ❌ | ❌ | ✅ |
اعوجاج هارمونیک | ❌ | ❌ | ✅ |
۴. کاربردها
یو پی اسها چه آنلاین، آفلاین یا لاین اینتراکتیو، طیف گستردهای از کاربردها را پوشش میدهند؛ از تامین برق اضطراری در منازل گرفته تا حفاظت از تجهیزات حیاتی در مراکز داده بزرگ.
- یو پی اس آفلاین: به دلیل ماهیت اقتصادی و راندمان انرژی بالا، معمولا در خانهها و دفاتر کوچک با بودجههای پایین استفاده میشود که نیازی به منبع تغذیه خیلی باکیفیتی ندارند. این نوع یو پی اس بهترین گزینه برای رایانههای شخصی و همچنین مناسب برای پرینترها، اسکنرها، منابع تغذیه اضطراری و سیستمهای تلفنی خصوصی هستند.
- یو پی اس لاین اینتراکتیو: به عنوان یکی از انتخابهای اصلی که قابلیت اطمینان بالایی دارد، برای منازل، کسب و کارهای کوچک و شرکتهای متوسط ایدهآل است. در برخی مناطق با زیرساختهای ضعیف که ولتاژ خط AC ناپایدار است، به شدت نوسان میکند یا دچار ناهنجاریهای زیادی میشود، باید از یو پی اس لاین اینتراکتیو استفاده کرد که باتری را یک یا دو بار در روز یا حتی بیشتر شارژ کند.
- یو پی اس آنلاین: به عنوان یک راه حل پیشفرض برای تامین برق پشتیبان و محافظت از تجهیزات و سرورهای حیاتی در مراکز داده، میتواند در زمینههایی مانند سیستمهای رایانهای، حملونقل، بانکداری، اوراق بهادار، ارتباطات و پزشکی که نیاز به تامین برق طولانی مدت دارند، استفاده شود. از این نوع UPS به طور خاص برای برخی از درایوهای موتور القایی و سایر کاربردهای مشابه برای کنترل موتور، واحدهای مراقبت ویژه، تجهیزات پزشکی و لوازم برقی حساس استفاده میشود.
مزایا و معایب یو پی اس آفلاین
یو پی اس آفلاین دارای نقاط مثبت و منفی زیر است:
- راندمان بالا (شارژر دائما روشن نیست)
- کاربری آسان
- قیمت مناسب
- محافظت محدود یا حتی عدم محافظت در برابر نوسانات برق
- بار به طور مداوم در معرض ناهنجاریهای خط برق قرار دارد که منجر به خطر از دست دادن یا آسیب دیدن تجهیزات حساس و دادهها میشود
- زمان انتقال ۲ تا ۱۰ میلیثانیهای از برق اصلی به اینورتر هنگام قطعی شبکه سراسری برق
مزایا و معایب یو پی اس لاین اینتراکتیو
مزایا و معایب یو پی اس لاین اینتراکتیو:
- قابلیت اطمینان بالا
- راندمان بالا
- تنظیم ولتاژ مناسب
- مصرف برق بهینه
- تعداد قطعات کمتر، وزن سبکتر و ابعاد کوچکتر از یو پی اسهای آنلاین
- دمای عملیاتی پایینتر از دیگر انواع یو پی اسها
- برای توان بالاتر از ۵ کیلووات قابل استفاده نیست
- از تجهیزات در برابر همه مشکلات مرتبط با نوسان برق محافظت نمیکند
- امکان تصحیح ضریب توان یا تنظیم فرکانس ندارد
- در مناطقی که اعوجاج ولتاژ شدید وجود دارد، باید به طور مکرر از باتری استفاده کند که باعث کاهش عمر مفید باتری میشود
مزایا و معایب یو پی اس آنلاین
موارد زیر را میتوان به عنوان مزایا و معایب یو پی اس آنلاین ذکر کرد:
- ولتاژ خروجی بسیار دقیق کنترل میشود
- در صورت قطع برق، هیچ وقفهای در تامین برق خروجی وجود ندارد (زمان انتقال صفر)
- ولتاژ خروجی بدون نوسان و اعوجاج است
- در برابر همه انواع نوسانات برق، از جمله نوسانات ولتاژ، نویز خط برق، تغییرات فرکانس و هارمونیکها، از تجهیزات محافظت میکند
- به دلیل ساختار پیچیده، نیاز به خنککننده دارد
- به دلیل وجود دو مرحله تبدیل (AC به DC و DC به AC)، اتلاف توان بیشتری از دیگر انواع یو پی اس دارد
- راندمان کلی این نوع UPSها کمتر از UPSهای آفلاین و لاین اینتراکتیو است
- به دلیل پیچیدگی طراحی و استفاده از قطعات بیشتر، قیمت بالاتری از دیگر انواع یو پی اس دارد
کدام نوع یو پی اس را انتخاب کنم؟
برای اینکه بدانید کدام نوع یو پی اس برای شما بهتر است، باید به چند فاکتور مهم توجه کنید:
- نیازهای خود: نوع یو پی اسی که انتخاب میکنید، باید متناسب با نیازهای شما باشد. اگر نیاز به محافظت از تجهیزات حیاتی دارید، UPS آنلاین توصیه میشود، زیرا بالاترین سطح محافظت را در برابر اختلالات برق ارائه میدهد. اگر میخواهید از تجهیزات نه چندان حیاتی محافظت کنید، UPS آفلاین ممکن است کافی باشد. UPS لاین اینتراکتیو نیز از نوسانات و نویز خط الکترومغناطیسی محافظت میکند.
- بودجه: قیمت یو پی اس بسته به نوع آن بسیار متغیر است. بنابراین، هنگام خرید یو پی اس باید به بودجه خود نیز توجه زیادی داشته باشید. UPS آفلاین، ارزانترین نوع این دستگاهها است و UPS آنلاین نیز گرانترین. UPS لاین اینتراکتیو، ما بین این دو قرار میگیرد، و قیمت آن معمولا حدود ۴۰ درصد کمتر از دستگاههای آنلاین است.
- زمان پشتیبانی باتری: مقدار زمانی که میخواهید باتری یو پی اس از دستگاههای شما محافظت کند را در نظر بگیرید. UPS آنلاین معمولا زمان پشتیبانی طولانیتری نسبت به UPS لاین اینتراکتیو و آفلاین دارد.
- ظرفیت توان: مطمئن شوید که UPS انتخابی شما میتواند پاسخگوی نیازهای تجهیزات شما باشد. برای این امر، باید مجموع توان تمام دستگاههایی که قصد دارید به آن متصل کنید را محاسبه کنید. این شامل تمام دستگاههایی میشود که به طور همزمان به یو پی اس متصل خواهند شد، مانند کامپیوترها، سرورها، تجهیزات شبکه و هر دستگاه برقی دیگری.
- تنظیم ولتاژ: UPSهای لاین اینتراکتیو و آنلاین دارای ویژگیهای تنظیم ولتاژ هستند که به محافظت در برابر نوسانات ولتاژ و افزایش ولتاژ کمک میکنند. UPS لاین اینتراکتیو به طور خاص، از قابلیت تنظیم خودکار ولتاژ (AVR) برای اصلاح ولتاژهای غیر طبیعی بدون نیاز به سوییچ به باتری استفاده میکند. در نظر داشته باشید که آیا این ویژگی برای تجهیزات شما ضروری است یا خیر. سیستمهای UPS آنلاین از یک روش دقیقتر برای تنظیم ولتاژ نسبت به سیستمهای آفلاین استفاده میکنند که تبدیل دوگانه مداوم نام دارد.
- سهولت نگهداری: برخی از UPSها ممکن است نیاز به نگهداری بیشتری از سایرین داشته باشند. نمونه بارز آن یو پی اس آنلاین است. چرا که به صورت مداوم در حال کار است و برق مصرفکنندهها را از طریق اینورتر تامین میکند. این کارکرد مداوم باعث میشود قطعات یو پی اس بیشتر در معرض سایش و فرسودگی قرار بگیرند. همچنین، در این نوع یو پی اس قطعات بیشتری به کار میرود که عملا نیاز به نگهداری بیشتری دارند و مهمتر از همه، گرمای تولیدی این نوع یو پی اس بیشتر از انواع دیگر است که میتواند بر عمر مفید قطعات تاثیر گذاشته و نیاز به سیستم خنککننده قویتری داشته باشد.
- راندمان: سیستمهای UPS لاین اینتراکتیو معمولا نسبت به UPSهای آنلاین، از نظر انرژی کارآمدتر هستند. زیرا آنها فقط در مواقع ضروری برای اصلاح نوسانات ولتاژ یا تامین برق پشتیبان در طول قطعی برق از باتری استفاده میکنند.
کلام آخر
انتخاب یو پی اس مناسب، مستلزم توجه به جزئیات بسیاری است. هر یک از انواع یو پی اس (آنلاین، آفلاین و لاین اینتراکتیو) با توجه به طراحی داخلی و عملکرد منحصربهفرد خود، سطح محافظت متفاوتی در برابر نوسانات برق، قطعی و سایر اختلالات ارائه میدهد. هنگام خرید یو پی اس، علاوهبر مشخصات فنی مانند ظرفیت، توان و زمان پشتیبانی، باید به نوع یو پی اس نیز توجه داشت.
یو پی اس آنلاین، بالاترین سطح حفاظت را ارائه میدهد و برای تجهیزات بسیار حساس مانند سرورها و تجهیزات شبکه مناسب است. یو پی اس لاین اینتراکتیو، محافظت خوبی در برابر نوسانات ولتاژ ارائه میدهد و برای تجهیزات اداری و خانگی مناسب است. یو پی اس آفلاین سطح محافظت پایینتری دارد و بیشتر برای محافظت از تجهیزات ساده در برابر قطعیهای کوتاهمدت برق مناسب است.
ویژگیها | یو پی اس آفلاین | یو پی اس لاین اینتراکتیو | یو پی اس آنلاین |
---|---|---|---|
اندازه | جمع و جور | معمولا بزرگ و سنگین | معمولا کوچک و سبک |
محدوده توان عملیاتی (kVA یا کاوا) | ۰ تا ۰.۵ کاوا | ۰.۵ تا ۵ کاوا | ۵ تا ۵۰۰۰ کاوا |
تنظیم ولتاژ | پایین | وابسته به طراحی | بالا |
هزینه به ازای VA (ولت آمپر) | پایین | متوسط | بالا |
راندمان | بالا (۹۵ تا ۹۸ درصد) | بالا (۹۰ تا ۹۶ درصد) | پایین / متوسط (۸۰ تا ۹۰ درصد) |
کاربردهای معمول | منازل و دفاتر کوچک | کسبوکارهای کوچک و متوسط | مخابرات، ارتباطات، بانکداری، حملونقل و محیطهای صنعتی |
پرسش های متداول در مورد تفاوت یو پی اس آنلاین، آفلاین و لاین اینتراکتیو
تفاوت اصلی این سه نوع یو پی اس در نحوه عملکرد آنها، سطح محافظتی که ارائه میدهند و هزینه آنها است.
یو پی اس آنلاین پیشرفتهترین و طبیعتا بهترین نوع UPS است که بالاترین سطح محافظت را نیز ارائه میدهد. این نوع یو پی اس، برق ورودی را به یک منبع تغذیه ثابت و پایدار تبدیل میکند و تا دستگاههای شما همیشه برق بدون نوسان و مشکلات دیگر دریافت کنند.
یو پی اسهای لاین اینتراکتیو و آفلاین بهترین یو پی اس خانگی هستند.
یو پی اس آنلاین بالاترین سطح حفاظت را ارائه میدهد و به طور مداوم بار را تغذیه میکند. این نوع یو پی اس برای تجهیزات بسیار حساس مانند سرورها و تجهیزات شبکه مناسب است.
یو پی اس آفلاین سادهترین و کمهزینهترین نوع یو پی اس است و تنها در صورت قطع برق، بار را تغذیه میکند.
یو پی اس لاین اینتراکتیو محافظت خوبی در برابر نوسانات ولتاژ ارائه میدهد و در شرایط عادی بار را از طریق شبکه برق شهری تغذیه میکند. اما در صورت قطع برق یا نوسانات شدید، به طور خودکار به باتری سوئیچ میشود.
انتخاب نوع مناسب یو پی اس به عوامل مختلفی از جمله نوع تجهیزاتی که میخواهید از آنها محافظت کنید، سطح حفاظتی که میخواهید دستگاه ارائه کند و بودجه شما بستگی دارد.
یو پی اسهای آنلاین معمولا ارزانترین نوع یو پی اس هستند. بعد از آنها لاین اینتراکتیو قرار دارد و گرانتر از همه هم یو پی اس آنلاین است.
در حالی که هر دو نوع یو پی اس از مشکلات عمده برق مانند افزایش ولتاژ، افت ولتاژ و قطعی به طور کامل محافظت میکنند، اما در چندین حوزه مهم با هم تفاوت دارند. به عبارت ساده، یو پی اس آنلاین در ازای هزینه بیشتر، سطح بالاتری از محافظت را نسبت به یو پی اس لاین اینتراکتیو ارائه میدهد.
از نظر کیفیت برق خروجی، یو پی اس لاین اینتراکتیو بهتر است. چرا که نسبت به یو پی اس آفلاین، حفاظت بهتری در برابر نوسانات ولتاژ ارائه میدهد. زمان سوئیچ از برق شهری به باتری در آن کمتر است و مجهز به سیستم تنظیم ولتاژ خودکار (AVR) است که نوسانات ولتاژ را تصحیح میکند. اما این را هم باید در نظر داشت که نسبت به یو پی اس آفلاین، هزینه بیشتری دارد و معمولا بزرگتر و سنگینتر از یو پی اس آفلاین است.
🔗 منابع: community | rightpowerups