باتری یو پی اس چیست؟
باتری یو پی اس چیست؟ باتری های یو پی اس مخفف Uninterruptible Power Supply میباشند، که از نیمهی اول قرن بیستم شروع به ظهور کردند. با گذشت زمان و پیشرفتهای تکنولوژیک در دهههای بعدی، قابلیتها و تواناییهای بیشتری به این باتریها افزوده شد. در حال حاضر، آنها به عنوان یکی از ابزارهای اصلی در حفظ پایداری و امنیت سیستمهای برقی مطرح هستند.
این دستگاهها طراحی شدهاند تا در مواقعی که سیستمهای برقی با اختلالاتی چون قطع برق یا نوسانات ولتاژ مواجه شوند، توان برقی مورد نیاز را تأمین کنند. این دستگاهها میتوانند از یک یا چند باتری بهرهبرداری کنند تا انرژی ذخیرهشده در آنها را در زمان نیاز به سیستمهای متصل ارائه دهند، و اینطور محافظت شایستهای را در برابر اختلالات برقی فراهم آورند.
اجزای تشکیل دهنده باطری UPS چیست؟
با توجه به اهمیت و کاربردهای باتری های یو پی اس (Uninterruptible Power Supply) در فراهم آوردن انرژی برق بدون وقفه و پایدار به سیستمهای الکترونیکی، مروری بر اجزای اصلی این دستگاهها میکنیم:
- باتری UPS: قلب دستگاه یو پی اس، باتری است که وظیفه ذخیره انرژی در دوران عادی و تزریق آن به شبکه در هنگام قطع برق را بر عهده دارد.
- شارژر باتری: وظیفه این بخش، شارژ مجدد باتریها پس از هر دوره استفاده و آمادهسازی آنها برای مواقع اضطراری است.
- سیستم کنترل و اندازهگیری: این بخش به نظارت دقیق بر فرآیندهای مختلف یو پی اس پرداخته و اطمینان حاصل میکند که دستگاه به بهترین شکل ممکن عمل میکند.
- اینورتر: این مولفه توان دارد برق مستمر ذخیرهشده در باتریها را به برق متناوب تبدیل کند تا تجهیزات الکترونیکی بتوانند از آن بهرهمند شوند.
استفاده از باتری های UPS میتواند در جلوگیری از خرابیهای ناشی از نوسانات برق و قطعات ناگهانی برق بسیار موثر باشد، زیرا این دستگاهها امکان کارکرد پایدار و بدون اختلال به تجهیزات الکترونیکی حساس را فراهم میکنند.
رکتیفایر
به ابزاری که وظیفه تبدیل برق متناوب به برق مستقیم را بر عهده دارد، rectifier (یک سو ساز) گفته می شود. هر چند در برخی از مدل های UPS مانند لاین اینتراکتیو ها وظیفه ی شارژ باتری UPS را نیز به عهده می گیرد.
انواع رکتیفایرها به دسته های زیر تقسیم می شود:
تک فاز:
در صورتی که ترانسفورماتور سروسط داشته باشد، با استفاده از دو دیود قادر است یکسوکننده تمام موج را ایجاد کند و در صورتی که ترانس سر وسط نداشته باشد باید از چهار دیود می بایست استفاده کند.
سه فاز:
رکتیفایر سه فاز به سه دیود نیاز دارد.
رکتیفایرهای کنترل نشده که خود در دو بخش دسته بندی میشوند:
نیم موج : یک رگلاتور نیم موج اجازه میدهد تا برق تنها از یک قطب مثبت یا منفی گذر کند در این نوع رکتی فایر ممکن است یک یا دو دیود وجود داشته باشد .
موج کامل : در موج کامل در هر دو قطب منفی و مثبت عبور می کند. از آنجا که دیود فقط در یک جهت جریان می گیرد قلب مدار رکتی فایر را دیود تشکیل میدهد. رکتی فایر تمام موج چهار دیود را نیاز دارد.
- باتوجه به اینکه برق مورد نیاز مجتمع های تجاری، مراکز صنعتی، منازل مسکونی و کلیه کاربران نیاز به جریان متناوب دارد، هنگام قطع برق وقتی که باتری UPS برق DC رو تولید می کند، جریان مستقیم در ابرخازن ها ذخیره می شود، در اینجا اینورتر وارد عمل شده و توسط تقویت کننده ها به فرکانس دلخواه تبدیل کرده و برق متناوب خروجی را با ولتاژ مورد نیاز کاربر تولید می کند.
- اينورترها از نظر درگاه ورودی و خروجی به انواع زير قابل تقسيم هستند:
- اینورتر تک فاز به سه فاز: اینورتر با ورودی تک فاز و خروجی سه فاز ۲۲۰ ولت
اینورتر هایی که دارای توان 3 اسب بخار و پایین تر از آن هستند از ورودی تک فاز بهره میبرند
- اینورتر سه فاز به سه فاز: اینورتر با ورودی سه فاز و خروجی سه فاز ۳۸۰ ولت
- تمامی اینورتر ها از درگاه خروجی سه فاز استفاده می کنند، همچنین اینورتر هایی که بالاتر از سه اسب بخار هستند از ورودی سه فاز برخوردار هستند.
از نظر شكل موج خروجی به انواع زير قابل تقسيم هستند:
- خروجی به شكل موج مربعی:
این اینورتر استفاده کم تری نسبت به دیگر اینورتر ها دارد، زیرا بیشتر وسایل برقی با شکل موج سینوسی کار می کنند، شکل موج خروجی این اینورتر به شکل یک موج مربعی است که سیگنال DC را به یک سیگنال AC با فاز جا به جا شده مبدل می کند.
- خروجی به شكل شبه سينوسی :
این نوع از اینورترها سیگنالی به وجود میآورند که شبیه به یک موج سینوسی می باشد. همچنین ساختار این نوع اینورتر نسبت به نوع موج مربعی آن از پیچیدگی بیشتری برخورداری است.
خروجی به شكل سينوسی خالص:
این نوع از اینورترها پیچیده ترین و در عین حال پرکابردترین نوع اینورترها محسوب می شوند. زیرا در بسیاری از موارد تجاری و خانگی استفاده می گردد، اینورتر های سینوسی شکل موج سینوسی را به طور خالص تولید می کند که شبیه به شکل یک موج توان شبکه است. این نوع از اینورتر ها مشکلات کمتری ایجاد می کنند، اما هزینه ساخت بالاتری دارند.
بای پس یو پی اس
هنگامی که UPS در حالت اتصال کوتاه، افزایش بیش از حد دمای دستگاه، اضافه بار، صاعقه، افزایش ولتاژ بیش از حد مجاز تعین شده، و یا خارج شدن از دسترس قرار گیرد، قادر نیست، انرژی الکتریکی کافی برای تغذیه برق را تامین نماید، در این صورت UPS با ایجاد مسیری جایگزین، انرژی مورد نیاز مصرف کننده را تامین نماید به مسیری که ورودی را مستقیما به خروجی متصل کند، بای پس می گویند.
انواع bypass در UPS:
بای پس دستی (Manual bypass):
در ups های صنعتی توان بالا معمولا یک کلید به صورت دستیبه نام manual bypass طراحی می کنند که کاربر براحتی می تواند از بیرون آن را کنترل کند و به آن فرمان bypass دهد. این کلید دستی بیشتر برای مواقعی که نیاز داریم تا دستگاه یوپی اس را به طور کامل از مدار خارج کنیم (جهت انجام تعمیرات، تعویض دستگاه، سرویس و نگهداری و.. ) به کار می رود و معمولا در مواقعی که یو پی اس با خطا یا اضافه بار روبه رو می شود به صورت خودکار bypass می شود. عموما در UPS های صنعتی از سیستم دستی استفاده می کنند، همچنین بای پس دستی هنگامی استفاده می گردد که بای پس اتوماتیک هنگام خرابی عمل نکند.
بای پس اتوماتیک (Automatic bypass) :
هنگامی که سیستم UPS دچار خطا شود، بای پس به طور اتوماتیک توسط خود دستگاه UPS ایجاد میگردد.
کاربرد باتری UPS
ممکن است UPS را در هر مکانی اعم از خانه، شرکت و یا سازمان در انواع و توان های مختلفی دیده شود. این دستگاه این قدرت را می تواند داشته باشد که از طریق باتری های یو پی اس برق اضطراری را به واسطه انرژی ذخیره شده ، برای کامپیوترها، تجهیزات پزشکی، حمل و نقل، دیتاسنتر، نفت و گازو پتروشیمی و مخابرات، تامین نماید.
بیشترین کاربرد باتری یو پی اس در مکانهایی است که قطع برق میتواند مشکلات عدیده ایی فراهم آورد و تحت هیچ شرایطی نباید حتی برای ثانیهایی قطع گردد.
انواع باتری های یو پی اس:
ساخت و مواد استفاده شده در تکنولوژی باتری، منجر به تفاوت آن می گردد، انواع باتری های یو پی اس شامل:
-
باتری سیلد اسید
-
باتری نیکل کادمیوم
-
باتری لیتیوم یون
-
باتری های سیلور آلکالین
باتریهای مختلفی با فناوریهای ساخت متنوع در بازار وجود دارند، رایج ترین نوع باتری های یو پی اس، باتری های سرب اسیدی هستند. لازم به ذکر است که سرعت تخلیه باتریها در بارهای بزرگتر، نسبت به بارهای کوچکتر بیشتر است. بنابراین، اگر یک باتری به مدت ۱ ساعت، جریان ۵ آمپری را تأمین کند، نسبت به حالتی که یک ۱۰ آمپر را در ۳۰ دقیقه تأمین کند دیرتر تخلیه می شود.
باتری یو پی اس، تاثیر بسیار زیادی در دستگاه یو پی اس دارد. عملکرد درست یو پی اس بستگی به باتری یو پی اس و توان آن دارد.
هر باتری دارای دو مشخصه اصلی است:
ولتاژ: ولت (v)
ظرفیت: آمپرساعت (Ah)
باتری عنصری است که پتانسیل الکتریکی در اثر واکنش شیمیایی تولید می شود. هر واکنش الکتروشیمیایی مقدار متفاوتی از اختلاف پتانسیل الکتریکی را بین دو الکترود تولید می کند. این واکنش های الکتروشیمیایی برای تولید اختلاف پتانسیل الکتریکی محدود در سلول های باتری انجام می شود. که در آن یک سلول واحد یک باتری است. برای دستیابی به اختلاف پتانسیل الکتریکی مورد نظر در دو سر باتری، باید چندین سلول به صورت سری به هم متصل شوند.
باتری های سرب اسید حدود 2 ولت در هر سلول تولید می کند. بنابراین یک باتری سرب اسید 12 ولتی در مجموع 6 سلول باتری را به صورت سری در کنارهم قرار می دهد.
ظرفیت هایی که معمولا برای باتری های یو پی اس در نظر گرفته می شود 6 و 12 ولت هستند. بسته به میزان بار مصرف کننده، ظرفیت باتری ها انتخاب می گردد.
نوع فعالیت و میزان استفاده از باتری های یو پی اس، در انتخاب ظرفیت آن ها موثر است.
روش های نگهداری از باتری UPS:
نتیجه آنکه، یو پی اس ها دستگاه های حیاتی هستند که برای تامین جریان برق تجهیزات حساس الکترونیکی نیازمند اجزای مهمی هستند. از بین اجزای UPS، باتری تنها عضوی است که توان ذخیره برق را دارد و در نهایت وقتی که برق شهری قطع میگردد عمل رساندن برق به تجهیزات صورت میگیرد. ظرفیت یک باتری در سیستم نشان دهنده میزان کارایی و عملکرد UPS در شرایط قطع شدن برق است.