هنگام تغییرات ولتاژ و قطع برق، دستگاه‌های برق اضطراری (UPS) سیستم‌های کامپیوتری و تجهیزات فناوری اطلاعات را ایمن و قابل استفاده می‌کند. UPS مخفف uninterruptible power supply به معنی منبع تغذیه بدون وقفه است که با عنوان باتری پشتیبان هم شناخته می‌شود. هنگامی که منبع برق اصلی شما خراب می‌شود یا ولتاژ به سطح غیرقابل قبولی می‌رسد، دستگاه UPS به عنوان منبع برق پشتیبان شما عمل می‌کند. بازه زمانی خاصی که یو پی اس می‌تواند انرژی مورد نیاز شما را تأمین می‌کند، به به اندازه و فناوری واحد یو پی اس بستگی دارد. بنابراین UPS تا زمانی که ژنراتورها فعال شوند یا اجزای شبکه به درستی خاموش شوند، می‌تواند از یک دستگاه یا کل مرکز داده شما محافظت کند.

دلیل اهمیت و کاربرد UPS چیست؟

برای محافظت از بارهای بحرانی انرژی در برابر مشکلات برقی تأسیسات از جمله نوسانات و قطعی برق، از یک دستگاه UPS با از باتری اختصاصی استفاده می‌شود. سه عملکرد اساسی UPS انجام می‌دهد، به شرح زیرند:

  1. از آسیب سخت‌افزاری ناشی از جریان بیش برق از حد و افزایش ولتاژ جلوگیری می‌کند. همچنین بسیاری از مدل‌های UPS این قابلیت را دارند که جریان ورودی را به طور مداوم تنظیم کنند.
  2. از آسیب دیدن و از دست دادن اطلاعات جلوگیری می‌کند. در واقع بدون وجود دستگاه یو پی اس، داده‌های ذخیره‌شده در دستگاه‌هایی که در معرض خاموشی ناگهانی قرار دارند، می‌توانند تخریب شده یا به طور کامل از بین بروند. همچنین اگر از نرم‌افزار مدیریت توان هم استفاده می‌کنید، UPS این امکان را به شما می‌دهد که سیستم خود را به راحتی و به صورت کنترل‌شده خاموش کنید.
  3. در عین این‌که از خرابی‌های سیستم جلوگیری می‌کند، به شما امکان دسترسی به شبکه‌ها و سایر برنامه‌ها را نیز می‌دهد. هنگام استفاده از UPS در کنار ژنراتورهای برق، مطمئن شوید ژنراتورها در صورت قطع برق، زمان کافی برای به کار افتادن دارند.

انواع UPS

سیستم‌های UPS طیف کاملی از امکانات ها را در خود جای می‌دهند. به عبارت دیگر، هر یک از توپولوژی‌های UPS، ویژگی‌های متفاوتی از خود ارائه می‌دهند؛ بنابراین ویژگی‌هایی مانند اندازه‌گیری انرژی و سطوح خاص حفاظت از برق، بر اساس مدل UPS متفاوت است. سه توپولوژی اصلی UPS عبارتند از:

  • آماده به کار (Standby) یا آفلاین
  • تبدیل دو مرحله‌ای (double-conversion) یا آنلاین
  • تعاملی خطی (line interactive)

در ادامه به شرح کلی هر کدام از انواع UPS می‌پردازیم.

UPS آماده به کار یا آفلاین

UPS آفلاین یا استندبای اصلی‌ترین نوع UPS بین سه نوع دیگر است. این یو پی اس، از سیستم در برابر جریان سریع یا غیرعادی برق محافظت و به عنوان باتری پشتیبان عمل می‌کند. در طول عملیات عادی، قدرت خود را از منبع اصلی تغذیه (به‌طورکلی پریز برق AC) تامین می‌کند. اما هنگامی که احساس کرد منبع تغذیه اصلی از محدوده قابل قبول خود فراتر می‌رود یا خراب می‌شود، به حالت باتری آفلاین یا استندبای تغییر وضعیت می‌دهد و سپس به اینورتر DC/AC می‌رود؛ بنابراین زمان کمی برای انتقال بین منبع اصلی و باتری وجود دارد. بیشتر UPS های آفلاین دارای یک سوئیچ هستند که می‌تواند انرژی آنها را از منبع تغذیه اصلی یا باتری تأمین کند. قسمت اعظم حجم UPS در باتری است، زیرا منبع تغذیه اصلی به یکسو کننده AC/DC ای می‌رود که باتری را شارژ می‌کند و پس از آن به یک اینورتر DC/AC می‌رود تا به بار خروجی برسد.

مزایا:

  • راندمان بالا به دلیل استفاده نکردن مداوم از باتری (به جز در مواقع تعویض مکرر منبع انرژ از روی منبع اصلی به باتری)
  • طراحی ساده و مقرون‌به‌صرفه
  • طراحی ساده‌تر کنترل‌کننده

معایب:

  • محدودیت در محافظت هنگام افت و نوسان ولتاژ
  • هنگامی که منبع اصلی کار نمی‌کند، انتقال از منبع اصلی به اینورتر حدود 5 تا 10 میلی‌ثانیه طول می‌کشد
  • خروجی آن کاملاً قابل اطمینان نیست

UPS تبدیل دو مرحله‌ای یا آنلاین

UPS تبدیل دومرحله‌ای یا آنلاین، عملکرد متفاوتی نسبت به UPS آفلاین دارد؛ زیرا اینورتر DC/AC همیشه روشن است. این بدان معناست که هیچ زمانی برای انتقال بین منبع تغذیه اصلی و باتری وجود نخواهد داشت و محافظت بیشتری را در برابر تغییرات یا افت ولتاژ، نویز الکتریکی و قطع کامل برق ایجاد می‌کند. UPS آنلاین حتی در حین کار معمولی هم به یکسو کننده AC/DC می‌رود، بنابراین باید هر بار از اینورتر DC/AC عبور کند. به همین دلیل به UPS با تبدیل دومرحله‌ای نام گرفته است.

مزایا:

  • زمانی برای تعویض منبع اصلی انرژی به باتری وجود ندارد
  • ارائه بالاترین میزان محافظت از سیستم در برابر نوسان و افت ولتاژ، نویز الکتریکی و قطعی کامل برق

معایب:

  • طراحی پیچیده و هزینه بالاتر
  • راندمان کلی پایین‌تر به دلیل روشن بودن دائمی اینورتر

UPS تعاملی خطی

UPS تعاملی خطی طراحی مشابهی با یو پی اس آفلاین دارد، اما دارای ویژگی تبدیل دومرحله‌ای یا آنلاین هم هست. طراحی تعاملی خطی می‌تواند با استفاده از یک اتو ترانسفورماتور ولتاژ متغیر چند ضربه‌ای یا مبدل باک بوست، ولتاژهای کوچک پایین و بالا (حدود 20 درصد از ولتاژ استاندارد آن) را کنترل کند؛ به این معنا که ولتاژ سیستم برای ولتاژهای پایین، افزایش و برای ولتاژهای را بالا، کاهش می‌دهد. حتی در این ولتاژهای کوچک بالا و پایین، باتری UPS مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و تا زمانی که یک تغییر ولتاژ بزرگ وجود نداشته باشد، همچنان در حال شارژ شدن است.

مزایا:

  • مناسب برای نوسان و افت ولتاژهای سبک (بین 10 تا 20 درصد)
  • مصرف برق کمتر و هزینه پایین‌تر
  • بدون نیاز به زمان برای سوئیچ کردن

معایب:

  • معمولاً بزرگ‌تر یا سنگین‌تر از دستگاه‌های UPS آفلاین و آنلاین است
  • اگر منبع برق AC ناپایدار باشد، انرژی باتری بیشتر مصرف می‌شود

جمع‌بندی

  • UPS استندبای یا آفلاین، پایه‌ای‌ترین نوع UPS است و برای سیستم‌هایی مانند کامپیوترهای خانگی، چاپگرها یا اسکنرها مناسب است.
  • UPS آنلاین مورداطمینان‌ترین نوع UPS است و بهترین محافظت را ارائه می‌دهد و برای سیستم‌های موتوری یا شرایطی که در آن نمی‌توانید زمانی برای انتقال اختصاص دهید، مناسب است؛ مانند دیتاسنترها یا واحدهای مراقبت ویژه.
  • UPS تعاملی خطی برای مقابله با افت یا نوسان ولتاژ مناسب است و مصرف برق کمتری دارد. بنابریان اگر می‌خواهید یک UPS قابل اعتماد، کارآمد و مقرون‌به‌صرفه داشته باشید، یو پی اس تعاملی خطی می‌تواند گزینه مناسبی باشد.