آشنایی با UPS و انواع برق اضطراری

UPS چیست؟

یو پی اس (UPS) به معنی سیستم منبع تغذیه بدون وقفه است و در واقع یک دستگاه الکترونیکی است که در صورت قطع برق، به مدت محدودی برق برای دستگاه‌های متصل به آن تامین می‌کند. UPS ها به طور گسترده‌ای در مراکز داده، شبکه‌های کامپیوتری، برج‌های مخابراتی و محیط‌های پزشکی و آزمایشگاهی و سایر مکان‌های حساس استفاده می‌شوند.

وقتی UPS به یک دستگاه الکترونیکی متصل می‌شود، برق برای دستگاه به صورت مستقیم از UPS تأمین می‌شود. در صورتی که برق قطع شود یا نوسان داشته باشد، UPS برق را به صورت خودکار از باتری داخلی خود تأمین می‌کند تا دستگاه به طور پایدار و بدون اختلال کار خود را ادامه دهد. همچنین، UPS معمولاً قابلیت ارتباط با سیستم‌های کامپیوتری دارد تا در صورت ایجاد خطر برای داده‌ها، آن‌ها را به صورت ایمن ذخیره کند و سیستم را به صورت کنترل شده خاموش کند.

صورت مستقیم از UPS تأمین می‌شود. در صورتی که برق قطع شود یا نوسان داشته باشد، UPS برق را به صورت خودکار از باتری داخلی خود تأمین می‌کند تا دستگاه به طور پایدار و بدون اختلال کار خود را ادامه دهد. همچنین، UPS معمولاً قابلیت ارتباط با سیستم‌های کامپیوتری دارد تا در صورت ایجاد خطر برای داده‌ها، آن‌ها را به صورت ایمن ذخیره کند و سیستم را به صورت کنترل شده خاموش کند.

چرا به UPS نیاز داریم؟

با توجه به حساسیت تجهیزات برقی و الکترونیکی، قطعی ناگهانی برق می تواند به آنها آسب های جدی وارد کند. به علاوه؛ عدم کارکرد برخی دستگاه ها حتی به مدت کوتاه میتواند موجب ضرر و زیان به کسب و کار و شرکت ها شود.

با استفاده از UPS میتوان در هنگام قطعی برقی انرژی الکتریکی لازم جهت روشن ماندن دستگاه ها را تامین کرد و از وقفه و آسیب دیدن آنها جلوگیری نمود.

علاوه بر این؛ دستگاه یو پی اس موجب پایداری ولتاژ و جریان مورد نیاز تجهیزات نیز می شود؛ لذا حتی در هنگامی که برق قطع نباشد و یا دارای نوسان باشد این دستگاه میتواند از آسیب رسیدن به تجهیزات برقی جلوگیری کند.

انواع UPS

UPS ها به طور کلی به دو دسته آنلاین و آفلاین تقسیم می‌شوند. که هر یک به زیر گروها دیگر که ما در اینجا توضیحی کلی در خصوص آنها میدهیم.

یو پی اس آفلاین (FERRO STANDBY)

یک تکنولوژی UPS است که در بسیاری از دستگاه‌های UPS مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تکنولوژی از نوع Offline UPS بوده و در صورتی که برق قطع شود، سریعاً به حالت باتری خودکار تغییر حالت می‌دهد.در تکنولوژی FERRO STANDBY، یک ترانس فرروآهنی به عنوان ترانس بینابینی بین منبع و بار قرار می‌گیرد. در حالت عادی، برق به صورت مستقیم از منبع به بار تأمین می‌شود و فقط یک برداشت کننده فیلتر برای حذف هرگونه نویز و نوسانات موجود در شبکه برق وجود دارد. در صورتی که برق قطع شود، ترانس به صورت خودکار به حالت باتری تغییر حالت می‌دهد و برق به صورت مستقیم از باتری به بار تأمین می‌شود.تکنولوژی FERRO STANDBY به دلیل سادگی ساختار، هزینه کمتری نسبت به دیگر تکنولوژی‌های UPS دارد و مصرف انرژی کمتری نیز دارد. با این حال، این تکنولوژی از کیفیت خروجی پایین‌تری نسبت به تکنولوژی‌های دیگر برخوردار است و گاهی ممکن است به دلیل حساسیت بار، با مشکل مواجه شود. به همین دلیل، امروزه تکنولوژی‌های دیگری مانند Line Interactive و Online UPS با کیفیت خروجی بالاتر و قابلیت مدیریت بیشتر، برای بسیاری از کاربردها بهترین گزینه هستند.

یو پی اس خطی-تعاملی (Line-Interactive UPS)

در این نوع UPS، یک ترانسفورماتور خطی (تغییر دهنده ولتاژ) وجود دارد که کارکرد اصلی آن تنظیم ولتاژ ورودی برق بدون استفاده از باتری است. اگر ولتاژ بیرون از محدوده قابل قبول باشد یا برق قطع شود، UPS به باتری سوئیچ می‌کند. این نوع UPS برای کاربردهایی با نیاز بیشتر به تنظیم ولتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

LINE INTERACTIVE یکی از نوع تکنولوژی‌های UPS است که برای تأمین برق به دستگاه‌های الکترونیکی و کامپیوتری در صورت قطعی و نوسانات برق استفاده می‌شود. در این نوع تکنولوژی، برق به صورت مستقیم از منبع خط برق به دستگاه تأمین می‌شود، اما در صورت نوسانات و یا قطعی برق، باتری به کار گرفته می‌شود و برق به صورت مستقیم از باتری به دستگاه تأمین می‌شود.تکنولوژی LINE INTERACTIVE شامل یک ترانس خطی است که برای تنظیم ولتاژ و فرکانس خروجی به کار می‌رود. در صورتی که ولتاژ و فرکانس خروجی از حالت معمول خارج شود، ترانس خطی به صورت سریع و به صورت خودکار ولتاژ خروجی را تنظیم می‌کند.تکنولوژی LINE INTERACTIVE در مقایسه با تکنولوژی Offline UPS، بهترین کیفیت خروجی را دارد و در مواقع نوسانات برق و قطعی برق، سریعاً به حالت باتری خودکار تغییر حالت می‌دهد. اما این تکنولوژی نسبت به تکنولوژی Online UPS، کیفیت خروجی کمتری دارد و در برخی موارد ممکن است برای بارهای حساس و یا برخی کاربردها مناسب نباشد.به طور کلی، تکنولوژی LINE INTERACTIVE برای سیستم‌هایی که به برق پایدار و بدون اختلال نیاز دارند و می‌توانند با کمی نوسان و تغییرات ولتاژ سازگار باشند، مناسب هستند.

یو پی اس آنلاین (Online UPS)

این نوع UPS بیشترین سطح حفاظت را ارائه می‌دهد. در این نوع، برق بدون وقفه از طریق یک مبدل برق-باتری به مصرف کننده ارائه می‌شود و همواره در حال تامین انرژی مصرف کننده می باشد. UPS آنلاین عملکرد بهتری در برابر نوسانات ولتاژ و دیگر مشکلات برق دارد به عبارت دیگر برق مورد نیاز مصرف کننده را پس از بین بردن نویز ها و نوسانات ولتاژ تامین میکند و برای کاربردهای حساس و بحرانی مانند مراکز داده و بیمارستان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع از یو پی اس در مقایسه با انواع دیگر به دلیل عدم وجود تاخیر بهترین کارایی را دارا می باشد.

هر یک از این انواع UPS مزایا و معایب خاص خود را دارند و انتخاب بهترین نوع بستگی به نیازهای کاربر و بودجه موجود دارد.

تفاوت LINE INTERACTIVE و FERRO STANDBY چیست؟

LINE Interactive و Ferro Standby دو نوع UPS هستند که برای محافظت از دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند.

تفاوت اصلی بین این دو نوع UPS در روش عملکرد آن‌ها است. در UPS Line Interactive، باتری‌های خودشارژ شونده برای تأمین برق در صورت قطعی برق استفاده می‌شود. این نوع UPS از یک ترانسفورماتور خطی برای تأمین برق AC به دستگاه‌های متصل به آن استفاده می‌کند. در واقع، در این نوع UPS، برق از شبکه به دستگاه‌ها تأمین می‌شود، ولی در صورت قطعی برق، باتری‌های UPS به دستگاه‌ها انرژی می‌دهند.

در مقابل، در UPS Ferro Standby، ترانسفورماتور فرآیند تأمین برق را بر عهده دارد. این نوع UPS از یک ترانسفورماتور فرآیند تأمین برق AC به دستگاه‌های متصل به آن را بر عهده دارد. در صورت قطعی برق، ترانسفورماتور داخلی UPS به صورت سریع از حالت انتظار به حالت اعمال تأمین برق می‌رود و برق مستقیما از باتری‌های UPS به دستگاه‌ها تأمین می‌شود.

به طور کلی، UPS Ferro Standby به دلیل سادگی و کارایی بالاتر خود، برای محیط‌های صنعتی و دارای بار سنگین توصیه می‌شود، در حالی که UPS Line Interactive برای محیط‌های خانگی و کاربردهای کمتر مناسب است.

بلوک ها یا اجزای مختلف داخلی یک ups

ماژول کانورتر UPS

وظیفه این قسمت تبدیل ولتاژ ورودی از باطری به ولتاژ مورد نیاز باس می‌باشد.یعنی بسته به نوع UPS  که ولتاژ مورد نیاز ورودی آن 12، 24، 36، 48، 96، 240ولت ویا هر ولتاژی باشد آن را دریافت کرده و از طریق ماسفت های موجود در این بخش و سویچ‌زنی فرکانس بالا ولتاژ مورد نیاز باس را تولید میکند.این ولتاژ بسته به بار خروجی و ضریب توان دستگاه میتواند از 700 ولت dc تا 1000 ولت متغیر باشد.در تعمیر این بخش از UPS نکته مهم زمانیست که ماسفت ها دچار ترکیدگی شده باشند، در ان صورت باید حتما قسمت PWM  پایه گیت ماسفت ها توسط اسیلوسکوپ مشاهده شود.چراکه در صورت وجود مشکل در این قسمت حتی با تعویض ماسفت‌ها امکان ایجاد خرابی مجدد در دستگاه وجود دارد.آن وتدمتد

ماژول اینورتر

در این قسمت از UPS ولتاژ تولید شده توسط مدار کانورتر و باس در اختیار IGBT های این بخش قرار گرفته و از طریق سویچ‌زنی فرکانس پایین ولتاژ AC  خروجی UPS  را تولید میکند.این ولتاژ در بعضی از دستگاه ها قابل تنظیم می‌باشد. همچون ماژول کانورتر نکته مهم در تعمیر این بخش زمانیست که IGBT ها دچار ترکیدگی باشند، قبل از اقدام بعه تعویض و جایگزینی باید حتما توسط اسیلوسکوپ پایه گیت IGBTها مورد بررسی قرار گرفته شود که PWM مورد نیاز پایه گیتشان به درستی تولید شود.

بخش ولتاژ باس

بعد از اینکه ماسفت ها کانورتر، ولتاژ باطری ها را دریافت کردند از طریق سویچ زنی فرکانس بالا بعد از ترانس بخش باس و با استفاده از دیود های فوق سریع ولتاژ باس ساخته شده و در خازن های این بخش ذخیره می‌گردد.این ولتاژ از طریق مدار PFC  و بسته به بار متصل شده به UPS میتواند مقداری تغییر کند.

مدار PFC

مدار PFC یا Power Factor Correction به منظور بهبود فاکتور قدرت در سیستم‌های تامین برق مورد استفاده قرار می‌گیرد. مدار PFC در UPS به منظور بهبود کارایی و کاهش هدررفت انرژی استفاده می‌شود. در UPS با استفاده از مدار PFC کارایی سیستم تامین برق بهبود می‌یابد و میزان انرژی از دست رفته کاهش می‌یابد. همچنین توان قابل استفاده برای تامین بار بیشتر می‌شود.

PFC در UPS به صورت یک مدار الکترونیکی کوچک درون سیستم تغذیه قرار می‌گیرد. این مدار در اقلب موارد با استفاده از یک پل دیودی و IGBT و چند دیود و یک ترانسفورماتور کوچک، به منظور بهبود فاکتور قدرت و کاهش هدررفت انرژی، توان مولد برق را با توان واقعی هماهنگ می‌کند. همچنین، با استفاده از مدار PFC در UPS، میزان نویز و تحریکات الکترومغناطیسی کاهش می‌یابد و باعث ایجاد عمر بیشتر و کارایی بهتر در مدت زمان طولانی می‌شود.

شارژر باتری

عملکرد این بخش جدا از عملکرد سایر قسمت های UPS می‌باشد. همان طور که از اسمش مشخص است وظیفه ان شارژر باتری های UPS در زمان وجود برق شهری می‌باشد.ولتاژ مورد نیاز این ماژول در اکثر مواقع از برق شهر تعمین میگردد و در برخی طراحی ها نیز ممکن است از ولتاژ باس تغذیه شود ولی در هر دو صورت ولتاژ مورد نیاز جهت شارژر باطری ها تامین میگردد.

مدار بای‌پس

وظیفه این قسمت از UPS اتصال مستقیم برق شهری به خروجی یو پی اس را دارد.یعنی بدون عبور از مدار‌های داخلی دستگاه ولتاژ برق شهر را در اختیار مصرف کننده قرار می‌دهد.

کنترل برد

وظیفه این قسمت کنترل تمامی سیگنال های موجود در قسمت قدرت و مانیتورینگ داخلی  می‌باشد. در واقع مغز اصلی و کنترل کننده دستگاه است. تمامی فرامین روشن و خاموش شدن دستگاه و سایر قسمت های قابل کنترل از طریق پنل جلویی دستگاه در این قسمت قابل ذخیره است.

تعمیرات یو پی اس(UPS) به چه شکل انجام می شود؟

تعمیر دستگاه یو پی اس کاری بسیار تخصصی است. لذا انجام این کار بهتر است توسط متخصص با تجربه و با تجهیزات لازم و حرفه ای انجام شود.ما در فیکسی با استفاده از به روز ترین تجهیزات اختصاصی و قطعات اصلی، تعمیرات یو پی اس را در کمترین زمان ممکن انجام میدهیم.در صورتی که نیاز به تعمیرات دستگاه های یو پی اس دارید شماره تماس خود را وارد کرده تا کارشناسان ما در اسرع وقت با شما ارتباط برقرار کنند.