یو پی اس چیست؟

مقدمه

نام یو پی اس برای فعالان حوزه‌ی الکترونیک نامی آشنا است. اما شاید شما نیز دوست داشته باشید بدانید که این اصطلاح متدوال در علم الکترونیک به چه مفهومی اشاره دارد. یو پی اس دستگاهی شامل سیم و کابل و اینورتر و باتری و غیره است که به کامپیوتر اجازه می‌دهد با از بین رفتن منبع اصلی برق حداقل برای مدت کوتاهی کار خود را ادامه دهد. دستگاه‌های یو پی اس همچنین در برابر نوسانات الکترونیکی از سیستم محافظت می‌کنند. برای درک بهتر، در این مقاله به این می‌پردازیم که یو پی اس چیست و آن را به طور کامل معرفی و بررسی می‌نماییم و انواع یو پی اس‌ها، و مزایا و معایب آن‌ها را در مقایسه با استفاده از ژنراتورها عنوان می‌کنیم.

تعریف یو پی اس

یو پی اس در مراکز داده

انواع یو پی اس و ویژگی‌های اصلی آن‌ها

مزایا و معایب یو پی اس

تعریف یو پی اس

یو پی اس یا UPS مخفف عبارت Uninterruptible Power Supply به معنی منبع تغذیه‌ی بدون وقفه است. منبع تغذیه‌ی بدون وقفه دستگاهی شامل سیم‌ها، کابل‌ها، اینورتر، باتری و غیره است که در صورت قطع، یا افت ولتاژ برق تا میزان ولتاژ غیرقابل قبول، باتری پشتیبان ارائه می‌دهد. سیستم‌های کوچک یو پی اس برای چند دقیقه نیرو را تأمین می‌کنند. این میزان  به حدی است که بتوان کامپیوتر را به صورت عادی خاموش نمود، در حالی که سیستم‌های بزرگ‌تر برای چندین ساعت باتری کافی دارند. برای نمونه سیستم‌های یو پی اس را می توان برای هشدار دادن به سرورهای پرونده تنظیم کرد تا در صورت بروز قطعی برق و زمانی که باتری‌ها در حال خاموش شدن هستند برای مدتی برق مورد نیاز سیستم‌ها را تامین نماید.

یو پی اس حاوی یک باتری است که وقتی دستگاه متوجه از دسترس خارج شدن منبع برق اصلی می‌شود هشدار می‌دهد. اگر هنگامی که کاربر یو پی اس از قطع منبع اصلی برق مطلع می‌شود، کاربر نهایی در حال کار بر روی کامپیوتر باشد، به او فرصت می‌دهد تا هر داده‌ای را که مشغول کار روی آن است، ذخیره کند و قبل از تمام شدن منبع برق ثانویه (باتری) از آن خارج شود. با تمام شدن شارژ، هرگونه اطلاعات در حافظه‌ی دسترسی تصادفی (RAM) کامپوتر پاک می‌شود. وقتی برق متوقف می‌شود، یو پی اس نوسانات الکترونیکی را متوقف می‌کند تا به کامپیوتر آسیبی نرسد.

یو پی اس در مراکز داده

هر یو پی اس، AC ورودی را از طریق یکسوساز به DC تبدیل کرده و با یک اینورتر دوباره آن را به حالت قبل برمی‌گرداند. باتری‌ها یا فلای‌ویل‌ها انرژی را برای استفاده در هنگام خرابی برق ذخیره می‌کنند. یک مدار بای‌پس نیرو را به کمک سیم و کابل‌ها در اطراف یکسوکننده و اینورتر هدایت می‌کند در حالی که بار IT روی برق ورودی یا برق ژنراتور قرار می‌گیرد.

انواع یو پی اس و ویژگی‌های اصلی آن‌ها

مستقل از ولتاژ و فرکانس (VFI: Voltage and Frequency Independen):

به سیستم‌های یو پی اس ولتاژ و فرکانس مستقل، تبدیل دو یا دوتایی گفته می‌شود زیرا جریان ورودی متناوب برای شارژ باتری و درایو اینورتر در DC اصلاح می‌شود. اینورتر برای راه‌اندازی تجهیزات IT، برق متناوب را ایجاد می‌کند. در صورت قطع برق، باتری‌ها اینورتر را هدایت می‌کنند که همچنان بار IT را اجرا کند. هنگامی که برق دوباره برقرار می‌شود، یکسوکننده‌ جریان مستقیم (DC) را به اینورتر می‌رساند و باتری‌ها را به طور همزمان شارژ می‌کند. اینورتر تمام وقت کار می‌کند. ورودی نرم‌افزار کاملاً از خروجی جدا شده است و بای‌پس فقط برای ایمنی در نگهداری یا در صورت خرابی الکترونیک داخلی استفاده می‌شود. VFI معمولاً قوی‌ترین شکل UPS محسوب می‌شود.

مستقل از ولتاژ (VI: Voltage independent):

یو پی اس‌های تعاملی ولتاژ مستقل یا خط واقعی دارای ولتاژ خروجی کنترل‌شده هستند، اما فرکانس خروجی همان ورودی است. برق کمکی مستقیماً به خروجی و تجهیزات IT ارائه می‌شود و یکسوکننده باتری‌ها را شارژ نگه می‌دارد. اینورتر که موازی با خروجی است افت ولتاژ را جبران می‌کند و به عنوان یک فیلتر فعال برای سنسورهای ولتاژ عمل می‌کند. قطع یکسو کننده و اینورتر فقط در صورت نوسان برق ورودی اتفاق می‌افتد. وقتی برق ورودی قطع می‌شود، یا ولتاژ از محدوده خارج می‌گردد، بای‌پس سریع از ورودی جدا می‌شود و باتری اینورتر را هدایت می‌کند. وقتی برق ورودی بازیابی شد بای‌پس ورودی را دوباره درگیر می‌کند، باتری‌ها را دوباره شارژ می‌کند و ولتاژ خروجی را ثابت نگه می‌دارد.

وابسته به ولتاژ و فرکانس (VFD: Voltage and frequency dependent):

یو پی اس وابسته به ولتاژ و فرکانس یا آماده به کار، از نظر عملیاتی مشابه VI است و گاهی اوقات به اشتباه خط تعاملی نامیده می‌شود. در سیستم‌های متداول آماده به کار، اینورتر خاموش است، بنابراین ممکن است ۱۰ تا ۱۲ میلی‌ثانیه (ms) طول بکشد تا شروع به تولید برق کند. این وقفه می‌تواند سرورها را خراب کند. در VFDهای جدید اینورتر پس از فعال شدن ظرف مدت ۲ میلی ثانیه نیرو تولید می‌کنند. بای‌پس معمولاً مانند VI کار می‌کند، بنابراین تجهیزات با اتصال مستقیم توسط سیم و کابل‌ها به دستگاه برق یا ژنراتور کار می‌کنند. از آنجا که اینورتر تا زمانی که برق قطع نشود کار نمی‌کند، دیگر هیچ ولتاژ کنترل و یا برق مصرفی وجود ندارد. قطع برق یا ولتاژ خارج از محدوده، سوئیچ بای‌پس را باز می‌کند و ورودی را از خروجی جدا می‌کند. اینورتر از طریق اتصال با سیم و کابل‌ها به باتری‌ها شروع به کار می‌کند. یکسوکننده نیز فقط به اندازه‌ای بزرگ است که باتری‌ها را شارژ نگه‌دارد.

مزایا و معایب یو پی اس

از مزایای استفاده از منبع تغذیه‌ی بدون وقفه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

عدم تأخیر بین سوئیچینگ از منبع اصلی برق به یو پی اس.

پشتیبانی بهتر از ابزارهای حیاتی در مقایسه با ژنراتورها.

امکان انتخاب نوع و اندازه‌ی یو پی اس توسط مصرف‌کنندگان بسته به میزان انرژی مورد نیاز برای تأمین دستگاه.

بی صدا بودن یو پی اس.

ارزان‌تر بودن تعمیر و نگهداری سیستم‌های یو پی اس در مقایسه با ژنراتورها.

از معایب استفاده از منبع تغذیه بدون وقفه نیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

عدم توانایی در کار با لوازم خانگی سنگین به علت حجم کم باتری‌های یو پی اس.

نیاز مداوم به تعویض باتری‌ها در صورت استفاده از باتری‌های نامرغوب.

 احتمال نیاز به نصب حرفه‌ای.

جمع‌بندی

یو پی اس به منبع تغذیه‌ی بدون وقفه‌ی برق اشاره دارد که در واقع دستگاهی است که با ذخیره‌ی برق در باتری خود، هنگام قطع ناگهانی منبع برق اصلی یا هنگام افت ولتاژ و در صورت ظاهر شدن نوسانات الکترونیکی، کمک می‌کند تا دستگاه‌های متصل به طور ناگهانی خاموش نشوند. برای مثال هنگام کار با یک سیستم کامپیوتری، برای مدت کوتاهی پس از قطع منبع اصلی برق، به سیستم برق‌رسانی می‌کند تا کاربر بتواند کارهای خود را صورت دهد و داده‌هایی را که مشغول کار با آن‌ها است ذخیره نماید و سپس با حالت عادی سیستم را خاموش کند. منابع تغذیه‌ی بدون وقفه شامل انواعی از جمله وابسته به ولتاژ و فرکانس، مستقل از ولتاژ و فرکانس و مستقل از ولتاژ هستند که در این مقاله به تشریح هرکدام از این موارد پرداختیم.

منبع: pcmag ، techtarget