شناخت و کاربرد باطری یو پی اس

با توجه به تنوع وجود باتریها باتری یوپی اس از نوع سیلدلیداسید ساکن بوده و با تکنولوژی خاصی ساخته میشود. باطری یو پی اس به وسیله ای گفته میشود که برای نگهداری و جمع کردن برق مورد استفاده قرار میگرد که می تواند در  اندازه ها ،حجم ها ،شکل ها ، و ولتاژ و ظرفیت های مختلف موجود باشد.هنگامی که ۲ نوع ماده( مثلا دو فلز غیرهمنام ) در یک حلاّل که الکتریسیته را میتواند از خودش عبور دهد قرار بگیرند ،مابین این دو صفحه پتانسیلی الکتریکی تولید میشود که اندازه این پتانسیل الکتریکی ،به موادی که مورد استفاده قرار میگیرند وابسته است. باطری ها در انواع مختلف ساخته می شوند که هر کدام از آنها ویژگی ها و مزیت های منحصر بفرد خود را دارا هستند.

مانند :

نیکل کادمیوم

لیتیم و آلکالاین

باتری های سرب اسیدی

و …

میتوان گفت باتری را ها به نمونه هایی از تعداد سلول های به هم متصل شده هستند که ظرفیت اندازه و ولتاژ خاصی را دارا می باشند و اکثرا با افزایش صفحات ظرفیت باتری های نیز افزایش می یابد.

ups چیست؟

 باتری‏UPS(یو پی اس) مخفف عبارت Uninterruptible power supply به معنای منبع تغذیه بدون وقفه می باشد دستگاهی است الکترونیکی که در کنار یک مصرف کننده برقی قرار  گرفته و در مسیر جریان برق نصب میشود و در صورت افت ولتاژ یا قطع شدن برق  اجازه نمیدهد در مدار افتا ولتاژی بوجود بیاید و دستگاه کار طبیعی خود را انجام میدهد.بنابراین یو پی اس USP دو کار مهم انجام میدهد اول به عنوان پشتیبان برق برای سیستم ذخیره میکند تا در زمان قطع برق به سیستم برق بدهد و دو سیستم را از نوسانات برقی محافظت میکند. اگر یکبار به دلیل نوسانات برق که در کشور ما کم هم اتفاق نمی افتد یکی از دستگاه های الکترونیکی شما آسیب دیده باشد به لزوم استفاده از یو پی اس پی برده اید.یو پی اس ها برای نگهداری انرژی الکتریکی از باتری استفاده میکنند و همانطور که میدانید برق باتری ها DC یا مستقیم است اما برق شهری AC یا متناوب است بنابراین یکی از کارهایی که UPS ها انجام میدهند تبدلی برق مستقیم به متناوب است.این سیستم بین برق شهر و دستگاه مصرف کننده قرار گرفته علاوه بر تثبیت و تنظیم برق شبکه مانع از نفوذ نویز و اختلالات شبکه به تجهیزات حساس مصرف کننده می گردد . همچنین یوپی اس به عنوان منبع توان بدون وقفه با  استفاده از انرژی ذخیره شده در باتری  ، برق مورد نیاز تجهیزات مصرف کننده را تامین می نماید .

درحقیقت استفاده از یک انرژی پشتیبان مانند سیستم تامین انرژی بدون وقفهUPS شما را قادرمیسازد که بربیشترمشکلات ناشی ازبرق شهرفائق آیید وهمچنین محافظت دربرابرقطع کلی برق را نیز بدست آورید.

UPS های کوچک درون خود یک باتری دارند که در حالت عادی آن را شارژ می‌کنند و هنگام قطع برق یا افت ولتاژ زمانی که ولتاژ از یک مقدار کمتر شود UPS به‌طور اتوماتیک منبع تغذیه دستگاه مربوطه را از برق شهر به باتری موجود درون خود تغییر می‌دهد این کار بسیار سریع و در زمانی حدود یک یا ۲ میلی‌ثانیه انجام می شود و در نتیجه دستگاه های الکترونیکی متوجه قطع جریان الکتریکی نشده و به کار خود ادامه می‌دهند.

برندهای موجود درباطری یو پی اس در حال حاضر عبارتند از:

باتری یونیکور کره ای و نارادا چینی و اپتیما و باتریهای ایتالیایی وجود دارند که قیمتهای آنها در بازار متفاوت می باشد و در حال حاظر در کشورمان باتری صبا به عنوان تولید کننده داخلی فعالیت مینمایند.از روی قیمت باتری UPS نمی توان قضاوت نمود که کدام باتری خوب می باشد.پارامترهای انتخاب باتری باکیفیت از روی طول عمر باتری یو پی اس و وزن باتری UPS و تکنولوژی ساخت آن و بازدهی BATTERY UPS تا به حال در بازار می باشد.باتری یو پی اس کره ای یونیکور در حال حاضر در بازار هم با قیمت مناسب ارائه میشود و طول عمر باتری یونیکور ۶ الی ۸ سال می با و دارای ۳ سال گرانتی تعویض می باشد  و باتری یو نیکور باتوجه به سابقه ای که در بازار یو پی اس داشته سهم بزرگی از بارا باتری را هم در داخل و هم در خارج از کشور به خود اختصاص داده است.یه منظور یافتن ظرفیت باتری ها میتوانید آنهارا باهم موازی کرده و برای بدست آوردن ولتاژ آنها را باهم سری کنید.شما می توانید سطوح مختلفی ازحفاظت را درمقابل مشکلات برق برای سیستم خود جهت جلوگیری ازتخریب ویا ازدست دادن اطلاعات به کارگیرید.با توجه به اینکه روشهای نسبتاً کم هزینه بسیاری را جهت تامین سطوحی ازحفاظت درمقابل مشکلات برق شهری برای تجهیزات می توانید به کار گیرید، هیچ یک ازآنها نمی توانند به خوبی یک دستگاه تامین برق بدون وقفه (یو پی اس) سیستم شما را در قبال مشکلات برق شهر حفاظت کنند.زمانی یوپی اس ها به عنوان یک سیستم گران ارزیابی می شدند اما امروزه با توجه به گران قیمت بودن تجهیزات از نظر سخت افزاری و یا اطلاعات و داده ها ، هزینه تهیه و تامین یک دستگاه یوپی اس کاملا ارزان و مقرون به صرفه می باشد .

هدف اصلی یک دستگاه یوپی اس تهیه یک منبع بدون وقفه انرژی برای تجهیزی است که از آن محافطت میکند. دوشاخه یک وسیله الکترونیکی که به برق شهر(یا به کاهش دهنده تغییرات ولتاژی که به برق شهر متصل است) وصل میشود فقط ازیک منبع نیرواستفاده میکند.اگربرق شهرقطع شود،آن وسیله دراثرانقطاع الکتریسیته بسرعت خاموش میشود.یک یو پی اس این معادله را با فراهم نمودن دو منبع قدرت برای وسیله خود به هم میزند.Ups  ها به گونه ای طراحی شده اند که همواره دو منبع انرژی وجود داشته باشد. یکی منبع انرژی اولیه (برق شهر) ودیگری منبعی که در صورت قطع منبع اول وارد مدارمیشود و به آن منبع ثانویه (باتری) گفته میشود.بسته به نوع یو پی اس گاهی اوقات سوییچی برای کنترل اینکه کدامیک از منابع نیرو درهرلحظه مورد استفاده قرارمیگیرند تعبیه شده است.این سوییچ به محض اینکه متوجه شود که منبع اولیه قطع شده است ازحالت اولیه به حالت ثانویه تغییرمیکند وزمانیکه منبع اولیه مجدداً وصل شد از حالت ثانویه به حالت اولیه بازمیگردد.البته برق شهر، متناوب است و تجهیزات شما ازبرق متناوب استفاده میکند اگرچه تمامی باتریها برق مستقیم تولید می کنند.بنابراین قسمتی از یوپی اس به نام شارژر عمل تبدیل انرژی متناوب به مستقیم جهت شارژ باتری ها را بر عهده دارد .

همچنین بخشی دیگر بنام inverter نیز برای تبدیل انرژی مستقیم ذخیره شده در باتری به برق متناوب جهت راه اندازی دستگاه شما در تمامی یو پی اس ها تعبیه شده است. از اینرو میتوان از باتری ، شارژر و اینورتر به عنوان اصلی ترین بخش های یک دستگاه یو پی اس اشاره نمود .در برخی ازانواع ups ها یک مبدل بزرگ برق متناوب به مستقیم وجود دارد وinverter همواره نیروی لازم برای راه اندازی وسیله را تامین میکند وخود inverter انرژی لازم راازمنبع اولیه و ازطریق مبدل برق متناوب به مستقیم یا از باتری تامین میکند.Ups ها  در انواع گوناگون و اندازه های متفاوت وجود دارند. واحد اندازه گیری یوپی اس ، توان یا VA  (حاصلضرب ولتاژ در جریان خروجی ) می باشد . هر چه اینورتر یک دستگاه یوپی اس قویتر باشد توان و قدرت یو پی اس بیشتر خواهد بود به عبارتی  میتوان تعداد و توان تجهیزات بیشتری را پشتیبانی نمود از طرفی هرچه باتری های به کاررفته در یوپی اس از ظرفیت بالاتری برخوردار باشند  زمان برقدهی در هنگام قطعی برق شهر بالاتر خواهد بود .یوپی اس های مختلف دارای ویژگی های گوناگونی مانند آلارمهای هشدار به هنگام بروز خطا یا اضافه بار ، نرم افزارکنترل کامپیوتر به منظور ذخیره کردن اطلاعات و خاموش کردن کامپیوتر و امکانات دیگر می باشند.

UPS ها از نظر عملکرد به سه دسته تقسیم‌ می‌شوند:

UPS Offline یو پی اس آفلاین

UPS Online یو پی اس آنلاین

UPS Line-interactive یو پی اس لاین اینتراکتیو

یو پی اس آفلاین یا آماده به کار

یو پی‌ اس‌ های آفلاین یا آماده به کار، با زمان حفاظت ۲۰ دقیقه که افزایش ظرفیت آنها معمولا امکان پذیر نیست. این نوع یو پی‌ اس‌ ها در حالت عادی از برق شهر استفاده می‌کنند اما به محض قطع برق، یو پی‌ اس وارد مدار شده و برق باطری را به برق مورد نیاز مصرف‌ کننده‌ ها تبدیل می‌کند. یو پی‌ اس‌ های آماده به کار، تنها کاربردهای پایه‌ را ارائه می‌دهد؛ مثل حفاظت از مصرف‌کننده در برابر ولتاژ های بسیار زیاد ناخواسته ورودی و شارژ باتری‌ها.

یوپی‌اس‌های آماده به کار با تغییر جهت عبور جریان در خط مسیر باتری، جریان دی‌سی را از حالت عادی شارژ به حالت تهیه ولتاژ AC مورد نیاز تغییر وضعیت می‌دهند. در یو پی‌ اس آماده به کار «آفلاین» سیستم بار بطور مستقیم توسط برق ورودی پشتیبانی می‌شود . اکثر یو پی‌ اس‌ های زیر ۱ کیلو ولت آمپر از انواع خط‌ های تعاملی یا آماده به کار هستند که معمولاً ارزان قیمت تر هستند. این نوع از یو پی‌ اس‌ ها تنها در زمان قطع برق و به عنوان منابع جایگزین فعال می‌شوند به همین علت به آن‌ها یو پی‌ اس کشیک انفعالی نیز می‌گویند.

یو پی اس آنلاین یا برخط

این مدل یو پی اس نسخه کامل شده مدل آفلاین است که علاوه بر زمان قطع برق در زمان نوسان برق هم انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف‌کننده را از راه باتری‌ها تأمین خواهد کرد.

interactive ups یو پی اس تعاملی

یو پی اس لاین اینتراکتیو

یو پی‌ اس‌ های لاین‌ اینتر اکتیو در شرایط عادی می‌توانند ولتاژ خروجی را به وسیلهٔ یک ترانسفورماتور تثبیت کنند. در شرایط طبیعی، تأمین خروجی در این نوع یوپی‌اس‌ها پس از اصلاح ورودی (پاک‌سازی ورودی از انواع نویز و احیاناً تصحیح سطح ولتاژ ورودی) انجام می‌پذیرد. تنها در مواقعی چون بروز نقص فنی، سرریز بار یا افزایش دمای بیش از حد ، یو پی‌ اس به حالت بای‌پس خواهد رفت.این نوع یو پی‌ اس‌ ها کیفیت و حساسیت بسیار بالایی دارند و برای دستگاه‌های بسیار حساس آزمایشگاهی، نظامی و… به کار می‌روند. بازده این یو پی اس‌ ها نسبت به سایر انواع یو پی اس بصورت قابل ملاحظه‌ای کمتر است دو مدل دیگر است و مصرف داخلی آنها بسته به انواع ان بین پنج تا ده برابر سایر مدلهاست. این مدل یو پی اس‌ ها علاوه بر مصرف برق قابل توجه یک مشکل دیگر نیز دارند : تولید حرارت داخلی چند برابری باعث کاهش عمر خازنهای الکترولیت می شود همچنین فن‌های دستگاه به دلیل کارکردن مداوم کمرشان کم می شود و معمولا این یو پی اس ها نسبت به مدل‌های دیگر از عمر کوتاه تری برخوردارند.

 مزایا و معایب باتری نیکل کادیوم نسبت به باتری اسید-سرب

باتری های اسید – سرب

همانطور که میدانید و بارها در همین سایت هم توضیح داده ایم باتری های اسید – سرب رایج ترین باتری خودرو مرورد استفاده در ایران و جهان است؛ الکترود این باتری ها از نوع سرب و ترکیبات سرب و الکترولیت آنها از جنس اسید سولفوریک رقیق است.

باتری های نیکل ـ کادمیوم

این باتری ها از الکترودهایی با جنس ترکیبات نیکل بعنوان الکترود مثبت و کادمیوم به عنوان الکتـرود منفی و محلول هیدروکسـید پتاسیم رقیق بعنوان الکترولیت تشکیل شده اند.

مزایاي باتری نیکل کادمیوم نسبت به باتری اسید – سربی

– استقامت ( مکانیکی بالاتر دوام بیشتر در مقابل تنش های مکانیکی و الکتریکی )

– نگهداری آسانتر

– عمر بیشتر

– فضای مورد نیاز کمتر جهت نصب

– وزن کمتر

معایب باتری های نیکل کادمیوم نسبت به باتری های اسید ـ سربی

– ولتاژ کمتر هر سلول

– افزایش ولتاژ در زمان شارژ تا 50 درصد

– افت ولتاژ در حالت دشارژ تا 20 درصد

– راندمان آن 75 حدود درصد برحسب آمپرساعت و 50 تا 60 درصد برحسب وات ساعت میباشد. بنابراین مصرف جریان شارژ قابل ملاحظه ای دارند.

– مصرف بیشتر آب مقطر

– الکترولیت آنها باید هر چند سال عوض شود

– قیمت بالاتر

– حساس به درجه حرارتهای بالا

انواع باتری یو پی اس

باتری ها دارای انواع مختلفی هستند که می توانیم به نمونه های از آنها مانند لیتیوم و سیلور آلکالین ، نیکل کادمیم ، سرب اسید اشاره کنیم .

برای باتری یو پی اس می توانیم به عنوان یکی از مناسب ترین باتری ها به نوع سرب اسید  lead – acid) )اشاره کنیم و اکثرا با درپوشی به صورت کامل هستند که نیازی به سرویس یا نگهداری نخواهند داشت همچنین ولتاژ 12VV استفاده می نمایند .اما نباید فراموش کرد که از 2 ولتی ها در امپرساعت بالا استفاده می شود در شرایطی که به زیادتر از 10 سال طول عمر نیاز باشد . عموما از نیکل کادمیم استفاده می نمایند.از سری نیکل متال هیبرید یک نوع دیگر باتری یو پی اس نیز موجود می باشد که می توانیم بگوییم جریانی حدود سه هزار آمپر ساعت را دارا است و همچنین حدود 255 سال طول عمر داشته است .

باتری یو پی اس اسیدی : انواع مختلفی می باشند از جمله سری اسیدی – نیکل کادمیوم – لیتیوم– و سیلور آلکالین می باشند.

در باتری های سری اسیدی محلول سرب و اسید به حالت جامد در آمده و یک باتری ساکن را به ما ارئه می دهد که این نوع باتری بهترین نوع باتری و مناسبترین باتری برای نصب به دستگاههای یو پی اس می باشد که در حال حاظر در کل دنیا از این نوع باتری برای یو پی اس استفاده می شود.

طو ل عمر انواع باتری یو پی اس اسیدی

باتری های سربی اسیدی دارای طول عمر حدود ۲ سال الی ۱۲ سال می باشند که بسته به کارخانه سازنده باتری و کیفیت باتری طول عمر باتری ها فرق می کند.شرکت تکاانرژی حداقل گارانتی که بربای باتری ها ارائه می نماید ۲ سال بوده و مطمعناً طول عمر این باتری ها ی ارائه شده توسط شرکت تکا انرژی بیشتر از دو سال می باشد.که می توان گفت باتری های ارائه شده توسط شرکت تکا انرژی با کیفیت ترین باتری های اروپایی و چینی و کره ای می باشد.

فرق بین باطری یو پی اس و باطری خودرو

اکثراً در ذهن عموم مردمی که تخصصی کار UPS را دنبال نمی کنند این دهنیت وجود دارد که باتری ups با باطری ماشین یا موتور موجود در بازار چه فرقی میکند.چون این ذهنیت را دارند که هر نوع باتری ۱۲ ولت و با آمپراژهای مختلف وجود دارند.

در مورد این موضوع توضیح می دهیم که اولاً کلا تکنولوژی ساخت باتری یو پی اس با باتری خودرو متفاوت می باشد البته در این جا بصورت تخصصی این موضوع را توضیح نمی دهیم ولی بصورت ساده توضیح می دهیم که از تکنولوزی ساخت باطری یو پی اس سیلد اید اسید ساکن مشخص می باشد که باطری یوپی اس باید در محل ثابتی قابل استفاده باشد. ولی خوردو در اکثر مواقع در حالت حرکت بوده و باتری یو پی اس برای خودرو مناسب نمی باشد و در نقطه مقابل بازری خودرو طوری طراحی شده که مناسب در حرکت خودرو باشد.و این قضیه را به نوعی می توان توضیح داد که اگر خودرو ما برای مدتی تقریبً طولانی در جای ثابتی حرکت نکند باتری خالی شده و از گکار میس افتد پس فرق زیادی بین باطری یوپی اس و باتری خودرو وجود دارد.

اما باتری یو پی اس متصل شده به یو پی اس مخصوص ups باید با توجه به اینکه زمان بک آپ یو پی اس با آمپراژ باتری و یو پی اس محاسبه می شود.به همین خاطر باتری های یو پی اس با امپراز های مختلف ساخته می شود و اکثر باتری های یو پی اس ۱۲ ولتی می باشند.آمپرازهای استاندارد یو پی اس بصورت ۱٫۲AH, 9AH, 12AH, 18AH, 28AH, 42AH, 65AH, 100AH, 120AH, 200AHساخته می شوند.

با محاسبه زمان بک اپ UPS طبق فرمول محاسبه بک اپ یو پی اس به امپراژ دلخواه باتری یو پی اس دست پیدا می کنیم طبق توضیحات گفته شده در محاسبه زمان بک آپ ups به آمپراژ باتری مناسب و تعداد باتری نیز دست پیدا میکنیم.