نحوه عملکرد داخلی باتری‌های یو پی اس

در این فصل از سال که کوچکترین اختلال در برق می‌تواند به خسارات بزرگی منجر شود. این خسارات می‌تواند در یک دفتر خانگی، یک مرکز داده یا حتی یک بیمارستان رخ دهد. به همین دلیل، سیستم‌های برق اضطراری (UPS) به ابزارهای ضروری تبدیل شده‌اند. این دستگاه‌ها مانند نگهبانانی عمل می‌کنند و اطمینان می‌دهند که سیستم‌های حیاتی در صورت قطع برق، نوسانات یا سایر اختلالات الکتریکی همچنان به کار خود ادامه می‌دهند. قلب هر سیستم UPS، باتری است. این باتری، قهرمان خاموش است که انرژی را ذخیره می‌کند و دقیقاً در زمان نیاز آن را تحویل می‌دهد. اما دقیقاً چگونه یک باتری یو پی اس کار می‌کند و چرا اینقدر حیاتی است؟ بیایید مکانیزم، کاربردها، مزایا و سوالات رایج در مورد باتری‌های UPS را بررسی کنیم.

UPS چیست و چگونه کار می‌کند؟

قبل از اینکه به جزئیات باتری UPS بپردازیم، ضروری است که بدانیم UPS چیست. UPS یا منبع تغذیه بدون وقفه، یک دستگاه برقی است که در صورت قطع برق اصلی، برق پشتیبان را برای دستگاه‌های متصل فراهم می‌کند. برخلاف ژنراتورها که ممکن است زمان زیادی برای روشن شدن نیاز داشته باشند، UPS تقریباً بلافاصله، معمولاً در عرض چند میلی‌ثانیه، برق را تأمین می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که هیچ وقفه‌ای در سیستم‌های حیاتی شما رخ نمی‌دهد.

سیستم UPS از سه جزء اصلی تشکیل شده است: 1- ریکتیفایر 2- اینورتر 3- باتری.

ریکتیفایر جریان متناوب (AC) ورودی را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌کند که برای شارژ باتری استفاده می‌شود.

اینورتر سپس جریان مستقیم ذخیره شده در باتری را دوباره به جریان متناوب تبدیل می‌کند تا در صورت نیاز به دستگاه‌های متصل شده تامین شود. بنابراین، باتری جزء اصلی است که انرژی را ذخیره می‌کند و در هنگام قطع برق آن را آزاد می‌کند.

 باتری یو پی اس چطور کار می‌کند؟

باتری UPS یک باتری قابل شارژ است که برای تامین برق دستگاه‌های متصل هنگام قطع برق اصلی طراحی شده است. در اینجا توضیح گام به گام نحوه عملکرد آن آمده است:

• شارژ باتری: وقتی یوپی‌اس به یک منبع برق پایدار متصل است، رکتایفِر برق متناوب ورودی را به برق مستقیم تبدیل می‌کند که باتری را شارژ می‌کند. بیشتر سیستم‌های یوپی‌اس از باتری‌های اسید سرب استفاده می‌کنند، اما باتری‌های لیتیوم-یون به دلیل عمر طولانی‌تر و کارایی بیشتر، رایج‌تر می‌شوند.
• باتری شارژ شده است و آماده‌ی تأمین برق در صورت نیاز است. دستگاه یو پی اس به طور مداوم سطح برق را کنترل می‌کند تا اطمینان حاصل شود که باتری همیشه شارژ شده و آماده است.
• قطع برق:

وقتی دستگاه یو پی اس (UPS) قطع برق یا افت ولتاژ (قهقهه برق) را تشخیص می‌دهد، بلافاصله به حالت باتری تغییر می‌کند. این تغییر خیلی سریع اتفاق می‌افتد—در عرض چند میلی‌ثانیه—به طوری که دستگاه‌های متصل بدون هیچ وقفه قابل توجهی به کار خود ادامه می‌دهند.

در این زمان، اینورتر برق DC ذخیره شده در باتری را گرفته و آن را به برق AC تبدیل می‌کند تا دستگاه‌های متصل را تغذیه کند.

• بازگشت برق:

وقتی برق اصلی برگشت، UPS به کار عادی برمی‌گردد. در این حالت، از یک وسیله به نام ریکتیفایر استفاده می‌کند تا برق AC را به برق DC تبدیل کند و باتری را شارژ کند.

حالا سیستم UPS آماده است تا در صورت قطع برق دوباره کار کند و برق را بدون وقفه تأمین کند.

انواع باتری های یو پی اس

در حالی که اصل کار اساسی باتری UPS یکسان است، انواع مختلفی از باتری ها در سیستم های UPS استفاده می‌شوند که هر کدام مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند:

• باتری های سرب-اسید:

این‌ها رایج‌ترین نوع باتری‌های استفاده شده در سیستم های UPS هستند زیرا قابل اعتماد و مقرون به صرفه هستند. آنها به دلیل توانایی خود در تأمین مقدار زیادی انرژی در مدت زمان کوتاه شناخته شده‌اند.

اما باتری‌های سرب اسیدی سنگین هستند، نسبت به انواع دیگر عمر کوتاه‌تری دارند و برای جلوگیری از مشکلاتی مثل سولفاته شدن نیاز به مراقبت منظم دارند.

• باتری‌های لیتیوم-یونی:

باتری‌های لیتیوم-یونی به دلیل عمر طولانی‌تر، چگالی انرژی بالاتر و وزن سبک‌تر، در سیستم‌های یو پی اس (UPS) محبوبیت بیشتری پیدا می‌کنند. همچنین، این باتری‌ها نسبت به باتری‌های سرب-اسید نیاز به نگهداری کمتری دارند.

اگرچه باتری‌های لیتیوم-یونی در ابتدا گران‌تر هستند، اما در طول عمر خود هزینه کل مالکیت بهتری ارائه می‌دهند.

• باتری‌های نیکل-کادمیوم (NiCd):

باتری‌های NiCd به دلیل دوام و قابلیت کارکرد در دماهای شدید، شناخته شده هستند. آن‌ها اغلب در سیستم‌های UPS صنعتی که قابلیت اطمینان بسیار مهم است، استفاده می‌شوند.

با این حال، باتری‌های NiCd دارای چگالی انرژی کمتری هستند و ممکن است دچار “اثر حافظه” شوند، جایی که اگر قبل از شارژ مجدد کاملاً تخلیه نشوند، ظرفیت خود را از دست می‌دهند.

به نقل از سایت صنایع الکترونیکی مگامداوم:

یو پی اس (UPS) دستگاهی است که در صورت قطعی برق شهری، با استفاده از باتری‌های داخلی آن، برق مصرفی را به صورت موقت تأمین می‌کند تا تجهیزات الکترونیکی و سایر ابزارهایی که به برق نیاز دارند، از این اختلال هیچ زمانی تحت تأثیر قرار نگیرند. یو پی اس معمولاً در محیط‌هایی که برق پایدار نیست و تجهیزات حساسی مانند سرورها، دستگاه‌های پزشکی و ماشین های ATM و نیز کاربردهای خانگی و دفتری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربردهای سیستم یو پی اس

سیستم‌های بی‌وقفه برق (UPS) در صنایع و محیط‌هایی که به برق مستمر نیاز است، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در اینجا چند مورد از کاربردهای رایج آنها را ذکر می‌کنیم:

• مراکز داده:

در مراکز داده، UPS اطمینان می‌دهد که سرورها، دستگاه‌های ذخیره‌سازی و تجهیزات شبکه در زمان قطعی برق، همچنان فعال باقی می‌مانند. حتی چند ثانیه خاموشی می‌تواند منجر به از دست رفتن داده‌ها، اختلال در خدمات و خسارات مالی قابل توجه شود.

• تاسیسات پزشکی

در بیمارستان‌ها و درمانگاه‌ها، از سیستم‌های UPS برای تأمین برق تجهیزات پزشکی حیاتی مانند دستگاه‌های تنفسی، مانیتورها و دستگاه‌های تشخیصی استفاده می‌شود. در چنین محیط‌هایی، قطع برق می‌تواند تفاوت بین زندگی و مرگ را تعیین کند.

• ارتباطات دیجیتال

در ارتباطات از سیستم‌های UPS استفاده می‌شود تا شبکه‌های ارتباطی بدون وقفه کار کنند. این سیستم‌ها باعث می‌شوند که خدمات مانند اینترنت، خطوط تلفن و انتقال داده‌ها بدون وقفه ادامه پیدا کنند.

• برای کار در خانه و استفاده شخصی:

یو پی اس (UPS) می‌تواند از کامپیوتر، روتر و سایر وسایل الکترونیکی ضروری شما در برابر خاموشی ناگهانی محافظت کند. این خاموشی‌های ناگهانی ممکن است باعث از دست رفتن اطلاعات یا آسیب دیدن سخت‌افزار شوند.

در محیط‌های صنعتی، سیستم‌های یو پی اس (UPS) به کنترل سیستم‌ها، تجهیزات اتوماسیون و دستگاه‌های ایمنی برق می‌رسانند. این کار باعث می‌شود که کارها حتی در زمان قطع برق، به صورت روان و ایمن ادامه پیدا کنند.

چرا باید از یو پی اس استفاده کنیم؟

• جلوگیری از از دست دادن داده‌ها:

یکی از مهم‌ترین مزایای UPS، توانایی آن در جلوگیری از از دست دادن داده‌ها است. چه در یک محیط شرکتی باشید یا در خانه کار کنید، از دست دادن کار ذخیره نشده به دلیل قطع برق می‌تواند ناامیدکننده و پرهزینه باشد. UPS زمان کافی را برای ذخیره کار شما و خاموش کردن سیستم به درستی فراهم می‌کند.

• حفاظت از سخت‌افزار:

نوسانات و قطع برق می‌توانند به تجهیزات الکترونیکی حساس آسیب جدی وارد کنند. یک منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) نه تنها برق پشتیبان ارائه می‌دهد، بلکه محافظت در برابر نوسانات را نیز ارائه می‌دهد و دستگاه‌های شما را از آسیب‌های احتمالی محافظت می‌کند.

• اطمینان از تداوم فعالیت کسب و کار:

برای کسب و کارها، یک منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) برای حفظ عملیات در هنگام قطع برق ضروری است. چه یک فروشگاه کوچک خرده فروشی باشد یا یک شرکت بزرگ، توانایی ادامه عملیات بدون وقفه می‌تواند در هزینه‌ها صرفه‌جویی کند و به شهرت شما آسیب نرساند.

• حمایت از سیستم‌های اضطراری:

در مکان‌هایی مثل بیمارستان‌ها، فرودگاه‌ها و مراکز پاسخگویی به بحران، سیستم‌های UPS از زیرساخت‌های حیاتی پشتیبانی می‌کنند و اطمینان می‌دهند که سیستم‌های اضطراری همیشه کار می‌کنند.

• مدیریت بهینه انرژی:

در حالی که هزینه اولیه خرید یک سیستم یوپی‌اس (UPS) ممکن است زیاد به نظر برسد، فواید بلندمدت آن مانند جلوگیری از آسیب به تجهیزات و کاهش زمان توقف، آن را به یک راه حل مقرون به صرفه تبدیل می‌کند.

به نقل از سایت نوانیا:

وظیفه اصلی باتری UPS پوشش شکاف بین قطعی برق و انرژی پشتیبان است. همچنین می‌تواند در شرایط نرمال، سیستم شما را قابل اعتمادتر کند. دلیل این امر این است که قیمت ups باید نسبت به نوسانات منبع تغذیه فوق‌العاده حساس باشد تا در صورت قطع برق بلافاصله پاسخ دهد. در نتیجه اگر در منطقه‌ای هستید که دارای منبع تغذیه ناپایدار است، مانند یک دفتر روستایی یا بیمارستان صحرایی، UPS برای حفظ سطح قدرت در هنگام افت و خیزهای منبع اصلی برق استفاده می‌شود.

سوالات رایج

 باتری یوپی‌اس چقدر عمر می‌کند؟

عمر باتری یو پی اس بستگی به نوع باتری و نحوه استفاده از آن دارد. باتری‌های اسیدی سرب معمولا ۳ تا ۵ سال عمر می‌کنند، در حالی که باتری‌های لیتیوم یونی می‌توانند تا ۱۰ سال عمر کنند. نگهداری منظم و استفاده صحیح می‌تواند عمر باتری یو پی اس شما را افزایش دهد.

آیا تعویض باتری یوپی‌اس توسط خودمان امکان‌پذیر است؟

بله، در اکثر موارد، می‌توانید باتری UPS را خودتان تعویض کنید. با این حال، بسیار مهم است که دستورالعمل‌های سازنده را دنبال کنید و از یک باتری سازگار استفاده کنید تا از آسیب به UPS یا باطل شدن گارانتی جلوگیری کنید.

چه مدت یکبار باید باتری یو پی اس را بررسی کنیم؟

هر شش ماه یک بار باتری UPS خود را آزمایش کنید. آزمایش منظم تضمین می‌کند که باتری در شرایط خوبی است و می‌تواند در صورت نیاز برق پشتیبان لازم را تامین کند.

چه اتفاقی می‌افتد اگر باتری یو پی اس خراب شود؟

اگر باتری UPS خراب شود، UPS قادر نخواهد بود در صورت قطع برق، برق اضطراری تامین کند. این می‌تواند منجر به از دست دادن داده‌ها، آسیب به سخت افزار و خرابی عملیاتی شود. تعمیر و نگهداری منظم و تعویض به موقع باتری می‌تواند از چنین خرابی‌هایی جلوگیری کند.

آیا می‌توانیم از یک یو‌پی‌اس برای چند دستگاه استفاده کنم؟

بله، یک یو پی اس می‌تواند چندین دستگاه را تغذیه کند، اما ضروری است که مصرف کل توان دستگاه‌های متصل از ظرفیت یو پی اس تجاوز نکند. اضافه بار یو پی اس می‌تواند منجر به توان پشتیبان ناکافی و آسیب بالقوه به سیستم شود.

نتیجه گیری

باتری UPS یک قطعه مهم است که در زمان قطع برق، تأمین مداوم برق را تضمین می‌کند و از داده‌ها، دستگاه‌ها و عملیات شما محافظت می‌کند. درک نحوه عملکرد باتری UPS، انواع باتری یو پی اس، کاربردها و مزایای آن می‌تواند به شما کمک کند تصمیمات آگاهانه‌ای در مورد انتخاب و نگهداری سیستم UPS خود بگیرید. خواه برای استفاده شخصی، تجاری یا صنعتی باشد، سرمایه‌گذاری در یک سیستم UPS قابل اعتماد یک تصمیم هوشمندانه است که آرامش خاطر را ارائه می‌دهد و در برابر عدم قطعیت‌های قطع برق محافظت می‌کند.