انواع یو پی اس

با افزایش وابستگی تجهیزات الکترونیکی به برق پایدار، استفاده از یو پی اس به عنوان یک راهکار مطمئن برای تأمین انرژی بدون وقفه بسیار رایج شده است. شناخت انواع مختلف یو پی اس و تفاوت های آنها، به کاربران کمک می کند تا بسته به نیاز، انتخاب بهینه ای داشته باشند.

از انواع یو پی اس های موجود در بازار می توان به یو پی اس Offline (آفلاین)، یو پی اس Line interactive (لاین اینتراکتیو) و یو پی اس Online (آنلاین) اشاره نمود که به ترتیب مورد بررسی قرار می گیرند.

انواع توپولوژی یو پی اس 

یو پی اس آفلاین (Offline)

در این مدل، در شرایط عادی برق ورودی مستقیماً به تجهیزات منتقل می شود. تنها زمانی که ولتاژ خارج از محدوده مجاز شود یا برق قطع گردد، یو پی اس وارد مدار شده و انرژی لازم را از باتری تأمین می کند. مدت زمان انتقال انرژی در این حالت حدود ۲ تا ۱۰ میلی ثانیه است. برخی مدل ها دارای فیلترهای RF و مدارهای محافظ ولتاژ نیز هستند. این نوع یو پی اس برای تجهیزات غیرحساس و مصارف خانگی یا اداری با اهمیت پایین توصیه می‌شود.

نحوه عملکرد یو پی اس آفلاین

در این نوع یو پی اس در شرایط عملکرد عادی، توان از منبع ورودی AC متصل به برق شهر، از طریق TRANSFER SWICH به بار انتقال می یابد. در صورت خرابی منبع ورودی و یا خارج شدن ولتاژ و فرکانس AC ورودی از حدود مجاز، TRANSFER SWICH عمل کرده و تامین انرژی از طریق انرژی ذخیره شده در باطری ها صورت گرفته و مسیر اینورتر جایگزین مسیر AC می گردد.

بسیاری از مدلهای این یو پی اس در مسیر Bypass خود دارای فیلتر های RF (فرکانس رادیویی ) و مدارت تنظیم کننده ولتاژ هستند. این مسیر تا حدودی از افزایش شدید و ناگهانی ولتاژ (spike) و خارج شدن ناگهانی ولتاژ ورودی از حدود غیر مجاز، جلوگیری می کند.

شارژر باتری وظیفه آماده نگه داشتن باتری ups را به عهده دارد. اگر ولتاژ AC ورودی از حداقل مجاز پایین تر رود، اینورتر بلافاصله شروع به کار کرده و بار به وسیله سوئیچ استاتیک  (رله خروجی) به اینورتر منتقل می شود. با توجه به این که مراحل انتقال پس از قطع ولتاژ Bypass آغاز می شود وقفه اجتناب ناپذیر در تامین انرژی بار روی می دهد. اگرچه این وقفه کوتاه به اندازه ۱۰~۲میلی ثانیه است.

یو پی اس لاین اینتراکتیو (Line interactive)

در این مدل، اینورتر همیشه فعال است و به خروجی متصل می باشد. هنگام افت ولتاژ یا قطع برق، باتری به سرعت وارد مدار می شود و تغذیه بار بدون وقفه انجام می شود. برخی مدلها به ترانس Buck/Boost مجهز هستند که نوسانات ولتاژ را تنظیم کرده و دامنه ولتاژ قابل قبول را افزایش می دهد. ترانس فرورزنانس نیز در برخی نمونه ها به‌کار می رود که باعث کاهش نویز و تأخیر در سوییچینگ می شود. این مدل برای مراکز اداری و تجهیزات نیمه حساس مناسب است.

نحوه عملکرد یو پی اس لاین اینتراکتیو

همانطور که در شکل مشاهده می گردد اینورتر همواره روشن و به خروجی یوپی اس متصل است. باتری ها از این طریق نیز قابلیت شارز را دارا هستند. در صورت خرابی منبع ورودی و یا خارج شدن ولتاژ و فرکانس AC ورودی از حدود مجاز، پیوستگی توان خروجی از اینورتر و انرژی ذخیره شده باتری ups تامین می گردد. در مقایسه با مدل آفلاین، تجهیزات فیلترینگ بیشتری تعبیه شده و ناپایداری خروجی و نویزهای سوییچینگ نیز کاهش یافته است.

گاهاً ترانس Buck/Boost (مبدل Dc به DC) جهت تنظیم ولتاژ در مسیر Bypass اضافه می شود. این ترانس با سیم پیچ ثانویه چند سر به همراه چندین رله تنظیم می شود. به طوریکه هر دو سطح پایین و بالای ولتاژ مسیر Bypass را به طور مناسب پوشش داده و بدین طریق ولتاژ خروجی یوپی اس را به اندازه ولتاژ مورد نیاز محدود می کند. این بدین معناست که محدوده ولتاژ قابل قبول ورودی (بدون نیاز به عملکرد اینورتر) افزایش می یابد.

عملکرد ترانس فرورزنانس نیز شبیه ترانس Buck/Boost می باشد، در این مورد ترانس فرورزنانس جایگزین ترانس Buck/Boost (مبدل Dc به DC) شده است. این ترانس تنظیم و رگولاسیون ولتاژ را در برابر اختلالهایی مانند نویز خط الکتریکی انجام می دهد. همچنین این ترانس با ذخیره انرژی، برق مورد نیاز کامپیوترها را در زمان قطع کامل برق برای مدت کوتاهی تامین می کند. بنابریان بدون ایجاد وقفه در جریان برق؛ بار بین مسیرBypass به اینورتر منتقل شده و یو پی اس عملاً به یک سیستم واقعی On-Line تبدیل می شود که در خروجی آن وقفه ای مشاهده نمی شود.البته در عمل،شاهد چند میلی ثانیه زمان swiching هستیم.

یو پی اس آنلاین (Online)

این مدل پیشرفته ترین نوع یو پی اس است که عملکرد آن به صورت مداوم است. بنابراین، تجهیزات همیشه از برق تثبیت شده تغذیه می شوند. در زمان قطعی برق، انرژی از باتری بدون هیچ‌گونه تأخیر به بار منتقل می شود. به همین دلیل یو پی اس آنلاین گزینه ای مناسب برای تجهیزات بسیار حساس مانند سرورها، تجهیزات پزشکی و مراکز داده است.

نحوه عملکرد یو پی اس آنلاین

زمانیکه برق شهر در جریان است این بخش باطری را شارژ و انرژی اینورتر را توسط یک ولتاژ dc ثابت تامین می کند. در صورتی که برق ورودی (برق شهر) قطع شود شارژ خاموش شده و انرژی DC اینورتر توسط باتری تامین می شود و از این زمان باتری رفته رفته خالی می شود.

این نوع یو پی اس که اصطلاحا یو پی اس Double Conversion نیز نامیده می شود بالاترین میزان حفاظت را ارائه می کند. زیرا بار همواره با یک ولتاژ تنظیم شده تغذیه می شود. به عبارت دیگر حتی زمانی که برق شهر وجود دارد یکسو کننده شارژر و بخش های اینورتر فعال هست. در حالت عادی هنگامی که بار انرژی خود را دریافت می کند به خوبی در برابر اختلالات برق شهر محافظت می شود.

چون یکسو کننده (رکتیفایر) و اینورتر مانند یک سد در برابر نویز موجود در خطوط انتقال برق و نوسانات زودگذر ولتاژ عمل کرده و در نهایت یک ولتاژ خروجی کاملآ تثبیت شده را تامین می کنند. اگـر ولتــاژ ورودی از محدوده مجاز (مثل۱۰%+ تا ۲۰%-) تجاوز کند یا این که کاملآ قطع شود.

اینورتر با استفاده از انرژی باتری به کار خود ادامه می دهد. انجام این مراحل به نحوی صورت می پذیرد که هیچ وقفه ای به بار منتقل نشود. زمانی که انرژی باتری استفاده می شود اینورتر مانند زمان استفاده از برق شهر همان میزان رگولاسیون ولتاز را ارائه می کند و بار از طریق سوئیچ استاتیک به خروجی اینورتر متصل است.در این مدار،rectifier کار اصلاحات توان را نیز انجام می دهد.

کاربرد انواع یو پی اس ها

یو پی اس آفلاین ساده ترین و اقتصادی ترین نوع در میان انواع یو پی اس ها است. کاربرد این مدل بیشتر در مصارف خانگی، کامپیوترهای شخصی و تجهیزات با حساسیت پایین است. زیرا توانایی محافظت کامل در برابر نوسانات شدید را ندارد اما برای محیط هایی که قطعی برق به ندرت رخ می‌دهد، گزینه ای مقرون به صرفه به شمار می رود.

یو پی اس آنلاین پیشرفته ترین نوع این دستگاه ها محسوب می شود. این تکنولوژی باعث می شود که هیچ گونه نوسان یا قطعی تاثیری روی عملکرد تجهیزات نگذارد و جریان خروجی کاملاً پایدار و بدون وقفه باشد. به همین دلیل در مراکز داده، تجهیزات پزشکی یا آزمایشگاهی و صنایع حساس استفاده از این مدل بسیار رایج است.

یو پی اس لاین اینتراکتیو به نوعی ترکیب بین دو مدل آفلاین و آنلاین است. این مدل بیشتر برای دفاتر اداری، تجهیزات شبکه و دستگاه‌هایی که نوسانات خفیف دارند مناسب است و کارایی قابل قبولی با قیمت اقتصادی ارائه می دهد.

مقایسه سه مدل یو پی اس

برای انتخاب بهترین یو پی اس، درک تفاوت ها و ویژگی های کلیدی سه مدل رایج آن یعنی آفلاین، لاین اینتراکتیو و آنلاین اهمیت زیادی دارد. این مدلها از نظر عملکرد، سطح حفاظت، قیمت و نوع کاربرد با یکدیگر تفاوت دارند.

یو پی اس آفلاین، ابتدایی ترین نوع است و بیشتر برای استفاده های ساده و خانگی مناسب است. در این مدل، سیستم تنها هنگام قطع برق وارد عمل شده و برق مورد نیاز تجهیزات را از باتری تأمین می کند. به دلیل نبود فیلترینگ پیشرفته، در برابر نوسانات شدید برق محافظت کاملی ندارد، اما از نظر اقتصادی بسیار مقرون به‌ صرفه است.

یو پی اس لاین اینتراکتیو یک سطح بالاتر است و قابلیت تنظیم ولتاژ را دارد. در این مدل، اینورتر همیشه روشن است و در صورت بروز اختلال در برق ورودی، سریع تر از مدل آفلاین وارد مدار می شود. وجود سیستم تثبیت کننده ولتاژ باعث شده که برای محیط های اداری، شبکه های کامپیوتری و سیستم های حساستر مناسب باشد.

یو پی اس آنلاین بهترین عملکرد را ارائه می دهد. در این مدل، برق خروجی به‌طور دائم تولید می شود. این ویژگی باعث حذف کامل نویز، نوسانات و اختلالات شبکه برق می شود و بدون کوچک ترین وقفه، برق پایدار و خالص را به تجهیزات می رساند. یو پی اس آنلاین برای تجهیزات حیاتی مثل سرورها، تجهیزات پزشکی یا صنعتی توصیه می شود، هرچند هزینه ی بیشتری دارد.

تفاوت بین یو پی اس آنلاین و آفلاین

تفاوت در ورودی

یو پی اس آنلاین: این منبع تغذیه مستقیم به آن می رسد و به نوبه خود، آن را از قدرت مبدل AC-DC به دستگاه الکترونیکی استفاده می کند.

یو پی اس آفلاین: این منبع تغذیه AC می شود و شارژ می شود، اما قدرت اینورتر AC-DC شارژ فقط در زمانی اتفاق می افتد که برق قطع شود.

تفاوت در دمای عملیاتی

یو پی اس آنلاین: هر زمان که این دستگاه ها روشن شوند، قدرت را به دستگاه های الکترونیکی می دهد. بله، شارژ می شود و سپس قدرت را به دستگاه ها می دهد. این به این معنی است که باید بیشتر وقت کار کند و دمای کار نیز باشد.

یو پی اس آفلاین: این فقط در هنگام خرابی برق به تصویر می آید. بنابراین، دمای کار همیشه بالاتر نیست و هنگامی که برای زمان بیشتری استفاده می شود، حرارت داده می شود.

تفاوت در قطعات مورد استفاده

یو پی اس آنلاین: به منظور حفظ فرکانس عملیات و قدرت مداوم دستگاه الکترونیکی، به بخش های متعددی نیاز دارد. این قطعات باید با احتیاط انتخاب شوند به عنوان آن را با ایستادن درجه حرارت بالاتر.

یو پی اس آفلاین: زمان کار واقعا کمتر است و از این رو قطعات نیز می تواند انتخاب شود. این قطعات اغلب اغلب گرم نیست و از این رو این نوع قطعات به اندازه کافی برای قرار دادن است. همچنین فقط در شرایط شدید مانند از دست دادن قدرت طولانی مدت، عملیات خود را برای مدت طولانی تر نیاز دارد. از این رو نیازی نیست که در مورد قطعات بسیار محتاط باشید زیرا آنها برای ساعت های طولانی استفاده می شوند.

تفاوت در هزینه

یو پی اس آنلاین: تعداد قطعات مورد استفاده در اینجا برای تنظیم آن نیازمند هزینه بیشتری است.

یو پی اس آفلاین: به هزینه کمتری نیاز دارد، زیرا تنها قطعات کمتری در آن وجود دارد.

تفاوت در باتری

یو پی اس آنلاین: با استفاده از باتری خود در تمام طول زمانی که دستگاه الکترونیکی در حال استفاده است. بنابراین باتری همیشه در اینجا استفاده می شود.

یو پی اس آفلاین: هرگز از باتری استفاده نمی کند تا زمانی که یک خرابی برق وجود داشته باشد. بنابراین باتری به ندرت در اینجا استفاده می شود.

تفاوت در اعوجاج ولتاژ شدید

یو پی اس آنلاین: همانطور که طراحی شده است برای مقابله با چنین نوسانات شدید ولتاژ و شرایطی که در اینجا انتظار می رود. همانطور که UPS آنلاین همیشه در خدمت بدون در نظر گرفتن نوسان ولتاژ قدرت اصلی است، هیچ چیز در مورد آن نگران نباشید.

یو پی اس آفلاین: بیشتر نوسانات ولتاژ، بیشتر UPS آنلاین استفاده می شود. سوئیچ مکرر می تواند منجر به تعویض تاخیر شود و یا در نهایت می تواند عملکرد آن را کاهش دهد.

تفاوت در خروجی

یو پی اس آنلاین: این ثابت باقی می ماند و تقریبا به یک فرکانس خاص ثابت می شود.

یو پی اس آفلاین: در محدوده قابل توجهی متفاوت است.

تفاوت در قابلیت اطمینان

یو پی اس آنلاین: هنگامی که از UPS برای مدت طولانی استفاده می کنید، سرویس غیرقابل اعتماد ارائه می شود.

یو پی اس آفلاین: با توجه به کمترین قطعات مورد استفاده و دمای عملیاتی کمتر، خدمات قابل اعتماد ارائه می شود.

تفاوت در مواقع استفاده

یو پی اس آنلاین: استفاده از آن زمانی که شما نیاز به UPS برای مدت زمان طولانی تر و منبع تغذیه اصلی به شدت نوسان می کند.

یو پی اس آفلاین: از آن استفاده کنید زمانی که شما بسیار نگران هزینه ها و زمانی که شما می خواهید درجه حرارت پایین تر.