برق اضطراری یو پی اس (UPS) چیست و چگونه کار میکند؟

برق اضطراری UPS به هدف فراهم کردن برق پایدار از طریق تبدیل برق شهری به DC و بعد با استفاده از باتری های داخلی  هنگام قطع شدن برق به صورت خودکار به منبع متصل شده وتا زمان در دسترس بودن باتری برق تجهیزات الکترونیکی تامین شده و از اختلالات جدی که قطع برق به شبکه تجهیزات حساس وارد میکند جلوگیری میکند. 

برق اضطراری یو پی اس (UPS) چیست و چگونه کار میکند؟ 

برق اضطراری یو پی اس (Uninterruptible Power Supply) یا UPS یک دستگاه است که به منظور فراهم کردن برق پایدار و ناپذیراز طریق تبدیل برق شهری به برق DC و سپس با استفاده از باتری های داخلی خود به دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.  در صورت قطع شدن برق شهری،  یو پی اس به صورت خودکار به منبع باتری متصل شده و تا زمانی که باتری ها در دسترس هستند برق تجهیزات الکترونیکی را تامین می‌کند. این دستگاه در محیط‌هایی که قطع برق می‌تواند خسارات یا اختلالات جدی ایجاد کند، مانند مراکز داده، سرورهای اینترنتی، تجهیزات پزشکی حساس و حتی کامپیوترهای خانگی، به‌کار می‌رود.

 اجزای اصلی یو پی اس

1. باتری: منبع اصلی ذخیره انرژی در یو پی اس است که در هنگام قطع برق، انرژی را تأمین کرده و وظیفه تبدیل انرژی شیمیایی به الکترونیکی را دارد. باتری های یو پی اس قابل شارژ هستند و نقش بسیار مهمی در عملکرد و طرز کار این دستگاه دارند.
2. اینورتر (Inverter): وظیفه تبدیل انرژی DC ذخیره شده در باتری به  انرژی AC  شهری مورد نیاز دستگاه‌ها استفاده می شود. عملکرد این بخش بسیار قابل اهمیت است زیرا بدون آن امکان استفاده از  انرژی ذخیره شده باتری به صورت AC وجود ندارد.
3. شارژر باتری: انرژی الکتریکی را از برق شهری گرفته و برای شارژ باتری استفاده می‌کند. شارژ یو پی اس وظیفع شارژ کردن باتری دستگاه دریافت کننده را به عهده دارد و مجهز به سیستمی هستد که قادر به تشخیص پر شدن باطری هستند. پس از پر شدن آن، شارژ به صورت خودکار فرایند شارژ را متوقف کرده که این ویژگی طول عمر باتری را حفظ کرده و طرز کار ups را بهبود میبخشد. 
4. سوئیچ انتقال: این سوئیچ در صورت قطع برق شهری، انتقال سریع به برق باتری را مدیریت می‌کند.

 نحوه کار یو پی اس

1. حالت عادی: در شرایط طبیعی، یو پی اس برق را از شبکه شهری می‌گیرد و علاوه بر تأمین برق دستگاه‌های متصل، باتری‌های خود را نیز شارژ می‌کند.
  
2. قطع برق: به محض قطع برق، یو پی اس به‌ طور خودکار و بدون وقفه، برق را از باتری‌های داخلی خود تأمین می‌کند. این تغییر باید به سرعت بالا انجام شود تا دستگاه‌های متصل دچار قطعی نشوند.

3. بازگشت برق: هنگامی که برق دوباره وصل می‌شود، یو پی اس به حالت اولیه بازمی‌گردد و تأمین برق را از طریق شبکه ادامه می‌دهد و باتری‌ها را شارژ می‌کند تا برای قطع احتمالی آینده آماده باشند.

 انواع یو پی اس

• 1. یو پی اس های آنلاین (Online UPS):  در یو پی اس انلاین تجهیزات به صورت مستقیم به باتری های یو پی اس متصل هستند برق شهری به طور خاموش کشیده شده و فقط هنگام شارژ باتری به دستگاه داده می‌شود.این نوع یو پی اس بیشترین حفاظت را ارائه می‌دهد.
• 2. یو پی اس های آفلاین (Offline UPS): تجهیزات مستقیما به برق شهری متصل هستند و اینورتر غیرفعال است، به محض قطعی برق، سیستم به صورت خودکار به اینورتر دستور میدهد تا با استفاده از انرژی ذخیره به عنوان پشتیبان برق عمل کرده و یو پی اس برق را از باتری تامین می کند.
• 3. یو پی اس های لاین اینتراکتیو (Line Interactive UPS): برق شهری در حالت عادی به صورت مستقیم تأمین می‌شود اما یو پی اس با تنظیم ولتاژ می‌تواند نوسانات کوچک برق را اصلاح کند. در واقع لاین اینتر اکتیو یک نوع پشتیبانی برق است که از طریق یک باتری داخلی برق را به دستگاه متصل تامین میکند. از این نوع یو پی اس در محیط های کوچک و غیر حساس (خانه، دفاتر کوچک، فروشگاه کوچک و...) استفاده می شود.

یو پی اس‌ها از دستگاه‌ها در برابر نوسانات ولتاژ، افت‌های ناگهانی ولتاژ و حتی خاموشی کامل برق محافظت کرده و به این ترتیب از خرابی‌های احتمالی و از دست رفتن داده‌ها جلوگیری می‌کنند. بهترین و مدرن‌ترین یو‌ پی ‌اس، UPS های انلاین می باشند.

بیشتر بخوانید: اجزای خانه هوشمند

 چرا UPS ضروری است ؟

UPS (Uninterruptible Power Supply)  به دلایل زیر یک وسیله ضروری به حساب می‌آید:

1. حفاظت در برابر قطع برق

   UPS یک منبع برق اضطراری فراهم می‌کند که هنگام قطع برق یا افت ولتاژ، سیستم‌ها و تجهیزات حساس شما را همچنان فعال نگه می‌دارد. این موضوع خصوصاً در مکان‌هایی که قطع برق غیرمنتظره است، اهمیت زیادی دارد، زیرا از خاموشی ناگهانی سیستم‌های حساس مثل سرورها، کامپیوترها یا تجهیزات پزشکی جلوگیری می‌کند.

2. جلوگیری از از دست دادن داده‌ها

   قطع ناگهانی برق می‌تواند باعث از بین رفتن داده‌ها شود، به‌خصوص اگر در حال کار روی فایل‌های مهم باشید. UPS با ارائه زمان کافی برای ذخیره‌سازی و خاموش کردن ایمن دستگاه‌ها، از این اتفاق جلوگیری می‌کند.

3. حفاظت در برابر نوسانات برق

   UPS ها معمولاً دارای ویژگی‌هایی هستند که دستگاه‌ها را در برابر نوسانات ولتاژ، برق ضعیف یا بیش از حد قوی محافظت می‌کنند. نوسانات برق می‌تواند به تجهیزات الکترونیکی آسیب بزند، و استفاده از UPS می‌تواند جلوی این خرابی‌ها را بگیرد.

4. تداوم فعالیت کسب‌و‌کار

   برای بسیاری از کسب‌و‌کارها و شرکت‌ها، دسترسی مداوم به برق ضروری است. قطع برق می‌تواند باعث توقف تولید، از دست رفتن اطلاعات حیاتی و در نهایت ضرر مالی شود. UPS کمک می‌کند تا تجهیزات حیاتی همچنان کار کنند و از توقف ناگهانی جلوگیری می‌کند.

5. محافظت از تجهیزات گران‌قیمت

   بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی، به‌ویژه سرورها و سیستم‌های حساس، هزینه بالایی دارند و هرگونه خرابی یا قطع ناگهانی می‌تواند به آن‌ها آسیب برساند. UPS از این تجهیزات حفاظت کرده و به آن‌ها زمان لازم برای خاموشی ایمن را می‌دهد.

در کل، UPS به شما این امکان را می‌دهد که حتی در شرایط بحرانی و قطعی برق، از داده‌ها و دستگاه‌های خود محافظت کنید و در برابر نوسانات برق مقاومت داشته باشید.

کاربرد UPS در خانه هوشمند چیست؟

استفاده از UPS (منبع تغذیه بدون وقفه) در خانه‌های هوشمند چندین مزیت و کاربرد دارد که به بهبود عملکرد و امنیت سیستم‌های مختلف کمک می‌کند:

1. محافظت از دستگاه‌ها و سیستم‌ها: UPS می‌تواند در مواقع قطع برق، برق مورد نیاز دستگاه‌های حساس مانند روترها، مودم‌ها، سرورها و تجهیزات مرکزی خانه هوشمند را تأمین کند. این باعث می‌شود که این دستگاه‌ها بلافاصله خاموش نشوند و اطلاعات یا تنظیمات خود را از دست ندهند.

2. ایمنی و امنیت: بسیاری از سیستم‌های امنیتی خانه‌های هوشمند مانند دوربین‌ها و دزدگیرها به برق نیاز دارند. در صورت قطع برق، UPS می‌تواند برق موقت این سیستم‌ها را تأمین کند تا امنیت خانه حفظ شود.

3. تداوم ارتباطات: وسایل ارتباطی مانند مودم‌ها و روترها برای اتصال به اینترنت وابسته به برق هستند. با استفاده از UPS، می‌توانید در هنگام قطع برق ارتباط اینترنتی خود را حفظ کنید، که برای کنترل و نظارت بر خانه از راه دور بسیار مهم است.

4. حفاظت در برابر نوسانات برق: علاوه بر حفظ انرژی در هنگام قطع برق، بسیاری از UPSها سیستم محافظت در برابر نوسانات برق دارند که می‌تواند از آسیب به دستگاه‌ها جلوگیری کند.

5. نگهداری سیستم‌های اتوماسیون: در بسیاری از خانه‌های هوشمند، سیستم‌های اتوماسیون مانند دما، روشنایی و سرمایش و گرمایش به صورت خودکار تنظیم می‌شوند. استفاده از UPS به حفظ تنظیمات و عملکرد صحیح این سیستم‌ها کمک می‌کند.

هنگام قطعی برق تمامی سیستم ها ممکن است از کار افتاده و در کارکردشان اختلال ایجاد شود. به همین علت، استفاده از یو پی اس برای تامین برق بدون قطعی تجهیزات ضروری است. یو پی اس به عنوان یک تامین کننده برق اضطراری هنگام قطعی برق، باطری های خود را فعال و برق تجهیزات را تامین می کند.
به طور کلی، UPS نقشی حیاتی در حفظ عملکرد پایدار و ایمن خانه‌های هوشمند  و اهمیت ویژه ای در شرایط مختلف دارد.

بیشتر بخوانید: ساختمان هوشمند چیست؟

تفاوت اینورتر  و UPS چیست ؟

تفاوت اصلی بین اینورتر وUPS در عملکرد و کاربرد آن‌ها است. هر دوی این دستگاه‌ها برای تأمین برق اضطراری استفاده می‌شوند، اما تفاوت‌های مهمی دارند که به شرح زیر است:

 1. عملکرد

   - اینورتر (Inverter): این دستگاه برق DC (جریان مستقیم) را به برق AC (جریان متناوب) تبدیل می‌کند. اینورتر معمولاً زمانی به کار می‌رود که نیاز به تبدیل برق از یک باتری یا منبع خورشیدی به برق مورد نیاز دستگاه‌های خانگی یا صنعتی وجود دارد. اما اینورترها به تنهایی در مواقع قطع برق فوری توانایی جبران ندارند و تا زمان راه‌اندازی و سوئیچ کردن به باتری زمان‌بر است.

   - UPS (منبع تغذیه بدون وقفه): UPS یک دستگاه است که به صورت مداوم برق AC را تأمین می‌کند و در صورت قطع برق به صورت آنی (بدون تأخیر) به باتری داخلی خود سوئیچ می‌کند. این باعث می‌شود که تجهیزات حساس مانند کامپیوترها و سرورها از قطع ناگهانی برق آسیب نبینند.
در واقع اینورتر منبع تغذیه  پشتیبان الکترونیکی را مهیا می  کند و یو پی اس جریان الکتریکی پشتیبان را برقرار می کند.
- اینورتر: زمان پشتیبانی اینورتر بیشتر میباشد.
- UPS: زمان پشتیبانی کمتری دارد.

 2. سرعت واکنش

   - اینورتر: معمولاً هنگام قطع برق نیاز به چند ثانیه یا حتی بیشتر برای شروع و تأمین برق از باتری دارد. بنابراین در مواردی که دستگاه‌های حساس در کار است، ممکن است تأخیر منجر به آسیب شود.
   - UPS: UPS بلافاصله پس از قطع برق به حالت باتری سوئیچ می‌کند و وقفه‌ای در تأمین برق رخ نمی‌دهد. این ویژگی برای دستگاه‌هایی که نیاز به برق مداوم دارند مانند کامپیوترها و تجهیزات پزشکی بسیار مهم است.

 3. کاربرد

   - اینورتر: برای دستگاه هایی که حساسیت بالایی ندارند قابل مصرف است. سرعت سوییچ اینورتر بسیار پایینتر از یو پی است و امکان دارد به تجهیزاتی که دارای حساسیت بسیار بالایی هستند خسارات جبران ناپذیری  وارد نماید.
   - UPS: عمدتاً برای محافظت از تجهیزات الکترونیکی حساس استفاده می‌شود تا از قطع ناگهانی برق و آسیب‌های ناشی از آن جلوگیری کند. سرعت سوییچ  معادل ۷ میلی ثانیه بوده و بسیار تند می باشد. 
پس اگر برای مراقبت از دستگاه های گران‌قیمت و با ارزشی مانند تجهیزات بیمارستانی یا ابر‌ رایانه ها نیازمند پشتیبانی قوی هستید، شرکت مرکزی آژير به شما UPS را پیشنهاد می‌دهد.

 4. ساختار و اجزا

   - اینورتر: این دستگاه به طور معمول فقط شامل مبدل  ACبه DCو باتری  برای ذخیره انرژی است.
   - UPS: علاوه بر مبدل AC‌‌به DC  ، شامل یک سیستم نظارت بر ولتاژ و توانایی تنظیم ولتاژ و فرکانس برق خروجی است تا در مواقع نوسان برق نیز پایداری سیستم حفظ شود.

 5. قیمت و مصرف انرژی

  - اینورتر: قیمت کمتری نسبت به UPS دارد و به دلیل استفاده نکردن دائمی از باتری، مصرف انرژی کمتری نیز دارد.
   - UPS: معمولاً گران‌تر است و به دلیل عملکرد مداوم و مدارهایی که در آن به کار رفته و کارایی بیشتری داشته و برقی با کیفیت و بدون نویز را به ما ارائه می دهد.

دستگاه UPS در مقایسه با اینورترکاربرد بیشتری دارد. سرعت یو پی اس پشتیبانی  لوازم خانگی و برقی را بدون تاخیر و نوسان فراهم میکند. اگر هدف شما صرفا تبدیل برق AC به DC  باشد اینورتر گزینه بسیار مناسبی برای شما می باشد. اما در صورتی که برای دستگاه های حساس نیاز به تامین برق مداوم دارید که هنگام قطع شدن برق نمی توانند هیچ وقفه ای را تحمل کنند، UPS بهترین گزینه برای استفاده شما می باشد.