باتری های UPS چیست؟

باتری های UPS چیست؟

• باتری های UPS یا منبع تغذیه بدون وقفه (مخفف uninterruptible power supply) ، که به عنوان باتری بکاپ(پشتیبان) نیز شناخته می شود . هنگامی که منبع تغذیه معمولی خراب می شود یا ولتاژ به سطح غیرقابل قبول میرسد (برق قطع میشود) ، به عنوان نیروی پشتیبان عمل می کند.
• منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) یک دستگاه الکتریکی است که در صورت قطع منبع تغذیه ورودی یا برق اصلی ، برق اضطراری را تأمین می کند. یو پی اس با سیستم برق کمکی یا اضطراری یا ژنراتور آماده به کار تفاوت دارد .زیرا از طریق تأمین انرژی ذخیره شده در باتری ها ، ابرخازن ها یا چرخ های فلایویل ، حفاظت آنی را در برابر قطع برق ورودی ایجاد می کند. مدت زمان کارکرد باتری اکثر منابع برق بی وقفه نسبتاً کوتاه است (فقط چند دقیقه) .اما برای راه اندازی منبع تغذیه آماده به کار یا خاموش کردن صحیح تجهیزات محافظت شده کافی است. این یک نوع سیستم قدرت مداوم است.
• یک UPS معمولاً برای محافظت از سخت افزارهایی مانند رایانه ، مراکز داده ، تجهیزات مخابراتی یا سایر تجهیزات الکتریکی استفاده می شود. در آن قطع برق غیر منتظره می تواند باعث صدمات ، خرابی دائمی ، اختلال جدی در کسب و کار یا از دست دادن داده شود. اندازه واحدهای UPS از واحدهای طراحی شده برای محافظت از یک رایانه بدون مانیتور ویدئویی (حدود 200 ولت آمپر) تا واحدهای بزرگ تغذیه کننده کل مراکز داده یا ساختمان ها است. بزرگترین UPS جهان ، سیستم ذخیره انرژی باتری 46 مگاواتی (BESS) است.این UPS در فیربنکس ، آلاسکا ،که در هنگام قطع برق ، کل شهر و جوامع روستایی مجاور را تغذیه می کند.

انواع مختلف باتری UPS

• سه نوع اصلی باتری در منبع تغذیه بدون وقفه استفاده می شود: نیکل-کادمیوم ، سرب-اسید و لیتیوم-یون. “بهترین” نوع UPSی وجود ندارد; زیرا انتخاب باید به صورت موردی انجام شود.

باتری های سرب اسید UPS(Lead-Acid)

• باتری های سرب اسیدی دارای سابقه قابل اطمینانی در هنگام استفاده در سیستم تغذیه بدون وقفه هستند. در برنامه های قدرت بزرگ (large power applications)، وقتی که وزن معیار نباشد ، مقرون به صرفه ترین انتخاب هستند.
• این مقرون به صرفه بودن با سایر ویژگی های عملکردی مانند امپدانس(مقاومت ظاهری) داخلی پایین و تحمل بالا ترکیب شده است.
• باتری های سرب اسید در دو نوع مختلف عرضه می شوند:

سوپاپ تنظیم شده (VRLA)

• این اسید که به عنوان سرب مهر و موم شده (Sealed Lead-Acid) (SLA) نیز شناخته می شود . رایج ترین نوع موجود در سیستم های UPS مدرن است. آنها معمولاً دارای عمر 5 یا 10 ساله هستند . بهتر است در یک اتاق خشک و کنترل آب و هوا در دمای 20-25 درجه سانتی گراد نگهداری شوند.
• باتری های VRLA در داخل محفظه ای بسته می شوند که دارای دریچه ای است که در صورت افزایش بیش از حد فشار داخلی ، گاز را آزاد می کند . بنابراین به اصطلاح ” سوپاپ تنظیم شده ” میگویند.
• از آنجا که مهر و موم شده اند ، می توان آنها را به صورت عمودی یا افقی نصب کرد . بنابراین برای استفاده در محفظه های باتری ، سینی های قفسه بندی یا کابینت های خارجی مناسب است. علاوه بر این ، آنها به هیچ گونه مراقبت مستقیم مانند پر کردن مرتب آب نیاز ندارند.
• دو نوع اصلی ترکیب الکترولیت در باتری VRLA UPS استفاده می شود. تشک شیشه ای جذب شده (AGM) ، جایی که الکترولیت در جداکننده شیشه ای میکروفیبر متخلخل نگهداری می شود. و ژل که از ترکیب اسید سولفوریک و سیلیس تهیه شده است.
• تکولوژی AGM به دلیل هزینه کمتر ، مقاومت داخلی کمتر و نرخ شارژ/تخلیه بیشتر برای باتری های UPS یک اصل و قاعده است.
• در مقایسه ، VRLA پر شده با ژل دارای مقاومت داخلی بالاتری است که باعث می شود برای تخلیه با سرعت بالا که معمولاً در برنامه های UPS استفاده می شود مناسب نباشد. این مزایا را از نظر طیف وسیع تر دمای کار (40- درجه سانتیگراد تا 55+ درجه سانتی گراد) و عمر طولانی طراحی ارائه می دهد.

 تهویه باز(VLA)

• این باتری ها که با نام Flooded نیز شناخته می شوند .این باتری دارای صفحاتی هستند که با اسید الکترولیت پر شده اند. عمر طولانی (حداکثر 20 سال) دارند و معمولاً در تاسیسات بزرگ با آمپر ساعت (Ah) بالا استفاده می شود.
• از آنجا که آنها مهر و موم نشده اند ، هیدروژن تولید شده مستقیماً به محیط خارج می شود. این بدان معناست که نصب و راه اندازی با استفاده از باتری VLA به سیستم های تهویه قوی تری نیاز دارد .آنها می تواند خطرات ایمنی بیشتری ایجاد کند.
• برای غلبه بر این خطرات ، در صورت نشت اسید ، باتری های VLA باید در یک اتاق اختصاصی با امکانات شستشو قرار داده شوند. از آنجا که آنها دارای تهویه بالایی هستند ، باید آنها را نیز به صورت عمودی نگه داشت. سطح آب را به صورت دستی بالا ببرید.
• آنها نمی توانند در کابینت یا قفسه استفاده شوند . به این معنی که برای محیط های اداری یا تاسیسات مرکز داده مناسب نیستند. باتری های VLA نیز گرانتر از جایگزین VRLA هستند.

باتری های UPS نیکل-کادمیوم

• باتری های نیکل-کادمیوم (NiCd) یک گزینه محبوب برای تأسیسات مخابراتی بودند . در حالی که هنوز برای برنامه های UPS در مکان هایی با دمای محیط بسیار بالا ، به ویژه خاورمیانه استفاده می شوند.
• الکترودهای باتری از هیدروکسید نیکل در قطب مثبت و هیدروکسید کادمیم در قطب منفی تشکیل شده است.
• NiCds   مزایای عمر 20 ساله ، توانایی کنترل طیف وسیعی از دمای محیط (20- تا 40+ درجه سانتی گراد) ، عمر چرخه بالا و تحمل تخلیه عمیق را ارائه می دهد.
• از سوی دیگر ، باتری های NiCd UPS بسیار گرانتر از انواع سنتی VRLA هستند. از آنجا که نیکل و کادمیوم مواد سمی هستند ، این امر دفع و بازیافت در پایان عمر مفید را گران می کند.
• این امر به ویژه در کشورهایی با سیاست ها و مقررات زیست محیطی دقیق مانند انگلستان صادق است.

باتری UPS لیتیوم یون

• باتری های لیتیوم-یونی (Li-Ion) مدتهاست که در دستگاه های الکترونیکی مانند لپ تاپ و تلفن های هوشمند استفاده می شوند . در حالی که آنها در حال حاضر عناصر اصلی رشد خودروهای برقی هستند. اما اخیراً آنها به یک گزینه فزاینده برای منابع برق بی وقفه و دیگر سیستم های ذخیره انرژی مانند استفاده از فناوری انرژی های تجدیدپذیر مانند باد یا خورشیدی تبدیل شده اند.
• از مزایای Li-Ion می توان به قابلیت اطمینان بالاتری نسبت به باتری های سنتی VRLA/SLA به دلیل سیستم های نظارت و مدیریت باتری داخلی اشاره کرد .Li-Ion هر سلول را برای هرگونه تغییر در عملکرد بررسی می کند.
• یکی دیگر از مزایای باتری های UPS لیتیوم یون این است که آنها به دلیل چگالی قدرت بسیار کوچکتر و سبک تر هستند. همچنین زمان شارژ سریعتر ، چرخه های طولانی تر و حداقل عمر مفید آنها در مقایسه با  VRLA/SLA دو برابر است.
• با وجود کاهش هزینه باتری های Li-Ion UPS در سال های اخیر هنوز هم انتخاب اولیه بسیار گران تر از سایر گزینه ها است.
• با این حال ، عمر طولانی تر ، هزینه های اولیه بالاتر را متعادل می کند. Li-Ion گرمای کمتری تولید می کند و می تواند در دماهای بالاتر کار کند . به این معنی که آنها به تهویه مطبوع زیادی احتیاج ندارند .آنها می تواند هزینه های سرمایش را کاهش دهد.