همه چیز درباره باتری یو پی اس

در این مقاله به بررسی و توضیح باتری یو پی اس و کاربرد و مشخصات آن می پردازد.

همچنین شما می توانید به صفحه اینستاگرام تک استارت مراجعه کنید.

همه چیز درباره باتری یو پی اس

تعریف UPS

•  UPSیا منبع تغذیه بدون وقفه (مخفف uninterruptible power supply)، که به عنوان باتری بکاپ (پشتیبان) نیز شناخته میشود، هنگامی که منبع تغذیه معمولی خراب میشود یا ولتاژ به سطح غیرقابل قبول میرسد (برق قطع میشود)، به عنوان نیروی پشتیبان عمل میکند.

منبع تغذیه بدون وقفه

• منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) یک دستگاه الکتریکی است که در صورت قطع منبع تغذیه ورودی یا برق اصلی، برق اضطراری را تأمین میکند. 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 میکند.
• مدت زمان کارکرد باتری اکثر منابع برق بی وقفه نسبتاً کوتاه است (فقط چند دقیقه). این یک نوع سیستم قدرت مداوم است.

کاربرد باتری یو پی اس

• یک UPS معمولاً برای محافظت از سخت افزارهایی مانند رایانه، مراکز داده، تجهیزات مخابراتی یا سایر تجهیزات الکتریکی استفاده میشود که در آن قطع برق غیر منتظره میتواند 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)، در فیربنکس، آلاسکا ،که در هنگام قطع برق، کل شهر و جوامع روستایی مجاور را تغذیه میکند.

انواع مختلف باتری یو پی اس

• سه نوع اصلی باتری در منبع تغذیه بدون وقفه استفاده میشود: 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:

1. سوپاپ تنظیم شده (VRLA)

• این اسید که به عنوان سرب مهر و موم شده (Sealed Lead-Acid) (SLA) نیز شناخته میشود. رایج ترین نوع موجود در سیستم های UPS مدرن است. آنها معمولاً دارای عمر 5 یا 10 ساله هستند و 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 میشوند. که دارای دریچه ای است که در صورت افزایش بیش از حد فشار داخلی ، گاز را آزاد میکند، بنابراین به اصطلاح ” سوپاپ تنظیم شده ” میگویند.

• از آنجا که مهر و موم شده اند، میتوان 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 میشود.
• تشک شیشه ای جذب شده (AGM) ، 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.

• VRLA پر شده با ژل مقاومت داخلی بالاتری دارد. که باعث میشود برای تخلیه با سرعت بالا که معمولاً در برنامه های UPS استفاده میشود 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 میدهد.

تهویه باز(VLA)

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

UPS نیکل-کادمیوم

• باتری های نیکل-کادمیوم (NiCd) یک گزینه محبوب برای تأسیسات مخابراتی بودند، در حالی که هنوز برای برنامه های UPS در مکانهایی با دمای محیط بسیار بالا، به ویژه خاورمیانه استفاده میشوند.
• 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. و از آنجا که نیکل و کادمیوم مواد سمی هستند، این امر دفع و بازیافت در پایان عمر مفید را گران میکند.
• 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 میشوند.
• در حالی که آنها در حال حاضر عناصر اصلی رشد خودروهای برقی هستند. اما اخیراً از آنها برای منابع برق بی وقفه و دیگر سیستم های ذخیره انرژی استفاده می کنند. مانند استفاده از فناوری انرژی های تجدیدپذیر مانند باد یا خورشیدی.

مزایای باتری های لیتیوم یونی

• از مزایای Li-Ion میتوان به قابلیت اطمینان بالاتری نسبت به باتری های سنتی VRLA/SLA به دلیل سیستم های نظارت و مدیریت باتری داخلی اشاره کرد که هر سلول را برای هرگونه تغییر در عملکرد بررسی میکند.
• 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 میکند. Li-Ion گرمای کمتری تولید میکند و میتواند در دماهای بالاتر کار کند، به این معنی که آنها به تهویه مطبوع زیادی احتیاج ندارند، که میتواند هزینه های سرمایش را کاهش دهد.

باتری‌های سیلد و غیرسیلد

امروزه باتری‌ها در دو نوع اصلی وجود دارند:

مهروموم نشده (پلمب‌نشده) یا غیرسیلد و سیلد

• باتری سیلد می‌تواند همانند نمونه‌ی غیرسیلد، سرب اسیدی بوده است. و از همان الکترولیت شامل آب مقطر و اسید استفاده کند. یا ممکن است از نوع باتری ژلی باشد که به جای مایع الکترولیت، از ژل در آن استفاده می‌شود. باتری‌های ژلی سیلد نیز نیازی به تخلیه یا وجود درپوش و مجرایی برای تخلیه ندارند.

اجزای تشکیل‌دهنده باتری یو پی اس

• بدنه باتری که وظیفه مقاومت در برابر حرارت محیط را دارد. علاوه بر آن عایق جریان الکتریسیته است.
• صفحات باتری یا پلیت که الکترود مثبت و منفی را شامل میشود.
• الکترولیت باتری که فعل و انفعالات بین الکترون‌های مثبت و منفی را انجام میدهد.
• جداکننده صفحات که معمولاً جنس آن‌ها PVC است.
• ترمینال باتری یا سرباتری‌ها، که قطب های مثبت و منفی را تشکیل میدهند.
• سوپاپ و یا دریچه که عمل خارج کردن گاز باتری را بر عهده دارد.
• هر سلول (هر الکترون مثبت و منفی به همراه الکترونیک) می‌تواند 2 ولت برق را ایجاد کند. اگر نیاز به ولتاژ بیشتری باشیم، قاعدتاً باید تعداد سلول‌ها را بیشتر کنیم. و آن‌ها را با یکدیگر سری کنیم.