تصور کنید که با جدیت روی یک گزارش مهم کار می‌کنید که ناگهان چراغ‌ها خاموش می‌شوند و صفحه نمایش کامپیوتر شما سیاه می‌شود. چنین قطعی‌های برق غیرمنتظره‌ای نه تنها کار را مختل می‌کنند، بلکه می‌توانند باعث از دست رفتن داده‌ها نیز شوند. اینجاست که منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) حیاتی می‌شود. اما یک UPS در واقع چقدر می‌تواند دوام بیاورد؟ چه عواملی بر زمان اجرا (runtime) آن تأثیر می‌گذارند؟ این مقاله عملکرد UPS را بررسی می‌کند، عوامل کلیدی مؤثر بر مدت زمان پشتیبان‌گیری را بررسی می‌کند و روش‌های تخمین عملی را ارائه می‌دهد.

منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) در هنگام قطع برق اصلی، برق پشتیبان فوری را فراهم می‌کند. این امر از از دست رفتن داده‌ها جلوگیری می‌کند و از تجهیزات الکترونیکی حساس در برابر نوسانات ولتاژ و افزایش ناگهانی برق محافظت می‌کند. عملکرد اصلی یک UPS حفظ عملکرد تجهیزات حیاتی در هنگام قطعی است و به کاربران زمان ارزشمندی برای ذخیره ایمن داده‌ها و خاموش کردن سیستم‌ها می‌دهد.

یک سیستم UPS معمولی از سه جزء اصلی تشکیل شده است که با هم کار می‌کنند تا از برق پایدار و قابل اعتماد اطمینان حاصل شود:

UPS که به پریز برق متصل است، جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌کند و برق را در باتری خود ذخیره می‌کند. در هنگام قطع برق، باتری بلافاصله انرژی ذخیره شده را برای تأمین برق دستگاه‌های متصل آزاد می‌کند. ظرفیت باتری مستقیماً زمان اجرای UPS را تعیین می‌کند.

این جزء حیاتی، برق DC باتری را به برق AC مورد نیاز دستگاه‌های الکترونیکی تبدیل می‌کند. اینورتر علاوه بر تبدیل ولتاژ، از تجهیزات در برابر افزایش و نوسانات برق محافظت می‌کند.

شارژر، برق AC را از پریزهای برق به برق DC برای شارژ باتری UPS تبدیل می‌کند. بسیاری از سیستم‌های UPS از باتری‌های لیتیوم یونی استفاده می‌کنند که فقط برق DC را ذخیره می‌کنند. در حالی که هر دو شامل تبدیل برق می‌شوند، شارژرها و اینورترها اهداف متمایزی را دنبال می‌کنند: شارژرها AC را به DC برای ذخیره تبدیل می‌کنند، در حالی که اینورترها DC ذخیره شده را دوباره به AC برای عملکرد دستگاه تبدیل می‌کنند.

سیستم‌های UPS برق پشتیبان را از طریق دو مکانیسم اصلی ارائه می‌دهند:

هر UPS حاوی یک باتری داخلی است که بر حسب آمپر ساعت (Ah) رتبه‌بندی می‌شود و میزان انرژی ذخیره شده آن را تعیین می‌کند. به عنوان مثال، یک باتری UPS 100Ah می‌تواند تا 1200 وات ساعت (Wh) انرژی را تأمین کند. ظرفیت‌های باتری بزرگتر، مدت زمان پشتیبان‌گیری طولانی‌تری را امکان‌پذیر می‌کنند.

اینورتر داخلی ولتاژ خروجی را تنظیم می‌کند تا از تأمین برق پایدار با وجود نوسانات ولتاژ باتری اطمینان حاصل شود. اینورتر فرکانس خروجی مناسب را حفظ می‌کند و برق موج سینوسی تمیز را ارائه می‌دهد که برای وسایل الکترونیکی حساس مانند تلفن‌های هوشمند و تلویزیون‌ها ایده‌آل است.

سه نوع اصلی UPS موجود است:

ساده‌ترین نوع، UPS آماده به کار، محافظت در برابر نوسانات برق را در طول عملکرد عادی فراهم می‌کند. هنگامی که برق قطع می‌شود، دستگاه‌های متصل در هنگام سوئیچ به برق باتری، یک وقفه کوتاه را تجربه می‌کنند.

این سیستم تنظیم ولتاژ را از طریق یک ترانسفورماتور خودکار همراه با محافظت در برابر نوسانات برق ارائه می‌دهد. مانند UPS آماده به کار، هنگام سوئیچ به حالت باتری، یک وقفه لحظه‌ای در برق را تجربه می‌کند.

پیشرفته‌ترین و گران‌ترین گزینه، UPS آنلاین، انتقال یکپارچه به برق پشتیبان را بدون وقفه فراهم می‌کند و آن را برای سرورها و تجهیزات پزشکی ایده‌آل می‌کند.

چندین عنصر کلیدی بر مدت زمان پشتیبان‌گیری UPS تأثیر می‌گذارند:

• ظرفیت باتری: بر حسب آمپر ساعت (Ah) اندازه‌گیری می‌شود و کل انرژی ذخیره شده را تعیین می‌کند
• خروجی ولتاژ: ولتاژ بالاتر از دستگاه‌های بیشتری برای مدت زمان طولانی‌تری پشتیبانی می‌کند
• بار برق: تعداد و وات دستگاه‌های متصل
• الگوهای مصرف برق: دستگاه‌هایی با تقاضای برق متغیر (مانند افزایش راه‌اندازی) زمان اجرا را کاهش می‌دهند
• طول عمر باتری: تخریب در طول زمان و چرخه‌های شارژ، ظرفیت را کاهش می‌دهد

باتری‌های UPS به دلیل واکنش‌های شیمیایی در هنگام شارژ و دشارژ، با گذشت زمان ضعیف می‌شوند. نگهداری منظم از جمله بررسی خوردگی و تعمیر اتصالات شل می‌تواند عمر باتری را افزایش دهد. هنگامی که باتری‌ها فراتر از تعمیر تخریب می‌شوند، تعویض، عملکرد UPS را بازیابی می‌کند.

چندین روش به تعیین مدت زمان پشتیبان‌گیری بالقوه کمک می‌کند:

سازندگان UPS معمولاً اطلاعاتی در مورد ظرفیت باتری، خروجی ولتاژ، ظرفیت بار و راندمان برق ارائه می‌دهند تا زمان اجرا را تخمین بزنند.

استفاده از تجهیزات بانک بار برای شبیه‌سازی مصرف برق، امکان نظارت بر نرخ تخلیه باتری و خروجی ولتاژ را در شرایط مختلف فراهم می‌کند.

رتبه آمپر ساعت (Ah) باتری را با ضرب کردن در ولتاژ به وات ساعت (Wh) تبدیل کنید. وات کل دستگاه‌های متصل را بر رتبه Wh UPS تقسیم کنید تا ساعت‌های کارکرد تخمین زده شود.

مثال: یک UPS 1200Wh که 600 وات تجهیزات را تغذیه می‌کند، تقریباً 2 ساعت زمان اجرا را فراهم می‌کند (1200 ÷ 600 = 2).

یک دفتر خانگی معمولی با رایانه‌ها، روترها و چاپگرها (در مجموع کمتر از 200 وات) که به یک UPS 1200Wh متصل هستند، می‌تواند حدود 6 ساعت در هنگام قطعی برق کار کند.

سرورها و تجهیزات شبکه که 2500 وات مصرف می‌کنند، برای حفظ عملیات در هنگام قطع برق، به سیستم‌های UPS بسیار قدرتمندتری نیاز دارند.

روش‌های نگهداری مؤثر UPS شامل موارد زیر است:

• تست منظم در شرایط قطع برق شبیه‌سازی شده
• برنامه‌های تعویض باتری برنامه‌ریزی شده
• اجتناب از اضافه بار سیستم برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد
• استفاده از بسته‌های باتری خارجی برای افزایش زمان اجرا برای تجهیزات حیاتی

سیستم‌های UPS به عنوان راه‌حل‌های برق پشتیبان ضروری برای خانه‌ها و مشاغل عمل می‌کنند و برق موقتی را در هنگام قطعی برق فراهم می‌کنند. درک ظرفیت باتری، تقاضای برق و نگهداری مناسب، عملکرد بهینه UPS را در مواقعی که بیشتر مورد نیاز است، امکان‌پذیر می‌کند. در حالی که زمان اجرا بر اساس تجهیزات متصل و وضعیت باتری متفاوت است، روش‌های محاسبه مناسب و مراقبت از سیستم، محافظت قابل اعتمادی را در برابر قطع برق تضمین می‌کند.