باتری ups چیست و چه کاربردی می‌تواند داشته باشد؟ آیا با انواع باتری‌های ups آشنا هستید؟ در واقع این باتری جهت ذخیره انرژی الکتریکی به صورت شیمیایی به کار می رود تا در شرایط قطعی برق، دستگاه یو پی اس بتواند جریان برق مورد نیاز مصرف کننده های خود را از این باتری ها تأمین نماید.
بنابراین این باتری ها در سیستم های یو پی اس مورد استفاده قرار گرفته و دارای کاربردهای مختلفی بوده و به عنوان مثال در سیستم های شبکه و سرور، سیستم های کامپیوتر، سیستم های نظارتی و امنیتی، تجهیزات پزشکی و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌شوند. باتری‌های ups دارای انواع مختلفی هستند که از جمله آن‌ها می‌توان به نوع سیلد اسید سرب، لیتیوم یون و نیکل کادمیوم اشاره کرد که در اغلب موارد باتری های سیلد اسید سربی به طور گسترده تر مورد استفاده قرار می گیرند.
درک اولیه در مورد عملکرد این نوع باتری‌ها و همچنین نحوه تعیین تعداد و ظرفیت مورد نیاز برای شما می‌تواند در زمان خرید کمک کننده باشد. به همین دلیل در صورتی که تمایل دارید با انواع این باتری‌ها و مشخصات آن و همچنین نحوه محاسبه ظرفیت آن‌ها آشنا شوید، پیشنهاد می‌کنیم ادامه این مقاله را حتما مطالعه کنید.
باتری ups چیست؟ و چه مشخصاتی دارد؟
از آن‌‌جایی که کاربرد باتری های ups زیاد است و اهمیت فراوانی دارد در این بخش قصد داریم به طور دقیق‌تر برای شما شرح دهیم که باتری ups چیست و یا اینکه چه مشخصاتی دارد. این نوع از تجهیزات در واقع به منظور راه‌اندازی و همچنین ذخیره جریان و انرژی به کار گرفته می‌شوند. سلامت و ظرفیت این نوع باتری در میزان پشتیبانی آن از لوازم تجهیزاتی که به آن متصل شده بسیار تاثیر پذیر است.
چنان‌چه باتری یو پی اس ظرفیت و یا توان مناسبی برای ذخیره کردن جریان برق نداشته باشد، توانایی ایجاد یک پشتیبانی امن و کامل از تجهیزات را نیز نخواهد داشت. با توجه به نوع مواد که برای تولید آن استفاده می‌شود و تکنولوژی انواع باتری ups، دارای انواع مختلفی است که این موارد بر عمر و همچنین ظرفیت باتری تاثیر بسیار زیادی دارند. می‌توان بیان کرد که تقریبا تمامی انواع باتری عمر و البته ماندگاری مشخصی داشته و حداکثر کاربرد آن توسط شرکت تولید کننده مشخص می‌شود. البته این زمان ممکن است به دلیل عوامل مختلفی تغییراتی داشته باشد.
مشخصه اصلی باتری های یو پی اس ولتاژ و ظرفیت آن ها است که ولتاژ اغلب 12 ولت بوده و در برخی موارد خاص از باتری هایی با ولتاژ 2 یا 6 ولتی نیز استفاده می شود. مشخصه دوم و بسیار مهم ظرفیت باتری است که به صورت آمپر ساعت یا Ah بیان می شود و مشخص کننده آن است که باتری چه میزان جریان را در واحد زمان می تواند ارائه نماید. باتری سرب اسید AGM با ظرفیت های متفاوت تولید و در بازار موجود می باشد. معمولا در سیستم های برق بدون وقفه UPS تعدادی باتری با ظرفیت های یکسان به یکدیگر به صورت سری متصل می شوند تا ولتاژ های بالاتری ایجاد گردد. همچنین در برخی شرایط برای فراهم کردن زمان طولانی تری از پشتیبانی چند رشته با یکدیگر به صورت موازی متصل می شوند و بدین ترتیب ظرفیت باتری ها افزایش پیدا می کند.
در ادامه به مشخصات و ویژگی‌های مهم اشاره می‌کنیم تا به خرید باتری یو پی اس برای شما آسان‌تر شود:
● جعبه باتری:
از مشخصات باتری ups این است که جلد و درب آن‌ها از پلاستیک فشرده تولید شده از گرانول های پلیمر ABS (اکریلو نیتریتل بوتادین استایرن) ساخته شده است. از این رو در برابر ضربه و افزایش دما مقاومت بالایی دارد. در سیکل های شارژ و دشارژ باتری، گاز های تولید شده داخل باتری کمی محفظه آن را دچار تغییر حالت می کند که خاصیت ارتجاعی و منعطف این پلیمر به آن کمک می کند. ABS در مقابل الکترولیت باتری که از جنس اسید سولفوریک است کاملا مقاوم بوده و آن را درون خود به صورت سیلد نگه می دارد. درز های درب و قطب های باتری سیلد سرب اسید AGM با استفاده از رزین های اپوکسی سیلد شده و ضد نشتی می شوند. در برخی کاربردهای خاص این ABS به صورت ضد اشتعال تولید می شود که آن را دارای خاصیت خود خاموش شوندگی می کند.
● کابل های اتصالات باتری:
همانطور که قبلا توضیح داده شد، با خرید یو پی اس، شما نیازمند اتصال تعدادی باتری به یکدیگر جهت تأمین ولتاژ مورد نیاز هستید. بسته به اینکه چه تعداد باتری و با چه ظرفیتی لازم است به یکدیگر متصل شوند از کابل با سطح مقطع مشخص و استاندارد و کابلشو های مناسب استفاده می شود.
● قطب های باتری:
از دیگر مشخصات باتری ups این است که هر کدام دارای یک قطب مثبت که با رنگ قرمز مشخص می شود و یک قطب منفی است که با رنگ مشکی یا آبی مشخص می شود. این قطب های جهت متصل کردن باتری ها به یکدیگر و به دستگاه یو پی اس مورد استفاده قرار می گیرد. باتری ها با ظرفیت های کوچکتر تا 12 آمپر ساعت دارای قطب هایی به صورت سوکتی هستند که مشابه سوکت های استفاده شده در کولر های آبی بوده و به راحتی بدون پیچ و مهره قابل بستن هستند. باتری ها با ظرفیت های بالاتر در 2 نوع قطب های تیغه ای مدل T و هسته برنجی مدل B تولید می شوند که از پیچ و واشر برای اتصال کابل ها به باتری های استفاده می شود.
● کابینت باتری:
کابینت باتری یو پی اس محظفه هایی مستحکم از جنس فلز هستند که در ابعاد و با تعداد طبقات مختلف استفاده می شوند. این کابینت ها جهت قرار دادن باتری درون آن ها و سری و موازی کردن آن ها مورد استفاده قرار می گیرد و شرایط نگهداری مناسب آن ها را از نظر دسترسی راحت، جلوگیری از آسیب فیزیکی و شرایط استاندارد دما و تهویه هوا فراهم می کنند که اغلب مجهز به فیوز های دی سی جهت حفاظت از باتری های متصل به دستگاه هستند.
● سیستم مدیریت باتری و یا BMS:
این سیستم باتری های متصل به دستگاه را به طور کامل و به صورت کاملا خودکار تحت پایش و نظارت قرار می دهد. این سیستم قابلیت بررسی پارامتر های اساسی عملکردی باتری ها از جمله ولتاژ و مقاومت داخلی و دما به صورت تک تک را در اختیار کاربر قرار می دهد و همچنین از جریان شارژ و دشارژ هر استرینگ نیز کاربر را مطلع می کند.البته این به کارگیری این سیستم در مستلزم صرف هزینه بیشتر می باشد و به صورت سفارشی قابل ارائه است.
اهمیت استفاده از باتری یو پی اس چیست؟ (چرا باید از باتری UPS استفاده کنیم؟)
برق از جمله مهم‌ترین نیاز این روزهای بشر به شمار می‌رود، چرا که تقریبا اغلب تجهیزات مهمی که روزانه با آن‌ها سروکار داریم با کمک برق کار می‌کنند. حال فکر کنید که شما در یک سازمان بزرگ مشغول فعالیت هستید و اغلب کار شما با کمک کامپیوتر انجام می‌شود. در صورتی که به صورت کاملا ناگهانی برق قطع شود و شما اطلاعات مهم خود را تنها بر روی کامپیوترها داشته باشید، در این شرایط چه کاری می‌توانید انجام دهید؟
در این هنگام قطعا شما نیز نیاز خود به داشتن یک سیستم ایمن و پشتیبان برای برق اضطراری را احساس خواهید کرد. این نیاز در کاربردهای بسیار گسترده تر از سیستم های شبکه یک دیتا سنتر تا برج مراقبت یک فرودگاه یا تجهیزات اتاق عمل یک بیمارستان و بسیاری دیگر از کاربردها وجود دارد. از جمله اهمیت استفاده از باتری یو پی اس می‌توان به این مورد مهم اشاره کرد که می‌تواند در زمان قطع شدن برق به شما کمک کند تا بتوانید برای یک مدت زمان مشخص به انجام کارهای خود ادامه دهید که در واقع وظیفه ذخیره این انرژی را بر عهده دارد.
نحوه محاسبه ظرفیت باتری ups مناسب برای سیستم برق اضطراری چگونه است؟
در این بخش قصد داریم چگونگی محاسبه باتری ups برای انواع باتری ups را برای شما بررسی کنیم.
عوامل اثرگذار بر نحوه محاسبه:
این محاسبه بر اساس عوامل مختلفی انجام می‌شود که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
● توان مصرفی:
از جمله مهم‌ترین عامل برای محاسبه ظرفیت باتری یو پی اس می‌توان به توان مصرفی سیستم اشاره کرد. توان مصرفی بر اساس وات و یا کیلووات در نظر گرفته می‌شود. عمدتا در مشخصات هر نوع تجهیزات این بخش مشخص می‌شود. نیازهای توان تمامی دستگاه‌هایی که به یو پی اس متصل شده‌اند را برای مجموع بار توان ups که در زمان قطعی برق برای پشتیبانی نیاز است باید جمع زده شود. ولتاژ مصرفی هر یک از دستگاه‌های با ضرب ولتاژ در جریان به دست می‌آید.
● وضعیت برق منطقه:
بررسی تاریخچه وضعیت برق منطقه که شامل میانگین تعداد دفعات قطعی برق و مدت قطعی برق به چه صورت است در تعیین باتری های سیستم برق اضطراری بسیار تأثیر گذار است.
● وجود منبع برق اضطراری:
تجهیز بودن محل به دیزل ژنراتور یا موتور برق در تعیین باتری ها بسیار حائز اهمیت است. در صورت وجود سیستم برق پشتیبان، معمولا از تعداد و ظرفیت های کمتری از باتری استفاده می شود. از طرف دیگر کیفیت سیستم برق پشتیبان و مدت زمانی که طول می کشد تا در مدار قرار گیرد و برق جایگزین را به طور ثابت و قابل اطمینان تحویل دهد باید در محاسبه باتری ها در نظر گرفت.
● شرایط محیطی:
شرایط محیطی به ویژه دما تأثیر مستقیمی در عملکرد باتری ها در ظرفیت آن ها و طول عمر آن ها دارد و بنابراین باید در محاسبات در نظر گرفته شود.
● فضای نصب و هزینه:
از آنجاییکه فراهم آوردن زمان های طولانی تر پشتبانی در شرایط قطعی برق نیازمند نصب تعداد بیشتر باتری و با ظرفیت های بالاتر است، فضای بیشتری نیز اشغال می کند که باید فضا و شرایط محل نصب را در نظر گرفت. همچنین بدیهی است هرچه ظرفیت باتری ها بیشتر باشد و یا تعداد آن ها افزایش پیدا کند، هزینه سیستم نیز افزایش پیدا می کند.
فرمول نحوه محاسبه:
نحوه محاسبه ظرفیت باتری ups در درجه اول به میزان توان مصرف کننده‌های متصل به دستگاه یو پی اس بستگی دارد. اغلب حداکثر توان عملیاتی برای محاسبه ظرفیت باتری مورد نیاز در نظر گرفته می‌شود. اما توان ظاهری بستگی به ضریب توان دارد. ضریب توان عددی بین 0 تا 1 است و توان واقعی دستگاه از ضرب توان ظاهری در ضریب توان به دست می‌آید. ضریب توان در مدل‌های نامیرا نیرو برای یو پی اس تک فاز 0.9 و در یو پی اس سه فاز 1 است.
برای فهم بهتر نحوه محاسبه ظرفیت باتری یو پی اس یک مثال واقعی را در نظر می‌گیریم. فرض کنید با در نظر گرفتن توان مصرف کننده‌های خود یک دستگاه یو پی اس آنلاین تک فاز 10kva را انتخاب کرده‌ایم. ضریب توان 0.9 است بنابراین:
توان ظاهری دستگاه: 10kva
توان واقعی دستگاه: 10kva X 0.9 = 9 KW
پارامتر مهم دیگری که وجود بازدهی دستگاه یا در واقع بازدهی اینورتر دستگاه است که انرژی ذخیره شده در باتری‌ها به صورت DC را به برق AC جهت مصرف کننده‌ها تبدیل می‌کند. در شرایط بار کامل بازدهی برای یو پی اس‌های نامیرا نیرو 0.94 است.
بنابراین توانی که باید توسط باتری‌ها تأمین شود به این صورت محاسبه می‌شود:
توان متصل به باتری: 9000 W / 0.94 = 9574 W
دو عامل دیگر وجود دارند که در توان باتری‌ها تأثیر گذار هستند و تأثیر آن‌ها را با قرار دادن ضریب در محاسبات خود در نظر می‌گیریم. این دو عامل عبارتند از:
● ضریب تصحیح دما:
این ضریب تأثیر دما محیطی باتری‌ها بر ظرفیت آن‌ها را در محاسبات در نظر می‌گیرد. ظرفیت‌های نامی باتری در شرایط استاندارد دمای اتاق 25 درجه سانتی گراد اعلام می‌شود. در دماهای بالاتر ظرفیت باتری بالاتر است و در دماهای پایین تر ظرفیت نامی باتری‌ها کاهش پیدا می‌کند. البته این را در نظر داشته باشید که دمای بالا محیط نگهداری باتری به شدت طول عمر آن را کاهش می‌دهد و ایده آل‌ترین حالت برای باتری‌های نگهداری در شرایط محیطی استاندارد است و بنابراین ما ضریب 1 را برای تصحیح دما در نظر می‌گیریم.
جدول زیر ضرایب برای دماهای مختلف را مشخص می‌کند.
● ضریب ایجینگ یا عمر باتری:
این ضریب نشان دهنده اثر کلی کاهش ظرفیت باتری طی طول عمر آن است. همانطور که میدانید همه باتری‌ها صرفنظر از تکنولوژی و ظرفیت آن‌ها با توجه به ساختارشان، هرچی طول عمر آن‌ها سپری می‌شود ظرفیت آن‌ها نیز کاهش پیدا می‌کند. زمانی که باتری‌های به 80 درصد ظرفیت خود می‌رسند، تقریبا عمر مفید آن‌ها سپری شده و از آن زمان به بعد افت شدیدی در عملکرد آن‌ها وجود خواهد داشت. بنابراین عدد 1.25 به عنوان ضریب ایجینگ در محاسبات سایزینگ در نظر گرفته می‌شود.
توان متصل به باتری با در نظر گرفتن ضرایب: 9574 W * 1 * 1.25 = 11968 W
که آن را 12000 وات در نظر می‌گیریم.
فرض کنیم که مدت زمان پشتیبانی مورد نظر ما در شرایط بی برقی 1 ساعت و سی دقیقه باشد. بنابراین باتری‌های ما باید قابلیت تأمین 18000 وات ساعت انرژی را داشته باشند.
12000 W X 1.5 h = 18000 Wh
قدم بعدی در نظر گرفتن تعداد باتری‌های لازم جهت اتصال به یو پی اس که توسط سازنده مشخص می‌شود و در مدل‌های مختلف می‌تواند متفاوت و در برخی مدل‌ها قابل تتظیم باشد. یو پی اس 10kva تکفاز آنلاین نامیرا نیرو که به عنوان مثال در نظر گرفتیم دارای ولتاژ DC قابل تنظیم 192 الی 240 ولت است که این به معنی نیاز به اتصال 16 الی 20 باتری به یو پی اس است.
فرض کنیم که تعداد حداکثر باتری قابل اتصال 20 عدد در نظر گرفته شود بنابراین ولتاژ DC باتری‌ها که به صورت 1 رشته شامل 20 عدد باتری سری شده با یکدیگر است 240VDC خواهد بود. (در نظر داشته باشید جهت افزایش میزان زمان پشتبانی در برخی شرایط رشته‌های بیشتری از باتری با هم موازی می‌شوند.)
همانطور که میدانید توان DC حاصلضرب جریان DC در ولتاژ DC است.
P (W) = V (v) X I (A)
یا
P (Wh) = V (v) X Capacity (Ah)
بنابراین ظرفیت باتری (Ah) مورد نیاز از فرمول زیر قابل محاسبه است:
75 Ah=240 VDC 18000 Wh /
با توجه به اینکه باتری با ظرفیت 75 آمپر ساعت در رینج استاندارد باتری‌های موجود در کشور نیست، بهتر است باتری 12 ولت 100 آمپر ساعت جهت زمان پشتبانی بیشتر از 1 ساعت و سی دقیقه یا باتری 12 ولت 65 آمپر ساعت برای پشتبانی کمی کمتر از یک ساعت و سی دقیقه در نظر گرفته شود.
سخن پایانی
در این مقاله سعی بر این بود که باتری یو پی اس چیست را برای شما شرح دهیم. شما با مطالعه این مقاله با این نوع باتری‌ها و نحوه عملکرد آشنا شدید. اینکه چه تفاوتی در انواع باتری یو پی اس وجود دارد؟ و یا اینکه کاربرد هر یک از این انواع باتری‌ها چیست؟ آشنا شدیم. در واقع سیستم‌های یو پی اس در هنگام ایجاد اختلالات برق که ممکن است موجب مرگ، جراحات، از دست رفتن داده‌ها و یا آسیب‌های جدی شوند، برق آنی و بدون وقفه را برای شما تامین می‌کند که پیدا کردن بهترین باتری با مناسب‌ترین ظرفیت کاملا به نیازهای شما بستگی خواهد داشت.
در صورت تمایل به خرید این نوع تجهیزات می‌توانید به مرکز نامیرا نیرو مراجعه کنید. از جمله مزایای این مرکز می‌توان به تضمین قیمت، ضمانت کیفیت برتر محصولات، مشاوره تخصصی رایگان با ارائه بهینه ترین راهکار، پشتیبانی 24 ساعته 7 روز هفته، گارانتی بدون قید و شرط و تحویل سریع در تهران، شهرهای بزرگ و شهرستان ها اشاره کرد.