مصدر الطاقة غير المنقطع (UPS) هو جهاز كهربائي يوفر طاقة احتياطية عند حدوث انقطاع في مصدر الطاقة الرئيسي. يعمل UPS كمخزن مؤقت بين الشبكة الكهربائية وأي جهاز متصل بها ، مثل أجهزة الكمبيوتر والخوادم وأجهزة التوجيه والأجهزة الهامة الأخرى التي تتطلب طاقة ثابتة لتعمل بشكل صحيح. عندما ينقطع الإمداد المستمر ، يعمل UPS كنظام طاقة احتياطي للجهاز.
يتكون نظام UPS عادةً من بطارية وعاكس وشاحن. تعد البطارية المكون الرئيسي للنظام ، حيث تقوم بتخزين الطاقة الكهربائية التي يمكن استخدامها لتشغيل الجهاز المتصل أثناء انقطاع التيار الكهربائي. العاكس مسؤول عن تحويل طاقة التيار المستمر من البطارية إلى طاقة التيار المتردد التي يمكن استخدامها لتشغيل الجهاز. يُستخدم الشاحن للحفاظ على شحن البطارية عند توفر مصدر الطاقة الرئيسي. هناك ثلاثة طوبولوجيا لـ UPS توفر مستويات محددة من حماية الطاقة.
تحتوي أنظمة UPS عادةً على منفذ طاقة واحد أو أكثر على اللوحة الخلفية أو الأمامية للجهاز ، حيث يمكن توصيل الجهاز. لزيادة المرونة والتكرار ، قد تحتوي بعض أنظمة UPS الأكبر حجمًا على محطات إدخال وإخراج طاقة متعددة.
فهم فوائد UPS
يوفر UPS حماية ضد الأضرار المتعلقة بالطاقة أثناء أحداث مثل انقطاع التيار الكهربائي وتقلبات الجهد. يحمي الأجهزة الإلكترونية من مثل هذه الأضرار من خلال توفير مصدر طاقة نظيف ومستقر. تتمثل إحدى مزايا UPS في أنها تزيد من موثوقية الأجهزة الإلكترونية. هذا مهم بشكل خاص للمعدات ذات المهام الحرجة مثل الخوادم والمعدات الطبية وأنظمة الاتصالات.
يمكن أن تتسبب المشكلات المتعلقة بالطاقة في حدوث تعطل ، مما قد يكون مكلفًا للشركات. في حين أن تكلفة التوقف عن العمل تختلف على نطاق واسع حسب الصناعة ، فإن 86٪ من المشاركين في استطلاع Statista لعام 2019 قدّروا التكلفة بـ 301،000 دولار للساعة أو أكثر ، وأكثر من الثلث (34٪) قالوا إن التوقف كلفهم مليون دولار في الساعة أو أكثر.
من هذا المنظور ، فإن الاستثمار المتواضع نسبيًا في UPS يشبه بوليصة التأمين ضد فترات التوقف عن العمل وفقدان البيانات الأكثر تكلفة. يمكن لجهاز UPS تقليل وقت التوقف عن العمل من خلال ضمان عدم انقطاع التيار الكهربائي ، مما يقلل من مخاطر تلف المعدات الإلكترونية وفقدان البيانات.
ما هي الأنواع المختلفة من UPS؟
UPS الاحتياطية هو نوع أساسي من UPS يقوم بتنشيط نظام النسخ الاحتياطي للبطارية عند اكتشاف المشكلات المتعلقة بمصدر الطاقة الرئيسي. عندما تنخفض طاقة المرافق الواردة أدناه أو ترتفع فوق مستويات الجهد الآمنة ، يتحول UPS إلى طاقة بطارية التيار المستمر ثم يحولها إلى طاقة التيار المتردد لتشغيل المعدات المتصلة. تم تصميم هذه النماذج للإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة الكمبيوتر للمبتدئين وأنظمة نقاط البيع وأنظمة الأمان وغيرها من المعدات الإلكترونية الأساسية.
يشتمل UPS التفاعلي على الخط على ميزة تسمح له بتصحيح تقلبات الطاقة البسيطة دون التبديل إلى البطارية. يحتوي هذا النوع من UPS على محول ذاتي ينظم الفولتية المنخفضة والجهد الزائد دون الحاجة إلى التبديل إلى البطارية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن توفر UPS التفاعلية الخطية انتقالًا أكثر سلاسة إلى طاقة البطارية أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، حيث إنها تنظم الجهد بالفعل ويمكن أن تتحول بسرعة إلى البطارية الاحتياطية عند الضرورة. ينتج عن التنظيم النشط استخدام بطارية فعال ، حيث لا يستخدم UPS البطاريات للوائح الجهد الطفيف. تُستخدم نماذج UPS التفاعلية الخطية عادةً للإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة الكمبيوتر وأنظمة الألعاب وإلكترونيات المسرح المنزلي ومعدات الشبكة وخوادم الدخول إلى النطاق المتوسط. إنها توفر الطاقة أثناء أحداث مثل التعتيم أو انخفاض الجهد أو زيادة الجهد أو الجهد الزائد.
يوفر UPS عبر الإنترنت (تحويل مزدوج) طاقة متسقة ونظيفة وشبه مثالية بغض النظر عن حالة الطاقة الواردة. يقوم UPS بتحويل طاقة التيار المتردد الواردة إلى تيار مستمر ثم يعود إلى التيار المتردد.
أولاً ، يتم تحويل مدخلات التيار المتردد ، بكل ارتفاعات الجهد والتشوه وغيرها من الحالات الشاذة ، إلى تيار مستمر. يستخدم UPS عبر الإنترنت ذو التحويل المزدوج مكثفًا لتحقيق الاستقرار في جهد التيار المستمر هذا وتخزين الطاقة المستمدة من دخل التيار المتردد. ثانيًا ، يتم تحويل التيار المستمر مرة أخرى إلى تيار متردد ، والذي يتم تنظيمه بدقة بواسطة UPS. يمكن أن يكون لمخرج التيار المتردد هذا تردد مختلف عن دخل التيار المتردد. تعمل أنظمة UPS مع مبدأ العمل هذا دائمًا على طاقة تيار مستمر معزولة ولديها وقت نقل صفري لأنها لا تحتاج أبدًا إلى التبديل إلى طاقة التيار المستمر.
تم تصميم أنظمة UPS ذات التحويل المزدوج لحماية معدات تكنولوجيا المعلومات ذات المهام الحرجة ، وتركيبات مركز البيانات ، والخوادم المتطورة ، ومنشآت الاتصالات الكبيرة وتطبيقات التخزين ومعدات الشبكة المتقدمة من التلف الناتج عن انقطاع التيار الكهربائي ، وانخفاض الجهد ، وارتفاع الجهد ، والجهد الزائد ، ارتفاع الجهد ، ضوضاء التردد ، تغير التردد أو التشويه التوافقي.
التطبيقات الشائعة لأجهزة UPS
تعد أجهزة الكمبيوتر ضرورية لمجموعة واسعة من الأنشطة والوظائف عبر مختلف القطاعات ، بما في ذلك الأعمال والتعليم والرعاية الصحية والترفيه والاتصالات والبحث. لذلك إذا واجهت شبكة الكمبيوتر نقصًا في الطاقة ، فسيكون لها تأثير كبير في مختلف القطاعات. تأتي UPS في الصورة لتجنب مثل هذه الحوادث. تُستخدم هذه الأجهزة بشكل شائع لحماية أجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والخوادم من انقطاع التيار الكهربائي وتقلبات الجهد. يمكنهم توفير طاقة احتياطية لفترة زمنية محدودة ، مما يسمح للمستخدمين بحفظ عملهم وإغلاق أجهزتهم بشكل صحيح.
كما أن أجهزة التوجيه والمحولات ومعدات الشبكات الأخرى عرضة للأضرار المرتبطة بالطاقة. يمكن لأجهزة UPS حماية هذه الأجهزة والتأكد من عدم انقطاع اتصالات الشبكة.
تستخدم المستشفيات والمرافق الطبية أجهزة UPS لحماية المعدات الطبية الحساسة مثل أجهزة التنفس الصناعي وأجهزة مراقبة القلب وأجهزة غسيل الكلى. يمكن أن يكون انقطاع التيار الكهربائي مهددًا للحياة في هذه المواقف ، ويمكن أن يوفر جهاز UPS طاقة احتياطية أساسية.
غالبًا ما تستخدم مصانع التصنيع والمنشآت الصناعية الآلات الثقيلة التي يمكن أن تتضرر بسبب ارتفاع الطاقة أو تقلبات الجهد. يمكن لأجهزة UPS حماية هذه الأجهزة وتقليل وقت التوقف عن العمل بسبب المشكلات المتعلقة بالطاقة.
تعتمد شركات الاتصالات بشكل كبير على UPS لضمان استمرار عمل شبكاتها. يمكن لأجهزة UPS توفير طاقة احتياطية للأبراج الخلوية ومراكز التحويل والبنية التحتية للاتصالات الهامة الأخرى.
تتطلب الكاميرات الأمنية وأجهزة الإنذار وأنظمة التحكم في الوصول مصدر طاقة غير منقطع لضمان استمرار عملها. يمكن لجهاز UPS حماية هذه الأنظمة وتوفير طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
يمكن أن تكون أنظمة الترفيه المنزلي المتطورة مثل المسارح المنزلية وأجهزة الألعاب باهظة الثمن وتتطلب طاقة غير منقطعة لتجنب تلف المكونات الحساسة. يمكن لجهاز UPS توفير طاقة احتياطية لحماية هذه الأنظمة.
كيفية اختيار UPS المناسب لاحتياجاتك
عندما يتعلق الأمر باختيار نظام UPS للبطارية الاحتياطية لعملك ، فهناك العديد من الاعتبارات الرئيسية التي يجب وضعها في الاعتبار. تتمثل الخطوة الأولى في تحديد تقنية المعلومات أو الأجهزة الإلكترونية التي تتطلب الحماية ومقدار الطاقة التي يتطلبها كل جهاز. يمكن حساب ذلك من خلال إيجاد استهلاك الطاقة لكل جهاز من لوحة الاسم أو وثائق الشركة المصنعة وإضافة إجمالي استهلاك الطاقة لتحديد سعة UPS المطلوبة.
بعد ذلك ، من الضروري تقييم وقت التشغيل المطلوب لـ UPS للأجهزة والتطبيقات الهامة في حالة انقطاع التيار الكهربائي. سيعتمد وقت التشغيل المطلوب على احتياجاتك الخاصة ، مثل إغلاق الخوادم ومحطات العمل بأمان أو الانتقال إلى مولد أو ركوب معظم حالات الانقطاع.
عدد المنافذ المطلوبة عامل مهم آخر يجب مراعاته. من الأهمية بمكان التأكد من أن UPS لديها منافذ كافية لدعم احتياجات المستخدمين الفورية وترك مجال للنمو في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون على دراية بأي منافذ توفر حماية من زيادة التيار فقط وليس النسخ الاحتياطي للبطارية.
يجب أيضًا مراعاة متطلبات التثبيت الخاصة بـ UPS. تتوفر العديد من الأحجام والعوامل الشكلية ، مثل نماذج برجية قائمة بذاتها لبيئات المكاتب أو نماذج مثبتة على الأرفف مصممة لتلائم حاملًا قياسيًا لتكنولوجيا المعلومات مقاس 19 بوصة. بشكل عام ، يمكن أن يساعدك أخذ الوقت الكافي للنظر بعناية في هذه العوامل الرئيسية في اختيار UPS المناسب لعملك وضمان طاقة احتياطية موثوقة عندما تكون في أمس الحاجة إليها.
تعتبر وحدة UPS ذات العجلات خيارًا مناسبًا لسيناريوهات محددة ، لا سيما في البيئات القاسية مثل المصانع وصناعات النفط والغاز وحيث توجد طاقة غير متسقة أو غير مستقرة. الحدافة هي في الأساس كتلة دوارة تدور بسرعة لا تصدق في الدورات في الدقيقة. عادة ما يتم وضع قرص الغزل هذا في فراغ لتقليل المقاومة ويستخدم لتحويل الطاقة الحركية لإنتاج طاقة التيار المستمر. يمكن أن يوفر هذا كلاً من تكييف الطاقة ووقت التشغيل في حالة انقطاع التيار الكهربائي. إنه يوفر حماية كاملة من انقطاع التيار الكهربائي وتقلبات الجهد والارتفاعات المفاجئة.
تحل تقنية دولاب الموازنة محل نظام البطارية وهي أكثر إحكاما من أنظمة UPS القائمة على البطارية. أحد أكثر استخداماته فائدة هو تسوية الحمل في أنظمة البطاريات الكبيرة ، حيث يتم دمج دولاب الموازنة مع بطارية VRLA لمنع التفريغ المستمر وإعادة الشحن ، وتقليل دورات عمر البطارية وتوفير المساحة مقارنة بأنظمة UPS التقليدية.
الميزات المتقدمة لـ UPS
تعد المراقبة والإدارة عن بُعد ميزة أساسية لأجهزة UPS المثبتة في المكاتب الفرعية أو المواقع البعيدة مع وجود عدد محدود من موظفي تكنولوجيا المعلومات في الموقع أو بدونه. من خلال منافذ الشبكة المضمنة أو دعم بطاقات إدارة الشبكة (NMCs) ، يمكن لمجموعة مركزية لتكنولوجيا المعلومات أو مجموعة مرافق مراقبة حالة جميع UPS وإخطارها بمشكلات مثل متطلبات استبدال البطارية. قد تدعم المراكز الوطنية للأرصاد الجوية أيضًا أجهزة الاستشعار البيئية للمراقبة عن بُعد لدرجة الحرارة والرطوبة.
تتضمن بعض طرز UPS منافذ أو مجموعات منافذ يمكن إدارتها عن بُعد ، بما في ذلك القدرة على مراقبة استخدام الطاقة ودورة الطاقة أو إيقاف تشغيل هذه المنافذ أو مجموعات المنافذ. يمكن أن يمكّن هذا شخصًا ما في مركز عمليات بعيد من إعادة تشغيل خادم معلق أو مفتاح شبكة.
تقدم العديد من أجهزة UPS الحديثة شاشة لوحة تحكم LCD. تُستخدم الشاشة لعرض معلومات مفيدة مثل حالة البطارية ودرجة الحرارة والرطوبة وظروف الطاقة.
يتزايد انتشار بطاريات الليثيوم أيون في UPS بسبب مزاياها الكبيرة على بطاريات حمض الرصاص التقليدية. فهي تتمتع بعمر أطول ، وتزن أقل وتشغل مساحة أقل. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تسمح بشحن أسرع والمزيد من دورات الشحن / التفريغ. في العديد من الحالات ، على الرغم من التكلفة الأولية المرتفعة ، يمكن أن يكون لمزود الطاقة غير المنقطع (UPS) المزود ببطاريات ليثيوم أيون تكلفة إجمالية أقل للملكية ، مما يجعله استثمارًا مفيدًا.
