محاسبه یو پی اس و باتری UPS

چگونه می‌توان یو پی اس مناسب برای دستگاه‌های مصرف‌کننده انتخاب کرد؟ طبیعتا سیستم یو پی اسی که انتخاب می‌کنید، باید با ظرفیت کل این دستگاه‌ها سازگاری داشته باشد. بهترین راه برای آگاهی از این سازگاری، محاسبه یو پی اس و باتری UPS است. برای این کار فرمول‌های زیادی وجود دارد که در ادامه مطلب قصد داریم به بررسی دقیق آنها بپردازیم.

چه عواملی روی محاسبه یو پی اس و باتری UPS تاثیرگذار هستند؟

برای این که نتیجه‌گیری بهتری از سیستم یو پی اس و باتری آن داشته باشید، بهتر است با محاسبه آنها آشنا شوید. به طور کلی عوامل زیادی روی محاسبه یو پی اس تاثیر می‌گذارند که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت:

• انتخاب آمپر باتری یو پی اس: برای این که بهترین انتخاب را برای آمپر باتری داشته باشید، بهتر است به ظرفیت شارژکننده توجه کنید. معمولا برای نتیجه‌گیری بهتر، آمپر باتری را تا 12 برابر بیشتر از توان شارژ یو پی اس انتخاب می‌کنند. برای مثال اگر توان شارژ یو پی اس شما 2 آمپر باشد، باید از باتری‌هایی با ظرفیت 24 آمپر استفاده کنید. البته این نکته را هم در نظر داشته باشید که هر چقدر آمپر باتری بالاتر باشد، مدت زمان شارژ آن نیز بیشتر خواهد شد.
• بار مصرفی: برای محاسبه یو پی اس و باتری UPS، باید توان یا بار مصرفی دستگاه یا دستگاه‌های خود را در نظر داشته باشید.
• ضریب توان: معمولا ضریب توان در مشخصات فنی یو پی اس وجود دارد. این ضریب اهمیت زیادی در محاسبه یو پی اس و باتری آن دارد.
• زمان فعالیت دستگاه بعد از قطع برق: بعد از قطع شدن برق، هر دستگاه یو پی اس به مدت زمان خاصی برای راه‌اندازی دستگاه‌های مصرف‌کننده نیاز دارد. شما باید این زمان را بر اساس نیاز دستگاه‌های خود انتخاب کنید.
• تعداد باتری‌های یو پی اس: انتخاب تعداد باتری هم به یو پی اس و نیاز دستگاه‌های شما بستگی دارد.
• نوع باتری یو پی اس: انواع باتری برای یو پی اس‌ها تولید می‌شود که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. معمولا باتری‌های اسیدی گزینه مناسب‌تری برای یو پی اس‌ها هستند.

معنای منبع تغذیه بدون وقفه چیست؟

قبل از پرداختن به موضوع محاسبه یو پی اس و باتری UPS، بهتر است با اصطلاح منبع تغذیه بدون وقفه آشنا شوید. یو پی اس‌ها فناوری پیچیده‌تری نسبت به باتری پشتیبان دارند. یو پی اس به عنوان یک منبع تغذیه بدون وقفه، دارای سیستم سوئیچینگ است. به این معنی که یو پی اس برق را از باتری به دستگاه‌های مصرف‌کننده منتقل می‌کند. همچنین باتری را در حالت آماده به کار شارژ می‌کند.

با توجه به توضیحاتی که داده شد، یو پی اس همواره آماده انتقال بدون وقفه برق به دستگاه‌های متصل است. به همین دلیل زمان سوئیچینگ بسیار کمی دارد. یو پی اس علاوه‌بر این که یک منبع بدون وقفه انتقال برق است، قابلیت اطمینان بالایی هم دارد. همچنین از دستگاه‌ها در برابر آسیب‌های احتمالی قطع یا نوسان برق محافظت می‌کند.

منظور از پاور فکتور (Power Factor) چیست؟

یکی از مهم‌ترین پارامترها برای تشخیص توان خروجی یو پی اس، پاور فکتور است. برای محاسبه یو پی اس و باتری UPS، آشنایی با این پارامتر ضروری است. معمولا پاور فکتور در یو پی اس‌های مختلف وجود دارد که متفاوت هستند. پاور فکتور را در برخی از یو پی اس‌های آنلاین مشاهده می‌کنید و ضریب توان را تصحیح می‌کند.

برای اطلاع دقیق از پاور فکتور واقعی هر یو پی اس، باید به کاتالوگ آن مراجعه شود. این فاکتور در یو پی اس‌های لاین اینتراکتیو، بین 6.0 تا 7.0 است. یو پی اس‌های آنلاین هم پاور فکتوری بین 8.0 تا 99.0 دارند. آگاهی از پاور فکتور دقیق یو پی اس ضروری است.

اهمیت حفاظت از نوسانات خط داده

خطوط داده صوتی و تصویری که به تجهیزات مصرف‌کننده متصل هستند، اجازه عبور به امواج الکترونیکی را می‌دهند. این کار باعث می‌شود که در زمان نوسان یا قطعی ناگهانی برق، تجهیزات دچار آسیب شوند. بهترین کار برای محافظت از این دستگاه‌ها در برابر آسیب‌های احتمالی، استفاده از یو پی اس مناسب است. برای انتخاب و محاسبه یو پی اس و باتری UPS، باید نکات لازم را رعایت کنید.

در زمان خرید یو پی اس، توجه به زمان لازم برای روشن کردن دستگاه‌ها، بار الکتریکی و … اهمیت بسیار بالایی دارد. به هر حال یو پی اس، باید انرژی لازم برای تجهیزات مصرف‌کننده ضروری شما را داشته باشد. در غیر این صورت علاوه‌بر آسیب رسیدن به تجهیزات، باید شاهد از دست رفتن اطلاعات مهم خود هم باشید.

معنی ران تایم (Run Time) چیست؟

به مدت زمانی که سیستم یو پی اس قادر به تامین برق تجهیزات، بعد از قطع برق است، ران تایم گفته می‌شود. یکی از مهم‌ترین عوامل موثر در محاسبه یو پی اس و باتری UPS، همین Run Time است. این نکته را هم در نظر داشته باشید که هر چقدر تجهیزات متصل شده به یو پی اس بیشتر باشند، انرژی بیشتری هم مصرف خواهد شد. به این ترتیب یو پی اس در زمان کمتری دستگاه‌ها را پشتیبانی خواهد کرد. با این اوصاف بهتر است در زمان انتخاب یو پی اس، گزینه‌ای که بین 20 تا 25 درصد توان بیشتری نسبت به دستگاه‌های مصرف‌کننده دارد را انتخاب کنید. به این ترتیب مشکلی برای شما پیش نخواهد آمد.

بررسی رابطه ظرفیت باتری و زمان پشتیبان‌گیری یو پی اس

همانطور که اشاره کردیم، زمان پشتیبان‌گیری تاثیر زیادی روی سرعت تغذیه دستگاه‌های مصرف‌کننده دارد. اگر خواستار یو پی اس با زمان پشتیبان‌گیری بالا هستید، باید به سراغ باتری با ظرفیت مناسب بروید. برای مثال فرض کنید دستگاه‌های مصرف‌کننده شما، شامل 2 فن 75 واتی (مجموعا 150 وات)، 3 چراغ 40 واتی (مجموعه 120 وات) و 1 مودم وای فای 20 واتی هستند. از طرف دیگر ظرفیت باتری یو پی اس شما، 150 میلی آمپر ساعت است. ولتاژ ورودی هم 12 ولت برآورد می‌شود. با این اوصاف محاسبه یو پی اس و باتری UPS برای زمان پشتیبان‌گیری چقدر خواهد بود؟

فرمول محاسبه زمان پشتیبان‌گیری به این صورت است:

زمان پشتیبان‌گیری (برحسب ساعت) = ظرفیت باتری (برحسب Ah) × ولتاژ ورودی (برحسب V) ÷ بار کل (برحسب وات)

بر اساس این فرمول و مثالی که زده شد، می‌توان زمان پشتیبان‌گیری باتری یو پی اس را تخمین زد. پاسخ این سوال به شرح زیر خواهد بود:

کل بار مورد نیاز تجهیزات، برابر با 290 خواهد بود (150 + 120 + 20 = 290 ). همه مقادیر به دست آمده را در فرمول بالا می‌گذاریم:

150 × 12 / 290 = 6.2

عدد به دست آمده 6.2 است. به این معنی که باتری یو پی اس مورد نظر، نزدیک به 6.2 ساعت می‌تواند دستگاه‌های مصرف‌کننده را تامین کند.

حال اگر ظرفیت باتری را کمتر کنیم، مدت زمان پشتیبان‌گیری هم کاهش پیدا خواهد کرد. این موضوع اهمیت ظرفیت باتری، روی زمان پشتیبان‌گیری و تغذیه دستگاه‌های مصرف‌کننده را نشان می‌دهد. به همین دلیل اگر استفاده بدون وقفه از دستگاه‌های متصل به یو پی اس برای شما اهمیت زیادی دارد، بهتر است باتری با ظرفیت بالا انتخاب کنید.

بهبود زمان پشتیبان‌گیری باتری یو پی اس

محاسبه یو پی اس و باتری UPS اهمیت استفاده از باتری با ظرفیت بالا را نشان می‌دهد. با این حال اگر باتری با ظرفیت و زمان پشتیبان‌گیری پایین را می‌توان بهبود بخشید؟ بهترین راه بهبود یا افزایش زمان پشتیبان‌گیری، استفاده از باتری پشتیبان است. این روش در صورتی استفاده می‌شود که زمان پشتیبان‌گیری باتری شما پایین باشد.

وقتی قطعی یا نوسان رخ می‌دهد، باتری پشتیبان کار خود را شروع می‌کند. این باتری وظیفه تغذیه دستگاه‌های متصل برای مدت کوتاهی را برعهده دارد. معمولا از باتری پشتیبان زمانی استفاده می‌شود که اطلاعات حیاتی و مهم در دستگاه شما وجود داشته باشد. برای مثال اگر در حین استفاده از کامپیوتر باشید، بلافاصله بعد از قطع برق، باتری پشتیبان وارد عمل می‌شود تا کامپیوتر شما خاموش نشود. به این ترتیب خیلی سریع می‌توانید فایل‌ها و داده‌های مهم خود را ذخیره‌سازی کنید.

چگونه توان یو پی اس را محاسبه کنیم؟

برای محاسبه یو پی اس و باتری UPS، اصول و استانداردهای خاصی وجود دارد. همانطور که گفتیم، توان یو پی اس که انتخاب می‌کنید، باید با دستگاه‌های مصرف‌کننده آن متناسب باشند. در غیر این صورت نتیجه مطلوبی به دست نخواهید آورد. توان یو پی اس با ولت آمپر (VA) سنجیده می‌شود. از طرف دیگر توان مصرفی تجهیزات متصل به یو پی اس را بر اساس وات (W) می‌سنجند.

با توجه به توضیحات ارائه شده، باید توان یو پی اس را هم بر اساس وات محاسبه کرد. نتیجه به دست آمده را باید با توان دستگاه‌های متصل متناسب کنید.

مثال: برخی از یو پی اس‌های آنلاین دارای پاور فکتور 8.0 هستند. بهترین راه تبدیل توان ولت یو پی اس به وات، ضرب کردن توان یو پی اس در 8.0 است. به این ترتیب توان سیستم یو پی اس بر اساس وات به دست می‌آید. به طور کلی برای محاسبه توان یو پی اس، دو مدل اصلی وجود دارد که به شرح زیر هستند:

• توان واقعی: به حداکثر توان واقعی مشخصه بار گفته می‌شود که بر اساس وات آن را می‌سنجند. به بیان ساده‌تر، حداکثر توان یک یو پی اس در حال استفاده که می‌تواند به مصرف‌کنندگان ارائه دهد، همان توان واقعی است. حتی اگر توان واقعی حداکثری هم فراهم نشود، باید آن را محاسبه کرد. معمولا میزان توان واقعی یو پی اس در پشت دستگاه یا کاتالوگ وجود دارد. در صورتی که این میزان درج نشده باشد، می‌توان آن را 60 درصد عدد ولت آمپر فرض کرد.
• توان اسمی: یکی دیگر از مدل‌های محاسبه یو پی اس و باتری UPS، توان اسمی است. منظور از توان اسمی، حداکثر توان ظاهری مشخصه بار است که با ولت آمپر سنجیده می‌شود. توان اسمی همان مقداری است که در کاتالوگ یو پی اس قید می‌شود.

فرمول محاسبه توان یو پی اس و تعداد باتری‌های مورد نیاز

یکی از مهم‌ترین فاکتورهای محاسبه یو پی اس و باتری UPS، توان این سیستم است. برای محاسبه توان یو پی اس، فرمول خاصی وجود دارد. با قرار دادن مقادیر مشخص‌شده در این فرمول، خیلی راحت می‌توانید توان UPS را محاسبه کنید:

(میزان توان مصرفی × میزان بک آپ ساعت) ÷ ولتاژ باتری ساعت = آمپر ساعت باتری

اما با استفاده از فرمول دیگری، می‌توانید تعداد باتری‌های مورد نیاز، برای تامین دستگاه‌های مصرف‌کننده را مشخص کنید. مشخص کردن تعداد باتری یو پی اس اهمیت بسیار زیادی دارد. چرا که برای تامین توان مورد نیاز دستگاه‌های مصرف‌کننده، باید تعداد باتری مناسبی انتخاب کنید. به هر حال این فرمول هم به شرح زیر است:

ولتاژ باتری دستگاه ÷ 12 = تعداد باتری مورد نیاز

چگونگی محاسبه زمان برق‌دهی سیستم یو پی اس

برق‌دهی یو پی اس هم از جمله فاکتورهای مهم در محاسبه یو پی اس و باتری UPS است. برای محاسبه مدت زمان برق‌دهی یو پی اس، باید از فرمول زیر استفاده کنید:

توان مصرفی ÷ 42 (عدد ثابت) × ولتاژ باتری × تعداد باتری × آمپر باتری = مدت زمان برق‌دهی یو پی اس

با استفاده از این فرمول و جایگذاری مقادیر موجود، می‌توانید مدت زمان برق‌دهی سیستم یو پی اس را به سادگی محاسبه کنید.

محاسبه ظرفیت باتری‌های یو پی اس

همانطور که می‌دانید، باتری‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در عملکرد مناسب یو پی اس دارند. باتری‌های یو پی اس انواع مختلفی دارند و هر کدام از آنها دارای ظرفیت مشخصی هستند. ظرفیت باتری تاثیر زیادی روی تغذیه دستگاه‌های مصرف‌کننده دارد. در صورتی که این ظرفیت پایین‌تر از نیاز دستگاه‌ها باشد، خبری از عملکرد مناسب یو پی اس نخواهد بود.

بررسی و محاسبه زمان تخلیه باتری

هر کدام از دستگاه‌های یو پی اس، دارای یک ولتاژ DC تعریف شده هستند که نشان‌دهنده ولتاژ باتری است. برای محاسبه یو پی اس و باتی UPS به این مقدار نیاز دارید. معمولا این ولتاژ با سری کردن تعداد مشخص باتری‌های 12 ولتی به دست می‌آید. برای مثال اگر ولتاژ باتری 96 ولت اعلام شود به این معنی است که 8 سلول باتری 12 ولتی در اختیار داریم که این باتری‌ها به صورت سری به یکدیگر متصل شده‌اند.

برای تعریف ظرفیت انواع باتری از آمپر ساعت استفاده می‌شود. البته در مثال بالا، ولتاژ همه باتری‌ها 12 ولت است. برای مثال ممکن است یک باتری دارای ظرفیت 18 آمپر ساعت باشد، اما ولتاژ آن همان 12 ولت است. نکته مهم اینجاست که باتری با ظرفیت پایین، تخلیه سریع‌تری را تجربه می‌کند. با این اوصاف هر چقدر ظرفیت باتری بالا باشد، تخلیه دیرتر و در نهایت زمان پشتیبانی طولانی‌تری هم خواهند داشت.

البته تخلیه باتری فقط به ظرفیت آن بستگی ندارد. عامل مهم دیگر، میزان مصرف دستگاه‌های متصل به یو پی اس است. هر چقدر میزان مصرف این دستگاه‌ها بیشتر باشد، قاعدتا باتری‌ها هم زودتر تخلیه خواهند شد. به این ترتیب زمان برق‌دهی هم کوتاه‌تر می‌شود. با این حال نمی‌توان آن را به پای زمان دقیق پشتیبان‌گیری در نظر گرفت. برای محاسبه دقیق مدت زمان پشتیبان‌گیری، باید عوامل زیادی از جمله کیفیت باتری در نظر گرفته شوند.

معرفی عوامل موثر بر انتخاب باتری مناسب یو پی اس

انتخاب باتری مناسب برای یو پی اس به اندازه محاسبه یو پی اس و باتری UPS اهمیت دارد. به طور کلی انتخاب نوع و تعداد باتری مورد نیاز یو پی اس به عوامل متعددی بستگی دارد که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم.

زمان عملکرد

یکی از مهم‌ترین عوامل انتخاب باتری یو پی اس، زمان عملکرد آن است. هر چقدر زمان عملکرد بالاتر باشد، ظرفیت لازم برای باتری هم بیشتر خواهد بود.

اندازه بار

باید توان باری که نیاز به تغذیه دارد را محاسبه کنید. اندازه بار را بر اساس وات می‌سنجند. هر چقدر اندازه بار بیشتر باشد، ظرفیت باتری بیشتری هم نیاز خواهید داشت.

ظرفیت شارژر

یکی از عواملی که کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد، شارژر باتری یو پی اس است. پرواضح است که ظرفیت باتری یو پی اس بی‌نهایت نیست و برای این که به سطح مطلوب برسد، نیازمند شارژ شدن است. ظرفیت باتری‌ها با توجه به اندازه شارژر محدود می‌شود. نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشید، این است که ظرفیت باتری، نمی‌تواند بیشتر از 12 برابر جریان شارژ باشد. برای مثال برای پشتیبانی از یک باتری 60 آمپر ساعت به شارژر 5 آمپری نیاز دارید.

بازده یو پی اس

این بازده که اینورتر هم نام دارد، بخشی از انرژی را در قطعات و مدارها مصرف می‌کند. اینورتر برق DC را به AC تبدیل می‌کند. با این حال تمام انرژی باتری به صورت خالص راهی بار نمی‌شود. به همین دلیل هنگام محاسبه یو پی اس و باتری UPS، باید این عامل را هم در نظر داشته باشید.

نوع باتری

این که برای ساخت باتری از چه فناوری و موادی استفاده شده باشد، اهمیت زیادی دارد. باتری‌های اسید مهر و موم شده بیشتر در یو پی اس‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. سرعت تخلیه باتری در بارهای بزرگ‌تر، بسیار بیشتر از بارهای کوچک‌تر است.

کلام پایانی

برای محاسبه یو پی اس و باتری UPS، باید عوامل زیادی را در نظر بگیرید. یکی از این عوامل، زمان پشتیبان‌گیری است. این زمان نشان‌دهنده واکنش سریع دستگاه، بعد از قطع شدن برق است. هر چقدر زمان پشتیبان‌گیری بهتر باشد، دستگاه‌های مصرف‌کننده ایمنی بیشتری را تجربه خواهند کرد. فرمول‌های زیادی برای محاسبه یو پی اس و باتری آن وجود دارد. به یاد داشته باشید که ظرفیت بار یو پی اس انتخاب شده، باید با توان کل بار دستگاه‌های متصل متناسب باشد. در غیر این صورت با مشکل مواجه خواهید شد. در این مطلب چند فرمول مهم محاسبه یو پی اس و باتری آن ارائه شد.