آشنایی با یو پی اس

یو پی اس مناسب 

یو پی اس مناسب اصولاٌ بر اساس قیمت / کیفیت سنجیده شده و یو پی اسی است که با کمترین قیمت منظور ما را بر آورده سازد . هزینه یو پی اس می تواند درصدی از کل هزینه ریسک نداشتن یو پی اس باشد . ریسک نبود یو پی اس شامل موارد ذیل می باشد :
1.آسیب سخت افزاری

2.از دست دادن اطلاعات 

3.غیر قابل استفاده بودن Down Time 

4.حیثیت حرفه ای 

می توان عددی تا حدود 4 درصد کل خسارت وارده را بدین منظور هزینه نمود که عملاٌ همیشه مبلغ یو پی اس بسیار کمتر از این مقدار می باشد .


تجهیزات جانبی یو پی اس

یو پی اس شامل تجهیزات جانبی ذیل می باشد که در انجام وظیفه یو پی اس نقش دارند :

تابلوی توزیع : صحت اتصالات و محکم بودن پیچ ها و عدم تداخل کابل ها در صحت عملکرد یو پی اس نقش مهم دارد .

کابل کشی : کابل کشی مستقل و استفاده از نوع مستقل از سایر مصرف کننده ها ضروری می باشد .

فیوزینگ : فیوز با ظرفیت مناسب از قطع احتمالی جلوگیری می کند .

باتری : ظرفیت ، نوع و باتری در عدم قطع خروجی 

یو پی اس نقش به سزایی دارد .

از یو پی اس چه می‌دانید؟

یوپی اس دستگاهی الکترونیکی به منظور تامین پیوسته انرژی برای دستگاه های مصرف کننده که به اختلالات موجود در شبکه و قطع برق حساس بوده وبه دلیل ضرورت و حساسیت های فوق العاده زیاد، جزو تجهیزات حیاتی مجموعه های کامپیوتری، مخابراتی، کنترل و ابزار دقیق، آزمایشگاهی وبیمارستانی می باشند.

تقریباً همه کسانی که با کامپیوتر کار می‌کنند اطلاعاتی ارزشمند و یا حداقل چند ساعت کار خود را بخاطر قطع برق از دست داده‌اند و به این علت یو پی اس را می‌شناسند. UPS در نظر عموم کاربران دستگاهی است که موجب می‌شود با قطع برق، کامپیوتر خاموش نشود. این مقاله به شما کمک می‌کند دانش خود در مورد یو پی اس را با دانش روز این فناوری هماهنگ کنید. سعی کنید به سوالات زیر اول خودتان پاسخ دهید و بعد پاسخ را بخوانید.

یو پی اس مخفف چه کلماتی است و چرا به یو پی اس نیاز داریم؟

 یو پی اس مخفف عبارت Uninterruptible Power Supply و به معنی منبع تغذیه بدون وقفه است. این دستگاه برق مورد نیاز برای استفاده دستگاه‌هایی مانند کامپیوتر، ادوات پزشکی و تجهیزات امنیتی و… را مستقل از اینکه برق ورودی وجود داشته باشد یا خیر برای مدت محدودی تامین می‌کند.

 همچنین شرایط برق ورودی را از نظر سطح ولتاژ، تغییرات ولتاژ و جهش‌های ناگهانی بهبود می‌دهد. در صورتی که یو پی اس ما هوشمند باشد علاوه بر موارد فوق می‌تواند دستگاه‌های متصل به خود را در زمان مناسب و به طرز صحیح خاموش نماید. در مورد اهمیت استفاده از یو پی اس همین بس که آمار نشان می‌دهد بیشتر از ۴۰ درصد مشکلات از بین رفتن اطلاعات، به مشکل قطع برق بر می‌گردد.

 یک یو پی اس بزرگ بهتر است یا چند یو پی اس کوچک؟

 قیمت یو پی اس ها نسبت به توان خروجی‌شان افزایش می یابد، برای مثال اگر توان خروجی دو برابر شود قیمت بیش از دو برابر افزایش می‌یابد. لذا اگر در یک شرکت یا سازمان تعدادی کامپیوتر وجود دارد و قصد این است که آنها را به یو پی اس مجهز کنیم، بهتر است یک یو پی اس کوچک در محل هر کامپیوتر نصب شود، همچنین با استفاده از تعدادی یو پی اس کوچک در صورت بروز مشکل، دامنه آن به یک کامپیوتر محدود می‌شود و کل شبکه ما دچار اختلال نمی‌گردد.

 این روش تا زمانی کارایی دارد که نیاز به یو پی اس با تکنولوژی خاصی نباشد. (تکنولوژی‌های مختلف در ادامه همین متن شرح داده می‌شود). اگر کاربرد خاصی نیاز به یو پی اس با تکنولوژی بالا را طلب کند، از آنجا که یو پی اس‌ها تکنولوژی بالا در توان‌های پایین معمول نیستند می‌توان مجددا به یک یو پی اس قوی مرکزی با تکنولوژی بالا فکر کرد.

 کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ، تغییر فرکانس، انواع اعوجاج لحظه ای یا دایم، نمونه هایی از مشکلات ایجاد شده بر روی شبکه های برق شهری می باشند.دستگاه های الکترونیکی پیشرفته و حساس (نظیر سیستم های کامپیوتری، تجهیزات مخابراتی و پزشکی) با توجه به کاربردهای ویژه و حساسی که دارند نیازمند تجهیزات ضروری مانند منبع تغذیه بدون وقفه و نسبتا دقیق بوده تا ولتاژ و فرکانس ثابت و قابل اطمینان را تامین نماید.

در کشورهای پیشرفته علیرغم قطع برق شهر، دستگاه یوپی اس از وسایل ضروری کامپیوترها محسوب می شود . به عنوان مثال در صورت وجود کوچکترین اغتشاش در برق شهر بخش کنترل کامپیوتر، با تولید یک پالس موجب خاموش و روشن شدن مجدد(Restart) کامپیوتر می گردد. لذا با این عمل اطلاعاتی که در حافظه  RAMسیستم وجود دارد، از بین رفته و زیا نهای جبران ناپذیری به کاربر وارد شده و حاصل کار کاربر در چند لحظه از بین می رود.

در مورد سایر سیستم های حساس نظیر دستگاه های مخابراتی و شبکه های اطلاعاتی نیز با قطع یا تغییر مشخصات منبع تغذیه، هماهنگی بخش های مختلف دستگاه بهم خورده و بر اثر قطع و وصل های متوالی، علاوه بر صدماتی که به قطعات دستگاه وارد می شود، عملکرد کل سیستم با اختلال مواجه می گرددبا توجه به مطالب فوق، نیاز به وجود دستگاهی که بتواند جایگزین مناسبی برای برق شهر در مواقع اضطراری گردیده و با حذف اختلالات شبکه تغذیه مدارات حساس را بر عهده گیرد، نمایان می شود.

این دستگاه یوپی اس نام دارد . لازم به ذکر است که در مواقع قطع برق می توان از ژنراتوهای  AC جهت تغذیه دستگاه ها استفاده نمود ولی این منابع با توجه به مشکلاتی نظیر شناور بودن ولتاژ و فرکانس، حجم بزرگ، آلودگی صوتی، دودزا بودن، زمان طولانی وصل شدن بعد از قطع برق و لزوم سرویس و باز بینی دایمی عملاً کاربردی در دستگاه های حساس ندارددستگاه های یوپی اس با ابعاد کوچک و بدون نیاز به سرویس دایمی و بدون ایجاد آلودگی ها با تثبیت ولتاژ و فرکانس، وسایل بسیار مناسبی جهت حفاظت سیستم ها در مقابل اختلالات برق شبکه می باشند.

وظیفه UPS

 UPS های کوچک معمولاً درون خود، یک باتری دارند که هنگام وجود برق در حالت عادی آن را شارژ می کنند. هنگام قطع برق یا افت ولتاژ زمانی که ولتاژ از یک مقدار کمتر شود UPS به طور اتوماتیک منبع تغذیه رایانه را از برق شهر به باتری موجود درون خود تغییر می دهد این کار در مدت زمانی حدود یک یا ۲ میلی ثانیه انجام می پذیرد و در نتیجه رایانه متوجه قطع جریان الکتریکی نشده و به کار خود ادامه می دهد.

UPS های متفاوت با طول مدت پشتیبانی متفاوتی وجود دارد که بنا به نیاز و کاربد نوع مورد نظر استفاده می شود برخی UPS ها فقط برای مدت کوتاهی مثلاً ۵ دقیقه به رایانه برق رسانی می کنند. این فرصت خوبی برای ثبت و ذخیره کارهای انجام شده است.

برخی دیگر نیز تا ۴۵ دقیقه دوام تغذیه دارند و این امکان را به کاربران می دهند که طی این مدت کار خودرا تکمیل و به پایان برسانند. برای ادارات و مؤسسات بزرگ تر و مهمتر نیز UPS هایی طراحی شده است که مدت زمان بسیاری رایانه های موجود را د رهنگام قطع برق از بابت تغذیه پشتیبانی می کنند.

خوب است بدانید که برای کار های بزرگ UPS دارای باتری درون ساخته نبوده و فقط حکم یک شارژ کننده را دارند.برای این UPSها باتری های بیرونی در نظر گرفته شده که بنا به نوع نیاز و به تعداد معین به UPS متصل می شوند.

می دانید که هنوز منبعی برای ذخیره جریان متفاوت ساخته نشده است باتری متصل به UPS نیز جریان مستقیم با DC دارند اما اکثر لوازم خانگی از جمله رایانه با برق متناوب شهر کار می کنند. بنابراین UPS یک مبدل نیز دارد که جریان DC را به AC تبدیل می کند.

این ها فقط وظایف UPS نیستند. UPS قابلیت کنترل جریان و ولتاژ و تنظیم و تقویت آنها را نیز دارد.

باتری چیست؟

باتری وسیله ای است برای نگهداری و انبار کردن برق که می تواند در اشکال و اندازه هاو ولتاژها و ظرفیتهای مختلف وجود داشته باشد .زمانی که دو ماده(عموما" دو فلز غیر همنام) در یک حلال که الکتریسیته را از خود عبور می دهد قرار گیرند بین دو صفحه یک پتانسیل الکتریکی ایجاد می شود که مقدار این پتانسیل (ولتاژ) به مواد مورد استفاده بستگی دارد .خانواده باتری ها از انواع مختلف ساخته شده اند که هر یک مزایا ی خاص خود را دارند برای مثال :

باتری های سرب اسیدی – نیکل کادمیوم – لیتیم و آلکالاین و…

یک باتری نمونه ای از تعدادی سلول است که به یکدیگر متصل شده اند و ولتاژ و ظرفیت خاصی را ارائه می نمایند و عموما" تعداد بیشتر صفحات ظرفیت بیشتری از خود نشان می دهند.

 نکته : برای بدست آوردن ولتاژ مورد نظر می توان باتری ها را با هم سری و برای بدست آوردن ظرفیت دلخواه باتر یها را با هم موازی نمود .

تابلو چیست؟

تابلو عبارت است از فضایی که تجهیزات برقی در آن نصب می شوند.در تعریف تابلو لزومی ندارد آنرا حتمأ یک فضای بسته فلزی بدانیم بلکه فضای بسته فلزی، نوعی از تابلو محسوب می شود. مشکلات ناشی از نصب تجهیزات و خطرات ناشی از عوامل محیطی و پدیده هایی مانند اتصال کوتاه که در تجهیزات الکتریکی روی می داد و در دسترس بودن تمام قسمتهای برقدار از سوی اپراتور، سازندگان را بر آن داشت تا ایمنی بیشتری را تامین کنند، از این رو تابلو به شکل محفظه بسته طراحی شد تا تجهیزات داخل آن غیر قابل دسترس باشند.



سیستم تامین برق بدون وقفه :( ups )  

درحالی که روش های نسبتاً کم هزینه بسیاری را جهت تامین سطوحی از حفاظت در مقابل مشکلات برق شهربرای کامپیوترتان می توانید بکار گیرید، هیچ یک از آنها نمیتوانند به خوبی یک دستگاه تامین برق بدون وقفه(UPS) سیستم شما را در قبال مشکلات برق شهر حفاظت کنند.

ایده ای که در طراحی یوپی اس (UPS) درنظر گرفته شده است از نام آن کاملاً آشکار است. علاوه بر فیلترینگ، افزایش و اصلاح کارآیی برق، مدارهای مخصوص و باتریهایی برای جلوگیری از آسیب دیدن کامپیوتر شما درخلال قطع برق و یا ضعیف شدن آن درنظر گرفته شده است. این دستگاهها براساس نوع طراحی به نامهای مختلفی نامیده می شوند ولی تمامی آنها در رسته عمومی "پشتیبانی نیروی برق" قرار میگیرند.

زمانی ups ها به عنوان یک سیستم گران ارزیابی میشدند ولی اکنون کاملاً ارزان میباشند.در آن زمان من یوپی اس - ups - را فقط برای سیستمهایی پیشنهاد میکردم که واقعاً به آن نیاز دارند ولی الآن میتوانم بگویم هرکسی که از کامپیوتر به هر دلیلی استفاده میکند باید بطور جدی در مورد گرفتن یک ups فکر کند.اگر وقت شما برایتان ارزشمند است، یک ups با اولین باری که برق میرود یا نوسان پیدا میکند هزینه خود را میپردازد.

انواع یوپی اس:

اکثر مردم میدانند که یوپی اس (ups) وجود دارد ولی به نظر میرسد که آنها فکر میکنند فقط یک نوع از این وسیله وجود دارد. در واقع چندین طرح اصلی برای استفاده در مدلهای گوناگون یوپی اس (ups) وجود دارد. فروشندگان این وسیله از این وضعیت ابراز تاسف میکنند زیرا غالباً انواع مختلف یوپی اس (ups) همگی با یک نام عمومی نامیده میشوند.(اگر چه معمولاً قابل تشخیص است که یک مدل خاص ups از چه نوعی میباشد)

این بخش نگاهی به انواع یوپی اس (ups) دارد. اصول طراحی آنها را به بحث میگذارد و تلاش میکند تا مقایسه ای بین آنها داشته باشد تا به شما کمک کند که آنها را بهتر بشناسید.

تمام ups های موجود در سه دسته عمومی زیر قرار میگیرند:

1.UPS stand-by operation

2.UPS line-interactive operation

3.UPS double conversion

مدل سوم معمولاً بنام ups online نیز نامیده میشود. 

 یو-پی-اس با اینورتر غیر فعال آماده به کار یو-پی-اس های (Stand-by)

یو-پی-اس استندبای ساده ترین و ارزانترین نوع ups میباشد. در واقع برخی افراد اصولاً این دستگاه را جزو upsبه حساب نمی آورند و بجای آن از لفظ "دستگاه تامین برق جانشین" استفاده میکنند. اگر چه بسیاری از مشتریها در بازار آن را بعنوان ups ارزیابی میکنند بخصوص زمانی که بحث بودجه و معیار خرید مطرح میشود معمولاً از این ups استفاده میکنند.

این ups ها گاهی بنام offline ups نیز خوانده میشوند تا بتوان آنها را از online ups تمیز داد.

این ups به نام استندبای نامیده میشود زیرا معمولاً باتری و اینورتر انرژی برق را به دستگاه نمیرسانند. شارژر باتری از برق شهر برای شارژ باتری استفاده میکند و باتری و اینورتر در حالت آماده باش قرار دارند تا زمانیکه به آنها احساس نیاز شود.

وقتی که برق شهر قطع میشود سوییچ انتقالی، مدار را روی منبع تامین ثانویه می اندازد و هنگامی که برق شهر وصل شد مجدداً به حالت قبل باز میگردد.


 یک بلوک دیاگرام ساده از یو-پی-اس استندبای. مدار برق شهر مجهز به فیلتر و محدودکننده ولتاژهای اضافی میباشد تا در مقابل پارازیت های خط و دیگر مشکلات مقاوم باشد و باعث تغییر به حالت استفاده از باتری نشود. این شکل یک مثال از یو پی اس استندبای می باشد و ممکن است مدلهای دیگری نیز موجود باشند.

علیرغم اینکه این دستگاه کمترین محبوبیت را بین ups ها دارد ولی کماکان یک ups است و کمک زیادی برای اغلب استفاده کنندگان میباشد.

گذشته از آن، اگر یو-پی-اس استندبای کارآیی نداشت، فروخته نمیشد. اگر چه برای یک حالت بحرانی مانند اتصال به یک سرور مهم معمولاً استفاده نمیشود.

هدف از بکارگیری این ups این است که وقتی برق شهر قطع شد، اتصال به باتری خیلی سریع (ولی نه بلافاصله) انجام گیرد. برای انجام این سوییچینگ تاخیری در حدود کسری از ثانیه اتفاق می افتد که به آن زمان سوییچینگ یا زمان انتقال میگویند.

اگر چه بندرت ولی ممکن است که زمان سوییچینگ برای ادامه کارکرد بدون وقفه کامپیوتر کافی نباشد. هر چند که این اتفاق معمولاً نمی افتد و هیچ خریداری از خرید این دستگاهها احساس ناراحتی نمیکند با این وجود شما باید زمان انتقال دستگاه را با زمان نگهداری ups خود (زمانی که به شما میگوید ups مزبور چه زمانی قادر است ورودی خود را جداشده نگه دارد قبل از اینکه کاملاً قطع شود) مقایسه کنید. اگر زمان انتقال بسیار کمتر از زمان نگهداری بود، ups احتمالاً برای شما کار خواهد کرد.

برخی از مشکلات برق شهر مانند ولتاژ پایین آن، زمان نگهداری ups را کاهش میدهد.

Ups های standby معمولاً تا اندازه توان 1000 ولت آمپر وجود دارند.

اخطار: اگر از ups استندبای استفاده میکنید مطمئن شوید که وسیله شما دارای ویژگی محدود کننده ولتاژهای گذرای اضافی و همچنین فیلترینگ مناسب برای مواقع لازم میباشد (همانطور که در دیاگرام بالا نشان داده شده است) درغیر اینصورت در شرایط نرمال (برای مثال زمانی که شما قطعی برق را تجربه نکرده اید) سیستم شما بطور طبیعی مستقیماً به برق شهر متصل خواهد بود.

 Upsهای Line-Interactive:

این upsها به لحاظ طراحی با تمام مدلهای standby متفاوت می باشند.

در این مدل شارژر باتری مستقل، اینورتر و سوییچ تبدیل منبع انرژی تماماً با ترکیبی از یک اینورتر و کانورتر جایگزین شده است که هر دو، باتری را شارژ و انرژی آنرا به AC جهت خروجی ups در موارد نیاز تبدیل میکنند. زمانی که برق شهر فعال است اینورتر و کانورتر باتری را شارژ میکنند و زمانی که برق شهر قطع شد این مجموعه به عنوان رزرو عمل میکند.


یک طرح شماتیک از Line-interactive ups. اکثر مداربندی یو پی اس استندبای با ترکیبی از اینورتر و کانورتر تعویض شده است که این مجموعه وظیفه شارژ باتری، تبدیل انرژی و تعیین شرایط خروجی را بعهده دارد. این شکل مثالی از یو پی اس های لاین اینتراکتیو است و ممکن است مدلهای دیگری هم وجود داشته باشد

نقطه قوت این طرح این است که اینورتر و کانورتر همیشه به خروجی متصل هستند و انرژی تجهیزات مربوطه را تامین می کنند.

این طرح در مقابل قطع انرژی منبع اصلی، عکس العمل سریعتری نسبت به مدل standby دارد.

اینورتر و کانورتر معمولاً توسط یک مدار به هم مربوط میشوند و پارازیت های برق را فیلتر کرده، ولتاژهای کوتاه مدت و نوک تیزspike  را تعدیل نموده و همچنین انرژی خروجی را تنظیم میکنند همچنین انرژی اضافه ای را هنگام کاهش جریان فراهم نموده و ولتاژهای اضافی گذرا در خروجی را کوتاه میکنند.

Line-interactive ups یک طرح پیشرفته است كه امروزه با پيشرفت تكنولوژی و حذف تاخير انتقال و با توجه به بازده بسيار زياد، جايگزين مطمئن و با صرفه ای براي يو پي اس های online تا توان ١٠ كيلو ولت آمپر تكفاز و ٣٠ كيلو ولت آمپر سه فاز به حساب مي آيند.

Online UPSیو-پی-اس با دو مرحله تبدیل

نکته:Online در زبان انگلیسی به معنی متصل به خط می باشد که برای جلوگیری از اشتباه، استانداردها خواسته اند که حتی الامکان از این لفظ استفاده نشود. با توجه به اینکه در زبان فارسی در این مورد هیچ اشتباهی پدید نمی آید برای جلوگیری از تشویش ذهن ما همچنان از لفظ online استفاده می کنیم.

این یوپی اس (ups) که گاهی بنام تبدیل مضاعف(double conversion)  نیز نامیده میشود، بهترین نوعی نیست که شما میتوانید خریداری نمایید، زیرا با پیشرفت یوپی اس های Line-Interactive و با توجه به بازده پایین ups های Online نسبت به آنها، امروزه بسیاری از مردم علاقه خود را به این نوع یوپی اس از دست داده اند. جالب اینکه این ups درعین تشابه بسیار زیاد به standby ups که ارزانترین یوپی اس است عملکردی کاملاً متفاوت با آن دارد. تشابه از این بابت که این یوپی اس (ups) نیز همان دو منبع انرژی را دارد و کاملاً متفاوت از این بابت که در این ups سوییچ انتقال برای قطعی در خروجی اینورتر در مواقع اضطراری برگردانده شده است.


این شکل یک طرح شماتیک از online ups است و ممکن است مدلهای دیگری هم موجود باشد. همانطور که ملاحظه میکنید این دیاگرام کاملاً مشابه standby ups میباشد غیر از اینکه مسیرهای منابع اولیه و ثانویه نیرو عوض شده اند. در اینجا باتری منبع اولیه انرژی میباشد

در شرایط عادی این ups از باتری و اینورتر مربوطه استفاده میکند در حالیکه خط نیرو، شارژر باتری را تغذیه میکند. به همین دلیل است که این ups گاهی بنام double conversion و یا یو-پی-اس آن-لاین با تبدیل مضاعف (دوگانه) نامیده میشود. حاصل این طرح اینست که در شرایط قطع ناگهانی برق، هیچ زمان انتقالی مشاهده نخواهد شد. زیرا در شرایط قطع برق، اینورتر (و بار مربوطه) به کار خود ادامه خواهد داد و فقط شارژر باتری از کار خواهد افتاد.

در قبال قطع برق، عکس العمل کامپیوتر و یا لپ تاپی که انرژی خود را از یک online ups دریافت میکنند مشخص است. آنها بدون وقفه به کار خود ادامه میدهند. تنها اتفاقی که می افتد اینست که باتری تضعیف میشود زیرا در این حالت شارژری برای شارژ آن وجود ندارد. ممکن است شما ازخود بپرسید وقتی که همیشه از باتری استفاده میکنیم پس دلیل وجود مسیری برای سوییچ انتقال (مسیری که در دیاگرام بالا با نقطه چین نمایش داده شده است) چیست؟ پاسخ اینست که این مسیر پشتیبانی لازم را برای مواقعی که اینورتر از کار می افتد و یا در اثر برخی مشکلات داخلی در کار آن وقفه حاصل میشود، فراهم مینماید. هر چند غیر معمول است ولی به هر حال این اتفاق ممکن است بیفتد و در این حالت، سیستم به مسیر شامل محدود کننده ولتاژهای اضافی و فیلتر، سوییچ خواهد شد. در این حالت

"زمان انتقال" دوباره موضوعیت پیدا خواهد کرد دقیقاً مانند حالتی که یک یو-پی-اس استندبای در مقابل قطع برق عکس العمل نشان میدهد. البته باید دقت کرد که قطع برق بسیار متداولتر از قطع ups میباشد. دیگر مزیت اصلی استفاده از باتری در بیشتر زمانها اینست که فرآیند تبدیل مضاعف ( (double conversionانرژی خروجی را بطور کامل از انرژی ورودی جدا میکند. هر اغتشاش و کثیفی احتمالی (غیر از مولفه های DC و برخی از پارازیت های معمول که فقط در یوپی اس های بدون ترانسفورماتور اتفاق می افتد) که از برق شهر وارد شود فقط بر روی شارژر باتری تاثیر میگذارد نه بر روی خروجی های ups.

اگر چه ممکن است از روی دیاگرام بالا مشخص باشد که یو-پی-اس های آن-لاین و استندبای دارای مولفه های مشابهی میباشند ولی باید دقت نمود که تفاوت عمده ای در طراحی شارژرها و اینورترهایی که معمولاً هیچ کاری انجام نمیدهند و ممکن است فقط در هر ماه به مدت چند دقیقه بکار بیفتند با آنهاییکه هر روز 24 ساعت کامل روشن هستند تا عمر آنها به پایان برسد وجود دارد. تفکر مهندسی و افزایش اندازه و کیفیت مولفه های ترکیب شده در ساخت یک online ups باعث افزایش قیمت قابل توجه این ups ها نسبت به بقیه انواع آن میشود. این ups ها معمولاً برای سرورهای بزرگ و همچنین پشتیبانی از قطعات تجهیزات مراکز داده پردازی بکار میروند. معمولاً این ups ها از اندازه قدرت 5000 ولت-آمپر تا صدها و هزاران ولت-آمپر و حتی بزرگتر موجود میباشند.

توان یوپی اس:

همانطور که در بحث ظرفیت و زمان پشتیبانی ups مطرح شد (که شما باید قبل از مطالعه این قسمت آنرا خوانده و فراگرفته باشید) یک ups میتواند حد مشخصی از بار را پشتیبانی کند. در واقع دو حد تعریف شده برای ups موجود است. یکی حداکثر توان ظاهری مشخصه بار(برحسب ولت-آمپر) و دیگری حداکثر توان واقعی مشخصه بار (برحسب وات). برخی اوقات توان واقعی تا حد ماکزیمم آن فراهم نمیشود ولی باید محاسبه شود. اگر میزان "وات" پشت دستگاه نوشته نشده باشد، اشکالی ندارد که آن را 60% عدد "ولت-آمپر" فرض کنیم. اگر چه مشخصات دستگاه بطور کامل باید خوانده شود زیرا برخی ups ها از نسبت دیگری برای ضریب قدرت استفاده میکنند.

قانون توان ups در مفهوم ساده ولی در عمل مشکل است. بارهایی که به ups وصل میشوند نمیتوانند از حد مشخص شده فراتر روند. اجازه دهید نحوه عملکرد این دو حد را با چند مثال روشن کنیم:

فرض کنید یک ups 650 ولت-آمپر داریم که "وات" آن مشخص نیست. بنابراین برای ضریب اطمینان 60% را برای ضریب قدرت در نظر میگیریم که معنای آن حد 390 وات برای توان واقعی میباشد. معنای این حرف اینست که ما نمیتوانیم هیچ باری بیش از 650 ولت-آمپر یا 390 وات به ups وصل کنیم.

مثالهایی برای بارهای منابع تغذیه:

- منبع تغذیه عادی در محدوده 500 ولت-آمپر: باری با شدت 500 ولت-آمپر بخوبی با این ups تغذیه میشود زیرا ضریب قدرت آن حدود60% میباشد چیزی که قریب به اتفاق سازندگان ups آنرا فرض میکنند (ولی شما باید مشخصات آنرا اگر میتوانید چک کنید)

حتی اگر ضریب قدرت 70% باشد، هنوز بار 350 واتی داریم که زیر حدups  است.

- منبع تغذیه 500 ولت-آمپر با ضریب قدرت اصلاح شده: برخی از دستگاهها با اجزایی که به مدارهای آن اضافه شده است ضریب قدرت آن به حدود 100% رسیده است (که بعضی اوقات به آن ضریب قدرت یک نیز میگویند) در این حالت دستگاه 500 ولت-آمپر و 500 وات میباشد. چنین دستگاهی ups مورد بحث ما را دچار اضافه بار خواهد کرد زیرا "وات" آن بسیار بالا میباشد.

حال که فهمیدیم محدوده ها در ups چه میباشند، بگذارید نگاهی به بار داشته باشیم. برای درک اینکه یک " بار" چه درخواستی از ups دارد باید مقدار ولت-آمپر و وات آنرا بدانیم. متاسفانه اکثر سازندگان اطلاعات لازم را در این خصوص در اختیار نمیگذارند.

محدوده بالایی ولت-آمپر مورد نیاز برای یک دستگاه با نگاه کردن به جریان آن که معمولاً تمام دستگاهها با برچسبی نزدیک کابل برق، آنرا مشخص کرده اند قابل تحصیل است اگر چه این اعداد اندکی محافظه کارانه است.

اگر جریان الکتریکی وسیله ای 1.2 آمپر باشد ولت-آمپر نامی مورد نیاز برای آن 1.2*220=264 ولت-آمپر میباشد اگر چه در عمل هیچگاه به بیش از 200 ولت-آمپر نیاز نمیباشد. هیچ راهی برای اطمینان از این قضیه وجود ندارد مگر اینکه شما بدانید چگونه وسیله را با روشهای الکتریکی تست کنید بنا براین برای اطمینان کامل، شما باید محافظه کارانه عمل کنید و همان عدد ماکزیمم 264 را در نظر بگیرید.

منابع تغذیه کامپیوتر، بیشتر موجب سردرگمی میشوند. وقتی که مردم در مورد منابع تغذیه صحبت میکنند، مثلاً میگویند:این یک منبع تغذیه 300 وات است.

این مهم است که بدانیم عدد 300 در این بحث تقریباً تمام توان DC خروجی از دستگاه است. این عدد وقتی که بحث اندازه ups مطرح میشود کاملاً بی معنی است. زیرا نماینده ولت-آمپر و یا وات مورد نیازبرای تغذیه نیست. اکثر منابع تغذیه دارای مشخصات جریان هستند که شما بتوانید ولت-آمپر ماکزیمم آن را همانطور که قبلاً توضیح داده شد محاسبه کنید ولی اگر آنرا مرجع محاسبه قرار دهید احتمالاً ups ای میخرید که بیش از میزان مورد نیاز شماست زیرا خروجی منبع تغذیه، خود بیشترین مقدار است و تنها نمایشگر اینست که اگر منبع تغذیه بطور کامل بیشترین مقدار خروجی را داشته باشد چه چیزی مورد نیاز است.

یک منبع تغذیه 300 وات بر روی یک کامپیوتر معمولی هرگز خروجی حتی نزدیک 300 وات نخواهد داد.

بسیار خوب، تا به حال تمام آن کارهایی را که برای تعیین اندازه ups نباید انجام دهید به شما گفته شده است. حال چه کارهایی را واقعاً باید انجام دهید؟ متاسفانه تعیین اندازه ups کار ساده ای نیست. شما اغلب مجبورید با اعدادی که در اختیار دارید محافظه کارانه عمل کنید و یک ups با ظرفیت مقداری بیش از آنچه که واقعاً نیاز دارید خریداری نمایید تا مطمئن شوید که مقدار مورد نیاز شما پوشش داده شده است. در اینجا روشها و تکنیکهایی را که در این امر به شما کمک میکند آورده ایم:

این اندازه ها را برای کامپیوتر های زیر استفاده کنید:

Equipment Power Ratings Load in VA based on VA=Watts/0.7 
Desktop PC's, Workstations or Servers (no monitor or other accessories included) 
Celeron or AMD to 800 MHz 140 
Celeron or AMD to 1.4 GHz 165 
PIII to 1 GHz 150 
PIV to 1.7GHz 175 
Intel Xeon to 2GHz 195 
Adder to any one of above for dual processors 25 
Tower Servers (no monitor or other accessories included) 
Single processor any operating system 495 
Dual processor any operating system 525 
Monitors (Turn-on VA for some monitors is very high up to 1.5 kva !) 
15 inch 90 
17 inch 110 
19 inch 170 
21 inch 195 
15 inch LCD 50 
22 inch LCD 110 
Accessories 
CD Rom (internal) 30 
CD Rom (external) 80 
External hard drives (per each) 50 
Printers 
Inkjet/Bubble Jet 50 
Dot Matrix 100 
Laser (UPS rating must = 2 x {laser printer + other loads} combined) 950 
Peripherals 
External Modem 30 
Facsimile 100 
Tape Backup/Zip Drive 35 
Compact Hub 150 
Router 200 
Plotter 135 
Bridge 100 
300W PMPO Speaker 100 

این توصیه ها را بخوانید:

برای ups ای که در نظر دارید، توصیه های سازنده را برای دستگاههایی که قرار است مورد پوشش قرار بگیرند در نظر بگیرید. آنها را با منابع تغذیه ای که میخواهید پوشش دهید مقایسه کنید و یک نتیجه معقول بگیرید. اگر بخش فروش ups گفت: "ایده آل برای یک کامپیوتر کوچک رومیزی" و شما میخواهید آنرا برای یک کامپیوتر بزرگ با دو پردازشگر که کار گرافیکی انجام میدهد استفاده کنید، احتمالاً به مشکل خواهید خورد.

 مشکلات برق شهر:

 اگر شما تصمیم بگیرید که کامپیوتر خود را مستقیماً به برق شهر وصل کنید، منبع تغذیه داخلی آن با مشکلات متعددی مواجه خواهد شد.

بعضی از این مشکلات کوچک هستند و کامپیوتر شما با آن کنار خواهد آمد در حالیکه برخی از آنها ممکن است موجب از دست دادن اطلاعات و حتی ایجاد عیوب دائمی بر روی سیستم شما شوند.

در این بخش نگاهی خواهیم داشت به مشکلات عمومی و متداولی که برق ورودی شهر با آن دست به گریبان است.

  حفاظت در مقابل مشکلات برق شهر:

 شما میتوانید سطوح مختلفی از حفاظت را در مقابل مشکلات برق برای سیستم کامپیوتر خود جهت جلوگیری از تخریب و یا از دست دادن اطلاعات بکار گیرید. اصلاً جای تعجب نیست که هر چه بیشتر بپردازید، سطح حفاظتی بیشتری را بدست خواهید آورد (محدوده قیمت بین نزدیک صفر تا چندین میلیون ریال و حتی بیشتر میباشد)

این بخش نگاهی دارد به تعاریف قراردادی و مفاهیمی که در رابطه با حفاظت در مقابل برق شهر بکار برده میشوند. بعلاوه استفاده از یک انرژی پشتیبان مانند سیستم تامین انرژی بدون وقفه (UPS) شما را قادر میسازد که بر بیشتر مشکلات ناشی از برق شهر فائق آیید و همچنین محافظت در برابر قطع کلی برق را بدست آورید.(UPS ها نیز در این بخش مورد بحث قرار میگیرند)

نکته:مهمترین شکل حفاظت در مقابل مشکلات برق ورودی که اکثر مردم آن را نادیده میگیرند کشیدن پلاک کامپیوتر از دوشاخه برق شهر در هنگام بروز مشکلات برق است. این بهترین نوع حفاظت است که هنوز عده کمی از مردم در مورد آن فکر میکنند.

اجزاء اصلی مدارهای الکتریکی:

چند قطعه اصلی وجود دارند که عموماً درتمام مدارهای الکتریکی کامپیوتر واجزاء جانبی آن یافت می شوند. این قطعات ساختار اصلی مدارهای الکتریکی والکترونیکی را تشکیل می دهند وبه تعداد زیاد در برد اصلی کامپیوتر، مدارهای هارد دیسک، کارتهای گرافیک وهرکجا که تصورش را بکنید وجود دارند. آنها می توانند با یکدیگر ویا با دهها قطعه دیگربه روشهای مختلف که شرح آنها دراین مقوله نمی گنجد ترکیب شده ومورد استفاده قرار گیرند. شاید بسیارمفید باشد که شمه ای در مورد طرز کارهر یک ازاین اجزاء بدانیم واین سعی شده است که حداقل اساس کارآنها  بازگو گردد.

 باتری:

یک منبع جریان مستقیم با ولتاژ معین.

 

باتری

(در این جا یک باتری دگمه ای روی برد اصلی کامپیوتر(

مقاومت:

این قطعه همانطورکه احتمالاً ازنام آن حدس میزنید مقاومت مسیر را بالا می برد. دلیل اصلی بکارگیری آن این است که جریان الکتریسیته را دریک مدارکاهش دهد. مقاومت ها دراشکال واندازه های گوناگون یافت میشوند. آنها گرما را بعنوان نتیجه ای ازمخالفت درمقابل عبورجریان الکتریسیته تلف می کنند وبنابراین طبقه بندی آنها بر اساس میزان مقاومتشان در مقابل عبورالکترونها وهمچنین میزان اتلاف انرژی آنها (چه مقدارانرژی را قبل ازاینکه خراب شوند، تلف می کنند) می باشد. معمولاً مقاومت های بزرگتر، انرژی بیشتری را تلف می کنند. انواع گوناگونی از مقاومت ها وجود دارند که میزان مقاومتشان با تنظیم یک دسته یا پیچاندان یک پیچ، کم وزیاد می شود که به آنها پتانسیومتر نیز می گویند.

         

تصویر بزرگ شده یک مقاومت مربوط به برد اصلی یک کامپیوتر

خازن:

مجموعه ایست شامل دو صفحه رسانا (یا دومجموعه صفحات رسانا) باجدا کننده ای بین آنها که مانع ازاتصال صفحات به یکدیگر میشود. وقتی که یک جریان مستقیم از خازن عبورکند یکی ازصفحات بارمثبت ودیگری بارمنفی پیدا میکند واین باربرروی صفحات باقی میماند تازمانی که خازن تخلیه شود. وقتی یک جریان متناوب ازخازن عبور کند درزمانی که ولتاژ مثبت است، یکی ازصفحات دارای بارمنفی و دیگری دارای بارمثبت خواهد شد ودر نیمه بعدی سیکل موج متناوب که ولتاژ منفی میشود، خازن انرژیی را که قبلاً ذخیره کرده بود آزاد میسازد ودرجهت عکس نوبت قبل، باردارخواهد شد واین عمل برای هرسیکل تکرارمیشود. ازآنجا که درهربار تغییر ولتاژ، علامت بارخازن تغییرمیکند، خازن تمایل به مخالفت دربرابرتغییرولتاژدارد. میتوان گفت که اگریک موج ترکیبی مستقیم ومتناوب را ازخازن عبور دهیم، خازن تمایل به مقاومت درمقابل عبورجریان مستقیم و عبوردادن جریان متناوب دارد. توانایی یک خازن را ظرفیت آن خازن مینامیم که برحسب واحد فاراد F اندازه گیری میشود. (عملاً میکروفاراد ونظایر آن،زیرا یک فاراد واحد بسیاربزرگی است). خازنها درتمام مدارهای الکترونیکی بخصوص با رزیستورها والقاکننده ها بکار میروند ودرکامپیوتر نیزبطور گسترده یافت میشوند.

       

سه خازن روی برد اصلی کامپیوتر

القاکننده (سلف):

 یک القا کننده ماهیتاً یک سیم پیچ است. وقتی جریان ازسلف عبورمیکند یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود وسیم پیچ این انرژی مغناطیسی را ذخیره میکند تازمانی که آزادشود. میتوان گفت که سلف، برعکس خازن عمل میکند. خازن ولتاژرا بعنوان انرژی الکتریکی ذخیره میکند و سلف، جریان را بصورت انرژی مغناطیسی ذخیره مینماید. خازن درمقابل تغییرولتاژمقاومت میکند درحالیکه سلف درمقابل تغییرجریان مقاومت میکند. خازنها راه جریان مستقیم را میبندند واجازه میدهند که جریان متناوب عبور کند درحالیکه سلفها برعکس عمل میکنند. توانایی یک سیم پیچ "اندوکتانس" نامیده میشود وبرحسب هنری H اندازه گیری میشود.

 سلفها میتوانند دروسط سیم پیچ خود دارای یک هسته هوایی یا آهنی باشند (یک ماده مغناطیسی). آهن مقداراندوکتانس را (که معمولاً ازماده ای که سیم راتشکیل میدهد وهمچنین تعداد دورهای سیم پیچ تاثیرمیپذیرد) افزایش میدهد. هسته بعضی ازسیم پیچها مستقیم و برخی دیگر بصورت دوایر بسته مارپیچی است که این آخری راندمان بسیاربیشتری دارد زیرا میدان مغناطیسی قویتری دراطراف خود ایجاد میکند. سلفها درتمامی مدارهای الکتریکی بخصوص در ترکیب با رزیستورها وخازنها بکارمیروند ودرکامپیوتر نیز بطوروسیعی بکاررفته اند. 

   

 یک سلف باهسته مارپیچی ازبرد اصلی یک کامپیوتر.دوخط موازی بکاررفته درعلامت اختصاری سلف به معنای آهنی بودن هسته آن است.سلفی که هسته آن هوا است،این دوخط راندارد.توجه کنید که سلفهای بسیارکوچک مانند رزیستوربالا برروی سطح بردهای الکترونیکی نیزسوارمیشوند

ترانسفورماتور:

 ترانسفورماتوردرحقیقت یک سلف است  که به جای یک سیم پیچ، دوسیم پیچ دراطراف آن پیچیده شده است. این دوسیم پیچ با هم تماسی ندارند و معمولا ًبه مدارهای مختلفی متصل شده اند. ترانسفورماتوردردنیای الکترونیک یکی ازمهمترین وسایلی است که یک ولتاژمتناوب را به ولتاژمتناوب دیگری تبدیل میکند. همانطورکه دربالا توضیح داده شد وقتی جریان ازسیم پیچ عبورکرد یک میدان مغناطیسی متناسب با تعداد سیم پیچها دراطراف آن بوجود می آید. برعکس این اصل نیز صادق است به این معنا که هرگاه یک میدان مغناطیسی دراطراف یک سیم ایجاد کنیم، متناسب باتعداد دورهای سیم پیچ ، درآن جریان الکتریکی ایجاد میشود. بنابراین اگرشما ترانسفورماتوری با سیم پیچ اولیه 100 دوروسیم پیچ ثانویه 50 دورایجاد کنید و یک ولتاژ 220 ولت متناوب به سیم پیچ اولیه وارد کنید ولتاژی به اندازه 110 ولت متناوب درسیم پیچ ثانویه القا خواهدشد(معمولاً دراثراین القا مقداری انرژی تلف خواهدشد.) ترانسفورماتوری که تعداد سیم پیچ اولیه آن بیش از تعداد سیم پیچ ثانویه باشد،ولتاژ راکاهش میدهد و به آن کاهنده میگویند وترانسفورماتوری که تعداد دورهای سیم پیچ ثانویه آن بیشترازتعداد دورهای اولیه باشد،افزاینده نامیده میشود. ترانسفورماتورها مهمترین دلیلی هستند که ما درخانه از برق متناوب به جای مستقیم استفاده میکنیم. زیرا برق مستقیم با استفاده ازترانسفورماتورتغییر نمیکند. ترانسفورماتورها دراندازه های کوچک با سایز یک در یک سانتی متر تا ابعاد بسیاربزرگ با هزارها کیلوگرم وزن بسته به مقدارولتاژ وجریانی که باید القا کنند یافت میشوند.

     

یک ترانسفورماتور آهنی بکاررفته در یکups با قدرت 500 وات. به این معنا که خروجی توسط این ترانسفورماتورایزوله شده است.

     

یک ترانسفورماتوربا خروجی ایزوله در یکups تبدیل مضاعف به قدرت 20kw برای افزایش اطمینان ومحافظت باردرقبال پارازیتها ومولفه های DC

دیود/ LED :

 دیود وسیله ایست معمولاً ساخته شده ازیک ماده نیمه رسانا که جریان الکتریسیته را فقط در یک جهت هدایت میکند. هرجریانی که سعی کند دریک سیم برخلاف جهتی که دیود معلوم کرده است عبورکند، توسط دیود مسدود خواهد شد. دیودها موارد استفاده بسیارزیادی دارند. برای نمونه اغلب دروسایلی که جریان متناوب رابه جریان مستقیم تبدیل میکنند استفاده میشوند زیرا میتوانند مانع عبورنیمی ازجریان متناوب شوند. یکی ازانواع گوناگون دیود "دیود نورافشان "یا LED میباشد که شناخته شده ترین ومتداولترین نوع دیود است زیرا از keyboard وهارد کامپیوترگرفته تا کنترل ازراه دور تلویزیون مورد استفاده دارد. یک LED دیودی است که طراحی شده است تا وقتی جریان ازآن عبورمیکند دریک فرکانس مشخص نوربدهد. آنها بعنوان نشانگر وضعیت کامپیوترو وسایل الکترونیکی که با باتری کار میکنند بسیارمفید میباشند. آنها میتوانند ساعتها و روزها روشن بمانند زیرا با برق مستقیم کارمیکنند ونیازبه انرژی بسیارکمی برای روشن شدن دارند، گرمای بسیارکمی تولید میکنند وبرای سالها عمرمیکنند حتی اگر دائماً روشن باشند. درحال حاضر آنها درچراغ قوه های کم مصرف وبا عمرطولانی نیز استفاده میشوند.

  


یک دیود در بالا و یک LED درپایین. به علامت روی مداردرقسمت بالای دیود و همچنین به نوشته "CR3" توجه کنید.

فیوز:

 یک فیوزوسیله ایست برای محافظت ازاجزاء دیگردرمقابل خرابیهای احتمالی وقتی که جریانی بیش ازحد ازآنها عبور کند. هرفیوزبرای عبورمقدارجریان مشخصی طراحی شده است. تا زمانی که جریان مدارکمترازحد فوق نگاه داشته شود، فیوزاین جریان را با کمی مقاومت ازخودعبورمیدهد ولی اگردراثرعواملی مانند اتصال کوتاه، شدت جریان ازحد مشخص شده برای فیوز بیشترشود، فیوزمیسوزد وجریان مداررا قطع میکند. فیوزها قهرمانان دنیای الکترونیک هستند، دراثرجریان زیاد میسوزند یا ذوب میشوند تا یک شکاف درمداربوجود آید و وسایل دیگرازجریان زیاد، حفاظت شوند. پس ازرفع اشکال، میتوان براحتی فیوز سوخته را تعویض نمود و یک فیوزجدید را جایگزین کرد. تمام فیوزها براساس حد جریان عبوری ازآنها (قبل ازآنکه بسوزند) طبقه بندی میشوند همچنین براساس ماکزیمم ولتاژعبوری (قبل از سوختن). همیشه یک فیوزسوخته را با فیوزی کاملاً مشابه به لحاظ ماکزیمم جریان و ولتاژعبوری تعویض نمایید.