باتری یو پی اس چیست و چگونه کار می کند؟

باتری یو پی اس چیست؟

تمامی انواع باتری ups مبتنی بر ترانسفورماتور برای انتقال جریان و به طور کلی انجام هر گونه عملکرد، نیاز به انرژی تولید شده توسط باتری دارند. باتری UPS به طور کلی در سه نوع اسید سرب، لیتیوم یون و سلولی تولید می شود که هر کدام از آن ها را می توان برای انواع خانگی، صنعتی، اداری، پزشکی، مخابراتی و غیره، استفاده کرد.

تماس با شرکت گذرگاه
ادرس:	تهران ضلع شمالی میدان هفتم تیر ساختمان تجاری ادری نگین ابی طبقه اول واحد ۱۰۲
تلفن:	۰۲۱۸۸۸۲۰۰۸۹
همراه1:	09353234729
همراه2:	09122039983
همراه3:	09123505979

این تجهیز از باتری یا مجموعه ای از باتری ها برای راه اندازی و ذخیره جریان و انرژی استفاده می کنند. سلامت و ظرفیت بالای باتری یو پی اس در میزان پشتیبانی یو پی اس از لوازم تجهیزاتی که به آن متصل است، تاثیر زیادی دارد. در صورتی که باتری یو پی اس ظرفیت یا توان کافی برای ذخیره جریان برق یا به اصطلاح ساده تر شارژ شدن نداشته باشد، قادر به پشتیبانی امن و کاملی از تجهیزات نخواهد بود.

باطری UPS بر اساس نوع مواد شیمیایی که در ساخت آن استفاده می شود به انواع مختلفی تقسیم می شود. این مواد در عمر و ظرفیت باتری تاثیر گذار بوده و حتی می توانند باعث ایجاد تغییراتی هم در محل نگهداری آن ها شوند. برخی از انواع باطری یو پی اس قابل بازیافت و برخی دیگر قابل تعمیر هستند. معمولا تمام باتری های تولید شده توسط برند های معتبر، دارای دستورالعمل و نکات مربوط به نگهداری و حمل هستند که رعایت آن ها باعث می شود استفاده از این باطری UPS برای مدت های طولانی تری امکان پذیر گردد.

همه انواع باتری یو پی اس دارای عمر و ماندگاری مشخصی هستند و حداکثر زمان استفاده از آن ها توسط شرکت سازنده تعیین شده است اما این زمان تعیین شده می تواند تحت تاثیر عوامل مختلفی تغییر کند. بدنه باطری یو پی اس معمولا از آلیاژ و مواد مقاومی ساخته می شود، اما بهتر است در هنگام حمل به آسیب پذیر بودن آن ها توجه کنید و تا حد امکان با نظارت و دقت بیشتری این کار را انجام دهید. میزان استفاده و شارژ باتری UPS روی عمر و ماندگاری آن تاثیر گذار است، بنابراین حتی اگر قصد نگهداری از UPS به صورت بلا استفاده دارید، حتما چند باری اقدام به شارژ باتری آن بکنید تا از راکد ماندن و خراب شدن آن جلوگیری شود.

انواع باتری UPS

باتری یو پی اس، اهمیت و تاثیر بسیار زیادی در این سیستم دارد. تقریبا می توان گفت که میزان عملکرد یو پی اس در هر شرایطی وابستگی زیادی به باطری UPS و توان ذخیره سازی آن دارد. اساسا سه نوع باتری UPS به کار گرفته می شود و این باتری ها از نظر مواد تشکیل دهنده و عمر و ماندگاری که دارند، دارای ویژگی های و شرایط خاصی هستند.

توان ذخیره سازی آن دارد. ظرفیت هایی که به طور معمول برای باتری های یو پی اس در نظر گرفته می شود 6 و 12 ولت هستند. نوع فعالیت و میزان استفاده ای که از باتری های یو پی اس دارید، در انتخاب ظرفیت آن ها موثر است. به عنوان مثال اکثرا برای مصارف اداری کوچک یا خانگی از باتری 6 ولت یو پی اس و برای کاربری های بزرگتر مثل کارخانجات و تولیدی ها از باتری 12 ولت یو پی اس استفاده می شود.

این نوع از باتری یو پی اس شامل باتری اسید سرب یا VRLA که به عنوان باطری یو پی اس مهر و موم شده هم شناخته می شوند، VLA یا باتری سلولی و باتری نیکل کادمیوم، می شوند. تمامی این باتری برای کاربرد و شرایط خاصی ساخته شده اند که در ادامه به معرفی هر یک از آن ها می پردازیم:

• باتری یو پی اس سرب اسیدی
• باتری یو پی اس لیتیوم یون (VLA یا باتری های سلولی)
• باتری یو پی اس نیکل کادمیوم (NiCad)

باتری یو پی اس سرب اسیدی

زمانی که یک باتری UPS سرب اسیدی شارژ یا دشارژ می شود، در ابتدا فقط بر روی مواد شیمیایی واکنش دهنده تاثیر دارد که در رابط بین الکترود ها و الکترولیت ها موجود است. کم کم و با گذشت زمان، باری که در مواد شیمیایی سطح مشترک ذخیره شده است و اصطلاحا به آن بار رابط می گویند، همزمان با انتشار این مواد شیمیایی در سراسر حجم این ماده فعال پخش می شود.

باطری سرب اسیدی دارای سابقه طولانی و قابل اطمینانی در ذخیره جریان این منابع تغذیه بدون وقفه دارد. در صورتی که فعالیتی دارید که در آن وزن خیلی دارای اهمیت نیست، این باتری UPS می تواند مقرون به صرفه ترین انتخاب ما باشد. علاوه بر این، باتری سرب اسیدی ترکیب کاملی از ویژگی های امپدانس داخلی پایین و تحمل بالا است. انواع مختلف باتری سرب اسیدی عبارتند از:

اسید سرب تنظیم شده یو پی اس (VRLA یا لیتیوم یونی)

آب بندی باطری یو پی اس VRLA معمولا در محفظه پلاستیک از جنس پلی پروپیلن، انجام می شود. ویژگی بارز و اصلی این باتری UPS این است که نشت اسید ندارد و حتی در صورت وارونه شدن یا استفاده نیز، چنین اتفاقی برای آن نمی افتد. اصطلاح دریچه تنظیم شده در این نوع نیز به روش انتشار گاز اشاره دارد. اگر فشار گاز داخل باتری یو پی اس خیلی زیاد شود، شیر با رسیدن به فشار معینی هوا را تخلیه می کند.

در طول شارژ یک باتری سرب اسید، به طور معمول عنصر هیدروژن آزاد می شود. در صورتی که یک باطری یو پی اس دارای محفظه ای برای تهویه باشد، هیدروژن تولید شده وارد جو می شود، اما در مورد باتری لیتیوم یون این طور نیست و این عنصر ایجاد شده، مجددا با اکسیژن داخل باتری ترکیب می شود، بنابراین از دست دادن آب در این باتری یو پی اس ها به حداقل میزان ممکن می رسد. به طور کلی در شرایط عادی شناور، تقریبا تمام اکسیژن و هیدروژن دوباره با هم ترکیب می شوند و دریچه های قابل آب بندی دوباره گاز هایی که غیر ترکیبی هستند را هنگامی که فشار از حد تحمل بیشتر می شود، تخلیه می کنند.

باتری اسید سرب تنظیم شده، از لحاظ سرعتی که در آن ها اکسیژن از صفحه مثبت تکامل پیدا کرده و در صفحه منفی منتشر می شود و در نهایت منجر به تشکیل آب می شود، از سایر انواع باتری UPS متمایز می شوند. منظور از ماندگاری باتری یو پی اس VRLA همان مدت زمانی است که این باتری می تواند در مدار باز بماند، پیش از آن که دیگر با یک بار شارژ نتواند به شارژ کامل برسد. به عبارت بهتر، زمان ماندگاری باطری یو پی اس نسبت به مدت زمانی تعیین می شود که باتری 40 تا 50 درصد ظرفیت خود را به دلیل تخلیه از دست داده باشد.

ممکن است برخی از خریداران این باتری را به نام های SLA یا اسید سرب مهر و موم شده بشناسند. باتری یو پی اس VRLA رایج ترین نوع از باتری یو پی اس است که عمر مفیدی بین 5 تا 10 سال دارند. بهتر است محیطی را برای ماندگاری بهتر این باتری UPS در نظر بگیرید که شرایط خشک و قابل کنترل باشد، همچنین دمای آن نیز بین 20 تا 25 درجه سانتی گراد در نظر گرفته شود.

محفظه بسته بندی باتری یو پی اس VRLA دارای یک دریچه ای است که معمولا به این دریچه سوپاپ تنظیم شده می گویند و در صورت افزایش فشار و جو در باتری، گاز های جمع شده را آزاد می کند. باطری یو پی اس VRLA به عنوان باتری UPS مهر و موم شده نیز شناخته می شود. همین ویژگی آن باعث می شود که محدودیتی در نحوه نصب به صورت عمودی یا افقی وجود نداشته باشد، پس می توان از آن در سینی های رک مانت یا کابینت های خارجی نیز استفاده کرد.

باتری UPS اسید سرب تنظیم شده، از لحاظ الکترولیت های داخل خود به دو نوع AGM و ژل تقسیم می شود. در باطری یو پی اس AGM، الکترولیت در جدا کننده شیشه میکروفیبر متخلخل نگهداری می شود و الکترولیت باتری UPS ژل نیز از ترکیب اسید سولفوریک و سیلیس ساخته می شود. ویژگی های مثل قیمت خرید مناسب تر، مقاومت داخلی کمتر و نرخ شارژ یا دشارژ بالاتر باعث می شوند که باتری یو پی اس AGM به انتخاب مناسبی بین سایر انواع باتری اسید سرب تبدیل شوند.

اما باتری اسید سربی که با ژل پر شده است نیز ویژگی های خاص خودش را دارد. این نوع از باطری یو پی اس VRLA مقاومت داخلی بالاتری دارد که باعث می شود تخلیه با سرعت بالایی صورت بگیرد. همچنین محدوده دمای عملیاتی آن نیز دارای وسعت بیشتری بوده و در دمای بین 40- تا 55+ درجه سانتی گراد می باشد و همه این ویژگی ها باعث می شود که باتری اسید سرب ژل عمر طراحی طولانی تری نیز داشته باشد.

باتری یو پی اس لیتیوم یون (VLA یا باتری های سلولی)

مزیت های باتری سلولی در رابطه با تکنیک های ذخیره سازی جریان DC جایگزین، بسیار مورد توجه خریداران قرار گرفته است، چرا که این نوع باتری یو پی اس در کاربری های سنگین بسیار ایده آل بوده و از لحاظ پشتیبان گیری و تامین انرژی حیاتی، بسیار ایده آل است.

ویژگی بارزی که درباره باتری UPS لیتیوم یون وجود دارد، وزن سبک و اندازه کوچک آن است، اما مزیت های دیگری مثل مدیریت باتری داخلی، هم باعث شده است که این باتری یو پی اس به جایگزین مناسبی برای انواع سنتی خود تبدیل شود. داشتن ویژگی هایی مثل تعداد چرخه بالا و زمان های شارژ سریع تر، باعث شده است که این باطری یو پی اس در مقایسه با باتری سرب اسیدی، کاربرد بیشتری در برنامه هایی مثل اشتراک گذاری شبکه، پشتیبانی صنعتی و یا کنترل فرآیند داشته باشند.

باتری سلولی غرقابی صفحات ضخیم مبتنی بر سرب دارد که با الکترولیت اسیدی پر شده است. بنابراین به طور معمول خرابی از لحاظ تنظیم دما در باتری یو پی اس VLA، در عمر 20 ساله آن ها اتفاق نمی افتد و در صورت ایجاد مشکل در رابطه با این موضوع، اغلب به صورت اتصال کوتاه، خواهد بود. هر سلول کوتاه در باتری سلولی تنها درصد بسیار کمی بر روی زمان ذخیره سازی تاثیر دارد. با این که ماندگاری این باطری یو پی اس نسبت به دیگر انواع باتری یو پی اس بیشتر است، اما بهتر است در انتخاب آن ها به موارد دیگری نیز توجه داشته باشید.

باتری لیتیوم یون برای نگهداری احتیاج به یک فضای مجزا از تجهیزات دیگر دارد. با وجود این که تمام باتری های یو پی اس برای ماندگاری و دوام بیشتر، نیاز به نظارت و نگهداری دارند، اما رعایت اصول ایمنی در استفاده و نگهداری از باطری یو پی اس سلولی احتیاج به حداکثر میزان لازم دارد. نام های دیگری که برای معرفی باتری سلولی استفاده می شود، شامل اسم هایی مثل Flooded یا تهویه باز هم می شود. کاربرد این باتری یو پی اس ها معمولا در تاسیسات بزرگ نمایان می شود، چرا که این این تاسیسات برای ادامه فعالیت های خود نیاز به درجه آمپر ساعت بالا دارند.

این باطری یو پی اس ها، باتری های پر از آبی هستند که می توانند در دما های بالا، بدون نیاز به خنک کننده کار کنند. باتری یو پی اس VLA نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند و برای کارکرد های طولانی، زمان شارژ سریع تری را به خود اختصاص داده اند. باتری سلولی دارای قابلیت نظارت داخلی است که تاثیر زیادی در حفظ سلامت باتری دارد و این باتری را به یک انتخاب مطمئن برای خریداران تبدیل می کند.

باتری یو پی اس نیکل کادمیوم (NiCad)

مناسب ترین باتری یو پی اسی که می توانید برای استفاده در دما های بالا انتخاب کنید، باتری نیکل کادمیوم است. میزان تحمل این باتری یو پی اس در مقابله با تخلیه های عمیق بسیار زیاد است و عمر چرخه بالایی هم دارد، در نتیجه قیمت باتری نیکل کادمیوم هم کمی نسبت به انواع دیگر گران تر می شود. موادی که به عنوان الکترولیت این باتری یو پی اس استفاده می شود، یک محلول آبی از هیدروکسید پتاسیم قلیایی است که به عنوان یک ماده خطرناک و دارای خاصیت های سمی و آلوده کننده شناخته می شود.

الکترود هایی که در ساخت باتری نیکل کادمیوم استفاده شده، از هیدروکسید نیکل برای صفحه مثبت و هیدروکسید کربن برای صفحه منفی می باشد. میزان دمای قابل تحمل برای باتری نیکل کادمیوم بین 20- تا 40+ درجه سانتی گراد است. این باطری یو پی اس دارای قابلیت شارژ سریع تر نیز می باشد که آن هم به چگالی توان بالا و مقاومت داخلی کم این باتری یو پی اس بر می گردد.

باطری نیکل کادمیوم زمان ذخیره سازی بسیار طولانی دارد و این ویژگی در شرایطی که به صورت کامل دشارژ شود، به اوج خود می رسد. در نتیجه محافظت زیادی هم در برابر مواردی مانند شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از اندازه و جریان های شارژ با موج بالا، از خود نشان می دهند. در مورد هزینه های دیگر باتری UPS نیکل کادمیوم باید گفت که به علت سمی بودن هر دو ماده نیکل و کادمیوم، فرآیند بازیافت یا هزینه آن کمی بیشتر از سایر انوع دیگر خواهد بود.

نکته دیگری که در رابطه با این نوع از باتری یو پی اس باید به آن توجه داشته باشید این است که آن ها برای ادامه فرآیند های ذخیره سازی خود نیاز به پر کردن آب در زمان بندی های مشخصی دارند، که این وضعیت در شرایطی مانند کاربرد های دارای چرخه بالا، کاربرد هایی با نرخ‌ های شارژ سنگین با برخی روش‌های شارژ مختلف، بیشتر احساس می شود.