یو پی اس چقدر برق ذخیره می‌کند؟

وقتی برق یک مجموعه صنعتی، اتاق سرور یا تجهیزات کنترلی قطع می‌شود، اولین سوال این است که UPS تا چه مدت می‌تواند تجهیزات را روشن نگه دارد. اما پاسخ به این سؤال که UPS چند ساعت کار می‌کند را نمی‌توان فقط از روی ظرفیت UPS یا عدد آمپرساعت باتری مشخص کرد.

برای مثال، یک باتری ۱۲ ولتی ۱۰۰ آمپرساعت از نظر تئوری ۱۲۰۰ وات‌ساعت انرژی دارد؛ اما این عدد به‌تنهایی مشخص نمی‌کند که UPS با این باتری چند ساعت کار خواهد کرد. برای محاسبه زمان برق‌دهی باید توان مصرفی تجهیزات، ولتاژ بانک باتری و شرایط کاری سیستم نیز مشخص باشد.

بنابراین برای انتخاب UPS یا باتری مناسب، ابتدا باید بین دو مفهوم تفاوت قائل شد: مقدار انرژی ذخیره‌شده در باتری و مدت زمانی که این انرژی می‌تواند بار موردنظر را تأمین کند.

یو پی اس واقعاً چقدر برق ذخیره می‌کند؟

دستگاه UPS در زمان اتصال به برق شهر، باتری‌ها را شارژ و انرژی الکتریکی را در آن‌ها ذخیره می‌کند. هنگام قطع برق، انرژی ذخیره‌شده در باتری به‌صورت جریان DC در اختیار اینورتر (مبدل DC به AC) قرار می‌گیرد و به برق AC موردنیاز تجهیزات تبدیل می‌شود.

ظرفیت باتری معمولاً با واحد آمپرساعت (Ah) مشخص می‌شود. این عدد به‌تنهایی مقدار انرژی ذخیره‌شده را نشان نمی‌دهد و برای محاسبه انرژی باتری، ولتاژ نیز باید در نظر گرفته شود.

اگر چند باتری در یک بانک قرار داشته باشند، ولتاژ کل بانک نیز باید در محاسبه وارد شود. برای مثال، سه باتری ۱۲ ولتی که به‌صورت سری متصل شده‌اند، یک بانک ۳۶ ولتی ایجاد می‌کنند. در اتصال سری، ظرفیت آمپرساعت افزایش پیدا نمی‌کند و افزایش اصلی مربوط به ولتاژ کل بانک است.

تفاوت ظرفیت باتری و زمان برق‌دهی

ظرفیت باتری مقدار انرژی قابل ذخیره در باتری را مشخص می‌کند، اما زمان برق‌دهی مدت زمانی است که این انرژی می‌تواند یک بار مشخص را تغذیه کند.

برای مثال، اگر یک باتری با ظرفیت مشخص به بار ۲۰۰ واتی متصل شود، انرژی آن با سرعت کمتری نسبت به زمانی مصرف می‌شود که همان باتری یک بار ۸۰۰ واتی را تغذیه کند. بنابراین یک باتری مشخص نمی‌تواند بدون درنظرگرفتن بار مصرفی، زمان برق‌دهی ثابتی داشته باشد.

اشتباه رایج: عدد ۱۰۰Ah به این معنا نیست که باتری می‌تواند یک مصرف‌کننده ۱۰۰ واتی را برای یک ساعت روشن نگه دارد. برای محاسبه انرژی باید ولتاژ نیز مشخص باشد و برای تعیین زمان برق‌دهی، توان مصرفی بار هم در نظر گرفته شود.

میزان برق ذخیره‌شده در UPS چگونه محاسبه می‌شود؟

برای یک برآورد اولیه، ابتدا انرژی اسمی بانک باتری محاسبه می‌شود:

انرژی اسمی (Wh) = ولتاژ کل بانک باتری × ظرفیت (Ah)

اما تمام انرژی اسمی باتری در عمل قابل استفاده نیست. برای یک تخمین عملی‌تر، باید میزان انرژی قابل استفاده و تلفات سیستم نیز در نظر گرفته شود.

در محاسبات عمومی برای این منظور ضریب ۰.۷ در نظر گرفته شده است. بنابراین می‌توان برای یک برآورد اولیه از رابطه زیر استفاده کرد:

انرژی قابل استفاده ≈ ولتاژ بانک × ظرفیت باتری × ۰.۷

برای مثال، انرژی قابل استفاده یک باتری ۱۲ ولتی ۱۰۰Ah در این روش به شکل زیر محاسبه می‌شود:

۱۲ × ۱۰۰ × ۰.۷ = ۸۴۰Wh

این رابطه، مبنای اولیه محاسبه زمان برق‌دهی UPS است و نباید آن را زمان قطعی کارکرد UPS در نظر گرفت.

جدول تقریبی زمان برق‌دهی UPS در ظرفیت‌های مختلف

جدول زیر برای یک بانک ۱۲ ولتی و با استفاده از ضریب ۰.۷ محاسبه شده است و صرفاً برای تخمین اولیه زمان برق‌دهی کاربرد دارد. در نظر داشته باشید برای UPSهایی که از بانک ۳۶ یا ۴۸ ولتی استفاده می‌کنند، باید محاسبه بر اساس ولتاژ واقعی بانک انجام شود.

ظرفیت باتری (Ah)	بار ۱۰۰ وات	بار ۲۰۰ وات	بار ۵۰۰ وات	بار ۱۰۰۰ وات
۹	حدود ۴۵ دقیقه	حدود ۲۳ دقیقه	حدود ۹ دقیقه	حدود ۵ دقیقه
۱۸	حدود ۱ ساعت و ۳۰ دقیقه	حدود ۴۵ دقیقه	حدود ۱۵ دقیقه	حدود ۸ دقیقه
۶۵	حدود ۵ ساعت و ۲۷ دقیقه	حدود ۲ ساعت و ۴۴ دقیقه	حدود ۱ ساعت و ۵ دقیقه	حدود ۳۹ دقیقه
۱۰۰	حدود ۸ ساعت و ۲۴ دقیقه	حدود ۴ ساعت و ۱۲ دقیقه	حدود ۱ ساعت و ۴۱ دقیقه	حدود ۵۰ دقیقه

برای مثال، یک باتری ۱۲ ولتی ۱۰۰Ah در برابر بار ۲۰۰ واتی، بر اساس همین روش محاسبه، در تئوری حدود ۴ ساعت و ۱۲ دقیقه زمان برق‌دهی خواهد داشت.

چرا ظرفیت اسمی همیشه زمان واقعی برق‌دهی را نشان نمی‌دهد؟

عددی که از محاسبه زمان برق‌دهی یو پی اس به دست می‌آید، یک تخمین اولیه است. باتری در پروژه تحت شرایط واقعی کار می‌کند و نرخ دشارژ، دمای محیط و میزان فرسودگی آن می‌توانند باعث شوند عملکرد واقعی با مقدار محاسبه‌شده تفاوت داشته باشد.

به همین دلیل، اگر فرمول برای یک باتری زمان مشخصی را نشان دهد، نباید همان عدد را به‌عنوان زمان قطعی برق‌دهی در نظر گرفت. برای انتخاب نهایی، مشخصات فنی UPS ، باتری و شرایط واقعی پروژه نیز باید بررسی شوند.

چه عواملی مدت زمان برق‌دهی UPS را تعیین می‌کنند؟

بعد از مشخص شدن انرژی قابل استفاده، چند عامل دیگر نیز بر زمان برق‌دهی اثر می‌گذارند. مهم‌ترین عوامل عبارت‌اند از:

• توان مصرفی تجهیزات:

هرچه بار متصل به UPS بیشتر باشد، انرژی باتری در مدت کوتاه‌تری مصرف می‌شود. به همین دلیل، مجموع توان واقعی تجهیزاتی که باید هنگام قطع برق فعال بمانند، باید پیش از انتخاب UPS مشخص شود.

• راندمان :UPS
  باتری انرژی را به شکل DC ذخیره می‌کند، اما تجهیزات معمولاً برق AC دریافت می‌کنند. در فرآیند تبدیل DC به AC بخشی از انرژی مصرف می‌شود و راندمان UPS روی مقدار انرژی قابل استفاده در خروجی اثر می‌گذارد.

• ضریب توان یا: Power Factor

توان ظاهری UPS معمولاً با VA یا kVA بیان می‌شود، در حالی که مصرف واقعی تجهیزات با W مشخص می‌شود. رابطه این دو به ضریب توان وابسته است:

W = VA × PF

بنابراین برای انتخاب UPS باید توان واقعی و توان ظاهری موردنیاز تجهیزات هر دو بررسی شوند.

• ولتاژ بانک باتری:

UPSهای مختلف با ولتاژ DC متفاوت کار می‌کنند و تعداد باتری‌های موردنیاز نیز بر همین اساس تعیین می‌شود؛ برای مثال، یک بانک ۳۶ ولتی معمولاً از سه باتری ۱۲ ولتی تشکیل می‌شود.

• عمر باتری:

عمر باتری و تعداد چرخه‌های شارژ و دشارژ می‌توانند بر ظرفیت قابل استفاده آن اثر بگذارند.

• دمای محیط:

دمای محل نصب نیز بر عملکرد و عمر باتری اثر دارد. برای باتری‌های سرب‌اسیدی UPS، محدوده حدود ۲۰ تا ۲۵ درجه سانتی‌گراد شرایط مناسبی برای کارکرد محسوب می‌شود. افزایش دما می‌تواند عمر مفید باتری را کاهش دهد.

چگونه ظرفیت مناسب UPS را برای تجهیزات صنعتی انتخاب کنیم؟

در پروژه‌های صنعتی، انتخاب UPS باید از مشخص کردن بار و زمان برق اضطراری موردنیاز شروع شود. ابتدا باید مشخص شود کدام تجهیزات در زمان قطع برق باید فعال بمانند، مجموع مصرف آن‌ها چقدر است و چه مدت برق اضطراری نیاز دارند.

مثلا در یک تابلو کنترل دارای PLC ممکن است هدف این باشد که سیستم کنترل برای چند دقیقه فعال بماند تا فرآیند به شکل کنترل‌شده متوقف شود. در این حالت، مصرف PLC، منابع تغذیه، ماژول‌های I/O و تجهیزات جانبی باید در مجموع بار لحاظ شوند.

در سرور و اتاق سرور، مصرف سرورها، تجهیزات ذخیره‌سازی، سوئیچ‌ها و سایر تجهیزات متصل به UPS باید محاسبه شود. همچنین، باید مشخص شود چه مدت برای ادامه فعالیت یا خاموش‌کردن کنترل‌شده تجهیزات نیاز است.

در تجهیزات شبکه و سیستم‌های امنیتی نیز باید مصرف تمام تجهیزاتی که قرار است هنگام قطع برق فعال بمانند، در محاسبه بار وارد کرد.

پس از مشخص شدن بار، UPS با توان مناسب انتخاب و ظرفیت بانک باتری نیز بر اساس زمان بکاپ موردنیاز تعیین می‌شود. بهتر است UPS دقیقاً در مرز توان مصرفی کار نکند و حاشیه مناسبی برای تغییرات بار در نظر گرفته شود.

کیفیت باتری چه تأثیری بر عملکرد UPS دارد؟

ظرفیت اسمی باتری به‌تنهایی تضمین نمی‌کند که UPS در شرایط واقعی همان مقدار انرژی را دریافت کند. کیفیت ساخت باتری، شرایط نگهداری، تعداد چرخه‌های شارژ و دشارژ و دمای کار می‌توانند بر ظرفیت قابل استفاده و عمر آن اثر بگذارند.

نوع باتری نیز در عملکرد آن مؤثر است. باتری‌های سیلد اسید، AGM و GEL از گزینه‌های رایج در سیستم‌های UPS هستند، اما ویژگی‌های فنی آن‌ها با یکدیگر تفاوت دارد و باید متناسب با شرایط استفاده انتخاب شوند.

باتری یوفو یکی از پرتقاضاترین گزینه‌های موجود در بازار است که باید مدل و ظرفیت آن بر اساس مشخصات UPS و نیاز پروژه انتخاب شود. برای بررسی مدل‌های موجود و اطلاعات مربوط به تأمین این باتری‌ها، می‌توانید به صفحه نمایندگی باتری یوفو مراجعه کنید.

اشتباهات رایج هنگام انتخاب UPS و باتری

بسیاری از خطاها در انتخاب UPS و باتری به بررسی جداگانه ظرفیت، توان و زمان برق‌دهی برمی‌گردد. مهم‌ترین موارد عبارت‌اند از:

1. انتخاب باتری فقط بر اساس Ah

عدد آمپرساعت به‌تنهایی کافی نیست و باید ولتاژ باتری و توان مصرفی نیز در نظر گرفت.

1. یکی دانستن VA و W

توان ظاهری و توان واقعی یکسان نیستند و ضریب توان ارتباط بین آن‌ها را مشخص می‌کند.

1. انتخاب UPS دقیقاً برابر با بار مصرفی

اگر توان مصرفی تجهیزات به ظرفیت اسمی UPS نزدیک باشد، برای افزایش بار یا تغییرات لحظه‌ای مصرف، ظرفیت کافی باقی نمی‌ماند.

1. نادیده گرفتن عمر باتری

باتری فرسوده ممکن است زمان بکاپ کمتری نسبت به ظرفیت اسمی اولیه خود داشته باشد.

1. انتخاب باتری بدون تعیین زمان بکاپ موردنیاز

ابتدا باید زمان موردنیاز برای تأمین برق مشخص شود و سپس ظرفیت بانک باتری متناسب با آن انتخاب شود.

جمع‌بندی

برای پاسخ به سؤال «یو پی اس چقدر برق ذخیره می‌کند؟» ابتدا باید انرژی اسمی بانک باتری را از روی ولتاژ و ظرفیت آمپرساعت محاسبه کرد. اما مقدار انرژی ذخیره‌شده به‌تنهایی زمان برق‌دهی UPS را مشخص نمی‌کند.

برای انتخاب مناسب، باید بار واقعی تجهیزات، زمان برق اضطراری موردنیاز و مشخصات UPS و بانک باتری را در کنار هم بررسی کرد. محاسبات تئوری فقط یک تخمین اولیه ارائه می‌دهند و وضعیت باتری و نحوه استفاده از UPS نیز باید در نظر گرفته شود.