تصور کنید یک بیمارستان بزرگ در اوج یک عمل جراحی حساس با قطع برق مواجه شود. چه فاجعه‌ای رخ خواهد داد؟ یاتصور کنید بطور ناگهانی تمام داده‌های حیاتی دیتاسنتر یک شرکت بزرگ در یک چشم بر هم زدن به دلیل قطعی یا نوسانات برق از بین برود. چنین اتفاقی می‌تواند به معنای ورشکستگی و تعطیلی کسب‌وکار باشد. برای اینکه شاهد اتفاقات این چنینی نباشیم باید مطمئن باشیم که به یک منبع برق پشتیبان دسترسی داریم تا در صورت وقوع هر اتفاقی که می تواند باعث قطعی یا اختلال در جریان برق شود  تجهیزات حیاتی هم چنان به برقی پایدار دسترسی داشته باشند .

بهترین راه حل برای رفع این مشکل استفاده از دستگاه UPS (یو پی اس ) است . درواقع یو پی اس ها مانند یک منبع برق اضطراری عمل می کنند و علاوه بر تامین برق از اختلالات و نوسانات احتمالی جریان برق هم جلوگیری می کنند. در ادامه این مقاله، به بررسی دقیق‌تر UPS، انواع آن و نقش و کاربرد های حیاتی‌اش در دیتاسنترها خواهیم پرداخت.

بخش اول : UPS (یو پی اس) چیست ؟

یو پی اس (UPS) مخفف عبارت Uninterruptible Power Supply است و به دستگاهی گفته می‌شود که به عنوان یک منبع تغذیه بدون وقفه عمل می‌کند. این دستگاه، برق مورد نیاز تجهیزات حساس الکترونیکی را در صورت قطع یا نوسان برق شهری تامین کرده و از آسیب دیدن آن‌ها جلوگیری می‌کند. در واقع، UPS مانند یک باتری بزرگ عمل می‌کند که در هنگام قطع برق، انرژی ذخیره شده در آن به طور خودکار وارد مدار شده و برق مورد نیاز تجهیزات را تامین می‌کند.

 این دستگاه‌ها به طور گسترده در مراکز داده، ، انواع صنایع ، مراکز پزشکی ، کارخانه ها ، پالایشگاه ها،محیط‌های اداری و حتی منازل برای جلوگیری از آسیب به داده‌ها و تجهیزات در هنگام نوسانات برق یا قطع کامل آن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اجزای اصلی یک UPS

• باتری (Battery) : باتری‌های یو پی اس منبع انرژی پشتیبان در زمان قطع برق هستند. این باتری‌ها می‌توانند از منابع مختلفی مانند شبکه برق و انرژی‌های تجدیدپذیر شارژ شوند. ساختار سری باتری‌ها در هر رشته به این صورت است که خرابی یک باتری، کل رشته را از کار می‌اندازد.

   

• اینورتر یا مبدل ولتاژ (Inverter) : با استفاده از اینورترها، برق مستقیم باتری یو پی اس به برق متناوبی با شکل موج سینوسی خالص تبدیل می‌شود که برای تغذیه‌ی انواع تجهیزات الکترونیکی مناسب بوده و از ایجاد اختلال در عملکرد آن‌ها جلوگیری می‌کند.
• یکسوکننده (Rectifier): یکسوکننده‌ها وظیفه تبدیل جریان برق و کنترل نوسانات آن را در UPSها بر عهده دارند. این دستگاه‌ها بسته به نوع UPS، به صورت خودکار یا دستی عمل می‌کنند. نوع خودکار با استفاده از سنسور، زمان مناسب برای شارژ و دشارژ باتری را تشخیص می‌دهد. در UPSهای پرقدرت، یکسوکننده هم نقش شارژر را دارد.
• شارژر باتری (Charger) : برای اطمینان از عملکرد صحیح یو پی اس در هنگام قطع برق، باتری‌های آن نیاز به شارژ مداوم دارند. این وظیفه بر عهده شارژر یو پی اس است که می‌تواند داخلی یا خارجی باشد. حتی اگر یو پی اس را استفاده نمی‌کنید، برای حفظ عمر باتری‌ها، آن‌ها را به طور دوره‌ای شارژ کنید.

• کلید بای‌پس استاتیک (Static Bypass Switch) : کلید بای‌پس استاتیک یک محافظ خودکار برای سیستم‌های یو پی اس است. این کلید در صورت بروز مشکل در یو پی اس، به طور خودکار برق شهر را جایگزین آن می‌کند. با این کار، تجهیزات متصل به یو پی اس همچنان به کار خود ادامه می‌دهند و از آسیب دیدن آن‌ها جلوگیری می‌شود. این ویژگی به تعمیرکاران فرصت می‌دهد تا ایرادات یو پی اس را برطرف کنند.

انواع UPS (یو پی اس)

یو پی اس ها از نظر اندازه فیزیکی، وزن، شکل (به عنوان مثال، مستقل در رک)، ظرفیت، منبع برق ورودی پشتیبانی شده (به عنوان مثال، تک فاز در مقابل 3 فاز)، طراحی تکنولوژیکی، و هزینه بسیار متفاوت هستند. اما به طور کلی میتوان آنها را در 3 دسته اصلی تقسیم بندی کرد .

UPS (یو پی اس) آنلاین

 این نوع UPS بهترین و پیشرفته‌ترین عملکرد را در بین انواع آنها دارد و از بالاترین سطح حفاظت برخوردار است. یو پی اس آنلاین همیشه به تجهیزات متصل است و خروجی آن از باتری تامین می‌شود. حتی در شرایط عادی نیز بار توسط اینورتر تغذیه می‌شود و به همین دلیل از بالاترین کیفیت توان خروجی برخوردار است. این نوع برای دستگاه‌ های حساس و صنعتی مناسب هست .

اینورترهای آنلاین که به سیستم خنک‌کننده دائمی مجهز هستند، در صنایع مختلف به عنوان منبع تغذیه بدون وقفه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند.

• یو پی اس آنلاین تبدیل دوگانه
• یو پی اس آنلاین دلتا

یوپی‌اس دوگانه با اتصال مستقیم باتری به اینورتر کار می‌کند. در این نوع، باتری همزمان برق مصرف‌کننده را تامین کرده و شارژ می‌شود. یوپی‌اس دلتا با فناوری پیشرفته‌تر، بازدهی بالاتری دارد و نقاط ضعف مدل‌های دیگر را برطرف کرده است.

UPS آفلاین (Offline UPS)

 این نوع UPS‌ ها ساده‌ترین و ارزان‌ترین نوع یو پی اس هستند که  بیشتر برای مصارف خانگی و معمولی مناسب هستند. ابعادکوچک و وزن سبکی دارند . آن‌ها تا زمانی که برق شهری قطع نشود، به تجهیزات برق نمی‌رسانند. در صورت قطع برق، باتری فعال شده و اینورتر برق DC را به AC تبدیل می‌کند.

UPS لاین اینتر اکتیو (Line Interactive UPS)

یوپی‌اس‌های لاین اینتراکتیو نسبت به نوع آفلاین، پاسخ‌دهی سریع‌تر و توانایی بالاتری در مدیریت نوسانات برق دارند. این دستگاه‌ها با استفاده از ترانسفورماتور و تنظیم‌کننده ولتاژ، کیفیت برق خروجی را بهبود می‌بخشند. در این سیستم‌ها، اینورتر همواره فعال بوده و در صورت قطع برق، باتری به سرعت جایگزین برق شهر می‌شود. به عبارت دیگر، یوپی‌اس لاین اینترکتیو با ارائه یک لایه حفاظتی مستمر، تجهیزات حساس را در برابر نوسانات برق محافظت می‌کند.

در جدول ذیل می توانیم مقایسه بین انواع یو پی اس ها را ببنیم :

بخش دوم: چرا UPS برای دیتاسنتر ضروری است؟

دیتاسنترها، قلب تپنده دنیای دیجیتال امروزی هستند که حجم عظیمی از داده‌ها را ذخیره و پردازش می‌کنند. این مراکز داده به عنوان زیرساخت حیاتی بسیاری از کسب‌وکارها عمل می‌کنند و هرگونه اختلال در عملکرد آن‌ها می‌تواند عواقب جبران‌ناپذیری به همراه داشته باشد. یکی از مهم‌ترین چالش‌هایی که دیتاسنترها با آن مواجه هستند، نوسانات برق و قطع ناگهانی آن است. این نوسانات می‌توانند به تجهیزات حساس دیتاسنتر آسیب جدی وارد کرده و منجر به از دست رفتن اطلاعات ارزشمند شوند.

در چنین شرایطی، نقش UPS (یو پی اس ) به عنوان یک محافظ قدرتمند آشکار می‌شود. UPS با فراهم کردن یک منبع برق پایدار و بدون وقفه، از تجهیزات حساس دیتاسنتر در برابر نوسانات برق محافظت کرده و از خرابی آن‌ها جلوگیری می‌کند. این دستگاه با استفاده از باتری‌های داخلی، در صورت قطع برق، به طور خودکار وارد عمل شده و برق مورد نیاز تجهیزات را تامین می‌کند.

مزایا و کاربردهای استفاده از UPS در دیتاسنترها

• جلوگیری از خرابی تجهیزات و از دست رفتن داده‌ها: یکی از مهم‌ترین دلایل استفاده از UPS، محافظت از سخت‌افزارهای گران‌قیمت دیتاسنتر است. نوسانات برق می‌تواند به هارد دیسک‌ها، سرورها، سیستم‌های ذخیره‌سازی و سایر تجهیزات آسیب جدی وارد کرده و منجر به از دست رفتن اطلاعات شود. UPS با تثبیت ولتاژ ورودی، از بروز چنین اتفاقاتی جلوگیری می‌کند.
• افزایش طول عمر تجهیزات: نوسانات برق یکی از عوامل اصلی کاهش طول عمر تجهیزات الکترونیکی است. UPS با حذف نویزهای برق و تامین برق پایدار، به افزایش طول عمر تجهیزات دیتاسنتر کمک شایانی می‌کند.
• جلوگیری از دست رفتن داده‌ها: قطع برق ناگهانی می‌تواند منجر به از دست رفتن داده‌های ارزشمند شود. یو پی اس با تأمین برق اضطراری، به سیستم‌ها فرصت کافی برای ذخیره داده‌ها و خاموش شدن ایمن می‌دهد.
• تضمین پایداری عملیات کسب‌وکار: دیتاسنترها نقش حیاتی در ادامه فعالیت بسیاری از کسب‌وکارها دارند. قطع برق می‌تواند منجر به توقف خدمات، کاهش بهره‌وری و حتی از دست دادن مشتریان شود. UPS با تامین برق اضطراری، از وقفه در ارائه خدمات جلوگیری کرده و پایداری کسب‌وکار را تضمین می‌کند.
• تامین برق اضطراری برای سیستم‌های سرمایشی: سیستم‌های سرمایشی نقش بسیار مهمی در حفظ دمای مناسب دیتاسنترها دارند. یو پی اس با تأمین برق اضطراری برای این سیستم‌ها، از گرم شدن بیش از حد تجهیزات جلوگیری می‌کند.
• پشتیبانی از عملیات بازیابی پس از بحران: در صورت وقوع حوادث غیرمترقبه، یو پی اس به کسب‌وکارها امکان می‌دهد تا عملیات بازیابی را به سرعت انجام دهند و به فعالیت عادی خود بازگردند.

بخش سوم : انواع UPS (یو پی اس ) مورد استفاده در دیتاسنترها

دیتاسنتر ها ، تجهیزات برقی صنعتی و پزشکی و ... با توان مصرفی بالا کار می‌کنند. این تجهیزات برای عملکرد مطلوب به برق سه فاز وابسته‌اند. برای تضمین عملکرد مداوم آن‌ها در صورت قطعی برق، استفاده از یو پی اس سه فاز ضروری است.کاربرد اصلی UPS های سه فاز برای تجهیزات صنعتی و با توان مصرفی بالا است .

یو پی اس سه فاز را می‌توان به عنوان سه یو پی اس تک فاز در یک جعبه(قاب) تصور کرد. با این حال، این دستگاه‌ها تکنولوژی پیچیده‌تری نسبت به نوع تک فاز دارند. همه یو پی اس‌های سه فاز از فناوری آنلاین استفاده می‌کنند و در این دسته از UPS ها قرار میگیرند . آن ها ولتاژ ورودی را دوباره تولید می‌کنند. این دستگاه‌ها مزایای بسیاری دارند و در انواع مختلفی تولید می‌شوند.

متداول ترین انواع UPS (یو پی اس ) که در دیتاسنتر ها استفاده میشود دو نوع UPS روتاری و UPS استاتیک هستند

 UPS (یو پی اس) استاتیک

یو پی اس استاتیک به دلیل عدم وجود قطعات متحرک اصلی در مسیر برق، به این نام شناخته می‌شود. این دستگاه‌ها از یکسو‌ساز، اینورتر و باتری تشکیل شده‌اند. در یو پی اس‌های استاتیک، برق شهر به جریان مستقیم تبدیل شده، سپس به جریان متناوب با کیفیت بالا تبدیل می‌شود و در صورت نیاز، از باتری تغذیه می‌شود. یو پی اس‌های استاتیک در مراکز داده برای تأمین برق پایدار و بدون وقفه استفاده می‌شوند و معمولاً بین 5 تا 30 دقیقه زمان پشتیبان‌گیری دارند. این زمان بر اساس ظرفیت باتری و نیاز بار محاسبه می‌شود.

 UPS (یو پی اس) روتاری

یو پی اس های روتاری به عنوان تکامل دهنده  کندانسورهای سنکرون قدیمی، برای رفع مشکلات ناشی از بارهای با ضریب توان پایین و هارمونیک بالا طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها با ترکیب ژنراتور، اینورتر، یکسو کننده و باتری یا فلایویل، برق با کیفیت و پایدار را فراهم می‌کنند. در گذشته، برای رفع افت ولتاژ ناشی از روشن شدن بارهای بزرگ از کندانسورهای سنکرون استفاده می‌شد. با پیشرفت تکنولوژی، این سیستم‌ها به یو پی اس‌های روتاری امروزی تبدیل شدند که علاوه بر بهبود کیفیت برق، قابلیت تامین برق اضطراری را نیز دارند.

بخش چهارم: چگونه UPS مناسب برای دیتاسنتر خود را انتخاب کنیم؟

انتخاب یک UPS مناسب برای دیتاسنتر، یکی از تصمیمات حیاتی است که بر عملکرد و پایداری سیستم تأثیرگذار است. عوامل متعددی در این انتخاب نقش دارند که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم.

• ظرفیت توان: اولین و مهم‌ترین عامل، ظرفیت توان UPS است که باید با مجموع توان بارهای متصل به آن همخوانی داشته باشد. ظرفیت کم باعث می‌شود UPS نتواند تمام بار را در زمان قطع برق تغذیه کند و ظرفیت زیاد نیز هزینه اضافی را به همراه خواهد داشت.
• زمان پشتیبان‌گیری: این عامل نشان می‌دهد که UPS تا چه مدت می‌تواند در زمان قطع برق، بار را تغذیه کند. زمان پشتیبان‌گیری مورد نیاز بسته به نوع بار و اهمیت آن متفاوت است.
• نوع بار: بارهای خطی و غیرخطی تأثیر متفاوتی بر عملکرد UPS دارند. بارهای غیرخطی مانند تجهیزات الکترونیکی، هارمونیک‌هایی تولید می‌کنند که می‌توانند به UPS آسیب برسانند. بنابراین، انتخاب UPS باید با توجه به نوع بار انجام شود.
• بودجه: بودجه در دسترس نیز یکی از عوامل محدودکننده در انتخاب UPS است. با این حال، به خاطر داشته باشید که صرف هزینه مناسب برای یک UPS با کیفیت، در درازمدت از هزینه‌های تعمیرات و خرابی جلوگیری می‌کند.

در  این ویدیو نحوه انتخاب  یو پی اس مناسب دیتاسنتر به طور کامل توضیح داده شده است : 

نتیجه گیری

در دنیای پرشتاب فناوری اطلاعات، دیتاسنترها به‌عنوان قلب تپنده ی سازمان‌ها عمل می‌کنند. قطع برق حتی برای چند لحظه می‌تواند منجر به خسارات جبران‌ناپذیری شود. در این میان، UPS (یو پی اس) به‌عنوان یک محافظ قدرتمند، نقش حیاتی در حفظ پایداری و امنیت دیتاسنترها ایفا می‌کند. با تأمین برق پایدار و محافظت در برابر نوسانات و قطعی‌ها، UPS از داده‌های ارزشمند شما محافظت کرده و به کسب‌وکار شما کمک می‌کند تا بدون وقفه به فعالیت خود ادامه دهد.

همان‌طور که در این مقاله بررسی کردیم، یو پی اس با ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد خود، از جمله توانایی تنظیم ولتاژ، فیلتر کردن نویزها و تأمین برق اضطراری، به یک جزء جدایی‌ناپذیر از زیرساخت‌های دیتاسنترها تبدیل شده است. انتخاب UPS مناسب با توجه به نیازهای خاص هر دیتاسنتر، گامی حیاتی در جهت اطمینان از عملکرد بهینه و پایداری سیستم است.

مهندسان متخصص فیدارکوثر آماده‌اند تا با ارائه مشاوره تخصصی و ارائه طیف گسترده‌ای از محصولات UPS با کیفیت، شما را در انتخاب بهترین گزینه همراهی کنند.با ما تماس بگیرید .