بررسی عملکرد باطری دستگاه یو پی اس

اغلب اوقات در ذکر ویژگی های هر منبع برق بدون وقفه ( دستگاه  یو پی اس ) با موردی مانند امکان تست خودکار یا Automatic Battery test  مواجه میشویم . به این منظور توضیحی کوتاه به شرح زیر در این مظمون ارائه میکنیم .
تست اتوماتیک دستگاه  یو پی اس  در حقیقت به مفهوم یک تست پیشگیرانه با یک زنگ خطر برای آگاه کردن درمورد باتری هایی است که عمر مفید آنها در حال اتمام است یا به هر دلیلی خراب شده اند این عملکرد دستگاه یو پی اس در بازه های زملنی برنامه ریزی شده تحقق می یابد.

عملکرد مذکور در تست دستگاه یو پی اس راهکارهای متعددی به وقوع میپیوندد از جمله این راهکارها :

•   توسط آپشن کار شده بر روی پنل جلویی سیستم یو پی اس
•   توسط نرم افزار مدیریتی دستگاه به نام NMS
•   توسط کارت‌های مدیریت شبکه‌ برای نمونه  SNMP Card

دستگاه یو پی اس در شرایط چک آپ در واقع شرایط خاموشی برق را شبیه سازی میکند و برق لازم را از طریق باتری تامیین میکند . چنانچه به هر شرایطی باتری‌ها دستگاه با مشکلی مواجه شدند ٬ فورا دستگاه یو پی‌ اس بر روی برق سوییچ می‌کند تا برق مورد نیاز خود را از برق شهری تامین نماید . به هر حال دستگاه برق بدون وقفه  ( دستگاه یو پی اس ) وظیفه دارد حاصل عملکرد check up را اطلاع دهد. هشدار دهی به صورت صوت , نمایش توسط آلارم های ال ای دی LED  , مانیتور ال سی دی , نرم افزار از موارد راهکارهایی هستند که دستگاه یو پی اس توسط آن نتایج و شرایط بدست آمده پس از آزمایش باتری ها را اطلاع میدهد.

غالبا تمامی دستگاه یو پی اس با ۳ نوع آزمون باتری تقسیم بندی میشوند :

آزمن لحظه ای : در این شرایط دستگاه به مدت چند لحظه بین ۳ تا ۵ ثانیه در شرایط آزمون قرار میگیرد.

آزمون تا لحظه تمامی عمر مصرفی باتری : در این شرایط در حین زمانی که شارژ باتری در حال تمتم شدن است دستگاه  یو پی اس به حالت آزمون میرود. بدون شک یو پی اس قبل از اتمام باتری به شرایط نرمال خود باز میگردد تا از خاموشی سیستم های مورد پشتیبانی جلوگیری کند. انجام این تست مانطور که باعث میشود تا از خاموشی دستگاه های مورد پشتیبانی جلوگیری شود به کاربر نیز نشان میدهد که در شرایط پیش آمده چه مدت زمان روشنایی را برای دستگاه ها فراهم خواهد نمود.

مورد سوم آزمودن برای مدت زمان مخصوص است : در این حالت هم , کاربر قبل از انجام شدن هرگونه آزمون  مدت زمان بخصوصی را تعیین میکند و یو پی اس بررسی میکند که آیا توانایی روشنایی و برقدهی در این مدت زمان را دارد یا نه.

همچنین توسط پیاده سازی تنظیماتی بر روی دستگاه  یو پی اس و یا از طریق نرم افزار مربوطه میتوان مدت تایم به وقوع پیوستن آزمون را بصورت روزانه، هفتگی، ماهیانه و یا در زمان و تاریخ خاصی زمانبندی نمود (Test Schedule) تا این عملیات به طور خودکار تست و گزارش شود.

مفهوم Crest Factor

Crest factor عبارت است از نسبت بین قله (peak) یک شکل موج به مقدار موثر (RMS) آن.

یک شکل موج سینوسی همانند شکل زیر را در نظر بگیرید. همانطور که در شکل دیده می‌شود عدد کرست فاکتور یا همان نسبت مقدار پیک به مقدار موثر، 1.414 است.

عبارت فوق صرفا یک تعریف ریاضی برای محاسبه کرست فاکتور بود، اما واقعا محاسبه این پارامتر به چه دلیل در صنعت یوپی‌اس اهمیت دارد؟ بدلیل وجود بارهای غیرخطی و منابع مختلف تولید هارمونیک در بارهای مختلف، الزاما تمام شکل موج‌ها سینوسی نخواهند بود (برای آشنایی بیشتر با بارهای غیرخطی اینجا مراجعه کنید). به عنوان مثال حتی اگر یک ولتاژ کاملا سینوسی به یک بار غیرخطی اعمال شود جریان کشیده شده از یوپی‌اس غیر سینوسی خواهد بود. در زیر نمونه‌ای از یک شکل موج جریان غیرخطی نشان داده شده است.

همانطور که دیده می‌شود پیک جریان مذکور بدلیل ماهیت غیرخطی خود بالاتر رفته است و به تناسب مقدار کرست فاکتور آن نیز بالاتر می‌رود. حال بیایید از زاویه دیگر به پارامتر کرست فاکتور نگاه کنیم، نکته اساسی این است که مقدار RMS مستقل پیک شکل موج است یعنی ممکن است RMS دو شکل موج باهم برابر باشد اما مقدار پیک آنها یکی نباشد.
ما با پارامتر RMS بسیار آشناتر از کرست فاکتور هستیم. حال در نظر بگیرید که ما مثلا اطلاعات RMS جریان یک بار خاص و مقدار کرست فاکتور آنرا داده باشیم. در حقیقت به کمک کرست فاکتور حسی از مقدار پیک شکل موج می‌توانیم بدست آوریم.
در یوپی‌اس‌ها دانستن کرست فاکتور بار ضروریست، برای آنکه علت اهمیت آنرا بدانیم با یک مثال مساله را بازتر می‌کنیم. در یوپی‌اس‌ها ولتاژ خروجی اغلب توسط سوییچینگ قطعات نیمه‌هادی بوجود می‌آید، که این قطعات نیمه هادی نسبت به جریان عبوری از خود بسیار حساس هستند. حال در نظر بگیرید که جریان بار کشیده شده از یوپی‌اس همانند شکل زیر فرضا 1A باشد. اما کرست فاکتور جریان بار یکبار 3 و بار دیگر 6 باشد. در هردوحالت آمپرمتر عدد 1 آمپر را نشان می‌دهد اما پیک جریان عبور کرده از قطعات نیمه‌هادی خروجی یوپی‌اس، یکبار 3 و بار دیگر 6 آمپر خواهد بود. در صورتیکه پیک جریان از ناحیه تحمل قطعات نیمه‌هادی‌ها فراتر باشد، آنها خواهند سوخت. به همین دلیل است که دانستن کرست فاکتور بار برای یوپی‌اس‌ها از جمله پارامترهای ضروری خواهد بود.

لازم بذکر است که طراحی اکثر منابع تغذیه و بارهای استاندارد به گونه‌ایست که کرست فاکتور جریان ورودیشان کمتر از 3 می‌باشد. به همین دلیل عموما یوپی‌اس‌ها برای بارهایی تا کرست فاکتور 3 طراحی می‌کنند. گرچه بعضا نمونه‌هایی با کرست فاکتور 5 نیز در بازار ایران وجود دارد.

انواع دستگاههای یو پی اس - قسمت 2

یک طرح شماتیک ازLine-interactive ups .اکثر مداربندی یو-پی-اس استندبای باترکیبی از اینورتر وکانورترتعویض شده است که این مجموعه وظیفه شارژ باتری، تبدیل انرژی وتعیین شرایط خروجی را بعهده دارد. این شکل مثالی از یوپی اس های لاین اینترکتیو است و ممکن است مدلهای دیگری هم وجود داشته باشد

نقطه قوت این طرح اینست که اینورتر و کانورتر همیشه به خروجی متصل هستند وانرژی تجهیزات مربوطه را تامین میکنند.
این طرح درمقابل قطع انرژی منبع اصلی، عکس العمل سریعتری نسبت به مدل standby دارد.
اینورتر و کانورتر معمولاً توسط یک مداربه هم مربوط میشوند وپارازیت های برق را فیلترکرده،ولتاژهای کوتاه مدت ونوک تیزspike  را تعدیل نموده وهمچنین انرژی خروجی را تنظیم میکنند همچنین انرژی اضافه ای را هنگام کاهش جریان فراهم نموده وولتاژهای اضافی گذرا درخروجی را کوتاه میکنند.
Line-interactive ups یک طرح پیشرفته است که بطورمعمول درتجهیزات خانگی و تجاری مورد استفاده قرار میگیرد وتا اندازه توان 3000 ولت-آمپرموجود میباشد. این ups برترازstandby ups است ولی هنوز دارای یک زمان انتقال است وبه همین دلیل به خوبی ups های online عمل حفاظت را انجام نمیدهد.
Online UPS (یو-پی-اس با دو مرحله تبدیل)
نکته: Online در زبان انگلیسی به معنی متصل به خط می باشد که برای جلوگیری از اشتباه استاندارها 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 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 یوپی اس 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 بسیارزیاد به standby ups که ارزانترین یوپی اس است عملکردی کاملاً متفاوت با آن دارد. تشابه از این بابت که این ups نیزهمان دو منبع انرژی رادارد وکاملاً متفاوت از این بابت که دراین ups سوییچ انتقال برای قطعی درخروجی اینورتر درمواقع اضطراری برگردانده شده است.

این شکل یک طرح شماتیک از online ups است و ممکن است مدلهای دیگری هم موجود باشد. همانطورکه ملاحظه میکنید این دیاگرام کاملاً مشابه standby ups میباشد غیر ازاینکه مسیرهای منابع اولیه وثانویه نیرو عوض شده اند. دراینجا باتری منبع اولیه انرژی میباشد

درشرایط عادی این یو پی اس ازباتری واینورترمربوطه استفاده میکند درحالیکه خط نیرو، شارژرباتری را تغذیه میکند. به همین دلیل است که این ups گاهی بنام double conversion ویا یو-پی-اس آن-لاین باتبدیل مضاعف (دوگانه) نامیده میشود.حاصل این طرح اینست که درشرایط 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 شارژرباتری ازکارخواهد افتاد.
در قبال قطع برق ،عکس العمل کامپیوترو 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 اینحالت شارژری برایشارژ آن وجود ندارد.ممکن است شما ازخود بپرسید وقتی که همیشه ازباتری استفاده میکنیم پس دلیل وجود مسیری برای سوییچ انتقال(مسیری که در دیاگرام بالا بانقطه چین نمایش داده شده است) چیست؟ پاسخ اینست که این مسیر پشتیبانی لازم را برای مواقعی که اینورترازکارمی افتد ویا دراثربرخی مشکلات داخلی درکارآن وقفه حاصل میشود، فراهم مینماید.هرچند غیرمعمول است ولی به هرحال این اتفاق ممکن است بیفتد و در این حالت، سیستم به مسیرشامل محدود کننده ولتاژهای اضافی وفیلتر، سوییچ خواهد شد.در اینحالت
“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 متداولترازقطع ups میباشد. دیگرمزیت اصلی استفاده ازباتری دربیشترزمانها اینست که فرآیند تبدیل مضاعف ((double conversionانرژی خروجی را بطور کامل ازانرژی ورودی جدا میکند.هراغتشاش وکثیفی احتمالی (غیر از مولفه های DC و برخی ازپارازیت های معمول که فقط دریوپی اس های بدون ترانسفورماتور اتفاق می افتد) که ازبرق شهروارد شود فقط برروی شارژرباتری تاثیرمیگذارد نه برروی خروجی های ups.
اگرچه ممکن است ازروی 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 درطراحی شارژرها واینورترهایی که معمولاً هیچ کاری انجام نمیدهند وممکن است فقط در هر ماه به مدت چند دقیقه بکار بیفتند با آنهاییکه هرروز 24 ساعت کامل روشن هستند تا عمر آنها به پایان برسد وجود دارد. تفکر مهندسی وافزایش اندازه وکیفیت مولفه های ترکیب شده درساخت یک online ups باعث افزایش قیمت قابل توجه این ups ها نسبت به بقیه انواع آن میشود.این ups ها معمولاً برای سرورهای بزرگ وهمچنین پشتیبانی ازقطعات تجهیزات مراکزداده پردازی بکار میروند. معمولاً این ups ها از اندازه قدرت 5000 ولت-آمپرتا صدها وهزاران ولت-آمپروحتی بزرگترموجود میباشند.

انواع دستگاههای یو پی اس - قسمت 1

اکثرمردم میدانند که یو پی اس وجود دارد ولی بنظرمیرسد که آنها فکرمیکنند فقط یک نوع ازاین وسیله وجود دارد. درواقع چندین طرح اصلی برای استفاده درمدلهای گوناگون ups وجود دارد. فروشندگان این وسیله ازاین وضعیت ابراز تاسف میکنندزیرا غالباً انواع مختلف یو پی اس همگی با یک نام عمومی نامیده میشوند.(اگرچه معمولاًقابل تشخیص است که یک مدل خاص ups از چه نوعی میباشد)
این بخش نگاهی به انواع 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.
توجه:
علاوه برانواعی که من اینجا پوشش میدهم،انواع دیگری نیز وجود دارد.برخی از آنها واحدهای ترکیبی میباشد که اینجا مورد بحث قرار میگیرد ولی تمامی واریانت ها را مورد بررسی قرار نمیدهم فقط انواع مشهور ومتداول مورد بحث قرار میگیرند.
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 غیرفعال آماده به کار (یو-پی-اس های Stand-by )
یو-پی-اس استندبای ساده ترین و ارزانترین نوع ups میباشد. درواقع برخی افراد اصولاً این دستگاه را جزوups به حساب نمی آورند وبجای آن از لفظ “دستگاه تامین برق جانشین” استفاده میکنند. اگرچه بسیاری از مشتریها دربازارآن را بعنوان ups ارزیابی میکنند بخصوص زمانی که بحث بودجه ومعیار خرید مطرح میشود معمولاً ازاین ups استفاده میکنند.
این یو پی اس ها گاهی بنام offline ups نیز خوانده میشوند تا بتوان آنها را ازonline ups تمیز داد.
این ups به نام استند بای نامیده میشود زیرامعمولاً باتری و اینورتر انرژی برق را به دستگاه نمیرسانند.شارژرباتری ازبرق شهربرای شارژباتری استفاده میکند و باتری و اینورتر درحالت آماده باش قراردارند تا زمانیکه به آنها احساس نیاز شود.
وقتی که برق شهر قطع میشود سوییچ انتقالی، مدار را روی منبع تامین ثانویه می اندازد و هنگامیکه برق شهروصل شد مجدداً به حالت قبل بازمیگردد.

یک بلوک دیاگرام ساده از یو-پی-اس استند بای.مداربرق شهر مجهز به فیلتر و محدودکننده ولتاژهای اضافی میباشد تا درمقابل پارازیت های خط و دیگر مشکلات مقاوم باشد وباعث تغییر به حالت استفاده از باتری نشود. این شکل یک مثال از یوپی اس استند بای 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 وکمک زیادی برای اغلب استفاده کنندگان میباشد.
گذشته از آن، اگر یو-پی-اساستندبای کارآیی نداشت، فروخته نمیشد.اگر چه برای یک حالت بحرانی مانند اتصال به یکسرور مهم معمولاً استفاده نمیشود.
هدف ازبکارگیری این ups اینست که وقتی برق شهر قطع شد،اتصال به باتری خیلی سریع( ولی نه بلافاصله) انجام گیرد.برای انجام این سوییچینگ تاخیری درحدود کسری ازثانیه اتفاق می افتد که به آن زمان سوییچینگ یا زمان انتقال میگویند.
اگرچه بندرت ولی ممکن است که زمان سوییچینگ برای ادامه کارکرد بدون وقفه کامپیوترکافی نباشد.هرچند که این اتفاق معمولاً نمی افتد وهیچ خریداری از خرید این دستگاهها احساس ناراحتی نمیکند با این وجود شما باید زمان انتقال دستگاه را با زمان نگاهداری  ups خود ( زمانی که به شما میگوید ups مزبورچه زمانی قادراست ورودی خود را جداشده نگاهدارد قبل از اینکه کاملاً قطع شود) مقایسه کنید. اگرزمان انتقال بسیارکمتراززمان نگاهداری بود، ups احتمالاً برای شما کار خواهد کرد.
برخی ازمشکلات برق شهر مانند ولتاژ پایین آن، زمان نگاهداری ups را کاهش میدهد.
یو پی اس های standby معمولاً تا اندازه توان 1000 ولت آمپروجود دارند.
اخطار: اگر از ups استند بای استفاده میکنید مطمئن شوید که وسیله شما دارای ویژگی محدود کننده ولتاژهای گذرای اضافی وهمچنین فیلترینگ مناسب برای مواقع لازم میباشد(همانطورکه دردیاگرام بالا نشان داده شده است) درغیر اینصورت درشرایط نرمال (برای مثال زمانی که شما قطعی برق را تجربه نکرده اید) سیستم شما بطورطبیعی مستقیماً به برق شهر متصل خواهد بود.
فرورزونانت:
فرورزونانت ها، بهبودی در طراحی یو-پی-اس Standby به حساب می آید.همانند یو-پی-اس استندبای، باتری و اینورتردرحالت آماده باش قراردارند تا به آنها احساس نیازشود. تفاوت عمده درسوییچ انتقال که منابع انرژی را جابجا میکند میباشد که در این نوع با یک ترانسفورماتور Ferro resonant تعویض شده است.

یک بلوک دیاگرام از یوپی اس استند بای با ترانسفورماتور برق شهر فیلتر نشده است زیرا این امکان توسط ترانسفورماتور فراهم آمده است.مدارقدرت ثانویه (باتری) لزوماً مانند یوپی اس استند-بای میباشد.

یک ترانسفورماتورشامل یک هسته فلزی است که دورآن دو سیم پیچ پیچیده شده است.وقتی که جریان از یک سیم پیچ عبور میکند به صورت مغناطیسی به سیم پیچ دیگر کوپل میشود وجریان به سیم پیچ دوم القا میگردد.ترانسفورماتورها معمولاًبرای تغییر ولتاژبرق متناوب استفاده میشوند اگر چه خاصیت دیگر ترانسفورماتوراینست که مشکلات برق خروجی از ورودی خودرا تصحیح میکند و آنها را به خروجی خود منتقل نمیسازد.همین خاصیت آنها را برای استفاده بعنوان فیلتر خط وتثبیت کننده مولفه ها دریک ups مناسب ساخته است.
اگرچه ترانسفورماتوری که در این نوع ups بکاررفته یک ترانس معمولی نیست زیرا همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است دارای سه سیم پیچ میباشد.دو سیم پیچ بعنوان ورودی ازمنابع اصلی و فرعی میباشند وسیم پیچ سوم خروجی است. این به ترانسفورماتوراجازه میدهد که خود بعنوان یک سوییچ عمل کند زیرا هرکدام ازمنابع ورودی عمل کنند،خروجی ترانس انرژی خود را میگیرد (سوییچ انتقال در شکل بالا اتصال خط نیرو را زمانی که برق میرود قطع میکند)
بعلاوه چون هسته ترانس Ferro resonant انرژی را درمیدان مغناطیسی خود ذخیره میکند، درحالتیکه منبع اصلی نیرو قطع میشود و سوییچ مجبوراست که سیستم را روی منبع دوم انرژی( باتری) بیندازد مانند یک سپرعمل میکند. برای کسری ازثانیه خروجی ترانس بدون نیاز به انرژی ورودی عمل خواهد کرد(با استفاده از انرژی داخل ترانس). این انرژی ذخیره شده بطور چشمگیری شانس تحت تاثیرقرار گرفتن وسایل حفاظت شده را درزمان تغییرازمنبع اصلی انرژی به منبع دوم کاهش خواهد داد.
یو پی اس های باترانسفورماتورمعمولاً تا اندازه قدرت 15000 ولت آمپرموجود میباشند که همین امرآنها را حتی برای بزرگترین سرورها مناسب میسازد.زمانی این ups یکی ازمتداولترین طرحها بود و هنوز هم توسط برخی سازندگان ساخته میشود در حالیکه برخی نیزساخت این طرح را رها کرده اندومدعی هستند که این نوع ups کارآیی ندارد. درعوض توجه خود را به ups های onlineدر محدوده 1000 ولت آمپر وبالاتر معطوف کرده اند.
Ups های Line-interactive
این ups ها به لحاظ طراحی با تمام مدلهای standby متفاوت میباشند.
در این مدل شارژرباتری مستقل،اینورتروسوییچ تبدیل منبع انرژی تماماً باترکیبی 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 اینورترو کانورترباتری راشارژمیکنند وزمانی که برق شهرقطع شد این مجموعه به عنوان رزروعمل میکند.                          ادامه دارد.......

یو پی اس ماژولار

چرا سیستم‌های یو پی اس ماژولار رایج شده‌اند؟

پیدایش توپولوژی ماژولار از تلفیق سه فاکتور ایجاد شده است: پیشرفت‌هایی که آن را یک طرح عملی ساخته است، مزایای فنی و تجاری که دارد و تغییراتی در محیط تجاری که این مزایا را مهم ساخته است.

تکنولوژی توانمندکننده

توپولوژی ماژولار در نهایت، موجودیت خود را مدیون پیشرفت‌هایی در صنعت نیمه‌رسانا می‌داند. سیستم‌های یو پی اسآن‌لاین تبدیل دوگانه یکپارچه که ابتدا در قرن 17 پیدا شدند به عنوان یو پی اس هادارای ترانسفورماتور اشاره شده‌اند. آنها از یکسوساز برای تبدیل جریان برق AC خام به ولتاژ DC استفاده کردند که برای شارژ باطری پشتیبانی یو پی اس و تغذیه یک وارون‌ساز (اینورتر) به تبدیل یک شکل موج خروجی AC پاک به کار برده شد. بنابراین ترانسفورماتور خروجی برای افزایش خروجی اینورتر به میزان مورد نیاز برای بار بحرانی مورد نیاز است. تا اواسط قرن 19، پیشرفت‌ها در تکنولوژی نیمه‌رسانا برق و ورود ترانزیستور دوقطبی گیت (دروازده) عایقی (IGBT) یک روش بدون ترانسفورماتور و متفاوتی را فراهم کرده است. در یک طرح معمولی، مبدل DC دارای IGBT، خروجی یکسوساز را به میزان بسیار بالایی افزایش می‌دهد و به اینورتر امکان تولید مستقیم یک ولتاژ AC کافی برای حرکت بار بحرانی را می‌دهد. بیشتر مزایای یو پی اس بطور مستقیم از طرح بدون ترانسفورماتور ناشی می‌شود. آنها شامل کارآیی بیشتر، فاکتور برق ورودی بیشتر، انحراف هارمونیک جریان ورودی کمتر (THDi)، کاهش هزینه‌های اجرایی و اصلی، نویز شنودنی پایین و افزایش عمر باطری می‌باشند. اما حذف ترانسفورماتور، به کاهش‌های بسیار قابل توجهی در اندازه و وزن فیزیکی می‌رسد. برای مثال جایگیری سیستم KVA120 از m232/1 به m253/0 کاهش می‌یابد در حالیکه وزن از kg1200 به kg370 کاهش می‌یابد. این مقیاس کاهش و صرفه‌جویی هزینه، امکان آرایش مدولار متفاوت را می‌دهد که در آن تقاضای بار بحرانی با تعدادی از یو پی اس ها کوچکتر که بطور موازی بجای یک دستگاه بزرگ یکپارچه کار می‌کنند، رفع می‌شود. این توپولوژی مدولار، پیشرفت‌های بیشتری را در کارآیی همچنین مزایای بیشتری در انعطاف‌پذیری، دسترسی، نگهداری آسان در حین کار ایجاد می‌کند.

یک جو تجاری مورد تقاضا

ورود این مزایا بسیار بموقع می‌باشد. حتی وقتی شرکت‌ها عمدتاً از کامپیوترها به عنوان ابزار درونی برای خودکار کردن عملیات مهندسی، ساخت، تجاری به کار می‌برند، از دست دادن امکان پردازش دیتا با قطعی برق یا نوسان ولتاژ موقتی، جدی خواهد بود. بر این اساس، تکنولوژی، سیستم‌های مدولار را عملی ساخته است توسعه آنها با تقاضای مشتری برای بیشترین دسترسی برق قابل حصول، صورت گرفته است. همچنین افزایش کارآیی انرژی سیستم‌های مدولار برای کاربرانی که با افزایش هزینه‌های انرژی به همراه افزایش فشار اجتماعی و قانونی برای کاهش تصاعد کربن مواجه هستند حائز اهمیت است.

یک نمونه از آرایش ماژولار

می‌توان نحوه دسترسی بهتر کاربران به این مزایا با مراجعه به یک نمونه متعارف را بررسی کرد. فرض بگیرید که مرکز دیتا، یک پیش‌نیاز بار KVA80 دارد و بخاطر ماهیت بحرانی آن، یک آرایش یو پی اس اضافی لازم است یعنی آرایشی که برق را حتی در صورت خرابی یک یو پی اس، تحویل دهد.

چنین پیش‌نیازی می‌تواند با دو محفظه یو پی اس تک‌ایستا KVA80 با اشتراک بار، پاسخ داده شود. اگر هریک از محفظه از کار افتد، دیگر، ظرفیت کافی برای پشتیبانی بار KVA80 را دارد تا جاییکه دستگاه خراب تعمیر شود، یک قفسه حاوی سه ردیف مدولار نصب‌کننده KVA UPSs40 می‌تواند نصب شود.

این یک سیستم اضافی (الحاقی) است زیرا اگر یک مدول KVA40 از کار افتد، دو مدول باقیمانده ظرفیت دارند که برای انتقال بار بحرانی کافی است. در حقیقت، هر دو سیستم می‌تواند به عنوان سیستم‌‌های الحاقی N+1 تلقی شوند که N تعداد دستگاه‌های UPS مورد نیاز برای پاسخ به تقاضای بار بحرانی می‌باشد، یک در مثال تک‌ایستا و دو برای سیستم مدولار. 1. بیشتر، انعطاف‌پذیری تأسیسات UPS را فراهم می‌سازد زیرا از کارافتادگی یک دستگاه یو پی اس برای بار مرئی خواهد بود. انعطاف‌پذیری یا الحاق اضافی می‌تواند فراهم شود اگر بار تضمین کند. سیستم‌هایی با الحاق N+n می‌توانند ساخته شوند که n تعداد مدول‌های اضافی می‌باشند. اولین و مهمترین مزیت سیستم مدولار این است که آن کوچک است و در یک ردیف بجای دو محفظه به کاربر می‌رود. این موجب صرفه‌جویی قابل توجه مراکز دیتا مدرن می‌شود وقتی فضا یک اولویت محسوب می‌شود. هر دستگاه یو پی اس در نمونه تک‌ایستا، نیمی از بار KVA40 را در عملیات نرمال تولید می‌کند بنابراین 50٪ لود می‌شود. بخاطر افزایش کارآیی UPS با لودینگ، دستگاه‌های مدولار با 96٪ کارآیی در مقایسه با 91٪ دستگاه تک‌ایستا کار می‌کنند. این افزایش کارآیی نه تنها هزینه انرژی مستقیم را می‌کاهد، آن از طریق کاهش هزینه‌های خنک‌سازی، صرفه‌جویی‌هایی ایجاد می‌کند. کل صرفه‌جویی‌های هزینه‌ای در این مثال، به میزان 16700 فرانک در طول 5 سال یا احتمالاً بیشتر وابسته به قیمت برق خواهد بود. افزایش دسترسی، مزیت دیگری است.

دسترسی هر دستگاه یو پی اس می‌تواند به عنوان نسبت بین میانگین زمان بین خرابی‌ها (MTBF) و میانگین زمان تعمیر (MTTR) تعریف می‌شود. در حالیکه تعمیر یک دستگاه تک‌ایستا، 6 ساعت طول می‌کشد، برخی مدول‌ها می‌توانند در کمتر از نیم ساعت تعویض شوند. این کاهش MTTR، به مدول hot swap، دسترسی ٪9999/99 حتی قبل از ایجاد امکان انعطاف‌پذیری ایجاد شده با آرایش N+1 را ایجاد می‌کند. این میزان از حفاظت برق، برای کاربران کلیدی است اما صرفه‌جویی‌های هزینه‌ای نیز ایجاد می‌شود. هزینه فهرست قطعات تخصصی کاهش می‌یابد و نیاز به مهارت بالا برای تکنسین‌های سایت از میان برداشته می‌شود. در طول عمر عملیات تأسیسات UPS، ارتقاپذیری می‌تواند به صورت مزیت توپولوژی مدولار، ایجاد شود. فرض بگیرید که رشد تبادل بار نمونه را از 80 به KVA110 افزایش دهد. تلاش مختصر در قرار دادن KVA40 دیگر به محل قفسه یدکی، وضعیت افزونگی N+1 سیستم را بدون کاهش بارگیری یوپی اس شدید و بدون قطعی برق به بار بازیابی می‌کند. UPS اندازه مناسبی دارد. رشد بیشتر در تقاضای بار می‌تواند با افزایش مدولار بیشتر ظرفیت سیستم UPS همراه باشد. ظرفیت قفسه برای مدول‌های بیشتر معروف به ارتقاپذیری عمودی سیستم UPSاست. اگر این تمام شود، ارتقاپذیری افقی می‌تواند از طریق افزودن قفسه‌های بیشتر حاصل شود.

مزایا و صرفه‌جویی‌های همیشگی:

یک سیستم یو پی اس ماژولار می‌تواند بیش از یک تأسیسات و تجهیزات تک‌ایستا از لحاظ هزینه اولیه هزینه داشته باشد. اما این حالت با کاهش هزینه‌های اجرای سیستم ماژولار بویژه وقتی فاکتورهایی از قبیل هزینه‌های زیربنایی و انتقالی اولیه و نگهداری مدنظر قرار می‌گیرد موازنه خواهد شد. علاوه بر کاهش هزینه‌ها، روش مدولار، جای کمتری می‌گیرد، انعطاف‌پذیری بیشتر، قابلیت کنترل آسان، دسترسی بیشتر و ارتقاپذیری در طول بازه عملیاتی‌اش را فراهم می‌سازد.