باتری یو پی اس

انواع باتری UPS

باتری یو پی اس، اهمیت و تاثیر بسیار زیادی در این سیستم دارد. تقریبا می توان گفت که میزان عملکرد یو پس 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.

این نوع از باتری یو پی اس شامل باتری اسید سرب یا VRLA که به عنوان باتری 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:

1. 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 باتری 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 باتری 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 باتری 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. باتری 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 باتری 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.

2. 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 باتری 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 باتری 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 باتری 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.

3. 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 باتری 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.

مشخصات فنی باتری یو پی اس

باتری سرب اسید خاصیت خود تخلیه کنی دارد، یعنی حتی اگر از این باتری استفاده هم نشود، ظرفیت این باتری یو پی اس کاهش پیدا می کند. شارژ باتری یو پی اس، معمولا دارای دوره و زمان بندی مشخصی است. در واقع شرکت تولید کننده این باتری یو پی اس معمولا اطلاعات مربوط به زمان بندی شارژ این باتری یو پی اس را درج می کند. برخی از انواع باتری یو پی اس به نام باتری یو پی اس بدون نیاز به تعمیر و نگهداری شناخته می شوند.

شاید این سوال برایتان پیش بیاید که منظور از باتری یو پی اسی که نیاز به تعمیر و نگهداری ندارد چیست؟ در واقع معمولا این ویژگی برای باتری یو پی اس مهر و موم شده یا اسید سرب به کار برده می شود، اما باز هم نمی توان به طور قطع گفت که این باتری یو پی اس به هیچ وجه به مراقبت یا تعمیر نیاز ندارد. در واقع درصد زیادی از این عدم نیاز به نگهداری، مربوط به عدم نیاز تعویض مایع درون باتری یو پی اس می شود. معمولا آلیاژ به کار رفته در ساخت بدنه و محفظه نگهدارنده باتری یو پی اس، از مواد مقاومی در نظر گرفته می شود تا مقاومت باتری UPS در شرایط مختلف یا برخی ضربات، افزایش پیدا کند.

چگالی توان باتری یو پی اس تحت شرایط و دسته بندی های مختلف با یکدیگر متفاوت است. در نظر گرفتن این مسئله که اهمیت چگالی باتری UPS چقدر است، به شما در داشتن انتخاب بهتر و مناسب تر، کمک زیادی می کند. انواع باتری یو پی اس به طور قابل توجهی در تعداد وات یا توان تولید شده برای هر سلول، با هم فرق دارند.

به طور کلی چگالی توان با زمان اجرا در UPS ها رابطه مستقیم دارد. همزمان با افزایش میزان چگالی، زمان اجرای بیشتری هم برای باتری یو پی اس فراهم می شود. توجه به این مسئله باعث کاهش در هزینه های شما نیز می شود، زیرا در صورتی که چگالی توان باتری یو پی اس را اندازه گیری کنید و از حداقل و حداکثر میزان ظرفیت آن آشنا شوید، در صورت نیاز می توانید تعداد کابینت باتری یو پی اس مورد استفاده خود را کاهش دهید.

باتری یو پی اس چگونه کار می کند؟

سیستم مدیریت باتری یو پی اس در هر باتری و همچنین در یک کنترل کننده اصلی سیستم UPS قرار دارد. این سیستم مدیریت جریان شارژ، ولتاژ و تعادل ولتاژ را بر عهده دارد و تنظیمات لازم را برای از بین بردن هر گونه احتمال افزایش دما را در بر می گیرد. در صورتی که درجه حرارت ایجاد شده بیشتر از سطح ایمن باشد، سیستم مدیریت وارد عمل شده و باتری یو پی اس یا رشته باتری را با توجه به موقعیت UPS، به روش های مختلفی قطع می کند. همزمان با این موضوع نیز از طریق مانیتور کابینت باتری یو پی اس و هشدار UPS این قطعی را به کاربر اطلاع می دهد.

معمولا باتری ها عامل خرابی UPS ها هستند اما باتری لیتیوم یون راه حل های انعطاف پذیر و مطمئنی را ارائه می کند. در اکثر UPS ها، کاربران از یک باتری یا سلول برای انتقال انرژی استفاده نمی کنند و معمولا چیدمان آن ها را برای ایجاد ولتاژ های بالاتر به صورت سریالی و یا ایجاد جریان های بیشتر به صورت موازی در نظر می گیرند. تمام انواع باتری یو پی اس، حداکثر جریانی دارند که قادر به تولید آن هستند، یعنی یک باتری یو پی اسی که 500 میلی آمپر ساعت ظرفیت دارد، هرگز قادر به تولید جریان 30000 میلی آمپر ساعت نخواهد بود. انتقال جریان در آرایش موازی باتری UPS به این صورت است که جریان ها در محدوده خود جمع می شوند و انرژی مورد نیاز منبع تغذیه برق بدون وقفه تامین می شود. نکته مهمی که حتما باید به آن توجه داشته باشید، این است که همزمان با بالا رفتن سطح جریان در باتری یو پی اس دمای آن ها نیز افزایش پیدا می کند، در نتیجه باعث می شود که مقداری از انرژی آن در این مسیر به هدر برود.

معرفی اجزای باتری یو پی اس

باتری یو پی اس هم مانند همه باتری های دیگر، یک سیستم الکتروشیمیایی است. باتری UPS ها در واقع حاوی اجزا و موادی هستند که با یکدیگر واکنش می دهند و جریان الکتریکی را ایجاد می کنند. به عنوان مثال در یک باطری اسید سرب، از ذخیره سرب اسید استفاده می شود که در آن الکترود ها شامل شبکه هایی از سرب حاوی اکسید های سرب هستند که در طول شارژ و دشارژ تغییر می کند و الکترولیت اسید آن نیز یک سولفوریک اسید رقیق است.

با وجود این که باتری UPS در انواع لیتیوم یون و اسید سرب دارای ساختار تقریبا مشابهی هستند، اما این مسئله تاثیر در نوع طراحی آن ها نداشته و علاوه بر آن ها در رابطه با باتری نیکل کادمیوم نیز متفاوت است. اجزای تشکیل دهنده هر یک از انواع باتری یو پی اس در تصاویر زیر ارائه شده است:

1. باتری یو پی اس اسید سرب

• پایانه مثبت
• درپوش
• کانکتور تسمه منفی
• کانکتور تسمه مثبت
• محفظه
• صفحه منفی
• دستگیره نگهدارنده
• محفظه هواکش دریچه ها
• پایانه منفی
• صفحه مثبت
• جدا کننده

2. باتری یو پی اس سلولی

• مجموعه صفحات
• مجموعه صفحات منفی
• مجموعه صفحات مثبت
• جدا کننده
• صفحه منفی
• صفحه مثبت
• پوشش فلزی
• شبکه مسطح منفی
• شبکه جدولی مثبت

3. باتری یو پی اس نیکل کادمیوم

• دریچه های مهار گاز و مواد قابل احتراق
• پایانه باتری UPS
• زبانه صفحه منفی
• زبانه صفحه مثبت
• قاب صفحه
• شبکه جدا کننده
• محفظه سلولی
• صفحه

نکته مهمی که در رابطه با تمامی باتری های یو پی اس وجود دارد این است که، انواع آن در داشتن برخی از اجزا با یکدیگر اشتراک دارند. اجزایی مانند:

• الکترولیت: الکترولیت محلول یا محیطی است که شرایط لازم برای انتقال یون های الکترود های مثبت و منفی را در باتری یو پی اس فراهم می کند. این الکترولیت در باتری یو پی اس VRLA خشک و بی حرکت و در باتری یو پی اس VLA به شکل مایع است.
• شبکه: صفحه ای سوراخ دار و شبکه ای که ساخته شده از سرب یا آلیاژ سرب است و به عنوان رسانا و تکیه گاه مواد فعال در باتری یو پی اس مورد استفاده قرار می گیرد.
• آنود: پایانه ورودی جریان در باتری یو پی اس، آنود نام دارد.
• کاتود: نام پایانه خروجی باتری یو پی اس، کاتود است.
• سوپاپ تنظیم (معمولا در باتری یو پی اس اسید سرب استفاده می شود): زمانی که گاز های تولید شده توسط واکنش های داخلی باتری یو پی اس بیش از حد قابل تحمل می شوند، برای تخلیه کردن آن ها از این جزء از باتری UPS استفاده می شود.
• جداکننده: وسیله و ابزاری است که برای جداسازی فیزیکی و الکتریکی الکترود هایی با قطبیت های مخالف استفاده می شود.
• جار: محفظه یا ظرفی است که اجزای باتری یو پی اس را در خود جای داده است.

انواع اتصالات باتری یو پی اس

نحوه اتصال باتری یو پی اس در مدار به صورت کلی به دو روش سری و موازی تقسیم می شود و هر کدام از این روش ها مزیت های خاص خودشان را دارند.

• اتصال سری باتری UPS

در اتصال سری باتری یو پی اس، ترمینال های مثبت سلول یا باتری یو پی اس به ترمینال های منفی سلول یا باتری یو پی اس بعدی، متصل می شود. این نوع از اتصال باتری یو پی اس ها باعث می شود که ولتاژ شبکه باتری افزایش پیدا کند و در عین حال ظرفیت باتری ها ثابت باقی می ماند.

• اتصال موازی باتری UPS

در اتصال موازی تمام قطب های مثبت و منفی باتری UPS به یکدیگر متصل می شوند. این روش باعث می شود که ولتاژ باتری یو پی اس ثابت باقی بماند و در عین حال ظرفیت شبکه نیز افزایش پیدا می کند.

اصطلاحات رایج باتری یو پی اس

باتری UPS در انواع خانگی، صنعتی، پزشکی و غیره، هر کدام دارای جزئیات و اطلاعاتی هستند که توسط شرکت های سازنده بر روی آن ها درج می شوند. برخی از موارد ذکر شده بر روی آن ها ممکن است برای برخی از خریداران نامفهوم و یا گنگ باشد. لذا به منظور افزایش اطلاعات درباره باتری UPS و جزئیات آن ها جدولی از اصطلاحات و واژگان مربوط به آن ها توسط کارشناسانشرکت توربو صنعت  تهیه شده است که می توانید جزئیات آن را مطالعه نمایید.

تاثیر تعداد باطری ها در پشتیبانی و ظرفیت یو پی اس

همواره افزایش ظرفیت UPS ها در انواع مختلف، مورد توجه سازندگان و خریداران آن ها بوده است. سوالات زیادی مطرح می شود که نشان می دهد اهمیت و تاثیر تعداد و ظرفیت باطری ها روی UPS چقدر است. اکثر خریداران این نکات را در نظر می گیرند که آیا اگر بار روی UPS کم شود، تاثیری روی باطری دارد؟ اگر افزایش تعداد باطری یو پی اس تاثیری بر بار تولید شده توسط آن دارد؟ زمانی که بار ایجاد شده توسط هر نوع UPS کاهش پیدا کند، به دنبال آن زمان کارکرد باطری افزایش می یابد. در واقع یک قانون کلی برای وضعیت های این چنینی وجود دارد که بیان می کند وقتی بار یو پی اس به نصف کاهش داده شود، زمان اجرای باطری 3 برابر می شود.

اضافه کردن تعداد باطری های بیشتر به یک UPS می تواند تاثیر خوبی بر عملکرد آن داشته باشد و زمان کارکرد باطری برای پشتیبانی بیشتر از بار را افزایش دهد، اما نمی تواند ظرفیت خود UPS را بیشتر کند. برای این که مطمئن شوید که افزایش تعداد باطری و ظرفیت های آن ها آسیبی به سیستم منبع تغذیه برقتان وارد نمی کند، قبل از هر چیز از حداکثر اندازه و ظرفیت یو پی اسی که دارید اطلاع پیدا کنید و متناسب با آن تغییرات لازم را اعمال نمایید.

نحوه تست و اندازه گیری عملکرد باتری یو پی اس

درجه بندی های مربوط به باطری های یو پی اس برای دشارژ و شارژ مجدد معمولا از 1000+ واحد درجه بندی می شوند، اما بسیاری از آن ها پس از حدود 10 بار تخلیه، با میزان قابل توجهی از کاهش ظرفیت شارژ روبرو می شوند. البته استثنائاتی هم در این میان وجود دارد. مثلا برای باطری های لیتیوم یون تا 2000 بار تخلیه شارژ یا دشارژ هم در طول عمر مفیدشان درجه بندی شده است.

با توجه به تحقیقات و بررسی های انجام شده، به طور کلی هر چه یک باطری یو پی اس شارژ کمتری بپذیرد، زمان اجرای کمتری را نیز می تواند ارائه نماید. در صورتی که باطری را برای UPS های صنعتی و پر مصرف خریداری می کنید، بهتر است باطری هایی را انتخاب کنید که طراحی با نرخ بالا دارند. این مسئله باعث می شود که باطری یو پی اسی که انتخاب کرده اید بتواند عملکرد پایدار منبع تغذیه برق بدون وقفه را برای مدت زمان طولانی حفظ نماید.

عوامل موثر بر ماندگاری باطری یو پی اس

انواع مختلفی از باطری های طراحی شده برای UPS ها، عمر و ماندگاری مختلفی دارند. معمولا سوالات مختلفی در این خصوص برای خریداران ایجاد می شود، سوالاتی مثل این که از کجا بفهمیم سن باطری چقدر است؟ یا میانگین طول عمر باطری چقدر است؟ یا عمر مفید باطری چه زمانی تمام می شود؟

برای پاسخ به سوال اول باید گفت که اکثر باطری ها، بویژه باطری های وارداتی، یک کد حمل و نقل دارند که در آن دو رقم اول نشان دهند سال تولید باطری و دو رقم بعدی ماه آن است. به این صورت که مثلا اگر در کد حمل و نقل باتری UPS چهار رقم اول 1710 باشد، نشان می دهد که این باطری در سال 2017 و در ماه اکتبر تولید شده است.

میانگین طول عمر باطری ها نیز با توجه به نوع مواد و طراحی باطری ها با هم متفاوت است. به طور کلی میانگین عمر باطری های سرب اسیدی 3 تا 5 سال، لیتیوم یون 10 سال و نیکل کادمیوم 20 سال است. با همه این احوال اما باز هم میانگین عمر این باطری ها به دلایل مختلفی مثل شرایط محیطی، تعداد و عمر چرخه های تخلیه و نگهداری کافی، می تواند با اعداد عنوان شده تفاوت داشته باشد. داشتن یک برنامه منظم نگهداری و نظارت باطری زمان پایان عمر باطری های یو پی اس را به حداکثر میزان ممکن می رساند.

عمر مفید باطری طبق استاندارد IEEE زمانی به اتمام می رسد که دیگر باطری قادر به تامین 80 درصد ظرفیت نامی خود در آمپر ساعت نباشد. وقتی این اتفاق برای باطری بیفتد روند خرابی یا به عبارت دیگر، پیری باطری سرعت پیدا می کند و این موضوع نشان دهنده این است که شما باید به فکر تعویض باتری UPS خود باشید.

عوامل زیادی وجود دارد که می توانند روی عمر و ماندگاری باطری تاثیر گذار باشند، عواملی مثل روشن و خاموش شدن چند وقت یکبار UPS، وسعت و فرکانس باطری، نوع باطری و محیط ذخیره سازی آن و غیره، اما 4 عامل مهم و اساسی وجود دارد که تاثیر بیشتری بر روی باطری و ماندگاری آن دارند. این عوامل عبارتند از:

• دمای محیط: به طور معمول ظرفیت نامی اکثر باطری های UPS بر اساس دمای محیطی 25 درجه سانتی گراد (77 درجه فارنهایت) در نظر گرفته می شود. توجه داشته باشید که در صورتی که تغییراتی در این دمای تعیین شده ایجاد شود، ممکن است عملکرد باطری دچار تغییر شود و یا عمر مورد انتظاری که از باطری وجود دارد، کوتاه تر گردد. حتما به این مسئله در مورد تاثیر دمای محیط بر عمر باطری توجه داشته باشید که به ازای هر 8.3 درجه سانتی گراد (15 درجه فارنهایت) متوسط دمای سالانه که بالای 25 درجه سانتی گراد باشد، عمر باطری به میزان 50 درصد کاهش پیدا می کند.
• مواد شیمیایی باطری: همان طور که همه می دانیم، باطری های یو پی اس به عنوان ابزار و لوزم الکتروشیمیایی هم شناخته می شوند که با گذشت زمان، کم کم توانایی آن ها در ذخیره و انتقال نیرو کاهش پیدا می کند. این موضوع یک مسئله کاملا اجتناب ناپذیر است که حتی با رعایت تمام دستورالعمل های مربوط به نگهداری باتری UPS هم تغییری در آن ایجاد نمی شود و باطری پس از گذشت مدت زمان معینی نیاز به تعویض پیدا می کند.
• چرخه: زمانی که برق قطع می شود یا اختلالی در آن ایجاد می شود، باطری یو پی اس فعال شده و شروع به کار می کند، تا وقتی که برق شهری دوباره بازیابی شود و یا سوئیچ به برق ژنراتور به طور کامل اتفاق بیوفتد. در چنین شرایطی مجددا باطری برای استفاده در آینده، شروع به شارژ شدن می کند و به این چرخه، چرخه تخلیه گفته می شود. زمانی که باطری برای اولین بار روی UPS نصب می شود، 100 ظرفیت نامی خود را به طور کامل دارد. به ازای هر بار تخلیه و شارژ مجدد بعدی، ظرفیت نسبی آن با درصد کمی کاهش پیدا می کند. این موضوع اما تاثیر کمتری روی باطری های لیتیوم یون دارد. با وجود این که چرخه مربوط به هر دو نوع باتری یو پی اس اسید سرب و لیتیوم یون به حداکثر تعداد و توان شارژ یا تخلیه آن ها بستگی دارد اما معمولا تعداد چرخه های لیتیوم یون 10 برابر بیشتر از اسید سرب است. به طور کلی وقتی که مواد شیمایی داخل باتری یو پی اس رو به اتمام باشد، باطری نیاز به تعویض پیدا می کند.
• تعمیر و نگهداری: اگر عملکرد و قابلیت اطمینان باتری یو پی اس برایتان مهم است، حتما به سرویس و نگهداری آن اهمیت بدهید. زمانی که شما به طور مرتب کارکرد و کیفیت انتقال نیرو را در باتری UPS کنترل کنید، می توانید متوجه کوچک ترین آسیب یا تغییر در آن بشوید. در این صورت این امکان برای شما ایجاد می شود که با انجام موارد مربوط به تعمیر و نگهداری پیشگیرانه دوره از اتفاقاتی مثل شل شدن یا از بین رفتن اتصالات، خوردگی و شناسایی باطری های خراب، قبل از این که تاثیری روی بقیه باطری ها داشته باشند، جلوگیری کنید. این مسئله نه تنها عمر رشته باطری ها را افزایش می دهد، بلکه باعث ماندگاری بهتر و بیشتر UPS هم می شود.

تعمیر و نگهداری دوره ای حتی برای باطری های بدون نیاز به نگهداری هم مربوط می شود. مثلا باتری UPS شما، مقاومت کافی را در برابر گرمای تولید شده در پایانه ها ندارد و یا حرارت ایجاد شده برای شیشه نگهدارنده مواد آن قابل تحمل نیست، وقتی شما در زمان مشخص و به صورت منظم بر این باطری نظارت داشته باشید، می توانید ترتیب برنامه ریزی درست و خوبی را برای پشتیبانی یا جایگزینی آن بدهید.

راه های نگهداری از باتری یو پی اس

بعد از بررسی عوامل موثر بر خرابی باتری یو پی اس نوبت به این رسیده است که راه های نگهداری از آن را بررسی کنیم. حتما برای شما هم این سوال پیش آمده است که بهترین راه برای نگهداری چیست؟ یا چکار کنیم تا باطری بیشتر عمر کند؟

استاندارد IEEE به عنوان شناخته شده ترین و معروف ترین استاندارد در بین استاندارد های صنعتی است که شامل طیف گسترده ای از دستاورد ها و فناوری ها می شود. این استاندارد جهانی دستورالعمل های مختلفی برای نگهداری از باطری یو پی اس ارائه کرده است که حتی سازندگان این باطری ها در طراحی هایشان نیز به آن ها توجه می کنند. حساسیت روی این مسئله به اندازه ای است که حتی برای هر نوع از باطری های UPS، استاندارد ویژه و مشخص شده ای در نظر گرفته شده است که در جدول زیر قابل مشاهده است:

داشتن یک برنامه تعمیر و نگهداری قوی و منظم، کمک زیادی به بهینه سازی عملکرد باطری می کند و این اطمینان را به شما می دهد که در زمانی که احتیاج به انتقال نیرو توسط باطری دارید، این کار به بهترین نحو انجام می شود. برنامه های نگهداری از باطری های یو پی اس توسط شرکت های سازنده معمولا به سه روش زیر انجام می شوند:

• واکنشی: این روش با نام راه حل Break-Fix هم شناخته می شود و در واقع پر خطرترین روش در بین انواع دیگر، به شمار می رود. شما زمانی می توانید سراغ این روش بروید که از خرابی و نیازمند تعمیر بودن باطری مطمئن شده باشید.
• مبتنی بر زمان: این روش بیشتر برای تعمیرات و بررسی های دوره ای در نظر گرفته می شود. به طور کلی شامل تمام راه های مربوط به نظارت و بازرسی بصری باطری های UPS و سرویس دوره ای آن ها می شود.
• فعال: روش فعال دربرگیرنده یک برنامه جامع و کامل از روش های مختلف تعمیر و نگهداری مانند ارزیابی قطعات و طرح تعویض باطری، می شود. این روش یکی از مقرون به صرفه ترین برنامه هایی است که می توانید برای اطمینان از عملکرد سیستم و جلوگیری از خرابی های پر هزینه انجام دهید.

نشانه های خرابی باطری یو پی اس و علت های آن

بعضی اوقات اختلالات و مشکلاتی در یو پی اس ها ایجاد می شود که نمی توان علت آن ها را در خود سیستم منبع تغذیه برق بدون وقفه پیدا کرد و تنها راه حل آن ها بررسی باطری یا باطری های آن است. وقتی یک باطری در رشته ای از باتری UPS خراب می شود، این سوال برای کاربران ایجاد می شود که اگر یک باتری خراب داشته باشیم آیا باید فقط آن باطری را عوض کنیم یا باید کل رشته را جایگزین کنیم؟ یا مثلا این که وقتی باتری خراب شود آیا باید حتما با باطری از همان مارک یا برند تعویض شود؟

داشتن یک باتری یو پی اس خراب به این معنی نیست که تمام باطری ها خراب شده و شما باید کل رشته را تعویض کنید و متحمل هزینه های زیادی شوید. شما می توانید باتری معیوب را از رشته خارج کرده و یک باطری سالم با ظرفیت شارژ کامل شده را جایگزین آن کنید. البته بهتر است حتما حواستان به تست کل رشته باطری ها نیز باشد تا مطمئن شوید که فشار های ایجاد شده توسط باطری معیوب به آن ها آسیبی نزده باشد.

وقتی که مجبور به تعویض باتری UPS می شوید، بهتر است از باطری همان مارک قبلی خریداری نمایید، چرا که به هر حال باتری های UPS تولید شده توسط یک برند، تقریبا ویژگی ها و جزئیات یکسانی دارند. اما مهم ترین مسئله ای که در این میان وجود دارد این است که اصلا چرا باطری ها خراب می شوند؟

دلایل خرابی باطری ها می تواند مربوط به مسائل زیادی شود، اما دلایل رایج تری هم وجود دارد که می توان به برخی از آن ها اشاره کرد. دلایلی مثل:

• درجه حرارت بالا یا ناهموار
• ولتاژ شناور نادرست
• پیوند ها یا اتصالات بین سلولی سست
• از دست دادن الکترولیت به دلایل مختلف از جمله خشک شدن یا آسیب دیدگی محفظه
• عدم نگهداری درست و قدیمی شدن باطری

به طور کلی یک سری اختلالات در سیستم های UPS ایجاد می شوند که ارتباط زیادی با باطری و خرابی های آن دارند. در جدول زیر لیستی از مشکلات مربوط به UPS ارائه شده است که به طور مستقیم با خرابی باطری در ارتباط هستند.

چه کار هایی عمر و دوام باتری یو پی اس را طولانی تر می کنند؟

اکثر خریداران به دنبال روش هایی هستند که عمر و ماندگاری باتری UPS را افزایش می دهند تا بتوانند از حداکثر عمر مفید باتری یو پی اس بهره مند شوند. بعضی از خریدارانی که برای مدت طولانی از یو پی اس استفاده نمی کنند معمولا این پرسش را دارند که آیا یو پی اسی که مثلا بیشتر از یک سال در انبار نگهداری می شده می تواند باتری سالمی داشته باشد؟ بدون استفاده ماندن باتری یو پی اس می تواند تاثیر زیادی در کاهش عمر و ماندگاری آن داشته باشد.

به طور متوسط تقریبا تمام انواع باتری UPS به ازای هر 30 روز، 3 درصد از ظرفیت خود را از دست می دهند. حتی برخی از ویژگی های باتری یو پی اس سرب اسیدی مانند خود تخلیه شدن آن ها نیز می تواند باعث تخلیه انرژی باتری و بدون شارژ ماندن آن شود. بنابراین لازم است که تقریبا تمام باتری های UPS طبق دستورالعمل و استاندارد های اعلام شده توسط سازندگان، در دوره و مدت زمان مشخصی شارژ شوند. همچنین موارد دیگری هم وجود دارد که به این افزایش عمر باتری UPS کمک زیادی می کنند. در واقع این موارد برای جواب دادن به این سوال که چگونه می توان مطمئن شد که آیا باطری به درستی تعمیر و نگهداری می شود یا خیر بسیار موثر و تاثیر گذار هستند. این عوامل عبارتند از:

انجام تست خرابی باتری یو پی اس

زمانی که قصد دارید باطری یو پی اس را به منظور شناسایی و عدم خرابی آن تست کنید، می توانید از این روش استفاده کنید. به طور کلی روند نرمال عملکرد باتری UPS به این صورت است که ماژول از خط خارج می شود و به بانک یا منبع بار متصل می گردد. این روند تا موقعی که زمان اجرای مشخص شده سپری شود و یا دستگاه UPS به علت پایین بودن ولتاژ باتری یو پی اس خاموش شود، با توان نامی ادامه پیدا می کند. در نهایت اگر ظرفیت باتری یو پی اس کمتر از 80 درصد ظرفیت نامی شده باشد، باطری UPS شما احتیاج به تعویض و جایگزین شدن دارد.

همچنین می توانید برای محاسبه ظرفیت نامی باتری یو پی اس از روش های زیر استفاده کنید:

• مجموع توان تجهیزات (بر حسب وات)/0.6 = مقدار توان نامی (بر حسب ولت آمپر))
• مجموع جریان کل * 220 = مقدار توان نامی (بر حسب ولت آمپر))

اسکن حرارتی اتصالات باتری یو پی اس

اسکن حرارتی اتصالات باتری یو پی اس می تواند در طول تست خرابی باتری، اتصالات سست را شناسایی و مشخص کند. مزیتی که این بررسی دارد این است که شما با استفاده از آن می توانید وضعیت باتری یو پی اس را در طول تخلیه طولانی و یا جریان شارژ بالا مشاهده نمایید. نکته ای که در مورد اسکن حرارتی اتصالات باتری UPS وجود دارد این است که این اسکن حتما باید در طول چرخه تخلیه و شارژ مجدد انجام شود.

طراحی برنامه ریزی دقیق منظم

یک برنامه جامع تعمیر و نگهداری باتری یو پی اس ویژگی های خاصی دارد که با انجام مراحل آن می توانید دوام و ماندگاری باتری UPS را افزایش دهید. اول از همه این برنامه حتما باید شامل مواردی مثل بازرسی، تنظیمات و آزمایش منظم با ثبت سوابق کامل از همه بررسی ها باشد. به طور کلی تکنسین ها حتما باید مراحلی که در ادامه عنوان می شود را با دقت و توجه کامل بررسی کنند:

• باطری یا رک و کابینت باطری را نسبت به داشتن هر گونه نشتی یا خوردگی، با دقت بررسی کنید.
• ولتاژ و جریان شناور کل بانک نیرو را اندازه گیری و ثبت نمایید.
• ولتاژ پایانه باطری های انتخاب شده را ثبت کنید.
• سطح الکترولیت را در هر باطری یا سلول بررسی کنید.
• دمای محیط را ثبت نمایید.
• در نهایت داده های که جمع آوری کرده اید را با اطلاعات مربوط به بازرسی های قبل، مقایسه کنید تا بتوانید مشکلات را بهتر و دقیق تر شناسایی کنید.

بی توجهی به اختلالات باتری یو پی اس می تواند باعث بروز مشکلات زیاد و خطرناکی مانند فرار حرارتی شود. برای فهمیدن این که فرار حرارتی چیست باید گفت که این مشکل بیشتر در باتری یو پی اس اسید سرب ایجاد می شود. فرار حرارتی در واقع زمانی اتفاق می افتد که گرمای تولید شده در باتری بیشتر از توان دفع توسط باتری یو پی اس باشد. این مسئله علاوه بر خرابی باتری یو پی اس، می تواند خطرات زیان بار تر و پر هزینه تری مانند انفجار و احتراق را به دنبال داشته باشد.

این گرمای تولید شده می تواند بستگی به دلایل مختلفی مثل شارژ بیش از حد باتری یو پی اس، آسیب های داخلی و یا حتی افزایش بیش از حد دمای محیط، داشته باشد و ممکن است هیچ هشدار یا علامتی هم از خود نشان ندهد. پس یک برنامه ریزی درست می تواند از تمام اتفاقات مذکور و هرینه های ناشی از آن جلوگیری نماید.

بررسی ایمنی باتری یو پی اس

اکثر افرادی که با باتری UPS سر و کار دارند، از این مسئله مطلع هستند که اسید سولفوریک یک ماده قابل احتراق خطرناک است که در تماس با مواد آلی، می تواند دچار انفجار و آتش سوزی شود. همچنین قابلیت واکنش شدید را با مواد کاهنده، فلزات، دی اکسید گوگرد، اکسیدان های قوی و آب دارد. این مسئله بیشتر مربوط به باتری یو پی اس اسید سرب می شود و باتری یو پی اس لیتیوم یون معمولا هیچ ماده سمی ندارد و در حمل و نقل نیز خطر کمتری نسبت به انواع دیگر دارد.

در صورتی که متوجه هر گونه خرابی یا شکستگی در محفظه نگهدارنده باتری یو پی اس شدید، حتما به دفترچه یا برگه اطلاعات ایمنی باتری یو پی اس مراجعه کرده و دستورالعمل های مربوط به آن را با دقت مطالعه نمایید و در صورت عدم دسترسی به آن با متخصصین و مشاورین مجرب، مشورت نمایید.

شارژ باتری یو پی اس

باتری های داخلی UPS که معمولا باطری های کوچکی هم هستند، مدار باز نیستند و مقداری از مواد فعال خود را به صورت موضعی تخلیه می کنند. لازم به ذکر است که این نوع تخلیه ارتباطی به مدار باز یا بسته بودن ندارد و تقریبا در تمام انواع باتری UPS اتفاق می افتد. به طور کلی وقتی شارژر باتری یو پی اس فعال باشد، بخشی از جریان شناور، بر میزان تخلیه خود غلبه می کند و باتری یو پی اس را کاملا شارژ نگه می دارد. در صورتی که شارژ باتری یو پی اس در سرویس انجام نشود و یا شارژ مجدد بعدی قبل از کاهش میزان شارژ و تاریخ مشخص آن صورت بگیرد، می تواند منجر به از دست دادن ظرفیت دائمی باتری یو پی اس و یا حتی لغو ضمانت باتری شود.

نکته قابل توجهی که در مورد باتری یو پی اس وجود دارد این است که چه تفاوتی بین باتری یو پی اس قابل تعویض گرم و قابل تعویض توسط کاربر وجود دارد؟ بهتر است بدانید که طبق اطلاعات جمع آوری شده توسط کارشناسان فنی شرکت توربو صنعت  باتری یو پی اس قابل تعویض گرم را می توان در حین کار کردن UPS ها هم تعویض کرد اما این کار حتما باید زیر نظر متخصص یا تکنسین با تجربه انجام شود.

در مورد باتری یو پی اس قابل تعویض توسط کاربر اما این مسئله متفاوت است و این نوع از باتری یو پی اس معمولا در یو پی اس های کوچک تر مانند UPS های خانگی تعبیه می شوند. همچنین نصب و یا تعویض آن ها کار بسیار ساده ای است و هیچ نیاز به توصیه یا آموزش خاصی ندارد.

تفاوت باتری یو پی اس و باتری ماشین

باتری یو پی اس شباهت ظاهری زیادی به باطری های ماشین یا اتومبیل دارد. این شباهت ها تا جایی برای افراد ملموس هستند که بعضی اوقات برخی از خریداران باتری UPS، این سوال برایشان مطرح می شود که آیا می توان به جای باتری یو پی اس از باطری ماشین استفاده کرد؟ با وجود این که این شباهت در موارد دیگری هم وجود دارد، اما در این بین تفاوت های زیادی هم بین این دو نوع باطری وجود دارد. تفاوت هایی مانند این که:

• باتری یو پی اس به طور معمول از سری باطری های چرخه عمیق یا دیپ سایکل به شمار می رود که با وجود داشتن جریان کم اما انرژی ثابتی را ایجاد می کند، تا از این طریق بتواند مدت زمان طولانی تری را از سیستم UPS پشتیبانی کند. اما باطری های خودرو از انواع باطری های دو منظوره ای هستند، که نشان می دهد طراحی آن ها ترکیبی متعادل از راه اندازی و دیپ سایکل است.
• طراحی باطری های اتومبیل به این صورت است که این باطری ها باید قادر به تولید انرژی بسیار زیاد برای مدت زمان کوتاهی باشند، که بتوانند موتور ماشین را روشن و راه اندازی کنند و اصطلاحا به این نوع طراحی، طراحی خودکار می گویند. اما این موضوع در رابطه با باتری یو پی اس کاملا برعکس است. یعنی باتری یو پی اس باید طوری طراحی شود که بتواند میزان انرژی کم برای مدت زیادی از اتصالات و تجهیزات متصل به UPS پشتیبانی کند.
• تعداد صفحات سربی برای انتقال سریع تر نیرو در باطری های اتومبیل بیشتر است و خروجی متغیری دارند در صورتی که خروجی انرژی ایجاد شده توسط باتری یو پی اس مقدار ثابت و متعادلی است.
• هر دو نوع باتری یو پی اس و ماشین از ترکیبات تقریبا مشابهی به عنوان ماده موجود در الکترولیتی که دارند استفاده می کنند و از لحاظ نوع طراحی باطری، تا حدودی شبیه به هم هستند، اما انواعی از باطری های دارای محلول هستند که در باتری UPS وجود ندارند. مثلا:

1. باطری نقره ای کلسیمی
2. باطری EFB
3. باطری نیکل متال هیدرید

قیمت باتری UPS

باتری یو پی اس در انواع و ظرفیت های مختلفی تولید می شود و هر کدام از آن ها دارای هزینه تولید متفاوتی هستند. از طرفی قیمت باتری یو پی اس برند های مختلف نیز با یکدیگر فرق دارد و حتی پشتیبان و ضمانت آن ها نیز می تواند روی ارزانی یا گرانی باتری UPS، تاثیر گذار باشد. موارد دیگری که در قیمت باتری UPS برند های مختلف تاثیر گذار هستند شامل عوامل زیر می شود:

• نوع باتری یو پی اس
• ظرفیت باتری یو پی اس
• استحکام باتری یو پی اس
• پشتیبانی و سرویس عملکرد باتری یو پی اس