شاید نام یو پی اس های ماژولار را شنیده باشید ، اگر علاقمند هستید که با این دستگاهها بیشتر آشنا شوید در این مقاله اطلاعات کامل و مفیدی در زمینه سیستم های UPS ماژولار و مزایای کلیدی این سیستم ها در اختیار شما قرار خواهیم داد.
یو پی اس ماژولار چیست؟
این دستگاه از یک فریم تشکیل شده است که قابلیت قرارگیری تعدادی ماژول را دارد. سیستم یو پی اس ماژولار واقعی یا DPA فریم دستگاه پوسته ای بیش نبوده و فقط بحث انتقال قدرت بین ماژول ها را به عهده دارد.
ماژول ها به صورت نر و مادگی بدون نیاز به کابل کشی داخلی در فریم به صورت رک مونت قرار می گیرند. نحوه عملکرد دستگاه به گونه ای است که توان خروجی بین ماژول ها به صورت کامل تقسیم شده و هر ماژول بخشی از توان خروجی را تامین می کند.
نکته قابل توجه این است که تعداد ماژول های انتخابی باید به نحوه ای باشد که اگر N ماژول جهت تامین بار لازم است باید تعداد N+1 حداقل مورد استفاده قرار گیرد که در صورت خرابی یک ماژول ، بار بین بقیه ماژول ها تقسیم گردد و خروجی دستگاه بدون قطعی به کار خود ادامه دهد.
یو پی اس ماژولار ، موجب افزایش قدرت UPS و بهبود دسترسی به آن است که می تواند در مراحل توسعه سازمان ، مورد استفاده قرار گیرد.
تولید تکنولوژی یو پی اس ماژولار از ترکیب سه المان ایجاد شده است:
- پیشرفت‌هایی عملی در یکسوکننده و تولید سیستم های سویچینگ IGBT
- حفظ نگهداشت اطلاعات سرورها و جلوگیری از قطعی سیستم های کنترل و ابزار دقیق
- اهیمت روز افزون داشتن سیستم پایدار و امنیت 100%مزایای فنی و تجاری که دارد و تغییراتی در محیط تجاری که این مزایا را مهم ساخته است.
یو پی اس Modular چگونه کار می کند؟
سیستم مدولار یو پی اس متشکل از ماژول های مستقل و همزمان شده می باشند که برای تامین انرژی و حفاظت بار استفاده می گردند. این ماژول ها دارای قدرت پایین هستند که این قدرت پایین باعث کاهش وزن و اندازه یو پی اس می گردد.
قدرت اسمی در این نوع سیستم یو پی اس بستگی به تعداد ماژولهای نصب شده دارد. درصورت افزایش بار می توان قدرت سیستم را با اضافه کردن ماژولهای اضافی افزایش داد.
همچنین امکان آن وجود دارد که به جای نصب یک ماژول، چندین ماژول نصب نمود به طوری که افزوندگی داخلی و قابلیت اطمینان یو پی اس را افزایش داد. در این صورت با خراب شدن یک ماژول ، ماژول دیگری جایگزین می گردد.
سیستم های یو پی اس مدولار باعث پیکربندی بهینه ماژول و مقدار توان اسمی که بسیار شبیه به مقدار توان مورد نیاز بار می باشد می گردد. با این روش سیستم های بزرگ و پرهزینه دیگر الزامی نخواهد بود.
ویژگی های سیستم مدولار
- ماژل ها نیاز به هزینه نصب و راه اندازی و تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به یو پی اس ها دارند که این باعث صرفه جویی در هزینه می گردد همچنین علاوه بر هزینه کم دارای ابعاد کوچکتری می باشند که این باعث می گردد حمل و نقل و جایگزینی بسیار آسانتر شود. این مزیت ها باعث می گردد که تعداد پرسنل مورد نیاز و وسایل حمل و نقل بسیار کاهش یابد.
- بسیاری از ماژول ها به صورت خود پیکربند می باشند که این امر باعث می شود که درصورت اضافه شدن و یا جایگزین شدن ماژول ها نیازی به برنامه نویسی و تنظیم سخت افزاری و یا تنظیم نرم افزاری نباشد. بنابراین برای این دستگاهها از ابزارها و دستگاههای خاص استفاده نمی گردد.
- ماژول ها باعث بهینه سازی مصرف و هزینه در هر دو بعد انرژی و مدیریت سیستم می گردد. باتری نیز به عنوان یکی از اجزای تاثیر گذار در عملکرد کلی سیستم یو پی اس می باشد. در واقع، باتری ها باید پس از استفاده هنگام قطعی برق دوباره از طریق ولتاژ اصلی شارژ گردد.
- بنابراین بخشی از انرژی جذب شده توسط یو پی اس برای شارژ باتری استفاده می گردد. برای کاهش مصرف انرژی باتری به حداقل ترین مقدار باید شارژ باتری با الگوریتم های نرم افزاری هوشمند و الکترونیکی تحت کنترل باشند.
- شارژ، مدیریت و نظارت با الگوریتم های هوشمند باعث شارژ باتری به صورت دقیق تر و موثرتر می گردد که این خود باعث می گردد مصرف کاهش یابد و زمان شارژ و استفاده از باتری به بهترین نحو محدود گردد. این صرفه جویی باعث کاهش هزینه نصب و راه اندازی و تعمیر و نگهداری می گردد.
کاربردهای یو پی اس ماژولار چیست؟
یو پی اس های ماژولار از تکنولوژی خاصی برخوردار می باشند. همانطور که قبلا ذکر شد در ایجاد فنآوری یو پی اس های ماژولار سه عامل مهم نقش داشته است: پیشرفت هایی که آن را یک طرح عملی ساخته است، مزایای فنی و اقتصادی، و تغییرات در محیط تجاری و کسب و کار.
اصلی ترین کاربرد یو پی اس های ماژولار در دستگاه ها و مکان هایی است که به هیچ وجه نبایستی خروجی برق قطع شود یعنی در مراکزی که مصرف کننده برق می باشند نباید به هیچ عنوان خاموشی صورت گیرد.
در چنین حالتی یو پی اس ماژولار بهترین عملکرد را نسبت به سایر تکنولوژی یو پی اس ها ارایه می دهد و این امر به دلیل آنست که وقتی به هر دلیلی یکی از ماژول های یو پی اس از کار افتاد، یو پی اس قادر است با سایر ماژول ها به کار عادی خود ادامه دهد ولی بهترین حالت آن است که برای بالا بردن ضریب اطمینان خروجی دو یا چند دستگاه یو پی اس را به صورت پارالل نصب و راه اندازی نمود.
این فنآوری توسعه سیستم های ماژولار با توجه به تقاضای مشتریان برای دسترسی به بالاترین قابلیت دسترسی به برق، ساخته شده است. صرفه جویی در هزینه ها و دسترسی و توسعه پذیری و ارتقا پذیری، کنرل آسان و انعطاف پذیری بیشتر از مزایای منحصر بفرد یو پی اس های ماژولار می باشد.
مقایسه سیستم UPS ماژولار با روش های دیگر
فرض کنید که طرحی برای ساخت یک مرکز داده یا اتاق سرور دارید که در حال حاضر شامل 5 رک، هر یک با ظرفیت 3 کیلو ولت آمپر است و در طی چند سال آینده به حداکثر30 رک افزایش خواهد یافت.
رایج ترین روش، استفاده از یک یو پی اس به قدرت 100kva است که در حال حاضر از 15% ظرفیت آن استفاده می شود، به عبارت دیگر در این روش، یو پی اس برای مدتهای طولانی با ظرفیتی به مراتب کمتر از ظرفیت نامی، در شبکه قرار دارد در این حالت توان تلفاتی بالایی نیز به شبکه تحمیل خواهد شد.
در مقایسه می توان از یو پی اس ماژولار با یک ماژول 20kva و یک فریم 120 kva استفاده نمود. در این حالت ماژول تحت بار100% با حداکثر راندمان و حداقل تلفات کار خواهد کرد در آینده نیز می توان تعداد ماژول ها را مناسب با توان مصرفی افزایش داد.
روش دوم حالتی است که بخواهیم سیستم ریداندانسی (n+1) داشته باشیم. استفاده از یو پی اس های غیر ماژولار به معنی دو دستگاه 100kva به صورت موازی است یعنی 200kva ظرفیت یو پی اس برای 20 kva بار در شرایط فعلی و 200kva یو پی اس برای 90kva بار پس از راه اندازی کامل دیتا سنتر، ناگفته پیداست که راندمان تحت بار 10% به مراتب پایین از بار 20% بوده و بعلاوه در مقایسه با یو پی اس ماژولار که شامل همان فریم با دو ماژول 20kva است هزینه بسیار بالاتری را در بر خواهد داشت.
موارد فوق تنها مزایای اولیه یو پی اس های ماژولار می باشند. برخی از مزایای ثانویه که گاهی مهمتر از مزایای اولیه اند عبارتند از :
مزایای یو پی اس ماژولار
مدولار مزایای بزرگی در زمینه استفاده اقتصادی و منطقی از برنامه های یو پی اس به ارمغان می آورد:
- کارآیی راندمان و اطمینان از سیستم به مراتب بالاتر از یو پی اس های تکی است به گونه ای که قطعی برق و خروجی به صفر میرسد.
- نوسانات در برق ورودی به مراتب بهترا است این بدان معنی انحراف هارمونیک جریان کمتر می باشد(THDi)
- کاهش هزینه‌های اجرایی و امکان ارتقا ظرفیت به سادگی با کمترین هزینه و باز اضافه کردن یک ماژول بدون نیاز به کاب کشی جدید و یا نیاز به باتری
- وزن سبک دستگاه نسبت به یو پی اس های تکی و قابلیت حمل ساده
- تعمیر دستگاه بدون قطعی سیستم به نحوه ای که در صورت خرابی، ماژول خراب را می توان از سیستم جدا نمود و به تعمیرگاه مربوطه ارسال نمود.
- استفاده از یک بانک باتری برای کلیه یو پی اس که می تواند هزینه های خرید باتری یو پی اس را به مراتب کاهش دهد.
- هزینه کمتر یو پی اس ماژولار نسبت به دو یو پی اس پارالل
دوباره یادآور می شویم که استفاده از سیستم ماژولار یعنی مدیریت هوشمند برای دستیابی به سیستمی با راندمان بالاتر و قابل ارتقاء در بازه زمانی بلند مدت.
تفاوت یو پی اس ماژولار با یو پی اس Standalone
– فضای اشغالی یو پی اس
افزایش توان کلی سیستم در یوپی‌اس ماژولار صرفاً با تهیه ماژول بیشتر و سهولت در نصب امکان‌پذیر بوده و منجر به اشغال کمترین فضای ممکن می‌شود؛ در صورتی که در یوپی‌اس Standalone از طریق پارالل کردن یوپی‌اس های جداگانه همراه با اشغال فضای بیشتر همراه است.
2- تفاوت تعمیر پذیری یو پی اس ماژولار و غیر ماژولار
سرویس و تعمیر یک یوپی‌اس ماژولار به آسانی و تنها با تعویض ماژول معیوب با ماژول سالم بدون نیاز به دانش فنی خاصی صورت می‌پذیرد؛ در صورتی که سرویس و تعمیر یک یوپی‌اس Standalone، نیاز به متخصص و تکنیسین ماهر دارد.
می توان ماژولهای یو پی اس ماژولار را حتی در حین کار دستگاه از آن جدا نموده و پس از سرویس یا تعمیر و حصول اطمینان از عملکرد صحیح، به مدار بازگردانید. انجام سرویس و یا تعمیر در محلی غیر از سایت اصلی به معنی آن است که خریدار استرس بروز ایراد در تغذیه کل سایت را نخواهد داشت.
در یو پی اس های غیر ماژولار با توجه به حجم و وزن بالا عموماً یو پی اس در محل نصب، سرویس و یا تعمیر می شود. در این حالت مرکز داده شما پس از تعمیر عملاً به عنوان ابزار تست استفاده خواهد شد به عبارت دیگر سایت باید چندین بار راه اندازی شده تا مراحل تعمیر کامل شود.
بنابراین در بسیاری موارد عملاً در زمان سرویس و یا تعمیر یو پی اس های غیر ماژولار کاربران ملزم به خاموشی کل مرکز داده خواهند شد.
یوپی‌اس‌های ماژولار قطعات یدکی خاصی نداشته و تنها با داشتن یک ماژول اضافی، امکان جایگزینی با ماژول معیوب بدون وقفه وجود دارد؛ در صورتی که یوپی‌اس Standalone دارای قطعات یدکی مختلفی می‌باشد.
البته هزینه تعمیر یک یوپی‌اس ماژولار به جهت استفاده از قطعات SMD گران‌تر بوده و در مواردی غیرقابل تعمیر می‌باشد در صورتی که در یوپی‌اس Standalone ممکن است با تعویض یک قطعه کوچک مشکل رفع شود.
3- تفاوت راندمان یو پی اس مادولار و متمرکز
دیگر مزیت مهم یو پی اس های ماژولار راندمان آن است. یو پی اس ها عموماً زمانی که نزدیک به بار کامل کار می کنند، بیشترین بازده را دارند. لذا در مقایسه، سیستم های غیر ماژولار که با توانی کمتر از بار کامل کار می کنند تلفات بالاتر خواهد بود.
انرژی تلف شده ممکن است در ظاهر خیلی مهم نباشد، اما با در نظر گرفتن افزایش نردبانی قیمت انرژی، یکی از ملاحضات مهم به شمار خواهد آمد. به علاوه بالاتر بودن انرژی تلف شده به معنای هزینه بالاتر در تجهیزات خنک سازی و انرژی مصرفی در این بخش نیز می باشد.
در یو پی اس ماژولار می توان ظرفیت نامی را به راحتی تغییر داده و مطابق شرایط روز تنظیم نمود تا از آنها در توانی نزدیک به حداکثر استفاده نمود. اما یو پی اس های غیر ماژولار عموماً در زمان راه اندازی با توان بالاتر از حد نیاز و حتی گاهی با آینده نگری دراز مدت محاسبه، خریدار و نصب می شوند که باعث می گردد این یو پی اس ها برای مدت طولانی ( و حتی در بعضی موارد برای همیشه ) در توان بسیار کمتر از توان نامی به کار گرفته می شوند.
بهرحال ریدادانسی همیشه به معنی کار در توان کمتر بوده که به نوبه خود باعث کاهش راندمان نیز می گردد. هرچند این نقیصه در یو پی اس های ماژولار (N+1) به حداقل ممکن کاهش می یابد.
در هر صورت در سیستم های ریداندانت(۲N) صرفنظر از مدل دستگاه، هریک از یو پی اس ها در بهترین شرایط کمتر از ۵۰% توان نامی تحت بار قرار می گیرند. در حالی که این مقدار در یو پی اس های ماژولار حداقل از ۶۶% شروع می شود.
صرفه جویی دستگاه یو پی اس ماژولار در هزینه های نگهداری
با یک سیستم یو پی اس ماژولار می توانید بیش از یک امکانات و تجهیزات تک ایستا هزینه اولیه هزینه. اما در این مورد، از طریق کاهش هزینه های اجرای سیستم های ماژولار، به ویژه هنگامی که عواملی مانند انتقال و زیرساخت های ذخیره سازی هزینه های اولیه و تعادل خواهد شد در نظر گرفته شود. علاوه بر کاهش هزینه ها، از روش ماژولار طول می کشد فضای کمتر، انعطاف پذیری بیشتر، آسان برای کنترل، دسترسی و ارتقا پذیری در طول دوره ایجاد می کند.
چرا یک یو پی اس ماژولار در دسترس است و کل هزینه مالکیت را کاهش می دهد؟
-
صرفه جویی در فضای با ارزش
Modularity به خوبی در حفظ و نگهداری یو پی اس های کوچک کمک میکند و گران هستند. یک قفسه یو پی اس ماژولار دارای رد پای کوچک است و وقتی ماژولی اضافه می شوند، هیچ فضای اضافی به آن اضافه نمی شود.
-
بهینه سازی ظرفیت باتری
اندازه گیری زمان اجرا و اندازه گیری باتری می تواند دقیقا به آنچه که مورد نیاز است، مناسب باشد. باتری جداگانه اجازه می دهد تا سیستم ارتقاء داده شود و به صورت خودکار حفظ شود، در حالی که قابلیت دسترسی به آن را به خطر نمی اندازد.
اگر یک باتری معمولی مورد نیاز باشد UPS های ماژولار به ABB اجازه می دهند بلوک های انعطاف پذیر در هر رشته، فقط با یک باتری اضافی به دست آید.
-
کاهش هزینه های نصب و نگهداری
رویکرد ماژولار باعث می شود نصب و راه اندازی آسان شود. ماژول های استاندارد باعث کاهش میزان موجودی قطعات یدکی متخصص و ساده سازی ارتقاء سیستم می شوند. این رویکرد نیز درمورد قابلیت اطمینان و در دسترس بودن به کار می رود زیرا کارکنان سرویس نیازی به مهارت های خاصی ندارند و خطاهای انسانی کاهش می یابد.
این نه تنها باعث افزایش در دسترس بودن می شود، بلکه هزینه را نیز کاهش می دهد به این دلیل که مهندسین خدمات زمان کمتری را در محل خود صرف می کنند و هر خطری از اطلاعات یا زیان تولید به حداقل می رسد.
تنها عناصر UPS مشترک برای همه ماژول ها در قاب مکانیکی قرار دارند که ماژول های UPS را شامل می شود. اتصال I / O، سیگنالینگ رابط کاربر، تعمیر و نگهداری، و در برخی از مدل ها، نمایش سیستم است. این عناصر به منظور کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری استاندارد شده اند.
-
هزینه سرمایه گذاری اولیه بهینه است
همانطور که نیروی مورد نیاز UPS تغییر می کند اگر یک مرکز داده گسترش یابد، می گویند ماژولار بودن باعث می شود که ماژول ها به راحتی اضافه شوند و قابلیت های قدرت را افزایش دهند. شما مجبور نیستید پیکربندی اولیه را برای پیشبرد آینده مورد بررسی قرار دهید، فقط زمانی که لازم است، ماژول ها اضافه شوند.
مصرف برق یک موضوع نگران کننده برای اکثر اپراتورها است و صرفه جویی در انرژی توسط یو پی اس ماژولار در طول عمر UPS ها قابل توجه است.
-
صرفه جویی در هزینه های انرژی
مدولار بودن و مقیاس پذیری توصیف شده تاثیر مثبتی بر روی دستیابی به هزینه کم مالکیت دارند، اما هزینه هایی نیز با طرح هایی که دارای بهره وری انرژی در بهترین سطح هستند، کاهش می یابد. منحنی کارآیی آن خیلی مسطح است، بنابراین در هر رژیم کاری صرفه جویی قابل توجهی می شود.
علاوه بر این، هزینه های خنک کننده می تواند بسیار قابل توجه باشد و به دلیل کم بودن مصرف برق، یو پی اس های ماژولار با راندمان بالا نیاز به خنک سازی کمتر و صرفه جویی بیشتری دارند.
راه حل های UPS ماژولار و مقیاس پذیری آن چیست؟
مقیاس پذیری سیستم های ماژولار، زمانیکه نیازهای برق تغییر می کنند و گسترش سایت های غیرمجاز رخ می دهد، ایده آل هستند. آنها تداوم خدمات، و همچنین تجهیزات و ایمنی اپراتور را تضمین می کنند. در نهایت لازم به ذکر است که آنها می توانند هزینه نصب زیرساخت های برق را نصب، راه اندازی و بهینه سازی کنند.
اتاق های فناوری اطلاعات، مراکز داده، بانکداری، مراقبت های بهداشتی، بیمه، و ارتباطات راه دور، راه حل های UPS ماژولار و مقیاس پذیر را می توانند به بخش های مختلف کسب و کار اقتباس شود.
