یو پی اس (UPS) که به عنوان منبع تغذیه بدون وقفه شناخته میشود یکی از مهمترین تجهیزات تأمین برق اضطراری به حساب میآید که میتواند در زمان برقراری جریان برق شهری شارژ شده و در زمان قطع برق جریان مورد نیاز برای عملکرد دستگاههای مختلف را تأمین کند. یکی از مهمترین قسمتها در دستگاه یو پی اس باتری آن است که وظیفه ذخیره انرژی در زمان اتصال به جریان برق شهری را بر عهده دارد. این باتریها میتوانند در زمان قطع برق یا مواجه شدن با افت ولتاژ به صورت خودکار عملکرد کرده و با قطع جریان برق، با استفاده از باتری جریان مورد نیاز را تأمین کنند که این کار در حد چند صدم ثانیه به طول میانجامد. در دستگاه یو پی اس میتوان از باتریهای مختلف استفاده کرد؛ انواع باتری یو پی اس باید با توجه به مشخصات و ویژگیهای باتری و همچنین کاربرد UPS انتخاب شده و مورد استفاده قرار بگیرند.
انواع باتری قابل استفاده در یو پی اس
باتری وسیلهای است که میتواند انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و با به وجود آوردن اختلاف پتانسیل بین دو نقطه، باعث شارژ بارهای الکتریکی شود. در یو پی اس از انواع مختلف باتری استفاده میشود که هر کدام از خصوصیات و ویژگیهای خاص خود برخوردار هستند.
از مهمترین انواع باتری یو پی اس که میتوان در این دستگاه مورد استفاده قرار دارد، شامل موارد زیر میشود:
- باتری یو پی اس اسید سرب (LA) Lead Acid
- باتری یو پی اس نیکل کادمیوم (Nickel Cadmium)
- باتری یو پی اس لیتیومی (Lithium-Ion)
- باتری سیلور آلکالاین
هر کدام از انواع باتری یو اس پی که در بالا به آن اشاره شد دارای ساختار متفاوتی هستند که همین امر باعث میشود مزایا و معایب خاص خود را داشته باشند. به منظور انتخاب بهترین نوع باتری برای استفاده در یو اس پی شناخت و آگاهی کافی نسبت به ساختار، ویژگیها و مزایا و معایب هر یک از این باتریها ضرورت دارد.
باتری یو پی اس اسید سرب
در میان انواع باتری یو پی است، باتری اسید سرب را میتوان یکی از بهترین مدلها دانست که بین 5 تا 10 سال عمر مفید دارند و میتوان از آنها در دستگاه یو پی اس استفاده کرد. باتریهای اسید سرب از نظر ساختار و نوع در دو دسته مختلف تقسیمبندی میشوند:
- باتریهای سیلد (Sealed) لید اسید (باتریهای تر)
- باتریهای اسید سرب دریچهدار (Vented) با باتریهای خشک
دسته اول همان باتریهای اسید سرب هستند که نیاز به نگهداری و کنترل دورهای دارند و برای UPSهایی استفاده میشوند که توان پایینتری دارند. به باتریهای اسید سرب دریچهدار به اختصار باتری VRLA گفته میشود. این باتریها از نظر ساختار و طراحی به شکلی هستند که به آب اسید داخل باتری امکان دسترسی وجود ندارد و به همین دلیل نیاز به نگهداری در مدت زمان بهرهبرداری وجود ندارد. تنها رسیدگی مورد نیاز باتریهای VRLA تمیز کردن آنها است؛ این باتریها به گرد و غبار و دمای بالای محیط بسیار حساس بوده و در مقابل این موارد باید از آنها به خوبی محافظت شود. از انواع باتری یو پی اس اسید سرب معمولا در صنایع مختلف و سازمانهای اداری استفاده میشود زیرا این باتریها در برابر تغییرات دمایی و همچنین دمای بالاتر از حد معمول مقاومت بیشتری داشته و طول عمر آنها نیز بیشتر است.
باتریهای اسید سرب دریچهدار (VRLA) در دو نوع AGM و GEL دستهبندی میشوند:
- باتری یو پی اس ژلهای (GEL): در ساختار این باتریها به الکترولیت پودر سیلیکا اضافه شده که باعث میشود فرم ژلهای پیدا کند.
- باتری یو پی اس AGM: در این نوع باتری AGM مخفف عبارت Absorbed Glass Mat است که در ساختار آنها از فایبرگلاس در بین صفحات باتری استفاده میشود.
باتریهای یو پی اس نیکل کادمیوم
یکی دیگر از انواع باتری یو پی اس که در این دستگاههای تأمین کننده برق اضطراری مورد استفاده قرار میگیرد، باتری نیکل کادمیوم است. در ساخت و طراحی این نوع باتری نسبت به باتری اسید سرب از فناوری پیشرفتهتری استفاده شده است که به همین دلیل از قیمت بالاتری برخوردار هستند. در این نوع باتری فلز نیکل و مایع بازی الکترولیت پتاسیم در کنار هم قرار میگیرند در هر سلول آن حداکثر ولتاژ در حدود 1.2 ولت خواهد بود؛ به این ترتیب برای ساخت یک باتری نیکل کادمیوم با ظرفیت 12 ولت به 10 سلول نیاز است.
نوع اسید، وزن پایین، مقاومت بیشتر و تغییرات دمایی از مهمترین عوامل مؤثر بر طول عمر باتری نیکل کادمیوم هستند. از مهمترین ویژگیهای باتری نیکل کادمیوم به عنوان انواع باتری یو پی است میتواند به سرعت شارژ بالا اشاره کرد که باعث شده این باتری از محبوبیت زیادی برخوردار باشد. این ویژگی باعث میشود که بتوان در کوتاهترین زمان ممکن یو پی اس را شارژ کرده و از آن در زمان مورد نیاز استفاده کرد.
زمان ذخیرهسازی در باتری نیکل کادمیوم بسیار طولانی است؛ در صورتی که این باتریهای به صورت کامل تخلیه شوند و سپس شارژ مجدد انجام شود، حفاظت بالایی فراهم میشود. نیکل و کادمیوم در این نوع باتری هر دو سمی هستند که باعث میشود دفع و بازیافت این باتریها پر هزینه باشد. این باتریها نیاز به نگهداری و مراقبت دارند.
باتری یو پی اس لیتیوم یون
یکی از انواع باتری یو پی اس که استفاده از آن به سرعت در حال رشد است، باتری لیتیوم یون نام دارد. این باتریها از انرژی بالا استفاده میکنند و وزن و چگالی کمی دارند. ساختار باتری یو پی اس لیتیوم یون (LIB) معمولا از یک کاتد اکسید فلزی تشکیل شده در حالی که آند از جنس گرافیت کربن متخلخل است. آند و کاتد در این نوع باتریها در یک الکترولیت مایع ساخته شده از نمک لیتیوم و حلال آلی غوطهور هستند. در این نوع باتری در جریان تخلیه، یونها از آند به کاتد از طریق الکترولین و جداساز جریان دارند. اما در زمان شارژ این مسیر برعکس شده و یونها از کاتد به آند جریان پیدا میکنند.
باتریهای لیتیوم یونی که در یو پی اس مورد استفاده قرار میگیرند بر اساس ترکیب مواد کاتد و آند در 6 دسته مختلف تقسیمبندی میشوند. انواع باتری یو پی اس لیتیوم یونی شامل موارد زیر است:
- اکسید کبالت لیتیوم (LCO)
- اکسید منگنز لیتیم (LMO)
- اکسید کبالت منگنز لیتیم نیکل (NMC)
- فسفات آهن لیتیم (LFP)
- آلومینا کبالت نیکل (NCA)
- اکسید تیتانیوم لیتیوم (LTO)
در بین انواع باتری یو پی اس لیتیوم یونی باتریهای اکسید منگنز لیتیم، اکسید کبالت منگنز لیتیم نیکل و فسفات آهن لیتیم از طول عمر طولانیتر، ایمنی بالاتر و تراکم قدرت بیشتری برخوردار هستند. استفاده از کبالت در ساختار این نوع باتریها باعث میشود که باتری توان تولید بیش از 200 کیلووات قدرت مداوم برای چند دقیقه را داشته باشد.
باتری یو پی اس سیور آلکالاین
در زمان خرید دستگاه یو پی اس، انتخاب نوع باتری دستگاه از اهمیت زیادی برخوردار است. یکی از مهمترین انواع باتری یو پی اس که میتوانند به منظور ذخیره کردن انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار بگیرند، باتریهای سیلور آلکالاین نام دارند. این باتریها در اندازهها و ولتاژهای مختلفی وجود دارند و از نظر شکل و ابعاد نیز در مدلهای متفاوتی در دسترس هستند. این باتریها نسبت به باتریهای معمولی قویتر هستند و از روی و دی اکسید منگنز در ساختار آنها استفاده شده است. یکی از مهمترین ویژگیهای باتریهای سیلور آلکالاین این است که ظرفیت آنها 2 تا 4 برابر باتریهای معمولی است.
باتریهای سیلور آلکالاین به عنوان یکی از انواع باتری یو پی اس در شرایط عادی و در صورتی که در مجاورت باتریهای با ترکیب شیمیایی قرار نگرفته باشند، نشتی نخواهند داشت. همچنین در زمانهایی که از این باتریها استفاده نمیشود نیز هیچگونه نگرانی بابت نشت مواد از داخل باتری به بیرون وجود ندارد. تنها زمانی ممکن است که نشتی در باتری سیلور آلکالین رخ دهد که این باتریها در دمای بسیار بالاتر از دمایی که باتری میتواند تحمل کند مورد استفاده قرار بگیرد. همچنین در صورتی که باتریهای قدیمی در کنار باتریهای نو مورد استفاده قرار بگیرند احتمال نشتی وجود دارد.
بیشتر بخوانید: علائم خرابی باتری یو پی اس چیست؟
جمعبندی
یو پی اس (UPS) یکی از مهمترین تجهیزات تأمین برق اضطراری به حساب میآید که میتواند جریان الکتریکی را ذخیره کرده و در زمان قطع برق یا افت ولتاژ، برق مورد نیاز برای دستگاههای مختلف را تأمین کند. این دستگاه برای ذخیرهسازی انرژی الکتریکی از باتری استفاده میکند؛ در واقع باتری را میتوان مهمترین قسمت در دستگاه UPS دانست که وظیفه ذخیره انرژی و تأمین آن در مواقع نیاز را بر عهده دارد. برای این منظور از انواع باتری یو پی اس استفاده میشود که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را داشته و در شرایط متفاوت مورد استفاده قرار میگیرند. آگاهی نسبت به خصوصیات و مزایا و معایب این باتریها میتواند در زمان انتخاب باتری مناسب برای یو پی اس نقش مهمی ایفا کند.