كيف أشتري UPS لحماية الكمبيوتر من مشاكل التيار ؟

في عصر التحول الرقمي، حيث تعتمد الشركات بشكل متزايد على أنظمة وبيانات تكنولوجيا المعلومات للحفاظ على سير العمل بأقصى كفاءة، فإن ضمان قدرة هذه الأنظمة على العمل حتى في مواجهة انقطاعات الطاقة أصبح أكثر أهمية من أي وقت مضى.

لحماية أجهزة الكمبيوتر الشخصية والأجهزة الكهربائية الأخرى خلال انقطاعات الكهرباء المتكررة، فإن محول كهربائي هو الحل المناسب. ومع ذلك، من الضروري توضيح جميع الجوانب غير الواضحة حول هذه المنتجات قبل الاستثمار فيها.

UPS هي اختصار لكلمة (Uninterruptible Power Supply) أو “مزود الطاقة غير المنقطع”، وهو جهاز كهربائي يوفر طاقة احتياطية للاستخدام عند انقطاع مصدر الطاقة الأساسي.

عادةً ما يحمي الـ UPS الأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة الكمبيوتر، مراكز البيانات والخوادم، ومعدات الاتصالات السلكية واللاسلكية، وغيرها من المعدات الإلكترونية حتى لا يتسبب انقطاع التيار الكهربائي في انقطاع الخدمة أو فقدان البيانات المهمة أو تلف الأجهزة بسبب الإنقطاع المفاجئ للكهرباء.

يقوم الـ UPS بتوفير حماية شبه فورية ضد انقطاع التيار الكهربائي، من خلال توفير الطاقة المخزنة في البطاريات الخاصة بالجهاز في UPS. .

الـ UPS  في واقع الأمر هو نوع من المحولات الكهربائية (inverters). يقوم جهاز UPS بتحويل التيار المستمر (DC) إلى تيار متردد (AC) عند حدوث انقطاع في التيار الكهربائي الرئيسي. بذلك يوفر جهاز UPS الحماية للأجهزة الكهربائية من انقطاعات الكهرباء المؤقتة ويتيح وقتًا كافيًا لحفظ البيانات وإغلاق الأجهزة بشكل آمن.

من الضروري فهم شئ مهم جداً هو حقيقة أن الـ UPS ليس مولدًا مستقلًا للكهرباء. يكون وقت تشغيل معظم UPS قصيرًا نسبيًا ، وعادة ما يستغرق بضع دقائق فقط ، ولكنه يكفي لبدء مصدر طاقة احتياطي مساعد) أو إيقاف تشغيل الأجهزة الإلكترونية بشكل صحيح لتفادي الخطر الذي من الممكن أن يحدث في حالة الإنقطاع المفاجئ للتيار.

بين العناصر التي يجب الانتباه إليها، ستحتاج إلى مراعاة حجم الطاقة التي تحتاجها. للقيام بذلك، حدد الأجهزة التي ستكون متصلة وانتبه خاصة إلى القيم بالفولت-أمبير (VA) وليس الواط. بشكل عام، يمكن شراء UPS بسعات مختلفة تتراوح بين 350 و 10,000 وات أو أكثر. يتم اختيار السعة الصحيحة بناءً على متطلبات الطاقة للأجهزة المتصلة بها وكذلك على حساب عامل الزمن المطلوب لدوام إستمرار تشغيل الجهاز الذي تحميه .

بناءً على ذلك، إذا كنت تبحث عن حماية أجهزتك الإلكترونية وتأمينها من انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ، فإن الاستثمار في جهاز UPS عالي الجودة يجب أن يكون في قائمة أولوياتك. ولكن يجب عليك اختيار الجهاز المناسب لاحتياجاتك ومتطلبات جهازك، وهذا يتطلب فهمًا جيدًا لمواصفات الجهاز ومتطلبات الطاقة للأجهزة المتصلة به.

علاوة على ذلك، يجب النظر في بعض العوامل الأخرى، مثل الجودة والموثوقية ودعم العملاء للشركة المصنعة للجهاز. يجب أن تتأكد من أن الجهاز الذي تختاره يأتي مع ضمان جيد ويتميز بموثوقية عالية.

لماذا تحتاج للمحولات الكهربائية (UPS)؟

يقوم المحول العاكس بأداء وظيفتين أساسيتين:

1. حماية الأجهزة الكهربائية من تغيرات الجهد والانقطاعات: يقوم المحول العاكس بحماية الأجهزة الكهربائية من تقلبات الجهد الكهربائي وانقطاع التيار الكهربائي المفاجئ. هذا يساعد في منع حدوث أضرار للأجهزة وفقدان البيانات المهمة أو التعطل غير المتوقع.
2. تثبيت الجهد الكهربائي وإزالة التشويش: يقوم المحول العاكس بتثبيت جهد الكهرباء وإزالة التشويش الناجم عن الاضطرابات الكهرومغناطيسية. يوفر هذا تيارًا كهربائيًا مستقرًا ونقيًا للأجهزة المتصلة، مما يحسن أداءها ويقلل من خطر التلف الناجم عن تشويش الكهرباء.

باستخدام المحول العاكس، يمكنك الاعتماد على توفير الطاقة المستقرة والحماية الفعالة لأجهزتك الكهربائية المهمة.

ما هي الأنواع الرئيسية للمحولات الكهربائية (UPS) الموجودة ؟

هناك ثلاثة أنواع من المحولات الكهربائية المتوفرة في السوق:

المنتجات ذات الخط المتصل (In-line):

تسمى أيضًا بالمنتجات المتصلة بالخط (Line Interactive).

تتيح هذه المحولات العاكسة الانتقال إلى البطارية في أقل من 2 ميلي ثانية. وبالتالي، فهي موثوقة جدًا وتوفر حماية أفضل من المحولات العاكسة الاحتياطية.

إنها مناسبة للمعدات الحساسة المتصلة بالشبكات التي يكون فيها الجهد غير مستقر وعرضة للانقطاعات. كما أنها مناسبة لحماية خوادم الكمبيوتر للشركات الصغيرة.

جهاز الـ Line-interactive UPS هو نوع من أنظمة توزيع الطاقة الاحتياطية (UPS) يتميز بقدرته على تنظيم الجهد وتوفير الحماية. يشبه الـ Line-interactive UPS الـ Offline UPS في بعض الجوانب، لكنه يحتوي على ميزة إضافية لتنظيم الجهد.

هذه هي المحولات الغير متصلة المجهزة بمنظم جهد يسمح لك بالتبديل إلى البطارية في أقل من 2 ميلي ثانية. قدرتها تتراوح بين 500 فولت أمبير (VA) و 5 كيلو فولت أمبير (kVA).

في الوضع العادي، يمر التيار من المصدر الرئيسي إلى الحمل، ويستخدم المحول ثنائي الاتجاه لشحن البطارية والحفاظ على جهد الخرج بشكل مستقر وتحسين معامل القدرة للحمل.

عند انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي، يتحول المحول ثنائي الاتجاه إلى وضع العاكس ويزود الحمل بالطاقة من البطارية. يتم استخدام المفتاح الثابت لفصل المصدر الرئيسي ومنع التغذية العكسية من الانفرتر إلى المصدر. يستمر الـ Line-interactive UPS في تزويد الحمل بالطاقة لفترة زمنية محددة مسبقًا والتي تعتمد على قدرة التفريغ للبطارية، أو حتى يتم استعادة التيار الكهربائي الرئيسي.

تحمي ضد الصواعق وتصفية تداخلات الجهد بفضل وجود مُنظم. تعتبر مثالية إذا كان لديك جهد كهربائي متغير، ولكنها أغلى قليلاً في السعر وأكبر حجمًا.

مميزات جهاز التغذية الغير متصل “INLINE-line UPS”:

عيوب جهاز التغذية الغير متصل “INLINE-line UPS”:

المنتجات الغير متصلة (Off-line):

 

 

هذه المحولات العاكسة رخيصة نسبيًا. على سبيل المثال، فهي مناسبة لمعدات المكاتب.

من ناحية أخرى، في حالة حدوث عطل، قد يحدث انقطاع طاقة لعدة ميلي ثوان فقط. وبالتالي، فهي أقل موثوقية من أنواع أخرى من المحولات العاكسة.

في نوع جهاز الـ UPS الاحتياطي Off-line، يتم توصيل الانفرتر بالتوازي مع مصدر التيار المتردد الرئيسي، ويكون الانفرتر في وضع الاحتياط (standby) بانتظار التغذية من المصدر الرئيسي. في الحالة العادية ( أي حالة وجود التيار و عدم إنقطاعه) ، يتم تغذية الحمل عن طريق مصدر الكهرباء الرئيسي، ويستخدم فلتر لتحسين جودة التيار وتنظيم الجهد.

عندما يتجاوز جهد المصدر الرئيسي حدود التفاوت المحددة للـ UPS، أو في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يتم تحويل تغذية الحمل تلقائيًا إلى الانفرتر والبطارية. يتم ذلك لضمان استمرارية توفير الطاقة للحمل في وقت قصير جدًا، أقل من 10 مللي ثانية. يستمر الـ UPS في العمل على البطارية حتى عودة التيار من المصدر الرئيسي، وفي حالة كان الانقطاع قصيرًا، وبعد استعادة التغذية من المصدر الرئيسي يتم شحن البطارية إلى سعتها الكاملة.

يُعَد هذا النوع من الـ UPS حلاً وسطًا بين مستوى مقبول من الحماية ضد الاضطرابات والتكلفة. يمكن استخدامه فقط لقدرة 1 كيلو فولت أمبير (kVA).

يعمل هذا النوع بدون مفتاح ثابت (static switch)، مما يستلزم وقتًا معينًا لتبديل التغذية بين المصدر الاحتياطي (الانفرتر والبطاريات) والشبكة الرئيسية. هذه المدة مقبولة لبعض التطبيقات غير الحساسة، ولكنها غير مقبولة للأنظمة ذات التعقيد العالي والحساسية، التي لا يمكن تحمل انقطاع التيار الكهربائي حتى لفترات قصيرة بل حتى بالملي ثانية. بالإضافة إلى ذلك، لا يتمكن هذا النوع من تنظيم التردد.

هذه هي المنتجات الأكثر شيوعًا في السوق، حيث تحمي ضد الصواعق وانقطاعات التيار. إذا واجهت تغيرات في الجهد، فإن هذا النوع من الأجهزة هو الأقل كفاءة. ومن ناحية أخرى، فإنها تتميز بالحجم الصغير وغالبًا ما تكون بأسعار معقولة.

مميزات جهاز التغذية الغير متصل “Off-line UPS”:

عيوب جهاز التغذية الغير متصل “Off-line UPS”:

التغذية الدائمة (ON-LINE UPS):

 

جهاز يو بي إس التغذية الدائمة On-line UPS، أو التحويل المزدوج (double conversion UPS).

تقوم هذه المحولات العاكسة بإنتاج التيار المتردد طوال الوقت. إذا انخفض الجهد عند مدخل المحول العاكس، يتوقف شحن البطارية ولكن يظل جهد الخرج ثابتًا.

لذا، تعد المحولات العاكسة الدائمة التغذية مناسبة بشكل خاص للمعدات الحساسة التي تحتاج إلى تزويد مستمر بالطاقة (مثل خوادم مراكز البيانات والمرافق الصناعية والمعدات الطبية).

واحد من أفضل أنواع أجهزة الحماية من انقطاع التيار الكهربائي. يتميز بموثوقيته العالية، حيث يتم تغذية الحمل بشكل دائم من خلال الانفرتر بطاقة كهربائية مستقرة في الجهد والتردد، بغض النظر عن حالة شبكة الكهرباء الرئيسية.

عند حدوث انقطاع في التيار الكهربائي، فإن الحمولة المتصلة لا تتأثر ولا تشعر بأي تقلب في مصدر التغذية، تعمل البطارية تلقائيًا ومن دون أي انقطاع على تغذية الانفرتر من البطارية. وعادةً ما يتواجد مولد كهربائي احتياطي مع هذا النظام، يتم تشغيله لتزويد البطاريات بالتيار حتى يتم استعادة التيار الكهربائي الرئيسي.حيث يستمر اليو بي إس في تغذية الحمل من البطارية لفترة تعتمد على سعة البطارية وكمية التيار المسحوب.

عند استعادة التيار الكهربائي، سيستأنف الجهاز بحمل معظم الحمولة ويبدأ في شحن البطاريات، على الرغم من أن التيار الشحن قد يكون محدودًا لمنع سخونة المُقوم ذو القدرة العالية من تسخين البطاريات وتسرب المحلول الكيميائي.

في الحالة الطبيعية، يتدفق التيار المستمر للحمل عبر جهاز التقويم والشحن (Charger/Rectifier) الذي يقوم بتحويل التيار المتردد إلى مستمر ويشحن البطارية ويوفر التغذية للانفرتر. بدوره، يقوم الانفرتر بتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد لتغذية الحمل المتصل بالجهاز.

بفضل وجود أجهزة الترشيح (الفلاتر)، يتم التخلص من معظم اضطرابات الجهد قبل وصولها للحمل، نظرًا لمرور الكهرباء عبر المقوم والانفرتر. كما أن جهد وتردد الحمل لا يعتمدان على مصدر الشبكة الرئيسية، حيث يوفر الانفرتر التحكم في قيمة التردد والجهد.

ونظرًا لاستخدام (static switch)، يتم تجاهل الوقت اللازم لنقل الحمل بين الشبكة والانفرتر. لذلك، يُعتبر جهاز UPS دائمة التغذية حلاً مثاليًا للأجهزة الحساسة التي لا تحتمل انقطاعات الجهد والتردد أو التشويش، أو التي تتطلب استمرارية في التيار الكهربائي حتى ولو لجزء صغير من الثانية. يعتبر هذا النوع من اليو بي إس مناسبًا للأحمال الصغيرة (بقدرة تزيد عن 3kVA) أو الأحمال الكبيرة (تصل إلى عدة MVA).

تلك الأجهزة مكلفة جدًا، خاصة لأنها مصممة بشكل رئيسي للاستخدام المهني. تتميز هذه المنتجات بالحجم الكبير والضوضاء العالية. إذ تعمل هذه الأجهزة باستمرار على البطارية، لذا لا يوجد تأخير أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

مميزات جهاز التغذية الدائمة “On Line UPS”:

عيوب جهاز التغذية الدائمة “On Line UPS”:

مقارنة بين INLINE-UPS و ONLINE UPS و OFFLINE UPS: الوظائف

تم ابتكار جميع فئات UPS المذكورة أعلاه لحماية الأجهزة والمعدات الكهربائية في حالة حدوث انقطاع غير متوقع للتيار الكهربائي. ومع ذلك، تختلف قدراتها الأساسية بناءً على مبادئ العمل المختلفة التي تعتمد عليها.

حماية من التشويش والضوضاء
تحتوي جميع أنظمة UPS الثلاثة المذكورة على وظائف قمع التشويش وتصفية ضوضاء الخط لحماية الأجهزة من التلف الناجم عن الصواعق والتيارات الزائدة والتشويش الكهرومغناطيسي (EMI/RFI) للخط. وعلى وجه الخصوص، توفر أنظمة ONLINE UPS حماية متفوقة بسبب عملية التحويل المزدوجة التي تعزل الأجهزة عن المشاكل في خط التيار المتردد.

زمن التحويل إلى البطارية
عند حدوث انقطاع في التيار، يختلف زمن التحويل على النحو التالي:

• في أنظمة OFFLINE UPS يكون انقطاع في التيار إلى الحمولة في حدود 2 إلى 10 مللي ثانية عادة.
• في أنظمة INLINE-UPS، يتم التحويل من التيار المتغير إلى التيار المشتق من البطارية في غضون 2 إلى 4 مللي ثانية، بما يكفي للحفاظ على تشغيل أجهزة الطاقة الحساسة دون انقطاع.
• نظام ONLINE UPS على الشبكة لا يتطلب زمن تحويل، حيث يكون المحول العاكس قد يوفر الطاقة لحمولة الأجهزة المتصلة عند حدوث انقطاع في التيار.

تنظيم الجهد (Voltage Regulation)
تنظيم الجهد أمر حاسم، خاصة في حالة الجهود المنخفضة:

• تستخدم أنظمة INLINE-UPS تنظيم الجهد التلقائي (AVR) لتصحيح الجهود غير الطبيعية دون اللجوء إلى البطارية. عندما يتجاوز الجهد الحد الأدنى أو الأعلى المحدد، ستكتشف هذه الفئة من UPS وتستخدم المحولات لزيادة أو خفض الجهد بمقدار محدد لإعادته إلى النطاق المقبول.
• تعتمد أنظمة ONLINE UPS على طريقة أكثر دقة في تنظيم الجهد: عملية التحويل المزدوج المستمر، التي تعزل الأجهزة المتصلة عن المشاكل في خط التيار المتردد، بما في ذلك انقطاعات التيار والانخفاضات والزيادات الزائدة وتشويش التردد والنبضات الكهربائية وتغيرات التردد.
• عند عدم العمل من البطارية، تعمل أنظمة INLINE-UPS عادة على تنظيم الجهد ضمن نطاق ±8-15% من الجهد الاسمي (مثل 120، 208، 230، أو 240 فولت)، في حين يعمل أنظمة ONLINE UPS عادة على تنظيم الجهد ضمن نطاق ±2-3%.

في الواقع، هناك بعض مشكلات الكهرباء الشائعة التي قد تحدث في العمليات اليومية. سيقدم الجدول أدناه ما إذا كانت أنظمة UPS المذكورة أعلاه ستحمي ضد هذه الاضطرابات:

 

ما هي الأجهزة التي يجب توصيلها بالـ UPS ؟

تطبيقات أنظمة UPS تشمل مجموعة واسعة من القطاعات، بما في ذلك المرافق الطبية التي تعتمد بشكل خاص على الأجهزة المرتبطة بحياة المرضى. كما تستخدم هذه الأنظمة في مراكز تخزين البيانات وأنظمة الكمبيوتر ومعدات الطوارئ والاتصالات السلكية واللاسلكية والعمليات الصناعية الحيوية وأنظمة الإدارة عبر الإنترنت.

في الماضي، كانت أنظمة UPS تستخدم بشكل رئيسي في المستشفيات ومرافق الاتصالات ومراكز البيانات بصورة كبيرة. وكان الهدف الأساسي لهذه الأنظمة هو توفير الطاقة للأحمال أثناء حدوث انقطاع في التيار الكهربائي، وكانت الخيارات المتاحة تتمثل في أنظمة UPS المتصلة فقط (ON-line UPS) . في وقت لاحق، ظهرت أنظمة UPS الاحتياطية (Off-line UPS) كحل لتلبية الطلب على أنظمة UPS صغيرة الحجم وغير المكلفة، التي تصمم لتزويد حمولة صغيرة معينة مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

ومن ثم، ظهرت أنظمة line interactive UPS كبديل يجمع بين أداء أنظمة UPS المتصلة ذات التكلفة العالية وأنظمة UPS الاحتياطية ذات الأداء الضعيف والتكلفة المنخفضة. تقوم أنظمة UPS بتوفير الطاقة أثناء انقطاع التيار الكهربائي، وتساهم أيضًا في تحسين جودة الطاقة الواردة إلى الأجهزة في معظم الحالات.

بالطبع، يهدف المحول العكسي إلى حماية الأجهزة الكهربائية الخاصة بك، ولكن من الضروري معرفة أي المنتجات يجب توصيلها بهذا النوع من المنتجات. على سبيل المثال ، تعتبر أجهزة الكمبيوتر المكتبية مرشحة مثالية، لكنها ليست الوحيدة.

يمكن أيضًا حماية أجهزة تخزين الشبكة (NAS) من انقطاع التيار الكهربائي. إذا كان لديك حاسوب محمول، فلا داعي للقلق. يمكن أيضًا حماية التلفزيونات بتقنية OLED باستخدام المحولات العكسية.

أين تخطط لتثبيت المحول الخاص بك؟

تأتي المحولات بتنسيقات وأشكال مختلفة، فاختر النوع المناسب وفقًا للمساحة المتاحة لديك:

• هناك نماذج للتركيب في حجرات الرف المعيارية . يفضل استخدامها في المساحات الصغيرة، على سبيل المثال لتطبيقات الخوادم والشبكات.
• بالنسبة لتطبيقات الحواسيب المكتبية أو محطات العمل المتصلة بالشبكة، اختر التنسيق البرجي، حيث يتم تثبيت المحول العاكس على الأرض أو على المكتب أو الرف.
• هناك أيضًا نماذج سطح المكتب الصغيرة جدًا. تتيح لك هذه النماذج حماية الحواسيب، على سبيل المثال. إنها أكثر تكلفة من المحولات البرجية ولكنها تتمتع بسعة أقل.

اختر الموقع الذي يناسب احتياجاتك ويوفر الحماية المطلوبة لأجهزتك الكهربائية.

الخاتمة 

عند النظر في حلول UPS، يجب أن تكون على علم بنوع UPS ومستوى الحماية المقابلة. تكمن الاختلافات الرئيسية بين أنظمة INLINE-UPS و ONLINE UPS و OFFLINE UPS في مبادئ عملها، والتي تتجلى في تنوع ميزاتها ووظائفها وفوائدها وقيودها.

في النهاية، يمكن لجهاز UPS الجيد أن يساعد في حماية أجهزتك الإلكترونية وتوفير الطاقة المستقرة للعمل بها، مما يحسن الكفاءة والإنتاجية ويساعد على تجنب فقدان البيانات المهمة. ولتحقيق ذلك، يجب عليك الاختيار بحكمة والتأكد من شراء جهاز UPS عالي الجودة والموثوقية من شركة مصنعة موثوقة.