انتخاب و خرید باتری یو پی اس – انواع باتری یو پی اس

باتری یو پی اس چیست؟

باتری یو پی اس یک سیستم الکتروشیمایی برای ذخیره انرژی است که انرژی را به صورت شیمیایی ذخیره می‌کند و در زمان دشارژ آن را تبدیل به انرژی الکتریکی می‌کند. یکی از مهم­ترین بخش­‌های یو پی اس، انتخاب و خرید باتری یو پی اس می‌باشد که انرژی مورد نیاز را فراهم می­‌کند و باعث ایجاد اطمینان خاطر در فراهم نمودن جریان برق پیوسته و با کیفیت برای کاربر خواهد شد. با توجه به پیشرفت تکنولوژی، شرکت­‌ها و سازمان‌ها از جمله کارخانه‌های صنعتی، دفاتر، بیمارستان­‌ها، سازمان­‌های دولتی و … به انرژی الکتریکی مداوم نیاز دارند. این مسئله بسیار مهم است که برق مصرفی به صورت بی‌وقفه و ممتد باشد، به همین دلیل بسیاری از مشاغل یک منبع برق بدون وقفه (UPS) تهیه و نصب می­‌کنند.

از این رو شناخت انواع باتری یو‌ پی اس به دلیل حساسیت بالا و مراقبت از دستگاه‌های الکترونیکی بسیار مهم است.

در این مقاله سعی داریم با شناسایی انواع مختلف باتری­‌ها، مقایسه، بررسی ویژگی‌ها و نحوه عملکرد آن‌ها شما را در انتخاب و خرید باتری یو پی اس یاری کنیم.

لازم به ذکر است شرکت مهرآذین بهراد نمایندگی فروش باتری های یو پی اس ای ژل تایپ (Gel-Type) سپاهان باتری می‌باشد. این نوع از باتری یو پی اس بهترین نوع باتری یو پی اس در بازار ایران از نظر کیفیت می‌باشد که با بهترین قیمت می‌توانید از شرکت مهرآذین بهراد خریداری نمائید.

در ابتدا به شناسایی باتری­‌ها می­‌پردازیم سپس انواع آن­‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

در خرید باتری یو پی اس به چه مواردی باید توجه کرد؟

پارامترهایی که در خرید باتری یو پی اس باید مورد توجه قرارگیرند:

1. 1. زمان شارژ مورد نیاز شارژ باتری
   2. زمان مورد نیاز برق‌­دهی به هنگام دشارژ باتری­‌ها
   3. طول عمر مورد نیاز
   4. شرایط محیطی (رطوبت، دما و …)
   5. بازده یو پی اس
   6. دشارژ نهایی
   7. ولتاژ مورد نیاز برای شارژر باتری­‌ها
   8. برند باتری
   9. آمپر و ولتاژ باتری

ظرفیت باتری یو پی اس و Crate یا (میزان C)

مهم ترین پارامتر در انتخاب و خرید باتری یو پی اس است. ظرفیت نامی باتری (KN)، ظرفیت تضمین شده­ ای است که هنگام دشارژ یک جریان مشخص دشارژ (IN) برای یک مدت زمان معین (tN) در دمای اسمی، چگالی اسمی و سطح الکترولیت اسمی بدون رسیدن به حد نهایی ولتاژ دشارژ (UsN) تحویل می­‌دهد. بنابراین ظرفیت نامی باتری یو پی اس از رابطه زیر محاسبه می­‌شود:

KN=IN × tN

مقدار ظرفیت نامی باتری­ ها بر حسب آمپر ساعت (Ah) توسط سازندگان مشخص می­‌شود.

Crate را می­توان به صورت یک نشان دهنده برای میزان سرعت شارژ و دشارژ باتری دانست که این میزان بر حسب ضریب C بیان می­‌شود. برای مثال سرعت 1C به این صورت تعریف می‌­شود که کل ظرفیت باتری در یک ساعت تخلیه می­شود یا 2C بدین معناست که ظرفیت باتری در 2 ساعت زمان تخلیه می‌­شود.

انتخاب ظرفیت باتری یو پی اس

همانطور که قبلا اشاره شد یکی از عوامل موثر در زمان برق­‌دهی یوپی اس ، ولتاژ و آمپر ساعت باتری می­‌باشد که بر روی آن درج شده است. شما می­‌توانید بر اساس زمان برق­‌دهی (Back Up Time) مورد نیاز خود از طریق فرمول زیر، مدل دقیق باتری یو پی اس مناسب خود را انتخاب و خریداری نمائید..

برای محاسبه دقیق و راحت باتری مناسب برای زمان برق‌دهی مورد نیاز خود می‌توانید از ابزار هوشمند محاسبه یو پی اس و باتری استفاده کنید.

مهم این است تا اطمینان حاصل شود که هر سیستم تنها از یک مدل باتری استفاده می­ کند و هیچگاه بیشتر از 3 یا 4 رشته موازی در هر سیستم نباشد. این بهترین الگو است اما این مورد با توجه به توصیه­ های داده شده توسط تولید کنندگان باتری می­تواند متغیر باشد.

جنبه­ های اصلی انتخاب باتری که باید به دقت در نظر گرفته شود عبارتند از:

1. عمر باتری
2. زمان برق دهی
3. شرایط محیطی
4. دمای عملکرد
5. نرخ دشارژ
6. زمان شارژ
7. ولتاژ قطع

دمای عملکرد:

این مورد تأثیر به سزایی روی عمر باتری و عملکرد آن دارد و برای انتخاب و خرید باتری یو پی اس مهم است. همه تولید کنندگان بزرگ باتری توصیه بر این دارند که باتری­ ها در محدوده 20 تا 25 درجه کار کنند. دمای بالاتر باعث افزایش عملکرد باتری می­شود اما این مورد طول عمر باتری را کاهش می­دهد.

بر اساس قانون آرنیوس، به ازای هر 10 درجه سانتیگراد افزایش دما بالای رنج 20 الی 25 درجه، عمر باتری نصف می­شود.

تولید کنندگان باتری یک دستورالعمل برای نحوه عملکرد باتری با دمای متفاوت را به مشتری ارائه می­دهند.

عمر باتری UPS:

نوع باتری یو پی اس باید مطابق با طول عمر مورد نیاز و خصوصیات پروژه انتخاب شود. این متغیر برای بسیاری از مشتریان در انتخاب و خرید باتری یو پی اس از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. تمامی محصولات تولیدکنندگان باتری مطابق با طول عمر طبقه بندی می­‌شوند. یوروبات (EUROBAT) تصویری از چهار دسته اصلی را در این مورد ارائه می­دهد:

• A- عمر بسیار طولانی: بیش از 12 سال
• B- عمر طولانی: 10 تا 12 سال
• C- اهداف کلی و عمومی: 6 تا 9 سال
• D- استاندارد اقتصادی: 3 تا 5 سال

طول عمر باتری یو پی اس به عوامل مختلفی بستگی دارد و ممکن است طول عمر واقعی باتری با طول عمر طراحی شده توسط سازندگان متفاوت باشد. در بیشتر مواقع هنگامی که دمای باتری از میزان نامی بیشتر باشد طول عمر واقعی نسبت به طول عمر طراحی شده 50 تا 70 درصد کمتر است. از طرفی این امر در مورد باتری­ های تقلبی و اصلی صدق می­کند. متاسفانه مدل­های تقلبی برندهای معتبر باتری UPS موجود در بازار بسیار زیاد می­ باشد. طول عمر اینگونه باتری ­ها کمتر از 2 سال می­باشد و خرابی بسیار بالایی دارند.

عمق دشارژ (Depth Of Discharge):

یکی از موارد مهم مشخصات فنی باتری عمق دشارژ می‌باشد.

عمق دشارژ به درصد تخلیه شارژ باتری گفته می­شود. هرچه این مقدار کاهش یابد عمر باتری یو پی اس افزایش می ­یابد. باتری­ ها می­توانند به طور کامل یا جزئی تخلیه شوند. هرچه میزان شارژ باتری در هر سیکل کمتر باشد، تعداد دوره­ هایی که باتری در طول عمر خود ارائه می­ دهد کمتر است.

به عنوان مثال می­توانیم به این صورت بیان کنیم که اگر مقدار جریان A5 را از یک باتری با جریان A10 دریافت کنیم پس از گذشت یک ساعت شارژ باتری 50% می­شود یا 50% از شارژ باتری تخلیه شده است. سپس اگر در همین میزان شارژ 50% فرآیند دشارژ متوقف شود می­گوییم عمق دشارژ 50% می­باشد.

لازم به ذکر است که طول عمر باتری UPS بستگی به تعداد دفعات شارژ و دشارژ باتری دارد. به این صورت که هر چه این تعداد بیشتر شود طول عمر باتری و کیفیت جریان­دهی کاهش می­یابد. از طرفی تعداد دفعات شارژ و دشارژ رابطه مستقیم با عمق دشارژ باتری دارد. هرچه میزان عمق دشارژ باتری پایین­تر باشد تعداد دفعات شارژ و دشارژ کمتر شده و طول عمر باتری بیشتر می­شود و بالعکس.

برای مثال اگر عمق دشارژ باتری 30% باشد طول عمر آن حدود 3 الی 4 سال می ­باشد و اگر میزان عمق دشارژ به 60% برسد طول عمر باتری 2 الی 3 سال می­گردد.

ولتاژ قطع (Cut Off Voltage):

اگر ولتاژ باتری ­ها از یک حدی کمتر شود باتری از بین می­رود و خراب می­شود به همین دلیل، در باتری­ ها یک مدار محافظ تهیه می­ شود که اجازه نمی ­دهد ولتاژ باتری از حد مجاز پایین­ تر رود. این حد پایین را ولتاژ قطع می­ گویند و باتری نباید پایین­ تر از آن ولتاژ کار کند. زمانی که ولتاژ به حداقل میزان برسد، مدار محافظ باتری را از مدار خارج می­کند و مانع از خراب شدن باتری می­شود.

لازم به ذکر است که هرچه سطح ولتاژ قطع پایین­تر باشد باتری می­تواند توان بیشتری تحویل دهد. همه تولید کنندگان باتری عملکرد یو پی اس باتری را متناسب با محدودیت قطع مشخص می­کنند.

زمان شارژ:

زمان شارژ به حداکثر توان بستگی دارد که باتری می­تواند بدون به خطر افتادن طول عمرش بپذیرد.

در دستگاه یوپی اس این نکته حائز اهمیت است که یوپی اس توان شارژ کافی برای شارژ کردن مناسب باتری در زمان مورد نیاز را داشته باشد. ولتاژ شارژ DC باید بدون ریپل باشد زیرا ممکن است تأثیر زیادی روی طول عمر باتری داشته باشد. این ولتاژ باید در محدوده مشخصی برای هر نوع باتری خاص قرار بگیرد.با یک ولتاژ شارژ بالاتر، فشار داخلی در باتری افزایش خواهد یافت و گاز مجبور است تا محفظه را باز کند که توانایی خارج شدن را داشته باشد.

شارژ بیش از اندازه باعث خوردگی صفحه می­شود و عمر باتری تمام می­شود.

انواع باتری یو پی اس کدامند؟

باطری یو پی اس انواع مختلفی دارد که می‌­توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سرب اسید | Lead-acid
• نیکل کادمیم | Nickel-cadmium
• لیتیوم یون | Lithium-ion

باتری سرب اسید (Lead-acid):

در بیشتر موارد از این نوع باطری یو پی اس استفاده می‌­شود که دارای ویژگی­‌های زیر می­‌باشد:

1. کارایی بالا
2. بازدهی بالا
3. امپدانس داخلی پایین
4. قابلیت تحمل در شرایط نگهداری نادرست (شارژ بیش از حد، دشارژ بیش از حد، ریپل جریان شارژ بالا)
5. قیمت مناسب

در باتری­های سرب اسید از الکترولیت­هایی که شامل آب، سولفوریک اسید و صفحه­ های ساخته شده از سرب می­‌باشد استفاده شده است.

این باطری یو پی اس در کاربردهای توان بالا در جایی که وزن اهمیت چندانی ندارد یک انتخاب مقرون به صرفه می‌باشد.

باطری‌های سرب اسید دارای دو مدل اصلی می‌باشند:

• VRLA (Valve egulated Lead Acid)
• Flooded

• باتری VRLA

این باتری به اسم سیلید (sealed) شناخته می‌شود. این نوع باطری یو پی اس سر بسته و قابلیت نصب در هر جهتی را دارا می­‌باشد. همچنین این باتری مجهز به یک دریچه برای تخلیه گازهای تولیدی می­‌باشد. لازم به ذکر است که در این باتری­‌ها تولید گاز خیلی به ندرت رخ می‌دهد، مانند زمانی که نرخ شارژ شدن بالا یا دشارژ سریع داشته باشیم. باتری­‎‌های VRLA نیاز به تعمیر و نگهداری مستقیم ندارند زیرا هیدروژن منتشر شده در اثر دشارژ در داخل باتری با اکسیژن ترکیب شده و به آب تبدیل می‌شود و باتری را از افزودن آب اسید به آن بی‌نیاز می‌کند.

باتری­‌های VRLA با توجه به ترکیب بندی الکترولیت دارای دو نوع اصلی زیر می‌­باشد:

• AGM (Absorbed Glass Material) : جایی که الکترولیت درون یک جدا کننده شیشه میکروفیبر نگهداری می‌شود.
• Gel : که دارای ژل الکترولیت ساخته شده از مخلوط اسید سولفوریک و سیلیس است.

در کاربردهای مختلف یوپی اس به طور معمول از باتری‌های VRLA AGM استفاده می‌شود، زیرا دارای ویژگی‌های زیر می‌باشد:

1. مقاومت داخلی پایین
2. توان خالص بالا
3. بازدهی بالا
4. خود دشارژی پایین
5. قیمت خرید متوسط
6. قابلیت شارژ سریع
7. جریان­‌دهی بالا

• باتری Flooded (غوطه ­ور در اسید)

این باتری یو پی اس دارای صفحه‌های غوطه‌ور در الکترولیت اسید است. از آنجایی که سیلید نمی‌باشند هیدروژن تولید شده در حین بهره برداری مستقیماً وارد محیط می­‌شود.

بنابراین سیستم­‌های تهویه باید به نسبت VRLA قدرتمندتر و اندازه مناسبی داشته باشند.

در بیشتر موارد بانک باتری­‌ها در محفظه پلاستیکی یا فلزی (غیر رسانا و غیر قابل اشتعال) اختصاصی مستقر می­‌شوند. این باتری­‌ها باید به صورت ایستاده نگه داشته شده و کارکنند و سطح آب آن­‌ها به صورت دستی بالا نگه داشته شود. این باتری‌ها دارای طول عمر متوسط و قابلیت اطمینان نسبتاً خوب و قیمت مناسب می­‌باشند.

باتری نیکل کادمیم (Nickel-Cadmium)

الکترود­های باتری نیکل کادمیم از نیکل هیدروکسید (صفحه مثبت) و کادمیم هیدروکسید (صفحه منفی) ساخته شده­‌اند. در این باتری‌ها الکترولیت، محلول قلیایی هیدروکسید می‌باشد. باتری‌های نیکل کادمیم دارای طول عمر بالا (عموماً20 سال به بالا) و توانایی سازگاری با تغییرات زیاد دما (20- درجه تا 40+ درجه) می‌باشند. همچنین دارای چرخه عمر بالا و قابلیت دشارژ سریع (deep discharge) می‌باشند.

هزینه نگهداری باتری‌های نیکل کادمیم خیلی بیشتر از مدل‌های VRLA می‌باشد.

دیگر مزیت وابسته به مقاومت داخلی پایین می‌باشد که چگالی توان بالا با قابلیت شارژ سریع را به همراه دارد. زمان شارژ باتری­‌های نیکل کادمیم خیلی زیاد است به ویژه اگر به طور کامل تخلیه شده باشد. این مدل باتری­ یو پی اس محافظت بالایی در برابر استفاده غیر استاندارد دارند به عنوان مثال می­‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. شارژ بیش از حد
2. دشارژ بیش از حد
3. ریپل جریان شارژ بالا

علاوه بر این نیکل و کادمیم هر دو سمی می­‌باشند و فرآیند بازیافت این باتری­‌ها هزینه­‌بر می‌باشد. همچنین باتری­ یو پی اس نیکل کادمیم نیاز به تعمیر و نگهداری دوره‌ای دارند.

باتری لیتیوم یونی (Lithium-ion)

در باتری­‌های لیتیوم یونی کاتد از اکسید فلز و آند از گرافیت کربن ساخته شده است که هر دو در الکترولیت مایع ساخته شده از نمک لیتیوم و حلال خالص غوطه‌ور می‌باشند. در زمان دشارژ، یون­‌ها از طریق الکترولیت از آند به سمت کاتد جریان می‌یابند و در زمان شارژ یون‌ها در جهت معکوس از کاتد به سمت آند جریان می‌یابند.

انتخاب و خرید باتری یو پی اس به عوامل مختلفی بستگی دارد از جمله:

1. ولتاژ سلول
2. ظرفیت
3. انرژی
4. قابلیت انتقال توان
5. دمای بهره‌­برداری

یک روش معمول برای تشخیص مدل­‌های مختلف باتری‌های یو پی اس لیتیوم یونی توجه به ترکیب بندی‌های کاتد می‌باشد.

انواع باتری‌های لیتیوم یونی بر اساس ترکیب‌ بندی‌های مختلف برای کاتد به صورت زیر می‌­باشد:

1. لیتیوم کبالت اکسید (LCO)
2. نیکل کبالت آلومینیوم (NCA)
3. اکسید لیتیوم نیکل منگنز کبالت (NMC)
4. لیتیوم منگنز اکسید (LMO)
5. لیتیوم آهن فسفر (LFP)
6. لیتیوم تیتانیوم اکسید (LTO)

باتری­‌های اکسید نیکل منگنز کبالت، اکسید لیتیوم منگنز و لیتیوم آهن فسفر به دلیل طول عمر طولانی­‌تر، ایمنی بالا و چگالی توان بالا بیشترین کاربرد را در یو پی اس دارند.

برخی از شرکت­‌ها بسته به نیازی که دارند با ترکیب و خرید چند باتری یو پی اس ، مدلی ویژه را برای خود تشکیل می­‌دهند. برای مثال با ترکیب اکسید لیتیوم منگنز و کبالت منگنز نیکل می­توان باتری یو پی اس تولید کرد که قادر به تولید بیش از 200 کیلو وات برق مداوم در چند دقیقه می­‌باشد. مقایسه این خانوده مختلف از باتری‌های لیتیوم یونی از حوصله این مقاله خارج می‌باشد، زیرا جنبه‌های زیادی از تکنولوژی در کارایی این باتری­‌ها نقش بازی می‌کنند. سازندگان باتری­‌های یو پی اس تکنولوژی‌های مختلفی را برای بهبود کارایی ترکیب می‌کنند.

نتیجه گیری

تا اینجا متوجه شدیم که باتری­‌های یو پی اس دارای نوع و ویژگی­‌های متفاوتی می­‌باشند و مصرف کننده می­‌تواند طبق دانش خود و نحوه استفاده، برای خرید باتری یو پی اس مورد نظر خود اقدام کرده و از آن به بهترین نحو استفاده کند. برای مثال باتری­‌های سیلید اسید نسبت به باتری نیکل کادمیم و لیتیوم یون دارای قیمت پایین‌تری می‌باشد و بیشتر برای یوپی اس استفاده می­‌شود ولی کارایی و طول عمر پایین­ تری دارند.

لازم به ذکر است شناسایی باتری مورد نظر و بررسی فاکتور­های مختلف جهت خرید باتری یو پی اس از اهمیت بالایی برخوردار است. در این راستا لازم است با متخصصین این حوزه مشورت کنید. مهندسان شرکت بهراد با در نظر گرفتن تمامی نکات شما را در این کار یاری کرده و بهترین باتری را به شما ارائه می‌دهند.

خرید باتری یو پی اس

باتری‌های شرکت مهرآذین بهراد باتری‌های برند نیل، اوربیتال و EFB (سپاهان باتری) و نکرون می‌باشند که از با کیفیت‌ترین باتری‌های موجود در بازار ایران است. باتری­‌های برند نیل دارای تأییدیه­‌ها و گواهی نامه‌های متعددی است از جمله: گواهی استاندارد بین المللی IEC 60896-11، استاندارد ISO 9001، تأییدیه پژوهشگاه نیرو و عضویت در سندیکای صنعت برق ایران. برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص مشخصات باتری‌های شرکت مهرآذین بهراد به صفحه باتری نیل مراجعه فرمایید.

در صورتی که به دنبال خرید یو پی اس و باتری برای آن هستید، یا برای یو پی اس‌های خود نیاز به تهیه یا تعویض باتری دارید همین حالا با کارشناسان فنی مهرآذین بهراد تماس بگیرید تا با شناسایی نیاز شما بهترین و مقرون به صرفه‌ترین گزینه را به شما پیشنهاد بدهیم.