کد خبر: ۲۷۶۱۶
تاریخ انتشار: ۱۶:۴۵ - ۰۸ آذر ۱۳۹۶
هدف از نگارش این مقاله ارائه توضیحات لازم جهت شناخت و آشنایی با انواع منابع تغذیه بدون وقفه (UPS)میباشد. بطور کلی منابع تغذیه بدون وقفه یا همان UPSها به دو دسته ACو DC تقسیم می شوند.

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: هدف از نگارش این مقاله ارائه توضیحات لازم جهت شناخت و آشنایی با انواع منابع تغذیه بدون وقفه (UPS)میباشد. بطور کلی منابع تغذیه بدون وقفه یا همان UPSها به دو دسته ACو DC تقسیم می شوند.

منابع تغذیه برق مستقیم یا همان DC UPSها متشکل از باطری ها، دستگاه های شارژباطری (Battery Charger) و تابلوی توزیع برق مستقیم (DC Power Supply System) می باشند که مصارف مختلفی از جمله در پست های برق، تامین بارهای اضطراری جریان مستقیم به مصرف کننده هایی مثل مدارهای ابزار دقیق و کنترل و همچنین تابلوهای برق را خواهند داشت.

AC UPS ها نیز منابع تغذیه بدون وقفه ای می باشند که شامل یک یکسو کننده/ دستگاه شارژ (Rectifier/Charger)، یک مبدل (Inverter)، باطری ها (Batteries)، یک کلید تغییر وضعیت الکترونیکی (Transfer Switch)، یک کلیدBypassتعمیراتی(Maintenance Bypass Switch) و در صورت لزوم یک ترانسفورماتور بای پس (Bypass Transformer) باشد و دارای کاربردهای کوناگون در پروژه های مختلف می باشند.

در این مقاله سعی بر این است تا در خصوص پیکر بندی، اصول کارکرد و مشخصات الکتریکی هر دو نوع UPS توضیحات لازم را ارائه نماییم و سپس چگونگی طراحی و سایز نمودن UPSها را شرح خواهیم داد.

DC UPS

پیکر بندی و اصول کارکرد: با در نظر گرفتن موارد ذکر شده در مورد منابع تغذیه برق مستقیم در مقدمه، وقتی برق ACوجود دارد دستگاه شارژ باطری همزمان با تغذیه بارهای متصل به آن، باطری ها را نیز در حالت شارژ قرار می دهد. وقتی برق AC قطع می شود باطری ها باید قدرت مورد نیاز بار را تامین نمایند. به محض وصل مجدد برق AC دستگاه شارژ باید بطور خودکار علاوه بر تامین برق مصرف کننده ها همزمان باطری ها را نیز شارژ نماید. سیستم تغذیه برق مستقیم معمولا از دو دستگاه شارژ تریستوری یکسان که هر کدام برای 100 درصد بار مصرفی طراحی شده باشند، دو مجموعه باطری که هر کدام برای 50 درصد بار طراحی شده و نیز یک تابلوی توزیع برق مستقیم تشکیل شده است. هر دو دستگاه شارژ از دو منبع برق متناوب جداگانه تغذیه خواهند شد.

 
آرایش آن ها در شکل ذیل نشان داده شده است. در برخی مواقع بر حسب نیاز فقط از یک دستگاه شارژ استفاده خواهد شد. دستگاه های شارژدوبل می توانند بصورت موازی یا یکی در سرویس و دیگری در حالت آماده بکار باشند. وضعیت عملیاتی و در سرویس قرار گرفتن آن ها بر اساس نیاز پروژه می باشد که در دیتا شیت های مربوطه درج خواهد شد. در حالتی که دستگاه های شارژ دوبل در وضعیت آماده به کار تعیین شده باشند، کنتاکتور تغییر وضعیت اتوماتیک باید در تابلوی توزیع برق مستقیم تعبیه گردد تا به محض قطع شدن، دستگاه آماده به کار را به شینه برق مستقیم وصل کند. دستگاه در حال کار باید از طریق کلید تبدیل که در تابلوی توزیع برق مستقیم نصب می باشد قابل انتخاب باشد. لازم به ذکر است پیکر بندی و نوع شرایط سیستم برق مستقیم توسط مدارک پایه پروژه و یا کارفرما تعیین خواهد شد. همچنین دستگاه باید در اتاق های با تهویه مطبوع و با شرایط محیطی مناسب بر اساس وضعیت محل پروژه نصب شود.

 
چگونگی طراحی UPS 


مشخصات الکتریکی: برق متناوب جهت تغذیه دستگاه های شارژ عموما سه فاز 400 ولت که نقطه نول آن مستقیما به زمین وصل شده باشد و تغییرات دامنه ولتاژ 10 ± درصد ولت و دامنه فرکانس آن 5 ± درصد هرتز باشد، خواهد بود. سیستمهای برق مستقیم برای مصارف قدرت پایین می تواند توسط برق متناوب تک فاز 230 ولت که نقطه نول آن مستقیما به زمین وصل شده باشد تغذیه شوند.استفاده از برق متناوب تکفاز 230 ولت برای دستگاه های شارژ بیش از 2KVA توصیه نمی شود. مشخصات ولتاژتغذیه دستگاه های شارژ در دیتا شیت مربوطه ارائه خواهد شد. ولتاژ خروجی از دستگاه های شارژ باطری در هر مقدار بار مصرفی و به ازای تغییرات ولتاژ ورودی 10 ± درصد و فرکانس 5 ± درصد باید 110 ولت، 48 ولت یا 24 ولت با تغییرات 1 ± درصد ولت باشد که این اطلاعات در دیتا شیت مربوطه ارائه خواهد شد.ریپل باقیمانده در خروجی دستگاه های شارژ باطری وقتی به باطری ها متصل هستند نباید از یک درصد مقدار موثر ولتاژ نامی (rms) در تمام بارها بیشتر باشد. میزان بار مصرفی در دیتا شیت مربوطه ذکر خواهد شد. ظرفیت نامی هر دستگاه شارژ برابر است با بار نامی بعلاوه جریان لازم جهت شارژ باطری ها که معمولا بر اساس استاندارد IEC-60146 میباشد.

AC UPS

پیکر بندی و اصول کارکرد: با در نظر گرفتن موارد ذکر شده در مورد منابع تغذیه بدون وقفه برق AC در مقدمه، خروجی یکسو کننده باید بطور دائم توان مورد نیاز بار مصرفی را از طریق مبدل تامین و بطور همزمان توان باطری ها را در حالت شارژ شناور نگه دارد. در موقع قطع و یا کاهش ولتاژ متناوب اصلی، باطری ها باید از طریق مبدل توان مورد لزوم بار مصرفی را تامین نماید. با برگشت ولتاژ متناوب اصلی یکسو کننده باید توان مورد لزوم بار مصرفی را از طریق مبدل تامین نموده و بطور همزمان باطری ها را دوباره شارژ نماید. دستگاه منبع تغذیه بدون وقفه باید به وسائل کلید تغییر وضعیت الکترونیکی مجهز باشد.
در صورت لزوم ترانسفورماتور Bypassنیز داشته باشد. ولتاژ خروجی و فرکانس مبدل باید با ولتاژ ترانسفورماتور Bypass سنکرون باشد. در حالتی که ولتاژ و فرکانس مبدل با شرایط تعیین شده و تلرانس آن مغایرت داشته باشد کلید تغییر وضعیت الکترونیکی بار مصرفی را به ورودی مدار Bypass متصل می نماید. به محض برگشت ولتاژ و فرکانس خروجی مبدل به حالت عادی، تغذیه بار باید با رعایت شرایط سنکرون و بصورت اتوماتیک به قبل از مبدل برمی گردد. کلید وصل قبل از قطع باید برای انتقال دستی بار مصرفی به ورودی تغذیه Bypass نیز تعبیه گردد، به گونه ای که یکسو کننده، مبدل و کلید تغییر وضعیت الکترونیکی را جهت تعمیرات جدا سازی نماید.

سیستم منبع تغذیه بدون وقفه جهت تغذیه کامپیوترها و دستگاه های الکترونیکی دیجیتالی، سیستم های کنترل و ابزار دقیق، سیستم های قطع اضطراری و اینترلاک، آنالایزرها، سیستم های ارتباط بین واحدها، سیستم تلفن های داخلی و همچنین دیگر بار های حساس برق متناوب بکار برده میشود. سیستم منبع تغذیه بدون وقفه جهت بارهای مختلف جریان متناوب در نظر گرفته شده است و دستگاه می تواند بصورت پیکربندی تکی یا دوبل باشد. معمولا ظرفیت دستگاه منبع تغذیه بدون وقفه تکی با استاندارد سازنده باید انتخاب و مورد استفاده قرار گیرد. برای مصرف کننده های حساس ویژه از ترکیب دوبل باید استفاده گردد. وقتی پیکر بندی دوبل انتخاب شود این دو دستگاه باید بطور موازی کار کنند تا تقسیم بار شود و تابلوی توزیع مربوطه را برقدار نمایند. هر دو دستگاه منبع تغذیه بدون وقفه از یک منبع برق متناوب سنکرون شده تغذیه خواهند نمود. هر یک از دو دستگاه منبع تغذیه بدون وقفه باید برای 100 درصد بار مصرفی طراحی شده باشند تا در موقع خاموش شدن و یا قطع شدن یکی از آنها دیگری تمام بار مصرفی را تحمل نماید. برای ترکیب دوبل موازی یک خط تغذیه Bypass باید ایجاد گردد که با خروجی دو مبدل سنکرون باشد.خط Bypassنیز باید برای 100 درصد ظرفیت بار مصرفی طراحی شده باشد. آرایش اینگونه مدار در ذیل نشان داده شده است:

 
 چگونگی طراحی UPS


برای ترکیب دوبل باید سیستم کنترل مناسبی جهت تقسیم بار مصرفی مساوی در آن تعبیه شود. سیستم کنترل تقسیم بار مصرفی باید طوری طراحی شود تا هیچ خطایی که باعث قطع مدار شود در آن بوجود نیاید. در جاهاییکه برق مستقیم مورد تایید سازنده تجهیزات کنترل از نظر فنی نیست از منبع تغذیه دوبل موازی بر اساس شکل ذیل استفاده می شود:

 
 چگونگی طراحی UPS


مشخصات الکتریکی: منابع تغذیه بدون وقفه توسط منبع سه فاز 400 ولت متقارن با فرکانس 50 هرتز و با سیم نول مستقیما زمین شده تغذیه میگردند. برای UPSهای با قدرت کم از ولتاژ 230ولت تکفاز و فرکانس 50 هرتز و یک سیم نول زمین شده خواهد شد. استفاده از برق تکفاز جهت UPS های بدون وقفه بیشتر از 1 کیلو ولت آمپر پیشنهاد نمی گردد.تغییرات مجاز ولتاژ 10 درصد و فرکانس 5 درصد خواهد بود علاوه بر تغییرات ولتاژ و فرکانس فوق ممکن است ولتاژ ورودی تا 20 درصد هنگام راه اندازی موتورها افت داشته باشد و همچنین در موقع کلیدزنی سیستم ولتاژهای با فرکانس بالای گذرا ایجاد شود.ولتاژ خروجی و تعداد فازهای آن در دیتا شیت مربوطه ارائه خواهد شد. تغییرات ولتاژ خروجی باید به 1± درصد محدود شود. فرکانس خروجی باید 50 هرتز و تغییرات آن در حد 1± درصد باشد. ظرفیت نامی UPS باید با 20 درصد ظرفیت اضافی بار مصرفی جهت نیازهای آتی لحاظ شود. ظرفیت نامی تعیین شده باید بر اساس استاندارد IEC-60146باشد. خروجی دستگاه تا ظرفیت 30 کیلو ولت آمپر باید تک فاز و دارای سیم نول باشد. خروجی دستگاه های بالاتر از 30 کیلو ولت آمپر میتواند سه فاز به همراه سیم نول باشد.

نحوه محاسبه ظرفیت AC UPS:

برای محاسبه AC UPSها، پس از دریافت مصارف مختلف به ارائه آن ها در قالب یک جدول پرداخته و سپس به محاسبه Load Demand نهایی می پردازیم.

تقسیم بندی باطری ها:

براساس شرایط محیطی و شرایط الکتریکی مورد استفاده، بایستی از باطری های مختلف استفاده نمود که دارای مشخصات گوناگون تحت شرایط دشارژ می باشند. به طور کلی باطری ها به دو دسته اولیه و ثانویه تقسیم بندی می شوند:

باطری های اولیه (Primary Batteries):

این باطری ها قادر به شارژ الکتریکی نبوده و بنابراین یک بار استفاده و دشارژ می شوند.

باطری های ثانویه (Secondary Batteries):

این باطری ها پس از دشارژ، قابلیت شارژ شدن دوباره را دارا می باشند. باطری های ثانویه را می توان به دو دسته کلی اسیدی و بازی تقسیم بندی نمود که هر کدام نیز براساس جنس الکترودهای مثبت و منفی به انواع گوناگونی تقسیم بندی می گردند.

برای کاربردهای صنعتی ساکن در اکثر موارد از باطری های Lean Acid و یا Nickle Cadmium استفاده می گردد.

نحوه محاسبه سایز باطری و باطری شارژرها:

جهت محاسبه شارژر DC ابتدا باید به نکات زیر توجه نمود:

زمان وصل کلیدها، زمان قطع کلیدها، زمان آلارم کلیدها، زمان ماندگاری رله ها

محاسبه سایز باطری ها:

برای محاسبه سایز باطری ها، ابتدا جریان مصرفی نهایی کلیه کلیدها، رله ها، کنتاکتورها، لامپ های سیگنال و … را محاسبه کرده و سپس به کمک روشی که در استاندارد IEEE-std 1115-1992 عنوان شده است، به سایز کردن باطری ها می پردازیم. در این روش ضرایب Capacity rating factor و Temperature Derating factor که رابطه مستقیم با تیپ باتری دارند بسیار مهم بوده و توجه به محاسبه دقیق آن ها از اهمیت خاصی برخوردار است. همچنین با استفاده از نرم افزار Win size می توان از صحت محاسبات انجام شده اطمینان یافت و همچنین به مدلسازی Battery Stand و Battery Layout پرداخت.

محاسبه جریان باتری شارژر:

جریان لازم برای شارژ باتری، با توجه به کل زمان شارژ باتری و آمپرساعت مصرفی باتری محاسبه می شود. نکته مهم در خصوص محاسبه جریان باتری شارژر، با توجه به نیاز پروژه جهت استفاده از Package از بانک باتری می باشد. این امر موجب می شود که محاسبات جریان شارژر باتری، به صورت دو برابر برای 2*100% Package صورت گیرد ولی برای 2*50% Package این محاسبات تنها با احتساب خود آمپر ساعت مذکور در محاسبات شارزر باتری، صورت می گیرد.
 
منبع:پارس تاسیس
ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.
نام:
ایمیل:
* نظر:
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار