کد خبر: ۳۸۷۳۳
تاریخ انتشار: ۱۶:۳۹ - ۱۹ مرداد ۱۳۹۸
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 AC و DC تقسیم می‌شوند.
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 AC و DC تقسیم می‌شوند.

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

AC UPS‌ها نیز منابع تغذیه بدون وقفه‌ای می‌باشند که شامل یک یکسو کننده/ دستگاه شارژ (Rectifier/Charger)، یک مبدل (Inverter)، باطری‌ها (Batteries)، یک کلید تغییر وضعیت الکترونیکی (Transfer Switch)، یک کلید Bypass تعمیراتی (Maintenance Bypass Switch) و در صورت لزوم یک ترانسفورماتور بای پس (Bypass Transformer) باشد و دارای کاربرد‌های کوناگون در پروژه‌های مختلف می‌باشند.

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 AC وجود دارد دستگاه شارژ باطری همزمان با تغذیه بار‌های متصل به آن، باطری‌ها را نیز در حالت شارژ قرار می‌دهد. وقتی برق AC قطع می‌شود باطری‌ها باید قدرت مورد نیاز بار را تامین نمایند. به محض وصل مجدد برق AC دستگاه شارژ باید بطور خودکار علاوه بر تامین برق مصرف کننده‌ها همزمان باطری‌ها را نیز شارژ نماید. سیستم تغذیه برق مستقیم معمولا از دو دستگاه شارژ تریستوری یکسان که هر کدام برای ۱۰۰ درصد بار مصرفی طراحی شده باشند، دو مجموعه باطری که هر کدام برای ۵۰ 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 آن‌ها در شکل ذیل نشان داده شده است. در برخی مواقع بر حسب نیاز فقط از یک دستگاه شارژ استفاده خواهد شد. دستگاه‌های شارژدوبل می‌توانند بصورت موازی یا یکی در سرویس و دیگری در حالت آماده بکار باشند. وضعیت عملیاتی و در سرویس قرار گرفتن آن‌ها بر اساس نیاز پروژه می‌باشد که در دیتا شیت‌های مربوطه درج خواهد شد. در حالتی که دستگاه‌های 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 می‌باشد 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 اتاق‌های با تهویه مطبوع و با شرایط محیطی مناسب بر اساس وضعیت محل پروژه نصب شود.

آشنایی با انواع منابع تغذیه بدون وقفه

مشخصات الکتریکی: برق متناوبجهت تغذیه دستگاه‌های شارژ عموما سه فاز ۴۰۰ ولت که نقطه نول آن مستقیما به زمین وصل شده باشد و تغییرات دامنه ولتاژ ۱۰ ± درصد ولت و دامنه فرکانس آن ۵ ± درصد هرتز باشد، خواهد بود. سیستم‌های برق مستقیم برای مصارف قدرت پایین می‌تواند توسط برق متناوب تک فاز ۲۳۰ ولت که نقطه نول آن مستقیما به زمین وصل شده باشد تغذیه شوند. استفاده از برق متناوب تکفاز ۲۳۰ ولت برای دستگاه‌های شارژ بیش از ۲KVA توصیه نمی‌شود. مشخصات ولتاژتغذیه دستگاه‌های شارژ در دیتا شیت مربوطه ارائه خواهد شد. ولتاژ خروجی از دستگاه‌های شارژ باطری در هر مقدار بار مصرفی و به ازای تغییرات ولتاژ ورودی ۱۰ ± درصد و فرکانس ۵ ± درصد باید ۱۱۰ ولت، ۴۸ ولت یا ۲۴ ولت با تغییرات ۱ ± درصد ولت باشد که این اطلاعات در دیتا شیت مربوطه ارائه خواهد شد. ریپل باقیمانده در خروجی دستگاه‌های شارژ باطری وقتی به باطری‌ها 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 باطری‌ها که معمولا بر اساس استاندارد IEC-۶۰۱۴۶ میباشد.

AC UPS

پیکر بندی و اصول کارکرد AC UPS : 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 باطری‌ها را در حالت شارژ شناور نگه دارد. در موقع قطع و یا کاهش ولتاژ متناوب اصلی، باطری‌ها 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 باطری‌ها را دوباره شارژ نماید. دستگاه منبع تغذیه بدون وقفه باید به وسائل کلید تغییر وضعیت الکترونیکی مجهز باشد. در صورت لزوم ترانسفورماتور Bypass نیز 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 می‌نماید. 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 گونه‌ای که یکسو کننده، مبدل و کلید تغییر وضعیت الکترونیکی را جهت تعمیرات جدا سازی نماید.

سیستم منبع تغذیه بدون وقفه جهت تغذیه کامپیوتر‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی دیجیتالی، سیستم‌های کنترل و ابزار دقیق، سیستم‌های قطع اضطراری و اینترلاک، آنالایزرها، سیستم‌های ارتباط بین واحدها، سیستم تلفن‌های داخلی و همچنین دیگر بار‌های حساس برق متناوب بکار برده میشود. سیستم منبع تغذیه بدون وقفه جهت بار‌های مختلف جریان متناوب در نظر گرفته شده است و دستگاه می‌تواند 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 کننده‌های 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 ۱۰۰ 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 Bypass نیز باید برای ۱۰۰ درصد ظرفیت بار مصرفی طراحی شده باشد. آرایش اینگونه مدار در ذیل نشان داده شده است:

آشنایی با انواع منابع تغذیه بدون وقفه
 


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 می‌شود:

آشنایی با انواع منابع تغذیه بدون وقفه
 


مشخصات الکتریکی: منابع تغذیه بدون وقفه توسط منبع سه فاز ۴۰۰ ولت متقارن با فرکانس ۵۰ هرتز و با سیم نول مستقیما زمین شده تغذیه میگردند. برای UPS‌های با قدرت کم از ولتاژ ۲۳۰ ولت تکفاز و فرکانس ۵۰ هرتز و یک سیم نول زمین شده خواهد شد. استفاده از برق تکفاز جهت UPS‌های بدون وقفه بیشتر از ۱ کیلو ولت آمپر پیشنهاد نمی‌گردد. تغییرات مجاز ولتاژ ۱۰ درصد و فرکانس ۵ درصد خواهد بود علاوه بر تغییرات ولتاژ و فرکانس فوق ممکن است ولتاژ ورودی تا ۲۰ 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 ۱± درصد محدود شود. فرکانس خروجی باید ۵۰ هرتز و تغییرات آن در حد ۱± درصد باشد. ظرفیت نامی UPS باید با ۲۰ درصد ظرفیت اضافی بار مصرفی جهت نیاز‌های آتی لحاظ شود. ظرفیت نامی تعیین شده باید بر اساس استاندارد IEC-۶۰۱۴۶ باشد. خروجی دستگاه تا ظرفیت ۳۰ کیلو ولت آمپر باید تک فاز و دارای سیم نول باشد. خروجی دستگاه‌های بالاتر از ۳۰ کیلو ولت آمپر میتواند سه فاز به همراه سیم نول باشد.

نحوه محاسبه سایز AC UPS:

برای محاسبه AC UPS ها، پس از دریافت مصارف مختلف به ارائه آن‌ها در قالب یک جدول پرداخته و سپس به محاسبه Load Demand نهایی می‌پردازیم.

تقسیم بندی باطری ها:

براساس شرایط محیطی و شرایط الکتریکی مورد استفاده، بایستی از باطری‌های مختلف استفاده نمود که دارای مشخصات گوناگون تحت شرایط دشارژ می‌باشند. به طور کلی باطری‌ها به دو دسته اولیه و ثانویه تقسیم بندی می‌شوند:

باطری‌های اولیه (Primary Batteries):

این باطری‌ها قادر به شارژ الکتریکی نبوده و بنابراین یک بار استفاده و دشارژ می‌شوند.

باطری‌های ثانویه (Secondary Batteries):

این باطری‌ها پس از دشارژ، قابلیت شارژ شدن دوباره را دارا می‌باشند. باطری‌های ثانویه را می‌توان 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 می‌گردند.

برای کاربرد‌های صنعتی ساکن در اکثر موارد از باطری‌های Lean Acid و یا Nickle Cadmium استفاده می‌گردد.

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 رله‌ها

محاسبه سایز باطری ها:

برای محاسبه سایز باطری ها، ابتدا جریان مصرفی نهایی کلیه کلیدها، رله ها، کنتاکتورها، لامپ‌های سیگنال و … را محاسبه کرده و سپس به کمک روشی که در استاندارد IEEE-std ۱۱۱۵-۱۹۹۲ عنوان شده است، به سایز کردن باطری‌ها می‌پردازیم. 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 آن‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. همچنین با استفاده از نرم افزار Win size می‌توان 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 می‌شود. نکته مهم در خصوص محاسبه جریان باتری شارژر، با توجه به نیاز پروژه جهت استفاده از Package از بانک باتری می‌باشد. این امر موجب می‌شود که محاسبات جریان شارژر باتری، به صورت دو برابر برای ۲*۱۰۰% Package صورت گیرد، ولی برای ۲*۵۰% Package این محاسبات تنها با احتساب خود آمپر ساعت مذکور در محاسبات شارزر باتری، صورت می‌گیرد.
 
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