اخبار

سیستم برق اضطراری UPS

سیستم برق اضطراری UPS

سامانه برق اضطراری نوعی از سامانه‌های پشتیبان است که در زمان بحران یا وقتی که سامانه‌های معمولی از کار می‌افتند مورد استفاده قرار می‌گیرند. سامانه‌های قدرت اضطراری شامل ژنراتورها، سلول‌های سوختی، سامانه‌های نوری، و دستگاه‌های دیگر می‌شود. از این سامانه‌ها در طیف گسترده‌ای از مراکز مانند خانه‌های مسکونی، بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌های علمی، مراکز داده، مخابرات و در تجهیزات مدرن کشتی‌های نیروی دریایی استفاده می‌شود.

دیزل ژنراتور

دیزل ژنراتور؛ یکی از پرکاربردترین سامانه های برق اضطراری این سامانه ها عمدتا نسبت به سایر موارد مشابه سهولت کاربرد بیشتری داشته و به سرعت قابل استفاده هستند. این دستگاه ها شامل موتور، سیستم سوخت رسانی، مولد، پایه اصلی و … هستند که مجموعا از طریق احتراق سوخت دیزل باعث تولید برق مورد نیاز خواهند شد.

کاربرد سیستم برق اضطراری UPS

در ساختمان‌ها و مکان‌های عمومی در هنگام قطع برق شهر، برخی تجهیزات مهم ممکن است نیاز به ادامهٔ کار داشته باشند از جمله:

– روشنایی در بخش‌های حساس پیش‌بینی شده
– تأسیسات تلفن و مخابرات
– بالابر و آسانسورها
– درهای خودکار
– تأسیسات اتاق‌های جراحی و مراقبت‌های ویژه پزشکی در بیمارستان ها
– تأسیسات اعلام خطر و نجات (دود، آتش، دزدی)
– واحدهای تولیدی خاصی که قطع برق آن‌ها عامل صدمات زیادی می‌شود
– تأسیسات رایانه ای همانند مراکز داده و سیستم های ذخیره ساز اطلاعات
– پمپ‌های تأمین فشار آب و پمپ‌های آتش‌نشانی
– سیستم‌های گرمایش، سرمایش و تهویهٔ مطبوع در بخش‌های حساس پیش‌بینی شده

انواع سیستم برق اضطراری UPS

منابع تغذیه اضطراری را می‌توان بر پایهٔ روش تأمین انرژی در زمان قطعی برق دسته‌بندی کرد. برخی منابع از باتری برای تولید انرژی استفاده می‌کنند که اینگونه منابع از نظر مدت زمانی که می‌توانند برق را تأمین کنند محدود هستند. برخی دیگر از منابع از موتور مکانیکی و ژنراتور بهره می‌برند که تا زمانی که سوخت موتور مکانیکی فراهم باشد می‌توانند برق اضطراری را حفظ کنند. یک عامل مهم دیگر در تقسیم‌بندی این سامانه‌ها مدت زمانی است که طول می‌کشد تا سامانهٔ برق اضطراری جای شبکهٔ برق اصلی را بگیرد. برخی از سامانه‌ها می‌توانند بدون تأخیر (تنها با چند میلی‌ثانیه تأخیر) برق اضطراری را وارد مدار کنند.

تامین انرژی

اینگونه از سامانه‌ها معمولاً از باتری برای تأمین انرژی استفاده می‌کنند و در اتاق‌های عمل، اتاق‌های رایانه و سامانه‌های نظامی استفاده می‌شوند. دستهٔ دیگری از سامانه‌ها برای تأمین برق اضطراری از موتور مکانیکی و مولد استفاده می‌کنند که به علت زمان‌بربودن راه‌اندازی، این سامانه‌ها معمولاً دارای مدتی تأخیر در وصل هستند. موتورهای دیزل محرک ژنراتورها با روش‌های مختلف (ازجمله روغن موتور پیش گرم شده و چرخ لنگر موتور که پیوسته میچرخد) آماده سازی می‌شوند تا در کوتاه‌ترین زمان ژنراتور هارا به گردش درآورند. همچنین سامانه‌های ترکیبی نیز وجود دارند.

سیستم های ایمنی و حفاظتی

در سیستم‌های ایمنی و حفاظتی (مانند اعلام حریق، دوربین مدار بسته و دزدگیر) یک باتری خشک (معمولاً ۱۲ یا ۲۴ ولت دی‌سی) در تابلوی اصلی وظیفهٔ تأمین برق در مواقع اضطراری را بر عهده دارد. یوپی‌اس‌ها برای تجهیزات حساس که نیاز به تأمین برق و جلوگیری از ورود اختلالات شبکهٔ بیرونی (از نظر ولتاژ و فرکانس مطلوب) به این تجهیزات را دارند استفاده می‌شوند (مثلاً در رایانه‌ها و تجهیزات مخابراتی حساس دیگر).

۱- سیستم برق اضطراری آفلاین (Offline/Standbye)
در این نوع UPS برق ورودی شبکه به سیستم برق اضطراری متصل است و در حالت عادی توان مصرف کننده را تامین می کند. چنانچه برق شبکه قطع شود، UPS مدار مربوط به باتری ها و مبدل (اینورتر) را وارد مدار می کند تا از این طریق توان مصرف کننده تامین گردد.

۲- سیستم برق اضطراری آنلاین (Online Double Conversion)
در این نوع فناوری، برق ورودی شبکه توسط مدارات یکسو ساز به برق مستقیم تبدیل شده و توسط شارژر، باتری ها را شارژ می کند و سپس ولتاژ خروجی باتری ها مجددا توسط اینورتر به سیگنال سینوسی تبدیل می شود. در نتیجه این نوع تبدیل ولتاژ، تغییرات فرکانس و نوسانات ورودی را در برنمی گیرد و کاملا ثابت و سینوسی است.

۳-سیستم برق اضطراری تعاملی (Line Interactive)
یک UPS تعاملی (Line Interactive) شبیه یک UPS آفلاین به کار می رود با این تفاوت که در این سیستم، مبدل (اینورتر) به صورت همیشگی در مدار قرار می گیرد و تا زمانی که توان ورودی در بازه مجاز است باتری ها را شارژ می کند و زمانی که برق شهر قطع شد، این مجموعه به عنوان رزرو عمل می کند و توان خروجی لازم توسط اینورتر از انرژی ذخیره شده در باتری ها تامین می شود.

موارد مهم در سیستم برق اضطراری

– زمان تاخیر بین جایگزینی سیستم اولیه که برق شهریست و سسیستم ثانویه بسیار مهم است. اگر این زمان از چند میلی ثانیه (۲۰ ms) تجاوز کند، سیستم های کامپیوتری، ریست می‌شوند و اطلاعات لحظه ای آنها از دست می‌رود
– ولتاژ سیستم برق اضطراری بسیار مهم است که باید نزدیک به برق شهری باشد. حد اقل ۱۸۰ ولت و حداکثر ۲۴۰ ولت بیشتر از این مقدار را بالا زدگی ولتاژ و کمتر از این مقدار را پایین زدگی ولتاژ می‌گویند.
– فرکانس سیستم برق اضطراری باید شبیه به برق شهری باشد که ۵۰ هرتز است. تغییر در فرکانس از درصدی مشخص اگر بیشتر شود، کارکرد برخی لوازم مخصوصاً موتورهای الکتریکی، مختل می‌شود.
– شکل موج ولتاژ خروجی سیستم برق اضطراری میبایستی سینوسی یا حداقل نزدیک به سینوسی، مثلا شبه سینوسی باشد. شکل موج ولتاژ خروجی بسیار مهم است. موتورهای الکتریکی با موج سینوسی کار می‌کنند و اگر موج مربعی باشد، حرکتشان مختل شده و یا داغ می‌شوند.
– تامین توان و جریان مورد نیاز باید به نحوی باشد که بتواند همه مصرف کننده های متصل به سامانه برق اضطراری را تامین کند.

اجزای یک سیستم برق اضطراری UPS

– باتری
یکی از مهمترین و اصلی ترین اجزای یک سیستم برق اضطراری (UPS)، باتری های آن است که می تواند با توجه به میزان مصرف بین ۵ تا ۲۰ دقیقه و یا بالاتر در مواقع قطعی برق نیاز مصرف کننده را تامین کند. باتری های UPS در ابعاد و ظرفیت های مختلفی وجود دارند که این باعث می شود با افزایش ظرفیت باتری ها ابعاد سیستم های برق اضطراری (UPS) نیز بزرگ تر شوند. به علت اهمیت باتری ها در سیستم UPS بایستی باتری ها به صورت مرتب تست شوند تا باعث آسیب دیدن به داده های کاربران نشوند. در سیستم های UPS این امکان وجود دارد در صورتی که باتری ۸۰ درصد تخلیه شود، با ارسال یک فرمان shut down به سیستم ها، برنامه های آن ها را ببندد و سیستم را غیرفعال کند.

– شارژر
از آنجایی که برق شهری با ولتاژ ۲۲۰ ولت از نوع متناوب و برق مورد نیاز باتری ها از نوع مستقیم است، در نتیجه برخی قسمت های UPS وظیفه تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم را دارند.

– اینورتر
این دستگاه وظیفه تبدیل جریان مستقیم ذخیره شده در باتری ها به جریان متناوب شهری را دارد. با قطع برق شهری دستگاه بلافاصله وارد مدار شده و توان مصرف کننده را تامین می کند. هرچه به توان خروجی بیشتری نیاز باشد دستگاه اینورتر و دیگر تجهیزات نیز ابعاد بیشتری خواهند داشت.