آشنایی با سیستمهای برق اضطراری + دانلود فایل PDF
سیستمهای برق اضطراری
در این بخش، اصول و روشهای کاربردی سیستمهای برق اضطراری و آمادهبهکار (Stand by) ارائه شده است. همچنین تجهیزات سیار و سیستمهای منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) مورد بحث قرار گرفته و اطلاعات فنی مربوط به تجهیزات و سیستمهای رایج گنجانده شده است.
!توجه توجه!
مطالب زیر بر اساس رفرنس زیر تهیه شده است. برای دانلود، روی فایل زیر کلیک کنید.
تعاریف مهم در سیستمهای برق اضطراری
1. سیستم برق اضطراری
یک منبع ذخیره مستقل برای انرژی الکتریکی است. این سیستم در صورت خرابی یا قطع منبع برق اصلی، به طور خودکار برق مورد نیاز را در یک بازه زمانی مشخص فراهم میکند.
این توان الکتریکی برای دستگاهها و تجهیزات حیاتی تأمین میشود که توقف عملکرد آنها سلامت و ایمنی پرسنل را به خطر میاندازد یا منجر به خسارت مالی میشود. سیستم اضطراری معمولاً برای کارکرد از چند ساعت تا چند روز طراحی شده است.
2. سیستم برق آمادهبهکار (Standby)
یک منبع ذخیره مستقل انرژی است که در صورت خرابی منبع اصلی، برقی با کیفیت و مقدار قابل قبول فراهم میکند تا تأسیسات بتوانند به فعالیت عادی خود ادامه دهند. این سیستم معمولاً برای دورههای چند روزه تا چند ماهه در نظر گرفته شده و میتواند در شرایط خاص، منبع برق اصلی را تقویت کند.
3. منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)
یوپیاس برای تأمین توان مداوم و جلوگیری از بروز نوسانات لحظهای در برق بارهای حساس طراحی شده است؛ بارهایی که به دلیل حساسیت بالا یا نیازهای عملیاتی حیاتی، تحمل هیچگونه وقفه یا نوسانی را ندارند.
توصیف سیستمهای برق اضطراری
سیستمهای برق اضطراری به دو نوع اصلی تقسیم میشوند:
(الف) یک منبع برق جداگانه که به صورت موازی با منبع اصلی کار میکند و وظیفه دارد در صورت خرابی منبع اصلی، برق بارهای حیاتی را تأمین و حفظ نماید.
(ب) یک منبع قدرت قابل اطمینان و در دسترس که در صورت خرابی منبع اصلی، بارهای حیاتی به سرعت و به طور خودکار به آن منتقل میشوند.
سیستمهای برق اضطراری معمولاً با ویژگی در دسترس بودن مداوم یا سریع توان الکتریکی شناخته میشوند. این برق الکتریکی برای مدت زمان محدودی کار میکند و توسط یک سیستم سیمکشی مجزا تأمین میشود.
اگر انتظار میرود قطعی برق برای مدت طولانیتری ادامه یابد، سیستمهای برق اضطراری میتوانند به نوبه خود توسط یک سیستم برق آمادهبهکار (Standby) پشتیبانی شوند.
اجزای سیستمهای برق اضطراری آمادهبهکار
این سیستمها از اجزای اصلی زیر تشکیل شدهاند:
(الف) یک منبع جایگزین و قابل اطمینان برای توان الکتریکی که از منبع اصلی مجزا است.
(ب) کنترلهای استارت و تنظیمکننده (در مواردی که تولید برق آمادهبهکار در محل به عنوان منبع انتخاب شده باشد).
(ج) کنترلهایی که بارها را از منبع قدرت اصلی یا اضطراری به منبع آمادهبهکار منتقل میکنند.
آشنایی با ژنراتورهای موتور محرک
این واحدها «اسبهای بارکش» سیستم هستند که نیاز به برق اضطراری و آمادهبهکار را برطرف میکنند. آنها در ظرفیتهای مختلف، از واحدهای کوچک کسری از کیلووات تا واحدهای چند هزار کیلوواتی موجود هستند.
اگر این ژنراتورها به درستی نگهداری و گرم نگه داشته شوند، ظرف ۸ تا ۱۵ ثانیه با اطمینان وارد مدار میشوند. علاوه بر تأمین برق اضطراری، از این ژنراتورها برای مدیریت پیک بارها (اوج مصرف) و گاهی به عنوان منبع قدرت ترجیحی استفاده میشود. همچنین آنها نیاز به قدرت پشتیبان برای سیستمهای برق بدون وقفه (UPS) را برآورده میکنند.
ولتاژ ژنراتور
خروجی ژنراتورهای موتور محرک که برای سرویس اضطراری یا آمادهبهکار استفاده میشوند، معمولاً در سطح ولتاژهای توزیع یا مصرف است.
ژنراتورهایی با توان ۵۰۰ کیلووات یا کمتر در ولتاژهای مصرفی ۴۸۰Y/۲۷۷ ولت، ۲۰۸Y/۱۲۰ ولت یا ۲۴۰Y/۱۲۰ ولت کار میکنند. ژنراتورهای با توان بالاتر معمولاً در ولتاژهای نامی سیستم توزیع مانند ۲۴۰۰، ۴۱۶۰ یا ۱۳۸۰۰ ولت فعالیت میکنند.
انواع ژنراتورها
1. ژنراتور دیزلی
رتبهبندی ژنراتورهای دیزلی از حدود ۲.۵ کیلووات تا ۶۵۰۰ کیلووات متغیر است. ظرفیتهای معمول برای سرویسهای اضطراری یا آمادهبهکار شامل ۱۰۰، ۲۰۰، ۵۰۰، ۷۵۰، ۱۰۰۰، ۱۵۰۰، ۲۰۰۰ و ۲۵۰۰ کیلووات میباشد.
دو سرعت عملیاتی رایج برای دیزلژنراتورها در این سرویسها ۱۸۰۰ دور در دقیقه و ۱۲۰۰ دور در دقیقه است. واحدهای با سرعت پایینتر، سنگینتر و گرانتر هستند اما برای تأمین قدرت مداوم مناسبترند، در حالی که تقریباً تمام مجموعههای با سرعت بالاتر (۱۸۰۰ دور در دقیقه) ابعاد کوچکتری دارند.
2. ژنراتور بنزینی
موتورهای بنزینی برای تأسیساتی تا خروجی تقریبی ۱۰۰ کیلووات مناسب هستند. آنها به سرعت استارت میخورند و در مقایسه با موتورهای دیزلی، هزینه اولیه پایینی دارند. معایب آنها شامل هزینههای عملیاتی بالاتر و خطرات زیاد ناشی از انبارداری سوخت است.
3. ژنراتور با موتور گاز سوز
موتورهای با سوخت گاز طبیعی و پروپان مایع (LP) از نظر هزینه با موتورهای بنزینی برابری کرده و تا ظرفیت حدود ۶۰۰ کیلووات در دسترس هستند. این موتورها به دلیل تأمین سوخت تازه، حتی پس از دورههای طولانی خاموشی، به سرعت استارت میخورند. همچنین به دلیل تمیز سوختن گاز طبیعی، عمر موتور بیشتر و نیاز آن به تعمیرات کمتر است.
4. ژنراتورهای توربین گاز
اندازه ژنراتورهای توربین گاز احتراقی معمولاً از ۱۰۰ کیلووات تا ۲۰ مگاوات متغیر است، اما در نیروگاههای بزرگ ممکن است تا ۱۰۰ مگاوات نیز برسد. توربینهای گاز در سرعتهای بسیار بالا (۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ دور در دقیقه) کار میکنند و از طریق گیربکسهای کاهنده، ژنراتورها را با سرعت ۹۰۰ تا ۳۶۰۰ دور در دقیقه به حرکت در میآورند.
ولتاژ این ژنراتورها از ۲۰۸ ولت تا ۲۲۰۰۰ ولت متغیر است. نسبت توان به وزن (یا حجم) در این سیستمها نسبت به سایر محرکها بالاتر است و لرزش کمتری نسبت به موتورهای احتراق داخلی دارند، اما بازده سوخت آنها پایینتر است.
5. ژنراتورهای توربینی
در حال حاضر توربینهای بخار و احتراقی (نفتی/گازی) دو نوع اصلی محرک برای ژنراتورهای الکتریکی هستند.
6. ژنراتورهای توربین بخار
توربینهای بخار برای به حرکت درآوردن ژنراتورهایی بزرگتر از موتورهای دیزلی استفاده میشوند. این توربینها برای کارکرد مداوم طراحی شدهاند و معمولاً به بویلر (دیگ بخار) با تأمین سوخت و منبع آب کندانس (چگالشی) نیاز دارند.
از آنجایی که بویلرهای بخار معمولاً فنها و پمپهای کمکی برقی دارند، ژنراتورهای توربین بخار نمیتوانند در هنگام قطع برق استارت بخورند. بنابراین، این ژنراتورها برای استفاده به عنوان برق اضطراری یا Stand by، بیش از حد بزرگ، گران و غیرقابل اطمینان هستند.
همچنین ممکن است مشکلاتی نظیر تأمین سوخت، نویز، خروجی محصولات احتراق و گرم شدن آب چگالشی داشته باشند. از توربینهای بخار میتوان در سیستمهای تولید همزمان (CHP) نیز استفاده کرد که در آن بخار برای مصارف فرآیندی از توربین استخراج میشود.
7. ژنراتورهای توربینی نفتی/گازی
رایجترین واحدهای ژنراتور توربینی که امروزه برای سیستمهای برق اضطراری یا Stand by استفاده میشوند، از گاز یا نفت به عنوان سوخت استفاده میکنند. گریدهای مختلف نفت و همچنین گاز طبیعی و پروپان قابل استفاده هستند.
منابع سوخت کمکاربردتر شامل نفت سفید یا بنزین است. ژنراتورهای توربین گاز یا نفت میتوانند ظرف ۴۰ ثانیه (و در واحدهای بزرگتر تا چند دقیقه) استارت خورده و زیر بار بروند.
ژنراتورهای توربین گاز به طور کلی به عنوان منابع قدرت پشتیبان اضطراری استفاده میشوند، زیرا سریع استارت میخورند، میتوانند کل بار را تنها در یک یا دو مرحله بپذیرند و نسبت به سایر محرکهای اولیه بازدهی کمتری دارند.
در مواردی که نیاز مداوم به بخار فرآیندی (یا آب گرم) و الکتریسیته به طور همزمان وجود دارد، ژنراتور توربین گاز (همراه با سیستم بازیابی حرارت اگزوز) میتواند به صورت کارآمد و مداوم در پیکربندی نیروگاه ترکیبی فعالیت کند.
مجموعههای ژنراتور توربین احتراقی، کنترل فرکانس، تنظیم ولتاژ و پاسخ گذار بسیار عالی داشته و هنگام عملکرد موازی با شبکه برق شهری، رفتار بسیار مناسبی از خود نشان میدهند.
انواع سیستمهای موتور ژنراتور
سیستمهای معمول موتور ژنراتور
اجزای اصلی الکتریکی شامل مجموعه موتور ژنراتور، سنجشگرهای مرتبط، کنترلرها و تابلوهای برق هستند. بیشتر تأسیسات شامل یک تکژنراتور هستند که برای تأمین کل نیازهای برقی عادی یک ساختمان یا یک مدار اضطراری محدود طراحی شده است.
گاهی سیستم شامل دو یا چند ژنراتور در انواع و اندازههای مختلف است که به بارهای متفاوتی سرویس میدهند. همچنین، ممکن است دو یا چند ژنراتور برای تغذیه یک بار مشترک به صورت موازی کار کنند.
برای نصبهای چند واحدی، سیستمهای استارت خودکار و کنترلهای سنکرونسازی خودکار در دسترس و کاربردی هستند.
سیستمهای اتومات موتور ژنراتور
برای اینکه ژنراتورها بتوانند برق اضطراری اتومات را تأمین کنند، سیستم باید شامل کنترلهای استارت اتومات موتور، باتریها، شارژر اتومات باتری و یک دستگاه انتقال اتومات (ATS) باشد. در بیشتر کاربردها، برق شبکه منبع اصلی است و مجموعه ژنراتور هنگام قطع برق شبکه، برق اضطراری را فراهم میکند.
منبع برق شبکه مدام پایش میشود و به محض بروز قطعی یا کاهش شدید ولتاژ و فرکانس، استارت موتور به صورت اتومات آغاز میگردد. به محض اینکه ژنراتور در ولتاژ و سرعت نامی تثبیت شد، بار به صورت اتومات منتقل میشود. پس از وصل مجدد برق شبکه، بار دوباره به منبع اصلی منتقل شده و موتور خاموش میگردد.
(الف) دستگاههای انتقال اتومات (ATS) مورد استفاده در موتور ژنراتورها مشابه نمونههای به کار رفته در سیستمهای چندشبکهای هستند، با این تفاوت که دارای کنتاکتهای کمکی برای زمان قطع منبع اصلی میباشند.
این کنتاکتها فرمان استارت و استپ موتور را صادر میکنند و شامل یک کنتاکتور موازیساز (PC) و یک کنتاکتور حذف بار (LDC) هستند که به صورت الکتریکی عمل کرده و به صورت مکانیکی در جای خود ثابت میمانند.
عملکرد موازی موتور ژنراتورها
در یک سیستم قدرت Stand by، شکست منبع اصلی باعث استارت خودکار هر دو موتور میشود. اولین ژنراتوری که به ولتاژ و فرکانس عملیاتی برسد، کنترل حذف بار را فعال میکند.
زمانی که ژنراتور دوم سنکرون (هماهنگ) شد، به صورت خودکار با ژنراتور اول موازی میشود. پس از موازی شدن ژنراتورها، برق تمام یا بخشی از بارهای حذف شده دوباره وصل میگردد. این سیستم پیشرفتهترین نوع در میان سیستمهای خودکار است که البته پیچیدگی و هزینه آن بیش از نیاز اکثر فعالیتهای معمولی است.
(الف) اگر یکی از ژنراتورها دچار نقص فنی شود، بلافاصله از مدار خارج میگردد. در این حالت، سهم متناسبی از بار حذف میشود تا بار باقیمانده در حد ظرفیت ژنراتور فعال باشد. هنگامی که ژنراتور معیوب تعمیر شده و به مدار بازگردد، بارهای حذف شده مجدداً متصل میشوند.
(ب) زمانی که منبع برق اصلی (شبکه) وصل شود، بار دوباره به آن منتقل شده و ژنراتورها به صورت خودکار از مدار خارج و خاموش میشوند.
سیستم کنترل پیک بار
با استفاده از این سیستم، مجموعه ژنراتورهای Stand by بلااستفاده میتوانند نقش ثانویهای ایفا کرده و در تأمین برق بارهای پیک کمک کنند. بستگی به نیاز بار، این سیستم یک یا چند واحد را برای تغذیه بارهای اوج مصرف استارت میزند، در حالی که برق شبکه، بارهای پایه را تأمین میکند.
عملکرد ترکیبی شبکه ژنراتور
این سیستم امکان سوئیچینگ و کنترل برق شبکه و برق تولیدی در محل را فراهم میکند. در این حالت دو باسبار (شینه) در محل در نظر گرفته میشود:
(۱) باس تأمین (اصلی) که برق مداوم کامپیوترها یا سایر بارهای ضروری را تأمین میکند.
(۲) یک باس اضطراری (ثانویه) که در صورت قطع برق شبکه، برق ژنراتور موجود در محل را از طریق یک دستگاه انتقال خودکار به بارهای اضطراری میرساند.
در حالت عادی، یکی از ژنراتورها برای تأمین برق مداوم باس اصلی انتخاب میشود. کنترلهای سادهشده و نیمهخودکار سنکرونسازی و موازیسازی اجازه میدهند که هر یک از ژنراتورهای خاموش، استارت خورده و با ژنراتور در حال کار موازی شوند تا بتوان بدون قطع جریان برق، ژنراتورها را با هم جابهجا کرد.
مدارات پیشبینی خطا اجازه میدهند بار قبل از بروز قطعی به ژنراتور جدید منتقل شود. با این حال، اگر ژنراتور وارد وضعیت خطای بحرانی شود، انتقال به ژنراتور جدید به صورت خودکار و با یک وقفه کوتاه در جریان برق انجام میگیرد.
عملکرد موتور ژنراتور
گاورنرها میتوانند در دو حالت «دراپ» (Droop) و «ایزوکرونوس» (Isochronous) کار کنند. در حالت دراپ، سرعت موتور در بارهای سبک کمی بیشتر از بارهای سنگین است؛ در حالی که یک گاورنر ایزوکرونوس، سرعت ثابت را در هر میزان باری تا بار کامل حفظ میکند:
۱۰۰ × (دور در بار کامل) / (دور در بار کامل – دور در حالت بدون بار) = تنظیم سرعت
(الف) تنظیم سرعت معمولی برای گاورنری که در حالت «دراپ» کار میکند، ۳ درصد است. بنابراین، اگر سرعت و فرکانس در بار کامل ۱۸۰۰ دور در دقیقه و ۶۰ هرتز باشد، در حالت بدون بار این مقادیر به ترتیب تقریباً ۱۸۵۴ دور در دقیقه و ۶۱.۸ هرتز خواهند بود.
گاورنر تنها زمانی روی حالت دراپ تنظیم میشود که قرار باشد به صورت موازی با یک سیستم بزرگتر یا موازی با ژنراتور دیگری که در حالت ایزوکرونوس کار میکند، فعالیت نماید. به این ترتیب، فرکانس سیستم حفظ شده و تنظیمات دراپ، توزیع بار را بین ژنراتورهای موازی کنترل میکند.
(ب) تحت بار پایدار، فرکانس تمایل دارد کمی بالاتر و پایینتر از تنظیمات معمول گاورنر نوسان کند. میزان این نوسان، معیاری برای سنجش پایداری گاورنر است. یک گاورنر ایزوکرونوس باید بتواند تحت بار ثابت، تنظیم فرکانس را در محدوده مثبت/منفی یکچهارم درصد حفظ کند.
(ج) هنگامی که باری اضافه یا حذف میشود، سرعت و فرکانس برای لحظهای (معمولاً ۱ تا ۳ ثانیه) افت یا خیز پیدا میکنند؛ سپس گاورنر باعث میشود که موتور در سرعت ثابتِ جدید تثبیت شود.
روشهای راهاندازی موتور ژنراتور
اکثر مجموعههای موتور ژنراتور از یک استارتر الکتریکی با تغذیه باتری برای روشن کردن موتور استفاده میکنند. سیستمهای پنوماتیکی (بادی) یا هیدرولیکی معمولاً تنها در مواردی به کار میروند که راهاندازی تأسیسات الکتریکی به صورت دستی آغاز شود.
سیستمهای برق اضطرای سیار
یکی از مهمترین منابع سیستمهای برق اضطراری یا آمادهبهکار، تجهیزات سیار (قابل حمل) هستند. برای بیشتر کاربردهای صنعتی، تجهیزات سیار تنها شامل دو نوع میشوند: ژنراتورهای با محرک موتور دیزلی و ژنراتورهای با محرک توربین گاز.
رتبهبندی معمول ژنراتورهای سیار از چند کیلووات تا ۲۷۰۰ کیلووات متغیر است. توانهای بالاتر از این مقدار از طریق عملکرد موازی چندین واحد تأمین میشود.
متعلقات سیستمهای برق اضطراری سیار
ژنراتورهای سیار در طیف گستردهای عرضه میشوند؛ از واحدهای پایه که فقط شامل محرک اولیه و ژنراتور هستند تا واحدهای کاملی که دارای اتاقک ضد صدا، پنل کنترل، سیستمهای حفاظتی، تابلو برق، صداگیرهای ورودی و خروجی، مخزن سوخت، باتری و سایر تجهیزات عملیاتی و ایمنی مورد نیاز میباشند.
(الف) برای نیروگاهها، رتبهبندی نامی ژنراتورهای موتور دیزلی ۷۵۰ تا ۲۵۰۰ کیلووات است. ژنراتورهای توربین گاز نیز در رده ۷۵۰ کیلووات قرار دارند.
(ب) ظرفیت نامی پستهای برق از ۱۵۰۰ کیلوولتآمپر تا ۵۰۰۰ کیلوولتآمپر متغیر است. این پستها برای ایجاد حداکثر انعطافپذیری جهت تبدیل ولتاژهای مختلف سیستم طراحی شدهاند. در حال حاضر، ترانسفورماتورهای با ظرفیت ۳۷۵۰ کیلوولتآمپر و بالاتر، از نوع دو سیمپیچه هستند که تبدیل بین ولتاژهای ۱۳.۲ یا ۱۱.۵ کیلوولت به ۴.۱۶ کیلوولت را انجام میدهند.
واحدهای کوچکتر از ۳۷۵۰ کیلوولتآمپر دارای ترانسفورماتورهای سه سیمپیچه هستند. ولتاژ نامی سیمپیچ فشار قوی (HV) آنها ۱۳.۲ یا ۱۱.۵ کیلوولت، ولتاژ نامی سیمپیچ متوسط (IV) آنها ۴.۱۶ یا ۲.۴ کیلوولت و ولتاژ نامی سیمپیچ فشار ضعیف (LV) آنها ۴۸۰ ولت است.
این واحدها میتوانند با استفاده از سیمپیچ HV یا IV به عنوان ورودی یا خروجی کار کنند، اما سیمپیچ LV فقط به عنوان سیمپیچ خروجی عمل میکند.
انواع سیستمهای برق اضطراری سیار
1. سیستمهای منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)
سیستم یوپیاس شامل تمام دستگاههای مکانیکی و الکتریکی است که برای تأمین اتومات توان الکتریکی مداوم و تنظیمشده به بارهای حیاتی، در زمان نوسانات یا قطع سیستم برق اصلی، مورد نیاز هستند.
در شرایط عادی، سیستم یوپیاس توان ورودی را از منبع اصلی دریافت کرده و به عنوان یک تنظیمکننده دقیق ولتاژ و فرکانس عمل میکند تا برق خروجی را برای بارهای حساس آمادهسازی کند. در صورت نوسان یا قطع برق ورودی، یوپیاس از منبع انرژی ذخیرهشده خود برای حفظ توان خروجی تنظیمشده استفاده میکند.
این منبع ذخیره معمولاً به اندازهای است که بار یوپیاس را برای چندین دقیقه تأمین کند تا برق اضطراری یا ورودی اصلی وصل شود، و یا اینکه بارها به صورت منظم خاموش گردند. دو نوع اصلی سیستم یوپیاس وجود دارد: سیستم دوار (ذخیره انرژی مکانیکی) و سیستم استاتیک (سیستم الکترونیکی حالت جامد با باتری ذخیرهساز).
2. سیستمهای برق اضطراری دوار
به محض قطع برق ورودی، سیستمهای دوار با تبدیل انرژی جنبشی موجود در یک جرم در حال چرخش به انرژی الکتریکی، توان بدون وقفه را تحویل میدهند. این سیستمها یک بافر عالی بین منبع قدرت اصلی و بارهایی ایجاد میکنند که نوسانات ولتاژ و فرکانس را تحمل نمیکنند.
انواع زیادی از این سیستمها در حال استفاده هستند، اما از آنجایی که در ده سال گذشته تجهیزات استاتیک جایگزین سیستمهای دوار شدهاند، در اینجا تنها یک پیکربندی توصیف میشود.
یک موتور القایی از برق شبکه تغذیه میشود و این موتور مستقیماً به یک آلترناتور (ژنراتور) با سیستم تحریک و تنظیم ولتاژ اختصاصی جفت شده است. یک فلاویل بزرگ نیز مستقیماً به مجموعه موتور ژنراتور متصل است که یک بخش از کلاچ مغناطیسی به آن وصل شده است.
نیمه دیگر کلاچ به یک موتور دیزلی یا سایر محرکهای اولیه متصل میشود. با قطع برق ورودی، ژنراتور توسط انرژی ذخیرهشده در چرخطیار به حرکت در میآید تا زمانی که موتور دیزل استارت خورده و ژنراتور و فلایول را بچرخاند.
تنظیمکننده ولتاژ، سطح ولتاژ را حفظ کرده و با انتخاب صحیح قطعات برای به حداقل رساندن زمان استارت و کارکرد موتور دیزل، افت فرکانس میتواند در حدود ۱.۵ تا ۲ هرتز محدود شود. بنابراین با فرکانس حالت پایدار ۵۹.۵ هرتز، حداقل فرکانس گذار بین ۵۷.۵ تا ۵۸ هرتز خواهد بود. زمان لازم برای استارت دیزل، رسیدن به سرعت نامی و پذیرش بار معمولاً بین ۶ تا ۱۲ ثانیه است.
3. سیستمهای برق اضطراری استاتیک
یک سیستم یوپیاس استاتیک شامل یک یکسوکننده (رکتیفایر)، باتری و اینورتر DC به AC است. سیستمهای استاتیک دستگاههای تبدیل قدرت بسیار کارآمدی هستند. مزایای آنها شامل عملکرد پایدار، عدم تأثیرپذیری فرکانس از تغییرات بار، تنظیم ولتاژ عالی و پاسخ گذار سریع است.
این سیستمها معمولاً با ولتاژ ورودی ۴۸۰Y/۲۷۷ یا ۲۰۸Y/۱۲۰ ولت، سه فاز و فرکانس ۶۰ هرتز کار کرده و خروجیهایی با همان مشخصات فراهم میکنند. مشخصات خروجی معمول عبارتند از:
- تنظیم ولتاژ مثبت/منفی ۱ درصد و تنظیم فرکانس مثبت/منفی ۰.۰۰۱ درصد.
- ظرفیت این سیستمها از ۵۰ ولتآمپر تا بیش از ۱۲۰۰ کیلوولتآمپر متغیر است.
- یک سیستم یوپیاس میتواند با ترکیبات مختلفی از یکسوکنندهها و اینورترها طراحی شود تا در پیکربندیهای ساده یا دارای پشتیبان کار کند.
(الف) عملکرد سیستم یوپیاس
منبع اصلی و یکسوکننده، توان مورد نیاز اینورتر را تأمین کرده و همزمان باتری را که به باس جریان مستقیم متصل است، در حالت شارژ کامل نگه میدارند. اینورتر، برق مستقیم را برای استفاده بارهای حیاتی به برق متناوب (AC) تبدیل میکند.
اینورتر ویژگیهای خروجی جریان متناوب را کنترل کرده و باعث میشود هرگونه نوسان ولتاژ، فرکانس یا اختلالات موجود در شبکه برق، به طور کامل از بار حیاتی ایزوله شود.
در صورت بروز قطع برق لحظهای یا طولانیمدت، باتری توان کافی را برای اینورتر تأمین میکند تا خروجی خود را برای مدتی معین حفظ کند. با وصل مجدد برق، بخش یکسوکننده دوباره تغذیه اینورتر را از سر گرفته و همزمان باتری را شارژ میکند.
(ب) سیستم یوپیاس ساده
قابلیت اطمینان سیستم یوپیاس ساده را میتوان با نصب یک سوئیچ استاتیک و مسیر BY PATH موازی بهبود بخشید. در صورت تشخیص خطا در اینورتر، بار حیاتی میتواند در کمتر از ۵ میلیثانیه به مدار BY PATH منتقل شود. (مطابق شکل زیر) اضافه کردن BY PATH استاتیک حدود ۲۰ درصد به هزینه سیستم اضافه میکند، اما پایداری آن را به شدت افزایش میدهد.
(ج) سیستم یوپیاس دارای پشتیبان
در سیستم یوپیاس دارای پشتیبان که در زیر نشان داده شده است، هر نیمه از سیستم ظرفیتی معادل کل نیاز بارهای حیاتی دارد. عناصر اصلی قدرت (یکسوکننده، اینورتر و قطعکننده) به صورت دوتایی تعبیه شدهاند. اما معمولاً نیازی به دوبرابر کردن باتری نیست، زیرا باتریها بسیار قابل اطمینان هستند.
برخی عناصر کنترلی مانند نوسانساز فرکانس نیز ممکن است به صورت دوتایی نصب شوند. قطعکنندههای استاتیک، اینورتر معیوب را از باس حیاتی جدا میکنند تا از بروز واکنشهای زنجیرهای و خرابی اینورتر باقیمانده جلوگیری شود. سوئیچ BY PATH استاتیک را میتوان در سیستمهای دارای پشتیبان نیز به کار برد.
آیا این مقاله برایتان مفید بود؟
