انتخاب صفحه

سیستم برق اضطراری و ایمنی

برخی از سیستم های حساس و مهم در منازل و اماکن عمومی یا در ادارات و کارخانجات، باید هنگام قطع برق شهر به کار خود ادامه دهند. برخی از مشکلاتی که هنگام قطع برق در ساختمان به وجود می آید، به شرح زیرند:

 1- از کار افتادن آسانسورها؛

2- از کار افتادن درهای اتوماتیک؛

 3- از کار افتادن سیستم گرمایش و سرمایش و تهویه مطبوع؛

 4- از کار افتادن پمپ های تأمین فشار آب و پمپ های آتش نشانی؛

 5- نبودن روشنایی

با توجه به موارد بالا، متوجه ضرورت چاره اندیشی برای مواقع قطعی برق می شویم. بنابراین باید منابعی برای تأمین برق در زمان نبودن برق شبکه در نظر گرفته شود. در این فصل به بررسی این منابع خواهیم پرداخت.

-منابع تغذیه اضطراری:

 منابع تغذیه ای که وظیفه تامین برق را در هنگام قطع برق ش بکه به عهده دارند، منابع تغذیه اضطراری نامیده می شوند. این منابع بسته به سیستم مورد تغذیه خصوصیات متفاوتی دارند. برخی از منابع برق اضطراری که از باتری برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می کنند فقط قادرند برای مدت محدودی، بسته به مقدار مصرف سیستم مورد تغذیه، برق آن را تأمین نمایند. ولی برخی دیگر قادرند به مدت نا محدودی تا زمان وصل شدن مجدد برق شهر برق اضطراری را تأمین کنند. این گونه سیستم ها دارای موتور مکانیکی و ژنراتورند و تا زمانی که سوخت موتور مکانیکی تأمین شود می توانند برق اضطراری را تأمین نمایند.

خصوصیت دیگری که منابع تغذیه اضطراری را از یکدیگر متمایز می کند مدت زمانی است که طول می کشد تا بعد از قطع برق شبکه برق اضطراری وصل شود. برخی از این سیستم ها قادرند بدون تأخير بعد از قطع برق شهر در عرض چند میلی ثانیه برق اضطراری را وصل نمایند. این گونه منابع تغذیه اضطراری، که معمولا انرژی خود را از باتری تأمین می کنند، در مکان هایی مانند اتاق عمل، اتاق کامپیوتر ، سیستم های نظامی و غیر آن ها مورد استفاده قرار می گیرند. در مقابل سیستم هایی که از موتور مکانیکی و مولد برای تولید برق اضطراری استفاده می کنند، به دلیل اینکه موتور مکانیکی برای راه اندازی نیازمند زمان است، وصل برق اضطراری با تأخیر صورت می گیرد. لذا با توجه به خصوصیات و نیاز محل مورد استفاده، یکی از این سیستم ها یا ترکیبی از هر دو نوع ممکن است استفاده قرار گیرد. در ادامه، أنواع منابع برق اضطراری مورد استفاده در سیستم های مختلف را مورد بررسی قرار میدهیم :

برق اضطراری سیستم های ایمنی و حفاظتی

در سیستم های ایمنی و حفاظتی نظیر سیستم اعلام حریق ، سیستم دوربین مدار بسته ، سیستم اعلام سرقت برق اضطراری جزو ضروریات سیستم و تأمین برق سیستم در مواقع قطعی برق بسیار مهم است. در این سیستم ها از باتری خشک به صورت منبع تأمین برق اضطراری استفاده می شود. معمولا ولتاژ تغذیه این سیستمها ولتاژ 12 و 24 ولت dc است لذا از یک یا دو عدد باتری که در تابلوی اصلی جاسازی می شود استفاده می کنند. این باتری ها به مدار الکترونیکی تابلو وصل می گردند و در زمان وجود برق شهر توسط سیستم شارژ و آماده نگه داشته می شوند و هنگام قطع برق شبکه بدون تأخير وارد مدار شده و برق اضطراری سیستم را تأمین می نمایند.

مدت زمان تأمین برق اضطراری به ظرفیت باتری ها و مصرف سیستم بستگی دارد. مشخصات باتری مورد نیاز معمولا در دفترچه راهنمای دستگاه ذکر می گردد. عمر باتری بعد از مدت زمان معینی که بستگی به کیفیت آن دارد به پایان می رسد (معمولا بین 2 الی 5 سال).

برق اضطراری بدون وقفه کوتاه مدت (یو پی اس):

برای تأمین پیوسته انرژی برق، مصرف کننده هایی که جزو تجهیزات حیاتی مجموعه های رایانه ای، مخابراتی، آزمایشگاهی و بیمارستانی هستند و به قطع برق شبکه و اختلالات برق در شبکه حساس اند، نیاز به تجهیزات برق اضطراری بدون وقفه نیاز دارند تا ولتاژ و فرکانس ثابت و قابل اطمینان را تأمین نمایند. برای مثال وجود کوچکترین اغتشاش در برق شهر، موجب خاموش و روشن شدن مجدد رایانه می گردد. لذا با این عمل، اطلاعاتی که در حافظه سیستم وجود دارداز بین می رود. در مورد سایر سیستم های حساس، نظیر دستگاههای مخابراتی و شبکه های اطلاعاتی نیز با قطع یا تغییر ولتاژ منبع تغذیه، هماهنگی بخش های مختلف دستگاه به هم خورد و بر اثر قطع و وصل های متوالی، علاوه بر صدماتی که به قطعات دستگاه وارد می شود، عملکرد کل سیستم با اختلال مواجه می گردد. با توجه به موارد فوق، نیاز به وجود دستگاهی که بتواند جایگزین مناسبی برای برق شهر در مواقع اضطراری گردیده و با حذف اختلالات شبکه ، تغذیه مدارات حساس را بر عهده شود، نمایان می شود. برای تأمین برق اضطراری این گونه سیستمها از منابع تغذیه اضطراری بدون تأخیر یا یوپی اس استفاده می گردد.

طرز کار یو پی اس:

 در پشت دستگاه یوپی اس محلی برای اتصال برق dc و محلی برای اتصال برق شهر وجود دارد. در صورت قطع برق شهر، برق dc که توسط باتری تأمین می شود توسط مدار الکترونیکی مبدل برق مستقیم به متناوب، به ولتاژ 220 ولت تبدیل می گردد و در عرض چند میلی ثانیه در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد. برخی یو پی اس ها دارای تنظیم کننده اتوماتیک ولتاژ ند تا در هنگام وجود نوسان در برق شبکه عمل تثبیت ولتاژ را نیز در محدوده مشخصی انجام دهند. مقدار محدوده تثبیت ولتاژ معمولا به صورت درصد در مشخصات فنی یو پی اس ذکر می گردد. هنگامی که ولتاژ ورودی پایین است تنظیم کننده اتوماتیک ولتاژ ، ولتاژ را بالا می برد و هنگامی که ولتاژ ورودی بالاست ولتاژ را پایین می آورد.

یو پی اس ها معمولا با ولتاژ 12، 24 ، 36 48 ولت مستقیم تغذیه می شوند. برای مثال، برای ولتاژ 24 ولت دو باتری و برای 48 ولت 4 باطری 12 ولت با مشخصات کاملا یکسان را با هم سری و به یو پی اس وصل می کنند. این باتری ها در زمان وجود برق شهر توسط مدار شارژ باتری داخل یوپی اس کاملا شارژ و آماده نگه داشته می شوند. باطریهای یو پی اس های با توان کم تا 1250 ولت آمپر در داخل دستگاه قرار می گیرد و در دستگاههای پر توان باتری ها را به طور جداگانه در کابینت باتری قرار می دهند.

انواع یو پی اس ها:

 یو پی اس ها را می توان از نظر نحوه عملکرد داخلی و مورد مصرف، تقسیم بندی کرد که در زیر به آنها اشاره می شود:

انواع یو پی اس از نظر عملکرد داخلی:

 الف) یوپی اس آف – لاین:

 در این نوع بویی اس مصرف کننده در حالت عادی از برق شهر استفاده می کند و به محض قطع برق، یوپی اس وارد مدار می شود و برق باتری را به برق مورد مصرف دستگاه های مصرف کننده تبدیل و در خروجی ارائه می کند.

ب) یو پی اس لاین اینتراکتیوLine Interactive

این نوع یوپی اس در حالت وجود برق شهر، جهت تثبیت ولتاژ خروجی برای مصرف کننده از یک ترانسفورماتور برای افزایش و کاهش ولتاژ استفاده می نماید و هنگام قطع برق شهر بدون وقفه برق مطلوب و مورد نیاز مصرف کننده را از باتری ها تأمین می نماید.

ج) یو پی اس آنلاین :

در این گونه یو پی اس ها که از کیفیت و حساسیت بالایی برخوردارند پس از تصحیح ولتاژ ورودی و پاک س ازی ورودی از انواع نویز و احيانا تصحیح سطح ولتاژ ورودی، برق ثابت و فیلتر شده در خروجی در اختیار دستگاه های مصرف کننده قرار داده می شود و مداری مجهز به یک پردازنده حساس دائما ولتاژ و جریان ورودی را کنترل می کند. این یو پی اس ها جهت دستگاه های فوق العاده حساس آزمایشگاهی، نظامی و… مورد قرار می گیرند.

انواع یو پی اس از نظر کاربرد:

 الف) یو پی اس های خانگی:

 بیشتر برای تأمین روشنایی مکان های کوچک در مواقع قطع برق به کار می روند.

ب) یو پی اس های اداری و صنعتی:

 برای مصارف بزرگتر از یوپی اس های با توان های بالاتر استفاده می شود که می توانند تعداد زیادی رایانه یا دستگاه های دیگر را به طور همزمان تغذیه کنند.

 نحوه انتخاب یوپی اس مناسب:

 توان خروجی یوبی اس، یکی از معیارهای انتخاب دستگاه مناسب است. معمولا یوپی اس هادر توان های متفاوتی ساخته میشوند. باید بعد از محاسبه توان مصرفی دستگاه ها و با توجه به تعداد مصرف کننده هایی که باید تغذیه شوند، یوپی اس با توان مناسب را انتخاب نمود. البته مدت زمان پشتیبانی تغذیه دستگاه ها به ظرفیت باتری ها بستگی دارد. این زمان می تواند از چند دقیقه تا چند ساعت باشدودر چه ظرفیت باتری ها بیشتر باشد مدت طولانی تری می توان دستگاه ها را تغذیه کرد. برای تعیین باتری های لازم ومدت زمان تغذية اضطراری از اطلاعات ارائه شده توسط سازنده دستگاه می توان استفاده نمود. در توان های پایین تاحدود 1250 ولت آمپر) باتری در داخل ہوئی اس قرار می گیرد ولی برای توان های بالاتر از باتری خارجی استفاده می گردد. یکی دیگر از معیارهای انتخاب بویی اس حساسیت دستگاه های مصرف کننده به تغییرات ولتاژ برق شهر است. برای دستگاه های حساس باید از یو پی اس های با امکانات تصحیح و تثبیت ولتاز استفاده نمود.

– برق اضطراری طولانی مدت برای منازل و اماکن بزرگ:

در منازل و در مکان های عمومی مانند فروشگاه ها، هتل ها، بیمارستانها یا در قسمتهایی از ادارات و کارخانجات که در صورت قطع برق شهر به برق اضطراری طولانی مدت نیاز است، به دلیل بالا بودن مدت زمان و مقدار مصرف نمی توان از یوپی اس استفاده کرد. در این گونه موارد باید توسط یک مولد، برق اضطراری را تأمین کنیم. برای به گردش در آوردن این مولدها از موتورهای مکانیکی استفاده میشود. هرچه توان الکتریکی خروجی بیشتر باشد باید موتور مکانیکی نیز قدرت بیشتری داشته باشد. در زیر به انواع مختلف این مولدها از نظر قدرت و مورد مصرف اشاره می شود.

مولدهای کوچک قابل حمل :

این نوع مولدها بیشتر برای روشنایی اضطراری در فضاهای کوچک یا مکان هایی که فاقد برق شبکه اند مورداستفاده قرار می گیرند. برای تأمین حرکت مولد از موتور مکانیکی کوچک یک یادو سیلندر بنزین سوز یا گاز سوز استفاده می کنند.

مولدهای قابل حمل با قدرت متوسط (مینی ژنراتور):

 این مولدها نیز معمولا در محدوده توان های خروجی 2 الی 10 کیلو ولت آمپر ساخته می شوند و برای تأمین برق اضطراری مکان های کوچک مانند مغازه ها و دفاتر کار و روشنایی منازل مورد استفاده قرار می گیرند.

مولدهای پرقدرت دیزلی:

پر مصرف ترین منابع برق اضطراری، مولدهای دیزلی یا دیزل ژنراتورها هستند که دامنه وسیعی از مصارف کوچک(خانگی، صنفی) تا مصارف بزرگ اداری و صنعتی را پشتیبانی می کنند. این مولدهادر ظرفیتهای مختلف تا 2000 کیلو ولت آمپر ساخته میشوند و در مکانهایی مانند بیمارستان ها ، پمپ بنزین ها، مراکز آموزشی، کارخانجات ، مراکز نظامی ، مخابرات و امثال آنها مورد استفاده قرار می گیرند. در دیزل ژنراتورها برای تأمین نیروی مکانیکی لازم جهت چرخاندن ژنراتور از موتور دیزل استفاده می شود. ژنراتور و موتور دیزل به همراه سایر تجهیزات در یک اتاقک فلزی ( محفظه صداگیر ) یا اتاق مخصوصی به نام دیزل خانه قرار می گیرد. سوخت موتورهای دیزلی گازوئیل است و تا زمانی که سوخت موتور تأمین شود می توان انرژی الکتریکی تولید کرد. دیزل ژنراتورها را به دو گونه دستی و اتوماتیک راه اندازی می کنند. زمان راه اندازی اتوماتیک حدود 2 دقیقه و راه اندازی دستی حدود 10 دقیقه است. در مواقعی که نیاز به برق اضطراری بدون وقفه طولانی مدت نیاز است، مثلا در اتاق سرور رایانه ها و اتاق عمل ، از ترکیب یو پی اس و ژنراتور استفاده می شود.

نحوه کار به این صورت است که در هنگام قطع برق برای جلوگیری از اختلال در کار سیستم تا به کار افتادن ژنراتور، یو پی اس به طور آنی وارد مدار می شود و برق اضطراری را تأمین می کند. به محض آماده شدن ژنراتور جهت برق دهی ، یوپی اس از مدار خارج می گردد و برق مورد نیاز از ژنراتور تأمین می شود. توان یوپی اس، با توجه به میزان توان مصرفی دستگاههای مصرف کننده، محاسبه میشود و باتری های آن را با در نظر گرفتن زمان تغذیه برای مدت 7 الی 15 دقیقه (باتوجه به زمان به کار افتادن ژنراتور) انتخاب می کنند.