برق اضطراری (UPS)

برق اضطراری (UPS)

 مقدمه:

برخی از سیستم‌های حساس و مهم در منازل و اماکن عمومی یا در ادارات و کارخانه‌ها باید هنگام قطع برق شهر به طریقی از یک منبع تغذیه دیگر استفاده کنند و به کار خود ادامه دهند . منابع تغذیه‌ای که وظیفه تامین برق را در هنگام قطع برق شبکه به‌عهده دارند " منابع تغذیه اضطراری " نامیده می‌شوند . منابع تغذیه اضطراری بسته به نوع سیستم مورد تغذیه ، خصوصیات متفاوتی دارند.

برخی از منابع برق اضطراری که از باطری برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند، فقط قادرند برای مدت محدودی ( بسته به مقدار مصرف سیستم مورد تغذیه ) برق آنرا تامین نمایند، ولی برخی دیگر قادرند به مدت نامحدودی تا زمان وصل شدن مجدد برق شهر، برق اضطراری را تامین کنند .

اینگونه سیستم‌ها دارای موتور مکانیکی و ژنراتور می‌باشند و تا زمانی که سوخت موتور مکانیکی تامین شود می‌توانند در محدوده قدرت نامی ژنراتور برق اضطراری را تامین نمایند. خصوصیت دیگری که منابع تغذیه اضطراری را از یکدیگر متمایز می‌کند مدت زمانی است که طور می کشد تا بعد از قطع شدن برق شبکه، برق اضطراری وصل شود. برخی از سیستم‌ها قادرند بدون تاخیر بعداز قطع برق شهر در عرض چند میلی ثانیه برق اضطراری را وصل نمایند. اینگونه منابع تغذیه اضطراری که معمولا انرژی خود را از باطری تامین می‌کنند در مکان‌هایی مانند اتاق عمل – اتاق کامپیوتر- سیستم‌های نظامی و ... مورد استفاده قرار می‌گیرند در مقابل سیستم‌هایی که از موتور مکانیکی و مولد برای تولید برق اضطراری استفاده می‌کنند بدلیل اینکه موتور مکانیکی برای راه اندازی نیازمند زمان است دارای تاخیر در وصل برق اضطراری خواهند بود . لذا باتوجه به خصوصیات و نیاز محل مورد استفاده یکی از این سیستم‌ها یا ترکیبی از هر دو نوع ممکن است استفاده گردد.

1- برق اضطراری سیستم های ایمنی و حفاظتی:

در سیستمهای ایمنی و حفاظتی نظیر سیستم اعلام حریق و سیستم تلویزیون مداربسته یا سیستم اعلام سرقت برق اضطراری جزو ضروریات سیستم بوده و بسیار مهم می باشد. معمولا چون ولتاژ تغذیه این سیستم ها ولتاژ پایین " DC "و در حدود 6 تا 12 ولت می باشد لذا در خود تابلوی اصلی سیستم محلی برای باطریهای اضطراری در نظر می گیرند. این باطریها 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 تاخیر وارد مدار شده و برق اضطراری سیستم را تامین می نمایند. مدت زمان تامین برق اضطراری بستگی به ظرفیت باطریهای مورد استفاده و مصرف سیستم دارد.

مشخصات باطری مورد نیاز معمولا در راهنمای پانل اصلی ذکر می گردد. در صورت طولانی شدن زمان قطع برق شهر در اینگونه سیستمها باید قبل از اینکه شارژ باطری پایین بیاید و باطری کارآیی خود را از دست بدهد آنرا با باطری پر تعویض نمود. برخی از انوع باطریهای مورد استفاده در این سیستمها را در زیر مشاهده می نمایید:
Dry-battery-ups
باطریهای اسیدی آب بندی شده (این نوع باطریها که به آنها خشک نیز می گویند نیاز به نگهداری ندارند)
Nickel---cadmium-batteries
باطریهای نیکل – کادمیم (این باطریها نسبت به باطریهای اسیدی دارای حجم کمتری بوده وقابل شارژ نیز می باشند).

2- برق اضطراری برای کامپیوترها:
برای کامپیوترها و سایر دستگاههایی که در صورت قطع برق امکان از دست رفتن اطلاعات در آنها وجود دارد یا برای مواردی مانند تجهیزات اتاق عمل که نیاز به اعمال برق اضطراری به سیستم بدون تاخیر می باشد از منابع تغذیه اضطراری بدون تاخیر (Uninterruptable Power Systems) (UPS) استفاده می گردد. در "UPS"ها برق باطریها توسط مدار اینورتر به ولتاژ 220 ولت "AC" تبدیل می گردد و در صورت قطع برق شهر در عرض چند میلی ثانیه در اختیار سیستم قرار می گیرد.

"UPS" در توانهای متفاوتی نظیر 300- 700 -1000 – 6000 ولت آمپر ساخته می شوند و باید باتوجه به تعداد و مصرف دستگاه هایی که باید تغذیه شوند "UPS" با توان مناسب را انتخاب نمود. البته علاوه بر محدودیتی که توان خروجی "UPS" در تعداد دستگاههای مورد تغذیه ایجاد می کند محدودیتی نیز در زمان تغذیه دستگاه ها وجود دارد.

هرچه ظرفیت باطریها بیشتر باشد مدت طولانی تری می توان دستگاه هارا تغذیه کرد . باطریها بطور جداگانه یا در کابینتهای خاصی (Battery Pack) قرار میگیرند و به ترمینال ورودی " DC " در پشت "UPS" وصل می شوند. "UPS"ها با ولتاژ 48 , 24 , 12 V DC تغذیه می شوند .

برای ولتاژ 24 ولت دو باطری 12 ولت و برای 48 ولت 4 باطری کاملا یکستان را با هم سری کرده و به "UPS" وصل می کنند. معمولا "UPS" ها دارای تنظیم کننده اتوماتیک ولتاژ (Automatic Voltage Regulation) (AVR) می باشند تا در هنگام وجود برق شبکه عمل تثبیت ولتاژ را نیز در محدوده مشخصی انجام دهند.

مقدار محدوده تثبیت ولتاژ معمولا بصورت درصد در مشخصات فنی "UPS" ذکر می گردد. هنگامی که ولتاژ ورودی پایین است "AVR" ولتاژ را پایین می آورد (BUCK) در "UPS" های جدید یک پورت RS232 وجود دارد که در پشت "UPS"قرار می گیرد و از آن جهت اتصال به کامپیوتر استفاده می شود .

بعد از وصل کردن "UPS" به کامپیوتر می توان با نرم افزار ارائه شده به همراه آن تنظیمات مربوطه را انجام داد. کانکتور اتصال به برق شهر نیز در پشت "UPS" قرار می گیرد و خروجیهای برق 220 ولت از پریزهای پشت "UPS" گرفته می شود.

یک "UPS" خانگی در توانهای 400 و 600 و 1000 ولت آمپر و اتصالات پشت "UPS"
در پانل جلوی " UPS "معمولا نشانگرهای زیر وجود دارد:


* نشانگر مقدار شارژ باطری
* نشانگر مقدار بار
* نشانگر اضافه بار
* نشانگر اضافه ولتاژ در شبکه
* نشانگر استفاده از برق باطری
* نشانگر استفاده از برق شبکه
* نشانگر تعویض باطری
* نشانگر کم بودن ولتاژ در شبکه
* دگمه خاموش
* دگمه روشن و تست

توجه : تعداد دستگاه های کامپیوتری که می توان به یک " UPS " وصل کرد به طور تقریبی از تقسیم کردن توان خروجی " UPS " بر حسب ولت آمپر به عدد 300 الی 320 ولت آمپر بدست می آیند . بعنوان مثال اگر توان خروجی " UPS " برابر 3000 ولت آمپر یا 3 KAV باشد می تواند حدود 10 کامپیوتر را تغذیه کند. برای بدست آوردن زمان تقریبی ( بر حسب دقیقه) که یک " UPS " بتواند با باطریهای معینی تعداد مشخصی کامپیوتر را تغذیه کند می توان از رابطه زیر استفاده کرد (فرمول محاسبه توان UPS):

60 (400 تعداد کامپیوتر ها) / (ظرفیت یک باطری برحسب آمپرساعت*ولتاژ ورودی)= UPS زمان تغذیه

3- برق اضطراری برای منازل و اماکن بزرگ:

در منازل و در مکانهای عمومی مانند فروشگاه ها – هتلها – بیمارستان ها – و یا در قسمت هایی از ادارات و کارخانه جات که نیاز به برق اضطراری دارند بدلیل بالا بودن مصرف نمیتوان از باطری استفاده کرد. در اینگونه موارد باید توسط یک مولد ، برق اضطراری را تامین کنیم . برای به گردش درآوردن این مولد ها از موتورهای مکانیکی استفاده می شود. هرچه توان الکتریکی خروجی بیشتر باشد باید موتور مکانیکی نیز قدرت بیشتری داشته باشد.

برای ژنراتورهای کم قدر که قابل حمل و نقل (Portable) می باشند و معمولا برای مراسمات یا در مکانهایی که فاقد برق شبکه می باشند استفاده می گردند از موتورهای مکانیکی کوچک که مانند موتور یک موتور سیکت می باشد استفاده می کنند. برای مصارف بالا که نیاز به موتور پر قدرت می باشد معمولا از موتور دیزل استفاده می شود.

در این موارد ژنراتور و موتور دیزل به همراه سایر تجهیزات در اتاق مخصوصی قرار می گیرد. سوخت موتورهای کم قدرت بنزین و موتورهای دیزلی گازوئیل می باشد و تا زمانی که سوخت موتور تامین شود می توان انرژی الکتریکی تولید کرد. برای استارت کردن ژنراتورهای کوچک معمولا از طنابی استفاده می شود که به دور محور موتور پیچیده شده است با کشیدن آن حرکت اولیه به محور داده می شود و موتور شروع به کار می کند برخی از این نوع ژنراتورها نیز دارای شستی استارت می باشدن که با فشار دادن آن موتور استارت می شود .

استارت مورتوهای دیزلی نیز در دیزل ژنراتورها با سویچ استارت انجام میگیرد. بر روی ژنراتورهای کوچک پریزهایی برای گرفتن برق خروجی 220 ولت وجود دارد ولی معمولا دیزل ژنراتورها دارای تابلو برق مجزا می باشند . تمامی ژنراتورها دارای کلید فیوز محافظ اضافه بار و اتصال کوتاه در خروجی می باشند. چند نمونه از این ژنراتورها را در زیر می بینید:

4- برق اضطراری آسانسور:

برای اینکه در هنگام قطع برق شبکه بتوان آسانسور را به نزدیکترین طبقه هدایت کرد و درب را برای خروج مسافر باز نمود از این سیستم ها استفاده می شود. وجود سیستم برق اضطراری برای آسانسور باعث می شود که عملیات نجات بطور اتوماتیک هنگام قطع برق شهر انجام گیرد و مسافر را از نگرانی برهاند. نمونه ای از این سیستم را که در عکس مشاهده می نمایید قادر است هنگام دو فاز شدن برق نیز وارد عمل شود. همچنین بر شارژ و کار کرد باطریها نیز نظارت دارد.

5- تامین روشنایی اضطراری:


برخی مواقع فقط می خواهیم از برق اضطراری برای تامین روشنایی استفاده کنیم . مثلا در محوطه بیرونی ساختمان یا در راهروهایی عمومی هتلها و خوابگاه ها و یا راه پله آپارتمانها می توان از این نوع سیستم روشنایی به طور موقت و در صورت ضرورت و تا زمان برقراری برق ژنراتور اضطراری استفاده کرد .

یک نمونه از این موارد چراغهایی است که معمولا دارای لامپ فلورسنت می باشند و در داخل قاب خود دارای یک باطری خشک و مدار الکترونیکی و یک ترانس افزاینده هستند. هنگام قطع برق شبکه برق باطری توسط مدار الکترونیکی به صورت متناوب در می آید و توسط ترانس افزاینده مقدار آن افزایش یافته و به دو سر لامپ اعمال گشته و باعث روشن شدن آن می گردد.

برای روشن و خاموش کردن بعضی از این لامپها از ریسمان آویزانی استفاده می گردد که به کلید داخل لامپ متصل است . تصویر مربوط به یک نمونه از این چراغها و کلید و LED های نشانگر را با توضیحات مربوطه در زیر می بنیند:

کلید سه حالته OFF- روشن شدن یک لامپ 1T – روشن شدن دو لامپ 2T

LED نشانگر شارژ بودن باطری CHARGE
LED نشانگر مقدار شارژ : LOW–HIGH

شستی تست ( TEST ) که با فشار دادن آن باید لامپها روشن شوند.
این چراغ دارای دو عدد لامپ فلورسنت 10 وات و باطری 6 ولتی 4 آمپر ساعت می باشد.

و بعد از قطع برق شهر در صورتی که کلید روی Off نباشد به طور اتوماتیک روشن می گردند .