مشخصات فنی عمومی و اجرایی تاسیسات برقی ساختمان : ضابطه شماره 110 جلد 1 | ۴-۱۰- پیکره بندی های سیستم برق بدون وقفه (UPS)

۱-۴-۱۰- کلیات 

سیستم برق بدون وقفه (UPS) آن گونه که در این فصل شرح داده شده، سیستمی می باشد که بر مبنای تجهیزات الکترونیک قدرت عمل می کند. کارکرد اصلی UPS، تأمین پیوستگی و کیفیت مشخصی از برق برای تجهیزات استفاده کننده به هنگام بروز اشکال کلی یا جزئی در منبع اصلی برق که معمولا شبکه برق محلی است، می باشد. هنگامی که توان تولید شده توسط شبکه برق در دسترس نباشد یا قابل قبول نباشد این کار با تبدیل توان از برق و/یا گونه ای از شکل های انرژی ذخیره برای تامین توان مورد نیاز تجهیزات استفاده کننده در دوره زمانی معین انجام می شود. 

تجهیزات استفاده کننده که بیشتر به آنها بار حساس گفته می شود، ممکن است شامل یک یا چند تجهیز باشد که در یک اتاق یا ساختمان قرار دارند و تجهیزاتی هستند که استفاده کننده تشخیص داده که آن ها به برقی که دارای پیوستگی و کیفیت بهتری نسبت به برقی که به طور عادی در دسترس است نیاز دارند. بار حساس معمولا شکلی از تجهیزات پردازش داده می باشد، اگر چه ممکن است شامل تجهیزات دیگری مانند وسایل روشنایی، وسایل اندازه گیری پمپ ها یا تجهیزات مخابراتی نیز باشد. منبع انرژی ذخیره مورد نیاز برای تغذیه برق این بارها که غالباً به صورت باتری است، می تواند برای مدت زمان مشخصی از چند لحظه تا چند ساعت برق تجهیزات را تأمین کند. این فاصله زمانی مدت زمان انرژی ذخیره یا زمان انرژی پشتیبانی گفته می شود. 

UPSهای گوناگون برای برآورده کردن نیازهای کاربران در مورد پیوستگی و کیفیت برق برای بارهای کوچک تر از چند صد وات تا چندین مگاوات ساخته می شوند. 

متن زیر محدوده ای از پیکره بندی های مختلف UPS را از یک واحد تکی گرفته تا سیستم های پیچیده تر، برای افزایش شاخص دسترس پذیری برق تغذیه کننده بار ارایه می دهد. 

پیکره بندی های متفاوت UPS برای به دست آوردن درجه های شاخص دسترس پذیری برق تغذیه کننده بار و/یا افزایش توان اسمی خروجی به کار می رود. 

این بخش مشخصه های پیکره بندی های متداول مورد استفاده را شرح می دهد. 

۲-۴-۱۰- UPS تک خروجی 

۱-۲-۴-۱۰- کلیات 

UPS تکی شامل یک منبع ذخیره انرژی و یک یا چند مبدل توان ایستا همچون یکسوساز/شارژر باتری و اینورتر است و دارای کارایی اظهار شده سازنده است (به بند ۵-۳-۴ در استاندارد ملی ایران به شماره ۳-۷۰۲۷ مراجعه شود). UPS تکی دارای شاخص دسترس پذیری مناسب برای تجهیزاتی است که نیازمند “ تراز اطمینان به درستی ۱ ” هستند (1 IRL به پیوست "ذ" استاندارد ملی ایران به شماره ۳-۷۰۲۷ مراجعه شود).

۲-۲-۴-۱۰- UPS تکی پایه 

یک UPS تکی پایه یک واحد UPS است که هیچ مسیر جایگزینی برای اطمینان از پیوستگی تامین توان بار ندارد. به شکل (۱۰-۱) مراجعه شود. 

هنگام بروز اشکال در برق (.a.c) ورودی منبع ذخیره انرژی برای مثال باتری توان خروجی را در حالی که ولتاژ (.d.c) در حال پایین آمدن می باشد تامین می کند و این کار تا زمانی ادامه می یابد که این ولتاژ به قدری پایین نیامده باشد که دیگر نتوان ولتاژ خروجی را در محدوده مورد نظر نگه داشت. مدت زمانی که دستگاه می تواند بدون ورودی (.a.c) کار کند توسط نوع و ظرفیت باتری تعیین می شود. 

یادآوری 1- توپولوژی های UPS دو تبدیله تعاملی خط و آماده به کار که در بخش ۱۰-۵ شرح داده شده اند، مثال هایی از UPS تکی پایه هستند. 

یادآوری 2- در برخی از کاربردهای UPS پذیرفته شده است که افزون بر خروجی (a.c) یک منبع برق (.d.c) بدون وقفه نیز مورد نیاز است. بر پایه توافق بین سازنده UPS و خریدار توان (d.c) می تواند از خط ارتباط (.d.c) گرفته شود. چنین الزامات مربوط به (.d.c) در دامنه کاربرد این نشریه قرار نمی گیرد.

۳-۲-۴-۱۰- UPS تکی با بای پس 

UPS تکی با بای پس، UPS تکی پایه ای است که مسیری جایگزین (بای پس) به آن افزوده شده است تا از پیوستگی تامین توان بار در شرایط زیر اطمینان به دست آید (به شکل (۱۰-۲) مراجعه شود). 

    الف) خرابی UPS تکی پایه 

    ب) وقوع پدیده های گذرا در جریان بار (نظیر جریان های اضافه بار، هجومی یا خطا) بیش از جریانی که برای UPS تکی پایه ای مجاز است ولی از جریان مجاز مسیر بای پس بیش تر نیست. 

چنانچه منبع (a.c) ورودی با الزامات موجود برای (a.c) خروجی سازگار باشد. افزودن بای پس دسترس پذیری برق را افزایش می دهد. 

پیاده سازی فیزیکی بای پس می تواند با نیمه هادی (مانند: تریستور، ترایاک، ترانزیستور) و/یا وسایل الکترومکانیکی (مانند: رله، اتصال دهنده) انجام شود به شرط آن که کنترل و فعال سازی بای پس با الزامات مشخص شده برای UPS سازگار باشد (به بند ۵ استاندارد ملی ایران به شماره ۳-۷۰۲۷ مراجعه شود). 

۳-۴-۱۰- UPS موازی 

UPS موازی شامل دو یا چند UPS تکی است که خروجیهای (a.c) آنها در شرایط عادی به یک خط خروجی مشترک (.a.c) وصل شده است. 

یادآوری 1- به هنگام کاربرد UPS موازی می توان از قطع کننده های آنی برای وصل یا قطع UPS از خط خروجی مشترک (a.c) استفاده نمود به بخش ۱۰-۶ مراجعه شود) 

تعداد کل UPSهای تکی در UPS موازی برابر است با "n+r" که در آن :

n تعداد UPSهای تکی مورد نیاز برای تامین باره 

r تعداد UPSهای جایگزین است. 

UPS موازی جایگزین شامل دست کم یک UPS جایگزین "n+1" است و دسترس پذیری بیشتری نسبت به UPS تکی مشابه دارد، زیرا هر UPS در صورت بروز نقص و یا انجام برنامه نگهداری می تواند بدون اثرگذاری بر روی پیوستگی توان تحویلی به بار از مجموعه جدا شود. 

UPS موازی شارژ سریع هیچ UPS جایگزینی ندارد "n+0" و دسترس پذیری کمتری نسبت به UPS تکی مشابه دارد، زیرا خرابی هر UPS می تواند بر روی پیوستگی توان تحویلی به بار تأثیرگذار باشد. 

۱-۳-۴-۱۰- UPS موازی با بای پس مشترک 

این پیکره بندی در برگیرنده UPS یکی پایه موازی شده و یک بای پس مشترک کلی تعبیه شده است. به شکل (۱۰-۳) مراجعه شود. 
یادآوری - یادآوری های ۱ تا ۵ شکل (10-2) در اینجا نیز کاربرد دارد. 

۲-۳-۴-۱۰- UPS موازی با بای پس توزیع شده 

این پیکره بندی شامل UPSهای موازی شده با طراحی بای پس است تا اطمینان حاصل شود هنگامی که UPS در حالت بای پس کار می کند جریان اسمی بار از مسیر بای پس توزیع شده می گذرد بدون اینکه در هیچ یک از آنها اضافه بار روی دهد. به شکل (۱۰-۴) مراجعه شود. 

یادآوری - یادآوری های ۱ تا ۵ شکل (10-2) در اینجا نیز کاربرد دارد. 

۳-۳-۴-۱۰- UPS جایگزین آماده به کار 

پیکره بندی UPS جایگزین آماده به کار شامل دست کم دو UPS تکی با بای پس است. ورودی بای پس UPS فعال که توان بار حساس را تامین می کند از طریق خروجی (a.c) یک UPS جانشین تغذیه می شود. معمولا UPS تکی پایه ای فعال، تغذیه توان بار را به عهده دارد و در صورت بروز خرابی بار را به UPS جانشین انتقال می دهد. به شکل (۱۰-۵) مراجعه شود. 

یادآوری - یادآوری های ۱ تا ۵ شکل (10-2) در اینجا نیز کاربرد دارد. 

گونه ای از پیکره بندی UPS جایگزین آماده به کار شامل دو یا چند UPS فعال است که به یک UPS جانشین وصل است. 

۴-۴-۱۰- UPS دو خروجی 

۱-۴-۴-۱۰- UPS دو خروجی پایه 

یک UPS دو خروجی پایه شامل دو UPS است که هر کدام دارای یکی از پیکره بندیهای معرفی شده در بخش ۱۰-۴ می باشد و خروجی (a.c) آنها به مسیرهای جداگانه وصل شده است به شکل (۱۰-۶) مراجعه شود. 

یادآوری - یادآوری های ۱ تا ۵ شکل (۱۰-۲) در اینجا نیز کاربرد دارد. 

    • هدف اصلی از پیکره بندی دو خروجی تغذیه بارهایی است که امکان پذیرش ورودی دوگانه را دارد. 

    • یک UPS با پیکره بندی دو خروجی پایه به طور معمول دارای طراحی جایگزینی است به گونه ای که هر یک از دو مسیر بتوانند کل بار را تغذیه نمایند .("2n"). دسترس پذیری UPS دو خروجی جایگزین از دسترس پذیری پیکره بندی UPS موازی جایگزین با همان تعداد UPS مشابه بیش تر است. 

    • دسترس پذیری بالاتر به دلیل آن است که علاوه بر وجود جایگرین برای تغذیه کننده بروز اشکال در یک خروجی، برای خروجی دیگر مشکلی پدید نمی آورد. 

یادآوری - پیکره بندی دو خروجی نیازمند سیم کشی دوگانه برای تغذیه است. 

۲-۴-۴-۱۰- UPS دو خروجی جایگزین - آماده به کار 

پیکره بندی دو خروجی جایگزین آماده به کار پیکره بندی دو مسیره ای است که برای تغذیه بارهای تک ورودی به کار گرفته شده است و آن را می توان با استفاده از سیستم انتقال توان که تأثیر اشکال در یک ورودی را در خروجی از بین می برد، ساخت سیستم انتقال اطمینان می دهد که توان تنها از یکی از دو مسیر به بار تحویل داده می شود و در حالت اشکال در تغذیه، بار به مسیر آماده کار جانشین انتقال می یابد. به شکل (۱۰-۷) مراجعه شود. برای سیستم انتقال به بند ۵-۵ استاندارد ملی ایران به شماره ۳-۷۰۲۷ مراجعه شود. 

یادآوری - برخی از بارها نیاز دارند که UPSهای A و B برای حفظ پیوستگی تغذیه بار در لحظه انتقال توان با هم سنکرون بشوند.