انقطاع التيار الكهربائي، وفقدان البيانات، وتوقف الإنتاج - هذه كوابيس تبقي الشركات مستيقظة في الليل. اختيار نظام إمداد الطاقة غير المنقطع (UPS) المناسب يشبه تسليح العمليات الحرجة بدرع منيع ضد الاضطرابات الكهربائية. ولكن كيف يمكن للمؤسسات أن تضمن أن هذا الدرع فعال ومصمم خصيصًا لتلبية احتياجاتها؟ يحلل الدليل الفني لشركة Fuji Electric India الاعتبارات الرئيسية لاختيار وتكوين UPS، ويقدم خريطة طريق لبنية تحتية للطاقة مرنة.
قبل اختيار UPS، يعد تحديد المتطلبات التشغيلية أمرًا بالغ الأهمية. تغطي تطبيقات UPS مجالات حرجة متنوعة، بما في ذلك الإضاءة، وطاقة التشغيل، والنقل، وأنظمة المرافق الميكانيكية، والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء، ومعالجة البيانات، والاتصالات السلكية واللاسلكية، ودعم الحياة، ودوائر الإشارات. قد تتطلب بعض المرافق UPS لخدمة أغراض متعددة في وقت واحد. تشمل العوامل الرئيسية التي يجب تقييمها ما يلي:
- وقت التأخير المقبول: الفجوة القصوى المسموح بها بين انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي وتنشيط UPS.
- مدة النسخ الاحتياطي: الحد الأدنى لوقت التشغيل المطلوب للطاقة في حالات الطوارئ أو النسخ الاحتياطي.
- أهمية الحمل: أهمية الأحمال التي يجب على UPS دعمها.
تؤثر هذه العوامل بشكل مباشر على اختيار سعة ونوع UPS.
تعتبر الطاقة أحادية الطور شائعة في المنازل والشركات الصغيرة، وهي كافية للإضاءة والمراوح وتكييف الهواء المحدود وأجهزة الكمبيوتر والمحركات التي تقل عن 5 أحصنة. ومع ذلك، تسحب المحركات أحادية الطور تيارات بدء تشغيل أعلى بكثير مقارنة بنظيراتها ثلاثية الطور، مما يجعل الطاقة ثلاثية الطور أكثر كفاءة للتطبيقات الصناعية.
تهيمن الطاقة ثلاثية الطور على الشركات الكبيرة ومراكز البيانات والتصنيع على مستوى العالم. على الرغم من أن الترقية إلى ثلاثي الطور تتضمن تكاليف أعلى، إلا أنها تتيح كابلات أكثر أمانًا واقتصادية. في الهند، تعد التوصيلات ثلاثية الطور قياسية للأحمال التي تزيد عن 5-7 كيلو واط. يعتمد اختيار UPS (أحادي أو ثلاثي الطور) على:
- أنواع الأحمال المتصلة.
- توزيع الكهرباء في المبنى من لوحة المفاتيح إلى الغرف المحمية.
تتكون الطاقة ثلاثية الطور من ثلاث دوائر أحادية الطور مع اختلافات في الطور تبلغ 120 درجة، مما يوفر قدرة طاقة أعلى. تتميز أنظمة UPS بثلاثة تكوينات طور محتملة:
- إدخال ثلاثي الطور / إخراج ثلاثي الطور (3/3): للأحمال ثلاثية الطور.
- إدخال ثلاثي الطور / إخراج أحادي الطور (3/1): للأحمال أحادية الطور.
- إدخال أحادي الطور / إخراج أحادي الطور (1/1): للتطبيقات الصغيرة مثل أجهزة الصراف الآلي أو أجهزة الكمبيوتر المكتبية.
يعمل توفير الحماية المركزية للطاقة باستخدام أنظمة UPS ثلاثية الطور الكبيرة على تبسيط تخطيط الاستمرارية، بينما تستخدم الأساليب اللامركزية وحدات UPS أصغر متعددة للحماية المحلية.
يتضمن تحديد سعة UPS ما يلي:
- طلب الحمل: جدولة الأحمال المتصلة، بما في ذلك معاملات القدرة (مقاسة أو مقدرة).
- تكوين UPS: حدد التكرار (على سبيل المثال، N+1 للأحمال الحرجة).
- اختيار السعة: اقسم إجمالي الحمل على N للحصول على سعة UPS الفردية.
بالنسبة للأحمال الديناميكية، يجب مراعاة عوامل مثل تيارات الاندفاع، وتيارات العملية القصوى، وتسلسلات التشغيل.
توفر البطاريات طاقة التيار المستمر أثناء انقطاع التيار الكهربائي وهي ضرورية لوظائف UPS. تعتبر بطاريات الرصاص الحمضية المنظمة بالصمام (VRLA) سائدة بسبب التشغيل الخالي من الصيانة. الاعتبارات الرئيسية:
- عمر التصميم مقابل العمر الفعلي: يتأثر بدرجة الحرارة ودورات الشحن وعمق التفريغ.
- تأثير درجة الحرارة: تنخفض السعة إلى أقل من 25 درجة مئوية؛ يتضاعف العمر الافتراضي لكل 8 درجات مئوية فوق 25 درجة مئوية.
- تردد/عمق التفريغ: تقلل الدورات الضحلة المتكررة من العمر الافتراضي أقل من الدورات العميقة.
يجب أن تأخذ سعة البطارية في الاعتبار:
- خصائص الحمل (مستمرة، غير مستمرة، فورية).
- هوامش التصميم (مخزن مؤقت بنسبة 10-15٪).
- عوامل الشيخوخة (مضاعف 1.25 للرصاص الحمضي).
- معاملات تصحيح درجة الحرارة.
الكابلات: يعتمد المقطع العرضي على الارتفاع المسموح به في درجة الحرارة وانخفاض الجهد. قد تتطلب الموصلات المحايدة في الأنظمة ثلاثية الطور ضعف المقطع العرضي للمرحلة.
حماية الدائرة: تحمي قواطع الدائرة ذات الغلاف المصبوب (MCCBs) من الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة. قواعد التنسيق:
- يجب أن تتحمل الأجهزة الموجودة في المنبع تيارات خطأ أعلى من الأجهزة الموجودة في المصب.
- تتطلب حماية البطارية MCCBs مع إعدادات الرحلة المغناطيسية أقل من 70٪ من تيار قصر الدائرة للبطارية.
يضمن الاختيار الصحيح للكابل وجهاز الحماية موثوقية النظام وسلامته أثناء الأعطال.