53-3- الزامات کاهش‌دهنده قدرت موتور

همچنآن‌که در شكل 3-24 دربند 2-5-3 قابل‌ملاحظه است، ارتفاع باعث كاهش قدرت گشت آور محرك اوليه براي خروجي كامل ژنراتور می‌شود. افزايش اندازه موتور براي استفاده در ارتفاع بالاتر يك بايد محسوب می‌شود.

ژنراتورها در صورت تدارك هواي خنك براي دفع حرارت ایجادشده در برابر كاهش ظرفيت خروجي كمتر حساسيت دارند. قاعده كلي براي كاهش قدرت موتور با افزايش ارتفاع عبارت است از حدود 4 درصد كاهش قدرت موتور در برابر هر 1000 فوت (304 متر) افزايش ارتفاع. در موتورهاي توربوشارژ معمولاً كاهش قدرت در كمتر از يك حداقل ارتفاع تعیین‌شده مانند 2500 تا 5000 فوت (762 تا 1524 متر) بالاتر از سطح دريا، مطرح نمی‌باشد. ضريب افزايش حرارت محيطي برابر با يك درصد براي هر 10 درجه فارنهايت بالاتر از 60 درجه در نظر گرفته می‌شود. كاهش قدرت موتور براثر افزايش حرارت در مقايسه با تغييرات ارتفاع حائز اهميت نمی‌باشد.

63-3- سیستم‌های موتور ـ ژنراتور چندتايي

استفاده از واحدهاي چندتايي موتور ـ ژنراتورها و راه‌اندازی خودكار و هم‌زمانی آن‌ها در موارد لازم امکان‌پذیر است. كاربري چند واحد كوچك در برابر استفاده از يك واحد موتور ـ ژنراتور بزرگ مزيت دارد زيرا در صورت تعمير و نگهداري يكي از واحدها، برق اضطراري و پشتيبان ممكن است همچنان تداوم داشته باشد. در این‌گونه موارد راه انداري، معمولاً قابل‌اطمینان‌تر از يك واحد بزرگ است به‌ویژه اگر واحدها گرم و به‌طور منظم نگهداري شود و احتمال این‌که همه واحدها راه‌اندازی نشود بسيار غیرمحتمل خواهد بود.

واحدهاي كوچك همچنين ازنظر گسترش آتي سيستم نيز حائز اهميت است زيرا در صورت نياز می‌توان واحدهاي هم‌اندازه را از يك نوع انتخاب نمود كه طبعاً مسائل قطعات يدكي، نگهداري و آموزش را تسهيل می‌کند. گرايش به‌سوی برق اضطراري وسیع‌تر نيز استفاده از دستگاه‌های چندتايي را توجيه می‌نماید. شكـل،3-2،3-3 و 3-4 5-3 انواع مختلف سیستم‌های نوعي چندتايي را نشان می‌دهد.

يكي از عوامل مهمي كه در انتخاب بين واحدهاي كوچك و بزرگ موتور ـ ژنراتورها بايد موردتوجه قرار گيرد نوع استفاده از آن‌ها است. تقریباً همه واحدهاي كوچك با سرعت بالاتر (1800 دور در دقيقه) از واحدهاي بزرگ كار می‌کنند و اگر قرار است اين واحدها براي مدت طولاني به‌طور مدام مورد بهره‌برداری قرار گيرد، موتور بايد کاملاً ارزيابي شود. براي مقايسه بين ظرفيت ژنراتور مورداستفاده براي نيروي اوليه و ظرفيت ژنراتور پشتيبان به جدول 1-3 رجوع شود. واحدهاي با ظرفيت تأمین نيروي برق پشتيبان براي زمان خاموشي مورداستفاده قرار می‌گیرد و با آن ظرفيت نبايد به‌طور مداوم بهره‌برداری شود، ژنراتورهاي مورداستفاده براي تأمین برق پشتيبان اغلب با خروجي و افزايش دماي بالاتر از واحدهاي برق دائمی كار می‌کنند.

73-3- ساختار و كنترل

اجزاي اساسي الكتريكي يك سيستم موتور ـ ژنراتور شامل دستگاه موتور ـ ژنراتور و لوازم اندازه‌گیری، کنترل‌ها و وسايل کلید زنی مربوط به آن می‌باشد. این‌گونه تأسیسات اغلب شامل يك دستگاه ژنراتور تكي است كه يا براي تمامي بارهاي الكتريكي عادي يك ساختمان و يا براي يك مدار اضطراري محدود طراحی‌شده است. همچنين ممكن است دو يا چند ژنراتور به‌صورت موازي بار يكساني را تغذيه كنند. گاهي اوقات سامانه شامل دو يا چند ژنراتور از انواع و اندازه‌های مختلفي است كه بارهاي گوناگون را تغذيه می‌کنند.

83-3- سیستم‌های موتور ـ ژنراتور نوعي

اطلاعات ارائه‌شده در اين بند براي كمك به انتخاب اجزاي الكتريكي يك سيستم موتور ـ ژنراتور نوعي طراحی‌شده است و تمامي موارد ممكن را پوشش نمی‌دهد.

در شکل‌های ارائه‌شده براي هر دستگاه ژنراتور يك قطع كننده مدار نشان داده‌شده است. بنابراين در این‌گونه موارد ممكن است يك قطع كننده مدار از نوع ديگري از حفاظت در برابر اضافه جريان استفاده شود. براي ملاحظه بحث كامل حفاظت ژنراتور به فصل ششم نگاه كنيد.

در شکل‌های،3-2 3-،3،3-4 3- و 5 6-3 اختصارات زير استفاده‌شده است:

ATO = كليد انتقال خودكار با قطع كننده مدار برقي

CB = قطع كننده مدار EG = دستگاه موتور ـ ژنراتور

LDC = كنتاكتور قطع کننده بار، عملكرد برقي، نگهداري مكانيكي PC = كنتاكتور موازي كننده شكل 2-3 سيستم برق پشتيباني را نشان می‌دهد كه در صورت قطع برق عادي هر دو موتور به‌طور خودكار راه‌اندازی می‌شود. ژنراتور اول پس از رسيدن به ولتاژ فركانس كار، مدارهاي ق طعكننده بار را فعال نموده و بخشي از بار اضطراري را به اين ژنراتور منتقل می‌نماید. هنگامی‌که ژنراتور دوم به شرايط هم‌زمانی رسيد به‌طور خودكار با ژنراتور اول موازي می‌شود. پس از موازي شدن ژنراتورها، قسمتي يا درصورتی‌که ظرفيت كافي باشد تمامي بار اضطراري قطع‌شده به آن‌ها منتقل می‌شود.

شكل 2-3: دو دستگاه موتور ـ ژنراتور بااتصال موازي

شكل 3-3: سيستم كنترل اوج بار

اگر يك ژنراتور از كار بيفتد، فوراً از مدار خارج‌شده و بخش متناسبي از بار به ژنراتور دوم منتقل می‌شود.

هنگامی‌که ژنراتور ازکارافتاده دوباره برقرار شود، بار قطع‌شده مجدداً متصل می‌گردد. پس از بازگشت منبع برق عادي مجدداً بار به آن منتقل‌شده و ژنراتورها به‌طور خودكار خاموش می‌شوند.

در شكل 3-3 سيستمي از ژنراتـورهـاي پشتيبان نشان داده‌شده است كـه در ساعـات اوج بـار می‌توان از آن به‌عنوان تغذيه كمكي استفاده نمود. در اين نوع سيستم درحالی‌که سيستم برق عادي مدارهاي اضطراري را تغذيه می‌کند با استفاده از اين سامانه برحسب نياز بار می‌توان از يك ژنراتور يا بيشتر براي اوج بار به كار گرفت.

به‌این‌ترتیب كه پس از این‌که ژنراتور دوم در شرايط هم‌زمانی قرار گرفت به‌طور خودكار با ژنراتور اول موازي می‌شود. در مواردي كه سيستم برق عادي قطع می‌شود، بارهاي پيك به‌طور خودكار قطع‌شده و ژنراتورها بارهاي اضطراري را از طريق كليد انتقال تغذيه می‌کنند. استفاده از ژنراتورهاي پشتيبان در زمان اوج مصرف (peak shaving) ممكن است باعث افزايش فرسودگي و درنتیجه كوتاهي فواصل تعميرات اساسي دستگاه‌ها گردد، كه با نگهداري برنامه‌ای و درست می‌توان قابليت اطمينان به سيستم را حفظ نمود.

شكل 4-3 سيستم برق پشتيباني را با دو نوع بار اضطراري نشان می‌دهد كه يكي از آن ديگري حیاتی‌تر است.

هنگامی‌که برق اوليه قطع می‌شود، هر دو ژنراتور شروع به كار می‌کند. اگر بار شماره يك بار مرجح باشد، ژنراتوري كه اول به‌سرعت كار می‌رسد به‌وسیله ATD3 از طريق ATD1 بار مزبور را تغذيه می‌کند. هنگامی‌که ژنراتور ديگر به‌سرعت كار رسيد، بار شماره 2 را تغذيه خواهد کرد. اگر ژنراتوري كه بار شماره يك را تغذيه می‌کند در هرزمانی خراب شود، ژنراتور ديگر از بار شماره 2 به بار شماره يك منتقل می‌شود. هنگامی‌که برق اصلي بازمی‌گردد، هر دو بار به خط نامبرده منتقل‌شده و ژنراتورها خاموش می‌شوند.

شكل 4-3: سيستم انتخاب اولويت بار با سه منبع تغذيه

شكل 5-3: تركيب برق عمومي و نيروي اضطراري توليدي در محل

سيستم ارائه‌شده در شكل 5-3، کلید زنی و كنترل مدارهاي برق عمومي و نيروي تولیدشده در محل را نشان می‌دهد. در اين شكل دوشينه محلي وجود دارد: 1() يك شينه (ترجيحي) نيروي برق كامپيوتر و ديگر بارهاي ضروري را تغذيه می‌کند و (2) يك شينه برق اضطراري (ثانوي) كه در صورت قطع برق عادي نيروي برق ژنراتورها را از طريق بك وسيله (كليد) انتقال خودكار به بارهاي اضطراري تغذيه می‌کند.

در شرايـط كـار عـادي، يكي از ژنـراتورها براي تغذيه نيـروي مـداوم بـه شينه ترجيحي متصل خواهـد بود (شكل،3-5 EG1). مدارهاي كنترل ساده نیمه‌خودکار ژنراتورهاي خارج از مدار را بدون قطع بار راه‌اندازی و هم‌زمان نموده و با ژنراتور در حال كار موازي می‌نماید. همچنين مدارهايي پیش‌بینی می‌شود كه در صورت پايين بودن فشار روغن و يا ازدياد حرارت خنک‌کننده‌ها، بدون قطع بار ژنراتور ديگري را جايگزين نمايد، ليكن خرابي يك ژنراتور و جايگزيني آن با ژنراتور ديگر مستلزم قطع بار خواهد بود.

بارهاي بسياري همچون روشنايي، اعلام حريق، گرمايش و تهويه مطبوع از طريق كليد انتقال به‌وسیله سيستم برق عادي تغذيه می‌شود و در صورت قطع نيروي مزبور با عملكرد كليد انتقال ژنراتورهاي بيكار به‌طور خودكار راه‌اندازی شده و این‌گونه بارها را تغذيه می‌کنند.

شكل 6-3 مشابه شكل 3-3 می‌باشد كه در آن دستگاه‌های ژنراتور پشتيبان می‌تواند يك وظيفه دومي را نيز براي تغذيه اوج بار انجام دهد. اين سيستم برحسب الزامات بار می‌تواند يك يا هر دو ژنراتور را براي تغذيه اوج بار از طريق كليد ATD2 کلید زنی و راه‌اندازی نمايد درحالی‌که سيستم برق عادي نيز بارهاي اوليه و اضطراري را تغذيه می‌کند. ژنراتور دوم به‌طور خودكار با ژنراتور اول موازي می‌شود. بسته به ظرفيت ژنراتور، بار اوج می‌تواند برقرار بماند، يا این‌که كليد CB5 برق اضطراري اوج بار را قطع نمايد.

شكل 6-3: سيستم برق پشتيبان با موتور ـ ژنراتور دوگانه

93-3- شرايط ويژه

شرايط غیرمتعارف ارتفاع، دماي محيط، يا تهويه ممكن است مستلزم استفاده از ژنراتور بزرگ‌تر براي پايين نگه‌داشتن حرارت سیم‌پیچ‌ها و يا عایق‌بندی ويژه در برابر دماي بيشتر باشد. ژنراتورهاي مورداستفاده در مناطق گرمسير معمولاً در معرض رطوبت زياد، دماي بالا، قارچ‌ها، جانوران موذي و امثال آن قرار می‌گیرند و ممكن است نياز به عایق‌بندی ويژه مناطق گرمسيري و گرم‌کننده براي خشك نگه‌داشتن سیم‌پیچ‌ها و عایق‌کاری حفاظتي در برابر فساد داشته باشند.

3-3-10 ظرفيت موتور ـ ژنراتور

براي برخي ساختمان‌ها حداكثر بار مداوم ژنراتور عبارت است از مجموع بار هنگامی‌که تمامي تجهيزات در ساختمان در حال كار كردن باشد. براي ديگر موارد، ممكن است عملی‌تر و اقتصادی‌تر آن باشد كه يك يا چند مدار اضطراري به‌گونه‌ای در نظر گرفته شود كه فقط چراغ‌ها و تجهيزات ضروري معيني و شايد فقط يك آسانسور بر روي ژنراتور پشتيبان قرار گيرد. براي مشخص نمودن نياز به منبع سوخت بـه بندهاي 5 700 - و 6 701 - از استاندارد NFPA 70 بايد مراجعه شود