توضیحات
4-5-4 مجموعه موتور ـ ژنراتور ac / موتور dc / باتري
اين UPS از يك مجموعه موتور ـ ژنراتور استاندارد به‌منظور مناسب سازي و بهبود توان و نيروي برق دائمی مطابق شكل 4-34 استفاده می‌کند. هنگامی‌که منبع توان نرمال در دسترس است، موتور dc توسط مدار كنترل ولتاژ ميدان به نحوي كنترل می‌شود كه به‌صورت ژنراتور عمل كرده و ولتاژ باتري را تأمین نمايد.
هنگامی‌که منبع توان نرمال دچار مشكل شده يا قطع می‌گردد، موتور توسط مدار كنترل ولتاژ ميدان از ژنراتور به موتور تغيير وضعيت می‌دهد. موتور dc از باتري نيرو گرفته و موتور ـ ژنراتور ac را بدون وقفه تحريك می‌کند.
شكل 4 -34: مجموعه موتور ـ ژنراتور ac / موتور dc / باتري مزاياي اين امر عبارت‌اند از:
- مناسب سازي توان و ايزولاسيون بار عالي.
- ظرفيت اضافه‌بار و اتصال كوتاه عالي.
- تعمير و نگهداري به افراد ذيصلاح و متخصص نياز ندارند.
- خرابي مدارهاي يا موتور dc تاثيري بر مناسب سازي توان ندارد.
معايب و محدوديت هاي اين امر عبارت است از:
- جاروبك هاي موتور dc به نگاهداري و تعويض نياز ندارند.
5-5-4 ژنراتور ac / موتور dc / باتري
اين UPS (شكل 4-35) از يك موتور dc استفاده می‌کند تا به‌طور دائم ژنراتور ac را تحريك كند. يك یک‌سوساز / شارژ کننده ورودي ac را به dc تبديل و آن را به موتور و باتري اعمال می‌کند. اين سيستم كم هزينه تر از سيستم معرفی‌شده در بخش 4-5-4 است ولي درصورتی‌که خرابي رخ دهد نمی‌تواند به مناسب سازي و ايزوله ساختن نيروي خط برق شهري ادامه دهد. برخي سازندگان اين نوع سيستم مدارهاي جداگانه اي براي موتور dc و شارژ كننده باتري پیش‌بینی كرده و چرخ لنگري را براي چرخش در مدت‌زمان سويچينگ، در صورت خرابي منبع توان معمولي، اضافه می‌نمایند. سازندگان ديگر با كاهش مدارات و حذف چرخ لنگر سيستم راسادهتر نموده اند.
شكل 4 -35: ژنراتور ac / موتور dc /باتري مزاياي اين سيستم عبارت‌اند از:
- فركانس خروجي را می‌توان در تمام اوقات و به‌طور بسيار دقيق تنظيم كرد.
- اين سيستم توان و نيروي برق را مناسب سازي كرده و بار را از برق شهري ايزوله می‌کند.
- تعمير و نگهداري نيازي به افراد متخصص ندارد.
- هزينه آن كمتر از سیستم‌هایي است كه هر دو موتور dc و ac را دارند.
- در صورت تغيير فركانس هاي ورودي، فركانس خروجي پايداري خود را حفظ می‌کند.
- می‌توان آن را به‌عنوان تغيير دهنده فركانس به کاربرد.
معايب و محدوديت هاي اين سيستم عبارت‌اند از:
- خرابي مدارات dc از مناسب سازي توان جلوگيري می‌کند.
- مدارات یک‌سوساز سبب كاهش راندمان می‌شوند.
- جاروبك هاي موتور dc به نگهداري و تعويض نياز دارند.
6-5-4 سيستم موتور ـ ژنراتور / اينورتر برون ـ خط (off – line)
اين سيستم UPS مطابق شكل 4-36 يك اينورتر ac حالت ـ جامد را جايگزين موتور dc مثال هاي قبلي می‌کند. مجموعه موتور ـ ژنراتور ac، حتي در صورت ايجاد نقص و خرابي در مدارهاي اينورتر و dc، مناسب سازي دائمی خط نيروي برق شهري را تأمین می‌کند. معمولاً اينورتر خاموش است. در صورت از دست رفتن توان عادي و نرمال، اينورتر روشن شده و انرژي باتري ذخیره‌شده را به ac تبديل كرده و مجموعه موتور ـ ژنراتور را تحريك می‌کند.
مزاياي اين سيستم عبارت‌اند از:
- حتي اگر مدارات dc دچار خرابي شوند مناسب سازي و ايزولاسيون خط برق شهري برقرار خواهد بود.
- ازآنجاکه اينورتر معمولاً خاموش است، راندمان بالا خواهد بود.
- به نگهداري و جايگزيني جاروبك ها نيازي نيست.
معايب و محدوديت هاي آن عبارت است از:
- امكان دارد قابليت اعتماد اينورتر به‌اندازه موتور dc نباشد.
تا زماني كه اينورتر روشن نشده است، خرابي آن قابل آشكارسازي و تشخيص نخواهد بود.
شكل 4 -36: سيستم موتور ـ ژنراتور / اينورتر برون ـ خط
7-5-4 سيستم موتور ـ ژنراتور / اينورتر بر ـ خط (on – line)
تفاوت اين سيستم UPS كه UPS مختلط يا هيبريد ناميده شده ودر شكل 4- 37 نشان داده‌شده است با سيستم برون ـ خط فقط در آن است كه یک‌سوساز و اينورتر در اين سيستم همواره در حال عمليات و كار هستند. در صورت خرابي هر يك از اين وسايل، اينورتر و یک‌سوساز كنارگذر می‌شوند.
شكل 4 -37: سيستم موتور ـ ژنراتور / اينورتر بر ـ خط
مزيت اين سيستم عبارت است:
- خرابي در یک‌سوساز يا اينورتر اثري بر من اسبسازي نيروي برق ندارد.
عيب اين سيستم عبارت است از:
- اينورتر به‌اندازه موتور قابل‌اعتماد نيست.
8-5-4 سيستم موتور ـ ژنراتور ماشين
اين سيستم مطابق شكل 4-38 از يك ماشين احتراق داخلي، يك كلاچ الكترو مكانيكي يا كلاچ مغناطيسي، يك چرخ لنگر با محور افقي، يك ژنراتور ac و يك موتور dc (بعلاوه تجهيزات كنترل و انتقال) تشکیل‌شده است.
شكل 4 -38: سيستم موتور ـ ژنراتور / ماشين
در عمليات عادي، منبع نيروي برق نرمال ورودي به موتور ac، چرخ لنگر و ژنراتور را تحريك كرده و اين امر سبب می‌شود كه ژنراتور بار راتغذيه نموده و چرخ لنگر انرژي جنبشي را ذخيره كند. هنگامی‌که منبع توان نرمال از كار ميافتد، چرخ لنگر ژنراتور ac را تحريك كرده و توسط كلاچ ماشين را راه می‌اندازد. سپس ماشين ژنراتور ac را تحريك كرده و باعث می‌شود كه ژنراتور نيروي برق را بدون وقفه به بار منتقل كند. با انتخاب مناسب عناصر به‌منظور حداقل سازي زمان‌های شروع و كار ماشين، افت فركانسي را می‌توان بدون پرداخت هزينه اي تقریباً در محدوده 5/1 تا 2 هرتز نگاهداشت. بنابراين با فركانس حالت پايدار 60 هرتز، فركانس حالت گذرا 58 تا 5/58 هرتز خواهد بود. زمان صرف شده براي شروع ماشين، سرعت گرفتن و در اختيار گرفتن بار، معمولاً تا 2 3 ثانيه می‌باشد.
مزاياي اين سيستم عبارت‌اند از:
- مدت‌زمان عمليات، پس از ازکارافتادن نيروي برق معمولي، فقط توسط مقدار سوخت موجود محدود می‌شود.
- داراي ظرفيت اضافه‌بار و اتصال كوتاه عالي است.
- تعمير ونگاهداري آن به افراد متخصص نياز ندارد.
- سيستم داراي حالات خرابي قابل پیش‌بینی است.
- هیچ‌گونه باتري در اين سيستم وجود نداشته و موضوع نگهداري آن منتفي است.
معايب آن عبارت‌اند از:
- كلاچ مكانيكي در طول هر آغاز به کار دچار فرسودگي و گسستگي شده و به نگهداري مكرر و پرهزینه نياز دارد.
- ميل لنگ ماشين بارهاي محوري سنگين را تحمل كرده و به طراحي خاصي نياز دارد. نگاهداري و جايگزيني اجزاء آن پرهزینه است.
- اگر عمليات درازمدتي موردنیاز باشد، ماشين ژنراتور ديگري جهت تهويه هوا، روشنايي و ساير بارهاي مشابه بايد پیش‌بینی و تدارك ديده شود.
