آشنایی با انواع سیستم برق اضطراری

قطعی برق و خاموشی‌های مکرر و چندساعته یکی از دغدغه‌های این روزهای بسیاری از ایرانی‌هاست. در این مطلب محصولاتی را برای تأمین برق اضطراری به شما معرفی خواهیم کرد که حداقل گوشه‌ای از مشکلات شما درهنگام خاموشی مرتفع شود.

برق اضطراری چیست؟

به هر سیستمی که موقع برق رفتگی، از منبع دیگری استفاده کرده و برق تامین کند، برق اضطراری میگویند. برق اضطراری، برقیست که موقع برق رفتگی، جایگزین برق اصلی می‌شود. انواع دیزل ژنراتورها، موتور برقها، اینورتر ها، یو پی اس ها، ups, cps سلول‌های خورشیدی، شامل برق اضطراری می‌باشند.

سیستم‌های برق اضطراری نقش حیاتی برای یک بیمارستان یا بانک ها را ایفا می‌کنند.

چرا به ابزارهای برق اضطراری نیاز داریم؟

از خاموش‌شدن منابع سرمایشی و گوشی‌ها که بگذریم، خسارت‌هایی که ممکن است به دستگاه‌های الکترونیکی وارد شود و کارهای نیمه‌کاره که هنوز در رایانه‌ها ذخیره نشده‌اند و ممکن است با قطع برق از دست بروند واقعا دلهره‌آور است؛

مخصوصا با گرانی و تورم بالای کشورمان که باعث شده است به‌سختی بتوان کالایی را در بازار پیدا کرد که زیر ده میلیون تومان باشد. یخچال، لباسشویی و تلویزیون از ضروری‌ترین کالاهای خانگی هستند که بیشتر از هر وسیله دیگری درمعرض خطر آسیب‌دیدگی ناشی از قطع ناگهانی برق هستند و قیمت هر کدام از آنها سه یا چهار برابر حقوق ماهیانه یک کارمند یا کارگر است.

مغازه‌داران و فروشگاه‌های موادغذایی مانند قصابی‌ها، مرغ‌فروشی‌ها و همه آنهایی که محصولاتشان به یخچال نیاز دارد، ازجمله قشر آسیب‌پذیر قطعی برق هستند.

این مشکل مخصوص تابستان هم نیست، در طول سال بارها ممکن است به‌دلیل نوسانات برق، اشکال در شبکه برق‌رسانی، خرابی‌هایی مانند ترکیدن ترانس (فشارقوی) و نظایر آنها برق قطع شود. مناطقی هم در کشور هستند که مدام با افت ولتاژ مواجه‌اند. همه اینها مشکلاتی هستند که نیاز به تجهیزات محافظت از دستگاه‌های الکتریکی و تأمین برق اضطراری را در زمان خاموشی تقویت می‌کنند.

همچنین بخوانید: آسیب های قطع برق در امور مردم و کاهش خسارت آن

انواع منابع برق اضطراری

انواع مولد برق اضطراری شامل موارد زیر می‌شوند که در ادامه به توضیح هر یک از آنها خواهیم پرداخت:

• UPS
• موتور برق یا ژنراتور
• اینورتر
• پنل خورشیدی
• ژنراتور بادی

1- برق اضطراری سیستم های ایمنی و حفاظتی

در سیستم های ایمنی و حفاظتی نظیر سیستم اعلام حریق، سیستم دوربین مدار بسته، سیستم اعلام سرقت، برق اضطراری جزو ضروریات سیستم بوده و تامین برق سیستم در مواقع قطعی برق بسیار مهم می باشد. در این سیستم ها از باطری خشک (بدون نیاز به نگهداری) به عنوان منبع تامین برق اضطراری استفاده می شود.

معمولا ولتاژ تغذیه این سیستم ها ولتاژ 12 و 24 ولت DC می باشد. لذا از یک یا 2 عدد باطری با ولتاژ مناسب که در خود تابلوی اصلی سیستم یا در جعبه تغذیه جداگانه جاسازی می شود، استفاده می کنند.

این باطری ها 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 به ظرفیت باطری ها مورد استفاده و مصرف سیستم بستگی دارد. مشخصات باطری مورد نیاز معمولا در دفترچه راهنمای دستگاه ذکر می گردد.

آشنایی با اتاق باتری و استانداردهای باطری روم

معایب این منبع برق اضطراری

درضمن ساختار شیمیایی باطری ها موجب حساسیت آنها به حرارت می باشد. گرم شدن باطری ظرفیت ذخیره سازی انرژی و همچنین عمر باطری را کم می کند. حرارت ایده آل برای باطری بین 22 تا 25 درجه است که حرارت ایده آل محیط های کاری بسته هم می باشد، لذا معمولا نگهداری باطری در خارج از محیط کاری بسته توصیه نمی شود و بعد از مدت معینی که بستگی به کیفیت باطری دارد عمر باطری به پایان می رسد (معمولا بین 2 الی 5 سال) و باید قبل از اینکه باطری کارایی خود را از دست دهد آنرا تعویض نمود.

2- سیستم برق اضطراری بدون وقفه (یو پی اس)

یوپی‌اس یا منبع تغذیه بدون وقفه (uninterruptible power supply (UPS)) یکی دیگر از منابع تأمین برق اضطراری است. این دستگاه در اصل یک باتری یو پی اس است که درون یک جعبه قرار گرفته است و با توجه به ظرفیتی که دارد، می‌تواند دستگاه‌هایی را که با خروجی AC کار می‌کنند روشن نگه دارد. این مدت‌زمان می‌تواند از چند دقیقه تا یک ساعت باشد.

بسته به نوع یوپی‌اس می‌توانید چندین دستگاه را به آن متصل کنید. برای مثال اگر رایانه‌تان را به آن وصل کرده باشید، بین چند دقیقه تا چند ساعت بعد از قطع برق همچنان سیستم رایانه را روشن نگه می‌دارد تا بتوانید فایل‌هایی را که باز مانده‌اند ذخیره کنید یا تا چند ساعت به کار روی پروژه ادامه دهید. مخصوصا گیمرها ممکن است به‌شدت به این دستگاه نیاز داشته باشند، چون ممکن است در مرحله دشواری از بازی باشند و هنوز آن را ذخیره نکرده باشند!

یوپی‌اس می‌تواند به‌عنوان محافظ ولتاژ مضاعف هم کار کند. این دستگاه با تنظیم نوسان برق و اختلالات ولتاژ اجازه نمی‌دهد که دستگاه‌های الکترونیکی آسیب برسد. مناطقی که با افت مکرر ولتاژ برق مواجه هستند واقعا به این دستگاه نیاز خواهند داشت.

همچنین بخوانید: نحوه انتخاب UPS مناسب و راهنمای خرید یو پی اس

3- موتور برق

موتور برق در اندازه‌ها و ظرفیت‌های مختلف وجود دارد. از موتور برق هم در منازل و ادارات، هم در مغازه‌ها و فروشگاه‌ها و هم در مزارع و باغ‌ها مخصوصا شالیزارها استفاده می‌کنند. موتور برق دارای یک مولد یا ژنراتور است که سوخت مصرفی را به برق تبدیل می‌کند. موتور برق از نظر نوع سوخت مصرفی به سه دسته دیزلی یا گازوئیلی، بنزینی و گازی (گاز شهری یا گاز مایع) تقسیم می‌شود.

موتورهای برق بر دو نوع تک‌فاز و سه فاز هستند. نوع تک‌فاز آن مناسب منازل و محیط‌هایی است که از برق خانگی ۲۲۰ ولت استفاده می‌کنند. نوع سه‌فاز آن که قابل‌تبدیل به تک‌فاز هم هست برای کاربردهای صنعتی و ابزارآلاتی است که به ولتاژ بالا نیاز دارند.

موتور برق دیزلی بیشتر برای زمین‌های کشاورزی مناسب است. موتورهای گازی بیشتر برای منازل مناسب هستند. موتوربرق‌هایی که از گازوئیل و بنزین استفاده می‌کنند گازهای گلخانه‌ای تولید می‌کند که خطرناک هستند. به همین دلیل باید آنها را در فضای باز قرار دهید.

اگر موتور برق را قبلا در خیابان یا مزارع دیده‌اید احتمالا متوجه شده‌اید که چه سروصدای بلندی ایجاد می‌کنند. نگران نباشید، این موتورها به‌دلیل نداشتن کانوپی (محفظه‌ای که دور موتور برق قرار می‌گیرد و سروصدای آن را خفه می‌کند) است. معمولا در مزارع و فضاهایی که دور از مناطق مسکونی است مشکلی وجود ندارد، اما در خانه و مغازه مسلما آلودگی صوتی ایجاد خواهند کرد. بنابراین بهتر است برای آنها کانوپی هم تهیه کنید.

• ژنراتورهای قابل‌حمل؛ برای دستگاه‌های خانگی و اداری

این ژنراتورها مشابه موتور برق هستند اما جمع‌وجورترند و برای تامین برق اضطراری خانگی و اداری مناسب‌ترند. به‌دلیل استفاده از آنها در محیط‌های بسته، گازسوز هستند و از آنها می‌توان برای تأمین روشنایی، تأمین برق وسایل الکترونیکی مانند یخچال، کامپیوتر، لپ‌تاپ و نظایر آن استفاده کرد.

• موتور برق اتوماتیک

برخی از موتوربرق‌ها اتوماتیک هستند و با قطع برق خودبه‌خود روشن شده و برق را تأمین می‌کنند.

4- اینورتر برق اضطراری

اینورتر وسیله ای الکتریکی است که برق 12 ولت را به 120 ولت تبدیل می کند. معمولاً اینورتر از باتری خودرو تغذیه میشود. اگر بتوانید تقاضای برق خود را در محدوده 200 وات حفظ کنید، اینورتر یک راه حل بسیار آسان و ارزان است.

اینورتر یا مبدل وسیله‌ای است که می‌تواند برق با ولتاژ پایین را به برق با ولتاژ بالاتر تبدیل کند. اینورتر می‌تواند برق 12 ولت را به برق 230 ولت با استفاده از باتری ماشین تبدیل کند و به دلیل آن که در حین کار سرو صدا ایجاد نمی‌کند می‌تواند نسبت به ژنراتور بهتر باشد

گر مایل به ساختن یک سیستم پیچیده تر هستید، اینورترها می توانند تا حدود 2500 وات گزینه خوبی باشند، اگرچه در این توان اینورتر ها گران می شوند (اینورتر 2500 وات ممکن است 600 تا 1000 دلار هزینه داشته باشد و همچنین شما نیازمند خرید باتری هستید). اگر با اینورتر ها آشنایی ندارید، مقاله اینورتر چیست را بخوانید.

همچنین بخوانید» راهنمای خرید اینورتر خودرو و گرفتن برق از باطری ماشین

5- ژنراتور خورشیدی

همان‌طور که می‌دانید مدتی است استفاده از منابع تجدیدپذیر به‌شدت محبوبیت یافته است. این ژنراتورها از انرژی خورشیدی برای تأمین برق استفاده می‌کنند. این ژنراتورها با عنوان پنل خورشیدی علاوه بر روزهای آفتابی که مستقیما انرژی برق را تأمین می‌کنند، می‌توانند با باتری‌هایی که دارند انرژی خورشید را ذخیره کنند و در شب یا روزهای ابری برق تولید کنند.

قیمت این ژنراتورها کمی بالاست اما با افزایش کاربران به‌مرور کاهش یافته است و احتمالا کمتر هم خواهد شد. ژنراتورهای خورشیدی کوچک برای راه‌اندازی لپ‌تاپ، گوشی و برخی از لوازم کم‌مصرف کافی هستند. برخی از آنها قابلیت این را دارند که با افزایش تعداد باتری بتوان ظرفیت آنها را افزایش داد. پکیج‌های خورشیدی بزرگ‌تر و گران‌تر برای تأمین برق برای لوازم پرمصرف‌تر کافی هستند اما هنوز استفاده از آنها به‌صرفه نیست.

همچنین بخوانید: باتری سیستم های خورشیدی

6- توربین بادی

توربین بادی دستگاهی است که انرژی جنبشی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. کوچکترین توربین های بادی جهت شارژ باتری برای سیستم برق کمکی در قایق‌ها و یا تامین برق چراغ‌های راهنمایی استفاده می‌شوند. توربین های بادی کمی بزرگتر می‌توانند به‌عنوان سیستم برق اضطراری پشتیبان در کنار برق شهری به‌کار رود.

چگونه یک سیستم برق اضطراری مناسب برای ساختمان انتخاب کنیم؟

برای انتخاب سیستم برق‌رسانی جایگزین برای ساختمان باید به نکات مهم زیادی توجه کنید که در این بخش به آن‌ها اشاره خواهیم کرد.

• باید بدانید که به چه میزان ولتاژ و توان مصرفی برای وسایل برقی خانه نیاز دارید. توان مورد نیاز برای وسایلی که در زمان قطعی برق باید روشن باشند را جمع کنید و براساس عدد به دست آمده، اینورتر یا ژنراتور مناسبی تهیه کنید.
• در حالت کلی برای وسایل برقی که مصرف زیادی دارند باید از منبع تغذیه قوی تری استفاده کنید. در چنین شرایطی، ژنراتور نسبت به اینورتر می‌تواند گزینه بسیار بهتری باشد و ولتاژ و جریان بیشتری را برای وسایل برقی تامین کند.
• اگر قصد دارید برای روشن کردن تجهیزات حساسی مثل تلویزیون از منبع تغذیه اضطراری استفاده کنید باید دقت داشته باشید که ولتاز خروجی از منبع باید به کنترل شده و ثابت باشد تا دستگاه را نسوزاند. برای وسایل حساس استفاده از UPS که می‌توان جریان خروجی از آن را پایدار نگه داشت گزینه مناسب‌تری خواهد بود.
• در هنگام خرید اینورتر دقت داشته باشد که اینورترها انواع مختلفی دارند و شکل موج ولتاژ خروجی از آن‌ها با یکدیگر تفاوت دارد. شکل موج اینورترهای مناسبی که به جای برق متناوب یا شهری استفاده می‌شود باید سینوسی باشد. در هنگام خرید از فروشنده بخواهید که اینورتری که در اختیار شما قرار می‌دهد حتما سینوسی باشد تا بعدا دچار مشکل نشوید. یکی از راه‌هایی که به کمک آن می‌توان شکل موج ولتاژ اینورتر را بررسی و مشاهده کرد استفاده از اسیلوسکوپ است.

موارد مهم در انتخاب سیستم برق اضطراری

• زمان تاخیر بین جایگزینی سیستم اولیه که برق شهریست و سسیستم ثانویه بسیار مهم است.

اگر این زمان از چند میلی ثانیه (20 ms) تجاوز کند، سیستم های کامپیوتری، ریست می‌شوند و اطلاعات لحظه ای آنها از دست می‌رود.

• ولتاژ سیستم برق اضطراری بسیار مهم است که باید نزدیک به برق شهری باشد. حد اقل 180 ولت و حد اکثر 240 ولت

بیشتر از این مقدار را بالا زدگی ولتاژ و کمتر از این مقدار را پایین زدگی ولتاژ می‌گویند.

• فرکانس سیستم برق اضطراری باید شبیه به برق شهری باشد که 50 هرتز است. تغییر در فرکانس از درصدی مشخص اگر بیشتر شود، کارکرد برخی لوازم مخصوصاً موتورهای الکتریکی، مختل می‌شود.
• شکل موج ولتاژ خروجی سیستم برق اضطراری میبایستی سینوسی یا حداقل نزدیک به سینوسی، مثلا شبه سینوسی باشد. شکل موج ولتاژ خروجی بسیار مهم است… موتورهای الکتریکی با موج سینوسی کار می‌کنند و اگر موج مربعی باشد، حرکتشان مختل شده و یا داغ می‌شوند.
• تامین توان و جریان مورد نیاز باید به نحوی باشد که بتواند همه مصرف کننده های متصل به سیستم برق اضطراری را تامین کند.

دسته بندی منابع تغذیه کننده اضطراری

منابع تغذیه ایکه وظیفه تامین برق را در هنگام قطع برق شبکه به عهده دارند منابع تغذیه اضطراری نامیده می شوند. منابع تغذیه اضطراری بسته به سیستم مورد تغذیه خصوصیات متفاوتی دارند و در کل آن ها را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد :

1- منابع ذخیره کننده

این منابع همان باتری ها هستند و برای کار در تغذیه اضطراری باید قابلیت شارژ مجدد را دارا باشند. باتری ها را با واحد انرژی الکتریکی (KWH) می سنجند. در ضمن ولتاژ باتری نیز برای ما مشخص می باشد.

با دانستن این دو عامل می توانیم بفهمیم که باتری تحت آمپر مصرف کننده چند ساعت قادر است انرژی لازم را تامین کند. مزیت مهم این منابع این است که انرژی آن ها در کمترین زمان لازم قابل بهره برداری است.

یعنی این که هرگاه باتری شارژ شده ای را در اختیار داشته باشیم و به صورت ناگهانی به آن احتیاج پیدا کنیم، نیازی به انجام فرآیند پیچیده ای جهت آماده سازی آن نداریم. عیب مهم این منابع نیز این است که به دلیل عدم تولید انرژی، دوام این منابع کم است و نمی توان از آن ها به عنوان منابع دائم و طولانی مدت بهره گرفت.

با توجه به مزیت عیب گفته شده، این منابع بیشتر در مواردی استفاده می شوند که زمان قطعی برق اصلی کم است ولی در صورت قطع برق نیاز است که در کمترین زمان لازم تغذیه مدار برقرار گردد.

جهت نمونه عملی این مورد می توان تغذیه اضطراری رایانه ها را مثال زد که مصرف کمی دارند و جهت حفظ اطلاعات و جلوگیری از خرابی آن باید زمان قطعی برق مابین کار را تقریبا به صفر برسانیم.

2- منابع تولید کننده

این منابع همان ژنراتورها هستند. این دستگاه طبق تعریف یک انرژی غیر الکتریکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. غالبا انرژی ورودی به وسیله یک موتور دیزل تامین می گردد. البته می توان به هر نحو دلخواهی انرژی ورودی را تامین کرد و انتخاب موتور دیزل فقط به خاطر ارزان و به صرفه بودن آن می باشد.

عیب بارز این منبع طولانی بودن زمان لازم جهت آماده سازی اتصال به مصرف کننده بعد از قطع برق اصلی می باشد که این نقیصه را نیز می توان با نصب نرم افزارها و سخت افزارهای مکمل به حداقل زمان رساند (۱۰ تا ۴۰ ثانیه).

مزیت مهم این منبع نیز طولانی بودن زمان برق دهی آن ها می باشد و فقط زمانی این منبع متوقف می گردد که یا سوخت آن ها به پایان برسد و یا مشکلی در ساختمان آن به وجود آید. بنابراین، این منبع جهت مصرف کننده هایی استفاده می شود که خاموش و روشن شدن آن ها صدمه ای وارد نمی سازد ولی مصرف برق آن ها بالا می باشد.