حفاظت بک فید دستگاه یو پی اس

عبارت «حفاظت بک فید »(بازخورد) به موقعیتی اشاره می‌کند که در آن توان به سمت ترمینال‌های ورودی یک وسیله‌ی الکتریکی بازخورد داده می‌شود، یعنی جهت انتقال توان مخالف جهت عملکرد عادی و نرمال است. این امر موجب به وجود آمدن ریسک ایمنی می‌شود زیرا بازخورد دادن توان می‌تواند باعث شود که ترمینال‌های ورودی حتی وقتی که از منبع تغذیه شبکه جدا شده‌اند باز هم توان (power) داشته باشند. بازخورد دادن همچنین می‌تواند منجر به اختلالات جدی در تجهیزات دیگر که در نقطه‌ی اتصال مشترک به هم متصل شده‌اند شود و در اغلب موارد مؤسسات اداره‌کننده‌ی شبکه (فراهم‌کنندگان شبکه) به طور کامل آن را منع کرده‌اند.

مقدمه

حفاظت بازخورد در دستگاه یو پی اس مانع از خرابی سوئیچ ایستا در خط by pass می‌شود. سوئیچ ایستا متشکل از تریستورهایی است که به صورت ناموازی به هم متصل شده‌اند. در بدترین حالت، خرابی تریستور می‌تواند موجب ایجاد اتصال کوتاه در کل خط by pass داخلی یو پی اس شود و در نتیجه مسیر امپدانس (مقاومت ظاهری) کوتاهی را برای مقدار زیادی از توان به وجود می‌آورد.

 

ملزومات مورد نیاز برای حفاظت بازخورد

در استاندارد بین‌المللی 1-62040 IEC در مورد «ملزومات کلی و ایمنی مورد نیاز برای یو پی اس » مقرر شده است که دستگاه یو پی اس باید بعد از اینکه توان ورودی قطع شد مانع از انتقال ولتاژ و انرژی پرخطر به ترمینال‌های ورودی یو پی اس شود. این استاندارد امکان اجرای دو حفاظت بازخورد دیگر را می‌دهد که عبارتند از: نصب کردن یک دستگاه جداسازی (ایزولاسیون) بازخورد داخلی در یو پی اس ، یا نصب کردن یک دستگاه جداسازی خط ورودی خارجی که تنها بازخورد را در یو پی اس تشخیص می‌دهد و کنترل می‌کند.

حفاظت بازخورد در یک سیستم یو پی اس منفرد

تجهیزات یو پی اس سه مرحله‌ای (سه فازی) Eaton، 9355، 9390 و 9395 شامل کنتاکتورهای حفاظت بازخورد داخلی بر طبق استاندارد می‌باشند. شکل 1 نمودار سیم‌کشی را برای یو پی اس 9395KVA275 با کنتاکتور بازخورد 5K نشان می‌دهد. رکتیفایر و ترمینال‌های ورودی by pass در سمت چپ نمودار و ترمینال‌های خروجی یو پی اس در سمت راست نشان داده شده‌اند.

شکل 1- نمودار سیم‌کشی یو پی اس 9395Eaton با کنتاکتور بازخورد (5K)

کنتاکتور بازخورد داخلی به منظور محافظت خودکار در برابر موقعیت‌هایی که موجب نقص و خرابی در سوئیچ ایستا می‌شوند مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر یک تریستور در سوئیچ ایستا دچار نقص اتصال کوتاه شود، خروجی اینورتر به ترمینال ورودی by pass نیز کوتاه خواهد شد (اتصالی پیدا خواهد کرد). این مسئله می‌تواند باعث شود اگر یو ‌پی‌اس روشن باشد مقدار قابل توجهی از توان به سمت دستگاه برگشت داده شود. نرم‌افزار دائمی یو پی اس شامل مدار تشخیص بازخورد می‌باشد و کنتاکتور بازخورد 5K به منظور از بین بردن حالت نقص و خرابی به کار برده می‌شود و به صورت خودکار از بازخورد دادن توان جلوگیری می‌کند. این امر یو پی اس را قادر می‌سازد در وضعیت خرابی و نقص سوئیچ ایستا در حالت تبدیل دوگانه (double conversion) بماند.

کنتاکتورهای بازخورد داخلی در دستگاه‌های یو پی اس Eaton معمولاً به عنوان بخشی از فرآیند تست و آزمایش ساخت استاندارد یو پی اس مورد سنجش قرار می‌گیرند.

در طول آزمایشات روشن (burn-in) بر روی یو‌پی‌اس:

•  دستگاه یو پی اس با 80 درصد از توان اسمی خود در هر دو حالت تبدیل دوگانه و by pass به کار انداخته می‌شود.
•  درستی و دقت اندازه‌گیری جریان سوئیچ استاتیک تست می‌شود.
•  عملکرد کنتاکتور 5K مورد آزمایش قرار می‌گیرد.

درستی و دقت اندازه‌گیری جریان by pass برای حفاظت بازخورد مهم است زیرا امکان تشخیص بازخورد را فراهم می‌کند. هنگامی که جریان در خط by pass تشخیص داده می‌شود ولی دستگاه در حالت by pass در حال کار کردن نیست، کنتاکتور بازخورد به صورت خودکار باز می‌شود.

حفاظت بازخورد در یک سیستم یو‌ پی‌اس موازی

یو پی اس ها در سیستم یو‌ پی‌اس به صورت موازی قرار داده می‌شوند تا امکان دسترسی بیشتر یا ظرفیت بالاتری از آنها فراهم شود. حفاظت بازخورد در سیستم‌های یو پی اس موازی بسیار حیاتی‌تر می‌باشد و از اهمیت بیشتری برخوردار است زیرا اندازه و توان سیستم افزایش پیدا می‌کنند.

شکل 2- نمونه‌ای از نمودار کلی (بلوکی) یک سیستم یو پی اس موازی را با کنتاکتورهای بازخورد داخلی (5K) نشان می‌دهد.

شکل 2- سیستم یو پی اس موازی

اگر در یکی از سوئیچ‌های ایستا نقص یا خرابی به وجود بیاید، آنگونه که در شکل 3 نشان داده شده است اینورترهای موازی شروع به برگرداندن جریان به خط اصلی شبکه می‌کنند. در این موقعیت، کنتاکتور بازخورد به صورت خودکار باز می‌شود تا مانع از انتقال توان و برگرداندن آن به مبدل اولیه (ورودی) شود.

خطوط by pass ایستا در سیستم موازی افزونگی (تکرار) دارند، زیرا خرابی و نقص در یک خط by pass ایستا مانع از عملکرد خطوط by pass دیگر می‌شود. در یک سیستم موازی افزونه (تکراری) به وجود آمدن نقص by pass ایستا به هیچ وجه بر روی توانایی و قدرت by pass سیستم تأثیر نمی‌گذارد، ولی در سیستم‌های ظرفیتی موازی میزان by pass کمی کاهش می‌یابد.

شکل 3- سیستم یو پی اس موازی که در سوئیچ ایستا نقصی را نشان می‌دهد.

حفاظت بازخورد در سیستم by pass متمرکز

بعضی از سیستم‌های یو پی‌اس موازی با جانمایی (توپولوژی) by pass متمرکز ساخته شده‌اند که در آن مدول by pass سیستم (SBM) برای تمام دستگاه‌های یو پی اس موازی یک خط by pass مشترک فراهم می‌کند. نمودار کلی (بلوکی) این نوع از سیستم در شکل 4 نشان داده شده است.

شکل 4- سیستم یو‌ پی‌اس موازی با SBM

SBM نیز مانند by pass داخلی یو پی اس از تریستورهایی که به صورت ناموازی به هم متصل شده‌اند تشکیل می‌شود. بنابراین، حفاظت بازخورد در سیستم SBM نیز به همان اندازه اهمیت دارد. دستگاه Eaton SBM که از 2000 تا A5000 متغیر است در شکل 5 نشان داده شده است. دستگاه SBM شامل یک وسیله‌ی قطع بازخورد داخلی بر طبق استاندارد است.

شکل 5- مدول by pass سیستم (SBM)

مزایای کنتاکتور بازخورد داخلی

حفاظت بازخورد داخلی در یک دستگاه یو پی اس علاوه بر دارا بودن مزیت‌های مربوط به ایمنی دارای مزایای عملکردی نیز می‌باشد. توانایی و قدرت یو پی اس در فراهم کردن مداوم توان در حالت تبدیل دوگانه حتی در موقعیت نقص و خرابی سوئیچ ایستا یکی از مزیت‌های چشمگیر و قابل توجه است. در صورت بروز خرابی در تریستور، کنتاکتور بازخورد به صورت خودکار باز می‌شود و دستگاه یو پی اس می‌تواند قبل از اینکه کار تعمیر و نگهداری انجام شود و یا حتی در حین انجام این کار در حالت تبدیل دوگانه به عملکرد خود ادامه دهد.

حفاظت بازخورد داخلی در یو پی اس در سیستم موازی به این معنی است که هر سوئیچ کنتاکتور بازخورد خارجی اغلب به معنی نصب کردن و راه‌اندازی فقط یک کنتاکتور برای سوئیچ‌های ایستای چندگانه است. بنابراین، در این مورد وقوع نقص در تریستور در یکی از سوئیچ‌های ایستا منجر به خراب شدن تمام خطوط by pass ایستا که به کنتاکتور بازخورد مشترک متصل هستند می‌شود.

قرار دادن کنتاکتور بازخورد در یو پی اس به عنوان ویژگی استاندارد این امکان را به وجود می‌آورد که این قسمت به صورت همزمان با دستگاه یو پی اس به عنوان بخشی از تست ساخت استاندارد مورد آزمایش قرار بگیرد. این امر در رابطه با نشان دادن اعتبار و درستی روش حفاظت بازخورد اطمینان بیشتری به ما می‌دهد.

بعضی از سازندگان یو پی اس به ویژه هنگامی که از تجهیزات یو پی اس با محدوده‌های توانی بیشتر صحبت به میان می‌آید تنها کنتاکتورهای بازخورد خارجی را به عنوان یک جزء اختیاری ارائه می‌کنند. در این حالت، کنتاکتور بازخورد خارجی در دستگاه سوئیچ ورودی سیستم نصب می‌شود. این روش متکی به این است که جداسازی (ایزولاسیون) حفاظت بازخورد به صورت منفرد برای هر نصب و راه‌اندازی یو پی اس برنامه‌ریزی، اجرا و تست شود و هیچ کدام از این فرآیندها به صورت پیش‌فرض (default) انجام نمی‌شوند.

درباره‌ی Eaton

شرکت Eaton یک کمپانی چندبخشی در مدیریت توان با بیشتر از 100 سال تجربه است و در آن روش‌ها و راه‌حل‌های مربوط به بازده و کارآیی انرژی به مشتریان ارائه می‌شود. این روش‌ها به مشتریان ما کمک می‌کنند تا توان الکتریکی، هیدرولیکی (آبی) و مکانیکی را به صورت کارآمد مدیریت کنند. Eaton با فروش 60/1 میلیارد دلاری در سال 2011 در قطعات الکتریکی، سیستم‌ها و خدمات مربوط به کیفیت توان، توزیع و کنترل، قطعات هیدرولیکی، سیستم‌ها و خدمات برای تجهیزات صنعتی و سیار، سوخت هوایی فضایی، سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک برای کاربردهای تجاری و نظامی و سیستم‌های انتقال حرکت و انتقال توان در وسایل نقلیه برای عملکرد بهتر، صرفه‌جویی در سوخت و ایمنی بیشتر تبدیل به یک پیشگام جهانی در تکنولوژی شده است. Eaton در حدود 73000 کارمند دارد و به مشتریان در بیش از 150 کشور محصولات خود را می‌فرشد.