أنواع بطاريات ال UPS
البطارية السائلة
وھى مصممة أكثر للعمل على السيارات لبداية الحركة حيث تكون مصممة لتعمل لوقت قصير ولتفرغ تيارھا بسرعة عالية ليتم إشعال الوقود ودوران المحرك لذلك فھى غير مناسبه لأجھزة ال UPS وأصبحت قديمه
البطارية الجافة
بطارية Deep Cycle
وھذا أفضل نوع مناسب لتطبيق UPS ولكن غالية الثمن جدا أضعاف البطاريه الجافه وأيضا غير متواجده فى الأسواق بسھوله
بطارية الجل Gel Battery
وھذا النوع أيضا مناسب لتطبيق UPS ولكنه أيضا له نفس عيوب بطارية deep cycle حيث أنها غالية الثمن وغير متوفره
إذا يجب أن يقع الإختيار على بطارية من نوع deep cycle أو gel type أو البطاريه الجافه ومعظم الأشخاص تستخدم البطاريه الجافه لأنها جيده وسعرھا مناسب جدا
ملاحظات ھامة :
- بعض البطاريات خصوصا deep cycle تكون عرضة للإنفجار عند تعرضھا للھب
- بعد تجميع الجھاز وتشغيله إذا كانت ھناك حاجه لتوفير زمن أكبر لتشغيل البطارية بعد إنقطاع التيار الكھربائى يتم شراء بطارية إضافية أو أكثر ويتم توصيلھا على التوازى مع البطارية الأصلية .
إختيار بطاريات ال UPS
معظم البطاريات تكون ١٢ فولت وھذا يفضل استخدامه فقبل شراء البطارية لا بد من معرفة الوقت المطلوب التي تعمل به البطارية بعد انقطاع التيار الكھربى وايضا معرفة قدرة الأجھزة العاملةمثال : لو أن مجموع الأحمال ٥٠٠ وات ومحتاج أن البطارية تعمل لمدة ٣ ساعات بعد إنقطاع التيار ... إذا لحساب سعة البطارية (أمبير.ساعة) اللازمه نقوم بتطبيق ھذه المعادله
سعة البطارية (أمبير.ساعة) = (زمن التشغيل المطلوب × القدرة المطلوب تشغيلھا) / جھد البطارية
إذا بتطبيق ھذه المعادلة على ھذا المثال نجد أننا نحتاج بطارية سعة ١٢٥ أمبير. ساعة وحيث أنه يمكن ألا تتوفر بطارية ١٢٥ امبير ساعة فى الأسواق إذا نختار الأعلى قليلا وتكون ١٥٠ أمبير ساعة
حساب سعة وعدد البطاريات اللازمة لوحدة ال UPS
أولا : حساب سعة البطارية :
لحساب سعة البطارية اللازمة لتغذية نظام ال UPS يتم إستخدام المعادلة الآتية
KVA : Power required by Loads
p.f : Power Factor of Load
Inverter Efficiency (DC to AC Conversion Efficiency) : Given by manufacturer
Number of cells (Given by manufacturer)
مثال : إذا كان لدينا أحمال قدرتها الإجمالية ( قدرة ال UPS) مساوية 300 ك.ف.أ ومعامل القدرة لهذه الأحمال مساويا (0.8) وكفاءة الإنفرتر تساوى (94 %) ويراد إستخدام ال UPS لتغذية هذه الأحمال لمدة 30 دقيقة (back up time)
إحسب عدد البطاريات المطلوبة لتغذية الأحمال
الإجابة :
أولا : لحساب عدد الخلايا (Number of cells) بالمعادلة السابقة فإذا
* كان جهد ال UPS وهو (DC Bus Voltage) مساويا (480 فولت)
* وكان جهد البطارية المطلوبة (12 فولت) حيث تتكون البطارية الواحدة من 6 خلايا وجهد الخلية الواحدة (2 فولت)
حيث ( جهد البطارية = عدد الخلايا * جهد الخلية الواحدة = 6 *2 = 12 فولت )
لذا يكون عدد البطاريات المطلوب فى المجموعة الواحدة (bank) = الجهد الكلى / جهد البطارية = 480 / 12 = 40 بطارية
batteries / bank = 40 battery
ويكون عدد الخلايا المطلوبة للمجموعة الواحدة (bank) = عدد البطاريات فى المجموعة * 6 = 40 * 6 = 240 خلية
Cells / bank = 240 cell
ملحوظة : جهد الخلية الواحدة للبطارية يختلف من خلية الى أخرى حسب المصنع
وحيث أن القدرة الناتجة تعتبر عاليه بالنسبة لقدرة خلية واحدة لذا يمكننا إستخدام 3 مجموعات من الخلايا أو البطاريات يتم توصيلها على التوازي بحيث تكون قدرة الخلية الواحدة مساوية (1063 / 3 = 354 وات)
وبإستخدام ال Data Sheet الخاص بالبطاريات المطلوب توريدها وكان كالتالى
من ال Data Sheet نجد أن قدرة الخلية المناسبة هى (372 وات) عند زمن 15 دقيقة لذا نختار موديل (S12V370(F
وحيث أننا استخدمنا 3 مجموعات من البطاريات على التوازى لذا يكون
عدد البطاريات الكلية المطلوبة = عدد البطاريات للمجموعة الواحدة * عدد المجموعات المحسوبة = 40 * 3 = 120 بطارية
عدد الخلايا الكلية المطلوبة = عدد الخلايا المطلوبة للمجموعة الواحدة * عدد المجموعات المحسوبة = 240 * 3 = 720 خلية
وتكون البطاريات موصلة كالتالى
حساب زمن التغذية ( back up time) لبطاريات ال UPS
لحساب زمن التغذية بمعلومية سعة البطارية نستخدم القانون التالى :
إنفرتر ال UPS
انواع إنفرتر ال UPS
يوجد نوعين من أنواع الإنفرتر inverterالنوع الأول Pure sine wave power inverter
أى يكون خرج الإنفرتر فى ھذه الحالة نقى تماما ومماثل تقريبا للكھرباء التى نحصل عليھا من شركة الكھرباء وھذا النوع مناسب لكافة الاستخدامات مثل الإضاءة وأجهزة الحاسب والمراوح (ذات قدرة غير عالية) وغيرھا
النوع الثانى Modified sine wave power inverter
ويكون خرجه غير نقى أى يحتوي على توافقيات Harmonics ھذه التوافقيات قد تسبب مشاكل لبعض الأجهزة الحساسة مثل الأجھزة الإلكترونية الحساسة والمحركات (إذا استخدم مع مراوح سيحدث زنه ويقلل من عمر المروحه وجھاز الإنفرتر نفسه)
ملاحظات:
- إذا كانت الأحمال المراد تشغيلھا ھى الإضاءة والكترونيات بسيطة مثل التلفاز والكمبيوتر أو مروحة صغيره يتم إختيار النوع الثانى modified power inverter لرخص ثمنه (ولكن يجب التأكد من جوده المنتج )
- إذا كانت الأحمال تحتوى على محركات كبيره أو حساسه مثل الثلاجة أو مراوح كثيره أو غساله وما شابه يجب ھنا إختيار النوع الأول Pure sine wave power inverter
- يجب أن يحوي الإنفرتر على حمايه ضد الحمل الزائد overload حيث عند تحميل أجهزة بقدرة أعلى من قدرة الإنفرتر يرفض الإنفرتر العمل وعادة يعطى صفارة إنذار
- يجب ان يكون الإنفرتر به حماية ضد حدوث قصر short circuit حيث يحتوى على فيوز ويمكن تغييره بسھولة
إختيار قدرة الإنفرتر
لشراء إنفرتر لابد من تحديد قدرة الأجھزة فمثال لو أن مجموع قدرة الأجھزة المراد تشغيلھا ١٥٠٠ وات نشترى إنفرتر أعلى كمثال إنفرتر بقدرة ٢٠٠٠ وات (عادة يكون المتوفر فى الأسواق بقدرة ٥٠٠ و ١٠٠٠ و ١٥٠٠ و ٢٠٠٠ وات و حتى ٣٠٠٠ وات أو أكثر)طريقة توصيل الإنفرتر والبطارية لتكوين جھاز ال UPS
- - يتم توصيل موجب البطارية مع موجب الإنفرتر مع موجب الشاحن
- - يتم توصيل سالب البطارية مع سالب الإنفرتر مع سالب الشاحن
- - يتم تغذية الشاحن بالكھرباء
- - يتم أخذ خرج الإنفرتر (٢٢٠ فولت) ونقوم بتغذية الحمل المراد تغذيته
ملاحظات ھامة لتشغيل UPS
- يجب تجنب توصيل الطرف الموجب بالسالب أو العكس حيث أن ذلك يؤدى لتلف أجزاء ال UPS أو كلھا
- يجب وضع الجھاز بأكمله فى مكان جيد التھوية