استفاده از موتور برق هنگام قطعی برق میتواند روشنایی، یخچال، پمپ آب، تجهیزات فروشگاهی و سایر مصرفکنندههای ضروری ساختمان را فعال نگه دارد؛ اما اتصال موتور برق به سیمکشی ساختمان با وصلکردن ساده یک کابل انجام نمیشود.
مهمترین اصل این است که برق شبکه و برق موتور برق نباید بدون یک سیستم انتقال و جداسازی مناسب به یکدیگر متصل شوند. اگر ژنراتور بهصورت غیراصولی وارد مدار ساختمان شود، ممکن است جریان برق از ساختمان به شبکه توزیع برگردد؛ پدیدهای که به آن Backfeed یا برگشت برق گفته میشود.
برگشت برق میتواند برای افراد، تعمیرکاران شبکه، سیمکشی ساختمان و خود موتور برق خطرناک باشد. OSHA نیز تأکید میکند ژنراتور قابلحمل نباید مستقیماً به سیستم برق ساختمان متصل شود، مگر اینکه کلید انتقال مناسب توسط فرد متخصص نصب شده باشد.
در این مقاله با ساختار صحیح یک سیستم برق اضطراری، تفاوت کلید چنجاور و ATS، نقش ارت و حفاظتها و اشتباهاتی که هنگام اتصال موتور برق به ساختمان نباید انجام شوند آشنا میشویم.
خیر. اگر منظور از اتصال مستقیم، واردکردن خروجی موتور برق به یکی از پریزهای ساختمان یا اتصال آن به تابلو بدون سیستم جداسازی شبکه باشد، این کار ایمن نیست.
هنگامی که ساختمان به شبکه برق شهری متصل است، ژنراتور باید به شکلی وارد مدار شود که در زمان استفاده از آن، ارتباط الکتریکی لازم با منبع عادی برق طبق طراحی سیستم قطع یا ایزوله شود.
برای این کار معمولاً از یکی از تجهیزات زیر استفاده میشود:
انتخاب تجهیزات و نحوه اجرای آن به نوع شبکه ساختمان، تکفاز یا سهفاز بودن، توان موتور برق، سیستم نول و ارت و نوع مصرفکنندهها بستگی دارد.
اگر هنوز ظرفیت ژنراتور موردنیاز ساختمان مشخص نشده است، بهتر است پیش از طراحی تابلو، مدلها و توانهای مختلف موجود در صفحه انواع موتور برق بررسی شوند.
Backfeed زمانی رخ میدهد که برق تولیدشده توسط موتور برق از مسیر نامناسب وارد سیمکشی ساختمان و سپس بخشهایی از شبکهای شود که قرار بوده بیبرق باشد.
این اتفاق معمولاً زمانی رخ میدهد که ژنراتور بدون کلید انتقال مناسب به سیمکشی ثابت ساختمان متصل شود.
در چنین شرایطی ممکن است:
OSHA نیز اتصال غیراصولی ژنراتور به ساختمان را یکی از عوامل ایجاد Backfeed معرفی کرده است.
بنابراین اصل بنیادی سیستم برق اضطراری این است:
ساختمان نباید بتواند بهصورت ناخواسته همزمان از برق شبکه و موتور برق تغذیه شود.
کلید چنجاور یا Changeover Switch وسیلهای برای انتخاب میان دو منبع برق است.
در یک ساختمان دارای موتور برق معمولاً دو منبع وجود دارد:
کلید چنجاور اجازه میدهد بارهای موردنظر فقط به یکی از این دو منبع متصل باشند.
در سیستم دستی، کاربر پس از قطع برق شبکه و آمادهشدن ژنراتور، وضعیت کلید را تغییر میدهد تا بارهای تعیینشده از موتور برق تغذیه شوند.
پس از بازگشت برق شبکه نیز فرآیند برعکس انجام میشود.
بسیاری از کلیدهای انتقال دستی سه وضعیت مفهومی دارند:
برق شهر
ساختمان از شبکه عمومی تغذیه میشود و موتور برق از بار جدا است.
صفر یا قطع
بار از هر دو منبع جدا است.
موتور برق
بخش انتخابشده ساختمان از ژنراتور تغذیه میشود و مسیر شبکه طبق طراحی انتقال ایزوله است.
وجود وضعیت صفر در بسیاری از کاربردها امکان انتقال کنترلشدهتر میان دو منبع را فراهم میکند.
نوع دقیق کلید باید توسط برقکار و براساس مدار انتخاب شود.
کلید انتقال سه وظیفه مهم دارد:
درواقع چنجاور فقط وسیلهای برای راحتتر روشنکردن ساختمان با موتور برق نیست؛ بخش اصلی سازوکار ایمنی میان شبکه و ژنراتور محسوب میشود.
ATS مخفف Automatic Transfer Switch به معنای کلید انتقال خودکار است.
وظیفه ATS این است که وضعیت منبع اصلی برق را کنترل کند و در یک سیستم طراحیشده برای عملکرد اتوماتیک، فرآیند انتقال بار میان برق شبکه و منبع اضطراری را مدیریت کند.
در یک سیستم کامل، روند کلی میتواند چنین باشد:
جزئیات این توالی به ATS، کنترلر ژنراتور و طراحی سیستم وابسته است.
خیر.
وجود کلید ATS بهتنهایی باعث نمیشود هر موتور برق بنزینی به یک سیستم کاملاً اتوماتیک تبدیل شود.
برای راهاندازی خودکار معمولاً موتور برق باید تجهیزات کنترلی مناسب داشته باشد؛ از جمله قابلیت دریافت فرمان استارت و توقف.
برای مثال، داشتن استارت برقی فقط یکی از اجزای لازم است و الزاماً به معنی سازگاری کامل دستگاه با ATS نیست.
بنابراین پیش از طراحی سیستم اتوماتیک باید موارد زیر بررسی شوند:
اگر هدف ایجاد برق اضطراری برای ساختمان است، هنگام بررسی موتور برقهای موجود در صنعتکار باید علاوه بر توان، نوع استارت و امکانات کنترلی هر دستگاه نیز بررسی شود.
انتخاب میان چنجاور و ATS به نوع ساختمان و نحوه استفاده بستگی دارد.
| ویژگی | چنجاور دستی | ATS |
|---|---|---|
| انتقال منبع | توسط کاربر | خودکار |
| پیچیدگی سیستم | کمتر | بیشتر |
| تجهیزات کنترلی | محدودتر | بیشتر |
| هزینه اجرا | معمولاً کمتر | معمولاً بیشتر |
نیاز به ژنراتور Auto Start |
خیر | معمولاً برای اتوماسیون کامل بله |
| مناسب قطعیهای occasional | مناسب | قابل استفاده |
| مناسب مکان بدون اپراتور | محدود | مناسبتر |
| نیاز به طراحی تخصصی | بله | بله |
برای یک خانه یا کارگاه کوچک که هنگام قطعی فردی در محل حضور دارد، ممکن است سیستم دستی کافی باشد.
اما برای مکانهایی که تداوم برق اهمیت بیشتری دارد، سیستم انتقال اتوماتیک میتواند مناسبتر باشد.
اتصال خروجی موتور برق به پریز ساختمان با کابلهای دستساز، مخصوصاً کابلهایی که دو سر نری دارند، روش ایمنی نیست و نباید انجام شود.
این روش ممکن است مدار داخلی ساختمان را از مسیری تغذیه کند که برای ورود برق طراحی نشده است و در صورت ایزولهنشدن شبکه میتواند Backfeed ایجاد کند.
OSHA توصیه میکند برای استفاده مستقل، تجهیزات مستقیماً با کابل و اتصال مناسب به ژنراتور وصل شوند و در صورت اتصال ژنراتور به سیستم ثابت ساختمان، Transfer Switch مناسب توسط برقکار متخصص نصب شود.
نباید یک سیستم برق اضطراری دائمی صرفاً بر این فرض طراحی شود که کاربر هر بار فیوز اصلی را بهصورت دستی قطع خواهد کرد.
دلایل آن عبارتاند از:
به همین دلیل استفاده از یک سیستم انتقال مناسب بسیار مطمئنتر از اتکا به یادآوری کاربر است.
در بسیاری از ساختمانها منطقی نیست تمام مصرفکنندهها به موتور برق متصل شوند.
بهتر است ابتدا مشخص شود در زمان قطعی برق دقیقاً چه تجهیزاتی ضروری هستند.
برای یک خانه ممکن است این موارد شامل موارد زیر باشند:
در یک فروشگاه ممکن است موارد زیر اولویت داشته باشند:
هرچه تعداد بارهای متصل به برق اضطراری کمتر و هدفمندتر باشد، انتخاب موتور برق و مدیریت بار سادهتر خواهد بود.
یکی از روشهای مناسب در ساختمانهایی که فقط برخی مصرفکنندهها باید هنگام قطعی فعال بمانند، طراحی یک تابلو یا بخش اختصاصی برای بارهای اضطراری است.
در این ساختار، مدارهای مهم از قبل مشخص میشوند و هنگام فعالشدن ژنراتور فقط همان بارها تغذیه میشوند.
این کار چند مزیت دارد:
موتور برق باید قبل از طراحی تابلو براساس بارهای موردنیاز انتخاب شود.
جمع ساده توان درجشده روی وسایل همیشه کافی نیست؛ زیرا بعضی تجهیزات هنگام راهاندازی جریان بیشتری مصرف میکنند.
این تجهیزات شامل مواردی مانند:
هستند.
برای مثال اگر مجموع بارهای عادی ساختمان ۳ کیلووات باشد اما هنگام استارت پمپ یا کمپرسور یک جهش مصرف ایجاد شود، موتور برق باید بتواند این وضعیت لحظهای را نیز تحمل کند.
بنابراین دو مقدار جداگانه باید بررسی شوند:
این موضوع در انتخاب ظرفیت ژنراتور اهمیت بیشتری از عدد تبلیغاتی درجشده روی دستگاه دارد.
فرض کنید ساختمان دارای موارد زیر باشد:
اگر همه این مصرفکنندهها تقریباً همزمان استارت بزنند، مجموع جریان راهاندازی میتواند فشار قابلتوجهی به موتور برق وارد کند.
در سیستم مناسب، اولویت و توالی بارها نیز باید بررسی شود.
برای نمونه ممکن است ابتدا روشنایی و تجهیزات سبک وارد مدار شوند و بارهای موتوری با فاصله زمانی روشن شوند.
پمپ آب یکی از مهمترین بارهای موتوری ساختمان است. برای تعیین ظرفیت ژنراتور آن میتوانید مقاله موتور برق مناسب پمپ آب و کفکش را مطالعه کنید؛ در آن روش محاسبه براساس پلاک پمپ، جریان نامی و جریان استارت توضیح داده شده است.
نوع خروجی موتور برق باید با شبکه و بارهای مورد استفاده هماهنگ باشد.
اگر ورودی ساختمان و تمام بارهای اضطراری تکفاز هستند، معمولاً ژنراتور تکفاز انتخاب مستقیمتری محسوب میشود.
در ساختمان دارای شبکه سهفاز، موضوع پیچیدهتر است. باید مشخص شود:
یک ژنراتور سهفاز با توان اسمی مشخص الزاماً اجازه نمیدهد کل آن توان از یک فاز برداشت شود.
بنابراین انتخاب صرفاً براساس عدد کیلووات ژنراتور صحیح نیست.
سیستم ارت یکی از مهمترین قسمتهای حفاظت الکتریکی است، اما درباره موتور برق یک نسخه ثابت برای تمام نصبها وجود ندارد.
نحوه Grounding و Bonding به موارد زیر بستگی دارد:
OSHA نیز تأکید میکند روش Grounding ژنراتور به نحوه استفاده از آن وابسته است و هنگام اتصال ژنراتور به ساختمان از طریق Transfer Switch باید سیستم ارت و اتصال آن براساس شرایط نصب بررسی شود.
بنابراین نمیتوان بهصورت عمومی گفت هر موتور برق حتماً باید فقط با کوبیدن یک میله مستقل در زمین ارت شود.
این بخش باید توسط فرد متخصص و با توجه به طراحی واقعی سیستم اجرا شود.
این موضوع یکی از بخشهایی است که نباید بدون بررسی نوع ژنراتور و کلید انتقال پاسخ یکسانی برای آن داد.
ژنراتورها ممکن است ساختار متفاوتی داشته باشند. نحوه اتصال نول و بدنه و نوع Transfer Switch میتواند روی طراحی سیستم اثر بگذارد.
بنابراین تصمیم درباره موارد زیر باید براساس مشخصات واقعی تجهیزات گرفته شود:
وصلکردن یا جداکردن نول براساس توصیههای عمومی اینترنتی میتواند باعث ایجاد شرایط حفاظتی نامناسب شود.
نوع دقیق حفاظت به طراحی سیستم بستگی دارد، اما مهندس یا برقکار معمولاً موارد زیر را بررسی میکند:
وجود بعضی حفاظتها روی خود موتور برق به این معنا نیست که تابلو ساختمان به تجهیزات حفاظتی مناسب نیاز ندارد.
کابل خروجی ژنراتور باید برای حداکثر جریان مورد انتظار مناسب باشد.
انتخاب آن به عوامل زیر وابسته است:
استفاده از یک کابل بلند و کممقطع میتواند باعث:
شود.
بنابراین انتخاب سطح مقطع کابل فقط براساس توان اسمی نوشتهشده روی موتور برق انجام نمیشود.
AVR یا Automatic Voltage Regulator وظیفه تنظیم ولتاژ خروجی ژنراتور را بر عهده دارد.
اما AVR جایگزین تجهیزات زیر نیست:
همچنین وجود AVR به این معنی نیست که موتور برق برای هر وسیله الکترونیکی حساس بدون بررسی مناسب است.
ساختار ژنراتور، کیفیت خروجی، تغییرات بار و مشخصات مصرفکننده نیز اهمیت دارند.
برای آشنایی بیشتر با این بخش، مقاله سیستم تثبیت ولتاژ AVR چیست؟ عملکرد تنظیمکننده ولتاژ در موتور برق را بهصورت جداگانه توضیح میدهد.
موتور برقهای اینورتر معمولاً برای کاربردهایی که کیفیت خروجی، صدای کمتر و مصرف متناسب با بار اهمیت بیشتری دارد مورد توجه قرار میگیرند.
اگر تفاوت ساختاری این نوع ژنراتورها را نمیدانید، ابتدا مقاله موتور برق اینورتر دار چیست؟ را بررسی کنید.
در محصولات موجود صنعتکار، مدلهایی مانند موتور برق راتو RATO R5000i در این گروه قرار میگیرند.
با این حال، اینورتر بودن یک موتور برق جایگزین محاسبه ظرفیت نیست. اگر بار ساختمان یا جریان استارت تجهیزات از توان دستگاه بیشتر باشد، ژنراتور اینورتر نیز نمیتواند آن بار را تأمین کند.
موتور برق احتراقی نباید داخل فضای بسته ساختمان روشن شود.
موتورهای بنزینی و دیزلی هنگام کار مونوکسیدکربن تولید میکنند. این گاز بیرنگ و بیبو است و تجمع آن میتواند خطرناک یا کشنده باشد.
ژنراتور نباید در مکانهایی مانند موارد زیر روشن شود:
بازکردن در یا پنجره نیز فضای بسته را الزاماً به محل امنی برای کار ژنراتور تبدیل نمیکند. OSHA استفاده از ژنراتور در محیط بسته مانند گاراژ و زیرزمین را منع میکند و بر جلوگیری از ورود دود به ساختمان تأکید دارد.
مکان نصب باید با توجه به دستورالعمل سازنده و وضعیت محیط انتخاب شود.
مهمترین اصول عبارتاند از:
قرار دادن موتور برق داخل یک جعبه کاملاً بسته برای کاهش صدا میتواند تهویه را مختل کرده و باعث بالا رفتن دما شود.
پس از آنکه تابلو و Transfer Switch توسط برقکار متخصص نصب و تست شده باشد، اپراتور باید دقیقاً از دستورالعمل تحویلشده برای همان سیستم استفاده کند.
در سطح مفهومی، عملکرد سیستم شامل این مراحل است:
این توضیح جایگزین دستورالعمل سیمکشی یا بهرهبرداری تابلو نصبشده نیست.
در سیستم دستی، کاربر باید طبق دستورالعمل تابلو منبع را دوباره به برق شبکه منتقل کند.
در ATS، این فرآیند توسط سیستم کنترل میشود.
یک ATS مناسب معمولاً باید قبل از انتقال بار وضعیت منبع را بررسی کند. نحوه زمانبندی انتقال، خنککاری ژنراتور و خاموششدن به سیستم مورد استفاده وابسته است.
پاسخ به تعداد و نوع وسایلی بستگی دارد که قرار است هنگام قطعی روشن بمانند.
بهجای اینکه ابتدا مثلاً یک موتور برق سه یا پنج کیلووات انتخاب شود، بهتر است ابتدا بارهای ضروری فهرست شوند.
برای انتخاب اولیه ظرفیت میتوان مقاله موتور برق مناسب مصارف خانگی را بررسی کرد و سپس مدلهای واقعی را در دستهبندی موتور برق صنعتکار از نظر توان دائم، توان حداکثر، نوع خروجی و سیستم استارت مقایسه کرد.
این روش میتواند باعث Backfeed شود و نباید جایگزین Transfer Switch شود.
وجود پین برقدار در انتهای کابل خطر برقگرفتگی جدی ایجاد میکند و این روش نباید استفاده شود.
سیستم باید دارای سازوکار انتقال و جداسازی صحیح باشد و فقط به عملکرد دستی و حافظه کاربر وابسته نباشد.
حتی با باز بودن در پارکینگ، خطر تجمع یا ورود مونوکسیدکربن به ساختمان وجود دارد.
نحوه ارت و نول به ساختار ژنراتور و سیستم انتقال وابسته است.
توان دائم، توان لحظهای، فاز و جریان خروجی نیز باید بررسی شوند.
استارت همزمان پمپ، یخچال و کولر ممکن است ژنراتور را وارد اضافهبار کند.
کابل کممقطع میتواند داغ شود و افت ولتاژ ایجاد کند.
قبل از خرید موتور برق یا سفارش تابلو، این اطلاعات مشخص شوند:
بعد از پاسخ به این موارد میتوان ظرفیت و نوع مناسب موتور برق را تعیین کرد.
اگر کاربر هنگام قطعی در محل حضور دارد و قطع کوتاهمدت برق قابل قبول است، چنجاور دستی میتواند راهکار سادهتری باشد.
اگر محل باید بدون حضور اپراتور برق اضطراری دریافت کند یا زمان انتقال اهمیت دارد، سیستم ATS میتواند انتخاب مناسبتری باشد؛ البته به شرط سازگاری کامل ژنراتور و تجهیزات کنترل.
ملاک انتخاب نباید صرفاً راحتی باشد. هزینه، پیچیدگی، قابلیت اطمینان و امکان سرویس نیز باید بررسی شوند.
اتصال موتور برق به برق ساختمان فقط مسئله وصلکردن چند سیم نیست. یک سیستم برق اضطراری صحیح باید دو منبع برق را کنترل کند و اجازه ندهد برق موتور برق به شبکه عمومی برگردد.
برای اتصال ایمن باید موارد زیر در طراحی در نظر گرفته شوند:
برای مشاهده ظرفیتها و مدلهای مختلف میتوانید صفحه موتور برق را بررسی کنید. انتخاب مدل باید پس از محاسبه بار دائم، جریان راهاندازی وسایل و مشخصشدن نوع سیستم انتقال انجام شود.
نباید ژنراتور بدون سیستم انتقال و جداسازی مناسب به سیمکشی ساختمان متصل شود. برای اتصال به مدار ثابت ساختمان، استفاده از Transfer Switch مناسب و اجرای تخصصی ضروری است.
کلیدی است که بار ساختمان را میان دو منبع، معمولاً برق شهر و موتور برق، انتقال میدهد و از اتصال ناخواسته دو منبع جلوگیری میکند.
ATS چه تفاوتی با چنجاور دارد؟چنجاور معمولاً بهصورت دستی تغییر وضعیت میدهد، اما ATS انتقال منبع را بهصورت خودکار مدیریت میکند. برای عملکرد اتوماتیک کامل، ژنراتور نیز باید سیستم راهاندازی و کنترل سازگار داشته باشد.
ATS وصل کرد؟صرفاً استارتی بودن کافی نیست. موتور برق باید قابلیت دریافت فرمان استارت و توقف و تجهیزات کنترلی سازگار با ATS داشته باشد.
برای طراحی یک سیستم دائم و ایمن، اتکا به قطع دستی فیوز اصلی روش مناسبی نیست. Transfer Switch مناسب باید وظیفه جداسازی منابع را انجام دهد.
Backfeed موتور برق چیست؟برگشت برق ژنراتور از ساختمان به شبکهای است که قرار بوده بیبرق باشد. این وضعیت میتواند برای افراد و تجهیزات خطرناک باشد.
روش Grounding و Bonding به طراحی ژنراتور، نحوه اتصال به ساختمان و نوع سیستم انتقال بستگی دارد. این موضوع باید مطابق دستورالعمل سازنده و طراحی برق ساختمان تعیین شود.
خیر. ژنراتور احتراقی باید در فضای باز و بهگونهای کار کند که گازهای خروجی نتوانند وارد ساختمان شوند.
اگر ورودی و بارهای ضروری ساختمان تکفاز باشند، معمولاً ژنراتور تکفاز انتخاب مستقیمتری است. برای ساختمان و بار سهفاز باید توزیع بار و ظرفیت هر فاز بهصورت تخصصی بررسی شود.
در صورت برخورداری از ظرفیت کافی از نظر فنی ممکن است، اما معمولاً انتخاب و تفکیک بارهای ضروری اقتصادیتر و مدیریت آن سادهتر است.
AVR جای ATS را میگیرد؟خیر. AVR ولتاژ خروجی ژنراتور را تنظیم میکند، در حالی که ATS وظیفه مدیریت انتقال بین منابع برق را دارد. این دو وظیفه متفاوتی دارند.
