เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับยูพีเอส
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีไว้สำหรับจ่ายพลังงานให้กับระบบไฟฟ้าให้สามารถใช้งานได้ตลอดเวลา ซึ่งในการเปิดหรือปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้น จะต้องระวังไม่ให้เกิดแรงดันทรานเซียนท์ และในภาวะปกติแรงดันไฟฟ้าควรมีความเที่ยงตรง +- 2%
การติดตั้งใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
การที่เราต้องการใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองอัตโนมัติ ก็เพื่อที่จะให้ระบบไฟฟ้ายังคงใช้งานได้อยู่ตลอดเวลา แม้แต่ในกรณีที่แหล่งกำเนิดไฟฟ้าตามปกติหยุดชะงักการจ่ายไฟไปนานๆ และเป็นการลดต้นทุนในการที่จะจัดซื้อแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ๆ หรือมีจำนวนมากๆ ซึ่งจะทำให้มีปัญหาไปถึงห้องเก็บแบตเตอรี่ขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมากด้วย
การพิจารณาหาขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองอัตโนมัตินั้นจะต้องระมัดระวังเป็นพิเศษ เนื่องจากต้องพิจารณาถึงองค์ประกอบต่างๆให้ครบถ้วน เช่น ความสูญเสียทางกำลังไฟฟ้าของเครื่องยูพีเอส กำลังไฟฟ้าที่ใช้ในการอัดให้ไฟแบตเตอรี่ และความต้านทานต่อฮาร์มอนิกย้อนกลับจากเครื่องยูพีเอสอีกด้วย
ตามปกติแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะจ่ายพลังงานออกมาได้ เป็นเวลานานที่จะจัดหาเชื้อเพลิงมาได้ แต่ระบบไฟฟ้าที่จะติดตั้งเครื่องกเนิดไฟฟ้าได้นั้น จะต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์โยกย้ายโหลดให้ต่อเข้ากับไฟฉุกเฉินได้ อุปกรณ์นี้เรียกว่า " สวิตช์ย้ายโหลดอัตโนมัติ " ( ATS - Automatic transfer switch ) หรืออาจจะเป็น " สวิตช์ย้ายโหลดด้วยมือ " ( MTS - Manual transfer twitch ) ก็ได้
ขั้นตอนที่มีการย้ายโหลดดังกล่าว จะมีช่วงที่การจ่ายพลังงานไฟฟ้าหยุดชะงัก หรือมีการที่ไฟฟ้าขาดตอนไปบ้าง ( ประมาณ 5 วินาทีถึง 5 นาที ขึ้นอยู่กับค่าที่ตั้งไว้ ) ซึ่ง พอจะแยกความสำคัญของโหลดที่ใช้งานได้เป็น 3 ประเภท คือ
1. โหลดปกติ ( Normal load ) โหลดชนิดนี้ เป็นโหลดที่ยินยอมให้มีการหยุดชะงักการจ่ายไฟฟ้าได้นานๆเช่น แสงสว่าง ปรับอากาศ
2. โหลดวิกฤต ( Critical load ) โหลดชนิดนี้เป็นโหลดที่ไม่ยินยอมให้มีการหยุดชะงักการจ่ายไฟฟ้านานเกินครึ่งไซเกิล ( 10 มิลลิวินาที ) เช่น คอมพิวเตอร์ , การสื่อสาร ดังนั้น ดหลดชนิดนี้จึงต้องจ่ายผ่านยูพีเอส และมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายเข้ายูพีเอสอีกขั้นหนึ่ง
3. โหลดจำเป็น ( Essential load ) โหลดชนิดนี้เป็นโหลดเพื่อความปลอดภัยที่ยินยอมให้มีการหยุดชะงักการจ่ายไฟฟ้าได้ แต่ต้องไม่นานเกิน 30 วินาที เช่น โคมไฟฉุกเฉิน ระบบความเย็นพิเศษ ระบบป้องกันเพลิง ระบบรักษาความปลอดภัย
การเลือกขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
การเลือกขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองมาใช้งาน จะต้องพิจารณาถึงหลักการในการเลือกและวิธีการคำนวณขนาดของเครื่องที่เหมาะสม จึงจะเกิดประโยชน์ และเกิดความมั่นคงต่อระบบไฟฟ้าได้มากที่สุด
การกำหนดขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะต้องพิจารณาภาวะที่โหลดเริ่มเปิดใช้งาน และโหลดพิเศษซึ่งต้องเพิ่มขนาดพิกัดขึ้นอีก เพื่อให้เกิดความปลอดภัย คือ
- เครื่องยูพีเอส
- เครื่องแปลงความถี่ไฟฟ้า
- เครื่องประจุไฟฟ้าแบตเตอรี่ ( ชาร์จเจอร์ )
- เตรื่องมือแพทย์
ขั้นตอนเตรียมการ เพื่อคำนวณขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีดังนี้
- เตรียมรายละเอียดของโหลด ( Load schedule )
- พิจารณาแยกโหลด ที่ต้องการใช้ตลอดเวลา
- พิจารณาเรียกโหลด ที่จำเป็นหรือความปลอดภัย
- พิจารณาแยกโหลด ที่ไม่จำเป็นต้องใช้
ทั้งนี้ วิธีการคำนวณโหลดเป็นวัตต์รวมอย่างง่าย ๆ นั้นถ้าหากไม่ทราบข้อมูล จะสามารถทำได้ดังนี้
1. โหลดแสงสว่าง
คำนวณวัตต์รวม จากวัตต์ของหลอดไฟและบัลลาส หากเป็นหลอดไฟ High intensity discharge ให้คิดวัตต์ 75% ของหลอด
2. โหลดมอเตอร์
คำนวณวัตต์รวม จากวัตต์ของมอเตอร์ หากมีแรงม้า ให้คิดเป็นวัตต์จาก
กิโลวัตต์ เท่ากับ แรงม้าที่เนมเพลท x 0.746
ประสิทธิภาพ
ทั้งนี้ให้ถือว่า - 1 แรงม้า มีประสิทธิภาพประมาณ 70 %
- 10 แรงม้า มีประสิทธิภาพประมาณ 85 %
- 100 แรงม้า มีประสิทธิภาพประมาณ 90 %
3. โหลดเครื่องแปลงความถี่
หากเป็นเครื่องแปลงความถี่ที่เป็นโรตารี่ซึ่งมีการขับเคลื่อน ( หมุน ) ให้คำนวณกิโลวัตต์ได้ และแรงม้าให้คิดเป็นวัตต์จาก
กิโลวัตต์ เท่ากับ แรงม้าชุดขับด้านออก x 0.746
ประสิทธิภาพ
ประสิทธิภาพถือว่า มีค่าประมาณ 90 %
ในการคำนวณเครื่องแปลงความถี่เป็นโรตารี่ ควรมีการเผื่อไว้เป็นประมาณ 2 เท่า หากเครื่องแปลงความถี่เป็นสแตติก ควรมีการเผื่อไว้ประมาณ 1.4 เท่า
4. โหลดเครื่องยูพีเอสสแตติก
คำนวณหาวัตต์รวม ในภาวะอัดไฟแบตเตอรี่
กิโลวัตต์ เท่ากับ กิโลวัตต์ด้านออก + กิโลวัตต์ในการอัดไฟแบตเตอรี่
ประสิทธิภาพยูพีเอส
โดยปกติถือว่า ประสิทธิภาพยูพีเอสมีค่าประมาณ 85 % และการอัดไฟของแบตเตอรี่มีค่าประมาณ 20 % ของพิกัด
ในการคำนวณ ควรเผื่อไว้ประมาณ 1.4 เท่า
หลักการทั่วไปในการเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
การพิจารณา ในการเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีสามประการ คือ
1. พิจารณาที่จะยินยอมให้มีโหลดเป็นอุปกรณ์ที่เป็นโซลิดสเตต เช่น ไทริสเตอร์ มีค่าไม่เกิน 70 % ของโหลดทั้งหมด ส่วนโหลดที่เหลืออีก 30% ให้ถือว่าเป็นโหลดอุปกรณ์ทั่วไป ทั้งนี้เพื่อมิให้เกิดความผิดเพี้ยนของรูปเคลื่อนไฟฟ้า ( Waveform distortion ) มากเกินไปนั่นเอง
2. หากโหลดเป็นเครื่องยูพีเอส ชนิด 6 พัลล์ ควรจะมีการเผื่อขนาดกำลังไฟฟ้าด้านเข้า ให้เพิ่มขึ้นจากกำลังไฟฟ้าด้านเข้าปกติอีก 100%
3. หากโหลดเป็นเครื่องยูพีเอส ชนิด 12 พัลส์ ควรจะมีการเผื่อขนาดกำลังไฟฟ้าด้านเข้า ให้เพิ่มขึ้นจากกำลังไฟฟ้าด้านเข้าปกติอีก 50%
การคำนวณขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
โดยปกติ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วไป จะรับโหลดโซลิดสเตต เช่น ไทริสเตอร์ ได้ประมาณ 55% ของพิกัดโหลดตามปกติเท่านั้น แต่ก็มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบางชนิดที่ออกแบบให้รับโห
ถึง 75% ทีเดียว อย่างไรก็ตามหากเราไม่แน่ใจในเรื่องของชนิดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เราจะหาได้มา เราก็ควรจะถือไว้ก่อนว่า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่จะได้นั้น รับโหลดโซลิดสเตตได้เพียง 50-60 % ของพิกัดโหลดตามปกติ มาใช้ในการคำนวณเลือกขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ตัวอย่าง : การคำนวณเลือกขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองอัโนมัติ
โจทย์ : ต้องการให้จ่ายโหลดที่เครื่องยูพีเอส 70 % ของโหลดรวม 1000 เควีเอ และถือว่าระบบมีตัว
ประกอบกำลัง ( Power factor ) 0.8
การคำนวณ
โหลดรวม = KVA x pf
= 1000 x 0.8
= 800 กิโลวัตต์
โหลดยูพีเอสด้านออก 70% = 800 x 0.7
= 560 กิโลวัตต์
โดยปกติถือว่า ประสิทธิภาพของยูพีเอสทั้งชุด ประมาณ 85%
ดังนั้น โหลดยูพีเอสด้านเข้า = 560