‫מערכת אל פסק‬
‫הכושר למצבי משבר‬
‫©‬
‫מבוא‬
‫‪ ‬מערכת אל פסק‪ ,‬מה היא ?‬
‫‪ ‬מושגי יסוד במערכות אל פסק‬
‫‪ ‬סוגי מערכות אל פסק הקיימות בשוק‬
‫‪ ‬מבנה עקרוני למערכות אל פסק‬
‫‪ ‬מערכת אל פסק ללא נקודת כשל מרכזית‬
‫‪ ‬לסיכום פתרונות מבית אורנטפאוור‬
‫‪2‬‬
‫©‬
‫מערכת אל פסק‪ ,‬מה היא ?‬
‫‪3‬‬
‫©‬
‫מערכת אל פסק‪ ,‬מה היא ?‬
‫מערכת אל פסק נועדה להגן על צרכנים חיוניים המחוברים לרשת החשמל מפני‬
‫רעשים חשמליים‪ ,‬קפיצות מתח‪ ,‬הפסקות חשמל‪.‬‬
‫צרכנים חיוניים כגון מכשור רפואי‪ ,‬שרתים‪ ,‬מחשבים‪ ,‬ציוד בקרה‪ ,‬מערכות‬
‫אבטחה וכדומה‪.‬‬
‫המערכת מספקת מתח ארעי להמשך עבודת הציוד או ביצוע כיבוי מסודר של‬
‫הציוד‪.‬‬
‫‪4‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק‬
‫‪5‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק‬
‫על מנת להבין לעומק את מבנה מערכות אל פסק נדון במושגי יסוד של מערכות אל פסק‬
‫ונתונים הנדרשים ממערכות אלו‪.‬‬
‫‪ ‬מיישר ‪ /‬מהפך‬
‫‪ ‬מטען‬
‫‪ ‬עוקף‬
‫‪ ‬תחומי עבודה‬
‫‪ ‬חישוב בנק המצברים‬
‫‪ ‬טופולוגיות חיבור – מבוא‬
‫‪6‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק – מיישר ‪ /‬מטען‬
‫בכל מערכת אל פסק קיימים מיישר ומהפך אשר תפקידים הוא ‪:‬‬
‫•‬
‫מיישר – תפקידה של יחידה זו לבצע יישור למתח הרשת שמתקבל בכניסת המערכת‬
‫למתח ישר בעל אמפליטודה מתאימה לתחום עבודתה של המערכת‪.‬‬
‫מיישר‬
‫‪+240vdc‬‬
‫‪+192vdc‬‬
‫‪-240vdc‬‬
‫‪Time‬‬
‫‪7‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק – מיישר ‪ /‬מטען‬
‫מהפך – תפקידה של יחידה זו לבצע המרה למתח הישר שמתקבל ע"י המיישר במערכת‬
‫למתח חילופין כאות סינוסואידלי בעל אמפליטודה מתאימה להגדרת מוצא המערכת‪.‬‬
‫מהפך‬
‫‪+240vdc‬‬
‫‪+192vdc‬‬
‫‪-240vdc‬‬
‫‪Time‬‬
‫‪8‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק ‪ -‬מטען‬
‫מטען – יישום של יחידת מטען יכול להיות בשתי האופנים הבאים‬
‫•‬
‫יחידת ייצוב מתח המתקבל ע"י מוצא המיישר אל מתח טעינת המצברים בהתאמה (טעינת‬
‫השוואה‪ ,‬ציפה)‬
‫•‬
‫יחידה המבצעת יישור למתח הרשת שמתקבל בכניסת המערכת (במקביל למיישר) למתח‬
‫ישר בעל אמפליטודה מתאימה למתח הנדרש לטעינת המצברים בהתאמה (טעינת‬
‫השוואה‪ ,‬ציפה)‬
‫מהפך‬
‫‪+240vdc‬‬
‫‪+192vdc‬‬
‫‪-240vdc‬‬
‫‪Time‬‬
‫‪9‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק ‪ -‬עוקף‬
‫עוקף – כמעט בכל מערכת אל פסק מסוג התמרה כפולה (‪ )On-Line‬קיימת יחידת עוקף אוטומטי‪ .‬ישנו‬
‫מגוון רחב של עוקפים למערכות אל פסק‬
‫‪.1‬‬
‫עוקף פנימי (אוטומטי & יזום)‬
‫‪ .2‬עוקף ידני מובנה לתחזוקה‬
‫‪ .3‬עוקף חיצוני (אוטומטי & יזום)‬
‫‪ .4‬עוקף חיצוני ידני לתחזוקה‬
‫תפקידה של יחידה זו הוא לבצע העברה "שקטה" אוטומטית & יזומה להזנת הצרכנים דרך הרשת ולא‬
‫דרך הממיר‪ .‬העברה "שקטה" היא הגדרה לביצוע מעבר בזמן מוגדר מראש ( ‪ ) 4ms – 20ms‬כך‬
‫שהצרכן אינו מושפע מביצוע המעבר כל עוד בכניסת המערכת ההזנה תקינה‬
‫‪10‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק ‪ -‬עוקף‬
‫העברה "שקטה" בזמן מוגדר מראש ( ‪) 4ms – 20ms‬‬
‫‪11‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק ‪ -‬עוקף‬
‫המעבר לעוקף יכול להתבצע מהסיבות הבאות‬
‫•‬
‫עומס יתר מעל יכולת ממיר המערכת‬
‫•‬
‫קצר באחד העומסים המחוברים למערכת‬
‫•‬
‫ביצוע העברה יזומה על מנת לבצע תחזוקה של המערכת‬
‫•‬
‫ביצוע בדיקה לתפקוד פונקציונאלי של המערכת‬
‫•‬
‫כשל פנימי של המיישר ‪ /‬ממיר המערכת‬
‫‪12‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק – תחומי עבודה‬
‫לכל יצרן קיימים תחומי עבודה שמגבילים את יכולת המערכת ללא השפעה על תפקודה‪.‬‬
‫נבחן כמה פרמטרים חשובים לכלל המערכות‬
‫‪ .1‬מתח רשת‬
‫‪13‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק – תחומי עבודה‬
‫‪ .2‬מוצא המערכת‬
‫‪14‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק – תחומי עבודה‬
‫‪ .3‬ממשקי המערכת‬
‫‪15‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק – תחומי עבודה‬
‫‪ .4‬נצילות ותנאי סביבה‬
‫‪ .5‬תכונות נוספות‬
‫‪16‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק –חישוב בנק המצברים‬
‫חישוב בנק המצברים‬
‫על מנת לקבל את זמן הגיבוי הנדרש ממערכת האל פסק יש להתחשב במספר גורמים המשפיעים על זמן‬
‫הגיבוי בפועל‪.‬‬
‫פרמטרים נדרשים על מנת שנוכל לבצע את החישוב‬
‫•‬
‫זמן גיבוי נדרש – ]‪T [Min‬‬
‫•‬
‫הספק נדרש לגיבוי – ]‪P [w‬‬
‫•‬
‫מתח סופי לניתוק (מתח סופי לתא) – ]‪F.V [Vdc‬‬
‫•‬
‫כמות מצברים לבנק – ‪Units‬‬
‫•‬
‫נצילות מערכת ‪µ [%] -‬‬
‫‪17‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק –חישוב בנק המצברים‬
‫ניקח לדוגמא מערכת אל פסק מדגם ‪ DPH‬בעלת הספק מוצא של ‪ 200,000w‬לזמן גיבוי של‬
‫‪ 15min‬בעומס מלא‪.‬‬
‫•‬
‫הספק מערכת ‪ – 200,000w‬עומס נדרש לגיבוי ‪100%‬‬
‫•‬
‫זמן גיבוי נדרש – ‪15min‬‬
‫•‬
‫מתח סופי לתא – ‪1.75vdc‬‬
‫•‬
‫כמות מצברים לבנק – ‪40 units‬‬
‫•‬
‫נצילות – ‪96%‬‬
‫ניתן לומר כי רוב מערכות האל פסק עובדות עם מתח סופי לתא של ‪1.75vdc‬‬
‫כסטנדרט (במערכות מסוימות ניתן לשנות ערך זה)‪.‬‬
‫ערך מכתיב את המתח הסופי בו המערכת תנתק את המצברים על מנת להגן‬
‫עליהם מפריקה עמוקה‪.‬‬
‫‪18‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק –חישוב בנק המצברים‬
‫נגזרת של המתח הסופי היא מתח העצירה של מערכת האל פסק‬
‫‪1.75vdc x 6 x 40 = 420vdc‬‬
‫כמות התאים‬
‫במצבר ‪12vdc‬‬
‫נבצע שיקוף להספק הנדרש לגיבוי מהמצברים ע"י חילוק הספק בנצילות‬
‫המערכת (זה הספק שיידרש מהמצברים לגבות)‬
‫𝒘𝟎𝟎𝟎‪𝟐𝟎𝟎,‬‬
‫‪= 208,334w‬‬
‫𝟔𝟗‪𝟎.‬‬
‫‪19‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק –חישוב בנק המצברים‬
‫נחלק את הספק הנדרש מהמצברים לכמות המצברים‪ ,‬וכך נקבל את הספק‬
‫הנדרש מיחידה בודדת לזמן נתון‪.‬‬
‫𝟒𝟑𝟑‪𝟐𝟎𝟖,‬‬
‫‪= 5,208.4w‬‬
‫𝟎𝟒‬
‫נבחר את דגם המצבר שבו אנו מעוניינים להשתמש – לדוגמא‬
‫‪CSB GPL121000‬‬
‫‪20‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק –חישוב בנק המצברים‬
‫נעיין בדף הנתונים של המצבר הנבחר‬
‫נחלק את הספק הנדרש לגבוי ביכולת של המצבר הבודד‬
‫𝒘𝟒𝟑𝟑‪𝟐𝟎𝟖,‬‬
‫‪= 95.52‬‬
‫𝒘𝟏𝟖𝟏‪𝟐,‬‬
‫מכאן קיבלנו שכמות מינימאלית נדרשת היא ‪ 96‬יחידות‪ ,‬מאחר והמערכת‬
‫עובדת בקבוצות של ‪ 40‬נקבל שנדרש מינימום ‪ 3‬בנקים של ‪ 40‬יחידות‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק –חישוב בנק המצברים‬
‫כל הנתונים הנ"ל מחושבים לפי תנאי סביבה אופטימליים ‪25°‬‬
‫‪Bank 1‬‬
‫‪40 x GPL12000‬‬
‫‪Bank 2‬‬
‫‪40 x GPL12000‬‬
‫‪Bank 2‬‬
‫‪40 x GPL12000‬‬
‫‪22‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק –חישוב בנק המצברים‬
‫ישנה אופציה לחיבור המערכת עם בנק מצברים בודד לכמה מערכות אל‬
‫פסק במקביל – ‪Common Battery‬‬
‫שימוש בצורת חיבור זה מקטינה את‬
‫העליות אבל באותו היחס גם את‬
‫השרידות !!!‬
‫‪23‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק ‪ -‬טופולוגיות חיבור – מבוא‬
‫למערכות אל פסק ישנה תורה שלמה של צורת חיבורים על מנת להגדיל את שרידות המערכת‪,‬‬
‫אנו ניגע על קצה המזלג בחלק מהאפשריות הקיימות‪.‬‬
‫צורות החיבור שבהם נדון בהמשך‬
‫•‬
‫‪Parallel‬‬
‫•‬
‫‪Hot Standby Function‬‬
‫•‬
‫‪Modular UPS‬‬
‫‪24‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק ‪ -‬טופולוגיות חיבור – מבוא‬
‫‪Manual‬‬
‫‪Battery‬‬
‫‪Back-Up‬‬
‫‪Mode‬‬
‫‪Mode Mode‬‬
‫‪On-LineBy-Pass‬‬
‫‪Mode‬‬
‫‪Parallel‬‬
‫חיבור זה מאפשר להגדיל את‬
‫הספק המערכת או לאפשר שרידות‬
‫ברמת מודול ‪ /‬מערכת ‪.‬‬
‫‪25‬‬
‫©‬
‫מושגי יסוד במערכות אל פסק ‪ -‬טופולוגיות חיבור – מבוא‬
‫‪Hot Standby Function‬‬
‫‪Hot Standby Function‬‬
‫במשטר עבודה נורמלי יחידה מספר ‪ 2‬מזינה‬
‫את הצרכנים‪ ,‬במידה של כשל ביחידה מספר ‪2‬‬
‫תבצע המערכת מעבר לעוקף ותזין את‬
‫הצרכנים דרך יחידה מספר ‪1‬‬
‫‪26‬‬
‫©‬
‫סוגי מערכות אל פסק הקיימות‬
‫בשוק‬
‫‪27‬‬
‫©‬
‫סוגי מערכות אל פסק הקיימות בשוק‬
‫ישנם כמה מגוונים עיקריים של מערכות אל ספק‬
‫‪ ‬התמרה בודדת ( ‪) Single conversion systems‬‬
‫• ‪Standby UPS‬‬
‫• ‪Line Interactive UPS‬‬
‫יעוד עיקרי של מערכות אל פסק בטכנולוגית התמרה בודדת מיועדת לתחנות קצה בעלות‬
‫חשיבות נמוכה כגון מחשבים נייחים (עמדות קצה או מחשב בייתי)‪ ,‬מערך מצלמות וכדומה‪.‬‬
‫מערכות מסוג זה ברובם מספקות לצרכן גל סינוס מדומה (במצב ‪)Backup Mode‬‬
‫‪28‬‬
‫©‬
‫סוגי מערכות אל פסק הקיימות בשוק‬
‫‪ ‬התמרה כפולה ( ‪) Double conversion systems‬‬
‫• ‪On-Line UPS‬‬
‫יעוד עיקרי של מערכות אל פסק בטכנולוגית התמרה כפולה מיועד לתחנות קצה בעלות‬
‫חשיבות ורגישות גבוה לשינויים ברשת‪ ,‬נפילות מתח‪ ,‬אי יציבות תדר‪/‬מתח כגון מכשור רפואי‪,‬‬
‫שרתים‪ ,‬מערכות בקרה מתקדמות‪ ,‬מערכות לייזר‪ ,‬מ"כמים‪ ,Data center ,‬ציוד אופטי וכדומה‪.‬‬
‫מערכות מסוג זה מספקות לצרכן גל סינוס טהור (במצב ‪,) On-line & Backup Mode‬‬
‫התפתחות הטכנולוגיות הביאו אותנו היום למערכות אל פסק בטכנולוגית התמרה כפולה‬
‫בעלות נצילות גבוה עד ‪.97%‬‬
‫תחום זה מתחלק לשתי סוגי מערכות אל פסק‬
‫‪29‬‬
‫©‬
‫סוגי מערכות אל פסק הקיימות בשוק‬
‫‪ ‬התמרה כפולה ( ‪) Double conversion systems‬‬
‫תחום זה מתחלק לשתי סוגי מערכות אל פסק‬
‫מערכת אל פסק מונובלוק‬
‫מערכת אל פסק מודולארית‬
‫‪30‬‬
‫©‬
‫מבנה עקרוני למערכות אל פסק‬
‫‪31‬‬
‫©‬
‫מבנה עקרוני למערכות אל פסק‬
‫‪Standby UPS‬‬
‫במשטר עבודה ‪ Normal Mode‬הצרכנים מוזנים מרשת החשמל ובמקרה של הפסקת חשמל או‬
‫אי יציבות ברשת (מתח נמוך ‪ /‬גבוה מעבר לתחומי העבודה) המערכת תאלץ את מהפך (ממיר)‬
‫להזין את הצרכנים דרך המצברים ותנתק את כניסת הרשת‬
‫‪EMI / RFI Filter‬‬
‫‪Surge Suppressor‬‬
‫‪Load‬‬
‫‪Normal Mode‬‬
‫‪Battery‬‬
‫‪Charger‬‬
‫‪Inverter‬‬
‫‪Backup Mode‬‬
‫‪Recharge Mode‬‬
‫‪Battery‬‬
‫‪32‬‬
‫©‬
‫מבנה עקרוני למערכות אל פסק‬
‫‪Line Interactive UPS‬‬
‫במשטר עבודה ‪ Normal Mode‬הצרכנים מוזנים מרשת החשמל דרך מייצב מתח‬
‫(‪ )Autotransformer‬אשר מאפשר תיקון של סטייה במתח הרשת לפני ביצוע העברת הצרכנים אל‬
‫הממיר ביחידה‪ ,‬במקרה של הפסקת חשמל או אי יציבות ברשת (מתח נמוך ‪ /‬גבוה מעבר לתחומי‬
‫העבודה) המערכת תעבור למצב ‪ Backup Mode‬ותאלץ את הממיר להזין את הצרכנים דרך‬
‫המצברים ותנתק את כניסת הרשת‪ .‬בחזרת הרשת נעבור למצב ‪Normal + Recharge Mode‬‬
‫‪Normal Mode‬‬
‫‪Backup Mode‬‬
‫‪Recharge Mode‬‬
‫‪33‬‬
‫©‬
‫מבנה עקרוני למערכות אל פסק‬
‫‪ ‬התמרה כפולה ( ‪) Double conversion systems‬‬
‫יעוד עיקרי של מערכות אל פסק בטכנולוגית התמרה כפולה מיועד לתחנות קצה בעלות‬
‫חשיבות ורגישות גבוה לשינויים ברשת‪ ,‬נפילות מתח‪ ,‬אי יציבות תדר‪/‬מתח כגון מכשור‬
‫רפואי‪ ,‬שרתים‪ ,‬מערכות בקרה מתקדמות‪ ,‬מערכות לייזר‪ ,‬מ"כמים‪ ,‬אתר סלולארי‪Data ,‬‬
‫‪ ,center‬ציוד אופטי‪ ,‬רכבות וכדומה‪.‬‬
‫מערכות מסוג זה מספקות לצרכן גל סינוס טהור (במצב ‪,) On-line & Backup Mode‬‬
‫התפתחות הטכנולוגיות הביאו אותנו היום למערכות אל פסק בטכנולוגית התמרה כפולה‬
‫בעלות נצילות גבוה עד ‪.97%‬‬
‫‪34‬‬
‫©‬
‫מבנה עקרוני למערכות אל פסק‬
1-10kva Single Phase ) Double conversion systems ( ‫התמרה כפולה‬
‫ברוב המערכות נהוג להפריד את המטען מהממיר‬
Static Switch
EMI / RFI Filter
Surge
Suppressor
AC / DC
DC / AC
Battery
Charger
EMI / RFI
Filter
Load
Normal Mode
Backup Mode
Recharge Mode
By-Pass Mode
Battery
©
35
‫מבנה עקרוני למערכות אל פסק‬
Three Phase 10kva ≤ ) Double conversion systems ( ‫התמרה כפולה‬
‫ברוב המערכות המטען משלוב כחלק מהממיר‬
Static Switch
EMI / RFI Filter
Surge
Suppressor
AC / DC
Charger
DC / AC
EMI / RFI
Filter
Load
Normal Mode
Backup Mode
Recharge Mode
By-Pass Mode
Battery
©
36
‫מערכת אל פסק ללא נקודת כשל‬
‫מרכזית‬
‫‪37‬‬
‫©‬
‫מערכת אל פסק ללא נקודת כשל מרכזית‬
‫מערכת זו מורכבת מיחידות עצמיות של ‪ 20kva/20kw‬העובדות במקביל‬
‫‪160kva‬‬
‫‪640kva‬‬
‫‪20kva‬‬
‫‪38‬‬
‫©‬
‫‪60kva‬‬
‫מערכת אל פסק ללא נקודת כשל מרכזית‬
‫ע"י יישום הפתרון במערכות מסוג זה אנו מקבלים שרידות מלאה ברמת המיישר‪,‬‬
‫מהפך‪ ,‬מטען‪ ,‬עוקף ‪....‬‬
‫כל מודול בודד מכיל בתוכו את הרכיבים ומתפקד כמערכת אל פסק העובדת‬
‫במקביל עם יחידות נוספות‪ .‬ניתן לתכנת מודול בודד שישמש במטען מצברים‬
‫בהספק של ‪.17kw‬‬
‫‪39‬‬
‫©‬
‫פתרונות מבית אורנטפאוור‬
‫‪40‬‬
‫©‬
‫פתרונות מבית אורנטפאוור‬
‫‪DPH 25-800kw‬‬
‫‪HPH 20-40kw‬‬
‫‪EH 10-20kva‬‬
‫‪RT 1-10kva‬‬
‫‪41‬‬
‫©‬
‫פתרונות מבית אורנטפאוור‬
‫‪DPS 60-3200kva‬‬
‫‪42‬‬
‫©‬
‫פתרונות מבית אורנטפאוור‬
‫‪20-640kw‬‬
‫‪43‬‬
‫©‬
! ‫תודה רבה‬
? ‫שאלות‬
[email protected] | [email protected]
Office +972-8-6214584 | fax +972-8-6890312 | mobile +972-52-6662854
©
44