เครื่องประจุแบตเตอรี่แบบอัตโนมัติ
กล่าวถึงหลักการออกแบบและการทำงานของเครื่องประจุแบตเตอรี่แบบอัตโนมัติ ที่ทำหน้าที่เป็นเครื่อง UPS. ของระบบไฟฟ้ากระแสตรง (DC. Uninterruptible Power Supply) กล่าวคือ สามารถจ่ายพลังงานไฟ DC. (กระแสตรง) เก็บสะสมในหม้อแบตเตอรี่ได้ทั้งการประจุแบบปกติ (Float Charge, Normal Charge) หรือการประจุแบบรุนแรง (Equalizing Charge, Boost Charge) พร้อมๆ กับการจ่ายไฟให้แก่โหลด ที่ต้องการระบบไฟ DC.
หลักการออกแบบและการทำงาน
ในภาวะปกติเมื่อระบบไฟที่ใช้กันอยู่เป็นระบบไฟ AC. ถูกแปลงให้เป็นระบบไฟ DC. แล้ว พลังงานไฟฟ้าเหล่านี้จะถูกเก็บสะสมในหม้อแบตเตอรี่ และจ่ายไฟ DC. ให้กับโหลดไปพร้อมๆ กัน ในภาวะที่ระบบไฟ AC. ผิดปกติ เช่น ไฟตก ไฟเกิน หรือไฟดับ แบตเตอรี่ก็จะจ่ายพลังไฟฟ้าให้แก่โหลดทันที และเมื่อไฟ AC. ของการไฟฟ้าฯ กลับสู่สภาวะปกติใหม่อีกครั้งเครื่องประจุแบตเตอรี่ก็จะทำหน้าที่ประจุแบตเตอรี่ใหม่ ทั้งนี้อาจจะเป็นการประจุแบบปกติ หรือประจุแบบรุนแรง ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบ Automatic Equalizing Device (AED.) ขณะเดียวกับที่ความสามารถในการควบคุมระดับแรงดันไฟ DC. ที่จ่ายให้กับโหลดให้มีระดับคงที่อยู่เสมอนั้น ขึ้นกับการออกแบบระบบ Silicon Dropper (SID.)
หม้อแปลง
หม้อแปลงทำหน้าที่ปรับแรงดันไฟ AC. เพื่อให้ได้ค่าที่เหมาะสมสำหรับการควบคุมแปลงไฟเป็นไฟ DC. การออกแบบหม้อแปลงตามปกติทั่วไป จะเป็นชนิด Two winding transformer. เพื่อจะไม่ให้มีปัญหากับอาร์โมนิค (Harmonic) ที่ 3 และที่ 5 เกิดขึ้น
ส่วนแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง
วงจรแปลงกระแสนี้ออกแบบเป็นระบบ SCR. Full Wave Rectifier ทั้งนี้การเปิดปิดของ SCR. ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมระดับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงนี้จะถูกควบคุมด้วยวงจรจุดชนวน (Firing Control Circuit)
ส่วนวงจรจุดชนวน
วงจรจุดชนวนFiring Control & Charge Fail Circuit) ทำหน้าที่สร้างสัญญาณไฟจุดชนวน SCR. เพื่อรักษาและปรับระดับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงให้คงที่เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า หรือมีการเปลี่ยนแปลงของโหลด ซึ่งมีวงจรการทำงานดังแสดงในรูป
ส่วนควบคุมภาวะประจุแบตเตอรี่
ส่วน AED. นี้ (Automatic Equalizing Device : AED.) มีบทบาทสำคัญต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ เพราะผลจากการประจุแบตเตอรี่ที่ไม่เหมาะสมกับภาวะ หรือชนิดของแบตเตอรี่จะทำให้แบตเตอรี่เสียหายหรืออายุการใช้งานสั้นลงกว่าปกติ หรืออาจมีผลเสียหายต่อการใช้งาน
การออกแบบจะเลือกชนิดการประจุแบตเตอรี่แบบปกติหรือแบบรุนแรง โดยการนับระยะเวลาที่ไฟ AC. ผิดปกติ หรือดับไป หรือระยะเวลาที่เครื่องประจุแบตเตอรี่ในภาวะรุนแรงมาเปรียบเทียบกับเวลาที่ตั้งไว้ โดยเวลาที่ตั้งนี้จะเลือกพิจารณาความเหมาะสมของภาวะการใช้งาน หรือตามชนิดของแบตเตอรี่ที่ใช้หรือตามชนิดของแบตเตอรี่ที่ใช้ จากวงจรการทำงานดังแสดง ดังนี้
1. ปกติทั่วไป เวลาที่ตั้งไว้สามารถตั้งอยู่ในช่วงเวลา 1 นาทีถึง 2 ชั่วโมง
2. การพิจารณากำหนดระยะเวลาในการประจุแบบรุนแรงช่วงเวลาหนึ่งแล้วกลับคืนสู่การประจุแบบปกติ ทั้งนี้ตามคุณสมบัติทั่วๆ ไปของแบตเตอรี่ หรือความจำเป็นเร่งด่วนในการใช้งานที่มีความจำเป็นที่ต้องประจุแบตเตอรี่แบบรุนแรง เพื่อเพิ่มพลังงานไฟฟ้าที่เก็บสะสมในแบตเตอรี่ถึงระดับหนึ่งแล้วจึงประจุแบบปกติจากการ การออกแบบระยะเวลาในการประจุแบบรุนแรงสามารถตั้งเวลาได้ตามต้องการตั้งแต่ 1 นาทีถึง 72 ชั่วโมง
ส่วนควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้คงที่อยู่เสมอ
ดังที่กล่าวมาแล้ว เครื่องประจุแบตเตอรี่แบบอัตโนมัติทำหน้าที่เป็นเครื่อง UPS. ระบบไฟ DC. ด้วยนั่นเอง เครื่องประจุแบตเตอรี่นี้ จะต้องให้แรงดันไฟ DC. แก่โหลดในค่าปกติที่คงที่ค่าหนึ่ง เช่น 24 V.DC. หรือ 48 V.DC. เป็นต้น ไม่ว่าในขณะนั้น เครื่องประจุแบตเตอรี่กำลังประจุแบตเตอรี่อยู่ในแบบปกติหรือแบบรุนแรงก็ตาม ซึ่งระดับแรงดันที่จ่ายให้แบตเตอรี่ย่อมสูงกว่า 24 V.DC. หรือ 48 V.DC.
วงจร SID. (Silicon Dropper) จะควบคุมปิดแมกเนติกคอนแทคเตอร์ให้คร่อมไดโอดเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่จะจ่ายแก่โหลด หรือควบคุมปิดแมกเนติกคอนแทคเตอร์ เพื่อให้มีแรงดันไฟฟ้าส่วนหนึ่ง ตกคร่อมไดโอดที่ต่ออนุกรมอยู่กับโหลด จะทำให้แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายแก่โหลดมีค่าลดลง
การออกแบบได้ออกแบบ Dropper ไว้ 2 ชุด กล่าวคือในภาวะที่ประจุแบตเตอรี่แบบปกติ ไดโอดชุดหนึ่งจะถูกลัดวงจรคร่อมด้วยคอนแทคเตอร์ ส่วนไดโอดอีกชุดจะต่ออนุกรมกับโหลดทำให้มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากับที่โหลดต้องการตามพิกัด ส่วนในภาวะที่ประจุแบบรุนแรง คอนแทคเตอร์จะถูกเปิดออกหมด เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่คร่อมไดโอดสูงขึ้นตามที่ต้องการในการใช้งานจริง ในกรณีที่เกิดภาวะไฟผิดปกติหรือเกิดไฟดับ แบตเตอรี่จะทำหน้าที่เป็นตัวจ่ายพลังงานทดแทน คอนแทคเตอร์จะคร่อมไดโอดทั้งสองชุด ทำให้แรงดันไฟ DC. ที่จ่ายแก่โหลด จะเท่าแรงดันไฟ DC. ของแบตเตอรี่ในขณะนั้น
ส่วนตรวจสอบแรงดัน DC. ที่จ่ายให้แก่โหลด
ในส่วนนี้วงจรจะทำหน้าที่ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่จ่ายแก่โหลดว่า มีค่าสูงหรือต่ำกว่าพิกัดที่ตั้งไว้หรือไม่ ถ้าสูงกว่าหรือต่ำกว่า หลอด LED ก็จะแสดงให้ทราบว่าเกิดภาวะไฟผิดปกติขึ้นในเครื่องประจุแบตเตอรี่ ซึ่งอาจจะป้องกันโดยตัดโหลดออกก็ได้ โดยเพิ่มแมคเนติคคอนแทคเตอร์อีกตัวหนึ่ง ทำการตัดต่อไฟที่จะจ่ายแก่โหลด