صفر تا صد برق اضطراری آسانسور یا بلک اوت

با توجه به قطع شدن های مکرر برق در ایران، یکی از مواردی که این روزها مشکل ساز شده است گیر افتادن افراد در داخل آسانسور هنگام قطع برق است.سیستم برق اضطراری آسانسور یکی از راه حل های موثر برای رفع این مشکل است.

در ساختمان‌های مسکونی مرتفع، وجود سیستم برق اضطراری آسانسور  نقش مهمی در ایمنی و آسایش ساکنین دارد. این سیستم به گونه‌ای طراحی شده که در صورت قطع برق شهر، مانع از گیر افتادن کابین آسانسور بین طبقات شود و آن را به نزدیک‌ترین طبقه منتقل کند تا مسافران بتوانند پیاده شوند. هدف اصلی این سامانه، تامین ایمنی مسافران در زمان قطع برق و جلوگیری از وحشت و خطراتی است که ممکن است در اثر محبوس شدن در آسانسور به‌وجود آید. در ادامه به معرفی کامل این سیستم، اجزای تشکیل‌دهنده آن، نحوه عملکرد، انواع باتری‌های مورد استفاده، شیوه انتخاب ظرفیت باتری، نکات نصب و نگهداری و نیز استانداردهای ایمنی مرتبط می‌پردازیم.

معرفی سیستم برق اضطراری آسانسور و هدف آن

سیستم برق اضطراری آسانسور – که گاهی از آن به عنوان سیستم بلک اوت یاد می‌شود – یک سامانه پشتیبان است که هنگام قطع شدن برق اصلی وارد عمل می‌شود. این سیستم به شکل خودکار نیروی مورد نیاز موتور آسانسور و مدارهای کنترل را از طریق منبع توان اضطراری (مانند باتری یا UPS) تامین می‌کند تا کابین آسانسور به نزدیک‌ترین طبقه حرکت داده شده و درب‌ها باز شوند. به این ترتیب، مسافران در حداقل زمان ممکن از آسانسور خارج می‌شوند و از حبس شدن طولانی در کابین جلوگیری می‌شود. این دستگاه معمولاً ظرف چند ثانیه پس از احساس قطع برق فعال می‌شود و آسانسور را به صورت کنترل‌شده به حالت تراز با طبقه می‌رساند. این ویژگی به ویژه در ساختمان‌های مسکونی که ممکن است ژنراتور برق اضطراری نداشته باشند بسیار حیاتی است.

اجزای اصلی سیستم برق اضطراری آسانسور

سیستم برق اضطراری آسانسور از چند جزء کلیدی تشکیل شده است که همگی با همکاری یکدیگر، عمل نجات اضطراری را امکان‌پذیر می‌سازند. مهم‌ترین اجزای این سیستم عبارت‌اند از:

• واحد تامین توان اضطراری (UPS/برد): این بخش شامل مدارات الکترونیکی هوشمندی است که وظیفه نظارت بر وضعیت برق شهر و سوئیچ به منبع تغذیه پشتیبان را بر عهده دارد. به محض تشخیص قطع برق، این واحد مدارهای آسانسور را از برق اصلی جدا کرده و به منبع توان اضطراری متصل می‌کند. برخی سیستم‌ها از UPS (منبع تغذیه بدون وقفه) بهره می‌گیرند و برخی یک برد نجات اختصاصی (ARD) دارند که به طور ویژه برای آسانسور طراحی شده است. این واحد معمولاً دارای شارژر باتری، مبدل و رله‌های کنترلی است.

• اینورتر (مبدل DC به AC): اینورتر وظیفه تبدیل برق DC باتری به برق AC مورد نیاز موتور آسانسور را بر عهده دارد. از آن‌جا که موتورهای آسانسور عمدتاً با برق AC سه‌فاز کار می‌کنند، اینورتر باید موج سینوسی سه‌فاز با ولتاژ و فرکانس مناسب تولید کند. در سیستم‌های نجات اضطراری، اینورتر به محض فعال‌شدن، خروجی خود را با ولتاژ و فرکانس نامی آسانسور تنظیم می‌کند تا حرکت نرم کابین تضمین شود. اینورترهای مدرن دارای فناوری VVVF (ولتاژ و فرکانس متغیر) هستند تا حرکت آهسته و ایمنی را طی عملیات نجات فراهم کنند.

• باتری‌ها: باتری منبع اصلی انرژی پشتیبان را تشکیل می‌دهد. در این سیستم‌ها معمولاً از یک بانک باتری DC با ولتاژ مجموع معین (مثلاً 36V، 48V، 72V یا بالاتر بسته به طراحی) استفاده می‌شود که از اتصال سری چندین باتری کوچکتر (معمولاً ۱۲ ولتی) تشکیل می‌گردد. باتری در حالت عادی توسط شارژر داخلی سیستم همیشه در حالت آماده به‌کار و شارژ کامل نگه داشته می‌شود. به محض قطع برق، انرژی ذخیره‌شده در باتری برای تامین نیروی موتور و مدارات کنترل آزاد می‌شود. ظرفیت و مشخصات باتری باید به گونه‌ای انتخاب شود که بتواند یک بار حرکت آسانسور به نزدیک‌ترین طبقه (و باز شدن درب‌ها) را پشتیبانی کند. درباره انواع باتری و انتخاب ظرفیت مناسب در بخش‌های بعدی توضیح داده خواهد شد.

• تابلو کنترل اضطراری: این تابلو (که می‌تواند بخشی از تابلو کنترل اصلی آسانسور یا یک تابلو مجزا باشد) مدارهای کنترلی لازم برای مدیریت حالت اضطراری را در خود دارد. وظایفی چون تشخیص قطع برق، صدور فرمان قطع برق شهر (از طریق کنتاکتور اصلی) و وصل برق باتری (از طریق کنتاکتور باتری) بر عهده این تابلو است. همچنین این تابلو سیگنال‌های لازم را به درایو آسانسور (اینورتر) می‌دهد تا جهت حرکت و سرعت مناسب برای نجات را اعمال کند. در واقع تابلو کنترل اضطراری هماهنگ‌کننده بین تمامی اجزای سیستم در لحظه وقوع قطع برق است و تضمین می‌کند که توالی عملیات به درستی انجام شود.

• سنسورها و تجهیزات ایمنی: سنسورهای مختلفی در عملکرد صحیح سیستم نجات دخیل‌اند. مهم‌ترین آنها سنسور یا مدار تشخیص قطع برق شهر است که افت ولتاژ را فوراً حس کرده و به واحد کنترل اطلاع می‌دهد. علاوه بر آن، سنسورهای موقعیت کابین (مانند سنسورهای محدوده طبقات یا انکدر موقعیت) برای تشخیص نزدیک‌ترین طبقه استفاده می‌شوند تا سیستم بداند کابین به کدام سمت حرکت کند. حسگرهای سرعت و شتاب نیز ممکن است به کار گرفته شوند تا اطمینان حاصل شود حرکت اضطراری با سرعت ایمن (معمولاً سرعت پایین‌تر از سرعت نرمال آسانسور) انجام می‌شود و در صورت تجاوز از حد مجاز، سیستم بتواند ترمز را فعال کند. همچنین مدارهای مانیتورینگ باتری (ولتاژ و ظرفیت باتری) نوعی حسگر محسوب می‌شوند که سلامت و سطح شارژ باتری را زیر نظر دارند. مجموع این سنسورها و مدارها کمک می‌کنند عملیات نجات به شکلی ایمن و کنترل‌شده انجام گیرد.

نحوه عملکرد سیستم از لحظه قطع برق تا پایان فرآیند نجات

عملکرد سیستم برق اضطراری آسانسور شامل یک توالی گام‌به‌گام است که از لحظه قطع برق آغاز شده و تا تخلیه کامل مسافران ادامه می‌یابد. این مراحل به طور خلاصه عبارت‌اند از:

1. تشخیص قطع برق: به محض قطع شدن برق شهر، مدار نظارت‌کننده ولتاژ این وضعیت را تشخیص می‌دهد. غالباً سیستم برای جلوگیری از عملکرد ناخواسته در نوسانات کوتاه برق، اندکی مکث می‌کند (مثلاً ۵ تا ۱۰ ثانیه که قابل تنظیم است) تا اطمینان یابد برق واقعاً رفته است. اگر ساختمان مجهز به ژنراتور اضطراری باشد و در این مدت برق بازگردد، سیستم نجات وارد عمل نخواهد شد. در غیر این صورت، پس از سپری شدن زمان کوتاه تاخیر، مرحله بعد آغاز می‌شود.

2. جداسازی از برق شهر و فعال‌سازی منبع اضطراری: پس از تایید قطع برق، تابلو کنترل اضطراری فرمان قطع اتصال آسانسور از شبکه اصلی را می‌دهد (از طریق قطع کنتاکتور اصلی ورودی). سپس کنتاکتور منبع اضطراری وصل می‌شود و اینورتر/UPS که به باتری متصل است، شروع به تغذیه مدار قدرت موتور و مدارهای کنترل آسانسور می‌کند. در این لحظه، آسانسور از طریق انرژی باتری‌ها تغذیه می‌شود بدون اینکه وقفه قابل توجهی در سیستم کنترل آن به‌وجود آید.

3. انتخاب جهت حرکت و به حرکت درآوردن کابین: کنترلر آسانسور یا برد نجات، موقعیت فعلی کابین را نسبت به نزدیک‌ترین طبقات بالا و پایین ارزیابی می‌کند (با استفاده از سنسورهای طبقه یا انکدر) و تصمیم می‌گیرد کابین به کدام سمت حرکت داده شود. در بسیاری از سیستم‌ها، حرکت در آسان‌ترین جهت انجام می‌شود؛ یعنی جهتی که کمترین انرژی را نیاز دارد (برای مثال، اگر کابین با مسافر از وزنه تعادل سنگین‌تر باشد، حرکت به سمت پایین آسان‌تر است و اگر سبکتر باشد، حرکت به بالا). پس از تعیین جهت بهینه، فرمان حرکت با سرعت پایین به درایو داده می‌شود. ترمز آسانسور به صورت الکتریکی آزاد شده و موتور توسط اینورتر با سرعت محدود شروع به چرخش می‌کند تا کابین به آرامی به نزدیک‌ترین طبقه برسد. استانداردهای ایمنی معمولاً سرعت حرکت در حالت اضطراری را محدود می‌کنند (مثلاً حداکثر حدود 0.3 تا 0.6 متر بر ثانیه) تا ایمنی مسافران تضمین شود و توقف دقیق در تراز طبقه امکان‌پذیر باشد. در طی این حرکت، سیستم نظارت می‌کند که هیچ خطایی مانند اضافه‌بار رخ ندهد و در صورت لزوم سرعت یا فرمان را تنظیم می‌کند.

4. توقف در سطح طبقه و باز کردن درب‌ها: به محض رسیدن کابین به سطح طبقه مقصد، فرمان توقف داده می‌شود و ترمز مکانیکی آسانسور درگیر می‌شود تا کابین کاملاً ثابت بماند. سپس سیستم برق اضطراری فرمان باز شدن درب کابین را صادر می‌کند. موتور درب‌های آسانسور که معمولاً با برق تک‌فاز یا 24V کار می‌کند نیز توسط برق باتری تغذیه می‌شود تا درب آسانسور گشوده شود و مسافران بتوانند خارج شوند. در این حالت، روشنایی اضطراری کابین نیز (از طریق باتری مجزا یا همین سیستم) فعال است تا مسافران دید کافی برای خروج داشته باشند. برخی سیستم‌ها همچنین هشدار صوتی یا پیام ضبط شده پخش می‌کنند تا مسافران را از عملیات نجات آگاه سازند.

5. غیرفعال‌سازی سیستم نجات و بازگشت به حالت عادی: پس از تخلیه مسافران و پایان عملیات نجات، سیستم برق اضطراری به طور خودکار خود را غیرفعال می‌کند. آسانسور تا زمان برگشت برق شهر در حالت خاموش یا آماده به کار (standby) باقی می‌ماند. وقتی برق شهر وصل شد (یا ژنراتور ساختمان فعال گردید)، تابلو کنترل، برق اصلی را دوباره به مدار آسانسور وصل می‌کند. سپس مدار شارژ شروع به شارژ مجدد باتری‌ها تا سطح کامل می‌کند تا سیستم برای وقوع بعدی آماده باشد. معمولاً پس از بازگشت برق، آسانسور نیاز به ریست توسط سیستم کنترل اصلی دارد تا آماده سرویس‌دهی عادی شود. تمامی این مراحل به صورت خودکار انجام می‌شود و نیازی به مداخله دستی نیست، مگر در شرایطی که سیستم خودکار عمل نکند که در آن صورت روش‌های نجات دستی (مثل استفاده از ترمز دستی و هندل) باید توسط تکنیسین به‌کار گرفته شود.

در مجموع، سیستم برق اضطراری آسانسور با انجام مراحل فوق، اطمینان می‌دهد که حتی در خاموشی‌ها نیز مسافران حداکثر طی چند دقیقه از کابین گیر کرده در طبقات آزاد می شوند و آسانسور به حالت ایمن برمی‌گردد. این توالی عملیات دقیق و زمان‌بندی‌شده، حاصل هماهنگی کامل بین اجزای مختلف سیستم (مدار کنترل، اینورتر، باتری و سنسورها) است که همگی برای یک هدف مشترک: ایمنی مسافران طراحی شده‌اند.

انواع باتری‌هایی که در سیستم برق اضطراری آسانسور استفاده می‌شوند و مزایا و معایب هر نوع

در سیستم‌های برق اضطراری آسانسور از باتری‌های صنعتی با قابلیت اطمینان بالا استفاده می‌شود. انتخاب نوع باتری می‌تواند تاثیر زیادی بر عملکرد، نگهداری و عمر سیستم داشته باشد. رایج‌ترین انواع باتری مورد استفاده عبارت‌اند از:

• باتری سرب-اسید سیلد (VRLA شامل نوع ژل یا AGM): باتری‌های سرب-اسید سال‌هاست که انتخاب متداول برای سیستم‌های پشتیبان آسانسور هستند. این باتری‌ها در دو گونه اصلی ارائه می‌شوند: نوع ژل (Gel Cell) که الکترولیت آن به صورت ژل سیلیکا است و نوع AGM (ابزوربنت گلس مت، یا همان سیلد معمولی) که الکترولیت را در صفحات فایبرگلاس جذب کرده است. هر دوی این‌ها سیلد (Sealed) و بدون نیاز به نگهداری هستند و نشتی اسید ندارند. مزایای باتری‌های سرب-اسید سیلد عبارت است از: قیمت نسبتا پایین و مقرون‌به‌صرفه، قابل اعتماد بودن و توانایی تامین جریان‌های نسبتاً بالا برای مدت کوتاه. همچنین در ظرفیت‌ها و اندازه‌های متنوعی در دسترس‌اند و به راحتی می‌توان چند عدد از آن‌ها را برای رسیدن به ولتاژ/ظرفیت دلخواه سری یا موازی کرد. باتری‌های ژل به طور خاص قابلیت دشارژ عمیق بهتری دارند و در برابر لرزش و شوک مقاوم‌اند، در حالی که باتری‌های AGM می‌توانند جریان لحظه‌ای بالاتری را تامین کنند و کمی سرعت شارژ بالاتری دارند. با این حال، معایب کلی باتری‌های سرب-اسید عبارت‌اند از: چگالی انرژی پایین‌تر نسبت به تکنولوژی‌های جدیدتر (برای مقدار انرژی معین وزن و حجم بیشتری دارند)، سرعت شارژ کندتر (پر شدن کامل آنها زمان بیشتری می‌برد) و کاهش عمر در دماهای بسیار بالا یا در صورت دشارژ عمیق مکرر. عمر مفید آنها معمولاً حدود ۳ تا ۵ سال (بسته به کیفیت و شرایط استفاده) است و پس از آن نیاز به تعویض دارند. در کل، با توجه به قیمت مناسب و عملکرد قابل قبول، هنوز هم بسیاری از سیستم‌های نجات اضطراری آسانسور از باتری‌های VRLA (ژل یا AGM) استفاده می‌کنند.

• باتری نیکل-کادمیم (NiCd): باتری‌های نیکل-کادمیم گزینه دیگری هستند که خصوصاً در کاربردهای صنعتی و شرایط سخت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. مزیت برجسته NiCd دوام و طول عمر سیکلی بالا است؛ این باتری‌ها می‌توانند تعداد چرخه‌های شارژ/دشارژ بسیار بیشتری نسبت به سرب-اسید را تحمل کنند و برخی انواع صنعتی آن عمر مفیدی تا ۱۰ سال یا بیشتر دارند. همچنین نسبت به دمای محیط حساسیت کمتری دارند و در محدوده دمایی وسیعی عملکرد قابل اعتمادی ارائه می‌دهند. تحمل آنها در برابر نرخ دشارژ بالا خوب است و می‌توانند در صورت نیاز جریان‌های آنی بزرگی را تحویل دهند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود NiCd در آسانسورهایی که در محیط‌های گرم (مثلاً موتورخانه‌های داغ) قرار دارند یا جایی که نیاز به قابلیت اطمینان بسیار بالا است، مفید واقع شوند. با این وجود، معایب قابل توجهی نیز دارند: اولین مورد گران‌تر بودن نسبت به باتری‌های سرب-اسید است. مواد به‌کار رفته در آن‌ها (به ویژه کادمیم) هزینه تولید بالاتری دارند. دوم سمّی بودن فلز کادمیم است که دفع و بازیافت این باتری‌ها را دشوارتر می‌کند و از نظر زیست‌محیطی مضر است. باتری‌های NiCd همچنین دچار اثر حافظه می‌شوند، به این معنا که اگر همیشه به میزان کم تخلیه و مجدداً شارژ شوند، ممکن است ظرفیت قابل استفاده‌شان کاهش یابد؛ هرچند مدیریت صحیح شارژ می‌تواند این اثر را تا حدی کاهش دهد.خلاصه این‌که، باتری نیکل-کادمیم با وجود هزینه و مشکلات زیست‌محیطی، به خاطر اعتمادپذیری بالا و عمر طولانی برای سیستم‌های اضطراری آسانسور گزینه‌ای قابل تأمل است، هرچند امروزه کم‌تر از گذشته به‌کار می‌رود.

• باتری لیتیوم-یون: در سال‌های اخیر با پیشرفت فناوری باتری، لیتیوم-یون به عنوان جایگزینی مدرن برای سیستم‌های پشتیبان مطرح شده است. مهم‌ترین مزیت باتری‌های لیتیومی چگالی انرژی بسیار بالاتر آنهاست؛ یعنی با وزن و حجم مساوی نسبت به سرب-اسید، انرژی بسیار بیشتری ذخیره می‌کنند. این باعث می‌شود برای آسانسورهایی که فضای محدودی برای نصب باتری دارند، گزینه‌ای ایده‌آل باشند. همچنین باتری‌های Li-ion سریع‌تر شارژ می‌شوند و می‌توانند در زمان کوتاه‌تری به ظرفیت کامل برسند، و طول عمر سیکلی بیشتری نیز دارند (ممکن است چندین برابر چرخه شارژ/دشارژ سرب-اسید عمر کنند). وزن پایین‌تر آنها نیز حمل و نصبشان را آسان‌تر می‌کند. با این حال، در استفاده از باتری لیتیومی برای آسانسور ملاحظاتی وجود دارد: این باتری‌ها قیمت اولیه بالاتری نسبت به سایرین دارند. همچنین حساسیت به دمای بالا در آنها قابل توجه است؛ گرمای شدید می‌تواند عمرشان را کاهش دهد یا حتی در موارد نادری خطر ایمنی (مانند آتش‌سوزی) ایجاد کند. به همین دلیل نیاز به مدارهای محافظت BMS (مدیریت باتری) برای نظارت بر دما، ولتاژ و جریان در آنها ضروری است. علاوه بر این، استانداردها و قوانین ایمنی ممکن است استفاده از باتری‌های لیتیومی را در تجهیزات آسانسور محدود کنند یا ملزومات ویژه‌ای را تعیین کنند. برای مثال حمل باتری‌های لیتیمی بزرگ نیازمند رعایت مقررات حمل‌ونقل خاص است و در اتاق باتری باید سیستم تهویه و اطفای حریق مناسب وجود داشته باشد. در مجموع، باتری‌های لیتیوم-یون با وجود هزینه بیشتر، به دلیل عملکرد برتر و نیاز کم به نگهداری، به تدریج در حال رایج شدن در سیستم‌های نجات آسانسورهای پیشرفته هستند. البته تصمیم به استفاده از آنها باید با توجه به ملاحظات ایمنی و تطابق با استانداردهای هر منطقه و کشور صورت گیرد.

جدول مقایسه انواع باتری سیستم برق اضطراری آسانسور

سایر انواع باتری: علاوه بر موارد فوق، در برخی کاربردهای خاص ممکن است از باتری‌های نیکل-متال هیدرید (NiMH) یا ابرخازن‌ها نیز استفاده شود، اما این موارد در برق اضطراری آسانسور چندان معمول نیستند. ابرخازن‌ها می‌توانند جریان بسیار بالا در مدت خیلی کوتاه تامین کنند و عمری بسیار طولانی دارند، ولی برای تامین انرژی به مدت مثلاً یک دقیقه کار کردن موتور آسانسور، نیاز به بانک خازنی بسیار بزرگی خواهد بود که توجیه اقتصادی ندارد. لذا عمدتاً همان سه دسته اصلی بالا در بحث سیستم‌های نجات اضطراری آسانسور مطرح هستند.

نحوه انتخاب ظرفیت باتری مناسب

انتخاب ظرفیت مناسب باتری برای سیستم برق اضطراری آسانسور، از جنبه‌های فنی بسیار حائز اهمیت است. ظرفیت باتری باید به اندازه‌ای باشد که بتواند در شرایط بدبینانه (مانند وزن کامل کابین و طولانی‌ترین مسیر ممکن تا نزدیک‌ترین طبقه) انرژی کافی را فراهم کند. فاکتورهای اصلی در تعیین ظرفیت باتری عبارت‌اند از توان موتور آسانسور، زمان مورد نیاز برای عملیات نجات، راندمان سیستم و حاشیه ایمنی. در ادامه به هر یک می‌پردازیم:

• توان موتور و نیاز انرژی: ابتدا باید برآورد شود که موتور آسانسور برای جابه‌جا کردن کابین به نزدیک‌ترین طبقه چه مقدار انرژی مصرف خواهد کرد. به عنوان مثال، فرض کنید موتور آسانسور توان نامی 5 کیلووات دارد و در بدترین حالت لازم است حدود ۳۰ ثانیه (0.5 دقیقه یا 0.0083 ساعت) تحت بار از باتری تغذیه شود تا کابین را حرکت دهد. انرژی مورد نیاز برابر حاصل‌ضرب توان در زمان است. در این مثال 5 کیلووات یا 5 هزار وات ضربدر 0.0083 ساعت می شود،یعنی به 41.5 Wh (وات‌ساعت) انرژی نیاز است. با در نظر گرفتن تلفات اینورتر و راندمان موتور (مثلاً حدود 70٪ کارایی کلی)، انرژی لازم شاید در حدود 60 Wh برآورد شود. اگر سیستم باتری 48 ولت باشد، برای تامین 60 Wh نیاز به باتری با ظرفیت حدود 1.25 آمپر‌ساعت (Ah) در 48 ولت داریم (چون 60 وات ساعت تقسیم برای 48 ولت برابر 1.25 آمپر ساعت خواهد بود. البته همیشه باید حاشیه ایمنی در نظر گرفت تا باتری بیش از حد عمیق دشارژ نشود و بتواند در آینده همین عملکرد را داشته باشد. بنابراین در عمل ممکن است یک باتری 48 ولت با ظرفیت 5 آمپر‌ساعت یا 10 آمپر‌ساعت برای این مثال انتخاب شود تا چندین مرتبه عملیات نجات و افت تدریجی ظرفیت با گذر زمان را پوشش دهد.

• قانون سرانگشتی برای ظرفیت: صنعت آسانسور برخی قواعد تجربی ساده برای انتخاب ظرفیت باتری ارائه داده است. بر اساس یکی از این قواعد، ظرفیت باتری (بر حسب Ah) باید حداقل برابر یک‌سوم جریان نامی موتور آسانسور (بر حسب آمپر) باشد. به عنوان مثال اگر جریان نامی موتور آسانسور 21 آمپر است، ظرفیت باتری نباید کمتر از 7 آمپر‌ساعت در نظر گرفته شود. این قانون سرانگشتی تضمین می‌کند که باتری توان تامین چند ده ثانیه تا چند دقیقه انرژی را برای موتور خواهد داشت. همچنین توصیه شده است که توان UPS/اینورتر حداقل نصف توان موتور باشد تا بتواند جریان راه‌اندازی و حرکت آهسته را تامین کند. البته تعیین دقیق ظرفیت نیازمند در نظر گرفتن بازده سیستم، راندمان موتور و حتی دمای محیط است و بهتر است محاسبات با محافظه‌کاری همراه شوند.

• مثال عملی: برای روشن‌تر شدن موضوع، یک مثال واقعی را در نظر بگیریم. در یک آسانسور ۲۰ نفره با ظرفیت ۱۶۰۰ کیلوگرم در یک ساختمان ۱۰ طبقه که از موتور 20 کیلووات استفاده می‌کند، سیستم نجات اضطراری طراحی شده از یک باتری 120 ولتی متشکل از ۱۰ عدد باتری ۱۲ ولت ۹Ah بهره برده است. مجموع ظرفیت این پک باتری (120 ولت، 9Ah) حدود 1080 وات‌ساعت (1.08 کیلووات‌ساعت) است. این باتری‌ها قادرند نیروی لازم برای حرکت کابین با موتور 20 کیلووات را به مدت چند دقیقه تامین کنند که جهت رساندن کابین از میانه مسیر به نزدیک‌ترین طبقه و باز کردن درب‌ها کافی است. این مثال نشان می‌دهد که برای موتورهای پرقدرت، نیاز به ظرفیت باتری به مراتب بالاتری وجود دارد. در سیستم مذکور نسبت ظرفیت باتری به جریان موتور مطابق همان قانون سرانگشتی انتخاب شده است (جریان نامی یک موتور 20kW سه‌فاز حدود 35-40 آمپر است که یک‌سوم آن ~ 12Ah بوده و ظرفیت 9Ah مقداری نزدیک و قابل قبول است).

• ولتاژ بانک باتری: تعیین ولتاژ مجموع باتری‌ها نیز مهم است. بسیاری از دستگاه‌های نجات اضطراری آسانسور با ولتاژهای DC استاندارد کار می‌کنند (مثلاً 36V، 48V، 72V، 96V یا 120V). ولتاژ بالاتر این مزیت را دارد که جریان کمتری برای توان معین لازم است و این می‌تواند ابعاد سیم‌ها و تلفات را کاهش دهد. از سوی دیگر ولتاژهای خیلی بالا نیاز به تعداد باتری بیشتری دارند و مدارهای ایمنی بیشتری برای سری باتری‌ها لازم است. معمولاً سازندگان سیستم، ولتاژ بهینه را متناسب با توان موتور پیشنهاد می‌کنند. برای موتورهای بزرگ (مثلاً بالای ۱۰kW) اغلب از ولتاژهای ۹۶ یا ۱۱۰ ولت DC استفاده می‌شود، در حالی که برای آسانسورهای کوچک خانگی ممکن است ۴۸ ولت کافی باشد. انتخاب ولتاژ و ظرفیت Ah باید هماهنگ با هم باشد تا هم توان و هم انرژی کافی فراهم شود.

• سایر ملاحظات فنی: علاوه بر توان و زمان، فاکتورهای دیگری نیز در انتخاب ظرفیت مطرح‌اند. یکی دمای عملیاتی است؛ در هوای سرد باتری ظرفیت کمتری ارائه می‌دهد، لذا اگر باتری در فضای سرد (مثلاً موتورخانه بدون گرمایش در زمستان) قرار دارد باید ظرفیت اضافی در نظر گرفت. دیگری عمر باتری و کاهش ظرفیت با گذر زمان است؛ معمولاً طراحی را طوری انجام می‌دهند که حتی با مثلاً ۳۰٪ افت ظرفیت به مرور زمان، سیستم هنوز قادر به انجام مأموریت باشد. بنابراین ممکن است در ابتدا باتری بزرگتری از حداقل محاسبات انتخاب شود تا عمر مفید بیشتری تامین گردد. همچنین جریان‌دهی باتری (C-rate) مهم است؛ باتری باید بتواند جریان لحظه‌ای مورد نیاز موتور را بدون افت بیش از حد ولتاژ تحویل دهد. باتری‌های سرب-اسید معمولاً برای تخلیه آهسته‌ طراحی شده‌اند، بنابراین در تخلیه‌های سریع (مثلاً طی ۱-۲ دقیقه) ظرفیت موثرشان کمی کمتر از ظرفیت اسمی خواهد بود؛ این هم باید در نظر گرفته شود. از سوی دیگر، باتری‌های لیتیومی و NiCd در تامین جریان‌های بزرگ بهتر عمل می‌کنند. به طور خلاصه، مهندس طراح با جمع‌بندی این عوامل و گاهاً انجام تست عملی، ظرفیت و ترکیب باتری بهینه را تعیین می‌کند تا سیستم نجات اضطراری آسانسور در هر شرایطی موفق عمل کند.

• نکات بسیار مهم در مورد باتری‌ها:

  • تاریخ تولید: باتری‌ها تاریخ انقضا دارند. همیشه باتری با جدیدترین تاریخ تولید ممکن را خریداری کنید.
  • تعویض همزمان: اگر یکی از باتری‌ها خراب شد، تمام مجموعه باتری‌ها را با هم تعویض کنید. استفاده از یک باتری نو در کنار باتری‌های کهنه باعث عدم توازن در شارژ و دشارژ شده و به سرعت باتری نو را نیز خراب می‌کند.
  • برند معتبر: از برندهای معتبر و شناخته شده در بازار استفاده کنید. باتری‌های بی‌کیفیت ظرفیت واقعی کمتری دارند و عمرشان بسیار کوتاه است.

یک راهنمای کلی برای انتخاب ظرفیت باتری (با فرض استفاده از باتری $12\; ولت$):

نکات نصب و نگهداری سیستم برق اضطراری آسانسور

برای اطمینان از عملکرد درست و طولانی‌مدت سیستم برق اضطراری آسانسور، رعایت اصول نصب صحیح و انجام نگهداری دوره‌ای الزامی است. در زیر به مهم‌ترین نکات در این زمینه اشاره می‌کنیم:

• نصب صحیح و ایمن تجهیزات: واحد UPS/ARD و باتری‌ها باید در محل مناسبی (ترجیحاً در موتورخانه آسانسور یا نزدیک به تابلو کنترل اصلی) نصب شوند. محل نصب باید خشک و دور از حرارت زیاد باشد. باتری‌ها حتی اگر سیلد باشند، نباید در معرض دمای بالاتر از حدود ۳۰ درجه سانتی‌گراد برای طولانی‌مدت قرار گیرند، زیرا عمرشان کاهش می‌یابد. همچنین اطراف باتری‌ها فضای کافی برای تهویه وجود داشته باشد. اتصالات الکتریکی (کابل‌های ارتباطی بین باتری و اینورتر، و بین سیستم اضطراری و تابلو آسانسور) باید توسط متخصص و با اندازه سیم مناسب انجام شود تا افت ولتاژ و حرارت بیش از حد در هنگام جریان‌دهی بالا رخ ندهد. حتماً باید فیوزها یا کلیدهای حفاظتی در مدار باتری تعبیه شوند تا در صورت اتصال کوتاه یا اضافه‌جریان، از باتری و مدار محافظت کنند. همچنین کنتاکتورهای قطع و وصل برق شهر و باتری باید دارای اینترلاک باشند (تا هرگز همزمان وصل نشوند) که این موضوع در هنگام نصب باید بررسی شود.

  خلاصه نکات نصب صحیح سیستم برق اضطراری آسانسور

  ویژگی	توضیحات
  محل نصب	محل نصب باتری باید خشک و دور از حرارت زیاد باشد.
  دمای نگهداری	برای طولانی‌مدت، باتری‌ها در دمای بالاتر از حدود ۳۰ درجه سانتی‌گراد نباشند، زیرا عمرشان کاهش می‌یابد.
  تهویه	محل نگهداری باید تهویه مناسب داشته باشد
  فیوزها و کلیدهای حفاظتی	فیوزها یا کلیدهای حفاظتی باید در مدار باتری وجود داشته باشند تا افت ولتاژ و حرارت بیش از حد در هنگام جریان‌دهی بالا رخ ندهد
  اینترلاک کنتاکتورها	کنتاکتورهای قطع و وصل برق شهر و باتری باید دارای اینترلاک باشند تا از وصل شدن همزمان جلوگیری شود.

• بازبینی و تست دوره‌ای: بسیار مهم است که سیستم نجات اضطراری به صورت دوره‌ای آزمایش شود تا از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل گردد. توصیه می‌شود حداقل هر چند ماه یک‌بار، قطع برق شبیه‌سازی شده و صحت عملکرد باتری، اینورتر و تابلو کنترل اضطراری بررسی شود. این تست‌ها باید شامل اطمینان از حرکت کابین در حالت باتری، باز شدن درب‌ها و همچنین عملکرد چراغ اضطراری و زنگ هشدار باشد. علاوه بر تست عملی، اندازه‌گیری ولتاژ باتری‌ها و شاید تست ظرفیت باتری در دوره‌های منظم (مثلاً سالانه) مفید است.

• نگهداری باتری‌ها: حتی باتری‌های بدون نیاز به تعمیرات (Maintenance-free) هم به بازبینی دوره‌ای نیاز دارند. باید ترمینال باتری از نظر تمیزی و عدم خوردگی بررسی و در صورت لزوم تمیز شوند. ولتاژ شارژ شناور (Float Charge) که شارژر روی باتری‌ها اعمال می‌کند باید در حد مطلوب (طبق توصیه سازنده باتری) باشد تا عمر باتری حداکثر شود؛ ولتاژ کمتر از حد باعث شارژ ناکافی و سولفاته شدن (در مورد سرب-اسید) و ولتاژ بیش از حد باعث حرارت و کاهش عمر خواهد شد. هر گونه تورم، نشتی یا بوی غیرعادی در باتری‌ها مشاهده شود باید جدی گرفته شده و باتری معیوب تعویض گردد. به طور معمول هر ۳ تا ۵ سال (برای VRLA) باید باتری‌ها تعویض پیشگیرانه شوند، حتی اگر هنوز خراب به نظر نرسند، زیرا ظرفیت آنها به تدریج کاهش می‌یابد. در مورد باتری‌های لیتیومی، نظارت BMS بر سلول‌ها مهم است و در صورت گزارش اشکال باید رسیدگی شود.

  خلاصه نکات نگهداری صحیح باتری در سیستم برق اضطراری آسانسور

  نگهداری ویژه باتری	توضیحات
  بررسی ترمینال باتری	ترمینال باتری باید از نظر تمیزی و عدم خوردگی بررسی شود.
  چک ولتاژ شارژ شناور	ولتاژ شارژ شناور باتری باید در محدوده توصیه شده توسط سازنده باشد. ولتاژ کمتر از حد باعث شارژ ناکافی و سولفاته شدن (در مورد سرب-اسید) و ولتاژ بیش از حد باعث حرارت و کاهش عمر باتری می‌شود.

• نکات ایمنی در سرویس و نگهداری: کار با سیستم برق اضطراری مستلزم رعایت ایمنی الکتریکی است. باتری‌های متصل سری ممکن است ولتاژهای خطرناک (ده‌ها تا صدها ولت DC) داشته باشند که در صورت تماس می‌تواند شوک شدیدی وارد کند. بنابراین سرویس آن باید تنها توسط تکنسین آموزش‌دیده انجام شود و حتماً ابزارهای عایق و دستکش مناسب استفاده گردد. در هنگام کار روی تابلو، ابتدا سیستم را غیرفعال کرده و فیوزها یا بریکرهای مربوطه قطع شوند. همچنین باید توجه داشت که حتی وقتی برق شهر قطع است، باتری‌ها انرژی ذخیره‌شده دارند و مدارهای سیستم می‌توانند فعال باشند. نصب علائم هشدار در موتورخانه جهت آگاهی تکنسین‌ها از وجود سیستم UPS روی آسانسور مفید است.

با رعایت نکات فوق، سیستم برق اضطراری آسانسور همواره در وضعیت آماده‌به‌کار باقی می‌ماند و در لحظه ضروری بدون نقص عمل خواهد کرد. نگهداری پیشگیرانه کلید افزایش اطمینان و عمر مفید اینگونه تجهیزات ایمنی است.

در نهایت، سیستم برق اضطراری آسانسور بخشی از تعهد کلی به ایمنی در طراحی و بهره‌برداری از آسانسور است. بهره‌گیری از این سیستم‌ها نه تنها آرامش خاطر ساکنین را در زمان‌های بحران فراهم می‌کند، بلکه در بسیاری موارد جهت انطباق با قوانین و استانداردهای ایمنی نیز ضروری است. با پیروی از دستورالعمل‌های استاندارد و انجام نگهداری مناسب، این سیستم‌ها می‌توانند سال‌ها آماده‌به‌کار باقی بمانند و در لحظه نیاز، جان افراد را حفظ کرده و از حبس شدن آنها در کابین جلوگیری کنند.