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電視機房UPS電源的設(shè)計與維護
摘要:UPS電源在電視機房有著廣泛的應用,本文主要介紹UPS電源的設(shè)計和維護。
關(guān)鍵詞:電視機房;UPS;設(shè)計;維護
隨著科技的進步,電視事業(yè)的快速發(fā)展,對電視供電系統(tǒng)的安全性、可靠性提出了更高的要求。而市電網(wǎng)中普遍存在著意外斷電、過壓、欠壓、浪涌、頻率的波動等,這些都會對電視臺節(jié)目制作、播出、傳輸產(chǎn)生嚴重的影響。因此在電視機房配備UPS即不間斷電源顯得極為重要。
一、UPS電源系統(tǒng)的設(shè)計
1、 UPS電源的分類
UPS(Uninterruptible Power System)是一種含有儲能裝置,它主要由整流器、逆變器和蓄電池等組成,按其工作方式一般可分為三類:后備式、在線式和在線互動式。UPS電源具有良好的穩(wěn)壓功能,當市電電網(wǎng)瞬間斷電或停電時,UPS電源能自動將蓄電池儲存的直流電逆變?yōu)榻涣麟娎^續(xù)向負載供電。
后備式UPS電源在市電正常供電時,市電通過交流旁路通道直接向負載供電,此時主機上的逆變器不工作,只是在市電停電時,才由蓄電池供電,經(jīng)逆變器驅(qū)動負載。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,轉(zhuǎn)換時間較長。
在線式UPS電源在市電正常時,它首先將交流變成直流電,然后進行脈寬調(diào)制、濾波,再將直流電重新變成交流電源向負載供電,并同時給蓄電池充電;一旦市電中斷,立即改為蓄電池逆變器對負載供電,保證負載連續(xù)不斷地穩(wěn)定工作,因此,在線式UPS電源輸出的是與市電網(wǎng)完全隔離的純凈的正弦波電源,大大改善了供電的質(zhì)量,保護了負載安全、有效的工作。
在線互動式UPS電源是一種介于后備式和在線式之間工作方式的UPS電源。當市電在規(guī)定電壓范圍內(nèi)時,不作調(diào)節(jié)直接輸出到用電設(shè)備,如同一臺后備式UPS;當市電高于或低于正常范圍時,啟動升壓或降壓功能,并且不使用蓄電池供電,直到市電過低、過高而不可調(diào)或市電停電時,才使用蓄電池供電。
2、UPS電源容量(功率)的選擇
各種品牌的UPS電源一般都是以視在功率為其額定容量,單位是VA(伏安)。而電視機房設(shè)備的總功率一般是以有功功率標注,其單位是W(瓦)。因此,在計算時要把UPS電源標注容量換成有功功率(有功功率=視在功率×功率因數(shù))。UPS電源輸出功率因數(shù)一般為0.8。UPS電源容量要根據(jù)設(shè)備負載情況確定,合理的UPS電源負載應當是其額定功率的25%～80%。有時,為給將來擴容留有余地,選用容量大一點的UPS電源,但當前負載是不應小于額定有功功率的25%,如果負載太小,電池不能充分放電,對電池的維護不利。
3、UPS電源蓄電池容量的配置
蓄電池容量選擇要根據(jù)蓄電池實際放電電流和所要求的備用時間來決定。選擇蓄電池的容量,先計算出要求放電電流的電流值,然后根據(jù)蓄電池生產(chǎn)廠家提供的放電特性曲線和用戶要求的備用時間進行選擇。
蓄電池最大放電電流值按下式計算:
Imax=P×cosα/(η×N×E)。
式中,Imax——蓄電池最大放電電流值;
P——UPS額定輸出功率;
cosα——UPS負載功率因數(shù);
η——UPS逆變器效率;
N——蓄電池組的12V單體蓄電池個數(shù);
E——放電時單體蓄電池的臨界放電電壓(12V蓄電池的臨界放電電壓取10V)。
放電電流計算。由于在放電過程中,蓄電池的放電電流是變化的,蓄電池剛放電時的電流值明顯小于Imax,根據(jù)蓄電池的放電狀態(tài),一般取0.75作為校正因數(shù)。蓄電池實際所需的放電電流I=0.75Imax。
蓄電池容量計算。計算出蓄電池實際所需的放電電流值后,再根據(jù)所要求的備用時間按照蓄電池生產(chǎn)廠家所提供的蓄電池放電特性曲線找出要求蓄電池提供放電速率,按下式計算出要求配置的蓄電池容量:C(AH)=蓄電池實際所需放電電流(A)/蓄電池放電速率(I/H)。計算出蓄電池的容量后,再根據(jù)電源的直流電壓確定蓄電池的型號和連接方式,最后確定電池的個數(shù)和電池柜的尺寸及數(shù)量。
4、配線選擇
合理選擇配線是很重要的,線徑太細,電流太大,容易發(fā)熱而引起火災;線徑太粗,則造成浪費。根據(jù)金屬導線的電氣特性,一般多股銅芯線容量為6A/mm2,鋁線容量為4A/mm2。
5、選擇品牌
在購買UPS電源時,應主要考慮下列因素:輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、輸出頻率范圍、旁路逆變零切換以及抗突波、干擾、諧波失真的能力,另外,售后服務(wù)也很重要。大量實踐證明,如果UPS電源輸出端的零線對地線的“干擾”電位過高,會導致計算網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊的誤碼率增高,如果使用高頻機型,由于高頻輻射,它會對計算機網(wǎng)絡(luò)造成影響,因此選型時應考慮這些問題。
二、UPS電源維護
為提高電視系統(tǒng)的可靠性,除科學設(shè)計和安裝UPS電源外,還要做到正確的使用及良好的維護。
1、浮充電壓的設(shè)置對電池的壽命具有相當?shù)挠绊�。人為提高浮充電壓對蓄電池有害無益。實驗證明,蓄電池的浮充電壓設(shè)置偏高或偏低均會使其壽命顯著降低。浮充電壓過高,會引起電池正極腐蝕,電解液中的水被大量分解為氫和氧溢出,造成容量下降甚至損壞;浮充電壓過低,會使電池充電不足和電極硫酸鹽化。浮充電壓應嚴格按廠家說明書來設(shè)定。定期在線測量各電池端電壓,當各單體電池壓差過大時,要進行均充。
2、如果長時間不停電,應每間隔3個月左右關(guān)閉市電,讓UPS電池對負載放電一次,以保證電池的活性。電池如果長期沒有放電,不僅會因硫化而降低容量,還會造成UPS省池瞬間不能輸出足夠大的電流使負載掉電。一般人為放電只需放出電池組額定容量的30%-50%即可。在放電過程中應避免過大或極小電流放電,放電電壓不得低干蓄電池的終止電壓,避免電池深度放電。
3、UPS電源應安裝在清潔、陰涼、通風、干燥的地方,最好環(huán)境溫度保持在20℃～25℃之間。溫度過低,蓄電池實際可釋放的容量將大大減少;溫度過高,蓄電池的使用壽命將大大縮短。
三、結(jié)束語
總之,伴隨著電視事業(yè)的不斷發(fā)展,UPS電源的使用范圍將越來越大,數(shù)量越來越多,UPS電源在各個系統(tǒng)的重要性也是顯而易見的,所以對UPS電源的維護不論是從管理的角度出發(fā)還是維護方式的選擇都是十分必要的。只要對UPS電源進行科學的設(shè)計、正確的使用、認真的維護,才能使其在廣播電視領(lǐng)域發(fā)揮其應有的作用。
參考文獻
[1]大型UPS系統(tǒng)應用技術(shù)要點 《電力自動化設(shè)備》2005年04期
[2]電力電子設(shè)備設(shè)計和應用手冊(第三版)王兆安 張明勛
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