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電視機(jī)房UPS電源的設(shè)計(jì)與維護(hù)
摘要:UPS電源在電視機(jī)房有著廣泛的應(yīng)用,本文主要介紹UPS電源的設(shè)計(jì)和維護(hù)。
關(guān)鍵詞:電視機(jī)房;UPS;設(shè)計(jì);維護(hù)
隨著科技的進(jìn)步,電視事業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)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(guò)壓、欠壓、浪涌、頻率的波動(dòng)等,這些都會(huì)對(duì)電視臺(tái)節(jié)目制作、播出、傳輸產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此在電視機(jī)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(jì)
1、 UPS電源的分類(lèi)
UPS(Uninterruptible Power System)是一種含有儲(chǔ)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(lèi):后備式、在線式和在線互動(dòng)式。UPS電源具有良好的穩(wěn)壓功能,當(dāng)市電電網(wǎng)瞬間斷電或停電時(shí),UPS電源能自動(dòng)將蓄電池儲(chǔ)存的直流電逆變?yōu)榻涣麟娎^續(xù)向負(fù)載供電。
后備式UPS電源在市電正常供電時(shí),市電通過(guò)交流旁路通道直接向負(fù)載供電,此時(shí)主機(jī)上的逆變器不工作,只是在市電停電時(shí),才由蓄電池供電,經(jīng)逆變器驅(qū)動(dòng)負(fù)載。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低,轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)。
在線式UPS電源在市電正常時(shí),它首先將交流變成直流電,然后進(jìn)行脈寬調(diào)制、濾波,再將直流電重新變成交流電源向負(fù)載供電,并同時(shí)給蓄電池充電;一旦市電中斷,立即改為蓄電池逆變器對(duì)負(fù)載供電,保證負(fù)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(hù)了負(fù)載安全、有效的工作。
在線互動(dòng)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(dāng)市電在規(guī)定電壓范圍內(nèi)時(shí),不作調(diào)節(jié)直接輸出到用電設(shè)備,如同一臺(tái)后備式UPS;當(dāng)市電高于或低于正常范圍時(shí),啟動(dòng)升壓或降壓功能,并且不使用蓄電池供電,直到市電過(guò)低、過(guò)高而不可調(diào)或市電停電時(shí),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(jī)房設(shè)備的總功率一般是以有功功率標(biāo)注,其單位是W(瓦)。因此,在計(jì)算時(shí)要把UPS電源標(biāo)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(fù)載情況確定,合理的UPS電源負(fù)載應(yīng)當(dāng)是其額定功率的25%～80%。有時(shí),為給將來(lái)擴(kuò)容留有余地,選用容量大一點(diǎn)的UPS電源,但當(dāng)前負(fù)載是不應(yīng)小于額定有功功率的25%,如果負(fù)載太小,電池不能充分放電,對(duì)電池的維護(hù)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(shí)際放電電流和所要求的備用時(shí)間來(lái)決定。選擇蓄電池的容量,先計(jì)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(shí)間進(jìn)行選擇。
蓄電池最大放電電流值按下式計(jì)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(fù)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(gè)數(shù);
E——放電時(shí)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(jì)算。由于在放電過(guò)程中,蓄電池的放電電流是變化的,蓄電池剛放電時(shí)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(shí)際所需的放電電流I=0.75Imax。
蓄電池容量計(jì)算。計(jì)算出蓄電池實(shí)際所需的放電電流值后,再根據(jù)所要求的備用時(shí)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(jì)算出要求配置的蓄電池容量:C(AH)=蓄電池實(shí)際所需放電電流(A)/蓄電池放電速率(I/H)。計(jì)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(hào)和連接方式,最后確定電池的個(gè)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(xì),電流太大,容易發(fā)熱而引起火災(zāi);線徑太粗,則造成浪費(fèi)。根據(jù)金屬導(dǎo)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(gòu)買(mǎi)UPS電源時(shí),應(yīng)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(shí)踐證明,如果UPS電源輸出端的零線對(duì)地線的“干擾”電位過(guò)高,會(huì)導(dǎo)致計(jì)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(jī)型,由于高頻輻射,它會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)造成影響,因此選型時(shí)應(yīng)考慮這些問(wèn)題。
二、UPS電源維護(hù)
為提高電視系統(tǒng)的可靠性,除科學(xué)設(shè)計(jì)和安裝UPS電源外,還要做到正確的使用及良好的維護(hù)。
1、浮充電壓的設(shè)置對(duì)電池的壽命具有相當(dāng)?shù)挠绊�。人為提高浮充電壓�?duì)蓄電池有害無(wú)益。實(shí)驗(yàn)證明,蓄電池的浮充電壓設(shè)置偏高或偏低均會(huì)使其壽命顯著降低。浮充電壓過(guò)高,會(huì)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(guò)低,會(huì)使電池充電不足和電極硫酸鹽化。浮充電壓應(yīng)嚴(yán)格按廠家說(shuō)明書(shū)來(lái)設(shè)定。定期在線測(cè)量各電池端電壓,當(dāng)各單體電池壓差過(guò)大時(shí),要進(jìn)行均充。
2、如果長(zhǎng)時(shí)間不停電,應(yīng)每間隔3個(gè)月左右關(guān)閉市電,讓UPS電池對(duì)負(fù)載放電一次,以保證電池的活性。電池如果長(zhǎng)期沒(méi)有放電,不僅會(huì)因硫化而降低容量,還會(huì)造成UPS省池瞬間不能輸出足夠大的電流使負(fù)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(guò)程中應(yīng)避免過(guò)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(yīng)安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方,最好環(huán)境溫度保持在20℃～25℃之間。溫度過(guò)低,蓄電池實(shí)際可釋放的容量將大大減少;溫度過(guò)高,蓄電池的使用壽命將大大縮短。
三、結(jié)束語(yǔ)
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(lái)越大,數(shù)量越來(lái)越多,UPS電源在各個(gè)系統(tǒng)的重要性也是顯而易見(jiàn)的,所以對(duì)UPS電源的維護(hù)不論是從管理的角度出發(fā)還是維護(hù)方式的選擇都是十分必要的。只要對(duì)UPS電源進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)、正確的使用、認(rèn)真的維護(hù),才能使其在廣播電視領(lǐng)域發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
參考文獻(xiàn)
[1]大型UPS系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn) 《電力自動(dòng)化設(shè)備》2005年04期
[2]電力電子設(shè)備設(shè)計(jì)和應(yīng)用手冊(cè)(第三版)王兆安 張明勛
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