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電視機房UPS電源的設計與維護
摘要:UPS電源在電視機房有著(zhù)廣泛的應用,本文主要介紹UPS電源的設計和維護。
關(guān)鍵詞:電視機房;UPS;設計;維護
隨著(zhù)科技的進(jìn)步,電視事業(yè)的快速發(fā)展,對電視供電系統的安全性、可靠性提出了更高的要求。而市電網(wǎng)中普遍存在著(zhù)意外斷電、過(guò)壓、欠壓、浪涌、頻率的波動(dòng)等,這些都會(huì )對電視臺節目制作、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電源系統的設計
1、 UPS電源的分類(lèi)
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(lèi):后備式、在線(xiàn)式和在線(xiàn)互動(dòng)式。UPS電源具有良好的穩壓功能,當市電電網(wǎng)瞬間斷電或停電時(shí),UPS電源能自動(dòng)將蓄電池儲存的直流電逆變?yōu)榻涣麟娎^續向負載供電。
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載供電,此時(shí)主機上的逆變器不工作,只是在市電停電時(shí),才由蓄電池供電,經(jīng)逆變器驅動(dòng)負載。它的特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單,成本較低,轉換時(shí)間較長(cháng)。
在線(xiàn)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)行脈寬調制、濾波,再將直流電重新變成交流電源向負載供電,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負載供電,保證負載連續不斷地穩定工作,因此,在線(xiàn)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(xiàn)互動(dòng)式UPS電源是一種介于后備式和在線(xiàn)式之間工作方式的UPS電源。當市電在規定電壓范圍內時(shí),不作調節直接輸出到用電設備,如同一臺后備式UPS;當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)。而電視機房設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(shí)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)。UPS電源輸出功率因數一般為0.8。UPS電源容量要根據設備負載情況確定,合理的UPS電源負載應當是其額定功率的25%～80%。有時(shí),為給將來(lái)擴容留有余地,選用容量大一點(diǎn)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,先計算出要求放電電流的電流值,然后根據蓄電池生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的放電特性曲線(xiàn)和用戶(hù)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;
η——UPS逆變器效率;
N——蓄電池組的12V單體蓄電池個(gè)數;
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,根據蓄電池的放電狀態(tài),一般取0.75作為校正因數。蓄電池實(shí)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(shí)際所需的放電電流值后,再根據所要求的備用時(shí)間按照蓄電池生產(chǎn)廠(chǎng)家所提供的蓄電池放電特性曲線(xiàn)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(shí)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(gè)數和電池柜的尺寸及數量。
4、配線(xiàn)選擇
合理選擇配線(xiàn)是很重要的,線(xiàn)徑太細,電流太大,容易發(fā)熱而引起火災;線(xiàn)徑太粗,則造成浪費。根據金屬導線(xiàn)的電氣特性,一般多股銅芯線(xiàn)容量為6A/mm2,鋁線(xiàn)容量為4A/mm2。
5、選擇品牌
在購買(mǎi)UPS電源時(shí),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(shí)踐證明,如果UPS電源輸出端的零線(xiàn)對地線(xiàn)的“干擾”電位過(guò)高,會(huì )導致計算網(wǎng)絡(luò )的數據通訊的誤碼率增高,如果使用高頻機型,由于高頻輻射,它會(huì )對計算機網(wǎng)絡(luò )造成影響,因此選型時(shí)應考慮這些問(wèn)題。
二、UPS電源維護
為提高電視系統的可靠性,除科學(xué)設計和安裝UPS電源外,還要做到正確的使用及良好的維護。
1、浮充電壓的設置對電池的壽命具有相當的影響。人為提高浮充電壓對蓄電池有害無(wú)益。實(shí)驗證明,蓄電池的浮充電壓設置偏高或偏低均會(huì )使其壽命顯著(zhù)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。浮充電壓應嚴格按廠(chǎng)家說(shuō)明書(shū)來(lái)設定。定期在線(xiàn)測量各電池端電壓,當各單體電池壓差過(guò)大時(shí),要進(jìn)行均充。
2、如果長(cháng)時(shí)間不停電,應每間隔3個(gè)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(cháng)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、結束語(yǔ)
總之,伴隨著(zhù)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,數量越來(lái)越多,UPS電源在各個(gè)系統的重要性也是顯而易見(jiàn)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(jìn)行科學(xué)的設計、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系統應用技術(shù)要點(diǎn) 《電力自動(dòng)化設備》2005年04期
[2]電力電子設備設計和應用手冊(第三版)王兆安 張明勛
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