電視發(fā)射機的嚴(yán)重階躍負載現(xiàn)象

電視發(fā)射機對電壓變化相當(dāng)敏感。例如，進電電力干擾可以輕而易舉地中斷廣播設(shè)備的發(fā)射工作，使觀眾限于困境，而且還會損失大量的廣告收入。電力中斷會使一些發(fā)射機突然關(guān)機，因為冷卻裝置的突然損失或其它控制故障等原因，突然關(guān)機會損壞發(fā)射機部件。

圖1:廣播天線

幸運的是，UPS系統(tǒng)可以提供電力調(diào)節(jié)功能及穩(wěn)壓功能，確保能夠給發(fā)射機供給具有恒定質(zhì)量的電源，在長期電力中斷情況下能夠為備用發(fā)電機提供必要的過渡電源。ActivePower公司的CleanSource®UPS是集成式飛輪UPS系統(tǒng)。經(jīng)證明，有了CleanSource®UPS系統(tǒng)的保護，廣播公司可以免受因發(fā)射機停機導(dǎo)致的昂貴損失，并能確保發(fā)射機免受市電故障所帶來的損害。CleanSource®UPS是為有效管理"消弧事件"而設(shè)計的系統(tǒng)，"消弧事件"是一個有保護的關(guān)機程序，置于大多數(shù)發(fā)射機內(nèi)部。飛輪系統(tǒng)所能承受的過載及階躍負載能力優(yōu)于傳統(tǒng)雙轉(zhuǎn)換蓄電池UPS系統(tǒng)。

飛輪技術(shù)

飛輪技術(shù)是化學(xué)蓄電池技術(shù)的替代品。ActivePower公司生產(chǎn)基于飛輪技術(shù)的集成UPS系統(tǒng)及直流電源系統(tǒng)。小巧的轉(zhuǎn)子在摩擦力很小的環(huán)境中旋轉(zhuǎn)，飛輪儲能系統(tǒng)通過這種方法儲存動能。當(dāng)因市電波動而需短時間的備用電源時或市電中斷時，轉(zhuǎn)子的動能將轉(zhuǎn)換成電能。

圖2:飛輪裝配圖

圖中英文注釋：

Replaceable Bearings-可更換軸承FieldWindings-磁場繞組

Steel Flywheel,Motor-generatorRotor-鋼制飛輪，電動發(fā)電機轉(zhuǎn)子

Armature Windings-電樞繞組OperatesinVacuum-真空中運行

CleanSource系統(tǒng)將電機、飛輪轉(zhuǎn)子和發(fā)電機集成于一體。電機使用來自于市電電網(wǎng)的電能以恒定的速度旋轉(zhuǎn)，為飛輪的旋轉(zhuǎn)提供能量以保持動能的儲存。發(fā)電機將飛輪的動能轉(zhuǎn)化成所需的電能。

|<12>>

ActivePower公司的磁軸承技術(shù)卸載了機械軸承座(機械軸承座可現(xiàn)場更換)中飛輪的大部分重量，是飛輪轉(zhuǎn)子能夠?qū)崿F(xiàn)快速旋轉(zhuǎn)的技術(shù)支持。真空泵排空了軸承室內(nèi)的空氣，減少了飛輪旋轉(zhuǎn)過程中的拖拉力。飛輪的速度會隨電源被轉(zhuǎn)切到負載而下降。電流經(jīng)調(diào)整后供給給勵磁線圈，保證了整個放電過程中能夠輸出恒定的電壓。飛輪系統(tǒng)可為大部分電力干擾(例如電壓驟降及浪涌)提供調(diào)節(jié)電源，并且可提供從市電中斷到發(fā)電機成功為負載供電這短時間的橋接電源。

什么是"消弧事件"?

作為安全電路，"消弧事件"可在感應(yīng)輸出管內(nèi)發(fā)生電弧放電現(xiàn)象時，保護發(fā)射機放大器電子管或感應(yīng)輸出管，它是用在大功率發(fā)射機中的一種自動關(guān)機方法。消弧的作用就是盡可能快地消除放大電子管上的高壓，這通常會在幾毫秒內(nèi)完成。一般來說，這個功能需閘流管的協(xié)助。閘流管是充氣的管子，在結(jié)構(gòu)上類似于真空管，閘流管直接跨接在高壓直流電源兩端。相比可控硅整流器而言，它是快速的高壓開關(guān)，但是其額定電壓更高、速度更快。只要檢測到放大器中存在問題，消弧作用便會立刻執(zhí)行，否則感應(yīng)輸出管將受損，其代價慘重。

消弧作用會在高壓電源的交流輸入端及在給發(fā)射機供電的UPS輸出端產(chǎn)生數(shù)千安培的電流。"消弧事件"等同于將UPS系統(tǒng)輸出端直接短路，這樣會使額定電流升高20倍。假設(shè)發(fā)射機的輸入電源能夠提供所需的大電流，那么消弧作用就不會損害發(fā)射設(shè)備，幾秒鐘之后，高壓電源將恢復(fù)到正常狀態(tài)。

一旦消弧事件引起過載情況，飛輪UPS系統(tǒng)會轉(zhuǎn)切至旁路，這樣會有助于從最低阻抗源提供所需電流，且不會干擾同一電路上其他發(fā)射機的運行。

消弧測試中的飛輪UPS系統(tǒng)

數(shù)套飛輪UPS系統(tǒng)正服務(wù)于美國東南部的不同電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)射點，這些發(fā)射點擁有超過1.5億的潛在受眾。美國佛羅里達州坦帕市附近有一個發(fā)射點，就在這個發(fā)射點中的一個飛輪UPS系統(tǒng)的輸出端進行了消弧測試。這個UPS系統(tǒng)輸出的電源要供給給60kW的模擬發(fā)射機(帶有30kW的備用發(fā)射機)和一臺新的65kW的消弧電路數(shù)字發(fā)射機。

為了測試UPS系統(tǒng)的反應(yīng)，做了數(shù)次數(shù)字發(fā)射機的"消弧事件"測試。消弧測試中，UPS系統(tǒng)供給的電流峰值從3000安培達到4000安培不等，因為當(dāng)消弧發(fā)生時，這個峰值會因電壓正弦波的位置不同而變化。在其中的一個消弧測試中，UPS系統(tǒng)僅僅放電一小會兒，所以不必進入旁路狀態(tài)。在六次測試中，UPS系統(tǒng)有五次通過靜態(tài)旁路開關(guān)進入到旁路狀態(tài)，且會因嚴(yán)重的階躍負載而顯示報警信息。然后在幾秒鐘內(nèi)，UPS系統(tǒng)回到正常聯(lián)機運行狀態(tài)。這樣配置UPS系統(tǒng)的目的是，如果同樣的報警信息在一個小時內(nèi)多次出現(xiàn)，UPS系統(tǒng)將保持處于旁路模式，并需要操作者進行重置操作。如果預(yù)計一個小時內(nèi)會發(fā)生多次"消弧事件"，也可利用延時繼電器的外部接觸信號自動控制UPS回到聯(lián)機運行狀態(tài)。

站內(nèi)其他發(fā)射機也同這套UPS系統(tǒng)輸出端連接，但在整個消弧測試中這些發(fā)射機始終保持廣播發(fā)射狀態(tài)，并沒有發(fā)生任何故障。這是因為在不影響下游設(shè)備的情況下，UPS靜態(tài)旁路開關(guān)能夠轉(zhuǎn)切到旁路電源，否則關(guān)鍵負載將受到電力干擾。

總結(jié)

這個發(fā)射點的消弧測試表明，飛輪UPS系統(tǒng)在極端的條件下性能卓越，即使在惡劣的瞬變工礦情況中也可為敏感的負載提供穩(wěn)定、不間斷電源。