UPS電源的工作原理及其在電視播出中的重要性

文/陳浩

1.UPS電源的相關(guān)概念

UPS電源這一名詞來(lái)源于英文中所稱的Uninterruptible Power System（縮寫為UPS）。相對(duì)于傳統(tǒng)電源，它有許多優(yōu)勢(shì)：（1）作為不間斷電源，它能夠提供不間斷的電力供應(yīng)；（2）它配備了儲(chǔ)能部件還有逆變器，可以讓電力保持恒壓恒頻。以工作原理為標(biāo)準(zhǔn)，UPS電源大體上有下述幾種：（1）后備式UPS。作為應(yīng)用最為廣泛的一種UPS，它可以進(jìn)行斷電保護(hù)以及自動(dòng)穩(wěn)壓。盡管其需要較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間（lOms上下），但可以說(shuō)設(shè)備幾乎不會(huì)受到損害，因而其在微機(jī)、外設(shè)還有POS機(jī)等行業(yè)十分受青睞；（2）在線式UPS。與前者相比，此種UPS發(fā)展出了更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及更為健全的功能，幾乎能夠處理好全部的電源問(wèn)題。然而，它大多適用于對(duì)供電水平有十分嚴(yán)格、標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)域，比如說(shuō)網(wǎng)絡(luò)中心及終端服務(wù)器等，原因在于其價(jià)格較為昂貴；（3）在線互動(dòng)式UPS。此種UPS不但可以濾波，而且擁有極為優(yōu)秀的抗干擾能力和極為短暫的轉(zhuǎn)換時(shí)間。正因?yàn)榇?，它可以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電力環(huán)境叫糟糕的區(qū)域獲得極佳的運(yùn)用。

2..UPS電源的工作原理

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，UPS電源的工作環(huán)節(jié)如下所述：把電源和主機(jī)連接起來(lái)，構(gòu)造成蓄電池，隨后利用主機(jī)攜帶的逆變器等設(shè)施讓直流電變成交流電得以保存。在直流線路難以正常工作時(shí)，它就可以發(fā)揮供電價(jià)值了。具體來(lái)說(shuō)，首先，當(dāng)供電系統(tǒng)處于正常狀態(tài)時(shí)，它扮演著維持電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓器角色，一邊發(fā)揮了保護(hù)設(shè)備免受不穩(wěn)定電壓帶來(lái)的跳斷和損壞，一邊給其攜帶的儲(chǔ)能裝置充電；第二，當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者是需要檢修時(shí)，它可以把儲(chǔ)能裝置內(nèi)的電能進(jìn)行逆變轉(zhuǎn)換，為用電器輸送電力，并確保各大用電器的正常工作?？偠灾琔PS電源極具價(jià)值，可以讓電力質(zhì)量符合設(shè)備提出的種種要求。此外，還可以妥善處理好集中供電造成的電網(wǎng)環(huán)境不佳的情況。從上述內(nèi)容可以看出，UPS電源受到各行各業(yè)的青睞也不足為奇了。

3.UPS電源對(duì)于廣播電臺(tái)電視臺(tái)播出的重要性

3.1 保證節(jié)目的穩(wěn)定

由于有不少的廣播電視節(jié)目是直播的，而直播節(jié)目的播放假如出現(xiàn)失誤，幾乎是沒(méi)有補(bǔ)救辦法的，所以一定要保證電源處于穩(wěn)定狀態(tài)。但是，一方面，由于我國(guó)人口眾多，對(duì)于電力資源的需求量和消耗量都十分大，供電量及輸送量也相應(yīng)地很大，因此供電網(wǎng)絡(luò)就無(wú)法避免地會(huì)很龐大復(fù)雜，這使供電網(wǎng)絡(luò)容易出現(xiàn)意外，例如故障和中斷等不穩(wěn)定現(xiàn)象；另一方面，所有的電力資源在通過(guò)線路進(jìn)到千家萬(wàn)戶之前，都需要由變壓站予以變壓，但是變壓站的電壓時(shí)而高時(shí)而低，很難保持平穩(wěn)，這也在很大程度上妨礙了節(jié)目的順利播出，增加了設(shè)備損耗，甚至可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備喪失功能以及安全事故的出現(xiàn)。

3.2 應(yīng)對(duì)頻率漂移現(xiàn)象

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，UPS電源可以分為工頻機(jī)以及高頻機(jī)。前者也可以叫做工頻UPS，它配備了頻率為50 Hz的變壓器以及整流器。相對(duì)于前者來(lái)說(shuō)，后者配備了頻率有差異的整流器，所以在性能方面更為穩(wěn)定。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，高頻機(jī)大體上包括以下幾個(gè)部分：高頻整流器、逆變器、電池變換器。當(dāng)發(fā)電機(jī)開始工作時(shí)，一旦客戶端的用電量發(fā)生巨大的波動(dòng)，轉(zhuǎn)速也會(huì)隨之發(fā)生很大的起伏，其轉(zhuǎn)出頻率也會(huì)相應(yīng)地更加不穩(wěn)定，由此使廣播電視的播出出現(xiàn)信號(hào)減弱以及流暢度降低的問(wèn)題。在此意義上，UPS電源便能夠發(fā)揮出獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗軌驅(qū)﹄娏τ枰赞D(zhuǎn)換，從而讓節(jié)目獲得穩(wěn)定的頻率，使電視節(jié)目可以順利播出。

3.3 節(jié)約電量，保障安全

由于電流在傳送階段會(huì)產(chǎn)生電壓，而電纜會(huì)因?yàn)殡娏骷半妷旱耐ㄟ^(guò)而產(chǎn)生熱量。所以，在電流過(guò)大時(shí)，導(dǎo)體所呈現(xiàn)的實(shí)際截面積會(huì)超過(guò)其有效截面積，引發(fā)電阻的變高。如此一來(lái)，熱量也隨之增加，變壓器的溫度也會(huì)升高，由此使設(shè)備產(chǎn)生過(guò)高的損耗。而UPS電源之所以可以產(chǎn)生能夠使用的電力，原因在于它可以制造出諧波電流及電壓，如此便使行之有效的整流以及控制電路成為可能了，進(jìn)而就能夠幫助廣播電臺(tái)減少電力消耗，并確保節(jié)目的順利播放。

此外，UPS電源還發(fā)揮了下述作用：（1）使別的電子設(shè)備所受到的負(fù)面影響得以降低。對(duì)電視節(jié)目來(lái)說(shuō)，不論是采集過(guò)程，還是剪輯和播放過(guò)程，都離不開電力的使用。但是在傳統(tǒng)的電力傳送環(huán)節(jié)，電流與電阻的相遇會(huì)制造出電壓。一旦電壓升高，那么電動(dòng)機(jī)以及其他的數(shù)字控制設(shè)備會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱甚至是抖動(dòng)現(xiàn)象，而UPS電源所使用的諧波電流可以在很大程度上降低電子設(shè)備從電壓中受到的負(fù)面沖擊；（2）減少意外跳閘。通常來(lái)說(shuō)，由于電路保護(hù)裝置的存在，如果電路的實(shí)際負(fù)荷比其額定負(fù)荷更高，電源就會(huì)被自動(dòng)關(guān)閉（也就是所謂的跳閘），然而，偶爾也會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。一般情況下，當(dāng)諧波電流沒(méi)有達(dá)到額定負(fù)荷時(shí)，電視節(jié)目很有可能在傳送階段中出現(xiàn)失真，甚至是短路。而UPS電源面對(duì)這種情況會(huì)開啟電路保護(hù)裝置，如此便能夠避免播出危險(xiǎn)事故的出現(xiàn)；（3）節(jié)約資源。在普遍意義上，除了電池成本以及安裝空間之外，逆變器供電也會(huì)給長(zhǎng)效型UPS可以維持的備用時(shí)間帶去影響。從錄制到剪輯，再到傳送等，電視節(jié)目的每個(gè)環(huán)節(jié)過(guò)程會(huì)或多或少地受到UPS電源制造出的噪音的影響。如此一來(lái)，節(jié)目素材也會(huì)受損，甚至喪失使用價(jià)值，引發(fā)資源的浪費(fèi)。而UPS電源的應(yīng)用作為一條節(jié)約設(shè)備以及人力資源的錦囊妙計(jì)，起到了保證電視節(jié)目的順利播出的功能；（4）具備斷電保護(hù)還有自動(dòng)穩(wěn)壓價(jià)值。UPS電源的特性決定了其可以在供電系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從供電系統(tǒng)中獲取并保存電力，然后在發(fā)生故障或斷電事件時(shí)釋放其所收集的電力，為電視播出提供電力。此外，在供電系統(tǒng)的頻率、輸入還有電壓不正常時(shí)，它可以自發(fā)地讓整流電路被關(guān)閉，然后開啟儲(chǔ)蓄電源，同時(shí)將其轉(zhuǎn)化成交流電以供日后使用。

4.UPS電源的管理和維護(hù)

鑒于UPS的特點(diǎn)，其可以在意外發(fā)生時(shí)（如斷電、短路）提供電源。在這種情況下，就算有突然變故，播出事故也可以得以避免?；诖?，廣播電視臺(tái)要想確保工作的順利開展，必須要保證UPS電源是值得信賴的。可是，在實(shí)際操作中，電視工作人員往往并不注意UPS電源，尤其是在檢修與維護(hù)方面力度不足。在此情形下，故障一旦發(fā)生，電視臺(tái)上下的工作都無(wú)法避免地會(huì)被耽擱。鑒于這一點(diǎn)，廣播電視臺(tái)上下必須要清晰地明白維護(hù)UPS電源的價(jià)值，并想方設(shè)法確保節(jié)目的成功播出。

在管理方面，出于確保UPS電源在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性和可靠性的目的，分級(jí)管理是主流選擇。這種管理策略實(shí)質(zhì)上是從設(shè)備、環(huán)境以及視頻三個(gè)角度著手，讓工作人員利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)對(duì)UPS電源予以網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，在這一過(guò)程中，機(jī)房的室內(nèi)環(huán)境，還有UPS電源的運(yùn)行情況都處于實(shí)時(shí)監(jiān)控之下。基于此，工作人員可以根據(jù)一定的指標(biāo)對(duì)其收集到的電源運(yùn)行數(shù)據(jù)予以分析，在察覺(jué)到問(wèn)題后迅速采取行動(dòng)，由此排除潛藏的危險(xiǎn)。

在維護(hù)方面，必須從以下幾點(diǎn)入手：（1）挑選品質(zhì)優(yōu)良的電池。如果有充足的資金，一定要首選質(zhì)量和性能更出色的不需要維護(hù)的電池；（2）使用容量較大的UPS電源，如此一方面能夠跟上系統(tǒng)擴(kuò)充的步伐，另一方面能夠降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；（3）除非有例外發(fā)生，否則應(yīng)當(dāng)安排專業(yè)人士使用專業(yè)工具，每隔四到六個(gè)月對(duì)UPS電源予以檢測(cè)，重點(diǎn)對(duì)UPS電源的內(nèi)阻以及端電壓予以關(guān)注。假若結(jié)果表明這兩個(gè)數(shù)據(jù)不符合安全標(biāo)準(zhǔn)，要么選擇更換電池，要么及時(shí)對(duì)其予以均衡充電；（4）定期充放電。由于UPS電源會(huì)接入到日常使用的供電系統(tǒng)，而大部分情況下供電系統(tǒng)都可以保持正常狀態(tài)，偶爾才會(huì)發(fā)生停電現(xiàn)象，因而蓄電池往往會(huì)長(zhǎng)期保持浮充，如此有很大幾率造成電池的化學(xué)能以及電能轉(zhuǎn)化的效率降低，使電池的老化速度變快，或多或少地會(huì)使電池的生命周期變短。因此，專業(yè)人士必須每隔兩到三個(gè)月給電池來(lái)一次完全的充放電。要注意的是不要過(guò)度放電，要從電池的固有容量和負(fù)載量出發(fā)決定放電周期；（5）保證環(huán)境溫度處于符合標(biāo)準(zhǔn)的范圍。根據(jù)電池制造者的說(shuō)明，一般而言，當(dāng)氣溫處于20～25℃時(shí)，是運(yùn)行蓄電池的最適合的溫度區(qū)域。有實(shí)驗(yàn)證明，電池所具備的放電能力會(huì)隨著溫度的升高而增加，然而其壽命卻會(huì)隨之而大為減少。具體來(lái)說(shuō)，環(huán)境溫度在超過(guò)25℃之后，每上升10℃，電池的生命周期就會(huì)減少50%?；诖耍胙娱L(zhǎng)電池的生命周期，必須要安裝空調(diào)及通風(fēng)設(shè)備，讓溫度恒定于20～25℃這一范圍。

5 結(jié)語(yǔ)

廣播電視臺(tái)要想滿足大眾對(duì)文化娛樂(lè)活動(dòng)之需求，一定要讓廣播電視節(jié)目的播放處于正常穩(wěn)定狀態(tài)。但是，鑒于供電系統(tǒng)的自身特性，電源難以始終保持不間斷，所以無(wú)法避免地會(huì)給節(jié)目的播出造成影響。而UPS電源能夠提供不間斷的電源，并始終保持恒壓恒頻，恰好能應(yīng)對(duì)好這一問(wèn)題，所以對(duì)電視臺(tái)而言是必不可少的。值得注意的是，UPS電源也是有使用期限的，也會(huì)喪失功能，所以必須定期對(duì)其予以維護(hù)。

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