ups電源實際是由蓄電池和直流電動機(可使用柴油、汽油和天然氣等的原動機組成)并聯(lián)組成的備件電源。當市電或整流器出現(xiàn)故障時,由浮充的蓄電池放電供電。當蓄電池電壓下降到接近于最低允許值時,通過監(jiān)控系統(tǒng)啟動直流發(fā)電機,為電信系統(tǒng)供電,并給蓄電池充電。當市電恢復(fù)或整流器排除,在最小的工作時間(一般為20min)之后,直流電動機自動退出。由此可見,在UBS中,蓄電池容量可減小,而且在沒有其他交流負載的情況下,常規(guī)的備用交流發(fā)電機組(油機)可以取消。為了確保UBS可靠地工作,直流電動機的監(jiān)控系統(tǒng)可每兩周提供一次整個系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù),測試期可由用戶自動調(diào)整,包括時間和測試間隔。UBS可用于偏遠地區(qū)由太陽能供電的通信站、計算機系統(tǒng)、鐵路信號單元、移動通信站等,特別對颶風、暴風雪、地震、洪水等自然災(zāi)害造成的電源中斷具有重要的意義。
ups電源整流器、燃料電池供電方式燃料電池是把燃料具有的化學(xué)能直接變換為電能裝置的總稱。它和普通化學(xué)電池結(jié)構(gòu)相同,由電極、催化劑、電介質(zhì)組成。不同之處是:一般化學(xué)電池起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)儲藏在電池內(nèi)部,而燃料電池的反應(yīng)物儲藏在電池外部,當電池工作時再輸入電極。燃料電池的原理雖然在1893年由英國人發(fā)明,但因當時的技術(shù)條件不成熟而未能實用。1950年以后,由于各種新材料、新技術(shù)的發(fā)展使燃料電池獲得了新生。燃料電池的特點如下。
(1)能量變換效率高,理論值接近100%。電信局(站)利用燃料電池發(fā)電,電能可以供電信設(shè)備的用電,產(chǎn)生的熱能可供機房空調(diào)制冷用,熱電綜合利用效率可達到80%。
(2)只要供給燃料和氧化劑,能長時間連續(xù)供給電力。
ups電源電池可根據(jù)所用的燃料或電解質(zhì)不同來分類,在各種燃料電池中,當前以磷酸型燃料電池、耕/空氣燃料電池等比較成熟。目前,大多數(shù)人認為,石油資源枯竭后,主要代用品將是煤及碳氫化合物(如甲醇、合成氣等)。從更長遠的角度考慮,能源體系遲早將進入“氫能”時代,因為氫可以利用太陽能、水力發(fā)電及在核電廠中制取,是唯一用之不竭的可用管道輸送的燃料。
ups電源直流供電系統(tǒng)必須滿足電信設(shè)備對電源電壓的要求,在浮充充電電壓和放電電壓狀態(tài)下,始終保證電信設(shè)備進線端子上的電壓值在規(guī)定的范圍內(nèi),通常采用的調(diào)壓方式有尾電壓調(diào)壓方式、降壓調(diào)壓方式、升壓調(diào)壓方式和升降壓補償器調(diào)壓方式。
1.尾電壓調(diào)壓方式尾電壓調(diào)壓方式是把蓄電池組分為主電池和尾電池,在市電或整流器出現(xiàn)故障時,由主電池放電供電,當主電池電壓下降到一定值后,接入尾電池以提高輸出電壓。尾電池調(diào)壓方式具有可靠性高、輸入電壓低和濾波性能好的優(yōu)點,但尾電池接入時使電壓發(fā)生階躍性變化,而且要求配置控制尾電池接入和斷開裝置。還須解決尾電池的充電問題。圖3-49是兩種尾電池接入方式,圖3-49(a)是人字形雙刀四口開關(guān)接入方式,這是我國電信局(站)多年來采用的方式。平時,整流器1給主電池浮充或充電,同時給負載供電,整流器2給尾電池連續(xù)充電,尾電池處于全浮充狀態(tài)。人字形雙刀四口開關(guān)(尾電池開關(guān))處于端子1-2處,電源輸出到電信負載。當交流電中斷,尾電池開關(guān)自動動作,首先接通端1-2-3處,然后斷開1端子,接通2-3-4,以保證供電回路不間斷供電。R為防止在開關(guān)動作中不使尾電池發(fā)生短路而設(shè)的電阻。我國自行研制和生產(chǎn)的尾電池開關(guān),容量為600A-1500A,適用在大容量電信局(站)中使用。圖3-49(b)為尾電池調(diào)壓方式的另一種形式。在正常工作中,整流器1給電信系統(tǒng)供電,與它相關(guān)聯(lián)的26個蓄電池中的23個主電池經(jīng)K1接點(約51.3V)浮充充電。由整流器2浮充充電。市電或整流器故障時,主電池電壓放電到一定值時,接觸器K1打開、K2閉合,加入尾電池繼續(xù)供電。
ups電源當蓄電池組的浮充電壓比負載電壓高時,需在主電路中串聯(lián)接入降壓元件后供電。降壓調(diào)壓方式又可分為電阻降壓、二極管降壓和反壓電池降壓等。
(1)電阻降壓方式。由于蓄電池組的浮充電壓比負載電壓高,通過串聯(lián)在配電回路里的電阻(電阻器、碳棒等)降低電壓后,對負載供電。放電供電時,隨著時間的增加蓄電池電壓下降,適時的短路部分仍至全部電阻,可保持供電電壓在電信設(shè)備允許的電壓變動范圍之內(nèi),延長供電時間。
(2)二極管降壓方式。在正常工作下,整流器 ups電源蓄電池立即以2.33V/只充電。為此,當兩接觸器K1、K2打開,則降壓二極管VDI、VD2被接入主電壓。在這種方法中,給電信系統(tǒng)供電的電壓保持在可允許的范圍之內(nèi),對48V系統(tǒng)達51V±2%。充電完畢,通過開關(guān)回到正常的浮充充電狀態(tài)。
(3)反壓電池降壓。電阻降壓方式中的降壓電阻改用反壓電池,例如,鉛酸電池組中串聯(lián)堿反壓電池,就會把鉛酸電池的電壓降到負載所需要的電壓。放電供電時,逐個切除堿反壓電池,就達到保持供電電壓在電信設(shè)備允許的電壓變動范圍之內(nèi),延長供電時間。由于這種降壓方式的接入和切除機構(gòu)復(fù)雜,維護也較麻煩,故已基本淘汰。
3. 升壓器調(diào)壓方式把尾電池調(diào)壓方式的尾電池換成升壓器(變換器),則稱為升壓器調(diào)壓方式。這種方式能進行電壓微調(diào),保持供電電壓恒定,適合對電源電壓要求嚴格的通信設(shè)備供電使用。但由于升壓器電路復(fù)雜,會降低供電的可靠性,且價格較貴,從而限制了這種方式的采用。
4.升壓器補償調(diào)壓方式ups電源充電和放電蓄電池之間的電壓差。補償 圖3-51 有升壓和降壓補償器的調(diào)壓方式器提供從“67V電源系統(tǒng)”(容差范圍
40V-75V)來的“62V用戶”負載1(要求窄的電壓容差范圍)。它能夠分別產(chǎn)生最大7V的升壓和降壓。這種設(shè)備的作用是提升和降低電壓。在充電和浮充期,對62V負載工作電壓太高時,可用兩組降壓二極管把電壓降低到62V。在蓄電池放電方式中,若干DC/DC變換器(單端前向二極管變換器)以并聯(lián)連接,用7V(最大值)增大降落的蓄電池電壓。