在工業(yè)環(huán)境中,正常運(yùn)行時(shí)間和較低的設(shè)備維護(hù)成本至關(guān)重要。由于生產(chǎn)停工和設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)性業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)造成代價(jià)高昂,因此可靠的電力至關(guān)重要。
一、UPS不間斷電源簡(jiǎn)介:
微處理器遍布現(xiàn)代設(shè)備。引入家用電腦后,對(duì)低成本UPS不間斷電源單元的需求增加。它們對(duì)于提供備用電源和防止公用事業(yè)中斷時(shí)的數(shù)據(jù)丟失是必要的。UPS不間斷電源制造商以低成本的“備用”(或“離線”)UPS不間斷電源充斥市場(chǎng)。備用UPS電源的設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單,提供備用電池、有限的輸出電壓調(diào)節(jié)和高壓瞬態(tài)保護(hù)。市電(如果存在)連接到設(shè)備(負(fù)載),具有電涌保護(hù)電源板中使用的類似電壓瞬態(tài)保護(hù)。只有在市電斷電時(shí),它才會(huì)切換到電池供電的逆變器,從而產(chǎn)生調(diào)節(jié)不良的輸出波形。第二種類型的UPS不間斷電源也得到了發(fā)展——“線路互動(dòng)”UPS不間斷電源,除了通過(guò)電壓調(diào)節(jié)變壓器進(jìn)行最小電壓調(diào)節(jié)外,還包括相同的基本浪涌保護(hù)。
二、現(xiàn)代工業(yè)在線UPS不間斷電源的演變:
隨著計(jì)算機(jī)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)變得更加復(fù)雜,保護(hù)數(shù)據(jù)和運(yùn)營(yíng)變得至關(guān)重要。更多的系統(tǒng)包含對(duì)功率敏感的微處理器控制器,這些控制器容易受到電源污染的影響。因此,他們需要清潔、一致的穩(wěn)壓電源,而不是由當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)公司提供的電源。UPS不間斷電源制造商以更復(fù)雜的UPS電源設(shè)計(jì)來(lái)回應(yīng)市場(chǎng),最終推出了雙轉(zhuǎn)換在線UPS不間斷電源。雙轉(zhuǎn)換在線式UPS不間斷電源在使用市電或其內(nèi)部電池運(yùn)行時(shí),不斷為連接的設(shè)備再生新的、干凈的穩(wěn)壓正弦波電源。該UPS不間斷電源充當(dāng)可疑市電和電源敏感設(shè)備之間的防火墻。
三、在線工業(yè)UPS不間斷電源的要求:
現(xiàn)在,許多UPS不間斷電源都安裝在通常要求苛刻的工業(yè)環(huán)境中。工業(yè)UPS不間斷電源過(guò)程控制和其他復(fù)雜系統(tǒng)正在將UPS電源帶入一個(gè)要求苛刻的領(lǐng)域,該領(lǐng)域超出了標(biāo)準(zhǔn)在線、在線互動(dòng)或備用UPS電源的操作限制。為制造業(yè)、石油和天然氣煉油廠和管道、收費(fèi)公路、水處理廠、安全系統(tǒng)等應(yīng)用供電,需要更高水平的電源保護(hù)。只有在線工業(yè)UPS不間斷電源,如千赫茲的G33和G31系列,才能提供這種級(jí)別的保護(hù),因?yàn)樗鼈兪菍iT為嚴(yán)苛的環(huán)境而設(shè)計(jì)的。所有塑料、電池和電子產(chǎn)品的額定工作溫度都很寬。
工業(yè)應(yīng)用一直在以驚人的速度擴(kuò)展,但UPS不間斷電源行業(yè)的適應(yīng)速度卻很慢。這導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)的“計(jì)算機(jī)級(jí)”UPS電源裝置被用于寬溫,20oC至55oC(-4oF至131oF),或超寬溫,-30oC至65oC(-22oF至149oF),這些環(huán)境從未設(shè)計(jì)為持續(xù)運(yùn)行。除溫度外,這些環(huán)境還存在其他有害因素,例如其他設(shè)備產(chǎn)生的局部電力污染(見(jiàn)下文說(shuō)明)、空氣污染物、室外/遠(yuǎn)程安裝等。
四、局部電力污染:
工業(yè)環(huán)境通常受到設(shè)施電氣系統(tǒng)運(yùn)行的大量設(shè)備、電機(jī)、泵、焊機(jī)等產(chǎn)生的局部電力污染的影響。工業(yè)計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、可編程邏輯控制器(PLC)和變速驅(qū)動(dòng)器(VSD)經(jīng)常受到不利影響,甚至可能因電源污染而損壞。污染表現(xiàn)為高壓瞬變、電壓驟降、掉電、電流失真、噪聲和整個(gè)設(shè)施交流電源線上的其他干擾。安裝工業(yè)級(jí)雙轉(zhuǎn)換在線式UPS不間斷電源不僅可以提供任何所需的備用電池,還可以清理大部分局部電源污染。
五、高低溫環(huán)境:
在任何工業(yè)環(huán)境中,溫度都是測(cè)量質(zhì)量最高的,但在選擇工業(yè)用UPS電源時(shí),UPS電源的運(yùn)行溫度范圍往往被忽視。
計(jì)算機(jī)級(jí)UPS電源在0oC至40oC(32oF至104oF)的工作溫度范圍內(nèi)具有UL或ETL安全列表。UPS不間斷電源制造商通常表示UPS電源已根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)獲得產(chǎn)品認(rèn)證狀態(tài)。這通常表明,除非制造商另有規(guī)定,否則所有認(rèn)證產(chǎn)品安全和組件熱測(cè)試均在規(guī)定的0oC至40oC溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
作為認(rèn)證熱測(cè)試的一部分,認(rèn)證工程師驗(yàn)證組件溫度是否在組件制造商指定的限制范圍內(nèi)。這包括關(guān)鍵電子元件、顯示器、塑料、電路板材料、絕緣材料、磁性元件、電池以及UPS電源主機(jī)結(jié)構(gòu)中使用的所有產(chǎn)品的額定溫度。升高環(huán)境溫度會(huì)使UPS電源的內(nèi)部組件過(guò)熱并影響其可靠性,包括UPS電源故障和/或UPS電源內(nèi)部火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。
這是理解為什么標(biāo)準(zhǔn)IT和辦公室UPS不間斷電源產(chǎn)品不應(yīng)安裝在制造商規(guī)定的工作溫度范圍之外的非溫控位置的關(guān)鍵。
六、在線工業(yè)UPS不間斷電源設(shè)計(jì):
在線工業(yè)UPS不間斷電源必須通過(guò)與計(jì)算機(jī)級(jí)UPS電源相同的嚴(yán)格安全機(jī)構(gòu)測(cè)試,并獲得相同的列名狀態(tài),但測(cè)試是在很寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的,例如-20°C至55°C或-30°C至65°C。UPS不間斷電源的工作溫度范圍和安全機(jī)構(gòu)列表狀態(tài)印在UPS不間斷電源主機(jī)后面板上的標(biāo)簽上和/或UPS電源規(guī)格書中說(shuō)明。
同樣,與辦公級(jí)UPS電源一樣,在線工業(yè)UPS不間斷電源的所有關(guān)鍵元件的溫度范圍都經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,在UPS電源運(yùn)行時(shí)保持在規(guī)定的溫度規(guī)格范圍內(nèi)。因此,工業(yè)UPS不間斷電源設(shè)計(jì)堅(jiān)固耐用,可在工業(yè)和/或惡劣環(huán)境應(yīng)用中提供可靠的運(yùn)行。此外,評(píng)估應(yīng)用的環(huán)境溫度范圍并確保工業(yè)UPS不間斷電源的溫度(和其他)規(guī)格達(dá)到或超過(guò)該范圍也很重要。
電池:10至12年額定值可節(jié)省成本;延長(zhǎng)電池運(yùn)行時(shí)間
重要的是要知道,辦公和IT級(jí)UPS電源產(chǎn)品采用低成本、5年額定值的閥控式鉛酸(VRLA)電池。這些UPS不間斷電源和電池的使用導(dǎo)致了代價(jià)高昂的電池過(guò)早故障,給公司帶來(lái)了巨大的成本,因?yàn)樗麄兘?jīng)常遇到電池更換、設(shè)備停機(jī)和故障。電池制造商聲明的VRLA,5年電池壽命取決于電池在低于25oC(77oF)的環(huán)境溫度下運(yùn)行。熱量會(huì)縮短計(jì)算機(jī)級(jí)UPS電源電池的壽命。這些在50oC(122oF)環(huán)境中使用的5年額定電池的使用壽命不到9個(gè)月。當(dāng)?shù)陀?oC的低溫時(shí),電池的容量會(huì)降低,從而導(dǎo)致電池運(yùn)行時(shí)間也會(huì)減少。
此外,工業(yè)UPS不間斷電源可以處理最關(guān)鍵應(yīng)用的延長(zhǎng)電池備份時(shí)間。能夠?qū)㈦姵貍溆脮r(shí)間從幾分鐘延長(zhǎng)到幾個(gè)小時(shí),對(duì)于關(guān)鍵應(yīng)用保持通電狀態(tài)至關(guān)重要,直到關(guān)斷序列完成或發(fā)電機(jī)/市電可用。
七、NEMA–額定外殼:
對(duì)于遠(yuǎn)程/室外安裝,需要NEMA級(jí)防護(hù)外殼。UPS不間斷電源通常安裝在室外位置的NEMA3R級(jí)外殼中,幾乎沒(méi)有熱調(diào)節(jié)或保護(hù)。只有少數(shù)UPS電源制造商提供堅(jiān)固耐用的在線、工業(yè)和NEMA級(jí)外殼。
一些制造商提供NEMA級(jí)UPS不間斷電源系統(tǒng),該系統(tǒng)具有線路互動(dòng)或備用UPS電源,而不是真正的雙轉(zhuǎn)換在線UPS不間斷電源。清楚地獲取這些信息很重要。
八、惡劣環(huán)境中的問(wèn)題:對(duì)保形和/或粉末涂料的需求:
工業(yè)應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生各種各樣的室內(nèi)或室外環(huán)境問(wèn)題,包括露點(diǎn)冷凝、高濕度、鹽霧或空氣污染物。在選擇任何UPS不間斷電源之前,必須確定空氣污染物的類型和數(shù)量。一些制造商為UPS不間斷電源的內(nèi)部電路板和組件提供可選的保形涂層。在完全組裝好的電路板上涂覆保形涂層,并涂覆整個(gè)電路板和組件,提供一道屏障,防止冷凝和導(dǎo)電污染物的影響。
此外,大多數(shù)計(jì)算機(jī)級(jí)UPS電源型號(hào)都具有由預(yù)鍍鋼制成的金屬底盤。在成型過(guò)程中,鋼材被切割成規(guī)格并成型。由此產(chǎn)生的底盤具有沒(méi)有保護(hù)鍍層的鋼制邊緣。如果在室外使用,或在室外部署的NEMA3外殼中使用,由此產(chǎn)生的UPS電源機(jī)箱會(huì)迅速生銹。提供新型工業(yè)UPS型號(hào)的制造商通過(guò)在機(jī)箱成型后對(duì)機(jī)箱鋼進(jìn)行電鍍或?qū)φ麄€(gè)機(jī)箱和UPS不間斷電源結(jié)構(gòu)中使用的任何其他金屬部件進(jìn)行完全粉末噴涂來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
結(jié)論:
在工業(yè)環(huán)境中,正常運(yùn)行時(shí)間和較低的設(shè)備維護(hù)成本至關(guān)重要。由于生產(chǎn)停工和設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)性業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)造成代價(jià)高昂,因此可靠的電力至關(guān)重要。典型的計(jì)算機(jī)級(jí)UPS不間斷電源包括備用、線路互動(dòng)和標(biāo)準(zhǔn)在線,適用于辦公室和溫控應(yīng)用。然而,只有像千赫茲的G33和G31這樣的在線工業(yè)UPS不間斷電源是專門為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它也是最具成本效益和最可靠的解決方案。