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电源与接地电源系统的重要性:合理地选择电源系统部件、正确地安装电源系统部件和适时地维护电源系统部件是系统安全可靠工作的前提条件各部分的作用:1.隔离变压器2.浪涌电压抑制器3.断路器和馈线4.相线5.中线6.设备接地线7.接地极8.接地线9.主连接器10.连接器UPS电源当确定UPS电源时应该首先建立一个系统应用规范,规范主要包含两部分内容:一是用户生产过程的应用方案和要求;另一个是DCS系统的特殊要求。用户需要提供以下信息:UPS电源输入中断时所需要的保护时间将来增加负荷时所需要的备用容量UPS电源提供保护的重要电气系统,以及它的总容量(KVA)。UPS电源重要负荷电源技术规范必须包含所有的子系统,以及需要供电的外部设备。增加保护时间会使UPS的价格升高,因为需要增加备用电池的容量,或者是电动-发电机组的容量。系统需要维持的供电时间主要根据以下因素确定:切换到手动运行所需要的时间、停机所需要的时间、以及辅助电源达到满负荷工作所需要的时间。UPS电源DCS供应商应提供的信息端电压以及它的变化范围;满负荷时的电流有效值;正常运行时的电流值;波形因子(瞬时峰值电流与有效值之比);系统消耗的实际功率(kW);最大冲击电流UPS电源根据这些信息,用户或UPS厂商可以计算出以下参数:视在功率(VA);满足冲击负荷和波形因子的备用功率;畸变校正和补偿的必要性谐波的影响谐波是由系统中的非线性设备造成的,所有含有铁磁材料的设备均有产生谐波电压或电流的可能。例如:变压器、电动机、整流器以及相位控制的开关设备。通信系统对谐波十分敏感,因此,必须采取一定的隔离措施或者是抑制谐波的发生,例如采用滤波器。应了解UPS厂商的产品是否含有冲击负荷补偿功能,如果确信没有冲击负荷补偿功能,可以按下述方法计算UPS的容量。计算方法1.计算每个设备的峰值电流IPi将每个设备的满负荷电流有效值IRi乘以波形因子kCi得到峰值电流IPi。2.计算所有设备的峰值电流之和IP其中包括所有使用该电源的附加设备,例如,风扇等等。冗余的电源模件不计在内。3.将总的峰值电流IP除以正弦波的波形因子1.414,得到总电流的有效值IR4.将交流电源的输入电压U乘以总电流的有效值,得到UPS的视在功率PS(伏安)计算实例例如:某DCS系统有配有两个电源组件,和两个风扇组件。每个电源组件满负荷电流有效值是1.6A,波形因子为3.0;风扇组件的额定电流为0.6A,波形因子为1.5,电源电压为220V,试计算UPS的视在功率。计算实例已知:IR1=IR2=1.6A,kC1=kC2=3.0,IR3=IR4=0.6A,kC3=kC4=1.5,U=220V解:IP1=IR1×kC1=1.6×3.0=4.8AIP2=IR2×kC2=1.6×3.0=4.8AIP3=IR3×kC3=0.6×1.5=0.9AIP4=IR4×kC4=0.6×1.5=0.9AIP=IP1+IP2+IP3+IP4=4.8+4.8+0.9+0.9=11.4AIR=IP/1.414=11.4/1.414=8.06APS=U×IR=220×8.06=1773.2VA答:UPS的视在功率为1773.2VA。接地的重要性:接地是人身安全设备安全系统正常工作的保障。两种接地:交流接地或称安全接地直流接地或称系统接地。接地系统的组成:接地极接地体接地极的两种形式:接地网是环绕在建筑物周围冰冻线以下的直径很大的导体;接地栅是按照行列排列的连接在一起的多个接地棒所组成接地极的形式:最常用的接地极形式是3/4英寸的铜棒,土壤的成分、地下水位、气候都会影响接地阻抗。因此,接地棒的数量和他们的深度都会因地点的不同而不同。接地阻抗一般要求在4Ω以下,如果接地极的接地阻抗不符合要求,那么就需要增加接地棒的数量或者对土壤进行处理。接地极的要求:接地电极与建筑物和接地电极之间的距离应大于或等于电极的长度,因为电流主要集中在电极的底部,电解效应会造成土壤的疏松和粒化,导致土壤的不连续性,影响电极的效果。接地极的要求:接地极与使用该接地极的系统之间的连接导体应该是整个系统中截面积最大的导体。为了避免松脱和高电阻,接地体与电极之间要采用气焊。振动、腐蚀、以及当土壤温度变化时不同金属之间热膨胀系数的不同会降低压接连接导体之间的连接效果。接地阻抗的测试:在接地系统安装和运行一年之后都要进行接地阻抗的测试。即使在正常使用情况下,有许多原因也会使接地系统的性能下降。闪电和故障电流会使土壤粒化,降低它的导电性。温度、湿度和土壤化学性质的变化也会影响电极的阻抗。要在一年中的不同季节进行测试,以便了解接地阻抗随季节变化的情况。交流接地(安全接地)无交流电源的机柜通过接地螺栓与有交流电源的机柜联接在一起并通过接地导体接地,连接设备的接地导体,可以通过电源接地端子或辅助接地端子连接,但不可同时连接。如果系统设备与某些构件固定在一起,那末这些构件必须接地。所有的穿线管、线槽、电缆槽都必须可靠接地。直流接地DCS系统设有隔离的直流接地总线用于信号接地。该信号地就是控制系统测量的零电压参考点。直流接地不能与机柜中的安全接地直接连接。直流接地为了建立零电压参考点,直流参考点必须与交流接地极的电位相等。因此,要将直流接地总线与最近的接地极连接在一起。如果接地极不满足DCS系统的要求,那末就要安装辅助接地极。连接到接地极的导线应采用绝缘的、连续的铜绞线。如果水管或钢结构部件可靠地焊接在接地极上,那么选择他们作为接地极也是可行的。直流接地选择的直流接地极应该远离开关装置和旋转机械,不管使用现有的接地极还是新安装的接地极,都不许将其他设备连接到DCS系统的直流接地上。直流接地极的要求大于直流电源的最大导线截面积保持绝缘,不能采用裸线在导管或电缆槽中敷设。采用焊接方式,不能采用压接方式长度尽可能短,超过609.6mm的电缆对于高频噪音就已经完全无效了。多个机柜中只能有一个机柜直接接地,其他机柜与该机柜采用星形连接。。多点接地现代数字电路的工作频率已经超过了10MHz,因而,在单点接地系统避免高频信号的反射是非常重要的。一台10MHz的计算机在一个时钟周期内(0.1mS)会在直流接地体中传播26.8m,如果直流接地体只有26.8m长,那么10MHz的电压波形会在另一个周期由开放端反射回来,如果反射波与新发出来的型号波形相位相同,就会在线路上引起振荡。多点接地如果直流接地体的长度大于高频噪声波长的0.05就不能有效地均衡导体两端的电压。因此,工作频率为10MHz的系统,其接地体的长度不能超过1.34m。而对于工作频率为30MHz的系统,其接地体的长度不能超过0.61~0.91m。在更高的频率下,要避免反射波的影响需要其他一些技术。信号基准栅信号基准栅是一种处理30MHz以上高频信号可靠而且简单的方法。信号基准栅在很宽的频带内保持稳定的基准电位。信号基准栅在整个系统内提供了多条并行的导电通路,如果某一条通路呈现高阻抗,造成反射波,其他那些与它长度不同的导电通路就会提供机较低的对地阻抗。信号基准栅的做法信号基准栅的做法有几种:铜板、铝板、镀锌钢板、多块纯金属或表面导电良好的复合金属。然而,这种结构造价较高,不便于在计算机室或控制室安装。信号基准栅的做法中心距大约为0.61m的导体所构成的信号基准栅可以在0-30MHz的范围内工作良好。这种基准栅可以使用4AWG的铜或铝导体,在它们的交点处连接在一起。另一种方法是使用0.25mm厚、76.2-101.6mm宽的铜带,在交点处连接在一起。这种信号基准栅直接安装在活动地板下面的底层地面上。活动地板下面的导管和电缆在信号基准栅上方敷设。
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