舞台灯光丨浅析专业调光系统的效率及散热问题

http://www.audio.hc360.com2018年08月28日09:05 来源:慧聪音响灯光网T|T

麦克风

     慧聪音响灯光网报道,光,是电视艺术的生命。调光系统的安全可靠,是用光来塑造客观世界的有力保证。任何一个专业用的调光系统,其功率都是很大的,单一个灯泡就是5kW甚至10kW,而一个表演可用上千个灯泡。由此可见,一个调光系统的总耗电量是惊人的。所以,调光系统的效率和散热是十分重要的,它是调光系统长时间运作而保持其可靠性的关键。

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  调光设备经历了四代:第一代为电阻型调光器。第二代为变压器型调光设备。第三代是电磁放大器型调光设备。第四代是可控硅调光设备。第一代的效率最低,第四代的效率最高。

  假如调光系统的效率不高,其自身所消耗的功率是相当可观的。假设它的效率为96%(看起来已经是一个很不错的数字),当它要推动一个6kW的负载时,其本身的功耗就已经是:

  6×(100%-96%)=0.24kW

  又假设一个调光立柜有60个6kW的负载,这时,它的总功耗就高达:

  0.24×60=14.4kW

  所以,提高调光系统的效率是很重要的。它不但减少了调光立柜的温升(因为温升和功耗是成正比的),而且也降低了耗电量,从而降低运作成本。目前,较先进的调光系统采用了最新的固体开关及高效。

  扼流圈,其效率高达98%以上,减少了由于非100%调光使电流急剧上升而产生的极大干扰。(可控硅是通过改变导通角来调整电压的,它的导通时间大约只有1μs左右,这种电流波形实际上是一个前沿很陡的脉冲。)

  然而,即便是一个很高效的调光系统,散热系统的性能及设计仍是很重要的。就算是98%的效率,以上述为例,其自身功耗仍高达7.2kW。要把这样大的功耗有效地排到系统之外,保持系统内部元件在一个合理的温度环境下工作,散热系统的合理设计就不容忽视。

  目前,世界上流行的立柜散热系统有3种:强制送风、强制抽风和智能抽风。

  (1)强制送风

  这个散热系统是把送风机安装在立柜的底部,使新鲜的空气从立柜的底部进入后加速往上吹,从而带走可控硅产生的热量。

  这种做法的好处是效率高,用一个小风机就可把大量的热带走。它的缺点是从下面抽进的冷空气在往上流动的途中不断被可控硅的功耗加温,故顶部的可控硅温度就比底部的高得多,从而造成顶部的可控硅的可靠性及寿命下降。

  (2)强制抽风

  这个系统的设计是把抽风机安装在立柜的顶部。通过适当的工艺设计使新鲜的空气从每一个可控硅的前面进入,然后通过抽风把热空气排到立柜之外。

  这种方法通过精密设计(流体动力学)和严谨的工艺控制,可做到从顶部到底部每一个可控硅的进风量都大致相同,这样就可使每一个可控硅都在一个可接受的温度范围内运行,保证了每个可控硅的可靠性。但这种设计也有缺点,就是风阻较大,需要增大抽风机的功率,因而噪音也较大。

  (3)智能抽风

  因在一般操作情况下,调光系统很少会是满载的,这样,所需的抽风量便可相对地减少。智能抽风就是根据这个理论,通过探测立柜内的温升,然后决定抽风量,在一般的操作环境下风机只需低速运转,噪音相对降低,但当负载增加时,风机便相应地加速。这样,既保留了强制抽风的优点,也同时解决了高噪音的缺点。

  最后值得一提的是,虽然有了高的调光效率和良好的散热系统,但调光系统始终是个功率极大的电器系统。高温及出现的电弧打火等现象是不可能完全避免的。只有在高效率及良好的散热基础上,再辅以必要的防高温及防火措施(如采用高温阻燃线),才可保证整个调光系统的安全使用。

责任编辑:刘朝宗

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