常用UPS基础知识

UPS小知识一、为什么需要UPS？一方面，UPS不间断电源，顾名思义在市电发生停电时为我们提供一定能力的备用持续供电，使我们的电脑或设备等的工作不致中断。而人们往往会忽略的是，在为我们提供电力的公共电网中，上面连接着不计其数各式各样的负载，其中的一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获取电能，反过来也会对电网本身造成影响，造成市电电压波形畸变或频率漂移，恶化电网或局部电网的供电品质。而一些意外的、人为的或自然的情形，如地震、雷击、输变电系统断路或短路，对于整个电网来说，随时都可能发生或存在，也就会同时危害到电力系统的正常供应，影响电力供应的品质，从而影响到负载的正常工作。市电供电电源质量一般为：电压波动±5%，频率50Hz±0.5Hz。而通常的情况是，有的地方，有时甚至大部分时间都达不到这个标准，尤其以我国偏远地区为甚。各种来自内部和外部的因素对我们所处的电网形成污染或干扰，有时这种污染甚至十分严重。也就是说，我们的电脑或设备的硬件和信息、资料等，随时都在遭受威胁。造成这些污染和干扰的因素具体分为：1．电压浪涌：指输出电压有效值高于额定值110％，而且持续时间达一个或数个周期。电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时，电网因突然卸载而产生的高压。2．电压尖峰：指二分之一周期至100ms期间内，叠加达6000kV以上的电压脉冲。这主要由雷电、开关操作、电弧式故障和静电放电等因素造成。3．电压瞬变：指峰值电压高达20KV，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。其主要原因及可能造成的破坏类似于电压尖峰，只是在量上有区别。4．噪声电压：指射频干扰(RFI)和电磁干扰（EFI）以及其它各种高频干扰。马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等，都会引起线噪声干扰。5．过压：指超过电网电压正常有效值一定百分比的稳定高电压。一般是由于接线错误，电厂或电站的误调整，附近重型设备关机。对单相电压而言，也可能是由于三相负荷不平衡或者是中线接地不良等原因造成。6．欠压：指市电电压有效值低于额定值，并且持续较长时间。其产生原因包括大型设备启动和应用、主电力线切换、启动大型电动机、线路过载。7．电压下陷：指一个或多个周期电压低于80%~85%额定电压有效值。主要由于附近重型设备的启动或者电机类机器启动造成。8．频率偏移：系指市电频率的变化超过3Hz以上。这主要由应急发电机的不稳定运行，或由频率不稳定的电源供电所致。9．电源中断：电源中断是超过一个周期的无电状态。产生原因有线路上的断路器跳闸、市电供应中断、电网故障。综上所述，为了保证计算机的正确运行，为了实时控制信号不出现丢失，为了保证设备的安全运行，人们对供电电源质量提出了越来越严格的要求。二、什么是UPS？我们所说的UPS就是不间断电源系统，它是英文Uninterruptiblepowersupplysystem的缩写。UPS是伴随工业技术的不断发展而诞生的，是确保设备正常稳定运行的有力保障。UPS可以解决现有电力的断电、低电压、高电压、突波、杂讯等现象，可以尽量避免故障及事故的发生。UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备。三、UPS的分类从运作方式上可分为旋转型UPS和静止型UPS。旋转式UPS由整流器、电池、直流电动机、柴（汽）油机、飞轮和发电机组成。在市电供电情况下，电动机带动飞轮和发电机给负载供电；当断电后，由于飞轮的惯性作用，会继续带动发电机的转子旋转，从而使发电机能持续给负载提供电源（电能-动能-电能），起到缓冲的作用，同时启动柴（汽）油机。当油机转速与发电机转速相同时，油机离全器与发电机相连，完成从市电到油机的转换。这是UPS的较早形式，动态UPS具有稳定可靠，维护技术比较简单的优点，但设备庞大笨重，效率低，噪声大。随着半导体技术的发展，1960年以后，采用了大功率逆变技术和强电流电子开关，来实现大功率的电能转换。这种电能转换电路，不论是主电路还是其它控制电路，均采用半导体固定器件，故称为固态不停电电源或静止型不停电电源，简称静态UPS。它更能适应于当今电脑网络、医疗器械和精密仪器等的普遍应用中。通常我们把静态UPS依技术和设计架构分为三类：后备式、在线式及在线互动式。依输出波形区分为：方波、正弦波、阶梯波。依容量分为小型UPS：10KV以下；中型UPS：10KV以上，100KV以下；大型UPS：100KV以上。依后备时间上则分为标准型和长效型。后备式（OFFLINE）UPS的含义是指，在外电电网电压正常时，UPS的任务主要对自身蓄电池进行充电，其输出电压基本就是输入电网的电压。这种UPS有一定的转换时间（通常小于10ms），不能抑制和隔离电网中的各种噪声和干扰，输出的电压不是稳压稳频的，最多是进行简单的调压。这种UPS线路简单，成本较低。例如力迅NT系列后备式UPS，虽然在于后备式UPS中，已经尽大限度的进行了全范围的，包括低端和高端部分的稳压（值的注意的是，市面上很多后备式UPS只有简单的稳压，甚至完全没有稳压功能），但是相对于在线式和在线互动式而言，这种稳压毕竟是简单的，低层次的。在线式（ONLINE）UPS的含义是指，即使在电网电压正常供电时，UPS的输出，也是将外来电压经过本身的加工转换后再供给负载，也就是说，即使是在电网电压正常时，市电也是经过变压器-整流滤波-逆变器-开关S3（S3闭合，S2断开）-输出。这种UPS无论在市电正常时将市电隔离，还是供电异常时转由蓄电池供电，逆变器始终处于工作状态，都能供给负载纯净的电源，并保持0中断时间。这样负载即使是实时控制信号，也不会因为市电异常而丢失或差错。如力迅CP系列，为您提供始终如一的高品质电源供应。在线互动（Line-Interactive）UPS则是指，在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电，在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作，将电池组电压转换为交流电输出，因此在线互动式UPS也有转换时间。同后备式UPS相比，在线互动UPS的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般为正弦波，而其最大的优点是具有较强的软件功能，如Netion力迅A-Smart系列UPS，随机带有监控软件，可以方便的上网进行UPS的远程控制和智能化管理。四、选购与配置选购UPS，首先值得考虑的几个基本方面是：1.技术性能，2.质量保证，3.服务保证，4.产品价格。如何确定您需要何种类型的UPS？通常，个人办公及家庭用户可以考虑后备式机型，后备式UPS价格低廉，外形轻巧，是个人电脑的理想伙伴。如Netion力迅NT系列UPS，有着很高的性价比；对于中小型系统的网络用户、服务器或精密仪器等，则多用在线式或在线互动式UPS，能较好地抵抗来自电网上的各种侵害，其功能完善，并大多具有智能监控和网络连接功能，实现远程控制和智能化管理。如NETION力迅A-Smart系列就具备这种完善的系统配置；对于大型的重要设备和系统，大功率的在线式UPS提供稳定的电源保护必不可少，Netion力迅CP和RT系列将是你的理想选择。具体如何确定所需的功率（VA）大小？则需列出所有需要保护的设备，别忘了显示器、终端、外挂硬盘。每一设备的电压及电流数据可在背板上找到，把两者相乘即可得VA值。有些设备用瓦特表明电能需要，见瓦数乘以1.4即可得大致的VA值。对于整体设备的功率则以其额定数为基准。把所有设备的VA值汇总，将汇总值加上百分之三十的扩充容量，以备系统升级时用。如何配置后备延时时间？由于系统和设备的不同，选取的UPS型号和配置也不同。标准性UPS本身机内自带电池,在停电后一般可继续供电几分钟至几十分钟；而长效型UPS配有外置电池组,可以满足用户长时间停电时继续供电的需要，后备时间可以设计为数时分钟到十几个小时或更长。一般长效型UPS备用时间主要受电池成本、安装空间大小以及电池回充时间等因素的限制。一般在电力环境较差，停电较为频繁的地区采用UPS与发电机配合供电的方式。当停电时,UPS先由电池供电一段时间,如停电时间较长,可以启动备用发电机对UPS继续供电，当市电恢复时再切换到市电供电。电池供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。根据延时能力，确定所需电池的容量大小，用安时AH值的来表示，以给定电流安培数时放电的时间小时数来计算。1AH的含义是，放电电流为1A时，放电时间为27分钟。一般计算UPS电池供电时间,可以计算出电池放电电流，可以简单得出小时值（计算中标称1小时实际为27分钟），而根据电池放电曲线则可以查出更为精确的放电时间。电池放电电流可以按以下经验公式计算:放电电流=UPS容量(VA)×功率因数/电池放电平均电压×效率。显然，同样的安时数，负载越大，后备时间越短，反之则越长。UPS的实际延时时间，取决于实际开启的负载多少。通常，UPS主要为重要设备而设置，因此，市电中断后，应尽量关闭非关键设备，而把宝贵的延时时间留给重要设备。延时时间的确定，应以必要维持设备的负载数量来计算，并得出所需电池容量的安时AH数。如必要，负载通常考虑增加30%的裕量，以备系统升级时用。五、电池的使用与维护所有电池均由正极、负极、电解质、隔膜和容器五个主要部分组成。UPS所选用的蓄电池，必须具有在短时间内能输出大电流的特性。常用的有三种，都属于铅酸蓄电池，分别是HS（涂浆式高效铅电池）、CS（覆盖式铅电池）、M（密封铅电池）。而密封式铅酸免维护蓄电池由于采用了先进的阴极、吸收式密封技术，电解液基本恒定、无损耗，是我们最为常用的蓄电池。它具有几个特点：1、无需加水进行维护；2、充电不会产生任何有害气体；3、摆设容易，不需考虑安置地点通风问题；4、免保养，免维护；5、放电率高，特性稳定；6、期望寿命相对较长，为5至7年。它相对其它的普通铅酸电池而言，价格较高，而又比镍镉电池便宜许多。（详细请看附表）种类概述优缺点铅酸电池1.一般型电池，也称为汽车用电池2.需加水维护3.期望寿命1~3年1.充放电时会产生氢气，安置地点须设置排风管以免造成危险2.电解液呈酸性，会腐蚀金属3.需经常加水维护4.价格低廉铅酸电池免维护电池1.新型电池2.无需加水3.期望寿命一般为5~7年1.密封式充电不会产生任何有害气体2.摆设容易，不需考虑安置地点通风问题3.免保养，免维护4.放电率高，特性稳定5.价格较高镍镉电池1.高级电池用于特殊场合及特殊设备上2.需加水3.期望寿命20~40年1.水为介质，充放电不会产生有害气体2.失水率低，但需要固定时间加水及保养3.放电特性最佳4.可放置于任何恶劣环境5.价格极高为了使UPS所使用的密封式铅酸免维护蓄电池得到良好的利用，并延长其使用寿命，应注意如下几个方面：1、电池的安装。电池应尽可能安装在干净、阴凉、通风、干燥的地方，要避免受到阳光直射或其他辐射热源的影响。在安装电池时，一定要注意电池的规格和数量的正确性，不同规格、不同批号的电池不要混用。电池应正立放置,不可倾斜角度。每个电池间端子连接要牢固；2、环境温度过高过低都会缩短电池的使用寿命。过高会加速电池构件的破坏，会加大恒压充电的充电电流。低温时充电，则会造成氢气产生，增大内部压力，缩短电池寿命；3、放电深度--用大放电量（即深放电）重复放电会缩短电池的寿命，力迅UPS都有电池低电位保护功能，当电池放电至一定低电位后，UPS就会自动关机进行保护；4、放电电流的幅度--以小放电量重复放电以后，在突然有一个很大的放电电流也会缩短电池寿命；5、充电电流幅度--太大的充电电流会产生大量的气体，以致超过电池的吸收能力，导致内部压力增大，气体外逸，造成电解液损耗；6、过充电--蓄电池过充电时，蓄电池的极板会受到损伤，过充电对蓄电池的寿命影响极大，应予防止；7、充电电压--由于UPS电池属于备用工作方式，市电正常情况下处于充电状态，只有停电时才会放电。为延长电池的使用寿命，力迅UPS的充电器一般采用恒压限流的方式控制，电池充满后即转为浮充状态。如果充电电压过高就会使电池过充电,反