UPS[不間斷電源]

UPS[不間斷電源]

UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply),即不間斷電源,是將蓄電池(多為鉛酸免維護蓄電池)與主機相連線,通過主機逆變器等模組電路將直流電轉換成市電的系統設備。主要用於給單台計算機、計算機網路系統或其它電力電子設備提供穩定、不間斷的電力供應。當市電輸入正常時,UPS將市電穩壓後供應給負載使用,此時的UPS就是一台交流市電穩壓器,同時它還向機內電池充電;當市電中斷(事故停電)時,UPS立即將電池的直流電能,通過逆變零切換轉換的方法向負載繼續供應220V交流電,使負載維持正常工作並保護負載軟、硬體不受損壞。UPS設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。

基本信息

發展

(圖)UPS 示例UPS 示例
2013年9月,在高端UPS市場取得巨大成功的國際品牌艾默生,經久投入研發成功的GXE小機產品重磅推出上市,搶灘小功率市場。一場改變UPS市場競爭格局的硝煙之戰即將在2013年下半年打響。

《中國不間斷電源(UPS)行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告前瞻》分析認為,2013年,UPS市場注定是不平凡的一年,國內國際廠商原有的既定格局有可能在這一年被打破。從產品本身來說,低功率市場的產品同質化日趨嚴重,一些國內廠商將研發重點轉向大功率UPS,以實現差異化競爭。從市場需求來說,由單一UPS向整體解決方案轉型已迫在眉睫,既不再單純依靠UPS,而是為客戶提供包括製冷、機櫃、布線、PDU、軟體管理等一體化的解決方案。UPS(UninterruptiblePowerSystem),即不間斷電源,是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要組成部分的恆壓恆頻的不間斷電源。主要用於給單台計算機、計算機網路系統或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時,UPS將市電穩壓後供應給負載使用,此時的UPS就是一台交流市電穩壓器,同時它還向機內電池充電;當市電中斷(事故停電)時,UPS立即將機內電池的電能,通過逆變轉換的方法向負載繼續供應220V交流電,使負載維持正常工作並保護負載軟、硬體不受損壞。UPS設備通常對電壓過大和電壓太低都提供保護。

PS定義

UPS山特 A 系列 UPS
UPS是不間斷電源(uninterruptible power system)的英文簡稱,是能夠提供持續、穩定、不間斷的電源供應的重要外部設備。

從原理上來說,UPS是一種集數字和模擬電路,自動控制逆變器與免維護貯能裝置於一體的電力電子設備;

從功能上來說,UPS可以在市電出現異常時,有效地淨化市電;還可以在市電突然中斷時持續一定時間給電腦等設備供電,使你能有充裕的時間應付;

從用途上來說,隨著信息化社會的來臨,UPS廣泛地套用於從信息採集、傳送、處理、儲存到套用的各個環節,其重要性是隨著信息套用重要性的日益提高而增加的。

UPS組成

UPS德國Piller不間斷電源UPS
UPS電源系統由4部分組成:整流、儲能、變換和開關控制。其系統的穩壓功能通常是由整流器完成的,整流器件採用可控矽或高頻開關整流器,本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能,從而當外電發生變化時(該變化應滿足系統要求),輸出幅度基本不變的整流電壓。淨化功能由儲能電池來完成,由於整流器對瞬時脈衝干擾不能消除,整流後的電壓仍存在干擾脈衝。儲能電池除可存儲直流直能的功能外,對整流器來說就象接了一隻大容器電容器,其等效電容量的大小,與儲能電池容量大小成正比。由於電容兩端的電壓是不能突變的,即利用了電容器對脈衝的平滑特性消除了脈衝干擾,起到了淨化功能,也稱對干擾的禁止。頻率的穩定則由變換器來完成,頻率穩定度取決於變換器的振盪頻率的穩定程度。為方便UPS電源系統的日常操作與維護,設計了系統工作開關,主機自檢故障後的自動旁路開關,檢修旁路開關等開關控制。

如圖所示,在電網電壓工作正常時,給負載供電如所示,而且,同時給儲能電池充電;當突發停電時,UPS電源開始工作,由儲能電池工給負載所需電源,維持正常的生產(如粗黑→所示);當由於生產需要,負載嚴重過載時,由電網電壓經整流直接給負載供電(如虛線所示)。

UPS不間斷電源
UPS電源系統主要分兩大部分,主機和儲能電池。額定輸出功率的大小取決於主機部分,並與負載屬那種性質有關,因為UPS電源對不同性能的負載驅動能力不同,通常負載功率應滿足UPS電源70%的額定功率。儲能電池容量的選取當負載功率確定後主要取決其後備時間的長短,這個時間因各企業情況不同而不同,主要由備用電源的接入時間來定,通常在幾分鐘或幾個小時不等。萊鋼中小型棒材生產線因生產需要不允許斷電,因此,UPS電源系統在檢測到電網電壓中斷後,可自行啟動供電,且隨著儲能電池慢慢放電,儲能電池的容量隨著時間會逐漸降低,考慮到壽命終止時儲能電池容量下降到50%並留有一定的餘量,UPS電源系統的工作時間當儲能電池滿容量時為2小時,半容量為1小時。

U工作原理

UPS不間斷電源工作原理框圖
AC-DC變換:將電網來的交流電經自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變為直流電壓,供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路,可避免開機時對電網的衝擊。

DC-AC逆變電路:採用大功率IGBT模組全橋逆變電路,具有很大的功率富餘量,在輸出動態範圍內輸出阻抗特別小,具有快速回響特性。由於採用高頻調製限流技術,及快速短路保護技術,使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負載衝擊或短路,均可安全可靠地工作。

控制驅動:控制驅動是完成整機功能控制的核心,它除了提供檢測、保護、同步以及各種開關和顯示驅動信號外,還完成SPWM正弦脈寬調製的控制,由於採用靜態和動態雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動態特性和穩定性。

電源工作過程
當市電正常380Vac時,直流主迴路有直流電壓,供給DC-AC交流逆變器,輸出穩定的220Vac交流電壓,同時市電對電流充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電,則由電池組通過隔離二極體開關向直流迴路饋送電能。從電網供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時,不間斷電源發出聲光報警,並在電池放電下限點停止逆變器工作,長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能,當發生超載(150%負載)時,跳到旁路狀態,並在負載正常時自動返回。當發生嚴重超載(超過200%額定負載)時,不間斷電源立即停止逆變器輸出並跳到旁路狀態,此時前面空氣開關也可能跳閘。消除故障後,只要合上開關,重新開機即開始恢復工作。為使不間斷電源充分工作,避免在過載或欠載下運行,電源在開機前,首先計算負載容量。FR-UK型不間斷電源(標稱額定功率)80%的阻性負載設計負載能力,一般帶計算機負載時可承受的按下式估算:∑i=1 n Pi≤P,其中P為不間斷電源輸出容量(VA),P為第i個負載伏安數,每套PLC功率:220V*0.5=110VA,每台操作站功率:220V*2A=440VA,IBM PC客戶機及伺服器:220V*1.5A=330VA,則總功率:10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA 6490VA/0.8=8112VA

因此,在這條棒材生產線上,採用10KVA的不間斷電源比較合適。

UPS種類

UPS不間斷電源
UPS按工作原理分成後備式、線上式與線上互動式三大類;其中,我們最常用的是後備式UPS,如四通HO系列與SD系列,它具備了自動穩壓、斷電保護等UPS最基礎也最重要的功能,雖然一般有10ms左右的轉換時間,逆變輸出的交流電是方波而非正弦波,但由於結構簡單而具有價格便宜,可靠性高等優點,因此廣泛套用於微機、外設、POS機等領域;

線上式UPS結構較複雜,但性能完善,能解決所有電源問題,如四通PS系列,其顯著特點是能夠持續零中斷地輸出純淨正弦波交流電,能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問題;由於需要較大的投資,通常套用在關鍵設備與網路中心等對電力要求苛刻的環境中;

另外四通、APC等廠商還提供線上互動式UPS,同後備式相比較,線上互動式具有濾波功能,抗市電干擾能力很強,轉換時間小於4ms,逆變輸出為模擬正弦波,所以能配備伺服器、路由器等網路設備,或者用在電力環境較惡劣的地區;尤其四通MD系列的UPS,價格又遠低於線上式,是應該向用戶大力推薦的一種更好的選擇。

配備UPS原因

UPS後備式UPS不間斷電源
據IDC統計,全部電腦故障的45%是由電源問題引起的;在中國,大城市停電的次數平均為0.5次/月,中等城市為2次/月,小城市或村鎮為4次/月,電網存在至少九種問題:斷電、雷擊尖峰、浪涌頻率震盪、電壓突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈衝干擾;因此從改善電源質量的角度來說給電腦配備一台UPS是十分必要的。

另外,精密的網路設備和通信設備是不允許電力有間斷的,以伺服器為核心的網路中心要配備UPS是不言而喻的,即使是一台普通電腦,其使用三個月以後的數據檔案等軟體價值就已經超過了硬體價值,因此為防止數據丟失而配備UPS也是十分必須的。

如何選擇

根據設備的情況、用電環境以及想達到的電源保護目的,可以選擇適合的UPS;例如對內置開關電源的小功率設備一般可選用後備式UPS,在用電環境較惡劣的地方應選用線上互動式或線上式UPS,而對不允許有間斷時間或時刻要求正弦波交流電的設備,就只能選用線上式UPS。

首先要確定您的設備是多大功率的,一般來講普通PC機或工控機的功率在200W左右,蘋果機在300W左右,伺服器在300W與600W之間,其他設備的功率數值可以參考該設備的說明書。

其次應了解UPS的額定功率有兩種表示方法:視在功率(單位VA)與實際輸出功率(單位W),由於無功功率的存在所以造成了這種差別,兩者的換算關係為:視在功率*功率因數=實際輸出功率,後備式、線上互動式的功率因數在0.5與0.7之間,線上式的功率因數一般是0.8。給設備配UPS時應以UPS的實際輸出功率為匹配的依據,有些經銷商有意或無意會混淆(VA)與(W)的區別,這點要提請用戶注意。

區別

如果需要配UPS的設備較多,您可以採用“集中式”或“分散式”兩種配備方式;所謂“集中式”,就是用一台較大功率的UPS負載所有設備,如果設備之間距離較遠,還需要單獨鋪設電線,大型數據中心、控制中心常採用這種方式,雖然便於管理,但成本較高。

“分散式”配備方式是現在比較流行的一種配備方式,就是根據設備的需要分別配備適合的UPS,譬如對一個區域網路的電源保護,可以採取給伺服器配備線上式UPS,各個節點分別配備後備式UPS的方案,這樣配備的成本較低並且可靠性高。

這兩種供電方式的優缺點如下:
集中供電方式:便於管理,布線要求高,可靠性低,成本高
分散供電方式:不便管理,布線要求低,可靠性高,成本低

時間影響因素

備用時間是由UPS的儲能裝置決定的,現在的UPS一般都用全密封的免維護鉛酸蓄電池作為儲能裝置,電池容量的大小由“安時數(AH)”這個指標反映,其含義是按規定的電流進行放電的時間。相同電壓的電池,安時數大的容量大;相同安時數的電池,電壓高的容量大,通常以電壓和安時數共同表示電池的容量,如12V/7AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。 不間斷電源後備式UPS一般內置4AH或7AH的電池,其備用時間是固定的;線上式與線上互動式UPS有內置7AH電池的標準機型,也有外配大容量電池的長效機型,用戶可以根據需要實現的備用時間而確定配備多大容量的電池。蓄電池是UPS的重要組成部分,占有很大的價值比重,並且其質量的好壞直接關係到UPS的正常使用,所以應慎重選擇有質量保證的正牌蓄電池

注意事項

1)UPS的使用環境應注意通風良好,利於散熱,並保持環境的清潔。

2)切勿帶感性負載,如點鈔機、日光燈、空調等,以免造成損壞。

3)UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳,可靠性最高。

4)UPS帶載過輕(如1000VA的UPS帶100VA負載)有可能造成電池的深度放電,會降低電池的使用壽命,應儘量避免。

5)適當的放電,有助於電池的激活,如長期不停市電,每隔三個月應人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次,這樣可以延長電池的使用壽命。

6)對於多數小型UPS,上班再開UPS,開機時要避免帶載啟動,下班時應關閉UPS;對於網路機房的UPS,由於多數網路是24小時工作的,所以UPS也必須全天候運行。

7)UPS放電後應及時充電,避免電池因過度自放電而損壞。

如何延長

延長不間斷電源系統的供電時間有兩種方法:1、外接大容量電池組:可根據所需供電時間外接相應容量的電池組,但須注意此種方法會造成電池組充電時間的相對增加,另外也會增加占地面積與維護成本,故需認真評估。2、選購容量較大的不間斷電源系統:此方法不僅可減少維護成本,若遇到負載設備擴充,較大容量的不斷電系統仍可立即運作。

電源系統

第一次開機

(1)按以下順序合閘:儲能電池開關→自動旁路開關→輸出開關依次置於“ON”。

(2)按UPS啟動面板“開”鍵,UPS電源系統將徐徐啟動,“逆變”指示燈亮,延時1分鐘後,“旁路”燈熄滅,UPS轉為逆變供電,完成開機。 經空載運行約10分鐘後,按照負載功率由小到大的開機順序啟動負載。

日常開機

只需按UPS面板“開”鍵,約20分鐘後,即可開啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動進入穩定工作後,方可打開負載設備電源開關(註:手動維護開關在UPS正常運行時,呈“OFF”狀態)。

關機

先將電腦或其它儀器關閉,讓UPS空載運行10分鐘,待機內熱量排出後,再按面板“關”鍵。

正確使用

UPS線上互動式UPS

在使用不間斷電源系統的過程中,人們往往片面地認為蓄電池是免維護的而不加重視。然而有資料顯示,因蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例大約為1/3。由此可見,加強對UPS電池的正確使用與維護,對延長蓄電池的使用壽命,降低UPS系統故障率,有著越來越重要的意義。除了選配正規品牌蓄電池以外,應從以下幾個方面入手正確地使用與維護蓄電池:

一、保持適宜的環境溫度。影響蓄電池壽命的重要因素是環境溫度,一般電池生產廠家要求的最佳環境溫度是在20-25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高,但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據試驗測定,環境溫度一旦超過25℃,每升高10℃,電池的壽命就要縮短一半。目前UPS所用的蓄電池一般都是免維護的密封鉛酸蓄電池,設計壽命普遍是5年,這在電池生產廠家要求的環境下才能達到。達不到規定的環境要求,其壽命的長短就有很大的差異。另外,環境溫度的提高,會導致電池內部化學活性增強,從而產生大量的熱能,又會反過來促使周圍環境溫度升高,這種惡性循環,會加速縮短電池的壽命。

二、定期充電放電。UPS電源中的浮充電壓放電電壓,在出廠時均已調試到額定值,而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的,使用中應合理調節負載,比如控制微機等電子設備的使用台數。一般情況下,負載不宜超過UPS額定負載的60%。在這個範圍內,電池的放電電流就不會出現過度放電

UPS因長期與市電相連,在供電質量高、很少發生市電停電的使用環境中,蓄電池會長期處於浮充電狀態,日久就會導致電池化學能與電能相互轉化的活性降低,加速老化而縮短使用壽命。因此,一般每隔2-3個月應完全放電一次,放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢後,按規定再充電8小時以上。

三、利用通訊功能。目前,絕大多數大、中型UPS都具備與微機通訊和程式控制等可操作性能。在微機上安裝相應的軟體,通過串/並口連線UPS,運行該程式,就可以利用微機與UPS進行通訊。一般具有信息查詢、參數設定、定時設定、自動關機和報警等功能。通過信息查詢,可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負載利用率、電池容量利用率、機內溫度和市電頻率等信息;通過參數設定,可以設定UPS基本特性、電池可維持時間和電池用完告警等。通過這些智慧型化的操作,大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。

四、及時更換廢/壞電池。目前大中型UPS電源配備的蓄電池數量,從3隻到80隻不等,甚至更多。這些單個的電池通過電路連線構成電池組,以滿足UPS直流供電的需要。在UPS連續不斷的運行使用中,因性能和質量上的差別,個別電池性能下降、儲電容量達不到要求而損壞是難免的。當電池組中某個/些電池出現損壞時,維護人員應當對每隻電池進行檢查測試,排除損壞的電池。更換新的電池時,應該力求購買同廠家同型號的電池,禁止防酸電池密封電池、不同規格的電池混合使用。

日常維護

(1)UPS電源在正常使用情況下,主機的維護工作很少,主要是防塵和定期除塵。特別是氣候乾燥的地區,空氣中的灰粒較多,機內的風機會將灰塵帶入機內沉積、當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常,並發生不準確告警,大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時,檢查各連線件和插接件有無鬆動和接觸不牢的情況。

(2)雖說儲能電池組目前都採用了免維護電池,但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態對電池的影響並沒有改變,不正常工作狀態對電池造成的影響沒有變,這部分的維護檢修工作仍是非常重要的,UPS電源系統的大量維修檢修工作主要在電池部分。
a.儲能電池的工作全部是在浮充狀態,在這種情況下至少應每年進行一次放電。放電前應先對電池組進行均衡充電,以達全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落後電池。放電過程中如有一隻達到放電終止電壓時,應停止放電,繼續放電先消除落後電池後再放。
b.核對性放電,不是首先追求放出容量的百分之多少,而是要關注發現和處理落後電池,經對落後電池處理後再作核對性放電實驗。這樣可防止事故,以免放電中落後電池惡化為反極電池。
c.平時每組電池至少應有8隻電池作標示電池,作為了解全電池組工作情況的參考,對標示電池應定期測量並做好記錄。
d.日常維護中需經常檢查的項目有:清潔並檢測電池兩端電壓、溫度;連線處有無鬆動,腐蝕現象、檢測連線條壓降;電池外觀是否完好,有無殼變形和滲漏;極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出;主機設備是否正常。
e.免維護電池要維護,不是什麼無稽之談,應從廣義的維護立場出發,做到運行、日常管理的周到、細緻和規範性,保證設備(包括主機設備)保持良好的運行狀況,從而延長使用年限;保證直流母線經常保持合格的電壓和電池的放電容量;保證電池運行和人員的安全可靠。這就是電池維護的目的,也是電池運行規程中包括的內容和進行規則。
(3)當UPS電池系統出現故障時,應先查明原因,分清是負載還是UPS電源系統;是主機還是電池組。雖說UPS主機有故障自檢功能,但它對面而不對點,對更換配件很方便,但要維修故障點,仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發生故障,顯示的故障內容則可能有誤。
(4)對主機出現擊穿,斷保險或燒毀器件的故障,一定要查明原因並排除故障後才能重新啟動,否則會接連發生相同的故障。
(5)當電池組中發現電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現象的電池時,應及時採用相應的方法恢復和修復,對不能恢復和修復的要更換,但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯在一起,否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換,以免影響到主機。

決定因素

UPS作為保護性的電源設備,它的性能參數具有重要意義,應是我們選購時的考慮重點。市電電壓輸入範圍寬,則表明對市電的利用能力強(減少電池放電)。輸出電壓、頻率範圍小,則表明對市電調整能力強,輸出穩定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩定性,而電壓穩定度則說明當UPS突然由零負載加到滿負載時,輸出電壓的穩定性。
還有UPS效率、功率因數、轉換時間等都是表征UPS性能的重要參數,決定了對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好,保護能力也越強,總的來說,離線式UPS對負載的保護最差,線上互動式略優之,線上式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。當然成本也隨著性能的增強而上升。因此用戶在選購UPS時,應根據負載對電力的要求程度及負載的重要性不同,而選取不同類型的UPS。

UPS不但直接用於計算機上,凡配有計算機的設備(如醫學上的CT、供應站的儀表等)、雷達站、軍事通訊系統、程控電話系統、外科手術室等,均使用UPS代替發電機作後備供電使用。

基本功能

市電中斷供電時,能不間斷供電; 始終向負載提供高質量的交流電源,達到穩壓、穩頻、抑制浪涌、尖峰。電噪音、補償電壓下陷、長期低壓等因素干擾。

分類

UPS美國山特城堡系列機架式UPS

UPS按工作原理分為動態式(又稱鏇轉式rotatory TYPE)和靜態式(STATIC TYPE)。動態式UPS由引擎發電機組構成,它是靠交流市電驅動交流電動機鏇轉,從而帶動同軸的交流發電機和慣性飛輪同速鏇轉運行,由發電機向負載供電。市電波動時由於慣性飛輪對短時間的電壓突變後干擾無反應,保證了輸出電壓的穩定;市電斷電靠飛輪的慣性將額定電壓供電再延長5秒鐘,由於保存數據信息。後來發展到內燃機式UPS系統,但這類UPS體積大噪音大.效率低,在目前套用不多。就目前用得最多的,最常用的UPS還是靜態式UPS,現在一般講的UPS也是指靜態式UPS,但在概念上還是應分清楚。

動態式UPS因套用較少,所以在人們通常所指的UPS大都指靜態式UPS。靜態式UPS根據供電方式可分為線上式(ON-LINE),後備式(或稱離線式,OFF-LINE/BACK-UP)及線上互動式(LINE-INTERACTIVE)三類。

線上式UPS電源的定義是:當輸入,負載和UPS本身都正常工作時,UPS電源將輸入的交流市電先通過整流器變成直流電,然後通過逆變器將直流電逆變成交流電,輸出標準的穩定的純淨的正弦波電源,也即在一切都正常的情況下,負載得到的是由逆變器輸出的高質量的正弦波電源。

後備式UPS電源的定義是:當輸入,負載及UPS本身都正常工作時,UPS僅僅是將市電做簡單的升壓,降壓和濾波處理,然後直接輸出給負載使用,只有當輸入電源不符合要求時,UPS才將電池的直流逆變成交流電,輸出給負載使用。也即,在大部分時間,負載使用的是輸入電源本身或經過簡單處理的輸入電源。

互動式UPS電源的定義是:當市電電源在約150~264伏的範圍內,它向用戶提供經鐵磁諧振穩壓器或經變壓器抽頭調壓處理的一般市電電源(這就意味著:來自一般市電電網的頻率波動,由“諧波污染”而形成的高波形畸變度及從電網串入的干擾等所困擾的低質量電源就是用戶所實際使用的交流電源)對於這種UPS來說,僅僅當市電電源電壓低於150伏或高於264伏左右時,它才有可能向用戶提供真正的“UPS逆變器高質量的正弦波”電源。

夠買須知

在購買電池後備系統時,需要知道這些設備的以下信息:
UPS電池供電的時間長短
UPS在使用待機電源時是否向伺服器提供警告系統
UPS是否包含可以消除輸入的瞬態噪聲的電源調節功能
電池的壽命和它的性能如何隨時間而降低
在電池不再能夠提供後備功率時設備是否發出警告

替換電池

UPSAPC SUA1000UXICH
一般情況下還需要了解要掛接UPS的設備的電源要求。對伺服器裝置而言,這可能包括CPU(和其他附加的設備)、監視器、外部路由器、集中器單元和布線中心,設備的背面提供了有關這些設備的電源要求,設備上的標牌列出了各單元使用的功率。UPS具有一個VA (伏安)額定值,即線路電壓與電流(安培)的乘積。用戶首先需要將要掛接到UPS上的設備的各個功率要求加起來,再去購買可以處理這么大負荷的UPS。先從要掛接的每種設備背面了解電流額定值,並將它與電壓(通常為120/220V)相乘;然後,將所有設備的值加起來,再去選擇一個處理能力比該負荷高出20%的UPS。
掛接到檔案伺服器的UPS通常需要一個附加電纜,用於在UPS使用後備電源時警告檔案伺服器,伺服器於是將進行關機程式。請記住查問UPS供應商,確保用戶的作業系統可以使用此功能。

某些供應商已經為他們的電源保護設備開發出某些高級功能。American Power Conversion的Smart-UPS系列通過一種稱為PowerChute的軟體控制程式為網路管理員提供診斷信息。該軟體安裝在伺服器上並通過電纜與UPS通信,這樣,管理員可以跟蹤電源質量、UPS工作溫度、線路頻率、UPS輸出電壓、最大和最小線路功率、電池功率強度、線路電壓和UPS負荷。

搭配使用

因為我國電網存在的問題是:電網突然停電或來電時電壓不穩,忽高忽低,高電壓涌流,瞬態脈衝電壓過高頻率誤差太大,單用UPS只能解決掉電,而影響存檔使資料丟失,而無發對電波的雜質進行過濾。針對以上,常用解決的方法是:對電壓忽高忽低,電流增加或減弱,相位不正確及電網中的雜質只能用淨化穩壓電源來解決。 由於電網突然掉電或瞬態干擾和頻率誤差較大將影響系統信息的傳導和重要資料被刪除,需要UPS來解決。因而UPS電源要同淨化穩壓器一起搭配使用,才能解決電源的質量問題,才能符合計算機的要求。

注意規範

UPS電源使用時應注意的規範的操作有:
(1)禁止頻繁地關閉和開啟UPS電源,一般要求在關閉UPS電源後,至少等待6秒鐘後才能開啟UPS電源,否則,UPS不間斷電源可能進入“啟動失敗”的狀態,即UPS不間斷電源進入既無市電輸出,又無逆變輸出的狀態。
(2)使用UPS電源時,應務必遵守廠家的產品說明書有關規定,保證所接的火線零線地線符合要求,用戶不得隨意改變其相互的順序。
(3)定期對UPS電源進行維護工作:清除機內的積塵,測量蓄電池組的電壓,更換不合格的電池,檢查風扇運轉情況及檢測調節UPS的系統參數等。
(4)UPS電源的場所擺放應避免陽光直射,並留有足夠的通風空間,同時,禁止在UPS輸出連線埠接帶有感性的負載。
(5)禁止超負載使用,廠家建議:UPS價格的最大啟動負載最好控制在80%之內,如果超載使用,在逆變狀態下,時常會擊穿逆變三極體。實踐證明:對於絕大多數UPS電源而言,將其負載控制在30%~60%額定輸出功率範圍內是最佳工作方式。
(6)嚴格按照正確的開機、關機順序進行作,避免因負載突然加上或突然減載時,UPS電源的電壓輸出波動大,而使UPS電源無法正常工作。

影響分析

UPS廠商在配置時,所選用的設計容量是完全滿足甚至超過負載不停電供電的功率容量和供電時間要求的,但是在UPS投入運行後,用戶常常發現在市電停電後UPS不停電供電的實際時間遠小於設計值,造成這種現象的原因,大多數情況下並不是最初配置時蓄電池的備用容量不夠,而是蓄電池的容量沒有發揮出來。造成蓄電池實際容量降低的原因很多,有電池質量問題,但更多的是使用和維護問題。(1)電池容量
鉛酸蓄電池的極板在製造過程中,對生極板進行充電化成,便正極板上的鉛變成二氧化鉛,負極板上的鉛變為海綿狀鉛,但是製造廠商對極板進行化成的時間有限,不可能將所有的物質均轉化成活性物質,為此,國家標準規定新電池達到90%容量為合格,只有在隨後的日常使用中,容量逐漸達到正常值,安裝兩年後要求達到100%。
電池組的額定容量是在規定的放電率下得出的,放電率(1/H)=放電電流(A)/電池額定容量(Ah)例如,UPS電源中所用的小型蓄電池的典型規格之一是l2V、6Ah/2Ohv,此規格定義為輸出直流電壓l2V,標稱容量為6Ah,放電率條件為20hr。具體含意是:把輸出直流電壓l2V的電池組置於以20H恆放電率條件下進行放電,一直放到其輸出電壓由l2V降到l0.5V時,所測到的總安時數應為6Ah。我國、日本、德國工業用電池採用10小時率(表示為C10),美國工業用電池標準為8小時率(表示為C8)。在實際使用時,其放電率並不等於標準容量規定的放電率,當實際放電率大於標稱容量規定的放電率時,其實際輸出的容量要小於標稱容量。
我國電力、郵電標準規定,10小時率電池,當採用1小時率放電時,其容量為標稱容量的55%,即0.55C10。日本工業標準規定2V/10小時率電池,1小時率時容量為0.65C10,6V、12V,10小時率電池,1小時率容量為0.6C10。20小時率電池,10小時率容量為0.93C20,1小時率容量為0.56C20。蓄電池的壽命有兩種表達方法:一種為深循環使用的電池,另一種為浮充使用的“備用電源”電池。深循環使用的電池以深循環次數來表示其使用壽命,以0.8C10深度充放電循環使用的電池,其壽命達到1200次以上,而浮充使用的電池,年限可達到10~20年。蓄電池只有80%容量時認為壽命終止。實際使用壽命與設計使用壽命有很大差別,這主要取決於電池中水的損失情況。在設計條件下使用可達到設計壽命,而當外部條件如溫度、充電電壓、放電深度等變化超出設計要求時,實際使用壽命會大大低於設計壽命,實際使用容量也會低於設計容量。
(2)放電率對電池實際可輸出容量的影響
電池容量C(Ah)等於放電電流(A)與電池電壓達到下限值的放電時間(h)的乘積,而放電率(1/h)是實際放電電流(A)與電池標稱容量(Ah)的比值。
在UPS的實際運行中,市電掉電後,要求電池逆變承擔全部的負載功率,放電率視後備時間的不同而有很大差別,例如標機在1Omin左右,維持時間很短,放電率很大,長延時機可達4h或8h,放電率很小。
所以蓄電池的實際放電率並非蓄電池規格定義中的放電率,圖5-1所示的放電曲線反映了不同的放電率對電池容量的影響。
屯池的實際放電電流越小,電池的電壓能維持的穩定時間越長,反之亦然。例如,對1OOHR電池組而言,當放電電流為5A時,放電率為0.O5C,其輸出電壓維持在12V以上的時間長達10h以上,當電池電壓下降到臨界電壓10.5V時,放電時間可達2Oh,電池釋放的容量基本上是它的標稱容量。若將放電電流增大至1OOA,放電率為1C,則輸出電壓維持在l2V以上的時間不到1Omin。當電池電壓下降到臨界電壓時,可維持放電時間超過3Omin,實際放出的容量為58.3.M左右,遠低於標稱容量1OOAh。電池組允許的放電臨界電壓值和實際可供利用的容量(AM都弓電池的放電電流大小有密切的關係。
蓄電池所允許放電時間為電池在實際放電電流下進行放電時,電池電壓從額定值下降到它所允許的臨界電壓時所用的時間。
蓄電池可供使用的效率為它在實際放電電流下所能釋放出的實際最大容量與它的額定容量的比值。
要注意在不同的放電率情況下,電池端電壓下降的臨界值也在變化,放電率低時,例如0.01C時,實際釋放的容量接近標稱容量,所允許的電池端電壓下降也高(10.5V),放電率大時例如1C,實際釋放的容量小,但允許的電池端電壓也可以低些(8V)。
過度的大電流放電工作方式是不利的。在為UPS配置電池時,單憑UPS在電池逆變期間所需要的輸出電流和電池供電時間來配置所用電池的標稱容量是不夠的,還必須根據電池逆變時的放電率和所選電池規格的輸出特性,適當增大所配電池容量。

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