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UPS不间断电源知识概述

贡献者:行业知识百科


UPS不间断电源知识概述

  UPS( Uninterruptible Power System ),即不间断电源,是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时,UPS 将市电稳压后供应给负载使用,此时的 UPS就是一台交流市电稳压器,同时它还向机内电池充电;当市电中断( 事故停电 )时, UPS 立即将机内电池的电能,通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。 

  UPS作为保护性的电源设备,它的性能参数具有重要意义,应是我们选购时的考虑重点。市电电压输入范围宽,则表明对市电的利用能力强(减少电池放电)。输出电压、频率范围小,则表明对市电调整能力强,输出稳定。波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性,而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时,输出电压的稳定性。 

  还有UPS效率、功率因数、转换时间等都是表征UPS性能的重要参数,决定了对负载的保护能力和对市电的利用率。性能越好,保护能力也越强,总的来说,后备式UPS对负载的保护最差,在线互动式略优之,在线式则几乎可以解决所有的常见电力问题。当然成本也随着性能的增强而上升。因此用户在选购UPS时,应根据负载对电力的要求程度及负载的重要性不同,而选取不同类型的UPS。 

UPS的作用
  ups主要起到两个作用: 

  一是应急使用,防止突然断电而影响正常工作,给计算机造成损害; 

  二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”,改善电源质量,为计算机系统提供高质量的电源。 

UPS的分类
  UPS已从60 年代的旋转发电机发展至今天的具有智能化程度的静止式全电子化电路,并且还在继续发展。主流的UPS厂商有APC、山特等,都提供各种级别的UPS满足不同用户群的需要。目前,UPS一般均指静止式UPS,按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类。 

  1. 后备式UPS:在市电正常时直接由市电向负载供电,当市电超出其工作范围或停电时,通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是:结构简单,体积小,成本低,但输入电压范围窄,输出电压稳定精度差,有切换时间,且输出波形一般为方波。 

   
后备式UPS
2. 在线互动式UPS:在市电正常时直接由市电向负载供电,当市电偏低或偏高时,通过UPS内部稳压线路稳压后输出,当市电异常或停电时,通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是:有较宽的输入电压范围,噪音低,体积小等特点,但同样存在切换时间。 

  3.在线式UPS在市电正常时,由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作,由逆变器向负载提供交流电,在市电异常时,逆变器由电池提供能量,逆变器始终处于工作状态,保证无间断输出。其特点是,有极宽的输入电压范围,无切换时间且输出电压稳定精度高,特别适合对电源要求较高的场合,但是成本较高。目前,功率大于3KVA的UPS几乎都是在线式UPS。 

   
在线式UPS
UPS按照输出容量大小划分为小容量3KVA以下,中小容量3KVA~10KVA,中大容量10KVA以上。 UPS按输 

  入/输出方式可分为三类:单相输入/单相输出、三相输入/单相输出、三相输入/三相输出。对于用户来说,三相供电其市电配电和负载配电容易,每一相都承当一部分负载电流,因而中、大功率UPS多采用三相输入/单相输出或三相输入/三相输出的供电方式。 

  从原理上来说,UPS是一种集数字和模拟电路,自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备; 

  从功能上来说,UPS可以在市电出现异常时,有效地净化市电;还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等设备供电,使你能有充裕的时间应付; 

  从用途上来说,随着信息化社会的来临,UPS广泛地应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节,其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。 

  从基本应用原理上讲,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。主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。 

如何选择合适的UPS
  根据设备的情况、用电环境以及想达到的电源保护目的,可以选择适合的UPS;例如对内置开关电源的小功率设备一般可选用后备式UPS,在用电环境较恶劣的地方应选用在线互动式或在线式UPS,而对不允许有间断时间或时刻要求正弦波交流电的设备,就只能选用在线式UPS。 

  当代电源根据不同情况提供了四种解决方案: 

  PC系统电源解决方案; 

  商用桌面电源解决方案; 

  经济型小型系统解决方案; 

  关键设备与网络中心解决方案。 

如何正确使用和维护UPS
  现在不少ISP(网络服务提供商)为保证自己服务器上的信息能随时被外界访问,都使用UPS来持续向服务器供电。UPS供电系统由主机和蓄电池两部分组成,这两部分价格不但昂贵,而且对使用环境特别讲究。如果用户不能正确使用和维护UPS,不但不能使UPS有效地发挥作用,严重时可能会缩短其使用寿命。 

  (1)对存放重要信息的计算机进行重点保护 

   每台计算机都有可能因电源电压不稳定或者由于其他原因引起计算机在使用过程中突然断电。对于一般计算机来说,这种突然断电可能是再平常不过的事情了,但如果对那些存放重要信息的计算机来说,可能就会给用户带来不可估量的损失。因此从保护的实用价值角度出发,用户应该只对那些少数的重要计算机进行电源保护,以便让UPS保障物有所值。 

  (2)根据保护对象选择合适的UPS 

  如果选购UPS是为了保护存放重要信息的计算机,那么必须确保UPS能提供额定值正常范围的保护电压,这样在市电出现停电的时刻,UPS能瞬间完成切换到后备电源的过程,使计算机在短时断电时仍能顺畅运行,不会出现数据丢失和系统关闭的现象。在市电电源中断时间超长的情况下,UPS可以启动电源管理软件安全关闭计算机系统,保证数据的完整性。这样UPS不仅保护计算机的硬件,也保护了硬件内的数据。如果选购的UPS是为了保护网络服务器,那么选购的UPS除了要具有防浪涌电压功能外,还应具有防止数据线浪涌的功能,以确保UPS在市电电源停电时可在满载条件下至少运行5min以上,从而避免网络交换设备受到市电的干扰。另外,适配服务器的UPS最好还要有智能电池管理功能。 

  (3)不能长期按照额定功率来运行UPS 

  在许多人看来,要充分发挥UPS的功效就应该让UPS一直在额定功率状态下运行。这样虽然正确,但是如果UPS长期满载运行可能会大大缩短其使用寿命。UPS使用的原则应该是让UPS尽量用于关键设备,而不是把根本就没有必要进行电源保护的设备都连接到UPS上,这样只能额外加重UPS的运行负担,缩短其使用寿命。正确的做法是适度控制好UPS的负载率,保证UPS的负载量不超过其额定功率的85%。当然也没有必要让UPS过分低载运行。 

  (4)后备式UPS不宜用在对电源敏感的设备上 

   后备式UPS平时处于蓄电池浮充状态,在停电时逆变器切换到工作状态,将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出,不过这种UPS存在一个切换时间的问题,不适合用在对电源敏感的设备保护上。因为尽管这种UPS切换时间很短,但是对电源敏感的设备,例如一些控制精度非常高的设备来说,不但要求电源电压要持续,而且还必须稳定,一旦电源有微小的波动,其工作状态就能发生很大的变化。 

  (5)应确保UPS的配电柜使用的是空气开关 

   为了确保UPS的使用安全,还必须注意UPS配电柜使用的开关,因为如果接UPS的配电柜采用普通的老式闸刀开关,这种开关在接通或者断开电源的时候会有拉弧的现象,这种现象会产生突发尖端电流,从而对市电电源产生额外的干扰。如果配电柜采用的是新式空气开关,就可以利用空气开关的消弧功能来避免拉弧现象,从而确保市电电源的稳定性。另外旧式开关由于采用的是熔断式保险丝,在电流响应方面比较迟钝,这样一旦遇到短路或者其他特殊情况时,就不能及时切断电源。 

  (6)保护服务器的UPS应具有智能管理功能 

   服务器是网络中的核心,网络中所有重要的信息全部存放在其中,一旦服务器发生意外,整个网络可能就处于瘫痪状态。为了能及时对服务器的任何异常作出响应,这就要求与服务器相连接的UPS具有智能管理功能,例如对服务器的供电能进行自动管理和调整,或者说当电源遇到突发故障时,UPS能自动关闭服务器的操作系统并关闭其电源。另外UPS的智能功能还包括将服务器的有关信息通过网络传递给操作系统或网络管理员,以便服务器管理人员能实时地进行远程控制和管理。 

  (7)让蓄电池在合适的环境中工作 

   对于电源柜内的铅酸蓄电池,用户能做哪些维护工作呢?其实,对蓄电池所做的维护工作最重要的就是让蓄电池在合适的环境中工作。因为蓄电池对工作环境的温度有较高要求,温度适宜可以让蓄电池发挥出最佳潜能,而且还会延长蓄电池的使用寿命。为此,尽可能地让蓄电池的工作环境温度保持在25℃左右,如果温度过高会缩短蓄电池使用寿命;温度太低,UPS达不到标称的延时。另外在组装蓄电池时,要千万注意不能将容量不同、出厂品牌不同的电池混合使用,这样会让UPS的实际使用效果大打折扣。 

  (8)所选UPS的容量应该与保护对象的功率相匹配 

   不同容量大小的UPS在价格上相差是很大的,如果选择的UPS容量低于负载功率,那么UPS就不能正常对这些设备提供电源保护;相反,如果选择的UPS容量明显高于负载设备功率,UPS使用容量必然只能达到需要保护的设备的功率,那么,功率高的那一部分所花费的资金就浪费了。因此用户在选择UPS时最好先把需要保护的设备的功率计算一下,然后再选择一个容量至少和负载要求一样大的UPS。当然,如果用户需要保护的设备在将来可能会增加的话,可以在现有基础之上适当考虑一些余量。 

  (9)不要把电感性负载连接到UPS上 

   由于电感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间,会产生振荡电流,这种电流的峰值将远远大于UPS所能承受的电流值,这种振荡电流很容易引起UPS的瞬时超载,如果超载的次数很多,将会大大缩短UPS的使用寿命,因此建议不要把一些不重要的电感性负载,例如把电冰箱或者空调之类的家用电器连接到UPS上。 

  (10)在选购时要学会检测UPS 

   为了检验选购的UPS是否符合实际需要,在选购UPS之后,还必须通过现场测试来确认一下所选的UPS是否与实际需要相符。测试时主要检查的内容包括对UPS的启动检查、报警和自动关机检查、电池供电/充电时间检查、市电/电池切换点检查等。检测UPS能否对计算机提供断电保护简单的方法就是突然拔掉UPS的电源插头,如果计算机能继续正常运行,则认为UPS能胜任保护工作。

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