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UPS电源的作用及工作原理使用技巧

文章发布时间:2013-01-02 11:19来源:未知 作者:upsclan 关注次数:

UPS电源作用  UPS电源主要由UPS主机及UPS电池组成,分为在线式、后备式及在线互动式几种,根据频率分高频机和工频机,它在机器有电工作时,就将市电交流电整流,并储存在自己的电源中,一旦停止供电,它就能提供电源,使用电设备维持一段工作时间,保持时间可能是10分钟、半小时等,延时时间一般由蓄电池的容量决定。

 

  ●高可靠性不间断供电——保证动力的连续性

 

  ●电网稳压、净化功能——消除电网波动、污染

 

  ●电池管理功能 ——延长电池使用寿命

 

  ●智能监控功能 ——有效解决电源维护功能

 

编辑本段UPS电源简介

  有的时候,正在写一段文章,或者编一个程序,或者在用画笔画一幅画,突然屏幕一下子变黑了——停电了。唉,里面的东西都不见了,白干了半天。连存盘的机会都没有。要是搞科研的科学家也遇到这种情况,损失就更大了。能不能想个办法,使电脑继续工作,或者在市电停止的时候,机器能在短时间内保持一段时间的电,使人们有机会把已经干完的工作存盘,以便下一次再接着工作呢?办法一,较为困难,要买一台发电机,这对于一般用户来说,基本上是做不到的。第二种情况,则较为容易一些,那就是买一台UPS。

 

  UPS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。当市电正常时,UPS将市电稳压或稳压、稳频后供负载使用,同时向机内电池充电;当市电中断时(异常时),UPS立即在4-10毫秒内或“零”中断时间内将蓄电池的电源通过逆变转换的方式向负载继续供应电力,使负载维持正常的工作,以便保存资料并保护负载的软硬件不受损坏。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。

 

  UPS是否能够防雷  现如今市面上的UPS主要可分为两大类:未安装防雷器件的UPS与内部安装有防雷器件的UPS。

 

  

 

  未安装防雷器件的UPS,这类UPS包括早期生产和目前部份小功率的UPS,其防雷功能可以说“无”,只能对市电网过电压或很小的杂散电流起着电源净化的保护作用。当雷击来临时,它本身首当其冲被击坏。

 

  内部安装有防雷器件的UPS,这里分二种类型:

 

  装有不合标准的防雷器件的UPS,这类UPS生产厂家为了节省成本,只是象征性装一组小功率的金属氧化锌压敏电阻MOV,只能对很小的感应雷电有一定的防护作用。

 

  部分进口名牌UPS及几家国内著名UPS生产厂家在其UPS内部安装有标准的防雷器件,这一类UPS是否可以完善地保护UPS自身,并通过保护自身而达到保护其它设备电源的免遭雷电的侵害的目的呢?答案是否定的。根据科学家们长期测定的统计资料表明,直击雷电在一般低压架空线路产生的过压幅值高达100KV,电信线路高达40~60KV。感应雷电过压幅值在无屏蔽架空线上最高标准达20KV,无屏蔽地下电缆可达10KV,可想而知,即使装有符合IEC801-5标准防雷器件的UPS,假如其电源线路前端(配电室、房、柜、箱)没有加装有效的高能量防雷器件等配置,这类UPS同样会遭受毁损性雷击的命运。智能化UPS中,遥控用通信线路RS232或RS485接口,有的没有装抗浪涌电路,有的仅装小功率浪涌抑制电路,更无法防止感应雷击了。

 

  综上所述,内装防雷器件UPS能有效地保护电源免遭雷电侵害的论点明显是错误的,而以这种思想去指导工作实践的同业者们,敬请尽快纠正过来,采取妥善的防雷措施,保护你们贵重的UPS及其它设备。

 

编辑本段UPS电源工作原理

  人们最常用的是后备式UPS,如四通HO系列与SD系列。它具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要的功能。虽然一般有10ms左右的转换时间,逆变输出的交流电是方波而非正弦波,但由于结构简单而具有价格便宜,可靠性高等优点,因此广泛应用于微机、外设、POS机等领域。

 

  在线式UPS结构较复杂,但性能完善,能解决所有电源问题。如四通PS系列,其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电,能够解决尖峰、浪涌、频

率漂移等全部的电源问题;由于需要较大的投资,通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中。

 

  另外四通、APC等厂商还提供在线互动式UPS,同后备式相比较,在线互动式具有滤波功能,抗市电干扰能力很强,转换时间小于4ms,逆变输出为模拟正弦波,所以能配备服务器路由器等网络设备,或者用在电力环境较恶劣的地区;尤其四通MD系列的UPS,价格又远低于在线式,是应该向用户大力推荐的一种更好的选择。

 

  据IDC统计:全部电脑故障的45%是由电源问题引起的。在中国,大城市停电的次数平均为0.5次/月,中等城市为2次/月,小城市或村镇为4次/月,电网存在至少九种问题:断电、雷击尖峰、浪涌、频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰;因此从改善电源质量的角度来说给电脑配备一台UPS是十分必要的。另外,精密的网络设备和通信设备是不允许电力有间断的,以服务器为核心的网络中心要配备UPS是不言而喻的,即使是一台普通电脑,其使用三个月以后的数据文件等软件价值就已经超过了硬件价值,因此为防止数据丢失而配备UPS也是十分必须的。UPS电源——使用规程 UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类。

UPS电源使用中的几点说明  UPS电源的使用须有一套严格科学的操作规程:

 

  (1)UPS电源的场所摆放应避免阳光直射,并留有足够的通风空间,同时,禁止在UPS输出端口接带有感性的负载。

 

  (2)使用UPS电源时,应务必遵守厂家的产品说明书有关规定,保证所接的火线、零线、地线符合要求,用户不得随意改变其相互的顺序。比如,美国PULSE牌UPS电源的交流输入接线与我国的交流电输入插座的连接方式正好相反。还有例如EAST〈东方〉的三相UPS需要注意相序问题,否则会出现相序错误报警,其他品牌也是如此。

 

  3)严格按照正确的开机、关机顺序进行作,避免因负载突然加上或突然减载时,UPS电源的电压输出波动大,而使UPS电源无法正常工作。

 

  (4)禁止频繁地关闭和开启UPS电源,一般要求在关闭UPS电源后,至少等待6秒钟后才能开启UPS电源,否则,UPS电源可能进入"启动失败"的状态,即UPS电源进入既无市电输出,又无逆变输出的状态。

 

  (5)禁止超负载使用,厂家建议:UPS电源的最大启动负载最好控制在80%之内,如果超载使用,在逆变状态下,时常会击穿逆变三极管。实践证明:对于绝大多数UPS电源而言,将其负载控制在30%~60%额定输出功率范围内是最佳工作方式。

 

  (6)定期对UPS电源进行维护工作:清除机内的积尘,测量蓄电池组的电压,更换不合格的电池,检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等。

 

编辑本段UPS电源的维护注意事项

  1.维护时候,必须在关机的情况下进行,以免内部高压产生电离使带电粒子触发igbt造成设备故障。

 

  2.若具有维修旁路的ups电源可转至维修旁路后,维护但此时内部仍带电。

 

  3.ups电源维护前必须对其进行自放电,方可进行。

 

  4.维护工具使用真空式吹风机即可,千万不能用湿布。

 

编辑本段UPS电源的应用

  UPS电源现已广泛应用于:工业、通讯、国防、医院、广播电视、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备等领域。UPS电源——相关产品 产品名称:c6kva-c20kva(s)产品详细说明:

 

  N+1并联冗余的规划,提供最可靠的电源解决方案

 

  

N+1并联冗余意味着随时都有多一台的UPS为重要设备提供保障。规划电源系统时,比额定容量增加一台,这样,当系统中任何一台UPS发生故障时,都能因为这额外增加的一台UPS,使得电源系统能够不间断的重要设备提供高品质的电力,使得系统更加可靠。同时先进的均流技术使得并联运行下的每一台UPS平均分担着负载电流,在提高系统可靠性的同时,也延长了UPS的使用寿命。

 

  小型化的设计,节省寸土寸金的办公空间

 

  由于应用了先进的控制技术,大大的提高了功率密度,新的C6K(S)~3C20KS并联冗余UPS是在线式UPS相同容量中体积最小的。在今日寸土寸金的办公空间里,节省了宝贵的空间。 在线维修的设计,即使维修也不需要断电。只要将UPS转到维修模式,就可以在持续供应负载电力的状况下安全的进行在线维修;如果做了N+1并联冗余的规划,即使在维修的时候市电发生中断,贵重设备也能得到不间断的高品质电力供应。

 

  直流启动功能,在没有市电供应的情况下,也能使用UPS。定时开关机功能,免除因为忘记启用UPS而招致的损失。远程监控功能,实现无人化的目标。强大的充电功能,方便对备用时间的延长,智慧型的充电方式更使得电池的寿命得以延长,节省开支。自动重启动功能,在UPS备用关机后不必亲身为UPS开机。还有其他许许多多的贴心设计,为工作带来更多的便利。

 

  完备的监控通讯功能

 

  提供了RS-232、智能插槽(Intelligent Slot)等监控通讯接口。用户可以选购山特AS400卡,以提供IBM AS400标准通讯信号,来作Remote Display,包含声音报警及灯光显示等监控功能。或选购山特WebPower智能监控卡,通过Internet国际互联网进行全球化管理,或者通过SNMP网管,实现集中监控及远程监控等功能。

 

编辑本段如何选购UPS电源

  选购UPS电源有如下要点:

一、选择UPS的选型

  UPS的功率大小由几个因素决定,1、负载功率的大小,一般情况下UPS的功率是负载功率除以0.8的大小,但为了保障UPS最佳工作状态,一般是除以0.6;

 

  2、负载类型,如果是一般的电脑选用后备式的UPS电源就足够,数据重要或一些高端的UPS应用就得用在线式的,如果是感性负载(如:打印机、复印机)那么要选择工频UPS电源。

二、电池容量的选择

  容量的计算标准公式如下:

 

  计算蓄电池的最大放电电流值:

 

  I最大=Pcosф/(η*E临界*N)

 

  注:P → UPS电源的标称输出功率

 

  cosф → UPS电源的输出功率因数(UPS一般为0.8)

 

  η → UPS逆变器的效率,一般为0.88~0.94(实际计算中可以取0.9)

 

  E临界 → 蓄电池组的临界放电电压(12V电池约为10.5V,2V电池约为1.7V)

 

  N →每组电池的数量根据所选的蓄电池组的后备时间,查出所需的电池组的放电速率值C,然后根据:

 

  电池组的标称容量= I最大/C时间与放电速率C

 

  

30分钟 60分钟 90分钟 120分钟 180分钟
0.92C 0.61C 0.5C 0.42C 0.29C

三、例子

  例如UPS 300KVA延时30分钟电池

 

  最大放电电流846A=标称功率300000VA×0.8÷(0.9效率*30节*10.5V每节电池放电电压)

 

  电池组的标称容量= 846÷0.92C=919AH

 

  电池组的总容量=919AH×30节×12V=330840AH需要用电池150AH30节6组电池柜6个尺寸800*900*2000300KVA UPS尺寸为1800*1250*1800

 

编辑本段数据中心UPS供电时间的计算

  为保证电网停电时,也能利用UPS电源继续向计算机提供高质量供电,我们就必须得知道自己购买的UPS能维持多长时间的持续供电,确保在这段时间内能恢复市电正常供电,我们有以下公式来进行供电时间的技术:

 

  UPS的额定容量是指UPS的最大输出功率(电压V和电流A的乘积)。

 

  通常市场上所售的UPS电源,容量较小的以“W”(瓦特)为单位来标识;超过1千瓦时,用“VA”(伏安)标识,“W”与“VA”值是有区别的。这就要求我们必须区别具体情况来选择UPS。一般来讲,1千瓦以内的小容量UPS一般都用“W”表示容量,容量在1KVA~500KVA的UPS都用VA而不是W来表示容量。

 

  事实上,“W”总是小于等于“VA”。它们之间的换算关系可用如下公式计算出来:W=VA×功率因数。功率因数在0~1之间,它表示了负载电流做的有用功(W)的百分比。只有电热器或电灯泡等的功率因数为1。对于其他设备来说,有一部分负载没有作功。这部分电流是谐波或电抗电流,它是负载特性引起的。由于有这部分电流,所以“VA”值比“W”值大,在功率因数为1时,“W”和“VA”值相同。

 

  那么在我们为计算机等设备选配UPS电源时,怎样选择合适的UPS容量?若选择不当,通常会出现以下两种情况,一是容量过小,即所谓小马拉大车,很可能会造成设备的损坏;另一种情况是容量过大,造成资金的浪费。因此,正确地选择UPS的容量对网络管理人员来说是一件重要的事情。

 

  一般来讲,UPS在容量选择应考虑以下因素:

 

  实际负载情况:P=∑Pi/f

 

  即实际所有负载的总和∑Pi,再除以功率因数f,f=0.6~0.8,即可得到实际负载容量P。

电池供电时间计算  

 

  

 

  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。一般计算

 

  UPS电池供电时间,可以计算出电池放电电流,然后根据电池放电曲线查出其放电时间。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

 

  如要计算实际负载放电时间,只需将UPS容量换为实际负载容量即可。

 

  从以上的公式780/0.6=1300W=1.3KVA,山特C3KS是3KVA容量的应该能维持2小时电力,如果还怕不够的话可以选容量5KVA的,当然价格要比3KVA的贵一些。

 

  如果您对以上计算稍嫌复杂,还有一个简单的方法:你要计算的话要把实际负载W转换为VA.服务器等设备一般功率因素是0.8(如果是8000W的话就是8000/0.8=10000VA)。电池包的选型,现在主流电池都是12V的不同的是"AH数",也是就"安时数",一般UPS的电池要求都是12的倍数.说到这不知道你理解了没有,打个比方如果电池包是24V是话那就要用两组12V的并联(道理你应该清楚吧?)另外AH数是电池上标的,有很多种。然后我们就算每组电池的电池数,一个很简单的算法,但是并不是非常精确(电池包电压数*AH*电池个数=负载功率*延时时间)根据这个你算出电池个数来就可以了。

 

  在设计通信机房UPS供电系统时,管理人员不仅要对UPS本身品牌,型号作要求,更要懂得怎样在关键上维护UPS持续工作,从而达到节省投资和实现系统的可靠性、灵活性,为通信设备及计算机负载提供有效的保障。

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