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UPS不间断电源的基本常识和注意事项

2016-10-17

UPS是不间断电源(UninterruptiblePowerSystem)的英文名称的缩写,它伴随着计算机的诞生而出现,是计算机常用的外围设备之一。实际上,UPS是一种含有储能装置,并以逆变器为主要组成部分的恒压恒额的不间断电源。不间断电源在其发展初期,仅被视为一种备用电源。后来,由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题,使计算机等设备的电子系统受到干扰,造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲掉等严重后果,引起巨大的经济损失。因此,不间断电源日益受到重视,并逐渐发展成一种具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能的电力保护系统。
   目前在市场上可以购买到种类繁多的不间断电源电源设备,其输出功率从500VA到3000kVA不等。当有市电供给UPS的时候,UPS对市电进行稳压(220V±5%)后为计算机供电。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。因UPS设计的不同,UPS适应的范围也不同,UPS输出电压在±10-15%的变化一般属正常的计算机使用电压。当市电异常或者中断时,UPS立即将机内电池的电能通过逆变转换供给计算机系统,以维持计算机系统的正常工作并保护计算机的软硬件不受损失。
   不间断电源的分类与特点

   不间断电源电源按其工作方式可分为后备式和在线式两大类,按其输出波形又可分为方波输出和正弦波输出两种。后备式UPS电源在市电正常供电时,市电通过交流旁路通道再经转换开关直接向负载提供电源,机内的逆变器处于停止工作状态。这种UPS电源在实质上相当于一台稳压性能极差的市电稳压器。它除了对市电电压的幅度波动有所改善外,对市电电压的频率不稳、波形畸变以及从电网串入的干扰等不良影响基本上没有任何改善。只有当市电供电中断或低于170V时,蓄电池才对UPS的逆变器供电,并向负载提供稳压、稳频的交流电源。后备式UPS电源的优点是运行效率高、噪音低、价格相对便宜,主要适用于市电波动不大、对供电质量要求不高的场合。
在线式不间断电源电源在市电正常供电时,首先将市电交流电源变成直流电源,然后进行脉宽调制、滤波,再将直流电源重新变成交流电源,即它平时是由交流电经整流后又以逆变器方式向负载提供交流电源。一旦市电中断,立即改由蓄电池以逆变器方式对负载提供交流电源。因此,对在线式不间断电源电源而言,在正常情况下,无论有无市电,它总是由不间断电源电源的逆变器对负载供电,这样就避免了所有由市电电网电压波动及干扰带来的影响。显而易见,在线式UPS电源的供电质量明显优于后备式UPS电源,因为它可以实现对负载的稳频、稳压供电,且在由市电供电转换到蓄电池供电时,其转换时间为零。方波输出的UPS电源带负载能力差(负载量仅为额定负载的40-60%),不能带电感性负载。如所带的负载过大,方波输出电压中包含的三次谐波成份将使流人负载中的容性电流增大,严重时会损坏负载的电源滤波电容。正弦波输出的UPS电源的输出电压波形畸变度与负载量之间的关系没有方波输出UPS电源那样明显,负载能力相对较强,并能带微电感性负载。不管那种类型的UPS电源,当它们处于逆变器供电状态时,除非迫不得已,一般不要满载或超载运行,否则会使不间断电源电源的故障率明显增多。
   不间断电源与负载的匹配有的UPS用瓦(W)或者千瓦(kw)来表示其输出功率,如500W、1kw等;有的UPS用伏安(VA)或者千伏安(kVA)来表示其输出功率大小,如3000VA、5kVA等。VA与W的一般换算关系为:瓦是伏安的0.8倍,如3kVA=2.4kw。UPS是线负载供电用的,每一种UPS都有特定的输出功率能力。如3kVA的UPS,其最大输出功率是3kVA或者2.4kw,此时就要求接到这台UPS上的设备的耗电功率总和不能超过2.4千瓦。通常设备都标明了耗电功率(或者额定功率),此时就应当使所有接到UPS上的设备的额定功率加起来不超过UPS的输出功率,这种方法通常就叫做UPS输出功率与负载耗电功率的匹配。但有些设备的启动功率是额定功率的3-5倍(例如打印机的额定功率为200W,则在计算负载匹配时要按5×200W=1000W进行折算)。除了打印机以外的其他计算机外部设备,通常启动功率略大于额定功率,故考虑匹配时最好按UPS输出功率的80%进行负载匹配。

   标准的UPS未加外接电池前,在它的输出功率与负载耗电功率完全匹配(即全负载)的情况下,一般从市电中断时算起可供电约6-10分钟(具体数值每个型号的UPS说明书上都有记载)。如果以负载耗电功率只有UPS输出功率的一半计算(习惯叫半负载或者50%负载率,如1000W的UPS接入500W的负载),则可供电12-25分钟,不同负载量时的UPS供电时间大约可参照负载减半时间加倍的方式计算。使用注意事项正确使用UPS电源,不但可以减少UPS发生故障的机会,而且能够有效地延长其使用寿命。
   平常应当注意以下几点:
(1)使用UPS电源时,应严格遵守厂家的产品说明书的有关规定,保证UPS所接市电的火线、零线顺序符合要求。
(2)配备UPS的主要目的是防止由于突然停电而导致计算机丢失信息和破坏硬盘,但有些设备工作时是并不害怕突然停电的(如打印机等)。为了节省UPS的能源,打印机可以考虑不必经过UPS而直接接入市电。如果是网络系统,可考虑UPS只供电给主机(或者服务器)及其有关部分。这样可保证UPS既能够用到最重要的设备上,又能节省投资。
(3)不要超负载使用UPS。UPS电源的最大负载量应该是其标称负载量的80%(如1000w的UPS,按80%负载率即800W去匹配负载:1000VA的UPS按80%换算成800W之后再按80%负载率即640W去匹配负载)。如果超载使用,在逆变状态下,常造成逆变三极管的击穿。此外,在使用UPS时,严禁接诸如日光灯之类的感性负载,而只能接纯电用或较小的电容性负载。
(4)开关机时应当注意开关机的顺序:开机时先开UPS,稍后(最好是滞后1-2分钟,让UPS充分进入工作状态)再开通负载的电源开关,而且负载的电源开关要一个一个地去开通:关机时顺序正好相反,先一个一个地关掉负载的电源开关,再关掉UPS。UPS要长期处于开机状态,而计算机等负载则每次要用才开机,用完后只要关掉计算机等负载的电源开关即可。
(5)不要频繁关闭和开启UPS电源。
一般要求在关闭不间断电源电源后,至少要等待6秒钟后才能再开启UPS电源,否则,不间断电源电源可能处于“启动失败”的状态,即UPS电源处于既无市电输出又无逆变器输出的不正常状态。
(6)不间断电源内电池内的电能有可能因某种原因而耗尽或者接近耗尽。为了补偿电池能量和提高电池寿命,UPS要进行及时的、较长时间的连续充电(通常不少于48小时,可以带或者不带负载),以避免由于电池衰竭而引起故障。新购置或存放很久的UPS,在使用前,应先充电12小时。长期存放不用的UPS,每隔3个月,充电12小时,若处于高温地区,每隔2个月充电一次。UPS不充电就使用,会损坏蓄电池。