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   UPS电源培训资料
  为什么要用UPS
  目前我国的电力状况
  UPS的分类和工作原理
  UPS的使用
  电池的使用和维护
 
 
   
 
 
 
 * 第一问 为什么要用UPS?


     有一个常见的错误概念,认为我们使用的市电,除了偶尔发生的断电事故,是连续而且恒
定的,其实不然。市电系统作为公共电网,上面连接了成千上万各种各样的负载,其中一些较
大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能,还会反过来对电网本身造成影响,
恶化电网或局部电网的供电品质,造成市电电压波形畸变或频率漂移。另外意外的自然和人为
事故,如地震、雷击、输变电系统断路或短路,都会危害电力的正常供应,从而影响负载的正
常工作。根据电力专家的测试,电网中经常发生并且对电脑和精密仪器产生干扰或破坏的问题
主要有以下几种:

1、电涌(power surges):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、高压尖脉冲(high voltage spikes):指峰值达6000v,持续时间从万分之一秒至二分之
一周期(10ms)的电压。这主要由于雷击、电弧放电、静态放电或大型电气设备的开关操作而
产生。

3、暂态过电压(switching transients):指峰值电压高达 20000V,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高压尖脉冲,只是在解
决方法上会有区别。

4、电压下陷(power sags):指市电电压有效值介于额定值的80%至85%之间的低压状态,并
且持续时间达一个到数个周期。大型设备开机,大型电动机启动,或大型电力变压器接入都可
能造成这种问题。

5、电线噪声(electrical line noise):系指射频干扰(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。

6、频率偏移(frequency variation):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。

7、持续低电压(brownout)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。

8、市电中断(power fai1):指市电中断并且持续至少两个周期到数小时的情况。其产生原因

有:线路上的断路器跳闸、市电供应中断、电网故障。

     对于电脑来说,显示器及主机工作都需要正常的电力供应。尤其是内存,对电源的要求更高。它是一种依赖电能的存储设备,需要不断地刷新动作来保持存储内容。一旦断电,所保存的内容立即消失。如果非正常断电,导致内存中的信息来不及保存到硬盘等存储设备上,就会造成信息因完全丢失或变得不完整而失去价值,从而浪费大量的工作精力、时间、甚至造成巨大的经济损失。

     而UNIX这样的操作系统,如果不正常关机,内存中的系统信息没有回写到硬盘上,还可能造成系统崩溃,无法再次启动。此外,电脑中的硬盘,虽然应用的是磁存储介质,不会因断电而损失信息,但突然的电力故障会使正在进行读写工作的硬盘物理磁头损坏,或者系统文件在维护文件系统时,造成文件分配表错误,从而造成整个硬盘的报废。另外,现在的操作系统大都能设置虚拟内存,由于突然的断电,使系统来不及取消虚拟内存,从而造成硬盘中的“信息碎片”,不仅浪费了硬盘存储空间,还会导致机器运行缓慢。

     电脑电源是一种整流电源,过高的电压可能会造成整流器烧毁。而电压尖脉冲和暂态过电压以及电源杂讯等干扰都可能通过整流器进入主机板,影响机器的正常工作,甚至烧毁主机线路。总之,电力问题是计算机工作的重大威胁。但是随着计算机和网络应用的日益重要和广泛,安全可靠的电源已是网络设计和管理人员不得不认真面对的重要问题。“需要是社会发展的第一推动力”,在这种背景下,UPS(不间断电源)应运而生,并伴随电力电子技术的发展,不断推陈出新,在十数年间,不仅造就了一个崭新的产业,而且随着时间的推移更将有蓬勃的发展和灿烂的前景。

 * 第二问 目前我国的电力状况



     目前,我国仅有少数地区刚刚解决了电力紧张的问题,大部分地区和大城市还面临着电力供应紧张的迫切问题,供电质量更是不能得到保证。但即使是在早已实现电气化的美国和其它西方国家,电网的质量也远非可靠。

由于电网本身的质量有问题与各种偶然因素的作用,电压浪涌,电磁噪声,持续电压偏高,持续低压等电网不良现象在发达国家也是常事,甚至还可能发生短时间停电。来自电网的不良\因素还有,电源电压瞬时或长时间的下陷、浪涌和中断;电源频率的漂移和不稳;电源输入波形畸变;各种尖峰干扰和噪音…等。这一切对于高精度的敏感仪器和不能中断的设备来说是非常严重的。例如:计算机在工作时停电或者是有一个比较大的电压低落,就可能造成内存上的信息被冲掉及硬盘数据丢失的后果。在医院里,电子医疗设备如果因为停电而停止工作,对病人的影响是致命的。事实上,在造成数据丢失的各种因素中,电源故障以45.3%的机率居首位,其它几种主要的因素分别是:暴风雨9.4%、火灾8.2%、硬软件故障8.2%、洪水6.7%、地震5.5%。

 * 第三问 UPS的分类和工作原理



1、在线式和后备式

一般来讲,UPS有两种分类方法:从工作原理上分UPS可分为后备式(OFF LINE )和在线式(ON LINE )两种。从备用时间上则可分为标准型和长效型两种。

从原理上看,在线式UPS同后备式UPS的主要区别在于,后备式UPS在有市电时仅对市电进行稳压,逆变器不工作,处于等待状态,当市电异常时,后备式UPS会迅速切换到逆变状态,将电池电能逆变成为交流电对负载继续供电,因此后备式UPS在由市电转逆工作时会有一段转换时间,一般小于10ms,而在线式UPS开机后逆变器始终处于工作状态,因此在市电异常转电池放电时没有中断时间,即0中断。

2、在线互动式

UPS除了以上两种类型外,还有一种称为在线互动式(Line-Interactive)。所谓在线互动式UPS,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。


3、标准型和长效型

除了以上三类,根据后备时间,UPS还可分为标准机和长效机。标准机用内置电池,后备供电时间较短,一般在5-15分钟。长效机则可根据用户需要,增大电池容量配置,延长后备时间。但这要求更大的充电器来满足电池充电电流和充电时间性的需要,因此厂商在设计时会放大充电器容量或加装并联的充电器。从备用时间来分,UPS可分为长效型和标准型两种。一般来说,标准机机内带有电池组,在停电后可维持较短时间的供电(一般不超过25分钟);长效机机内不带电池,但增加了充电器,用户可以根据自身需要配接多组电池以延长供电时间。

 * 第四问 UPS的使用
 


1)正常的开机顺序
由于一般负载在启动瞬间存在冲击电流,而UPS内部功率元件都有一定的安全工作区范围,尽管
我们在选用器件时都留有一定的余量,但是过大的冲击电流还是会缩短元器件的使用寿命,甚至
造成元器件损坏。因此 ,在使用时应尽量减小冲击电流带来的损害。

一般UPS在旁路工作时,抗冲击能力较强,我们可以利用这一特点在开机时采用以下方式进行:
先送市电给UPS,使其处于旁路工作,再逐个打开负载,先开冲击电流较大的负载,再开冲击电流较
小的负载,然后UPS面板开机,使其处于逆变工作状态。开机时千万不能将所有负载同时开启,也
不可带载开机。

2)关机顺序
关机顺序如下:先逐个关闭负载,再将UPS面板关机,使UPS处于旁路工作而充电器继续对电池组充电。如果需要UPS输出,将UPS完全关闭,则再将输入市电断开即可。

3)后备式UPS的使用
后备式UPS一般在市电状态下没有负载检测功能,只靠输入保险丝起保护。如用户使用时不注意这点,在市电时很容易带载过大,虽然市电状态下,UPS还可能继续工作,但一旦市电异常转电池逆变工作时,UPS就会因过载保护而关机,严重时会造成UPS损坏,以上情况都会造成输出中断,给用户带来一定的损失。因此在使用后备式UPS时应特别注意不要带载过量。

4)长效型UPS的使用
长效型UPS由于采用外接电池组以延长供电时间,外接电池的好坏直接影响到UPS的放电时间。
因此在使用长效型UPS时应特别注意电池的使用和保养。关于电池使用保养问题的详细说明请参
阅以后内容。 由于长效型UPS外置电池与UPS主机是分开的,相互间由电池连线连接,一般正常使用时不会有什么问题,但是当用户在装机或移机时,就会需要进行重新连线,在连线时应注意以下几个问题:
①电池连接时电压极性要正确;
②电池与主机之间的连线先不要连接,等UPS市电输入产生充电电压后再连接。即UPS先上市电 再接电池(后备长效机以及U系列6KVAS以上机器则应该先接电池,否则无法开机)。

 * 第五问 电池的使用和维护



1.概述

蓄电池是UPS系统中的一个重要组成部分,它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度,然而蓄电池却又是整个UPS系统中平均无故障时间(MTBF)最短的一种器件。如果用户能够正确使用和维护,就能够延长其使用寿命,反之其使用寿命会大大缩短。

蓄电池的种类一般可分为铅酸电池、铅酸电池免维护电池及镍镉电池等,它们各自的特点如下:

(种类 、概述 、 优缺点)
铅酸电池 一般型电池,也称为汽车用电池 ;需加水维护;期望寿命1~3年;
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;
电解液呈酸性,会腐蚀金属 ;需经常加水维护;
价格低廉 。

铅酸电池免维护电池 新型电池 ,无需加水,期望寿命一般为5~7年;
密封式充电不会产生任何有害气体,摆设容易,不需考虑安置地点通风问题;
免保养,免维护;放电率高,特性稳定
价格较高 。

镍镉电池 高级电池用于特殊场合及特殊设备上 ;需加水,期望寿命20~40年;
水为介质,充放电不会产生有害气体,失水率低,但需要固定时间加水及保养;
放电特性最佳 ,可放置于任何恶劣环境 ;
价格极高 。

山特 UPS考虑到负载条件、使用环境、使用寿命及成本等因素,一般选择铅酸电池免维护电池。山特 UPS标准机机内电池均为铅酸免维护电池,长效型外置电池也推荐使用山特铅酸免维护电池或其他品牌优质免维护电池。用户千万不要因贪图便宜而选用劣质电池,因为这样会影响整个系统的可靠性,并可能因此造成更大的损失。


2.蓄电池的检查

蓄电池都会有自放电现象(SELF-D1SCHARGE),如果长期放置不用,会使能量损失掉,因此需定期进行充放电。工程人员可以通过测量电池开路电压来判断电池的好坏,以12V电池为例,若开路电压高于12.5V,则表示电池储能还有80%以上,若开路电压低于12.5V,则应该立刻进行补充充电,若开路电压低于12V,则表示电池存储电能不到20%,电池有不堪使用之虞。

免维护电池由于采用吸收式电解液系统,在正常使用时不会产生任何气体,但是如果用户使
用不当,造成电池过充电,就会产生气体,此时电池内压就会增大,会将电池上的压力阀顶开,严重的会使电池鼓涨、变形、漏液甚至破裂,这些现象都可以从外观上判断出来,如发现上述情况应立即更换电池。


3.使用和保养

虽然免维护电池在使用时不需要人工进行专门的维护工作,但是在使用时还是有一定的要求,如果使用不当会影响电池的使用寿命。
影响电池使用寿命的因素有以下几点:安装、温度、充放电电流、充电电压、放电深度和长期充电等。

1)电池安装
电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方,并要避免受到阳光、加热器或其他辐射热源的影响。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
环境温度对电池的影响较大,环境温度过高,会使电池过充电产生气体,环境温度过低,则
会使电池充电不足,这都会响电池的使用寿命。因此一般要求环境温度在25℃左右,山特 UPS浮充电压值也是按此温度来设定的。

3)充放电电流
电池充放电电流一般以C来表示,C的实际值与电池容量有关。举例来讲,如果是100AH的电池:C=100A。松下铅酸免维护电池的最佳充电电流为0.1C左右,充电电流决不能大于0.3C。充电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命。放电电流一般要求在0.05~3C,UPS在正常使用中都能满足此要求,但也要防止意外情况的发生,如电池短路。

4)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,山特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,每节浮充电压设置为13.7V左右。如果充电电压过高就会使电池过充电,反之会使电池充电不足。充电电压异常,可能是由电池配置错误引起,或因充电器故障造成,因此在安装电池时,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。外加充电器不要使用劣质充电器,而且安装时要考虑散热问题。

5)放电深度
放电深度对电池使用寿命的影响也非常大,电池放电深度越深,其循环使用次数就越少,因此在使用时应避免深度放电。虽然 山特 UPS都有电池低电位保护功能,一般单节电池放电至10.5V左右时,UPS就会自动关机,但是如果UPS处于轻载放电或空载放电的情况下,也会造成电池的深度放电。

6)定期保养
电池在使用一定时间后应进行定期检查,如观察其外观是否异常、测量各电池的电压是否平均等;如果长期不停电,电池会一直处于充电状态这样会使电池的活性变差,因此即使不停电,UPS也需要定期进行放电试验以便电池保持活性。

放电试验一般可三个月进行一次,做法是UPS带载--最好在50%以上,然后断开市电,使UPS处
于电池放电状态,放电持续时间视电池容量而言一般为几分钟至几十分钟,放电后恢复市电供电,继续对电池充电。

UPS的工作原理


山特的产品性能
1、 正弦波输出
无论在市电模式或电池模式,均可输出低失真度的正弦波电源,为负载设备提供最佳的电源保障。
2、 零转换时间
当市电停电或复电时,UPS在市电模式或电池模式之间的切换时间是完全没有转换时间。
3、 输入功率因数修正
在满载的情况下,输入功率因数可以达到0.9以上,使用户的电网环境不会受到污染。直流启动,在市电停电状态下,若需要使用UPS启动计算机或其它负载设备,UPS可以直接以电池进行直流开机。
4、 旁路保护
旁路供电功能使UPS的应急处理能力大大加强,在负载设备对电源具有特殊要求时,如电压不能过高,UPS提供旁路供电电压过高保护,使设备免于高压危险。
5、 自动启动功能
当市电异常,进入电池模式供电直到截止,UPS将关机,当市电恢复正常时,UPS会自动启动开机。
6、 LED+LCD面板
用户LED+LCD面板可以对UPS的输入电压、频率、输出电压、频率、电池容量、温度、负载等进行实时监视,对UPS市电中断、电池低电位、输出过载等进行观测,可以对UPS进行定时检测。
7、 配备Intelligent Slot智能插槽
UPS配备Intelligent Slot智能插槽,用户可以选购智能监控卡,通过Internet国际互联网进行全球管理,或者通过SNMP网管,实现集中监控或远程监控等功能。

 
   

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