UPS Q/A 知識庫

 

一、   電源及UPS技術術語


1、 UPS的容量(輸出功率)

很多人搞不清楚應該用瓦特還是應該用伏安來表示UPS的容量。許多UPS制造商分不清這兩個概念的區別,甚至將W和VA兩個名詞等同起來,這更增加了人們理解上的混亂。

1.1大容量的UPS容量總是用VA表示

   小容量的UPS(小于1000VA)用W表示容量,容量在1KVA-500KVA的UPS都用VA而不是W來表示容量。用W表示小容量UPS可能是因為小容量UPS用戶更加熟悉瓦特這個概念,然而用VA能更準確地表示UPS和負載容量的匹配程度,因為最根本的決定UPS輸出能力的是電流值(A),所以自然用VA表示更貼切。

1.2 W值總是小于等于VA值


換算關系式如下:

Watts(瓦特值)=VA*Power Factor=Volts*Amps*Power Factor

Power Factor=功率因素

典型Volts=220V或120V

Amps=負載電流

Power Factor:功率因素,其值在0和1之間

功率因素在0-1之間,它表示了負載電流做的有用功(Watts)的百分比。只有電加熱器和燈泡等的功率因素為1;對于其它設備來說,有一部分負載電流只是在負載內循環,沒有做功。這部分電流是諧波或電抗電流,它是由負載特性引起的。重要的是明白了由于有這部分電流,所以VA值比W值大,W值被認為是VA值當功率因素為1時的一個特例。

1.3計算機的瓦特W值是它的VA值的60-70%

事實上當今所有的現代計算機的開頭電源都呈容性,其功率因素值為0.6-0.7。個人機趨向于0.6,大型機趨向于0.7。最近研制出一種稱為具有功率因素自校正功率的新型電源,它的功率因素值為1。將來很可能會廣范使用這種電源,但目前市場上還很少看到這種電源。泰高 Vprime 系列中小功率UPS已采用這種新技術。

1.4對計算機負載,UPS的W值是它的VA值的60-70%

因為所有計算機的功率因素值為0.6-0.7,所以對計算機負載,UPS的W值是VA值的60-70%。

1.5大多數UPS制造商用W表示容量,而實際上他們指的是VA值

當UPS廠家指出了額定W值而沒有標出功率因素和額定VA值,用戶可以假定這是在功率因素為1時W值(等于VA值),而實際上廠家指是UPS額定VA值。實際對計算機負載W值為該標出值的60-70%,所以一個額定值為100W的UPS能驅動一個100W的燈泡,但只能驅動一個65W的計算機。

1.6大多數計算機設備用VA表示容量

大多數計算機設備容量用VA表示,最近有些計算機開始用W表示容量(最著名的DEC和IBM)。但總體而言還是用VA的多。所以UPS用VA表示容量更能反映出其和負載的匹配程度。APC所有的UPS都同時提供了W值和VA兩種值。產品的型號包括VA值,也可以通過將VA值乘以0.65折算成W值。

1.7 UPS額定為VA值以避免混淆

當一臺UPS標出了W值,它對計算機負載的實際W值容量為該標出值的60-100%(通常是60%)而VA值則是100-130%的標定W值。而當一臺UPS標出了額定VA值,它對計算機負載的實際VA值就等于該標出值,W值為標出值的60-70%。

1.8舉例

一臺如下配置的標準的PC機:NEC彩顯、120M硬盤、一個流式磁帶機、一個以太網卡和一個Logitec Bus 鼠標,在120VAC電源下測出它的W,電流AVA值如下:

總的Watts=230w

總的Amps=1.65A

交流電壓=220V

總的V-A=363VA

功率因素=0.63

 

2、功率因數

功率因素在標稱UPS容量時有重要時間。功率是能量的傳輸率的度量,在直流電路中它是電壓V和電流A和乘積。在交流系統里則要復雜些;即有部分交流電流在負載里循環不傳輸電能,它稱為電抗電流或諧波電流,它使視在功率(電壓Volt乘電流Amps)大于實際功率。視在功率和實際功率的不等引出了因素,功率因素等于功率與視在功率的比值。所以交流系統里實際等于視在功率乘以功率因素。

許多設備的實際功率與視在功率的差值很小,可忽略不計,而計算機的這種差值則很大、很重要。最近美國PC Magazine雜志的一項研究表明計算機的典型功率因素的0.65,即視在功率(VA)比實際功率(Watts)大50%!

為了標稱UPS容量,確保其有足夠的輸出功率,UPS的VA值應大于負載的VA值,負載的瓦特Watts值要小些,不應使用它,因為瓦特值沒有電抗和諧波電流做的無用功。

很多UPS廠家UPS并不同時標明Watts和VA值。如果沒有UPS的VA值就很難確定UPS是否帶得動負載,實際上許多表明額定Watts的UPS驅動不了額定Watt的計算機負載(功率因素為0.65)!如果UPS標出了額定Watts值,我們可以認為VA值即等于該標準值。

最近研究出一種新的電源,叫作“功率因素自校正電源”這種電源的功率因素等于1。很可能一個國際標準(IEC 555)要求大多數計算機廠家必須使用這種新型電源,然而這種電源還很少見。

2、 波峰系數

除了較低的功率因素外,計算機負載不同尋常的地方是它還有較高的波峰系數。波峰系數是負載的波峰電流與RMS電流的比值(RMS:根均方值,即平均值),大多數電子設備的波峰系數為1.4(1.4是正弦波峰值和平均值的比值)。當負載的波峰系數大于1.4時,UPS就必須提供負載要求的尖峰電流,如果UPS提供不了負載要求的尖峰電流,UPS輸出電壓就會發生波形畸變。

計算機的波峰數隨電源的情況而變化,甚至計算機由同一個房間的電源插座換到另一個電源插座后,波峰系數就會不同。普遍認為波峰系數是計算機負載的固有內在特性,但實際上它是負載和交流電源相互作用的結果。如正弦電源時,計算機的波峰系數為2-3,而階梯型正弦電源時,計算機的波峰系數為1.4-1.9。

一個普通的錯誤觀點認為計算機在盡可能高的波峰系數條件下運行比較理想。實際上計算機廠家盡可能地減小計算機的波峰系數,因為過高的波峰系數使電源的器件過熱。

當計算機由UPS供電或經過電涌抑制器或電源調節器時波峰系數減小事實上是有益的副應,除非是以電源電壓波形畸變為代價時波峰系數減小。這種畸變也能使波峰系數大大減小,類似于高電壓過低的情形。UPS和電壓調節器必需設計用來滿足合適的尖峰電壓。

泰高UPS Vprime系列滿載時峰系數很高,接近3;1/2負載時為4;1/4負載是為8。泰高 UPS設計能滿足計算機合適的尖峰電壓要求。

通過對所有計算機的測試,發現當它們用泰高 UPS供電時,計算機電源效率提高了少許,且計算機發熱量減少。

4、電涌系數

   人們常常錯誤地把電涌系數和UPS的電涌抑制性能或電涌抑制聯系起來,實際上它們是不同的特性。電涌系數表示UPS啟動負載時瞬間過載能力,由于負載啟動間功率會加大。象馬達和磁盤驅動器類負載要求有較大的電涌系數。

對于典型的帶硬驅的計算機,要求的電涌系數是穩定運行的1.15倍,對于更大的配備8"、10"或15"硬驅的計算機,電涌系數要求將近是平均的1.5倍。

所有泰高 UPS有足夠的電涌系數滿足帶典型硬驅計算機啟動要求,即使UPS滿載情況下,對于帶8"硬驅的計算機,有必要加大UPS容量,以防止保險燒毀。

5、UPS輸入電壓

   輸入電壓:176V-253V

在線式UPS當輸入電壓低于176V就報警,并有可能開始耗用后備電池;當輸入電壓高于253V,切斷輸入繼電器,并禁止旁路,由后備電池供電。

充電器在額定輸入電壓范圍內應能正常工作。

6、UPS輸出電壓

對正弦波輸出的UPS其輸出電壓一般為220V±3%,優于市電,另一方面由于逆變器內阻比電網大,所以瞬態響應是考核UPS逆變器性能比較重要指標,一般動態電壓瞬變范圍220V±10%。瞬變響應恢復時間≤100ms。

7、輸入頻率

   輸入頻率范圍,指標一般為50Hz±5%,輸入頻率范圍實際上反映了輸出交流電壓與市電的同步范圍,輸入頻率在額定范圍內,UPS輸出交流電壓的頻率與輸入相同且同步,反之UPS輸出交流電壓不與市電同步,這時UPS輸出頻率為自由振蕩頻率,精度可達±1%-0.05%。

對UPS本身來說對輸入頻率要求并不高,只是不宜太低,否則會造成內部內熱。UPS輸入頻率范圍實際是一種對負載的保護。

同步好壞是UPS的一個很重要性能,但一般在說明書中對用戶透明度不大。反映用戶性能的指標,同步相位差,一般要求小些好。為了保障旁路可靠性無間斷切換,對相位差控制也有嚴格要求。

有些在線式UPS對相位差控制設計不理想,一些中低檔UPS并沒有采用同步技術。如果切換時間市電與逆變反相,對負載來說就是一個25Hz半波,對負載會造成很大沖擊電流,影響用戶硬件和數據安全,電腦會被復位重新起動,甚至被損壞。

8、輸出頻率

很多UPS廠商重要宣傳其輸出頻率精度,這對智能化UPS來說產不難,但對用戶實際意義不大。

9、輸入、輸出電流

輸入輸出電流是反映UPS性能重要指標,輸入電流反映UPS效率和功率因數,輸出電流反映UPS逆變器輸出能力。

對相同功率UPS來說,輸入電流越小,效率越高。傳統工頻在線式UPS 輸入回路采用二極管、可控硅整流,其功率因數僅0.6-0.7,電流峰值高,因而有效值電流大,這種整流電路對網污染大,會造成N線過載,現新一代UPS如泰高 Vprime系列 Vmax-gamma、Vplus系列等UPS,輸入用IGBT有源整流,功率因數達0.98以上,消除對電網污染,是新一代綠色電流。

輸出電流是反映UPS輸出能力的。

如Vprime系列30KVA UPS額定輸出功率30KVA/24KWW

輸出功率因數0.8

輸出功率因數為0.8,說明其逆變輸出電流能力強,峰值因子高,適用于電腦負載。由于Vprime系列采用P.F.C技術,輸入功率因數為0.98,輸出功率因數0.8,那么輸入電流小于輸出電流,這反映Vprime系列系列這類UPS是節能產品,UPS大大提升電腦的功率因數,減小配電損耗,消除對電網污染。

10、后備時間

一般UPS后備時間設計值為5-10分鐘及10分鐘到4小時兩類,但由于用戶實際使用總會留有一定功率余量。實際后備時間會大于額定值,但要注意后備時間會受下列因素影響。

①   負載大小

負載大小與后備時間不成線性關系,負載從滿載減到半載,后備時間可增加1.5倍以上。

②   電池壽命

電池壽命一般可達3-5年,這取決于使用條件。充放電狀況、使用環境都影響壽命。同時要注意長期儲存而缺乏維護或使用中只充不放都影響電池壽命。

③   溫度

溫度高放電時間長,溫度每降低一度將損失百分之一以上的后備時間。

11、噪聲

噪聲分音頻噪聲和電氣噪聲

后備式UPS由于功率較小,而且逆變器僅市電異常情況下才工作,音頻噪聲問題并不突出,而在線式UPS由于采用技術不同,音頻噪聲相差很大,大的可達60dB以上,小的優于45dB,幾乎聽不到任何噪聲。噪聲反映UPS技術水平。

高頻超小型在線式UPS音頻噪聲很低,一方面由于IGBT采用,逆變頻率高達20KHz,另一方面整機效率高,風冷功率小。

電氣噪聲,主要指傳導干擾和輔射干擾,這是UPS最重要指標之一。由于UPS內部的功率電路工作于開關方式,會產生噪聲,如果抑制不好會造成負載無法正常工作,電腦網絡速度變慢,通訊錯誤等。

電氣噪聲要符合GB9254-88《信息技術設備的無線電干擾極限值和測量方法》A級或B級,進入家庭使用應符合B級。

在選用國產UPS應選用國家認可或行業認可的產品,進口產品也可參照國外標準,如CE、FCC。要注意尤其在選用延時或外接電池的UPS時,應選用廠方設計的產品,一般由經銷商改制的機器往往電磁兼容問題較嚴重,謹慎選用。

12、靜態開關

UPS培訓演示

13、后備式UPS的常見結構形式

現在有許多類型的UPS沒有采用普通在線式或后備式工作方式,而采用以下工作方式:

①   無旁路在線式結構

這種結構的UPS工作于在線式方式,但去除了后備供電回路。

在線式UPS沒有旁路時,當電源發生故障或初級電源(逆變器)失靈時它不提供后備電源。這種UPS在電源掉電時沒有切換時間,故它也被稱為在線式UPS。小型和大型計算機的大容量UPS從不采用這種類型的UPS,但是這種設有后備電源支路在不成熟的PC市場中還沒有被清楚地意識到,所以這種UPS也是少量市場。后備在線混合式UPS的設計是在其基礎上派生出來的。

②   后備在線混合式結構

后備在線混事式UPS是對無旁路在線式UPS設計的改進。它改變了充電器和電池的連接,并增加了直流/直流變換器(DC/DC):

同后備式UPS一樣,當交流電源斷電時DC/DC變換器接通,它的電池充電器較小,這種UPS當交流斷電時不需切換時間。同無旁路式UPS一樣,該UPS 的逆變器是供電的必經通道,一旦它失效,也就不能供給后備電源了。對這種UPS的最大誤解是認為它的初級電源一直處于在線狀態,而實際上,電池到輸出的通路只是半“在線的”(逆變器),另一半(DC/DC變換器)只在后備方式時才工作。注意同普通型后備式或在線式UPS的設計不同,這種UPS當初級電源發生故障時,它沒有完全獨立的后備電源供電通路。這種結構主要在Unison Power、Exide Personal Powerware 等UPS中。

②后備——鐵磁式結構

這種UPS特別之處是它有一個三繞組的特殊變壓器。初級電源通路:交流輸入——轉換開關——變壓器——輸出。電源斷電時,轉換開關斷電,逆普器接通負載。

它的逆變器平時處于后備狀態,當停電時轉換開關斷開,由它供電提供輸出。該UPS的變壓器特殊在它的“鐵磁共振”能力,它能起到穩壓及對電壓波形整形的作用。它對交流電源瞬變值的隔離作用和任何濾波器一樣有效,甚至更好,但是鐵磁變壓器本身會使輸出電壓嚴重變形失真,這可能比用簡單的交流電連接方式更糟。這種UPS從本質上來說屬于后備式UPS,但鐵磁變壓器的效率低,它會產生大量的熱量。BEST Ferrups是這種UPS的典型代表。

后備——鐵磁式UPS系統通常被認為是在線式UPS,雖然它具有轉換開關,逆變器處于后備操作狀態,交流輸入電發生故障,進入逆變有轉換時間。

③在線互動式UPS

在線互動式UPS的電池到交流轉換器(逆變器)和輸出總是連通著的:

這種在線互動式設計當交流輸入電源正常時,逆變器反相工作給電池充電,停電時轉換開關斷開,電池提供輸出。同后備式UPS相比,由于該UPS的逆變器和輸出總是處于連通狀態,因而它能對電源起到濾波及削波作用。逆變器還是有穩壓、調壓作用,否則電壓過低會強迫UPS切換到電池供電方式,因而這種UPS在電源質量很差的地方照樣能正常運行。逆變器的設計使得即使它發生故障,仍然能由交流輸入電源直接提供輸出,消除了“一處失靈,全局崩潰”的隱患,有效地提供了兩個獨立的電池通道。應該說在線互動式UPS效率很高因而很可靠,同時它具有很優越的電源保護功能,APC Smart UPS 和BEST Fortress 屬于這種類型的UPS。

14、后備式UPS

后備式不間斷電源OFF LINE UPS(back-up UPS),是一種結構簡單,運行可靠性高的后備電源系統,它一般由逆變器、充電器、交流穩壓器AVR、EMI電源濾波器、切換開關等構成。當市電正常時,市電經過輸入EMI電源濾波器,交流穩壓器AVR,通過切換開關,由輸出EMI電源濾波器輸出并以后備電池充電;當市電異常時,啟動逆變器,轉換開關轉向逆變器。

15、鐵磁諧振式UPS

這是一種利用鐵磁諧振式穩壓變壓器原理設計的后備式不間斷電源,在市電和后備供電轉換過程中,由于諧振回路的儲能,可以做到不間斷,即沒有轉換時間,這是在線式UPS優點,所以這種UPS也稱準在線式。

16、在線式ON LINE UPS

單相在線式目前有兩種典型的形式,傳統在線式和高頻超小型在線式。

不論何種形式,其基本工作原理是一樣的。市電交流電經過整流變成直流,再由逆變器逆變成高質量的交流電,當市電異常沒有能力經整流向逆變器供電時,由后備電池補充或取代,保證對輸出毫無影響。在線式UPS有個旁路開關,當負載過大或其它原因逆變器沒有能力向負載供電時,旁路開關就切換到旁路狀態由市電向負載供電。

在正常運行時,UPS的輸出由逆變器提供與其輸入的市電質量無關,而且在市電和后備供電雙向轉換過程中,不存在間斷,或者說轉換時間為零。

17、市電異常

研究顯示交流電壓過低是電源干擾最常見的形式。這可分為四類,每一種形式對用戶設備的影響結果都不一樣。這四種形式是:

①   電壓中斷

從原則上說,交流電源完全中斷是電壓過低最易理解的一種形式,它對用戶設備的影響是顯而易見的。這種情況下,UPS提供有限的后備電源供電時間。

② 電壓下陷

這種瞬態交流電壓過低現象持續時間不超過幾秒鐘,它是電源最常見的問題。用戶設備可能會瞬間“餓死并失靈、崩潰或復位。

③ 電壓過低

任何地方都可能發生電壓持續幾分鐘到幾天過低的現象。雖然有些地方出現的比較少,有     的地方可能電壓連續幾年很正常,突然發生電壓降低現象。長時間電壓降低是非常撓頭的問題,因為不同于電壓中斷,電壓中斷電力公司至少能很快糾正問題。實際上可能由于電力短缺,為了節電電力公司故意降低電壓的。

除了節電而降低電壓外,電壓下降還可能是由于電力設備損壞或用戶負載過大引起的。當由于電氣故障而造成電力設備損壞時,電力公司有能力通過專用線路為用戶供電,專用線路可能電壓調整不當或有些額外負載造成供電電壓不足問題。通常電力公司在數小時或數天內糾正這類問題。

電壓由于負載過大而下降最可能是氣溫過高大量使用空調所致,通常很難預告知道某地會發生這種情況。

電壓過低和電力中斷對于商業運行的影響不一樣,未受保護的計算機在這種低壓下運行很不穩定,還可能復位,而電燈和周圍其它設備還能勉強運行。商業用戶要求在電壓降低的情況下計算機仍能連續正常運行。

大多數UPS對電壓降低和電壓中斷的反應是一樣的,UPS切換到電池供電狀態,電池保持系統運行一段時間以防數據掉電丟失。然而在電壓降低過程中,用戶要求設備能一直連續運行,不僅僅是為防數據掉電丟失作準備。這也是智能升壓最基本的特征。  

④ 線電壓長期過低

有些地方電壓一直都很低,它可能是電力系統設計錯誤,電力公司的錯誤或其它用戶不可控的因素造成的。有些地方用戶抱怨會促使電力公司采取修正措施。長期電壓過低和電壓過低一樣,造成設備失靈、崩潰和復位,許多UPS頻繁切換到電池供電,電池壽命也因此大大下降。

18、UPS分類的新標準

由于經濟利益的驅使,有些廠家的宣傳用戶對UPS分類十分模糊(例如有的廠家將UPS說成頻率變換器)。新標準IEC(國際電工委員會)62040-3和等效的歐洲標準ENV50091-3已經明確了UPS的分類。UPS的分類標準應該根據其結構和運行原理來定義。新標準將UPS分為三類:

(1)    被動后備式(passive standly)

   被動后備式UPS的定義:逆變器是并聯連接在市電與負載之間,僅簡單地作為備用電源使用。因此,判定UPS是否為被動式UPS可依據以下兩點:

a、     市電池正常時,負載完全而且是直接地由市電供電,逆變器不做任何電能變換,蓄電池由獨立的充電器供電。

b、     當市不正常時,負載完全由逆變器提供能量。

(2)    在線互動式(line-interactive)

   在線互動式UPS的定義:逆變器是并聯連接在市電與負載之間,僅起后備電源的作用,逆變器同時作為充電器給蓄電池充電。通過它的可逆運行方式,它與市電相互作用,因此被稱為“互動式”。因此,判定UPS是否為在線互動式UPS可依據下述兩點:

a、     市電正常時,負載由經改良后的市電供電,同時逆變器作為充電器給蓄電池充電。此時,逆變器起AC/DC變換器的作用。

b、     市電故障時,負載完全由逆變器供電,此時,逆變器起DC/AC變換器的作用。

由此可知,帶輸出變壓器或不帶輸出變壓器的自動調壓式(即所謂的三端口)和DELTA變換式(特殊的三端口)UPS均屬于“在線互動式”UPS。

(3)    雙變換式(double conversion)

雙變換式UPS的定義:逆變器是串聯連接在交流輸入與負載之間,電源通過逆變器連續地向負載供電。因此,無論市電正常與否,只要負載始終100%由逆變器供電就是雙變換式UPS。在DELTA變換式UPS中,盡管存在兩個變換器,但它不屬于雙變換式UPS。

要特別指出的是,在新的標準中,雙變換式UPS應有維修旁路,在線互動式UPS可以包括一個維修旁路。事實上,在單機或非冗余并機系統中若沒有維修旁路將給維修、維護帶來不便。

新標準建議不再用off-line和on-line來描述被動后備式和雙變換式UPS。

19、在線互動式UPS的優缺點

(1)    優點

a、     結構相對雙變換式UPS簡單,技術上易于實現。

b、     性能能滿足某些計算機負載的要求,特別適合于網絡中某些計算機設備采用分布式供電的系統。

c、     圖5、圖6兩種結構UPS的效率高,運行費用低。圖7結構的UPS,在帶高功率因數的負載時,效率也較高。

d、     由于逆變器長期充當充電器的作用,因此,整機可靠性高。

e、     采用圖5、圖6結構,最大功率達20KVA。利用圖7的結構,最大功率能達數百千伏安,且易于并聯。

f、     圖7結構的UPS,由于采用了DELTA變換器對市電電壓進行了補償(補償范圍-10%-+15%),穩壓精度和輸出波形好其它在線互動式UPS。

g、     圖5、圖6兩種結構的UPS易于維護、維修。

(2)    缺點

a、     在市電正常時,在線互動式UPS的負載得到的是改良后的市電。

b、     圖5、圖6兩種結構的UPS由于采用變壓器抽頭或繼電器或可控硅的調壓方式,穩壓性能不高,尤其動態響應速度低。

c、     在線互動式UPS的結構決定了它的抗干擾能力。圖6和圖7的DELTA變換式UPS由于無輸出隔離變壓器,其抗干擾能力不及圖5結構的UPS,零地電壓易受到市電供電和負載情況的影響。因此,在要求較高等級網絡中不應選用圖6、圖7兩種結構的UPS。

d、     功率因數由負載性質決定。在線互動式UPS中,由于沒有有源功率因數校正電路或無源濾波器,UPS 輸入功率因數完全由負載性質決定。只有在純電阻性負載時,功率因數才等于1。計算機負載時非線負載,其功率因數不可能等于1。熱氣IEC-555標準,開關電子設備的功率因數(Power Factor)的定義如下:

         P基波有功

PF =                         或PF =(DF)•COSФ

     P基波有功+P無功+P諧波損耗

 

e、     其中,DF是波形失真因數,;COSФ是相移因數

以上定義不僅要求電壓、電流同相位(COSФ=1),同時要求電壓、電流無畸變(DF =1),PE才等于1。

由于功率因數不等于1,所以用戶在給在線互動式UPS選配發電機組時絕不能按1:1的比例選取。

f、     從結構上就可看出,在線互動式UPS不能穩頻,因此,下列負載不能選用此種類型的

UPS:

① 磁盤機。因為磁盤機中的感應電機的角頻率與市電頻率有關。中國人民銀行的《計算機系統的運行和維護》中明確規定UPS應具有穩頻的功能,且頻率范圍不超過50±1Hz。

② 內部工作電源采用工頻繁變壓器供電的電子設備。如某些交通信號燈的控制電路和電氣檢測設備。由于其中的電源變壓器是按50Hz的頻率設計的,在供電頻率出現嚴重漂移時(如油機給UPS供電時可能會出現這種情況),變壓器磁飽和以至于燒毀,從而導致負載掉電的事故。

g、     圖7中DELTA變換式UPS,由于DELTA變換器在補償的過程中本身要產生諧波,因此其對電網和負載均會產生諧波干擾和調制干擾。

h、     圖7中DELTA變換器UPS其整機效率與負載性質以及當時DETLA變換器對市電的補償密切相關,其效率是個變數。只有在市電電壓為額定電壓且阻性負載時,效率才達最高值。

i、     當輸入端出現短路時,DELTA變換式UPS的負載將會斷電;DELTA變換器和主變器依次進入保護狀態,若保護失效,則故障將是毀滅性的。事實上,電網短路或配電變壓器短路故障也時有發生,相比之下,雙變換式UPS卻不會出現此現象。

20、雙變換UPS的優缺點

由于高頻電力電子器件的出現,尤其是出現IGBT后,雙變換式UPS除傳統結構形式的UPS外,90年代初又出現了高頻化的UPS。

21、被動后備式UPS的優缺點

(1)     由于其結構最簡單,因此最價廉,500VA UPS的市場價在300-500元。

(2)     能滿足某些非重要負載的使用,如家用計算機等。隨著家用計算機的普及,被動后備式UPS具有廣闊的市場前景。

(3)     當市電斷電時,斷電器將逆變器切換至負載,繼電器的切換有幾個ms的間斷,稍微重要的計算機設備不應選用被動后備式UPS。

被動后備式UPS的結構決定了其性能不能與在線互動式和雙變換UPS同日而語。

22、電纜截面的選擇

用戶在安裝UPS時往往都會提出機器的輸入、輸出、蓄電池的輸出線的線徑問題。導線的選用,根據用途、種類、結構尺寸、截流量等不同類型導線,有不同的使用范圍和要求。由于UPS均裝于室內,而且離負載較近,其走線多為地溝或走明線,所以一般采用銅芯橡皮絕緣電纜。其導線截面積主要考慮3個因素:

(1)    符合電纜使用安全標準;

(2)    符合電纜允許溫升;

(3)    滿足電壓降要求。

UPS要求最大電壓降為:交流50Hz回路≤3%;交流400Hz回路≤2%,直流回≤1%,如果壓降超過上述范圍,必須加粗導線截面積。


其計算方法如下:

(1)    先求出電流值:

因為   P =3×U相×I相×cosψ(單相輸出者則為:P =UIcosψ)

所以   I相=P/(3×U相×cosψ)=S/(3×U相)

如380V、50Hz、250KVA UPS的輸出電流為:    

       I相=250×103/(3×220)≈380(A)

(2)    確定導線截面

查表可知:當輸出線約100m長時,可選擇185mm2的銅芯電纜,超過100m長時則需加粗些,因為100m的線路壓降已達2.7%了。如果輸出線在80m以下時,可選150mm2銅芯電纜,此時電壓降為3.1×80/100 =2.48%(式中3.1見表1)。

同理,可確定蓄輸出線的最小截面積。

直流輸出電流I =P/U,這里要注意的是U應取最小值。

逆變器輸入電壓為362V-480V的3相380V、250KVA UPS,蓄電池的最大放電電流為:

I =250×103/362 =690(A)

所以電池輸出線應選600mm2以上的銅芯線。

100m長回路的電壓降比率(銅芯電纜)如表1、表2所示,供選用時參考。

 

表1 三相線路(銅芯導體)的電壓降比率(%),50/60Hz,3相,380V

截面積

電流

35

mm2

50

mm2

70

mm2

95

mm2

120 mm2

150 mm2

185 mm2

240 mm2

300 mm2

50A

1.3

1.0

 

 

 

 

 

 

 

63A

1.7

1.2

0.9

 

 

 

 

 

 

70A

1.9

1.4

1.0

0.8

 

 

 

 

 

80A

2.1

1.6

1.2

0.9

0.7

 

 

 

 

100A

2.7

2.0

1.4

1.1

0.9

0.8

 

 

 

125A

3.3

2.4

1.8

1.4

1.1

1.0

0.8

 

 

160A

4.2

3.1

2.3

1.8

1.5

1.2

1.1

0.9

 

200A

5.3

3.9

2.9

2.2

1.8

1.6

1.3

1.2

0.9

250A

 

4.9

3.6

2.8

2.3

1.9

1.7

1.4

1.2

320A

 

 

4.6

3.5

2.9

2.5

2.1

1.9

1.5

400A

 

 

 

4.4

3.6

3.1

2.7

2.3

1.9

500A

 

 

 

 

4.5

3.9

3.4

2.9

2.4

600A

 

 

 

 

 

4.9

4.2

3.6

3.0

800A

 

 

 

 

 

 

5.3

4.4

3.8

1000A

 

 

 

 

 

 

 

6.5

4.7

 2 直流線路(銅芯導體)的電壓降比率(%

截面積

電流

25

mm2

35

mm2

50

mm2

70 mm2

95

mm2

120 mm2

150 mm2

185 mm2

240 mm2

300 mm2

100A

5.1

3.6

2.6

1.9

1.3

1.0

0.8

0.7

0.5

0.4

125A

 

4.5

3.2

2.3

1.6

1.3

1.0

0.8

0.6

0.5

160A

 

 

4.0

2.9

2.2

1.6

1.2

1.1

0.8

0.7

200A

 

 

 

3.6

2.7

2.2

1.6

1.3

1.0

0.8

250A

 

 

 

 

3.3

2.7

2.2

1.7

1.3

1.0

320A

 

 

 

 

 

3.4

2.7

2.1

1.6

1.3

400A

 

 

 

 

 

 

3.4

2.8

2.1

1.6

500A

 

 

 

 

 

 

 

3.4

2.6

2.1

600A

 

 

 

 

 

 

 

4.3

3.3

2.7

800A

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2

3.4

1000A

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3

4.2

1250A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3

 

23、什么是SNMP?

SNMP是簡易網絡管理協定(Simple Network Management Protocol)的英文縮寫。該協議能夠使UPS以其周邊設備能夠不通過電腦而直接連上網絡,納入網絡系統管理。高檔的UPS通常具有SNMP網絡管理介面,可讓該UPS很容易的連上網絡。

24、什么是隔離變壓器?

儀器設備與普通的UPS配合使用時,經常會因為零地電壓的原因造成儀器設備誤動作。為避免這種情況的出現,高檔的UPS針對這個問題,設計出具有隔離變壓器的UPS,經過特殊的設計可以使輸出的零地電壓小于1伏,從而避免上述問題的發生,除此之外,隔離變壓器還具有噪音濾波等功能。

25、什么是Boost和Buck?

Boost是升壓,Buck是降壓。當市電電壓過低或過高時,穩壓器將過低或過高的電壓升高或降低至規定的范圍之內,使UPS或相關設備正常運行。

26、什么是AVR?

AVR是Automatic Voltage Regulation(自動調壓)的英文縮寫。

27、電網問題的種類有哪些?

根據調查,電源品質不良是造成電腦資料流失的主要原因。而電源問題除了市電中斷以外,還存在電壓下陷、尖峰、浪涌、噪音等一系列問題。這些都是造成電腦設備內部元件損壞、壽命減短以及資料流失與損壞的原因。

28、什么是電壓下陷(Sag)?

電壓下陷是最常見的電力問題,占了電力問題的87%。電源可能因某種原因造成電壓的短時間下降,這將會造成電腦周邊設備暫停作業,嚴重時會造成電腦資料流失或檔案毀壞。而電壓下陷的同時也會造成電腦內部或檔案遺失。

29、什么是市電中斷(Blackout)?

就是平常說的斷電。它將造成正運作中的工作立即中斷,從而導致電腦資料流失或檔案遺失。

30、什么是尖峰(Spike)?

尖峰是瞬間增加的高壓,通常由雷擊等原因造成。它將導致電腦或精密設備硬件的損壞。

31、什么是浪涌(Surge)?

如果負載附近存在大電流設備,當其關機后,在電力傳輸過程中會造成浪涌。如果浪涌電壓超過電腦或精密設備所能承受的數值,將造成電腦或精密設備的損壞。 

32、UPS監控軟件有何作用?

電源監控軟件是與不間斷電源(UPS)配合使用,用以提高不間斷電源的效能。用戶在使用不間斷電源過程中,通過該軟件能夠準確掌握不間斷電源的工作狀態,記錄市電的穩定狀況從技術人員進行分析。當市電中斷或電池供電終止時可以自動進行文檔儲存、系統關閉以及關閉UPS等功能。新一代電源監控軟件還具有UPS遠端監控和UPS定時開關機等功能。

33、購買UPS必須購買相應的監控軟件嗎?

為了提高并有效的發揮UPS 的全部效能,選擇一套UPS監控軟件是必須的。一般用戶最希望知道的是市電輸入及電池狀態是否正常。當市電發生異常,又未安裝相應的電源監控軟件時,如果用戶在現場,可以利用UPS提供的電源采取應急措施,如儲存文檔、關閉系統等。但是如果市電發生異常,又未安裝監控軟件,而用戶又不在現場,當UPS電池供電耗盡時,輕則造成資料的流失,重則造成電腦與周邊設備內部元件損壞。因此購買UPS時,最好同時購買電源監控軟件以實現完善的電力保護。

34、UPS的網絡管理功能,是否適用于一般用戶?

過去個人電腦用戶大多使用操作系統處理個人資料。當市電異常時,資料的流失僅僅局限于個人資料而已。但對于目前流行的電腦網絡系統,如WINDOWS、NT、UNIX而言,系統擔負著整個工作站資料的管理與使用,即使是短暫的斷電,對系統本身所造成的破壞以及大量資料的流失也是無法估量的。所以用戶應當從自身未來發展的角度出發,在選購不間斷電源(UPS)時,應當把網絡管理功能考慮進來。

35、UPS的通訊接口有哪些?

目前市場上銷售的不間斷電源(UPS)采用的通訊接口有以下幾種:(A)繼電器連接;(B)RS-232接口;(C)AS400接口;(D)SNMP接口;(E)USB接口。其中AS400接口主要是針對IBM電腦設計的。而SNMP由能夠使UPS無須通過電腦設備就可以連上網絡,同時通過網絡對UPS進行監控。繼電器連接與RS-232接口是最常見的,現將其功能簡單介紹如下:繼電器連接方式,能夠使UPS通過監控軟件監控市電是否正常,電池電壓是否過低,同時提供自動儲存文檔和系統關閉等功能。RS-232通訊間接口除了具有繼電器方式連接的全部功能以外,還可以通過監控軟件實時監控不間斷電源的電壓、電流、頻率、負載容量等,并且可以設置UPS開關機時間與廣播功能。USB(萬用串行接口)是今后通訊接口的發展趨勢,目前使用USB接口的UPS已經開始出現。USB的功能與RS-232相似,未來USB接口的使用將越來越普遍。

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