什么是UPS？UPS常用電池的應(yīng)用有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-19 16:08
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UPS的應(yīng)用越來越廣泛，幾乎遍布所有的行業(yè)，而且因?yàn)闃I(yè)務(wù)的千差萬別，應(yīng)用場景日趨多樣化。
UPS是“電力保護(hù)神”，它能夠通過市電整流，然后給蓄電池充電，再通過蓄電池給逆變器供電，以此達(dá)到在市電斷電之后，能為負(fù)載提供潔凈、不間斷的供電等目的，避免因市電中斷、雜訊干擾、諧波干擾、三相不平衡、雷擊或突波、電壓過高或過低、頻率異常而帶來的資料流失、設(shè)備故障、硬件損毀、系統(tǒng)宕機(jī)等安全隱患。
也因此，UPS的應(yīng)用越來越廣泛，幾乎遍布所有的行業(yè)，而且因?yàn)闃I(yè)務(wù)的千差萬別，應(yīng)用場景日趨多樣化。
UPS種類及其應(yīng)用場景
UPS按照工作原理分為后備式UPS、在線互動(dòng)式UPS和在線式UPS。
后備式UPS運(yùn)行效率高、噪音低、價(jià)格相對(duì)便宜，主要是讓使用者有時(shí)間備份數(shù)據(jù)，因其存在時(shí)間切換的問題，且一般只能持續(xù)供電幾分鐘到幾十分鐘，不適合用于關(guān)鍵性的供電不能中斷的場所。主要適用于市電波動(dòng)不大，對(duì)供電質(zhì)量要求不高的場合，比較適合家庭使用。
在線互動(dòng)式UPS保護(hù)功能和軟件功能較強(qiáng)，可以進(jìn)行UPS的遠(yuǎn)程控制，簡化、方便管理工作，并提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。因其穩(wěn)頻特性并不理想，不適合做常延時(shí)的UPS電源，但它體積小可以放在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)，可以用在計(jì)算機(jī)房、一體化數(shù)據(jù)中心和基站。
在線式UPS不存在時(shí)間切換的問題，其供電持續(xù)長，一般為幾個(gè)小時(shí)到十幾個(gè)小時(shí)，主要是可以讓使用者在停電的情況可像平常一樣工作，適用于對(duì)電源有嚴(yán)格要求、不允許有停電現(xiàn)場的場合，比如計(jì)算機(jī)、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)。
在線式UPS種類及其應(yīng)用場景
在線式UPS按照設(shè)計(jì)電路工作頻率分為工頻機(jī)和高頻機(jī)兩種。
工頻機(jī)通常電路采用全橋整流、全橋逆變方式。開關(guān)管工作頻率在5KHZ左右。必需內(nèi)置輸出隔離變壓器才能工作。機(jī)器內(nèi)部電力器件（如變壓器等）都較大，一般在帶載較大運(yùn)行時(shí)存在較小噪聲，但該機(jī)型在惡劣的電網(wǎng)環(huán)境條件中耐抗性能較強(qiáng)，可靠性及穩(wěn)定性更突出一點(diǎn)。在某些要求UPS有隔離裝置的場合，如工業(yè)、金融、交通等應(yīng)用，工頻機(jī)是較好的選擇。
高頻機(jī)通常采用正負(fù)半波整流、半橋逆變方式。開關(guān)管工作在20KHZ左右?？梢允∪ポ敵龈綦x變壓器。以微處理器作為處理控制中心，以軟件程序的方式來控制UPS的運(yùn)行。因此，體積小、重量輕、效率高、成本低、噪音低，節(jié)能占優(yōu)。適用于電網(wǎng)比較穩(wěn)定及灰塵較少、溫/濕度合適的環(huán)境，如辦公場所。
高頻UPS種類及其應(yīng)用場景
高頻UPS一般分為傳統(tǒng)塔式UPS、機(jī)架式UPS和模塊化UPS三種。
塔式UPS需單獨(dú)放置，通常采用并聯(lián)冗余方案，并具備維修旁路的功能。能在正常交流供電中斷時(shí)，將蓄電池輸出的直流變換成交流持續(xù)供電的電源設(shè)備。主要適用于小容量場景，可為單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。
機(jī)架式UPS針對(duì)小空間機(jī)房設(shè)計(jì)，體積小、高度僅為1U，可以放在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)，節(jié)省占地空間，便于安裝、使用、擴(kuò)容及維護(hù)。靜態(tài)切換開關(guān)具有自動(dòng)、手動(dòng)兩種工作方式，可以實(shí)現(xiàn)無間斷切換。具備電池過欠壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、輸出欠壓告警、輸出短路、過溫等保護(hù)功能。廣泛應(yīng)用于通信、電力、公安、消防、廣電、金融、軍隊(duì)、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)。
模塊化UPS安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中，節(jié)省占地面積與空間，便于安裝、使用及維護(hù)，能夠使用較短的功率連接電纜。功率模塊、靜態(tài)開關(guān)模塊、監(jiān)控模塊均具有在線熱插拔、擴(kuò)容、易維護(hù)等功能，任一組件拔出或故障均不影響系統(tǒng)供電，可靠性高，可應(yīng)用于信息、通信、電力、金融、制造業(yè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑、軍工、航天航空等領(lǐng)域。
科普專家建議：因?yàn)樾袠I(yè)的不同，允許業(yè)務(wù)中斷的容忍度、IT系統(tǒng)的供電等級(jí)也是不同的，需要針對(duì)業(yè)務(wù)場景、業(yè)務(wù)形態(tài)、業(yè)務(wù)需求、業(yè)務(wù)特點(diǎn)等具體情況具體分析、權(quán)衡考慮的基礎(chǔ)上，選擇適應(yīng)其自身應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)及其負(fù)載特性的UPS。在UPS應(yīng)用中的電池共有三種：包括開放型液體鉛酸電池，免維護(hù)電池，鎳鉻電池?，F(xiàn)UPS廠家所配的電池一般為免維護(hù)電池，下面以免維護(hù)電池為主介紹三種電池的特點(diǎn)：
1：開放型液體鉛酸電池：此類電池按結(jié)構(gòu)可分為8-10年，15-20年壽命兩種。由于此電池硫酸電解會(huì)產(chǎn)生腐蝕性氣體，此類電池必須安裝在通風(fēng)并遠(yuǎn)離精密電子設(shè)備的房間，且電池房應(yīng)鋪設(shè)防腐蝕瓷磚。
由于蒸發(fā)的原因，開放電池需定期測量比重，加酸加水。此電池可忍受高溫高壓和深放電。電池房應(yīng)禁煙并用開放型電池架。
此電池充電后不能運(yùn)輸，因而必須在現(xiàn)場安裝后充電初充電一般需55-90小時(shí)。正常每節(jié)電壓為2V，初充電電壓為2.6-2.7v。
2：免維護(hù)電池：又名閥控式密封鉛酸蓄電池，在使用和維護(hù)中需遵循下列原則：
a：密封電池可允許的運(yùn)行范圍為15度-50度 ，但5度-35度之內(nèi)使用可延長電池壽命。在零下15度以下電池化學(xué)成分將發(fā)生變化而不能充電。在20度到25度范圍內(nèi)使用將獲得最高壽命.電池在低溫運(yùn)行將獲得長壽命但較低容量，在高溫運(yùn)行將獲得較高容量但短壽命。
b ：電池壽命和溫度的關(guān)系可參考如下規(guī)則，溫度超過攝氏25度后，每高8.3度電池壽命將減一半。
c：免維護(hù)電池的設(shè)計(jì)浮充電壓為2.3V /節(jié)。12V的電池為13.8V。CSB公司建議每節(jié)2.25-2.3V。在120節(jié)電池串聯(lián)的情況下，溫度高于攝氏25度后，溫度每升高一度浮充電壓應(yīng)下調(diào)3MV。同樣溫度每升高一度為避免充電不足電壓應(yīng)上調(diào)3MV。放電終止電壓在滿負(fù)荷（<30分鐘）情況下為1.67V每節(jié)。在低放電率情況下（小電流長時(shí)間放電）要升高至1.7V-1.8V每節(jié)，APC SYMMETRA可根據(jù)負(fù)載量調(diào)節(jié)充電電壓。
d:放電結(jié)束后電池若在72小時(shí)內(nèi)沒有再次充電。硫酸鹽將附著在極板上絕緣充電，而損壞電池。
e：電池在浮充或均充時(shí)，電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體在負(fù)極板電解成水，從而保持電池的容量且不必外加水。但電池極板的腐蝕將減低電池容量。
f：電池隔板壽命在環(huán)境溫度為30-40度時(shí)僅為5-6個(gè)月。長時(shí)間存放的電池每6個(gè)月必須充電一次。電池必須存放在干燥 涼爽的環(huán)境。在20度的環(huán)境下免維護(hù)電池的自放電率為3-4%每個(gè)月，并隨溫度變化。
g：免維護(hù)電池都配有安全閥，當(dāng)電池內(nèi)部氣壓升高到一定程度時(shí)安全閥可自動(dòng)排除過剩氣體，在內(nèi)部氣壓恢復(fù)時(shí)安全閥會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。
h：電池的周期壽命（充放電次數(shù)壽命）取決于放電率，放電深度，和恢復(fù)性充電的方式， 其中最重要的因素是放電深度。在放電率和時(shí)間一定時(shí)，放電深度越淺，電池周期壽命越長。免維護(hù)電池在25度100%深放電情況下周期壽命約為200次。
i：電池在到達(dá)壽命時(shí)表現(xiàn)為容量衰減，內(nèi)部短路，外殼變形，極板腐蝕，開路電壓降低。
j：IEEE定義電池壽命結(jié)束為容量不足標(biāo)稱容量AH的80%。標(biāo)稱容量和實(shí)際后備時(shí)間非線性關(guān)系，容量減低20%相應(yīng)后備時(shí)間會(huì)減低很多。一些UPS 廠家定義電池的壽命終止為容量降至標(biāo)稱容量的50-60%。
k：絕對(duì)禁止不同容量和不同廠家的電池混用，否則會(huì)降低電池壽命。
l：若兩組電池并聯(lián)使用，應(yīng)保證電池連線，匯流排阻抗相同。
m：免維護(hù)電池意味著可以不用加液，但定期檢查外殼有無裂縫，電解液有無滲漏等仍為必要的。
3：鎳鉻電池：此類電池不同于鉛酸電池，電解時(shí)產(chǎn)生氫和氧而不產(chǎn)生腐蝕性氣體，因而可安裝在電子設(shè)備的旁邊。且水的消耗很少，一般不需維護(hù)。正常壽命為20-25年。遠(yuǎn)比前面提到的電池昂貴。初始安裝的費(fèi)用約為鉛酸電池的三倍。并不會(huì)因環(huán)境溫度高而影響電池壽命，也不會(huì)因環(huán)境溫度低而影響電池容量。一般每節(jié)電壓為1.2V，UPS因應(yīng)用此類電池需設(shè)計(jì)較高的充電器電壓。
