华瑞电源电池网 2009-05-18
随着社会的发展和人民生活水平的提高以及电脑硬件价格的不断下降，个人电脑已逐渐进入越来越多的百姓家里，成为人们日常工作、学习、娱乐不可缺少的工具之一，甚至有不少家庭还配置了Modem、打印机、扫描仪等电脑外部设备。但是，他们都忽视了一样很重要的东西：UPS。
一、UPS及其工作原理简介
UPS是英文Uninterruptible Power Supply的缩写，意为"不间断供电电源"，是一种含有储能装置（常见的是一块密闭式蓄电池），以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。
你肯定要说，家里买这玩艺干吗，单位的电脑才需要配UPS，又不是经常停电，家里的电脑用不上，没必要在这上面浪费几百块钱（我问过很多家里有电脑的朋友，他们有的根本就不知道什么是UPS，或者UPS是干什么用的?）。其实，这是人们对UPS的误解。
我不妨先给你算笔帐，一台配置高档一点的家用多媒体电脑的价格至少要六千多元人民币，而一台功能多、性能优良的家用小型UPS的市场零售价在人民币六百元左右，只占了整台电脑价格的十分之一左右，也就是说，十分之一的部分百分之百地保护了所有的电脑设备（主板、CPU、硬盘、显示器中任何一样的价格都远远超过了UPS的价格），你说值不值？
下面，让我们先简单地了解一下UPS的工作原理。
当我们没有使用UPS的时候，PC机、打印机等终端设备是直接接入市电使用的，用了UPS，就将PC机、打印机等终端设备接到UPS上使用，而UPS再接入市电。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给终端设备(相对于UPS而言，我们将这些终端设备称为负载)使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向自己的内置电池充电；当市电中断(例如停电)时, UPS 立即将内置电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载的软、硬件系统不受损坏。
二、市电对家用PC机及其终端设备的影响
那么，如果我们的PC机等终端设备不使用UPS，又会受到哪些影响呢？不少人都有一个常见的错误概念，认为我们使用的市电，除了偶尔发生的停电事故外，都是连续而且恒定的。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、充电器等负载不仅从电网中获得电能，还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，如雷击、输变电系统断路或短路、电源插头错误拔插等，都会危害电力的正常供应，从而影响负载的正常工作。尤其需要特别指出的是，PC机、打印机、扫描仪等都属于非常精密的电子设备，对它们的影响表现得尤为突出。
对于PC机来说，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，需要不断的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和时间；而象Linux这样的操作系统（现在不少的电脑爱好者使用这种操作系统），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，从而使硬盘产生坏道，严重的，甚至还会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。
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（例如常见的家用空调关机时），电网因突然卸载而产生的高压（我们都会有这样的切身体会：在晚上6:00至9:00左右的时间段，是用电的高峰期，市电电压普遍偏低，家里的照明灯比较暗，过了用电高峰期，比如说在晚上10:00左右，你会发现家里的照明灯突然一闪，并且亮了很多，这就是我们在日常生活中最常见到的一种电涌现象）。
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。
. 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，或由德什晃榷ǖ牡缭垂┑缢隆?br>
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（我们国家的很多地区存在这个问题）。
8. 市电中断(power fai1)：即我们通常遇到的停电。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。
通过上面的介绍，相信你已经认识到了问题的严重性，也许性急的你现在就想去买一台UPS回来！
实际使用环境中，存在以下常见电源故障，它们是：电源中断、电压下陷、电压浪涌、减幅振荡、电源干扰、电压突波、电压波动及谐波失真等。
您在工作中一定会遇到过以上一种或几种电源故障，这些故障会直接危害到您的重要数据和网络系统。不是每一种UPS都解决以上这些电源故障，也不是所有的办公?肪扯夹枰饩鏊械缭垂收系腢PS。共有三个层次的UPS：
后备式：
最适用于保护单台PC机或工作站，能为您解决常见电源故障中的三大故障，包括：电源中断、电压下陷及电压浪涌。而且相对应的UPS，价格最为低廉。
在线互动式：
可有效地解决五种常见电源故障：电源中断、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡及电压干扰。价格适中，最适用于小型网络环境。
双变换在线式：
全面解决上述各种电源故障，提供高层次的电源保护，适用于保护关键系统、重要数据，被广泛应用于数据中心、大型网络、行业系统（金融、邮电、医院、电力、航天航空、军事等）。
您可以根据实际需要来选用UPS：
（1）UPS额定输出容量的选择
用户应根据所用设备的负荷量统计值来选择所需的UPS输出功率（KVA值）。为确保UPS系统的效率和尽可能延长UPS的使用寿命，一般推荐参数是：用户的负载量仅占UPS的输出功率的60%-70%为宜。 （2）尽可能先用单台大容量UPS大量实践证明，采用单台容量较大的UPS集中供电方式，不仅有利于集中管理UPS，有效利用电池能量，而且降低了UPS的故障率。以下UPS平均无故障工作时间（MTBF）数据可供参考：
●1-5KVAUPS的MTBF为4-9万小时
●5-20KVAUPS的MTBF为13-17万小时
●30-400KVAUPS的MTBF为20-25万小时
（3）根据用户的不同配送系统，有三种UPS机型可供用户选择
●单进（220V输入）/单出（220V输出）机型：选用此机型时，虽然用户无需考虑市电三相输入平衡带载问题，但必须考虑市电配电的三相均衡带载问题。
●三进（380V输入）/单出（220V输出）机型：表面上看起来，似乎用户无需考虑电三相输入平衡带载问题，其实不然，用户应为它的交流旁路市电输入的相线和中线配置上可单相承担UPS额定输出电流的导线载面积。
●三进（380V输入）/三出（380V输出）机型：一般说来，要求用户将UPS输出端的负载不平衡度控制在不超过30%-40%范围内。
（4）容错冗余供电
对供电质量要求很高的计算中心、网管中心（例如：银行、证券、航宇航中心等），为确保对负载供电的万无一失，常需要采用如下几种具有“容错”功能的冗余供电系统。
●主机-从机型“热备份”冗余供电系统：其结构形式是将主机UPS的交流旁路连接到从机UPS的逆变器电源输出端，万一主机UPS出故障时，改由从机UPS带载。这种冗余工作方式由于没有“扩容”功能和可能出现4MS的供电中断，而使其应用范围有限。
●“1+1”型直接并机冗余供电系统：它是通过将两台具有相同功率UPS的输出置于同幅度、同相位和同频率的状态而直接并联起来。正常工作时，由两台UPS各承担1/2负载电流，万一其中一台UPS出故障时，由剩下的一台UPS来承担全部负载。这种并机系统的平均故障工作时间MTBF是单机UPS的7-8倍，从而大大提高系统的可靠性。
●多机直接并机冗余供电系统：某些UPS，可以将多台UPS以“N+1”冗余方式直接并机工作。请注意：随着多台并机系统中的N数量增大，并机系统的MTBF值会逐渐下降。因此，在条件允许时，应尽可能减少多机并机系统中UPS单机的数量。
（5）应将UPS用蓄电池组置于20℃-25℃的环境下运行
不管UPS的充电器是否具有充电温度补偿功能，都必须将UPS用的蓄电池置于20℃-25℃范围内。过低的环境温度会造成蓄电池的放电容量下降，超过25℃时，会造成蓄电池的使用寿命缩短。
（6）UPS供电系统中的中线截面积应用加粗
鉴于计算机和通讯设备等非线性负载均属于“整流滤波型”负载，从而造成流过供电系统中的中线电流急剧增大，为防止因中线过流或中线电压过高而造成不必要的烦，应将中线的截面积加粗为相线的1.5-2倍。
（7）宜选用具有双原边绕组（交流旁路和逆变器）输出隔离变压器的UPS机型
大量运行实践证明，如果出现在UPS输出端的中线对地线的“干扰”电位过高，会导致计算机网络的数据通讯的误码率增高
