ups在家庭中的应用

UPS在家庭中的应用 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、开关电源等负载不仅从电网中获得电能，还对电网本身 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、电源插头地错误拔插等，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。 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，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 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，别急，请接着往下看。 下面，我 将详细地向您介绍 UPS 的分类、选购以及使用方法和注意事项。 三. UPS 的分类 首先，我们需要了解的是，从工作原理上分，UPS 可分为后备式 （OFF LINE ）和在线式（ ON LINE ）两种。 从原理上看，后备式 UPS 同在线式 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，一般为 4ms。 你不用担心，这么短的转换时间是不会造成你的 PC 机掉电的，为 什么这么说呢？因为所有的计算机都有一种称作电容的储能设备，它 就象一个可充电电池，当计算机电源中断时，电容为计算机(包括硬盘 驱动)提供电能。电容的容量非常有限，如果不给它充电的话，它维持 计算机工作的时间不会超过 50 毫秒，幸运的是电源每 8.5 毫秒就给电 容充一次电。根据专家用电源故障模拟仪反复测试的结果表明，连续 65 毫秒不给 PC 机供电，即使在硬盘读写时，它们仍能正常运行。 大家很自然地提出这样的问题：为何不增大电容容量，使计算机 在电源中断能连续运行许多分钟而不是 50 毫秒呢？答案是：能让一台 台式 286 电脑连续运行 10 分钟的电容要包括大约一万个电极，每一个 有饮料罐那么大；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。 在线式 UPS 几乎可以解决所有的常见电力问题，在有市电时，功 能为稳压和防止电力波动干扰，因为其功能较完善，所以其成本也随 着性能的增强而上升，价格较后备式 UPS 贵很多。在线式 UPS 主要用 于对电源要求非常严格的一些计算机设备、医疗器械等， ，一般与多个 外置蓄电池串接使用以延长供电时间，多为单位配置。 后备式 UPS 主要是用来给单台 PC 机提供电源保护，具有体积小、 价格低、操作简单的特点，非常适合家庭使用，所以，当你为家用电 脑购买 UPS 时，您可以选购后备式的。本文后面所述内容，除非特别 申明，均以后备式 UPS 为对象进行说明，请读者注意。 四. UPS 的选购 选购 UPS 时，仅仅知道它们的分类是远远不够的，你至少还需要 清楚以下三点： 1、 性能参数 UPS 作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义，应是 我们选购时的考虑重点。有这么几项主要的性能参数是必须注意的： （1）最大输出负载容量 最大输出负载容量是其中的一项非常重要的指标，容量越大，表 示可同时接入到 UPS 上使用的设备越多。需要提醒的是，且不可一味 地追求大容量，容量越大，UPS 的体积也越大，价格也更贵，要依据 自己的实际情况进行选购。如果你只是对自己的 PC 机（一台主机+一 台显示器）提供电源保护，选购一台 500 瓦的 UPS 就能够满足你的需 要了；如果你要对 PC 机、打印机、扫描仪都提供电源保护，那你就有 必要购买一台最大输出负载容量为 1KVA 的 UPS 了。 关于负载的问题，因为不同型号和品牌的 UPS 会有差异，在此建 议各位，一是参看 UPS 的随机说明书，二是在购买 UPS 的时候，将自 己的使用要求告诉 UPS 销售商，请他们给你提供帮助和参考意见。 （2）电池备用时间 电池备用时间的长短，决定了当市电断电时，UPS 能够给 PC 机 及其外设持续供电多长时间。对于不同品牌、最大输出负载容量和实 际负载容量相同的 UPS 来讲，由于它们可能配置了不同的蓄电池，因 而能够给 PC 机及其外设持续供电的时间也是不一样的。这一点很重要。 假设你正在网上更新你的主页，并且需要更新的主页内容很重要，眼 看还有五、六分钟的时间就可以完成了，这个时候突然停电了，如果 你配置的 UPS 在市电断电后，能够持续供电十分钟，那停电对你就没 有什么影响了，但是，如果你的 UPS 只能维持五分钟甚至更短的时间， 后果会怎样呢! 需要告诉大家的是，电池备用时间的长短，受到很多方面的影响。 一台 UPS，它的最大输出负载容量越大，实际接入的负载越少，所能 持续供电的时间也就越长，同时，UPS 使用的年限和使用环境，都会 不同程度地影响到电池备用时间的长短。 一般来讲，一台正常使用着的、最大输出负载容量为 300W 的 UPS，在负载仅为一台 PC 机（可以包括一块外置或内置 Modem）的 时候，在市电断电后，能够持续供电 58 分钟左右。 （3）输入电压 市电电压输入范围宽，则表明对市电的利用能力强（减少电池放 电） 。 （4）输出电压和输出频率 输出电压和输出频率范围小，则表明对市电调整能力强，输出稳 定。 2、 UPS 的功能 有的型号的 UPS 不仅能够给 PC 机提供电源保护，还能够利用自 身配置的 RJ45（以太网线接口）或 RJ11（普通电话线接口）端口，对 网络线缆或上网用的 Modem 提供突波保护，比如说，在雷雨季节，在 利用电话线上网的时候，Modem 存在遭受雷电袭击的危险，通过将电 话线接入 UPS 的 RJ11 端口后再接入 Modem，就可以避免雷电的袭击； 利用 UPS 的随机软件，不但能够对 UPS 的使用情况进行实时的监控管 理，还可以实现在市电断电的情况下自动保存文件后关机的功能，这 个功能还是比较实用的，假设你的 PC 机在家里兼作自动应答的传真机 或录音电话使用，如果停电的时候，家里正好没人，利用 UPS 软件的 自动存盘关机功能，你就不用担心会丢失接收到的信息了。 3、 UPS 的品牌和经销商 现在市场上的 UPS 品牌众多，良莠不齐，让一般的消费者很难选 择。笔者强烈建议广大消费者在购买 UPS 时，一定要选择名牌的 UPS。首先，名牌的 UPS 产品具有性能优良、安全可靠的特点，其次， 名牌的 UPS 能够提供良好的售后服务和完善的技术支持，通常，这些 UPS 都提供了一到三年的全国联保服务，这意味着不管你是在哪里购 买的 UPS，一旦出现问题，你都可以选择离你最近的维修站进行免费 维修。 另外，在购买 UPS 的时候，一定要选择正规的、信誉良好的经销 商，有条件的话，最好去专门的 UPS 代理商或经销商处购买，这样才 能够保证不会上当受骗。现在市面上有很多假冒伪劣的 UPS，这些 UPS 多是假冒一些名牌 UPS 产品，从外观上看，包装和外形是一模一 样的，而且也能够使用，比如说，在停电的时候，也能够供电等，且 售价同真品也是一样的。一些不法经销商正是利用这些，在明知它们 是假冒产品的情况下，为了多赚取一些利润，依然堂而皇之地摆在柜 台上销售，致使消费者上当受骗，遭受损害。 买到了一台自己满意的 UPS 后，如果对 UPS 的使用和保养的方法 不当，不但会给自己带来不必要的麻烦，还会影响到 UPS 的使用寿命。 不同型号的家用 UPS 的使用和保养方法基本上是相同的，只是在一些 细节上会有少许的不同，当你买回一台 UPS，不要急于拆开就用，一 定要仔细地看完说明书后，严格地按照说明书的要求来使用。 五. UPS 的使用方法和注意事项。 家用 UPS 的使用方法比较简单。将 UPS 的插头插入市电插座，需 要注意的是，一定要确保市电插座的零、火线正确，即满足“左零右火 “，同时保证地线接地情况良好，将需要不间断供电的设备，例如电脑 主机、显示器等的电源线插头插入 UPS 背部的插座，打开 UPS 的电源 开关，等 UPS 自检通过后，再依次开启显示器、电脑主机等。 如遇市电中断的情况，因为家用 UPS 的供电时间是有限的，要立 刻保存当前的工作，并关闭电脑主机和显示器以及其它外设，然后再 关闭 UPS，等市电供电恢复正常后再继续使用。 在使用的过程中，还要注意的是，UPS 内有大容量蓄电池，在没 有专业人员在场的情况下，请不要随意打开 UPS 的外壳，以防触电； 也不要为了省事，将茶杯或饮料瓶等装有液体的容器放在 UPS 上，防 止液体溅入 UPS 内部，导致 UPS 短路，因为 UPS 内部如果短路，会 导致电击或着火；另外，接入 UPS 的负载容量不能过大，要根据 UPS 的最大输出负载容量来计算可以接入的负载容量。 一般的计算公式为： UPS 的最大输出负载容量 UPS 的外接负 载容量 0.8 即 UPS 的外接负载容量应为 UPS 的最大输出负载容量的 80% 以下，选择 80% 负载主要是考虑到负载启动的冲击电流以及用 户今后扩容的需要。 关于负载的问题，在此，再一次建议各位读者，一是参看 UPS 的 随机说明书，二是在购买 UPS 的时候，将自己的使用要求告诉 UPS 销 售商，请他们给你提供参考和帮助。 六. UPS 的维护和保养 良好的维护和保养，可以极大地延长 UPS 的使用寿命。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。所以说，对 UPS 的维护和保养，实际上 主要就是对 UPS 内部的蓄电池的维护和保养。 蓄电池的种类一般可分为铅酸电池、铅酸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 13 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；价格低廉 铅酸免维护电池/新型电池/ 无需加水，期望寿命一般为 57 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 2040 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 现在的后备式 UPS 多数配置的是铅酸免维护电池。影响电池使用 寿命的因素有：UPS 的使用环境、环境温度、充放电电流、充 电电压、 放电深度，在这些方面需要注意的是： 1. UPS 的使用环境 UPS 应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，这样可以 减少有害灰尘对 UPS 内部线路的腐蚀；还要避免受到阳光、加热器 （如冬天用的取暖器）或其他辐射热源的影响。UPS 应正立放置, 不 可倾斜角度。 2. 环境温度 环境温度对 UPS 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。环境温度在 25左右是比较理想的，这样的环境温度对电 脑主机和显示器也是非常适宜的。 3. 充放电电流 UPS 电池充放电电流一般以