为电脑保驾护航——小型办公及家用UPS的选购

Author: 沈舟 Date: 2000年 第25期

  以前,UPS大量应用于金融、邮电等关键领域,中小型企业和个人用户很少配备UPS。而现在情况却大不一样了,越来越多的用户开始认识到UPS电源不仅仅能够作市电中断后的后备电源,而且能够为设备提供市电供电不稳定、雷击、浪涌等多种电源损害保护;同时UPS的价格也不断在下降,UPS厂商相继推出了一系列颇具新意的、价格低廉的适合小型企业以及家庭用户使用的UPS产品。
#1    UPS的作用与分类
  在UPS的发展之初,它仅被视为一种备用电源,但由于一般市电电网都存在质量问题(如电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或欠压甚至电源中断等),常导致计算机等电子系统经常受到干扰,造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被损坏等严重后果。因此,UPS日益受到重视,并逐渐发展成为一种具有稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压冲浪等功能的电力保护系统。
  UPS的保护作用首先表现在对市电电源进行稳压,此时UPS就是一台交流市电稳压器,同时,市电对UPS电源中的蓄电池进行充电。UPS的输入电压范围比较宽,一般情况下从170V到250V的交流电均可输入,而由它输出的电源的质量是相当高的,后备式UPS输出电压稳定在±5%~8%,输出频率稳定在±1Hz;在线式UPS输出电压稳定在±3%以内,输出频率稳定在±0.5Hz。当市电突然停电时,UPS立即通过逆变转换器向计算机供电,使计算机得以维持正常的工作并保护计算机的软硬件不受到损害,所以把UPS称为计算机的保护神并不过分。
  目前人们所指的UPS均指的是静态变换式,它可分为后备式或离线式(Off Line)、在线式(On Line)、在线互动式(Line Interactive)三大类UPS电源。
#1  1.后备式UPS
  在正常情况下,后备式UPS的逆变器处于非工作状态,电网通过稳压和滤波环节直接供给计算机等负载,此时,电池处于充电状态。当电网电压超出UPS的输入范围,即当市电异常时,后备式UPS通过转换开关切换到电池状态,后备电池开始工作,此时电池通过逆变器转换成交流正弦波或方波供给计算机等负载。
  后备式UPS电源的切换时间一般为4毫秒~10毫秒,对一般的计算机设备不会造成影响。后备式UPS采用的是抗干扰分级调压稳压技术,当市电电压正常时,逆变器处于非工作状态,电网电能直接供给负载,电能转换效率很高。由于后备式UPS工作时大都输出准方波,供电质量相对较差,只适用于要求不高的场合,并且功率一般都较小,多在2000瓦以下。但后备式UPS产品价格低廉、运行费用低,电池寿命也较长,一般为3年~5年,适合于小型办公企业和家庭用户使用。
#1  2.在线式UPS
  当市电正常时,在线式UPS输入交流电压,通过充电电路不断对电池进行充电,同时AC/DC电路将交流电压转换为直流电压,然后通过逆变器再将直流电压逆变成交流正弦波电压供给负载,起到无级稳压的作用;而当市电中断时,后备电池开始工作,此时电池的电压通过逆变器变换成交流正弦波或方波供给负载,因此无论是市电供电正常时,还是市电中断由电池逆变供电期间,逆变器始终处于工作状态,这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响,真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频以及零转换时间。在线式UPS的这种特点,使它比较适合于用外加电池或加装优质发电机的方法,改装成长时间不间断供电系统,简称为“长效UPS”。在线式UPS输出多为正弦波,电压及频率稳定,所以它多被用在供电质量要求很高的场所。但其价格比后备式UPS要高得多,不太适合小型办公或家庭使用。
#1  3.在线互动式(Line Interactive)UPS
  在线互动式UPS是介于后备式和在线式工作方式之间的UPS设备,它集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点。市电经过电网电压调节器(交流稳压器)送到变压器B的端口“1”,将电压稳定度调整到5%,变压器端口“2”接逆变器——双向变换器,这一部分再进一步将稳压度调整到2%,然后输出到负载端口“3”。端口“1”和端口“2”是同时工作的,而变压器B是具有抗干扰性能的超隔离变压器。这种UPS省去了输入变压器和单独的充电环节,因此降低了造价。在线互动式UPS的逆变器始终处于工作状态,与后备式UPS相比,转换时间非常短,其交流输出电压稳定性较好,但稳频特性不理想。充电器由双向变换器组成,充电效果不是非常令人满意,故不适合作长延时的UPS。在线互动式UPS价格远远低于在线式UPS,只比后备式UPS价格稍高,因此也是一种适合小型办公或家庭使用的UPS。
#1    选购UPS的具体参考指标
  从目前的使用情况来看,UPS并不像微机那样普及,不少用户因缺乏UPS的必要知识,致使在购买UPS时感到无从下手,或者出现购买的UPS不能满足负载要求而经常出现故障的情况,影响了工作,浪费了资金。下面就谈一谈选购UPS主要应当考虑的几个重要因素:
#1  1.选择合适的UPS容量
  UPS容量的确定取决于负载功率的大小。负载功率可用估算法进行简单计算,先列出所有须保护的设备,别忘了显示器、外挂硬盘以及打印机等其他设备。把各个单项负载的功率加起来得到的和,再乘以一个保险系数K(K一般取1.3)作为总的功率负载,即可确定出所需UPS的容量了。各项负载的功率可以通过将每一负载标明的电压及电流值(这些数据可在设备后背的铭牌上找到)相乘,即可获得其功率值。有些设备用瓦特(W)表明电能需要,将瓦数乘以1.4即可获得大致的功率(伏安数)。
  为了延长UPS的使用寿命,UPS不宜长期处于满负荷状态下运行,同时为了延长蓄电池的使用寿命,UPS也不宜长期处于过度轻负荷状态下运行。因此选购UPS时,一般选取负载量的140%~150%作为UPS的容量。一般小型办公以及家庭使用UPS容量在500伏安-1500伏安之间。
#1  2.UPS的相数
  目前,UPS的相数类型大致有三相输入/三相输出、三相输入/单相输出和单相输入/单相输出等三种。用户应根据负载的具体情况及使用要求进行选择,一般情况下,大功率的UPS(100千伏安以上)都是三相输入/三相输出;中、小功率的UPS(2千伏安以下)均为单相输入/单相输出。三相输出电源设备结构复杂,维护保养困难,且价格较贵,因此在满足负载要求的情况下(通常情况下负载均为单相),宜优先选择单相电源输出的UPS;对输入来说,有些负载的工作电流较大,且要求电流波动小,这时可选择三相电源输入的UPS,以使系统工作状态更加平稳可靠。中、小功率的UPS应用特别广泛,故对其相数的选择应尤其慎重。对于家用及小型办公室来讲,选择微功率单相输入/输出的UPS完全可以满足日常工作需要。
#1  3.UPS的工作方式
  对一般计算机而言,选择后备式或在线互动式UPS即可满足要求。虽然这种UPS在电源切换过程中存在相对较长的切换时间,对计算机有瞬间的电流冲击,但目前计算机的电源一般均能承受,并且两者电源质量稳定,价格便宜。适合对电力环境要求不高且经济条件有限的家庭及小型办公用户。
#1  4.UPS的保护时间
  UPS的保护时间即UPS的蓄电池能够持续供电的时间。这要根据用户所在地的市电供电情况来综合考虑,如果市电能够保证正常供电,只是偶尔有瞬时停电的情况,选择普通的后备式UPS即可满足需要;如果市电停电的时间稍长,所选的UPS的最短持续供电时间应足以保证用户能够做好停机前的所有工作。
#1  5.UPS的过载能力
  选购UPS时要特别重视UPS的过载能力,过载能力强的UPS遇到输出端一般性的过载或启动浪涌电流冲击时,它依靠逆变器本身的过载能力来承担短时过载电流,这样就减少了市电和电池供电的切换,这样就大大提高了UPS的可靠性,降低了故障率。
#1  6.软件管理与监控软件
  大量UPS采用微处理器进行控制,电源的管理功能得到加强,智能性大大提高,电源变得更“聪明”。管理软件通过RS-232口与计算机通讯,监测UPS电源的参数,使电源自身的控制和保护功能更加完备,UPS电源变得更加安全可靠。此外,完善而稳定的监控软件将大大提高UPS的应用水平,同时也将进一步提高UPS的整机可靠性。当UPS电池后备电力耗尽时,监控软件会安全地自动保存和关闭运行的程序,并且自动关闭操作系统,这就更安全地保护了数据资料。
#1    介绍几款主流产品
  下面介绍几款性价比较高的,适合家庭及小型办公使用的知名企业生产的UPS产品。
#1  1.APC公司ack-UPS 500系列
  APC公司以生产高可靠性、模块化在线互动式产品而著称,产品具有很强的网络管理功能。在小功率UPS方面,以Back-UPS 500系列产品为代表。
  APC BK500AVR是一款在线互动式产品,它采用了金属外壳,长条形结构,前面板采用了半径较小的圆弧形设计,颇具特色。机器具有开机自检功能,在自检过程中使用后备电池供电,对于接地不良等布线问题以及内部故障问题发出警告,可有效地保护UPS机器本身,采用了具有恢复按钮的过载保护断路器,可方便恢复到正常工作状态。
  APC BK500是一款后备式产品,它的外形与APC BK500AVR几乎完全相同,只是操控面板更加简洁,在整个操控面板上只有一个带显示灯的开关,操作非常方便。
#1  2.山特公司TG1000与MT-500
  TG1000系列是专为PC机用户设计的UPS产品,采用Motorola CPU集成控制,在技术上移植了山特在线式UPS的高频技术,使得整机的体积和重量大幅度下降。它内置松下高品质长寿命电池,并首先在制造工艺上采用SMD表面粘贴技术,充分节省使用空间,减少干扰,提高了整机的稳定性和可靠性。
  山特MT-500是一款后备式产品,它采用了塑料外壳,表面工艺比较精细,机身方正小巧美观。MT-500设置了多达5个交流输出插座,其中2个只经过稳压和浪涌保护,但没有经过电池后备,用以保护打印机和扫描仪等无需电池后备的设备,它的每一个交流输出插座都设计了美标和国标2种方式,可以适应多种规格的电源插头。在前面板的后面设置了专门的电池更换装置,可方便地更换电源。
#1  3.实达“小太阳500”
  实达针对家用UPS市场推出了小功率在线互动式525VA UPS。考虑到用户要接一台电脑和一台喷墨打印机,“小太阳500”UPS的输出功率一改传统的500VA为525VA,并在提高负载能力方面做了专门的设计,更符合目前用户的需求。除具备宽电压输入和优秀的输出稳压功能外,还随机附送智能监控软件,提供更周全的电源保护。
#1  4.科士达GP600系列
  GP600系列UPS体积小、重量轻、效率高,市电状态下几乎无噪音。GP600电池充电线路采用先进的浮充技术,延长电池寿命,提高电池利用率。GP600系列监视面板由一个醒目易读的LCD,几个控制及调整参数用的按钮等部分组成,操作简便直观。