APC.UPS电源蓄电池安装培训手册

  APC  Smart-UPS™得到世界各地数以百万计的IT专业人员的信赖，通过可靠、高效地提供可靠的网络级电源来保护设备和关键数据免于遭受成本高昂的中断。该系列UPS有多种形式和类型可用（入门级，标准型和延长运行时间类型），对于几乎每一种应用和预算来说总有一种型号适用。对于企业服务器、存储设备和网络设备来说标准型是世界上最受欢迎的UPS，长期以来被认为是可靠性和可管理性的典范。各种入门级的Smart-UPS机型对于希望保护小型网络设备、销售点（ POS ）设备和入门级服务器的中小型企业来说是一种经济的选择。延长运行时间的机型可以接受外部电池组，能够在可能会持续几小时的停电期间给关键的服务器、安全和通信系统进行长时间供电。一、蓄电池容量的计算方法

蓄电池的容量必须是以所定的电压、所定的时间可向负载提供的容量。

以下就容量计算方法进行说明：

1.1、 计算容量的必要条件

　　　 A、 放电电流

　　　　　 有必要明确放电过程中负载电流的增减变化和其随时间变化情况。

　　　 B、 放电时间

　　　　　 可预期的负载的最大时间。

　　　 C、 最低蓄电池温度

　　　 预先推定蓄电池放置场所的温度条件，决定蓄电池温度最低值。一般设置在室内时为50C，设置在特别寒冷地区室内时为-50C。用空调保证室内温度时按实际温度作为最低温度。

　　　 D、 允许的最低电压

　　　　　 单格允许的最低电压（V/单格）=（负载所允许的最低电压+导线的电压损失）/串联格数

1.2、 容量的计算公式

　　　 C= 1*[K1I1+K2（I2-I1）、、、、、、、KN（IN-IN-1）]/L

　　　 C：250C的额定放电率换算容量（AH）、、、、、、UXL电池是10HR容量。

　　　 L：对因维护系数、使用年数、使用条件的变化而引起的容量变化而使用的修正值。一般L值采用0.8。

　　　 K：由放电时间T、电池的最低使用温度、允许的最低电压而决定的容量换算时间。

　　　 I： 放电电流

　　　 下标1、2、、、、N：按放电电流变化顺序依次加给T、K、I

1.3、 容量的计算举例

　　　 A、 放电电流140A（一定）

　　　 B、 放电时间30分

　　　 C、 最低蓄电池温度 -550C

　　　 D、 允许的最低电压1.6V/单格

　　　 按上述条件，得出K=1.1

　　　 C= 1 X1.1X140=192（AH/10HR）/0.8

　　　 所以，可使用UXL220-2。

注：上述例子是针对放电电流一定的简单的负载类型电池容量的计算。其他负载类型的计算请参考日本蓄电池工业标准[SBA6001]。

二、关于UPS容量的计算举例

　　　计算机设备应该加装不间断电源保护，其有两个主要作用：

　　　一是在市电中断时重要用电设备有干净纯洁的电源使用；

　　　二是在市电没有中断时，但是电源有杂波干扰，电压忽高忽低，频率变化频繁而影响计算机正常运行，如果经过UPS，其有稳压稳频的作用，电源干净可靠。

　　　UPS的配置先要考虑哪些重要用电设备要做电源保护，从而计算出其负载；如PC机一般其容量为250W，计算机常用的服务器为700W，如果以PC机作为服务器一般以300W计算，HUB交换机为100W，（注意：计算容量时只能以最大负荷计算）

　　　例如：一个计算机机房有4台PC机，一台服务器，一个网络交换机需要进行2小时电源保护，

　　　计算如下：

　　1）总负载计算

　　　　4台PC机 250W X 4 = 1000W

　　　　1台服务器 700W X 1 = 700W

　　　　1台网络交换机 100W X 1 =100W

　　 以上合计：1800W

　　　2）UPS容量计算

　　　在线式UPS一般功率因数为0.8，1800W÷0.8=2250VA，考虑UPS容量的冗余，一般以20%到30%（因为UPS的最佳工作状态就是负载70%到80%）；所以设计推荐UPS容量应该为2250VA X 1.3 = 2925VA，从而可以得出选用3000VA的UPS

　　　3）品牌的选择

　　　在线式UPS当今市场上比较常用的知名品牌有美国山特，因为APC不是纯在线式UPS，所以我们推荐使用美国山特3000VA的UPS，型号为STK C3KS

　　　4）电池容量的计算

　　　美国山特3000VA型号为STK C3KS的UPS的功率因数为0.8（查资料可以得出），所以3000VA实际功率为3000VA X 0.8 = 2400W；美国山特3000VA型号为STK C3KS的UPS的电池直流电压为96V（查资料可以得出），根据W = U X I，所以I = W ÷ U =2400 ÷ 96 = 25A，计算得出电流为25A，延时1小时得用25AH的电池，现在需要延时2小时，即需要50AH的电池。现在市场上常用的知名电池有沈阳松下，其常用的容量有24AH-12V；38AH-12V；65AH-12V；100AH-12V；根据以上计算可以选用65AH-12V的沈阳松下蓄电池一组就可以延时2小时。因为UPS常用电池电压为12V，而C3KS UPS的电池电压为96V，所以应该需要8节（96V ÷ 12V =8）。

　　　从而可以计算得出选用美国山特3000VA的UPS，配置8节65AH-12V的沈阳松下蓄电池，加一个电池柜，可以让受保护的设备延时2小时电源保护。

三、UPS外置电池包接法120V、192V及实际图片

四、UPS工作方式

4.1、正常运行方式

　　不断电系统的供电原理是当市电正常时，机器会将市电的交流电转换为直流电，而后对电池充电，以备电力中断时使用；这里跟各位强调的是不断电系统并不是停电时才会动作，像是遇到电压过低或过高、瞬间突波等，足以影响设备正常运转的电力品质时，不断电系统均会动作，提供设备稳定且干净的电力。当市电正常供电时，市电经滤波回路后，分为两个回路同时动作，其一是经由充电回路对电池组充电，另一个则是经整流回路，作为逆变器的输入，再经过逆变器的转换提供电力给负载使用；由此可知，在线式不断电系统的输出完全由逆变器来供应，因此不论市电电力品质如何，其输出均是稳定而不受任何影响。

4.2、电池工作方式

　　一旦市电发生异常时，将储存于电池中的直流电转换为交流电，此时逆变器的输入改由电池组来供应，逆变器持续提供电力，供给负载继续使用，达到不断电的功能。不断电系统的电力来源是电池，而电池的容量是有限的，因此不断电系统不会像市电一般无限制的供应，所以不论多大容量的不断电系统，在其满载的的状态下，其所供电的时间必定有限，若要延长放电时间，须购买长时间型不断电系统。

4.3、旁路运行方式

　　当在线式UPS超载、旁路命令（手动或自动）、逆变器过热或机器故障，UPS一般将逆变输出转为旁路输出，即由市电直接供电。由于旁路时，UPS输出频率相位需与市电频率相位相同，因而采用锁相同步技术确保UPS输出与市电同步。旁路开关双向可控硅并联工作方式，解决了旁路切换时间问题，真正做到了不间断切换，控制电路复杂，一般应用在中大功率UPS上。如果在过载时，必须人为减少负载，否则旁路短路器会自动切断输出。

4.4、旁路维护方式

　　当UPS进行检修时，通过手动旁路保证负载设备的正常供电，当维修操作完成后，重新启动UPS， UPS 转为正常运行。极低的维护率，MTTR为15分钟，极大地提高UPS可用性

五、整流器

　　整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电（DC），经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用；

六、逆变器

　通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；

七、UPS知识促成

7.1、UPS是什么？ 　　

UPS是不间断电源（Uninterruptible Power Supply）的英文简称，是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。 　　

从原理上来说，UPS是一种集数字和模拟电路，自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备； 　　

从功能上来说，UPS可以在市电出现异常时，有效地净化市电；还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等设备供电，使你能有充裕的时间应付； 　

从用途上来说，随着信息化社会的来临，UPS广泛地应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节，其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。 　　

7.2、UPS分哪些种类？ 　　

UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类： 　　

2.1、后备式UPS是我们最常用的，它具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要的功能，虽然一般有10ms左右的转换时间，逆变输出的交流电是方波而非正弦波，但由于结构简单而具有价格便宜，可靠性高等优点，因此广泛应用于微机、外设、POS机等领域； 　　

2.2、在线式UPS结构较复杂，但性能完善，能解决所有电源问题，其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电，能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题；由于需要较大的投资，通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中； 　　2.3、模块化UPS与传统UPS相比有诸多优点，代表UPS的发展方向之一，但目前还存在成本高，部分产品实际的可靠性并不如理论计算值高，但安全系数已经远远超过传统UPS；对模块化UPS的研究将有利于促进模块化的可靠性提高，从而提高模块化UPS在客户中的认可度，加快模块化UPS的发展。EAST（易事特）模块化UPS每个模块就是一台独立工作的UPS，功率段齐全可选，高效率低干扰，环保节能，安全系数高。

7.3、为什么要配备UPS？ 　　

据IDC统计，全部电脑故障的45%是由电源问题引起的；在中国，大城市停电的次数平均为0.5次/月，中等城市为2次/月，小城市或村镇为4次/月，电网存在至少九种问题：断电、雷击尖峰、浪涌、频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰；因此从改善电源质量的角度来说给电脑配备一台UPS是十分必要的。 　　另外，精密的网络设备和通信设备是不允许电力有间断的，以服务器为核心的网络中心要配备UPS是不言而喻的，即使是一台普通电脑，其使用三个月以后的数据文件等软件价值就已经超过了硬件价值，因此为防止数据丢失而配备UPS也是十分必须的。 　　

7.4、我应该配备什么样的UPS？ 　　

根据设备的情况、用电环境以及想达到的电源保护目的，可以选择适合的UPS；例如对内置开关电源的小功率设备一般可选用后备式UPS，在用电环境较恶劣的地方应选用在线互动式或在线式UPS，而对不允许有间断时间或时刻要求正弦波交流电的设备，就只能选用在线式UPS。

不间断电源(UPS)可为互联电子产品提供有保障的电源保护。当电源受到干扰或波动范围超出安全水平时，UPS可即刻为插电式敏感设备提供洁净的备用电池电源和浪涌保护。 

施耐德电气的旗舰品牌APC UPS不间断电源可为计算机与外围设备、网络与服务器以及数据中心与设施提供多种UPS选择。