認識UPS()

由於不穩定的電源品質,經常造成電腦設備硬體上的損壞、當機及資料遺失因此不斷電系統已漸漸成為購買電腦設備時不可或缺的標準配備,然而應該如何選購卻經常困擾著使用者,因此筆者把在銷售過程中,客戶經常提出的疑問加以整理,並提出說明,希望有助於各位讀者作為選購不斷電系統時的參考。

一、何謂不斷電系統

這是一般第一次接觸不斷電系統的客戶最常發問的問題。不斷電系統的英文名稱是Uninterruptable Power System取其字母簡稱為UPS,與優比速快遞是不同,這也是客戶經常誤解的地方。而所謂不斷電系統顧名思義,就是當停電時能夠接替市電持續供應電力的設備,就如同緊急照明設備一樣,但不斷電系統的容量更大,反應更快,應用更廣,設計更精密。

 
二、不斷電系統用於何處

不斷電系統是當市電突然發生中斷時,緊急取代市電,且因為容量有限,故一般均應用於保護重要設備,例如:電腦設備,消防設備,醫療儀器等,當然不斷電系統也其使用上的限制,尤其是電感性負載,像電風扇、冷氣機等家電均不適用,這是因為感性負載會有反電動勢的產生,此外像影印機、雷射印表機等啟動電流較大的設備亦不適用,因其過大的啟動電流將造成不斷電系統的誤動作。


三、為何要使用不斷電系統

我們就以電腦來說明這個問題,今天如果未使用不斷電系統,那麼當市電發生異常,將造成電腦當機,甚至造成硬體故障,到時維修費將不可預期;硬體的故障可花錢消災,但是存在硬碟中的資料呢?那可是有錢也買不到,所以為您的設備添購不斷電系統,就如同買保險一樣,有備無患。

這裡必需附帶說明的是,不斷電系統並不是只有當停電時才有動作的,前面所提到的市電異常,包含了市電電壓過低、過高、突波、雜訊等,足以影響設備正常運作的電源品質,因此不斷電系統的重要性可見一般。

四、不斷電系統如何產生功能

不斷電系統的供電原理是當市電正常時,機器會將市電的交流電轉換為直流電,而後對電池充電,以備電力中斷時使用;一旦當市電發生異常時,再將儲存於電池中的直流電轉換為交流電,供給負載繼續使用,達到不斷電的功能。這裡跟各位強調的是不斷電系統並不是停電時才會動作,像是遇到電壓過低或過高、瞬間突波等,足以影響設備正常運轉的電力品質時,不斷電系統均會動作,提供給設備穩定且乾淨的電力。

五、不斷電系統的分類

早期的不斷電系統分為在線式(ON-LINE)及離線式(OFF-LINE)兩大類, 最近已有廠商推出線上交錯式(LINE INTERACTIVE),其特性介於在線式與離線式之間,但筆者認為就其動作特性而言,應歸於離線式。


六、何謂在線式不斷電系統

各位讀者可參閱在線式不斷電系統方塊圖,當市電正常供電時,市電經濾波迴路及突波吸收迴路後,分為兩個迴路同時動作,其一是經由充電迴路對電池組充電,另一個則是經整流迴路,作為變流器的輸入,再經過變流器的轉換提供電力給負載使用;此時若市電發生異常,則變流器的輸入則改由電池組來供應,變流器持續提供電力沒有中斷。

由此可知,在線式不斷電系統的輸出完全由變流器來供應,因此不論市電電力品質如何,其輸出均是穩定而不受任何影響。因為此類產品從開機就已取代了市電,因此其輸出波形與市電相同,均為正弦波。

七、何謂離線式不斷電系統

各位讀者可參閱離線式不斷電系統方塊圖,當市電正常供電時,市電經濾迴路及突波吸收迴路過濾雜訊後,直接供應電力給負載使用,在此同時有一迴路經充電迴路對電池組充電,此時若市電的電壓不穩定,則輸出電壓和市電一樣不穩定;此時若市電發生異常,則轉換開關切換到變流器,由變流器提供穩定的電力給負載使用。

由此可知,離線式不斷電系統有兩組電力交替使用,這並不是好事,因為兩組電力於交替轉換時會產生轉換時間,此轉換時間對於某些設備將會造成當機,而且為了降低成本,大部份此類產品的輸出波形皆為階梯波。當然此類產品也有正弦波輸出者,但兩者售價相差甚遠。

八、何謂線上交錯式不斷電系統

各位讀者可參閱線上交錯式不斷電系統方塊圖,其原理與離線式不斷電系 統相去不遠,其主要不同在於此類產品將充電迴路與變流器整合為雙向轉換迴路,因為此迴路牽涉到許多複雜的技術問題,故無法於此處介紹。

九、輸出波形對負載有何影響

一般負載分為三大類,及電阻性負載(如燈泡)、電容性負載(如交換式電源供應器)及電感性負載(如電風扇)。對正弦波而言,此三類負載均可使用,但就不斷電系統而言,不建議使用在電感性負載上,因為感性負載的起動電流較大,會縮短電子零件之壽命;除了起動電流較大外,感性負載的反電動勢更是階梯波的致命傷。至於電容性負載,則需要較高的峰值電壓來驅動,而階梯波的產品恰好有高峰值的特性,但因階梯波有諧波成份,對某些儀器而言會因為諧波干擾而產生讀值錯誤或誤動作。