UPS電源相關計算知識

2020-12-28 黑馬智繪

UPS電源分類市場上常見的UPS電源主要有在線互動式、純在線式和後備式三種。

1.1. 後備式UPS

UPS在市電正常時直接由市電向負載供電,當市電超出其工作範圍或停電時,通過轉換開關轉為電池逆變供電。其特點是:結構簡單,體積小,成本低,但輸入電壓範圍窄,輸出電壓穩定精度差,有切換時間,且輸出波形一般為方波

1.2. 在線互動式

UPS在市電正常時直接由市電向負載供電,當市電偏低或偏高時,通過UPS內部穩壓線路穩壓後輸出,當市電異常或停電時,通過轉換開關轉為電池逆變供電。其特點是:有較寬的輸入電壓範圍,噪音低,體積小等特點,但同樣存在切換時間。

1.3. 純在線式

UPS在市電正常時,由市電進行整流提供直流電壓給逆變器工作,由逆變器向負載提供交流電,在市電異常時,逆變器由電池提供能量,逆變器始終處於工作狀態,保證無間斷輸出。其特點是,有極寬的輸入電壓範圍,基本無切換時間且輸出電壓穩定精度高,特別適合對電源要求較高的場合,但是成本較高。

UPS同時具備穩壓、濾波等功能,有些UPS可以在故障或過載時改由市電旁路供電。

後備式的電壓輸出有較大的波動,在170V-260V之間,採用高速繼電器實現市電和蓄電池之間的轉換,轉換時間小於10毫秒。在線式始終使用逆變電路工作,其電壓的穩定性高,基本上在220V±5%範圍內,對蓄電池基本不存在轉換時間;與市電旁路轉換採用靜態開關,轉換時間可以達到微秒級。

EPS有點類似於後備式的UPS,平時逆變器不工作,市電斷電時才投入蓄電池。一般不對電源進行恆流、恆壓處理。通常採用接觸器轉換,切換時間均為0.1~0.25S。其優點是結構較簡單,造價較低,平時能耗小無噪音,可適應於電感性、電容性及綜合性負載,需要時可實現變頻軟啟動。

2. UPS不間斷電源計算

UPS的選擇已經成為必選了,早些年的時候設計方案還很少考慮UPS,可能因為價格高,亦或者覺得沒有必要。

智能化系統發展到至今,UPS已經成為標配,但是很多人還是不知道怎麼計算UPS的功率,也就是不知道配置多大功率的UPS。

下面我們舉例學習下:設備的功率只是舉例子,實際多少功率看產品參數。2.1. 電源容量的選配

主控設備的功率統計如下:

數字硬碟錄像機:400W,6臺,計2400W

顯示器:150W,6臺,計900W;

攝像機:平均5W,40隻,計200W

監視器:150W,2臺,計300W

矩陣主機:200W

以上設備功率總計:4000W。

這裡4000W是有用功率,當有用功率轉換成VA數時,還需考慮其功率因數COSφ。一般COSφ的取值為0.65~0.7,則系統VA數為:

4000÷0.7=5714VA

根據公安部GA/T367-2001文件的要求,系統總的配電容量需為實際用電量的1.5倍,照此計算5714VA*1.5=8571VA

因此,必須配8.6KVA以上的電源才能保證系統的供電,按照UPS的實際規格,我們配置了10KVA的UPS。

至於選用什麼品牌的UPS,根據價格,選定品牌,無論如何質量還是要保證的。

2.2. 蓄電池的選配

根據公安部相關標準的要求,視頻監控系統所配電源需保證系統在市電斷電後1小時內能夠正常運轉。我們仍以視頻監控系統的電源為例來計算。

10KVA的電源輸出電壓標稱值為240VDC。故每組至少需配20塊12V蓄電池,才能保證其輸出電壓為240V。下面我們來計算需要的電池容量:

10000VAH/(12V*20塊)=41.7AH

因此,我們需選擇65AH的電池來作為後備電池使用。

我們可以計算一下20塊12V/65AH的電池在市電斷電以後可以維持系統運行的時間:

12V*65AH*20塊*0.7/4000W≈2.73小時

也就是說市電斷電後本系統可以繼續運行2個多小時,完全滿足標準的要求。值班人員可以利用這一段時間從容地進行必要的操作,而不致使硬碟中的數量因突然斷電而丟失。

相信看完以上內容,你在配置UPS的時候會非常速度了,不用再找廠家了,直接選擇品牌就可以了。報價省去了很多時間。

3. UPS不間斷電源常見故障及維修方法

目前所有的弱電工程都配備了UPS,那麼UPS出現故障了,你會不會維修,如果廠家不能及時到達現場解決問題,你是否可以進行簡單的維修。本文重點介紹一下UPS簡單的故障處理方法。

UPS,即不間斷電源,是將蓄電池(多為鉛酸免維護蓄電池)與主機相連接,通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備,主要用於給單臺計算機、計算機網絡系統或其它電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩定、不間斷的電力供應。它的作用是在外界中斷供電的情況下,及時給計算機等設備供電,以免影響通信的中斷、重要數據的丟失和硬體的損壞。然而在使用UPS電源作為保護其他對象的同時,其UPS電源本身往往也會發生一些故障,如果UPS電源發生了故障,就無法為負載提供保護功能。

3.1.1. 常出現的問題一

有市電時UPS電源輸出正常,而無市電時蜂鳴器長鳴,無輸出。

故障分析:從現象判斷為蓄電池和逆變器部分故障,可按以下程序檢查:

① 檢查蓄電池電壓,看蓄電池是否充電不足,若蓄電池充電不足,則要檢查是蓄電池本身的故障還是充電電路故障。

② 若蓄電池工作電壓正常,檢查逆變器驅動電路工作是否正常,若驅動電路輸出正常,說明逆變器損壞。

③ 若逆變器驅動電路工作不正常,則檢查波形產生電路有無PWM控制信號輸出,若有控制信號輸出,說明故障在逆變器驅動電路。

④ 若波形產生電路無PWM控制信號輸出,則檢查其輸出是否因保護電路工作而封鎖,若有則查明保護原因;

⑤ 若保護電路沒有工作且工作電壓正常,而波形產生電路無PWM波形輸出則說明波形產生電路損壞

以上的排故順序也可倒過來進行,有時能更快發現故障

3.1.2. 常出現的問題二

逆變器功率級一對功放電晶體損壞,更換同型號電晶體後,運行一段時間又燒壞的原因是電流過大,而引起電流過大的原因有:

① 過流保護失效。當逆變器輸出發生過電流時,過流保護電路不起作用;

② 脈寬調製(PWM)組件故障,輸出的兩路互補波形不對稱,一個導通時間長,而另一個導通時間短,使兩臂工作不平衡,甚至兩臂同時導通,造成兩管損壞;

③ 功率管參數相差較大,此時即使輸入對稱波形,輸出也會不對稱,該波形經輸出變壓器,造成偏磁,即磁通不平衡,積累下去導致變壓器飽和而電流驟增,燒壞功率管,而一隻燒壞,另一隻也隨之燒壞。

3.1.3. 常出現的問題三

蓄電池電壓偏低,但開機充電十多小時,蓄電池電壓仍充不上去。

故障分析:從現象判斷為蓄電池或充電電路故障,可按以下步驟檢查:

② 檢查充電電路輸入輸出電壓是否正常;

②若充電電路輸入正常,輸出不正常,斷開蓄電池再測,若仍不正常則為充電電路故障;

③若斷開蓄電池後充電電路輸入、輸出均正常,則說明蓄電池已因長期未充電、過放或已到壽命期等原因而損壞。

3.1.4. 常出現的問題四

UPS電源開機後,面板上無任何顯示,UPS電源不工作。

故障分析:從故障現象判斷,其故障在市電輸入、蓄電池及市電檢測部分及蓄電池電壓檢測迴路:

① 檢查市電輸入保險絲是否燒毀;

② 若市電輸入保險絲完好,檢查蓄電池保險是否燒毀,因為某些UPS當自檢不到蓄電池電壓時,會將UPS的所有輸出及顯示關閉;

③ 若蓄電池保險完好,檢查市電檢測電路工作是否正常,若市電檢測電路工作不正常且UPS不具備無市電啟動功能時,UPS同樣會關閉所有輸出及顯示。

④ 若市檢測電路工作正常,再檢查蓄電池電壓檢測電路是否正常。

以上是給大家介紹的的UPS常見問題及維修技巧,希望可以幫到大家,但為了保險起見,各位在遇到UPS故障時,還是要找專業的維修人員進行測試維修,以免發生意外,損失嚴重。

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