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为什么要用UPS电源？
有一个常见的错误概念，认为我们使用的市电，除了偶尔发生的断电事故，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，还会反过来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，如地震、雷击、输变电系统断路或短路，都会危害电力的正常供应，从而影响负载的正
常工作。根据电力专家的测试，电网中经常发生并且对电脑和精密仪器产生干扰或破坏的问题
主要有以下几种：
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，电网因突然卸载而产生的高压。
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，只是在解
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，或由频率不稳定的电源供电所致。
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。
8、市电中断(power fai1）：指市电中断并且持续至少两个周期到数小时的情况。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。
对于电脑来说，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，需要不断地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、时间、甚至造成巨大的经济损
失。而UNIX这样的操作系统，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。总之，电力问题是计算机工作的重大威胁。但是随着
计算机和网络应用的日益重要和广泛，安全可靠的电源已是网络设计和管理人员不得不认真面对
的重要问题。“需要是社会发展的第一推动力”，在这种背景下，UPS(不间断电源）应运而生，
并伴随电力电子技术的发展，不断推陈出新，在十数年间，不仅造就了一个崭新的产业，而且随
着时间的推移更将有蓬勃的发展和灿烂的前景。
目前，我国仅有少数地区刚刚解决了电力紧张的问题，大部分地区和大城市还面临着电力供应
紧张的迫切问题，供电质量更是不能得到保证。但即使是在早已实现电气化的美国和其它西方国
家，电网的质量也远非可靠。由于电网本身的质量有问题与各种偶然因素的作用，电压浪涌，电
磁噪声，持续电压偏高，持续低压等电网不良现象在发达国家也是常事，甚至还可能发生短时间
停电。来自电网的不良\因素还有，电源电压瞬时或长时间的下陷、浪涌和中断；电源频率的漂移
和不稳；电源输入波形畸变；各种尖峰干扰和噪音…等。这一切对于高精度的敏感仪器和不能中
断的设备来说是非常严重的。例如：计算机在工作时停电或者是有一个比较大的电压低落，就可
能造成内存上的信息被冲掉及硬盘数据丢失的后果。在医院里，电子医疗设备如果因为停电而停
止工作，对病人的影响是致命的。事实上，在造成数据丢失的各种因素中，电源故障以45．3％的
机率居首位，其它几种主要的因素分别是：暴风雨9.4％、火灾8.2％、硬软件故障8.2％、洪水
6.7％、地震5.5％。
不间断电源的效益是十分具体显著的。IBM美国总公司曾委托Allen一segall作过效益及成本评估，
如下表：
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电源设备
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效率(%)
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安装成本
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运行成本
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未解决电力问题成本
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总成本
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高隔离变压器
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18％
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13
|
9
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364
|
386
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线性电压调节器
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38%
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19
|
117
|
274
|
410
|
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负载调节器
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37％
|
20
|
21
|
277
|
318
|
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磁共振
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43%
|
24
|
74
|
250
|
348
|
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电动机
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79%
|
37
|
88
|
94
|
219
|
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UPS
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100%
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73
|
47
|
0
|
120
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由上表可以证明UPS的长期成本是最低的，所有电脑系统均非为短时间考虑的，即是为长期的工
作与目的，相信明智的选择是“装设不间断电源”，电脑安心，您也安心。
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UPS电源的使用？
1.UPS电源的供电方式
UPS电源的供电方式可分为集中供电方式和分散供电方式两种。
集中供电方式是指由一台UPS电源向整个线路中各个负载装置集中供电。
分散供电方式是指多台UPS电源对多路负载装置分散供电。
这两种供电方式都有各自的优缺点具体如下：
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集中供电方式
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便于管理
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布线要求高
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可靠性低
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成本高
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分散供电方式
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不便管理
|
布线要求低
|
可靠性高
|
成本低
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2.负载的选择
并非所有的电器设备都需要使用UPS，同样，UPS也并非适用所有电器设备。用户在选择UPS的负
载时，主要应考虑大小、负载装置的特性、负载装置的重要程度以及不良电力对负载的影响程度。
1）负载装置的特性
交流负载的供电方式一般分为单相和三相两种。小功率负载，功率从几百VA到100KVA，一般采用
单相供电方式,选用单相输出的UPS；而大功率的负载，功率从几十KVA到1000KVA，多采用三相供电
方式，因此需选用三相输出的UPS。
负载类型一般可分为电阻性、电感性、电容性等线性负载与内含整流电路的非线性负载（又称整
流性负载）。电脑及其外围设备多为非线性负载。UPS 适用于电阻性负载及带容性的整流性负载。
感性、容性负载等非线性负载启动都有冲击电流，电脑等整流性负载即使是在正常运行时，其峰
值因数也有2~3,即电流的峰值为其有效值的2~3倍，因此在选用UPS时应考虑到这一特性，应给UPS留
一定的余量。对于某些功率因数较低的感性负载如空调机等，因其启动电流相当大，可达其额定值
的5~7倍，并且频繁启动，因此一般中小型UPS不适用，除非留有足够的余量。
2）不良电力对负载的影响
参见第一部分
3）负载大小与UPS电源容量计算
一般电器负载都会标称其额定功率或额定电流及功率因数等参数，但由于不同类型的负载差异较大，
而总功率不能够差异较大，故总功率不能够简单的相加而应该求其矢量和。好在一般情况下，用户
负载大多为电脑设备，其功率因数在0.65~0.7之间，因此可以将各个负载的额定功率累加求出总功
率,而个别其他类型的负载如打印机等,可以按启动大小将其额定功率乘以一系数再计算进去。根据
负载总容量的UPS电源，一般可以按以下公式选择:
UPS容量>= 负载容量÷0.8
即负载容量应为UPS电源额定容量的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。
3.放电时间的配置
停电后UPS是依靠电池储能供电给负载的，标准性UPS本身机内自带电池,在停电后一般可继续供
电几分钟至几十分钟，而长效型UPS电源配有外置电池组,可以满足用户长时间停电时继续供电的需要，
一般长效型UPS满载配置时间可达数小时以上。
一般长效型UPS备用时间主要受电池成本、安装空间大小以及电池回充时间等因素的限制。一般
在电力环境较差，停电较为频繁的地区采用UPS电源与发电机配合供电的方式,见原理图。当停电时,UPS
电源先由电池供电一段时间,如停电时间较长,可以启动备用发电机对UPS继续供电，当市电恢复时再切
换到市电供电。
电池供电时间计算
电池供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。一般计算
UPS电池供电时间,可以计算出电池放电电流,然后根据电池放电曲线查出其放电时间。电池放电电
流可以按以下经验公式计算:
放电电流=UPS容量(VA)×功率因数/电池放电平均电压×效率
如要计算实际负载放电时间,只需将UPS容量换为实际负载容量即可。
4.UPS电源的安装
UPS安装质量好坏直接影响到UPS系统今后的长期运行,尤其是大中型UPS，因此大中型UPS在规划
到安装过程中都应该规范。
一般来讲,UPS在安装时主要考虑以下几方面因素：
电网情况、负载容量及特性、使用环境、接地情况、配线及开关容量等。
1) 电网情况
主要包括电网电压波动范围、停电频率等以确定UPS备用时间的配备。如有必要可以在UPS前极增
设其他保护措施。
2) 使用环境
温度：要求为0℃~40℃
湿度：要求为10%~90%
落尘：UPS周围环境要保持清洁，这样可以减少有害灰尘对UPS内部线路的腐蚀
结构：UPS长延时配置时，电池可能较重,此时应考虑地板承重问题
空间大小：应保证UPS进行维护时，工程人员有一定的施展空间
3）接地情况
在电脑系统中为了确保电脑系统稳定可靠工作,防止寄生电容耦合干扰，保护设备及人身安全，
因此必须要有良好的接地系统。在接地系统中以接地电阻来表示接地好坏,一般接地电阻小于5Ω
较为理想。
4)配电要求
UPS的配电可以参照以下表格中数据
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1
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开关容量
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熔断器容量
(可不装)
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电池配线
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输入配线
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输出配线
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R相
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S相
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T相
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C6KVAS
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>32A
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32A
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专用线
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6mm²
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1
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1
|
6mm²
|
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C10KVAS
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47A
|
47A
|
专用线
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10mm²
|
1
|
1
|
10mm²
|
|
3C10KVAS
|
47A
|
47A
|
6mm²
|
10mm²
|
6mm²
|
6mm²
|
10mm²
|
|
3C15KVAS
|
74A
|
74A
|
10mm²
|
16mm²
|
10mm²
|
10mm²
|
16mm²
|
|
3C20KVAS
|
98A
|
98A
|
16mm²
|
25mm²
|
16mm²
|
16mm²
|
25mm²
|
5.UPS电源的使用
1)正常的开机顺序
由于一般负载在启动瞬间存在冲击电流,而UPS电源内部功率元件都有一定的安全工作区范围,尽管
我们在选用器件时都留有一定的余量,但是过大的冲击电流还是会缩短元器件的使用寿命，甚至
造成元器件损坏。因此 ,在使用时应尽量减小冲击电流带来的损害。
一般UPS电源在旁路工作时，抗冲击能力较强,我们可以利用这一特点在开机时采用以下方式进行：
先送市电给UPS电源，使其处于旁路工作,再逐个打开负载,先开冲击电流较大的负载,再开冲击电流较
小的负载,然后UPS电源面板开机，使其处于逆变工作状态。开机时千万不能将所有负载同时开启,也
不可带载开机。
2)关机顺序
关机顺序如下：先逐个关闭负载，再将UPS电源面板关机,使UPS电源处于旁路工作而充电器继续对电池组
充电。如果需要UPS电源输出，将UPS电源完全关闭,则再将输入市电断开即可。
3）后备式UPS电源的使用
后备式UPS电源一般在市电状态下没有负载检测功能，只靠输入保险丝起保护。如用户使用时不注意
这点，在市电时很容易带载过大，虽然市电状态下，UPS还可能继续工作，但一旦市电异常转电池
逆变工作时，UPS电源就会因过载保护而关机,严重时会造成UPS损坏，以上情况都会造成输出中断，给
用户带来一定的损失。因此在使用后备式UPS时应特别注意不要带载过量。
4）长效型UPS电源的使用
长效型UPS电源由于采用外接电池组以延长供电时间，外接电池的好坏直接影响到UPS的放电时间。
因此在使用长效型UPS电源时应特别注意电池的使用和保养。关于电池使用保养问题的详细说明请参
阅以后内容。
由于长效型UPS电源外置电池与UPS电源主机是分开的，相互间由电池连线连接，一般正常使用时不会有
什么问题，但是当用户在装机或移机时，就会需要进行重新连线，在连线时应注意以下几个问题：
①电池连接时电压极性要正确；
②电池与主机之间的连线先不要连接，等UPS电源市电输入产生充电电压后再连接。即UPS电源先上市电
再接电池（后备长效机以及C系列6KVAS以上机器则应该先接电池，否则无法开机）。
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UPS电源是什么？它有哪些功能？
UPS( Uninterruptible Power System )，即不间断电源，是一种含有储能装置，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。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的
UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断( 事故停电 )时, UPS 立即
将机内电池的电能,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
负载软、硬件不受损坏。
UPS电源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。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）。输出电压、频率范围小，则表明
对市电调整能力强，输出稳定。波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性,而电压稳定度则说明
当UPS突然由零负载加到满负载时，输出电压的稳定性。
还有UPS效率、功率因数、转换时间等都是表征UPS电源性能的重要参数，决定了对负载的保护能力
和对市电的利用率。性能越好，保护能力也越强，总的来说，离线式UPS对负载的保护最差，在线互
动式略优之，在线式则几乎可以解决所有的常见电力问题。当然成本也随着性能的增强而上升。因
此用户在选购UPS时，应根据负载对电力的要求程度及负载的重要性不同,而选取不同类型的UPS。
UPS不但直接用于计算机上，凡配有计算机的设备（如医学上的CT、供应站的仪表等）、雷达站、
军事通讯系统、程控电话系统、外科手术室等，均使用UPS电源代替发电机作后备供电使用。
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电池的使用和维护 ?
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1．概述
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。如果用户能够正确使用和维护，就能够延长其使用寿命，反之其使用寿命会大大缩短。
蓄电池的种类一般可分为铅酸电池、铅酸电池免维护电池及镍镉电池等，它们各自的特点如下:
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种类
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概述
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优缺点
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铅酸电池
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一般型电池，也称为汽车用电池
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需加水维护
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期望寿命1~3年
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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
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电解液呈酸性，会腐蚀金属
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需经常加水维护
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价格低廉
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铅酸电池免维护电池
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新型电池
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无需加水
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期望寿命一般为5~7年
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密封式充电不会产生任何有害气体
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摆设容易，不需考虑安置地点通风问题
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免保养，免维护
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放电率高，特性稳定
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价格较高
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镍镉电池
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高级电池用于特殊场合及特殊设备上
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需加水
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期望寿命20~40年
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水为介质，充放电不会产生有害气体
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失水率低，但需要固定时间加水及保养
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放电特性最佳
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可放置于任何恶劣环境
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价格极高
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UPS考虑到负载条件、使用环境、使用寿命及成本等因素，一般选择铅酸电池免维护电池。UPS标准机机内电池均为松下铅酸免维护电池，长效型外置电池也推荐使用松下铅酸免维护电池或其他品牌优质免维护电池。用户千万不要因贪图便宜而选用劣质电池，因为这样会影响整个系统的可靠性，并可能因此造成更大的损失。
2．蓄电池的检查
蓄电池都会有自放电现象（SELF-D1SCHARGE），如果长期放置不用，会使能量损失掉,因此需定期进行充放电。工程人员可以通过测量电池开路电压来判断电池的好坏，以12V电池为例，若开路电压高于12.5V，则表示电池储能还有80％以上，若开路电压低于12.5V，则应该立刻进行补充充电，若开路电压低于12V，则表示电池存储电能不到20％，电池有不堪使用之虞。
免维护电池由于采用吸收式电解液系统，在正常使用时不会产生任何气体，但是如果用户使
用不当，造成电池过充电，就会产生气体，此时电池内压就会增大,会将电池上的压力阀顶开，严重的会使电池鼓涨、变形、漏液甚至破裂，这些现象都可以从外观上判断出来,如发现上述情况应立即更换电池。
3．使用和保养
虽然免维护电池在使用时不需要人工进行专门的维护工作，但是在使用时还是有一定的要求，如果使用不当会影响电池的使用寿命。
影响电池使用寿命的因素有以下几点：安装、温度、充放电电流、充电电压、放电深度和长期充电等。
1）电池安装
电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，并要避免受到阳光、加热器或其他辐射热源的影响。电池应正立放置, 不可倾斜角度。每个电池间端子连接要牢固。
2）环境温度
环境温度对电池的影响较大，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。因此一般要求环境温度在25℃左右，山特UPS浮充电压值也是按此温度来设定的。
3）充放电电流
电池充放电电流一般以C来表示，C的实际值与电池容量有关。举例来讲，如果是100AH的电池：C＝100A。松下铅酸免维护电池的最佳充电电流为0.1C左右，充电电流决不能大于0.3C。充电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命。放电电流一般要求在0.05~3C,UPS在正常使用中都能满足此要求，但也要防止意外情况的发生，如电池短路。
4）充电电压
由于UPS电池属于备用工作方式，市电正常情况下处于充电状态，只有停电时才会放电。为延长电池的使用寿命，UPS的充电器一般采用恒压限流的方式控制，电池充满后即转为浮充状态，每节浮充电压设置为13.7V左右。如果充电电压过高就会使电池过充电,反之会使电池充电不足。充电电压异常，可能是由电池配置错误引起，或因充电器故障造成,因此在安装电池时，一定要注意电池的规格和数量的正确性，不同规格、不同批号的电池不要混用。外加充电器不要使用劣质充电器，而且安装时要考虑散热问题。
5）放电深度
放电深度对电池使用寿命的影响也非常大，电池放电深度越深，其循环使用次数就越少,因此在使用时应避免深度放电。虽然UPS都有电池低电位保护功能，一般单节电池放电至10.5V左右时，UPS就会自动关机，但是如果UPS处于轻载放电或空载放电的情况下,也会造成电池的深度放电。
6）定期保养
电池在使用一定时间后应进行定期检查，如观察其外观是否异常、测量各电池的电压是否平均等；如果长期不停电，电池会一直处于充电状态这样会使电池的活性变差,因此即使不停电，UPS电源也需要定期进行放电试验以便电池保持活性。
放电试验一般可三个月进行一次,做法是UPS带载－－最好在50%以上,然后断开市电，使UPS处
于电池放电状态,放电持续时间视电池容量而言一般为几分钟至几十分钟,放电后恢复市电供电，继续对电池充电。
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