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挑UPS從架構開始_文章用.jpg

UPS只是為了解決停電的問題嗎? 還有沒有其他需要我們要注意的狀況呢?

我們要從UPS三種不同的架構來說明UPS的特性,好讓大家在挑選UPS的時候心裡更有底。

● 首先我們很快的說明三種架構的UPS運作的方式。

1. 第一種,OFF-Line 離線式的UPS。

OFF-Line UPS平常是工作在市電模式或是說旁路模式(見下圖)。也就是將家裡插座上的電直接輸出給插在UPS上的設備使用,同時透過轉換器將交流電轉換成直流電對電池充電。

Off-Line UPS_Line mode.jpg

在停電時,切換開關會切到下方的接點(見下圖),同時電池開始放電,將直流電經由逆變器轉換成交流電提供應設備使用,這時候UPS是工作在電池模式或是說INV模式也就是逆變模式。

Off-Line UPS_Battery mode.jpg

2. 第二種,Line-Interactive 在線互動式UPS,平常也在市電模式或是說旁路模式工作(見下圖),但當輸入電壓突然變高或變低時,穩壓器會自動將電壓進行降壓或升壓提供給設備使用。

Line-interactive UPS_Line mode.jpg

在停電時,切換開關會切到下方接點(見下圖),同時跟OFF-Line UPS一樣,電池會開始放電,將直流電經由逆變器轉換成交流電提供給設備使用,這時候UPS是工作在電池模式或是說INV模式。

Line-interactive UPS_Battery mode.jpg

3. 第三種,On-Line 在線式UPS,平常就工作在逆變模式(見下圖),這裡是不稱為電池模式。他會將市電先透過轉換器把交流電轉換成直流電對電池充電,同時由逆變器將直流轉換成交流電後提供給設備使用。

On-Line UPS_INV mode.jpg

當停電時,電池直接進行放電(見下圖),透過逆變器將直流電轉換成交流電提供給設備使用。

請注意! 此時切換開關並沒有動作,仍然保持與和有市電時一樣的位置。也就是說On-Line UPS在有市電和停電的時候都是由逆變器進行供電,並沒有任何的轉換動作。

On-Line UPS_Battery mode.jpg

On-Line UPS只有在開機的時候有數秒鐘的時間會在旁路模式(見下圖),但過一會兒就會切換到逆變模式了,另外一種情況就是當UPS發生異常無法由逆變器來供電時,才會切換到旁路模式。

On-Line UPS_Bypass mode.jpg

雖然從方塊圖看來,這三種UPS的架構幾乎是一模一樣的,但實體上內部的電路設計複雜度,電子元件的數量/用料,還有軟體程式的大小等等,這些差異都是蠻大的。

底下這張比較表就可以看出,這三種UPS的輸出電力品質是完全不同的。

三種UPS架構與市電異常應用對照表.jpg

像是,On-Line UPS24小時都運作在逆變模式,但Off-LineLine-Interactive UPS只有在停電的時候才會在逆變模式工作,平常都只有將市電直接輸出,並不需要太多的電路運作,而且就算是在逆變模式工作如果是滿載也只是數分鐘而已。所以,光是這一點就會在價格上就有了很大的差距。

● 要深入三種UPS程度的差異,一定要從市電有哪些異常狀況來開始。

市電就是家庭或企業用電,屬於交流電。簡單來說就是牆壁上插座裡面的電,下面這個波形是市電理想的電壓波形,既然是理想波形也就表示在實際上會有所差異。

正常市電.jpg

市電異常可以分以成7種,分別是停電、電壓不足、短時間電壓、突波電壓、湧浪電壓、雜訊和頻率偏移如下表,

7種異常市電.jpg

1. 停電,當然就是沒電了,電壓是從110V變成0V

2. 電壓不足,就是有電但電壓變低了,而且是長時間的低電壓,譬如說電壓從110V降到90V。

3. 短時間電壓不足,只有一個短暫的時間發生電壓下降的情況,譬如,附近有洗衣機或冷氣機突然啟動時。

4. 突波電壓,通常發生在附近有閃電雷擊或是有重電設備開啟關閉的時候所造成的,有時候會使得市電突然出現數千伏特的電壓。

5. 湧浪電壓,是指市電持續發生一段時間的高電壓,一般以超過正常市電110%視為電壓過高也就是大於121V時。

6. 雜訊,有些電子設備會產生雜訊,而且將這些雜訊傳導到市電裡面,造成干擾到其他的設備。

7. 頻率偏移,發電廠所產生的電源頻率其實會隨著總用電量的條件而稍微有些變化。

以上這些市電異常的狀況除了跟發電廠有關之外,也會跟所在的地區有關,像是工業區、老舊社區、老房子、海邊、山上,甚至是氣候都可能有關連。

 

下表是將這7種市電異常的狀況,可以由哪些種類的UPS 來Cover所整理的表格。

三種UPS架構與市電異常應用對照表.jpg

下表則是將常會用到的設備,所適合使用的UPS種類也整理成表格。

三種UPS架構與設備應用對照表.jpg

大家可以參考這兩張表格來選擇你所需要的UPS架構。

● 至於要買容量多大的UPS,可以根據你所插在UPS上面所有設備的總功率除上0.7來決定UPS的容量。例如,設備總功率是500 VA,那再除以0.7就是714 VA,那我們可以選擇700 VA或是750 VA的UPS,除以0.7的用意是,我們打算只用到UPS 百分之七十的容量。

還有要注意的是,功率有兩種單位。分別是VA和瓦特,UPS通常會將這兩個規格都標上。在決定要購買UPS的容量時,要同時看VA和瓦特。不管是VA還是瓦特,這兩個數值都不要超過七到八成。

● 總結的來說,UPS的挑選最好先考慮到電力環境、使用設備的種類和設備的功率,這樣才不會多花冤枉錢或是買到不適合的UPS。

 

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2022.12.10 by Hawk-SL豁客

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