瞭解 UPS

何謂UPS不斷電系統

不斷電系統(Uninterruptible Power Supply),縮寫為UPS。顧名思義,是當停電或是跳電時可維持供電,讓重要的設備檔案或精密儀器不會因為斷電而造成任何損失。

UPS設計形式與應用

因成本及應用面考量,UPS 設計形式分為三大類:
一、 Off Line UPS 離線式:基礎應用於個人及小型設備 / 企業,如電腦、監視器、數據機等
二、 Line Interactive UPS 在線互動式:進階應用於個人至中小型設備 / 企業,如電腦、資訊設備等
三、 On Line UPS 在線式(分單相電力及三相電力系統應用):高階應用於中大型設備 / 企業,如機房、精密設備、大型機具等 

UPS容量 視在功率 VA,與實際功率 W

一般而言,視在功率的單位為 VA,而實際功率的單位為 W。
由於 UPS 有許多電子零件,造成提供出來的視在功率不等於實際功率,
而其中存在一個功率因數 (P.F) 的關係: 視在功率 (VA) ×功率因數 (P.F) =實際功率 (W)
例如:1KVA x 0.6 (離線式功率因數)=600W (滿載可用) 一台越好的 UPS,功率因數越接近1,意思就是產生越少的虛功,可供後端設備越多的能量,目前市面上的UPS 功率因數因設計原理不同大致可分為:
一、 Off Line UPS 離線式:0.5~0.6 左右
二、 Line Interactive UPS 在線互動式:0.6~0.7
三、 On Line UPS 在線式:0.8~1
購買一台 UPS 時需要確認其功率因數,得知實際功率來承載您的設備,這樣才不會超載使用。

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關於離線式(Off Line) UPS

最基礎的 UPS 形式,主要為停電時 UPS 提供放電。其分為兩個迴路:
迴路一、當市電正常時,透過 EMI 濾波電路消除市電雜訊後,直接 Bypass 給負載使用市電的電源。
迴路二、當市電停電時,DC 電池組會自動銜接提供逆變器能量,造電供應負載使用。其電路切換存在些許的時間,通常皆介於 10ms 以下,因此適用於可接受此銜接時間的設備使用。

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關於在線互動式 (Line Interactive) UPS

最基礎的 UPS 形式加上穩壓功能的應用,主要為平時具有穩定電壓的能力,停電時 UPS 提供放電。
其分為三個迴路:
迴路一、當市電電壓超出安全標準過高時,進行降壓工作。
迴路二、當市電正常時,透過 EMI 濾波電路消除市電雜訊後,直接 Bypass 給負載使用市電的電源。當停電或電壓超過處理能力異常時,電池放電會自動取代此迴路進行工作,而它同樣有電路切換的 10ms 以下轉換時間。
迴路三、當市電電壓低於安全標準時,進行升壓工作。

關於在線式 (On Line) UPS

高階的 UPS 形式,主要為 24H 運作,從開機時就重新製造穩定、純淨、精準電壓值的電,來徹底取代市電提供負載用電,因此其品質能解決大多數精密設備需求與電源疑難雜症問題,且其停電電路切換銜接時間為 0。共三個迴路同時工作。
迴路一、提供旁路供電,當 UPS 迴路故障時,直接將市電 Bypass 給負載使用。
迴路二、由整流器將交流電轉為直流電,再經由逆變器製造出乾淨且穩定的交流電給負載使用。
迴路三、提供 DC 充電模組充電。當市電停電時 DC 電池組將自動放電。

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純正弦波與模擬正弦波的差別

市電原本就是純正弦波之波形,一般而言,UPS 內部透過逆變器造電,因高低階應用與成本考量可分為兩個種類的輸出:
一、模擬正弦波輸出,此種設計會依據後端負載使用量越高,輸出波型越像正弦波,如果負載過低,則停電時放的電壓可能過低。
二、純正弦波輸出,此種設計提供絕對穩定的正弦波輸出,電停電時的電壓值,精準漂亮,對某些較高階的設備則需選用純正弦波。

隔離與非隔離的差異

一般 UPS 皆為非隔離的系統,若現場接地不良或儀器設備發生漏電,常造成人員觸電的危險,甚至有可能造成儀器設備毀壞。而提供隔離模組的 UPS,將現場電源 (一次側) 與負載用電 (二次側) 隔離開來,除了可避免現場電源漏電影響負載用電之外,更可將負載的漏電導向隔離模組,避免人員觸電。另隔離模組本身可視為一個的儲能原件,當後端用電突然性的開啟時,隔離模組會將能量緩慢且溫和的輸出,避免因突然性的大電流通過 UPS 而產生危險。

低頻與高頻設計的差異

UPS的低頻與高頻設計最主要的差異是造電時的電壓點的多寡,多的為高頻,少的則為低頻,再者即是使用之變壓器不同,同容量的變壓器,低頻變壓器的體積可大高頻變壓器至10倍左右。
若您是使用含有馬達、動力、加熱制冷含有溫度的設備,同樣使用 UPS,低頻設計將會比高頻更適合,雖然低頻的波形較為不漂亮,但以現在的技術皆可補償到完美。
但相對的,高頻機的速度、體積較小及價格親切(低頻機元件貴且體積重又大),也是目前UPS市場主流趨勢,若您是一般資訊類,非感性負載則是非常合適。

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ECO

節能ECO省電功能 (On Line型式)UPS容量.視在功率率 (VA) 與實際功率 (W)

On Line UPS 由於是 24H 運轉,因此全天候下來也會消耗一定的電,近年在環保概念的趨勢下,UPS 也發展出可以省電的設計,而 UPS 主要工作是在維持電源的品質, 因此省電就從判斷電源品質好壞開始,當市電電壓與狀況良好時,此時 UPS 就走省電迴路來達到節約效果,根據測試當市電輸入穩定的狀況下,藉由 ECO 省電模式 (自動啟動),全機效率會提升至 97%,可節省約 10% 的用電量,減少不必要能源浪費。