不斷電系統UPS之選購及使用要點

選購要點：
UPS的原文為「Uninterruptible Power Supply」，照字面意思就是不斷電的電源工應器。主要功用是在電源臨時中斷時，可以讓電腦、醫療儀器等電子設備以UPS中所保留的備用電力持續運作，方便在剩餘的時間中，緊急儲存資料或進行正常關機或切換正常電力，讓你的電腦不致因為不正常供電而造成資料毀損或主機的傷害。

而新一代的UPS不斷電系統除了提供備用電力之外，更加入了消除雜訊、突波，避免雷擊、電源異常或瞬間高電壓、瞬間低電壓…等等電力不穩定的狀況。

選購前需知
一、UPS的種類：
目前UPS不斷電系統大概可分為三大類： 1. (Off Line) 離線式不斷電系統 UPS:

平常走旁路(Bypass)直接供電給負載, 即 AC(市電) 進, AC(市電)出, 供給負載用電; 只有停電時, 才由電池提供電力.
特色:
a. 市電正常時, UPS 不斷電系統對市電幾無處理而直接輸出至負載, 對市電雜訊, 突波防仰能力差
b. 具轉換時間, 保護性最低
c. 結構簡單, 體積小, 重量輕, 控制容易, 低成本
2. (On Line) 在線式不斷電系統 UPS:

平常由逆變器輸出給負載電力, 即全時段由 UPS 不斷電系統內的電池供電, 只有UPS不斷電系統故障, 過載或過熱時才會轉為旁路(Bypass)輸出給負載.
特點: 若你的電源環境時常因為電壓不穩而導致機器損毀者, 使用在線式的 UPS, 可以讓接在這台不斷電系統上的配備都能得到非常非常穩定的電壓!
特色:
a. 輸出至負載之電力經 UPS 不斷電系統處理, 輸出電源品質最高
b. 無轉換時間
c. 結構複雜, 成本較高
d. 保護性最高, 對市電雜訊, 突波仰制能力最棒
3. (Line-Interactive) 在線互動式不斷電系統 UPS:

平常由旁路(Bypass)經變壓器輸出給負載, 逆變器此時做為充電器; 當斷電時逆變器則將電池能量轉為交流電輸出給負載.
特色:
a. 具隻向性轉換器設計, UPS 電池回充時間較短
b. 具轉換時間
c. 控制結構複雜, 成本較高
d. 保護性介於 On Line & Off Line 之間, 對市電雜訊, 突波能力稍好.
* On-Line與Off-Line式UPS這兩種有什麼差別呢？
當你將電腦插在Off Line的UPS上時，吃的電是吃市電，UPS上的電池只有在斷電時，才會對你的電腦供電，所以當發生斷電時，電腦會有一小段時間是沒有電源的，但這一小段時間，小到可以被忽略，因為電腦並不會因為停了這一小段時間的電而斷電關機。

　　而On Line式的UPS就不一樣了，當你將電腦插在On Line的UPS上時，電腦吃的電就是UPS電池的電，所以一旦斷電時，電腦吃的還是UPS電池的電，所以並沒有Off Line式UPS斷電時的時間差。
*一個線上遊戲的例子

　　假設有甲乙丙丁四個人一起來打線上遊戲，

　　甲 電腦 數據機
　　乙 Off Line UPS - 電腦 數據機
　　丙 Off Line UPS - 電腦 數據機
　　丁 On Line UPS - 電腦 數據機

　　甲的電腦及數據機沒有安裝UPS， 乙、丙買了Off Line的UPS，並將電腦及數據機都安裝在UPS上面， 而丁買了On Line的UPS，也將電腦及數據機都安裝在UPS上面了， 正當他們四人在遊戲的世界中冒險時，忽然四個人的家裡都跳電了… 此時，
　　甲 電腦(斷電)、數據機(斷電)、遊戲(斷線)
　　乙 電腦(正常)、數據機(正常)、遊戲(正常)
　　丙 電腦(正常)、數據機(正常)、遊戲(斷線)
　　丁 電腦(正常)、數據機(正常)、遊戲(正常)

　　最後線上只剩下乙及丁兩人，而丙也會斷線，但他可以很快的再播上網路後，立即又上線，直到UPS的電池用盡為止。

　　甲會斷線是正常的，因為他沒有安裝UPS，甲除了等待市電來之外，沒有任何的方法可以再上線。

　　而這之中最奇怪的應該是丙，為什麼他的電腦及數據機都因為UPS的關係還有電，可是遊戲為什麼斷線了？為什麼乙和丙的條件都一樣，兩人都安裝了Off Line的UPS，乙卻還在線上沒有斷線？

　　讓我來說明一下，乙和丙雖然都安裝了UPS(Off Line)，UPS也在斷電時，正常的供給電腦及數據機電源，但是因為停電時，在UPS供給電源給電腦及數據機之前，會有一小段微不足道的時間差，這一小段空窗期對電腦主機來說沒有影響，但對「數據機」或是「IP分享器」就有影響了。

　　我的電腦上網都是經由「IP分享器」上網，就算是接上UPS，斷電時，IP分享器裡的PPPoE播號會有「一定機率會中斷」，會不會斷線完全要看運氣，雖然電腦及數據機都還是有電源。
二、不斷電系統的供電時間？
UPS主要功能是提供短時間且零中斷之電源給設備使用，一般續供電時間約為5～10分鐘，可供使用者完成關機或及時將UPS一次側發電機啟動以代替市電。如非環境或設備需求，則不需考慮延長供電時間，否則將增加電池放置空間及採購成本。
三、參考產品規格：以飛瑞提供之規格來說

規格表重點
1.輸出波形對負載的影響
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（如傳動馬達）。
對正弦波而言，此三類負載均可使用。方波、階梯波僅可用於電阻性及電容性負載，因感性負載的反電動勢是階梯波的致命傷，而電容性負載則需要較高的峰值電壓來驅動，方波、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。
2.不斷電系統的通訊介面
前不斷電系統所提供的通訊介面有兩種，一種是所謂的乾接點(Relay)訊號，透過軟體所能知道的只有市電是否正常，電池是否低電壓而已；另一種則是所謂的RS-232，此種介面透過軟體可以知道不斷電系統目前的電壓、電流、頻率、溫度、負載容量等，甚至可讓不斷電系統做定時開關機之特殊功能。
結論
1.選擇適合的UPS很重要
目前市售的不斷電系統, 多以 VA 數表示容量單位. V=Voltage, A=Anpre(V表示電壓，A表示電流), VA即為不斷電系統的容量單位.
舉例來說, 一部 500VA 的不斷電系統若其輸出電壓為 110V, 則其產品可供應之最大電流為 4.55A, 超過此電流就表示超載(Overload).
另一種表示功率的方法是 Watt, Watt 為實功(實際消耗功率), VA為虛功. 兩者之間的關係: VA x pF(功率因數) = Watt. 功率因數多寡並無標準, 一般為 0.6 ~ 0.8 間, ，目前大部份的市售產品都定在0.7。若為 0.5 者, 代表產品設計不良, 在選購不斷電系統時, 一定得參考 pF 值.
pF 值愈大者, 代表電源利用率愈高, 可以替消費者節省更多電費.....
假設這台 UPS 為 Delta V1000, 所以可提供 1000VA x 0.6(pF) = 600W
若你的電腦的電源供應器是300W(也可以看你的實際消耗功率是多少), 而延長線的總負載為 300W, 這個情況則無超載
2.建一般OffLine或在線互動式因為充電機的功率及性能一般較差，電池只要掛幾乎都是極板鉛支短路或是嚴重失水鹽化，基本上沒救。而且一般OffLine或在線交換式的標準放電率都是以3-4C在設計，電池只要遇上2-3次停電，電池就被放掛了(正板變形)。所以OffLine或在線互動式電池掛了，就可以差不多換一臺了(有很大的機會機身跟者掛)，畢竟是2-30A的電流在基板上跑。
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使用要點
1、開關機順序
　　為了避免負載在啟動瞬間產生的衝擊電流對UPS造成損壞，在使用時應首先給UPS供電，使其處於旁路工作狀態，然後再逐個打開負載，這樣就避免了負載電流對UPS的衝擊，使UPS的使用壽命得以延長。關機順序可以看做是開機順序的逆過程，首先逐個關閉負載，再將UPS關閉。
2、開機之前
　　在開機之前，首先需要確認輸入市電連線的極性是否正確，以確保人身安全。注意負載總功率不能大於UPS的額定功率。應避免UPS工作在過載狀態下，以保證UPS能夠正常工作。
3、關機之後
　　在市電中斷後，UPS由電池組供電並自動關機後，不要再利用UPS電池組供電開機，以避免電池因過量放電而損壞。當市電發生異常而轉為UPS電池組供電時，應及時關閉負載並關機，待市電恢複正常再開機使用。
4、使用環境
　　與電腦的工作環境類似，UPS對環境溫度的要求同樣也不是很高，通常在0℃～40℃都能正常工作。但防塵問題同樣也困擾著UPS，UPS的使用環境要求清潔、少塵、幹燥，灰塵和潮濕的環境會引起UPS工作不正常。而UPS電池組對溫度要求則較高，標準使用溫度為25℃，平時最好不要超出15℃～30℃這個範圍。溫度過低不但會減小電池組的容量，還會進一步影響UPS的使用壽命。另外，UPS的防磁能力也不是很好。所以不應把強磁性物體放在UPS上，否則會導致UPS工作不正常或損壞機器。
5、電池維護
　　UPS的電池組會存在自放電現象，如果長期放置不用會導致電池組的損壞，因此需要定期進行充放電。如果使用的是免維護的吸收式電解液係統電池，在正常使用時不會產生任何氣體，但是如果用戶使用不當而造成了電池組過量充電就會產生氣體，並出現電池組內壓增大的情況，嚴重時會使電池鼓漲、變形、漏液甚至破裂，用戶如果發現這種現象應立即更換電池組。
6、注意安全
　　由於UPS的電池組電壓很高，對人體存在一定的電擊危險，所以在裝卸導電連接條和輸出線時應具有安全保障，采用的工具應絕緣，特別是輸出接點更應該有防止觸電的設置。
7、充電電壓
　　在UPS的充電過程中，如果充電電壓過高會導致電池組的過量充電，反之則會造成電池組的充電不足。當充電電壓不正常的時候，可能會讓電池配置數據產生錯誤。因此在安裝電池組時，一定要注意電池規格和數量的正確性，不同規格、不同品牌的電池應盡量避免混用，外接充電器也最好不要采用低價劣質產品。
8、充電電流
　　與UPS的電壓要求類似，在對UPS電池組進行充放電時應盡量避免過大的電流通過。雖然有的時候UPS的電池組可以接受一定程度的大電流，但在實際操作中還是應該盡量避免，否則會使電池極板變形，導致電池內阻增大，嚴重時電池容量將會嚴重下降，導致電池組壽命大幅縮短。
9、放電深度
　　UPS的放電深度對電池使用壽命的影響也是非常大的，電池放電深度越深，其循環使用次數就越少，因此在使用時應避免電池的深度放電。雖然有些品牌的UPS擁有放電保護功能，但是如果UPS處於輕載放電或空載放電的情況下，也會讓電池深度放電，從而影響電池組的使用壽命。
10、負載大小
　　普通的用戶會認為，UPS的負載能力越大，對電腦的保護效果會越好，於是在購買時選用了高價格高負載能力的產品。而用戶在實際應用時的負載隻是UPS額定的30%甚至更少，其實這樣亦會影響到UPS的使用壽命，畢竟其內部的電池組很多時候都不能完全正常地進行工作。當然也不是說100%的額定負載是最好的，如果這樣，UPS出現任何小問題都會造成很大的損壞，實際操作表明選擇50%～80%的負載為最佳。
使用上注意事項結論
1. 絕對不要讓你的 UPS 不斷電系統超載
2. 建議不要拿 UPS 不斷電系統去接一些家電用品, 如電扇, 捕蚊燈...., 等等; 否則, 可能會發生不良的後果.由於UPS研發設計以電腦為主，並非所有負載均適用，尤其是電感性負載，像電風扇、冷氣機等家電均不適用，因為電感性負載會有反電動勢的產生，對於離線式UPS會造成傷害。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於UPS，因其瞬間啟動電流大，若UPS容量不足時，易造成瞬間超載，一旦適逢市電中斷時，UPS輸出亦中斷。平時UPS長期處於超載使用時，將縮短電子元件及UPS的壽命。
3. 勤於放電, 能固定一個月, 或者兩個月放電乙次的話, 是最佳的保養法則; 而放電方法很簡單, 只要將 UPS 不斷電系統切到 On, 再將電源插頭拔除自牆上插座即可.
另外好的UPS本身的放電率會低的多，以飛瑞C-700來說標準放電率(半載)為1.5C不到，B-600則高達3C。以湯淺NP7-12來說，3C深循環，30-50次內電池就會報銷，但1.5C就可上200次以上。
一般人買UPS都是以Power總瓦數來看，這毛病並不大。問題是都忘了看備載容量。以B-600來說，它的備載容量是7*12 = 84AVH，C-700是2*7*12 = 168AVH，C-1000是3*7*12 = 252AVH。以安全的1C放電率來看，B-600是80W、C-700是160W、C-1000是250W左右。比較不安全的2C放電率是B-600是160W、C-700是320W、C-1000是500W左右。
如果我們以一年會遇上四次停電(算少的了)，外加四次自我放電測試。如果希望電池能撐個5年，那電腦的瓦數最好不要超過2C的值(這邊是指用功率表量出來的值，而不是Power的瓦數喔，當然飛瑞的工具軟體可以看，不超過50%就OK啦)。
[註 1] 一個月一次就好了, 不要在那一次放完之後, 又心血來潮再放一次, 這是不對的, 再次提醒各位....
[註 2] 不要使用軟體的深度放電, 這對機器來說似乎不是很好
4.不斷電電池的更換需知
目前不斷電系統所使用的電池都是免加水免保養鉛酸電池，這種電池是密閉式的，充放電反應如以方程式表示：

電池的壽命在採購時就決定了，UPS主機占了電池壽命50%以上的因素。好的UPS主機本身就是恆流後恆壓充電，部份還可以自動提高初始充電功率及脈衝除硫，降低電池硫化的危險。以飛瑞來說，C-xxxx家族最大充電能力可達25%*系統容量。但對於個人來說，電池極不便宜。能撐就要撐，只要小心，電池可以撐5年是絕無問題的。
5.其他保養
正常來說UPS保持24小時運作電池是最長壽的。不過就算是動物機也甚少全年開機。不過只要每次停機時間不要超過一週，而且每次開機都運行8小時以上，其實到也沒差。
最重要的是要做季放電，每使用3個月要放電。建議就把電腦進到Bios，然後關掉營幕，拔插頭放到UPS低電就行了(以飛瑞來說就是最後一格綠燈，千萬不要只放到剩橘燈)。
不過要注意喔，如果你的UPS負載超過1.5C，甚至2C以上。那這樣是在謀殺電池，要把負載壓到0.5C~1C是最好的放電功率。
以飛瑞C-1000為例
電池還會動，不過撐不到5Minute，該換電池了。
1、C-1000正面，把週邊的螺絲給解開。把蓋子給拿起來。
2、接者把線給拔起，左右兩邊都要拔。
3、接者把UPS翻過來(很重，請小心翻。不要壓到電路板)，然後解開四個螺絲。
4、接者把蓋子掀起，就可以看到電池了。不過拿起來要小心，它的線超短的。
1、嗯外觀良好，CSB 12V7AH 閥控式標準型。 2002-02的版本。
2、先重新做電池組平衡，先以0.1C(0.7A)放電到11V，接者進行平衡充電，要並聯充電喔。以0.1C(0.7A)恆流後恆壓充至14V，待電流低於100ma(三門就是300ma啦)，再充8小時。
3、接者用放電器做容量測定，就是以0.1C(0.7A)放電至11V。
我手上這三顆分別是 4.9AH、4.8AH、4.4AH，嗯差距不大，還可以用用。如果差得很誇張或是已經降到50%以下(以NP7-12/12V7AH來說，就是少於3AH)，或電池間容量差在10-15%以上，那就只能換新電池了。
4、接者用電源供應器並聯充電以0.1C(0.7A)恆流後恆壓充至14V，待總電流低於100ma。
然後上UPS用飛瑞軟體做22%、132W交流、180W直流放電測試。
共計達測試終點1731秒。這邊注意C-1000有Bug，做放電測試不會自停。要手動切ByPass再切回來才行。所以平常放電最好自己拔插頭試。
這是為做基準測試，如果想要補水，就直接測完容量後做步驟7。
5、勉強可用啦，比一開始效能提高近六倍。看來是原主人把它用到平衡跑掉而已，不過沒想到CSB還蠻能撐的說。
6、因為C-1000這孩子是少數的直立式電池倉(這也是為何c-1500/c-3000都用湯淺，而C-1000用CSB的緣故，兩個牌子差了150元有)。
因為是直立式電池倉，所以我們有大絕招可用。電池補水。
7、把洩壓閥用小一字起由紅圈處撬起，請勿暴力喔。接者把皮閥拿起來。
如果該槽嚴重漏酸(整個槽都是白色結晶)，請不要再用此電池了。
8、到汽車材料行買小包的電池蒸餾水，不是電池液喔，絕對不能買錯。然後隔水加熱到60-70度(熱點沒關係，只要你受得了)。
9、用針筒注水到各槽內，以飛瑞的充電機來說。一年1CC是合理的，如果是其它的充電機，如果浮充電壓越高，這個值要越大。至於這三顆根本乾到暴了。
最高技巧則是每0.5CC加到濕潤而不見水的程度，不過這樣太麻煩了。每槽平均加定額就好了，不過要注意，當你見得到水痕的時候就加太多了。
以CSB來說，直加就好。如果是湯淺，最好帶一點角度注入。
然後把皮塞及蓋版蓋回，用膠帶封好。要注意每個蓋版絕對要留下一些空間沒被膠帶蓋住，這是要透氣的。
接者放置4小時再進行下一步。
10、接者上電源供應器並聯充電以0.05C(0.35A)恆流後恆壓充至14V，待電流低於50ma(三門就是150ma啦)，再逐步將電壓拉高至15V(湯淺是15V，CSB 大約是在14.5V左右)進行單體均充，其間要控制電流不能超過100ma(三門就是300ma)。這段時間可長可短，至少8小時，最多48小時。這步驟是加強去硫化效果。
中間要注意有無瓶體澎脹、發熱或是噴水的現象，如有請放棄該電池組另購新電池。
至於充電過程中電池會有排氣的現象是正常的。
11、完成後，靜置30Minute，接回UPS。用飛瑞軟體做22%、132W交流、180W直流放電測試
共計達測試終點2054秒。UPS運行時間再增加18.6%，修復成功。
基本上我只做了8小時單體均充，如果延長時間，效果會更好。
基本上飛瑞的城堡家族充電機設計相當良善，其中C-1000又為直立式電池倉及低噪音設計。雖然不像APC家族設計有讓用戶DIY更換電池的功能，不過只要有點概念要自己換並不難。
PS.1.注意喔，飛瑞的UPS不像APC有直流開關，所以初次連接電池時接點會跳火，這是正常的。但請小心。
PS.2.經補水的電池僅能使用在下列條件下。
a、直立式電池倉並具主動風扇之UPS。
b、24小時開機或每次停機不超過24小時之使用環境。
c、UPS充電機正常，每一單體浮充電壓不超過13.7V。
PS.3.加水請以1cc為單位，加完一次要隔5Minute。每加一輪要檢視有無槽位已出水。直到加完所需水量。
PS.4. 電源供應器並聯充電以0.1C(0.7A)恆流後恆壓充至14V的意思是，將三顆蕊體並聯至電源供應器，在到達14V之前控制電流在0.1C( 0.7A一顆，三顆並聯就是2.1A )，逐步提高電壓。當電壓提高至14V，就停止升壓。待電流自行下降。
若無電源供應器，一般市面上的電瓶充電器亦可，但要降低充電速度。不過電瓶充電器通常無均充功能，修復效果差。
PS.5. 0.1C(0.7A)放電至11V的意思是用0.7A對一顆電池放電到11V，這時間就是電池的殘餘容量 (xxAH/10HR)。
一般來說可以用35歐姆的10W水泥電阻兩顆並聯(要注意散熱)，或是12V3W小燈泡3顆並聯做為放電體即可。
PS.6.不論是使用原廠電池或是補水電池，請勿於密閉/半密閉空間使用UPS。
PS.7.充電機及電表組