不間斷電源系統(tǒng)(以下簡稱：UPS)是為關(guān)鍵的設(shè)備提供穩(wěn)定，不間斷的電能，在商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中，越來越多的重要關(guān)鍵設(shè)備依賴于UPS保證電源和數(shù)據(jù)的連續(xù)不間斷。
根據(jù)統(tǒng)計，每10個UPS系統(tǒng)中大約有8個UPS系統(tǒng)(80%)為信息科技應(yīng)用而設(shè)計。所以很多人對UPS有一個錯誤的認識，認為UPS是計算機信息系統(tǒng)的附屬設(shè)備，是專門用來保護IT設(shè)備的;而所謂的工業(yè)UPS是一個技術(shù)落后、被邊緣化的產(chǎn)品，工業(yè)UPS是一些廠家炒作出來的名稱或概念。這種認識是片面的。UPS作為不間斷保護電源，其作用不僅僅是保護計算機IT設(shè)備或信息數(shù)據(jù)，它的應(yīng)用非常廣泛。
其實，UPS在工業(yè)領(lǐng)域(非IT領(lǐng)域)的應(yīng)用比比皆是。正是由于UPS在這些非IT領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，UPS技術(shù)和眾多UPS廠商才得以提高和發(fā)展，保持持續(xù)向上的生命力。這塊蛋糕正在越做越大，競爭也日趨激烈。
選用商業(yè)級UPS，還是選用工業(yè)級UPS，需要綜合考慮很多因素。首先因素就是高可靠性。高可靠性是以系統(tǒng)的設(shè)計、工藝、配置來休現(xiàn)的。工業(yè)級UPS，元器件選型采用工業(yè)級甚至是軍品級，對關(guān)鍵元器件留有充分的冗余度，來加強系統(tǒng)的抗沖擊力性能。其次，對工業(yè)環(huán)境的超強適應(yīng)性、產(chǎn)品的較長設(shè)計壽命等也是工業(yè)級UPS的優(yōu)勢之一。
我們從以下五個方面來對工業(yè)UPS和商業(yè)UPS做一下區(qū)分和對比。
1. 根據(jù)UPS的應(yīng)用領(lǐng)域來區(qū)分工業(yè)和商業(yè)UPS
對大多數(shù)工業(yè)UPS用戶來說識別商業(yè)機和工業(yè)機的關(guān)鍵區(qū)別是非常困難的。商業(yè)UPS和工業(yè)UPS主要是從UPS的應(yīng)用領(lǐng)域來劃分的。
一般說來，在線式UPS系統(tǒng)大概可分成三個主要的應(yīng)用領(lǐng)域：
(1) 信息技術(shù) (IT) ：
商業(yè)UPS已經(jīng)與信息技術(shù)(IT)緊密融合在一起，信息技術(shù)的UPS設(shè)備的招標規(guī)格不需要特殊的技術(shù)要求。電信、銀行、保險公司和大型企業(yè)的數(shù)據(jù)中心是典型商業(yè) UPS應(yīng)用的例子。在這些應(yīng)用中，交流電源的中斷可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理和電訊傳輸?shù)闹袛啵ǔ２粫斐蓪θ嘶蜇敭a(chǎn)的直接的傷害。
(2) 關(guān)鍵的程序或過程控制：
數(shù)十年以來，工業(yè)UPS系統(tǒng)對關(guān)鍵的程序或過程控制應(yīng)用的設(shè)計和應(yīng)用，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗。在這些領(lǐng)域的應(yīng)用中，負載端的交流電源的中斷或不穩(wěn)定，可能造成危險的化學(xué)過程不穩(wěn)定性故障，或者造成對生產(chǎn)系統(tǒng)甚至周邊環(huán)境的巨大的破壞。石化合成物和電力發(fā)電站是使用化學(xué)或蒸汽加工操作的典型例子。這種加工過程如果控制電源中斷了，就會發(fā)生危險。由于來自控制電源所的可能產(chǎn)生的風(fēng)險和損失巨大，必須面對工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用設(shè)計專門的UPS系統(tǒng)，并且比商業(yè)機有更加嚴格的性能測試。
例如：核電廠核級UPS需要通過核級認證，歐盟有RCC-E標準，中國有核安全合格供應(yīng)商認證。
RCCE標準明確要求UPS可在地震荷載下安全工作。
海上平臺UPS需要通過船級認證。如中國的CCS，美國的ABS， 挪威的DNV，法國的BV，英國的LR等。船級認證標準對傾搖、振動、高低溫和鹽霧試驗有明確要求。
(3) 普通的程序或過程控制：
我們把這中間部分的應(yīng)用稱為輕工業(yè)。即使交流電源在處理操作中被中斷，這些應(yīng)用類型也沒有致命的危險。在這些過程中，UPS的故障或不穩(wěn)定，可能會導(dǎo)致成品的損失或者重新安排產(chǎn)品設(shè)備的數(shù)百人工小時。藥品和食物飲料工業(yè)將會是輕工業(yè)類型的例子。在這些領(lǐng)域，工業(yè)UPS系統(tǒng)的高可靠性，將有效避免上述情況。當然由于商業(yè)UPS的普及性，在這些領(lǐng)域也有應(yīng)用。
根據(jù)上面的分析，我們把UPS的應(yīng)用領(lǐng)域做如下圖示(圖1)。相對于商業(yè)UPS，工業(yè)UPS是為了滿足不間斷供電的客戶需求和特殊的應(yīng)用環(huán)境而產(chǎn)生的。
2. 根據(jù)UPS的技術(shù)類型來區(qū)分工業(yè)和商業(yè)UPS：
商業(yè)UPS的負載多為需要交流電源的IT設(shè)備，所以其產(chǎn)品類型為典型的交流輸出UPS，包括后備式，在線互動式和雙變換在線式，都有應(yīng)用。在電信領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用的通信電源(高頻開關(guān)整流器)，也可以理解為商業(yè)UPS范疇。
工業(yè)UPS的產(chǎn)品概念更為廣義，既包括交流輸出UPS，也包括了直流輸出的DC UPS，甚至是多種產(chǎn)品類型的組合。在不同的工業(yè)領(lǐng)域，AC UPS和DC UPS所占的比重是不一樣的，具體見圖2。
即使是AC UPS，工業(yè)UPS的技術(shù)也多為傳統(tǒng)的可控硅整流+IGBT逆變器的技術(shù)結(jié)構(gòu)。這種傳統(tǒng)的雙變換在線式的UPS的高可靠性，普遍得到工業(yè)客戶的認可。
3. 根據(jù)UPS的生產(chǎn)廠家來區(qū)分工業(yè)和商業(yè)UPS：
工業(yè)UPS和商業(yè)UPS的應(yīng)用領(lǐng)域是不同的，各UPS廠家基于發(fā)展歷史、市場策略、技術(shù)優(yōu)勢等原因，到現(xiàn)在也基本形成了工業(yè)和商業(yè)兩極分立的局面。
在商業(yè)UPS市場中，UPS品牌眾多，競爭激烈;在工業(yè)UPS市場中，市場容量相對較小，基本由幾個品牌占據(jù)了大半份額。這些品牌有EMERSON/CHLORIDE、AEG、GUTOR、AMETEK、BENNING等，它們專注于工業(yè)領(lǐng)域達五十年以上，積累了豐富的專業(yè)經(jīng)驗和工程經(jīng)驗，得到了客戶的廣泛認可。
4. 工業(yè)UPS和商業(yè)UPS的產(chǎn)品配置的對比：
我們從客戶需求角度，來詳細看一下工業(yè)UPS是如何滿足客戶需求的，從中也可以對比出它與商業(yè)UPS的不同之處。
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客戶需求
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CHLORIDE工業(yè)解決方案
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1) 機械結(jié)構(gòu):
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承受頂部吊裝
0.5g 到 5g的抗震能力
柜體高度客戶定制
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整體型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計
兩種鋼結(jié)構(gòu)柜體：抗地震柜和通用柜
20多種柜體尺寸
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2）電池/充電器
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鉛酸電池或鎳鎘電池
更長的后備時間
電池電壓可選
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多種可選的電池電壓等級
100 多種充電器容量可選
充電器為分立組件，可獨立成柜
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3) 逆變器
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單相輸出或三相輸出
短路承受能力強
逆變器要適應(yīng)不同的電池電壓等級
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150 種的逆變器容量等級
逆變器為分立組件，可獨立成柜
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4) 靜態(tài)開關(guān)
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2組靜態(tài)開關(guān)（必須）
過載能力強
可組合為單旁路、共用旁路或雙旁路并聯(lián)等多種形式
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40種靜態(tài)旁路容量等級
靜態(tài)開關(guān)可通過分立柜實現(xiàn)物理隔離 (共用旁路型）
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5) 冷卻方式
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自然冷卻
強制風(fēng)冷 n+1風(fēng)扇冗余
強制風(fēng)冷 1+1風(fēng)扇冗余
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特殊設(shè)計的風(fēng)扇組件實現(xiàn)冗余冷卻
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6) 電氣隔離
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輸入隔離
輸出隔離（必須）
3相或1相，標準或非標電壓等級
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5000多種變壓器型號 (輸入, 輸出, 旁路)
其中90種變壓器設(shè)計已經(jīng)能滿足90% 的需求
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7) 輸入和輸出保護
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熔斷器、隔離開關(guān)、斷路器保護
承受 kA級的短路電流
脫扣曲線按需可選
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多達 4000個輸入和輸出保護
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8) 人機交互和通訊
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繼電器干接點/PLC
多種通訊協(xié)議可選(Modbus、Profibus、DF1…)
可視化操作和指示
客戶定制的報警信息
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4000小時/年的工程設(shè)計研發(fā)能力
在客戶SCADA 系統(tǒng)基礎(chǔ)上的可定制通訊方案
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9) 電氣控制
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適應(yīng)不同的DC直流電壓 (48 至500Vdc)
數(shù)字控制
模擬控制 (核級)
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500多種PCB
其中80種已經(jīng)能滿足90% 的需求
核電應(yīng)用產(chǎn)品需要模擬控制技術(shù)以滿足核級鑒定要求
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10) 旁路要求
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旁路并聯(lián)配置
電氣隔離/穩(wěn)壓調(diào)節(jié)
輸出電壓范圍寬
旋轉(zhuǎn)型手動旁路開關(guān)
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50 種旁路柜配置
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11) IP防護等級和鈑金要求
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IP 21 至 IP54 + 防爆設(shè)計
鈑金厚度要求
柜體顏色要求多樣(柜內(nèi)和柜外)
漆層厚度要求(50 to 300μm)
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標準設(shè)計，IP等級根據(jù)要求可定制
300種柜體選件
其中100種已經(jīng)能滿足80% 的需求
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12) 附件
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50 種附件選件，涵蓋：
電池類型和電池柜/架
電池智能管理BMS
配電柜
穩(wěn)壓器
電池防爆開關(guān)
項目管理
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基于工業(yè)需求的多樣性和應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性，工業(yè)UPS 可按需訂制是其重要特點之一。
5. 工業(yè)UPS和商業(yè)UPS的技術(shù)對比：
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客戶需求
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對比項目
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客戶需求
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Commercial 商業(yè)UPS
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Battery 電池
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Industrial 工業(yè)UPS
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24 – 48 hrs
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電池回充時間(to 90%)
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8 hrs – 15 hrs
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10 min – 1h30 min
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后備時間
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30 min – 10h min
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5/7 (10 年以下) (VRLA)
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電池壽命
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10 年 (VRLA) – 20 年 (NiCd)
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90%
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放電深度
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60 – 80%
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UPS electrical features 電氣特性
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AC
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UPS類型
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AC 和 DC
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0-10 kVA
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單相輸出UPS容量
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0-160 kVA
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0-800kVA
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3相輸出UPS容量
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0-500kVA
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靜態(tài)開關(guān)損壞
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負載故障恢復(fù)
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逆變器和靜態(tài)開關(guān)特殊設(shè)計能承受最壞的負載情況，正面維護
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客戶不要求
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輸入/ 輸出隔離變壓器
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客戶要求 / 必選配置
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整合在UPS一體柜內(nèi)
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旁路開關(guān)
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單獨的旁路輸入連接，可裝在獨立的柜體內(nèi)實現(xiàn)物理分隔
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不可選
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DC直流電壓可選
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可選/ 可定制
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數(shù)量固定
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干接點
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數(shù)量可選，可定制
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UPS design features 設(shè)計
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5 – 7 年
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設(shè)備運行壽命
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15 – 30 年
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僅型式試驗
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設(shè)備測試
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100%測試，定制測試項目，F(xiàn)AT
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UPS environmental features 環(huán)境適應(yīng)
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25 – 35°C
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運行環(huán)境溫度
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0 – 55°C
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10 – 55%
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相對濕度
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10 – 98%
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IP 20 à IP31
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防護等級(IP等級)
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IP 20 à IP54
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標準
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結(jié)構(gòu)設(shè)計
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加強的結(jié)構(gòu)設(shè)計，鋼板厚度2mm以上，經(jīng)受承重、起吊、撞擊、振動、地震等試驗
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Services 服務(wù)
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不需要
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項目管理，客戶確認圖紙
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設(shè)備和文件交付計劃，項目管理
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標準的操作說明書
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文件交付
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客戶定制文件且需要客戶審核確認
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廠家服務(wù)工程師
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售后服務(wù)能力
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廠家服務(wù)工程師+客戶的維護工程師+培訓(xùn)
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通常 5 – 10 年
(產(chǎn)品壽命周期)
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備品備件
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15 – 25 年的備件支持能力
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5.1 關(guān)于UPS的應(yīng)用環(huán)境和使用壽命：
許多工業(yè)UPS環(huán)境，尤其是在某些發(fā)電應(yīng)用中，可能是在較高環(huán)境溫度條件下(>30攝氏度)和空氣中的微粒污染物的場合。所以要求工業(yè)UPS，能在大量非傳導(dǎo)性的灰塵和較高的環(huán)境溫度下正常工作。至少在40攝氏度的環(huán)境溫度下正常工作，有些場合甚至要求50~55攝氏度的設(shè)計。
相反，普通商業(yè)UPS的應(yīng)用環(huán)境幾乎總是控制在30℃以內(nèi)，并且保持非常干凈。任何UPS系統(tǒng)的壽命都會在高溫度環(huán)境下降低，最易受到高溫環(huán)境影響的UPS的關(guān)鍵部件是內(nèi)部UPS部件(如直流電容)和蓄電池。在高溫環(huán)境下可能會使他們的壽命縮短，除非選擇高溫電容器。
在商業(yè)UPS應(yīng)用中，UPS應(yīng)用商可能不會要求UPS有較長的使用壽命。但是在關(guān)鍵處理控制中，通常要求UPS要有15-20年的壽命。工業(yè)UPS系統(tǒng)有內(nèi)置的設(shè)計邊際，來保證實際的運行壽命達到客戶要求。除此之外，工業(yè)UPS設(shè)備也會有預(yù)見性的零部件更換計劃，來確保UPS在較高的平均無故障運行時間超過整個15-20年。
5.2 關(guān)于UPS電池&充電器：
一般來說，商業(yè)UPS的電池后備時間不像在工業(yè)應(yīng)用中那樣長，通常在10-30分鐘左右，充電容量不需要進行增容設(shè)計。UPS電池充電器一般設(shè)計為能把15-30分鐘后備時間的鉛酸電池，在8-10小時內(nèi)回充到95%的容量。
與商業(yè)UPS相比，在工業(yè)應(yīng)用中，充電容量必須有更高的能力，因為電池后備時間能從60分鐘到8小時或者更多，這就要求UPS系統(tǒng)的充電器里有足夠的電池回充能力。在工業(yè)應(yīng)用中，很多情況下選用后備時間為4-8小時的電池配置。
在工業(yè)UPS領(lǐng)域，為了更好的適應(yīng)高、低溫惡劣環(huán)境需求，鎳鎘電池也被廣泛應(yīng)用，工業(yè)UPS的充電器除了滿足鉛酸電池之外，還需要滿足鎳鎘電池的充放電特性。
總結(jié)：
工業(yè)UPS按工業(yè)現(xiàn)場的多樣化需求和惡劣環(huán)境設(shè)計制造，在充分滿足客戶需求的過程中，體現(xiàn)了項目管理的運用。所以在這里我們對工業(yè)UPS的理解應(yīng)不僅停留在產(chǎn)品層面，它實際上是在對客戶需求充分理解的基礎(chǔ)上，為客戶提供整體的電源保護解決方案(見圖4)，并把此方案作為一個工程項目，與客戶充分合作一同進行項目工程設(shè)計、項目管理、現(xiàn)場服務(wù)和運行維護的動態(tài)過程(見圖5)。從一定意義上看，可以把工業(yè)UPS供應(yīng)商理解為一個工程公司。
EMERSON/CHLORIDE工業(yè)電源保護解決方案
電池網(wǎng)微信
