UPS電源知識(shí)

時(shí)間：2022-02-01作者：南京煜錦陽(yáng)電子科技有限公司瀏覽：324

UPS中文的意思是不間斷電源，英語(yǔ)是Uninterruptible Power Supply縮寫，它可以確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在停電后繼續(xù)工作一段時(shí)間，以便用戶可以緊急存儲(chǔ)磁盤，這樣您就不會(huì)因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中主要發(fā)揮兩個(gè)作用：一是應(yīng)急使用，防止突然停電影響正常工作，損壞計(jì)算機(jī)；二是消除**電涌、瞬時(shí)高壓、瞬時(shí)低壓、電線噪聲、頻率偏移等電源污染，提高電源質(zhì)量，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供高質(zhì)量的電源。

從基本應(yīng)用原理來(lái)看，UPS它是一種電源保護(hù)設(shè)備，含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要部件，穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出。主要由整流器、電池、逆變器和靜態(tài)開(kāi)關(guān)組成。

1)整流器:整流器是整流裝置，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是交流（AC）轉(zhuǎn)化為直流（DC）該裝置。它有兩個(gè)主要功能一是交流電（AC）變成直流電(DC)，過(guò)濾后提供負(fù)載或逆變器；二是為電池提供充電電壓。因此，它也起著充電器的作用；

2)蓄電池：蓄電池是UPS用作儲(chǔ)存電能的裝置，由多個(gè)電池串聯(lián)而成，其容量決定了其維持放電(供電)的時(shí)間。其主要功能是:１當(dāng)市電正常時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并儲(chǔ)存在電池中。２當(dāng)市電出現(xiàn)故障時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)負(fù)載轉(zhuǎn)換化學(xué)能；

3)逆變器:一般來(lái)說(shuō)，逆變器是一種直流電（DC）轉(zhuǎn)化為交流電（AC）該裝置。由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成；

4)靜態(tài)開(kāi)關(guān):靜態(tài)開(kāi)關(guān)又稱靜態(tài)開(kāi)關(guān)，是一種無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，采用兩種可控硅（SCR）由邏輯控制器控制的反向并聯(lián)交流開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)。它分為轉(zhuǎn)換和并聯(lián)模型。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)主要用于兩個(gè)電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從一路到另一路的自動(dòng)切換；并聯(lián)開(kāi)關(guān)主要用于并聯(lián)逆變器、**電力或多個(gè)逆變器。

目前，主流UPS廠商有APC、山特等，都提供各級(jí)別UPS滿足不同用戶群的需求。

一 類型

（一）UPS根據(jù)其工作原理，電源可分為后備、在線和在線互動(dòng)。

1 后備式UPS：通常在電池充電狀態(tài)下，逆變器在停電時(shí)緊急切換到工作狀態(tài)，將電池提供的直流轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的交流輸出，因此備用UPS也叫離線式UPS。后備式UPS電源的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行效率高、噪音低、價(jià)格相對(duì)便宜，主要適用于市電波動(dòng)小、供電質(zhì)量要求低的場(chǎng)合，較適合家庭使用。然而，這種情況UPS切換時(shí)間存在問(wèn)題，不適合關(guān)鍵電源不能中斷的地方。但實(shí)際上，切換時(shí)間很短，一般在2到10毫秒之間，計(jì)算機(jī)本身的交換電源供應(yīng)器在斷電時(shí)應(yīng)保持在10毫秒左右，因此個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般不會(huì)因?yàn)檫@個(gè)切換時(shí)間而出現(xiàn)問(wèn)題。UPS一般來(lái)說(shuō)，電源只能持續(xù)幾分鐘到幾十分鐘，主要是為了給你時(shí)間備份數(shù)據(jù)，并盡快完成手頭的工作，而且價(jià)格也很低。對(duì)于不太關(guān)鍵的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序，如個(gè)人家庭用戶，它可以配備小功率的備份UPS。

2在線式UPS：這種UPS逆變器一直在工作，它首先通過(guò)電路將外部交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后通過(guò)高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出到計(jì)算機(jī)。在線類型UPS供電條件下的主要功能是穩(wěn)壓，防止電波干擾；停電時(shí)，使用備用直流電源（電池組）為逆變器供電。由于逆變器一直在工作，因此沒(méi)有切換時(shí)間問(wèn)題，適用于對(duì)電源有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。在線類型UPS與后備類型不同，一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是供電持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，一般幾個(gè)小時(shí)，大到十個(gè)小時(shí)。它的主要功能是讓你像往常一樣工作。顯然，由于其特殊的功能，價(jià)格顯然要貴得多。這種在線類型UPS較適合計(jì)算機(jī)、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)，因?yàn)檫@些領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)一般不允許停電。

3在線互動(dòng)式UPS：這是一種智能UPS，所謂在線互動(dòng)UPS，輸入市電正常時(shí)，UPS逆變器處于反向工作（即整流工作狀態(tài)），充電電池組，逆變器立即轉(zhuǎn)換為逆變工作狀態(tài)，將電池組電能轉(zhuǎn)換為交流輸出，因此在線互動(dòng)UPS也有轉(zhuǎn)換時(shí)間。與后備式相同UPS相比之下，在線互動(dòng)UPS的保護(hù)功能較強(qiáng)，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，而其較大的優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的軟件功能，可以方便地上網(wǎng)，進(jìn)行UPS遠(yuǎn)程控制和智能管理。外部輸入電壓是否在正常范圍內(nèi)可以自動(dòng)檢測(cè)。如有偏差，可通過(guò)穩(wěn)壓電路升壓或降壓，提供相對(duì)穩(wěn)定的正弦波輸出電壓。它可以通過(guò)數(shù)據(jù)接口(如RS-通過(guò)監(jiān)控軟件，用戶可以直接從電腦屏幕上監(jiān)控電源和數(shù)據(jù)通信UPS簡(jiǎn)化、方便管理，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。UPS后備式集中UPS高效和在線UPS供電質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，但其穩(wěn)頻性能不是很理想，不適合經(jīng)常延遲UPS電源。

表一

表二

（二）UPS從結(jié)構(gòu)上一般分為直流UPS(DC-UPS)和交流UPS(AC-UPS)兩大類。

1 直流UPS直流不間斷電源由整流器和電池兩個(gè)基本單元組成。原理結(jié)構(gòu)方框圖如下：

其工作過(guò)程是：當(dāng)**電力正常時(shí)，電流通過(guò)整流器向負(fù)載供電，整流器向電池充電。電流路徑為1路**電力整流器負(fù)載，2路**電力整流器電池。當(dāng)**電力故障或整流器故障時(shí)，電池通過(guò)控制電路自動(dòng)切換為負(fù)載供電，電流流向?yàn)殡姵刎?fù)載。

2交流UPS電源由整流器、電池和逆變器三個(gè)基本單元組成。原理結(jié)構(gòu)方框圖如下：

工作過(guò)程是：當(dāng)**電力正常時(shí)，電流通過(guò)整流器和逆變器向負(fù)載供電，整流器向電池充電。電流路徑為1：**電力整流器逆變器負(fù)載，2：**電力整流器電池。當(dāng)**電力故障或整流器故障時(shí)，電池通過(guò)控制電路自動(dòng)切換為負(fù)載供電，電流流向?yàn)殡姵啬孀兤髫?fù)載。

(三)備用時(shí)間分，UPS分為標(biāo)準(zhǔn)型和長(zhǎng)效型。

一般來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)有電池組，停電后可維持短時(shí)間（一般不**過(guò)25分鐘）；長(zhǎng)期機(jī)沒(méi)有電池，但增加了充電器，用戶可以根據(jù)自己的需要連接多組電池來(lái)延長(zhǎng)供電時(shí)間，制造商會(huì)增加充電器容量或安裝并聯(lián)充電器。

   此外,UPS還有其他簡(jiǎn)單的分類，如從組成原理分為旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型UPS和靜止型UPS；商業(yè)用分為應(yīng)用領(lǐng)域UPS和工業(yè)用UPS；單相分為輸出電壓的相數(shù)UPS和三相UPS；從容量分為大容量UPS（大于100KVA）、中容量UPS（10-100 KVA）和小容量UPS（小于10 KVA）。

二 UPS的容量

UPS額定容量是指UPS較大輸出功率(電壓V和電流A的乘積）。

通常在市場(chǎng)上出售UPS電源，容量小W(瓦特)作為單位標(biāo)識(shí)；**過(guò)1公斤時(shí)，使用VA(伏安)標(biāo)識(shí)，W”與“VA值是不同的。這就要求我們區(qū)分具體情況來(lái)選擇UPS。一般來(lái)說(shuō)，1千瓦以內(nèi)的小容量UPS一般都用“W表示容量為1KVA～500KVA的 UPS 都用VA而不是W表示容量。

事實(shí)上，“W總是小于等于VA。它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以用以下公式計(jì)算： W = VA×功率因數(shù)。0功率因數(shù)～1之間，它表示負(fù)載電流的有用工作（W）百分比。只有電加熱器或燈泡的功率因數(shù)為1。對(duì)于其他設(shè)備，部分負(fù)載不工作。這部分電流是由負(fù)載特性引起的諧波或電抗電流。因?yàn)檫@部分電流， VA”值比“W在功率因數(shù)為1因數(shù)為1時(shí)，W”和“VA”值相同。

所以在我們選擇計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備的時(shí)候UPS如何選擇合適的電源？UPS容量？如果選擇不當(dāng)，通常會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況，一種是容量太小，即所謂的小馬車，可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞；另一種是容量過(guò)大，造成資金浪費(fèi)。因此，正確的選擇UPS容量對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理者來(lái)說(shuō)很重要。

一般來(lái)講，UPS選擇容量時(shí)應(yīng)考慮以下因素：

1、實(shí)際負(fù)載情況：P=∑Pi/f

也就是說(shuō)，負(fù)載的總和∑Pi，再除以功率因數(shù)f，f=0.6~0.8.實(shí)際負(fù)載容量可獲得P。

2.預(yù)留擴(kuò)容:

考慮到業(yè)務(wù)發(fā)展的可能性，在沒(méi)有大量額外投資的情況下增加UPS通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)輸出容量：

A：可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)容的選擇UPS如市場(chǎng)上銷售的模塊化產(chǎn)品UPS產(chǎn)品。

B：提前購(gòu)買大容量UPS，但需要提前投入大量資金。

三UPS 輸出電壓

UPS輸出電壓是指市電通過(guò)UPS供電計(jì)算機(jī)和其他負(fù)載設(shè)備在整形手術(shù)、濾波器、壓力穩(wěn)定等一系列措施后使用的電壓。這種電壓通常比**電壓較干凈，沒(méi)有雜質(zhì)信號(hào)。UPS輸出交流電壓應(yīng)穩(wěn)定在220V，偏差不能太大。

四 輸出電壓頻率

一般電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz(赫茲)或60Hz（赫茲），UPS允許市電頻率有一定的變化范圍，UPS同步跟蹤市電頻率，**過(guò)本機(jī)頻率輸出。實(shí)際輸出頻率為輸出電壓頻率。

五 UPS輸入電壓范圍

UPS輸入電壓范圍，即UPS允許市電電壓的變化范圍，即確保UPS不轉(zhuǎn)入電池逆變供電的市電壓范圍。范圍越大，說(shuō)明UPS適應(yīng)性越好UPS輸入電壓范圍應(yīng)為160V~270V或較寬。

逆變器(負(fù)載)電流在正常輸入電壓范圍內(nèi)由市電而非電池提供。輸入電壓范圍越寬，UPS電池放電的可能性越小，電池壽命相對(duì)延長(zhǎng)。由于當(dāng)?shù)仉妷翰▌?dòng)直接影響UPS特別是在一些地區(qū)，電網(wǎng)相對(duì)較差，白天和晚上的電壓差異很大。UPS 要24小時(shí)工作，在如此大的變化范圍里，UPS能否工作至關(guān)重要。如果你不能工作，你只能轉(zhuǎn)動(dòng)電池。這種電池不用于真正的斷電。*二，頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)電池會(huì)影響電池壽命。如果是這樣的話UPS轉(zhuǎn)電池裝置為繼電器，對(duì)繼電器的損壞特別嚴(yán)重，大大增加UPS的故障率。

當(dāng)UPS如果輸入交流電源的電壓**輸入電壓上限和輸入電壓下限，UPS斷開(kāi)輸入交流電源，切換到電池供電模式。啟動(dòng)輸入電壓范圍和輸入電壓范圍反映UPS電源對(duì)電網(wǎng)電壓變化的適應(yīng)性越強(qiáng)，啟動(dòng)輸入電壓范圍和輸入電壓范圍越寬。

六 UPS輸入電壓頻率

UPS輸入電壓頻率，即UPS能自動(dòng)跟蹤市電，保持同步頻率范圍。一般電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz(赫茲)或60Hz（赫茲），UPS允許市電頻率有一定的變化范圍，即輸入電壓頻率范圍，該值的波動(dòng)范圍通常約為正負(fù)百分之二，UPS同步跟蹤市電頻率，**過(guò)本機(jī)頻率輸入。

七 UPS的轉(zhuǎn)換時(shí)間

UPS轉(zhuǎn)換時(shí)間是指UPS從市電到電池狀態(tài)或從電池狀態(tài)到市電所需的時(shí)間。UPS轉(zhuǎn)換時(shí)間不得大于10ms（毫秒）。

UPS轉(zhuǎn)換時(shí)間指標(biāo)希望越小越好，但有些容性負(fù)載能承受短時(shí)間的轉(zhuǎn)換，UPS如果使用繼電器，則存在4~10ms使用電子開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換時(shí)間較小。關(guān)鍵是看它UPS使用什么技術(shù)？通常我們認(rèn)為后備和在線互動(dòng)有轉(zhuǎn)換時(shí)間，在線UPS沒(méi)有轉(zhuǎn)換時(shí)間，即零轉(zhuǎn)換時(shí)間。

對(duì)家庭個(gè)人使用或SOHO小型辦公應(yīng)用來(lái)講，建議購(gòu)買具有轉(zhuǎn)換時(shí)間的后備式UPS（不要大于10ms），對(duì)于交通、銀行、證券或大型企業(yè)等重要工作，建議購(gòu)買零轉(zhuǎn)換時(shí)間的在線工作UPS。

八 UPS電池

UPS（不間斷電源）之所以能在斷電后繼續(xù)為計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備供電，是因?yàn)樗幸粋€(gè)儲(chǔ)能裝置。這種儲(chǔ)能裝置是UPS其主要功能是：１當(dāng)市電正常時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并儲(chǔ)存在電池中。２當(dāng)市電出現(xiàn)故障時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)負(fù)載提供化學(xué)能。

UPS電池的優(yōu)缺點(diǎn)與整個(gè)電池直接相關(guān)UPS然而，電池是整個(gè)系統(tǒng)的可靠性UPS系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）較短的設(shè)備。如果用戶能夠正確使用和維護(hù)，則可以延長(zhǎng)其使用壽命。相反，其使用壽命將顯著縮短。電池類型一般分為鉛酸電池、鉛酸免維護(hù)電池和鎳鎘電池，如下表所示。

考慮到負(fù)載條件、使用環(huán)境、使用壽命和成本，一般選擇鉛酸免維護(hù)電池。用戶不能選擇劣質(zhì)電池，因?yàn)樗鼤?huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，并可能造成較大的損失。

九UPS標(biāo)稱備用時(shí)間

UPS標(biāo)稱備用時(shí)間是指市電斷電后UPS它可以為計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備提供較大的。

通常，UPS可分為標(biāo)準(zhǔn)型和長(zhǎng)效型。UPS備用時(shí)間為5-15分鐘，長(zhǎng)效型15分鐘-8小時(shí)。如果您的設(shè)備停電，只需存盤并退出，則選擇標(biāo)準(zhǔn)型UPS；如果您的設(shè)備停電時(shí)仍需長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，則必須選擇長(zhǎng)效型UPS。

那么UPS什么決定了備用時(shí)間的長(zhǎng)決定的？UPS的儲(chǔ)能裝置，也就是UPS電池決定的，現(xiàn)在的UPS一般都用全密封的免維護(hù)鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，電池容量的大小由"安時(shí)數(shù)（AH）"這個(gè)指標(biāo)反映，其含義是按規(guī)定的電流進(jìn)行放電的時(shí)間。相同電壓的電池，安時(shí)數(shù)大的容量大；相同安時(shí)數(shù)的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時(shí)數(shù)共同表示電池的容量，如12V/7AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。

后備式UPS一般內(nèi)置4AH或7AH的電池，其備用時(shí)間是固定的。如果是個(gè)人用戶單機(jī)使用，這種小型后備式UPS就值得選購(gòu)。在線式與在線互動(dòng)式UPS有內(nèi)置7AH電池的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型，也有外配大容量電池組的長(zhǎng)效機(jī)型，用戶可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的備用時(shí)間而確定配備多大容量的電池。，企事業(yè)單位等電腦等設(shè)備比較多的情況，就有必要選擇提供大容量電池組的UPS，以提供較長(zhǎng)的備用時(shí)間。

十 電源效率

電源效率是指UPS的整機(jī)電能利用率，也就是UPS從外部吸收功率與向負(fù)載輸出功率兩者之的比值。這個(gè)數(shù)值和UPS電源設(shè)計(jì)線路有密切的關(guān)系，高效率的電源可以提高電能的使用效率，在一定程度上可以降低電源的自身功耗和發(fā)熱量。通常在線式UPS的電源效率一般能夠達(dá)到90％以上。如果需要增配大中容量的交流不間斷供電設(shè)備，較好選用電源效率高的在線式UPS。而其他UPS的電源效率在80％左右。

十一 噪音值

噪音是一類引起人煩躁、或音量過(guò)強(qiáng)而危害人體健康的聲音。衡量噪音強(qiáng)弱的數(shù)值我們把它成為噪音值，單位通常是分貝(dB), 人耳剛剛能聽(tīng)到的聲音是0－10分貝。分貝值每上升10，表示音量增加10倍，即從1分貝到20分貝表示音量增加了100倍。人低聲耳語(yǔ)約為30分貝，大聲說(shuō)話為60－70分貝。分貝值在60以下為無(wú)害區(qū)，60－110為過(guò)渡區(qū)，110以上是有害區(qū)。 UPS的噪音值一般應(yīng)該在60分貝以下為好。

根據(jù)*人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（UDC534.836)，城市各類區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值列于下表。

十二 UPS的輸出插座

UPS的輸出插座是指UPS的電源輸出接口，通常在我國(guó)UPS產(chǎn)品要提供兩種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的插座接口：兩孔插座和三孔插座。不同的UPS提供的輸出插座數(shù)量也不相同，一般來(lái)講，適合個(gè)人使用的低端UPS提供一個(gè)輸出插座，而中端UPS會(huì)提供2個(gè)以上的輸出插座，高檔的機(jī)柜式UPS提供的輸出插座會(huì)更多，以滿足更多設(shè)備的用電需求。

十三 市電

市電即我們所說(shuō)的交流電（AC），交流電的成分包含：電壓、電流、頻率三種，其頻率可分為50HZ（赫茲）與60HZ（赫茲）兩種，電壓分布由100VA至240VA。一般為220V（伏）。

十四 輸出過(guò)載能力

輸出過(guò)載能力是指在市電異?；蜇?fù)載異常時(shí)，UPS的輸出穩(wěn)定程度。

過(guò)載能力是UPS的關(guān)鍵，因?yàn)樵谡＿\(yùn)行時(shí)一般都不會(huì)出問(wèn)題。較需要UPS顯示能力的時(shí)候是在市電異常和負(fù)載異常時(shí)，因?yàn)樵谑须姾拓?fù)載正常時(shí)，UPS只是一個(gè)穩(wěn)壓器和濾波器的作用，而這個(gè)功能用一臺(tái)廉價(jià)的交流穩(wěn)壓器就完全可以實(shí)現(xiàn)。因此，如果UPS只起這么一點(diǎn)作用那就不值得了。所以要抓住UPS主要功能，市電異常時(shí)UPS要能不間斷的接續(xù)上去，負(fù)載異常時(shí)UPS要能酌情處理，即對(duì)于正常的過(guò)載要能經(jīng)受得住考驗(yàn)，對(duì)于短路，UPS要有能力及時(shí)采取必要的措施。


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• UPS電源知識(shí)

  UPS中文的意思是不間斷電源，英語(yǔ)是Uninterruptible Power Supply縮寫，它可以確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在停電后繼續(xù)工作一段時(shí)間，以便用戶可以緊急存儲(chǔ)磁盤，這樣您就不會(huì)因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中主要發(fā)揮兩個(gè)作用：一是應(yīng)急使用，防止突然停電影響正常工作，損壞計(jì)算機(jī)；二是消除**電涌、瞬時(shí)高壓、瞬時(shí)低壓、電線噪聲、頻率偏移等電源污染，提高電源質(zhì)量，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

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  松下電池南京總代理產(chǎn) 品 說(shuō) 明 沈陽(yáng)松下蓄電池有限公司是松下集團(tuán)一的中小型閥控式鉛酸蓄電池生產(chǎn)基地。采用日本松下公司的生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備，提供高性能的蓄電池產(chǎn)品. 蓄電池價(jià)格參考 沈陽(yáng)松下電池的特點(diǎn)： 1． 安全性能好：松下蓄電池在正常使用下無(wú)電解液漏出，無(wú)電池膨脹及破裂。 2． 放電性能好：松下蓄電池放電電壓平衡，放電平臺(tái)平緩。 3． 耐振動(dòng)性能好：完全充電狀態(tài)的電池完全固定，以4㎜的振幅，16