UPS基础知识介绍
UPS的基础知识.殷建
负负
充充
五.UPS工作原理
1.工作原理图
五.UPS工作原理
2.工作原理
滤波板： 包含了EMI抑制滤波器和D级防雷器，给UPS提 供经过滤波处理的干净电源。 整流/PFC：是UPS重要的功能模块，在市电逆变供电模式 时进行功率因数校正和整流处理。 逆变器： 是UPS重要的功能模块，将经过整流处理或 升压处理的直流电转换成稳定的交流输出 升压板： UPS工作于电池供电模式时进行升压处理。 充电板： 对电池进行充电 辅助电源板：提供所有控制电路之工作电压 控制板：控制UPS的状态 电池： 适用电池类型为密封式免维护铅酸蓄电池。 UPS输出：UPS输出功能模块包括输出EMI滤波器，并提 供多路负载输出。
六. UPS工作模式介绍
2.电池模式
当输入电压异常，UPS自动进入电池模式，负载由两台UPS均 分。当输入正常时，UPS自动恢复到正常模式。
六. UPS工作模式介绍
3.旁路模式
两台UPS同时满足转旁路的条件时，两台UPS同时进入旁路模 式，且负载均分。
七. UPS控制面板
1.前面板显示图
图例说明
2.UPS后面板外观图
L I H G F
A
B
C
D E
图例说明
A EPO(紧急关机接口)； B 风扇； C 电池扩展插口 ； D 输出接线端子； E 输入接线端子； F 输入开关； G Mini SNMP卡（RJ45口）； H 并机接口； I RS232串口 (JBUS 协议) L 可选通信卡(SNMP)扩展槽
UPS定义 三. UPS定义
UPS － Uninterruptible Power Supply（System） （ ） 利用电池等直流系统（化学能）作为后备能量， 利用电池等直流系统（化学能）作为后备能量，在市电断电等电网 故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置。 故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置。
UPS培训基础知识ppt课件
绿色环保技术
采用环保材料、低损耗设计、能 量回收等技术，降低UPS对环境
的影响。
行业应用前景展望
数据中心领域
随着云计算、大数据等技术的快速发展，数据中心对UPS的需求将持续增长。
工业自动化领域
工业自动化程度的提高将带动UPS在工业领域的应用需求。
新能源领域
新能源发电系统的普及将推动UPS在新能源领域的应用拓展。
其他领域
UPS在轨道交通、航空航天、医疗等领域的应用也将逐步增加。
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进行调整。
维护保养内容主要包括清洁设备 表面和内部灰尘、检查接线端子 是否松动、检查风扇运转是否正
常等。
在进行维护保养时，应注意安全 操作规范，避免因操作不当造成 设备损坏或人员伤亡。
若遇到无法处理的故障或问题， 应及时联系UPS生产厂家或专业 维修机构进行处理。
CHAPTER 05
UPS故障诊断与处理技巧
分类
根据工作原理和结构不同， UPS可分为后备式、在线式和
在线互动式三种类型。
后备式UPS
结构简单、价格便宜，适用于 对供电质量要求不高的场合。
在线式UPS
结构复杂、性能完善、价格较 高，适用于对供电质量要求较
高的场合。
在线互动式UPS
结合了后备式和在线式的优点， 具有较快的响应速度和较高的
效率。
工作原理及电路结构
UPS培训基础知识ppt 课件
contents
目录
• UPS概述与基本原理 • UPS电源系统组成 • UPS性能指标与选型依据 • UPS安装、使用与维护保养 • UPS故障诊断与处理技巧 • UPS市场发展趋势及新技术应用
UPS基础知识
UPS基础知识[UPS作为一种不间断电源，在各个领域应用广泛。
本文着重介绍UPS基础知识及日常维护。
]目录第一章UPS电源概述 (3)1.1UPS电源概述 (3)1.2UPS的分类及工作原理 (4)1.3UPS高可靠性供电方案 (5)第二章UPS功率器件 (9)2.1UPS功率器件 (9)2.2UPS几种常用器件 (10)第三章UPS基本原理 (16)3.1UPS基本组成 (16)3.2整流器 (16)3.3逆变器 (17)3.4静态旁路开关 (18)3.5电池电路 (18)3.6工作模式 (18)第四章UPS电池 (22)4.1阀控式铅酸蓄电池的定义 (22)4.2阀控式铅酸蓄电池的分类 (22)4.3电池的结构及工作原理 (22)4.4阀控式铅酸蓄电池的性能参数 (24)4.5电池技术特性 (25)4.6电池使用与维护 (31)第五章UPS工程设计参考 (34)5.1UPS系统容量配置 (34)5.2UPS电缆的选配 (34)第六章UPS电源安全防护 (37)6.1UPS设备接地系统 (37)6.2雷电与UPS安全防护 (39)第七章UPS日常维护内容 (46)7.1日常维护和巡查内容 (46)7.2电池组定期维护（季度或半年1次） (46)7.3UPS定期维护（每年1次） (47)第一章UPS电源概述1.1UPS电源概述1.1.1什么是UPSUPS是一种利用电池化学能作为后备能量，在市电断电或发生异常等电网故障时，不间断地为用户设备提供电能的一种能量转换装置。
我们称之为不间断供电系统。
1.1.2UPS的发展过程UPS不间断电源起源于20世纪初的美国。
1903年，第一台UPS由艾默生公司制造，在当时的重工业中起到了重要作用，并为国家的快速发展奠定了基础。
这一阶段的UPS主要用于工业领域，为关键设备提供电力保护。
其次，随着技术的发展，UPS的功能和应用范围不断扩大。
在电网电压正常时，UPS利用电网电源充电；当电网出现异常时，UPS则释放存储于电池中的电能供负载使用。
UPS的基础知识
UPS的基本知识一、UPS的概况1、UPS的概念Uninteruptible Power System的英文字首简称为UPS，即我们所说的不间断电源系统，依照字面上的解释即为电力系统停止供电时，在极短的时间内取代原有的电力设备，继续供电给负载系统使用。
其工作原理：首先在正常时利用整流装置将交流输入整流成直流电力，然后一路对蓄电池充电，一路籍以将直流电力供给逆变器，逆变器将直流电力转换成稳定的交流电力输出经静态开关装置供给负载使用。
当输入电力中断时，由储存在蓄电池内的直流电力供应逆变器工作转换成交流电力供负载使用。
待市电完成供电准备后，才停止由蓄电池输出转换。
二、UPS的组成概要依UPS内部构造可分为：电池组、充电器、逆变器及静态开关。
1、电池组UPS所用的电池种类相当多，其差别在于极板材质、构造及电解液成份的不同，目前广泛UPS采用的为铅酸免加水电池，其优点在于重量轻、寿命长。
电池容量单位为安培/小时（Ah），数值越大则表示电池的容量越大，一般UPS标准放电时间在满载状态下最长不超过15分钟，若使用者欲延长放电时间则需另外加长效型充电电路来使用，由于电池为UPS市电中断后的电力来源，故其电池的品质及可靠度是不容忽视的，所以电池的品牌亦是选择UPS 的指标，最好能尽量选世界知名品牌。
2、充电器电池充电器经由变压器与市电隔离，对电池充电及提供逆变器电力，此电源需有足够的容量，但又必需有一定限流装置电路来保护电池的寿命，一般而言，对已耗尽电力的电池进行充电，将花费其放电时间常数的 8～10倍才能回充至额定压的80％，故标准型小容量在线式每放一次电需8小时以上的充电时间才能恢复电力。
3、静态开关静态开关可由两个单向可控硅组成，以可控硅的高速开关特性来补偿输出继电器触点跳接时间，使AC与INV转换时，转换时间小于5ms，因为继电器的跳接时间不能满足UPS负载的要求（电脑允许断电的最短时间小于6ms）。
4、逆变器逆变器是一种电力转换电路，它所担任的工作是将直流电源转换成一般的交流电，在UPS 领域内利用整流器将交流电力整流成直流电力，然后再经逆变器转换成交流电力，即所谓的AC-DC-AC，使输出电源更为纯净，其具备如下功能：（1）反转：将整流器及电池组所供应的直流电源换成交流电源，波形失真小于5％。
《UPS基础知识》PPT课件
扰公害两个变换器 始终在
100%负载功率下工 作,整
机效率低,输出能力 有局限,可靠性一
主要内容
• UPS概述 • UPS基本原理 • UPS维护和使用注意事项
• UPS概述 • UPS基本原理 • UPS基本问答
问：在线式UPS与后备式UPS的主要区别在哪
答： 在线式UPS能解决所有的电力问题,而
后备式UPS只能解决部分问题,在线互动式 UPS的功能居其中.
谢谢大家!
后时,UPS逆变器不工作,充电器向电池充 电,市电通过智能调压直接向负载供电;
• 单逆变器;
• 输出电性能指 标一般,但能满足 负载要求;
市电掉电后,逆变器启动,电池通过逆变器向负载 供电;
市电—电池转换时,输出电压有转换时 间
• UPS不对电网 产生附加干扰公 害;
UPS基 础 知 识
主要内容
UPS概述 UPS基本原理 APC、UPS产品线基本介绍 UPS、基本问答
UPS概述
什么是UPS 为什么使用UPS UPS的功能 UPS的分类 UPS名词解释
什么是UPS？
1、 不间断地为用户设备提供交流电的一种 电源设备 2 、 它是将电网中的交流电转换成直流电能 储藏在蓄电池内、同时将电网中的各种杂波消 除、输出纯净交流电源在电网突然发生中断仍 然能保持正常供电、使用设备不会因为市电干 扰而关机,造成很大经济损失,尤其是在电信、 金融、证券、交通、医疗等行业机算机系统、 若电网突然中断损失巨大.
市电—电池转换时,输出电压有转换时,但小于 后备式的转换时间
传统双变换在线式UPS
特点：
常用UPS基础知识
UPS小知识一、为什么需要UPS？一方面，UPS不间断电源，顾名思义在市电发生停电时为我们提供一定能力的备用持续供电，使我们的电脑或设备等的工作不致中断。
而人们往往会忽略的是，在为我们提供电力的公共电网中，上面连接着不计其数各式各样的负载，其中的一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获取电能，反过来也会对电网本身造成影响，造成市电电压波形畸变或频率漂移，恶化电网或局部电网的供电品质。
而一些意外的、人为的或自然的情形，如地震、雷击、输变电系统断路或短路，对于整个电网来说，随时都可能发生或存在，也就会同时危害到电力系统的正常供应，影响电力供应的品质，从而影响到负载的正常工作。
市电供电电源质量一般为：电压波动±5%，频率50Hz±0.5 Hz。
而通常的情况是，有的地方，有时甚至大部分时间都达不到这个标准，尤其以我国偏远地区为甚。
各种来自内部和外部的因素对我们所处的电网形成污染或干扰，有时这种污染甚至十分严重。
也就是说，我们的电脑或设备的硬件和信息、资料等，随时都在遭受威胁。
造成这些污染和干扰的因素具体分为：1．电压浪涌：指输出电压有效值高于额定值110％，而且持续时间达一个或数个周期。
电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时，电网因突然卸载而产生的高压。
2．电压尖峰：指二分之一周期至100ms期间内，叠加达6000kV以上的电压脉冲。
这主要由雷电、开关操作、电弧式故障和静电放电等因素造成。
3．电压瞬变：指峰值电压高达 20KV，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。
其主要原因及可能造成的破坏类似于电压尖峰，只是在量上有区别。
4．噪声电压：指射频干扰(RFI)和电磁干扰（EFI）以及其它各种高频干扰。
马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等，都会引起线噪声干扰。
5．过压：指超过电网电压正常有效值一定百分比的稳定高电压。
ups基本介绍
UPS基本介绍一、简介不间断电源（Uninterruptible Power Supply，简称UPS）是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源设备。
它主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。
当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
二、UPS的工作原理1. 正常工作状态在正常工作状态下，UPS通过电源线路将交流电压转换为直流电压，然后通过逆变器将直流电压转换为交流电压，为负载提供稳定的电源。
在这个过程中，UPS 还会对输出的电压进行监控和调整，确保其稳定性。
2. 电源中断状态当电源线路出现中断时，UPS会立即启动备用电源，通常是内置的蓄电池，通过逆变器将直流电压转换为交流电压，继续为负载提供电源。
这个过程几乎是瞬时的，因此被称为“不间断”。
三、UPS的主要组成部分1. 整流器：整流器是UPS的主要组成部分之一，它的主要作用是将交流电转换为直流电。
2. 蓄电池：蓄电池是UPS的重要组成部分，它的主要作用是在电源中断时提供备用电源。
3. 逆变器：逆变器是UPS的另一个主要组成部分，它的主要作用是将直流电转换为交流电。
4. 静态开关：静态开关是UPS的重要组成部分，它的主要作用是在电源中断时快速切换到备用电源。
四、UPS的主要类型1. 在线式UPS：在线式UPS是指在正常运行时，UPS直接从交流电源取电，并通过整流器和逆变器为负载提供电源。
在电源中断时，UPS会立即切换到蓄电池供电。
2. 离线式UPS：离线式UPS是指在正常运行时，UPS直接从交流电源取电，并为电池充电。
在电源中断时，UPS会立即切换到蓄电池供电。
3. 线上互动式UPS：线上互动式UPS是指在正常运行时，UPS直接从交流电源取电，并通过整流器和逆变器为负载提供电源。
UPS电源常规知识
提纲
UPS基础知识与电气原理
UPS工作模式介绍 UPS电池计算方法
一、UPS基础知识UPS基础知识与电气原理
概念：
UPS，即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主 机逆变器等模块电路将直流电转换城市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算 机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供 应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交 流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即 将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V/380V交流电， 使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高或电压 过低都能提供保护。
电池放电小 时数(h)
0.5
电池放电容量系数(η)表
1
2
3
4
6
8
放电终止电 压(V)
1.7
1.75
1.75
1.8
1.8
1.8
1.8
1.8
1.8
放电容量系 数(η)
0.45
0.4
0.55
0.45
0.61
0.75
0.79
0.88
0.94
10
≥20
1.8
≥1.85
1
1
Hale Waihona Puke 梯次电池计算方法：Q=K×a×P×T/51.2 式中： Q—电池容量（Ah）； K—安全系数，取1.25； P—负载功率； T—备电时长； a—温度调整系数，寒冷、寒温I、寒温II地区取1.25；其余地区取1.0，河南为暖温地区，系数取 1；
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功能： 市电正常时，UPS逆变器不工作，充电 器向电池充电，市电通过智能调压直接向 负载供电; 市电掉电后，逆变器启动，电池通过逆 变器向负载供电; 市电—电池转换时，输出电压有转换时 间
10
在线互动式UPS
Vin
智能调压
Vout
AC
DC
特点： 单逆变器，可双向工作; 输出电性能指标一般，但能 满足负载要求; UPS不对电网产生附加干扰公
人为因素
• 无意错误 • 工作疏忽 • 工作渎职 • 蓄意破坏
环境因数:
• 温度 • 湿度 • 气流 • 消防
Source: Fleishman-Hillard Research
16
IT 安全组成
应用
病毒保护, 数据备份管理, 访问管理
系统运行 服务器, 存储
网络
IT基础建设
UPS系统, 机架, 布线
13
串并联补偿式UPS
Delta 逆变器
=
= 主逆变器
Load
14
UPS分类
后备式 在线互动式 三端口在线式 双转换在线式 串并联补偿在线式
15
IT安全的组成
数字化威胁
已有的是：
数字化威胁
• 电脑黑客 • 系统软件问题 • 病毒 • 网络瓶颈
物理威胁
*Source: IDC
物理威胁
电力环境
电力系统设计的合理性 电力系统的可用性
1、电解液吸附在隔膜和极板中，电池中无游 离电解液，电池无渗漏。在使用的过程中， 不需定期加水调整电解液密度。
2、阀控密封铅酸蓄电池，采用特殊的电池结 构和免维护极板， 使电池在浮充电过程 中，正板产生的氧气通过隔腊在负极板表 面复合，并抑制负极板氢气的析出，电池 不会释放氧气。正极板腐蚀产生的氢气通 过电池上安全阀排出。
压
时系统浮充电压平均小于13.5V/只， 电池（2.25V/单体）
可能有个别电池单 格短路
四、 个别电池浮充电压小于13.2V，
单 （2.2V/单体）
只
电 池 浮
短路电池个别电池浮充电压大于 14.5V，（2.42V/单体）
充
电
压
可能有个别电池单 格短路
可能电池存在没有 完全断路的单格， 使电池虚连接
24
二、使用和维护中注意事项以及以分析
1、环境温度
25℃
铅酸蓄电池作为化学电源对使用的环境温度非常的敏感，环境温度对电池性能的影响不容忽 视。
1）电池在环境温度-20℃-50 ℃工作，但电池的额定容量和寿命都是相对于而言。
2）以25℃为基准，电池工作的坏境温度每升高10℃，电池寿命缩短50%。
2、充电方式 电池通常采用浮充使用，25℃时，12V电池平均浮充电压设计为13.5V~13.8V。 （要求电源系统的充电器有较高的精度，将平均浮充电压准确地控制在设计范围）
仍在放电则称为：”过放“ 寿命 5、化学伤害及预防
电池里溢出的是含有稀硫酸的电解液，能导电，有腐蚀性。有伤害皮肤和眼睛，应特 别小心。
26
电池维护计划
日常及季度维护
年度维护
1）保证电池室清洁，不堆积垃圾，通风良好。 1）重复季度所有维护）
2）经常的检查在线浮充电压，检查电池组终 2）检查所有电池间的连接点并确保连接紧固
城堡C系列家族
在线式
网络通讯设备的高可靠电源保护
C1K/2K/3K C1KS/2KS/3KS
C1KR/2KR/3KR C1KRS/2KRS/3KRS
C6K/10K C6KS/10KS 3C10KS/ 3C10KS /3C10KS
22
英达恒业公司
三、蓄电池使用及维护介绍：
23
蓄电池篇
产品结构特点：
议程
二、UPS原理及使用介绍： 三、蓄电池使用及维护介绍：
6
UPS基础知识
UPS是……
Box w/ Battery ——不间断
UPS
电池 7
UPS基础知识
UPS是……
滤波器 ——滤除尖峰、浪涌、谐波等
U P S
8
UPS基本功能定义
在线式
非在线式 off Line ON Line
在线式定义：
市电掉电后，电池通过逆
变器向负载供电市电—电池转
换时，输出电压没有切换时间
逆变器故障时，市电转旁路向
负载供电
12
传统双变换在线式UPS
Uin
Uout
AC
DC
DC
AC
功能：
市电正常时，市电经过AC—DC和DC—AC两次变换后向负载 供电，DC—AC随时在监测并参与对输出电压的调整，是在 线式工作 市电掉电后，电池通过DC—AC逆变器向负载继续供电 市电—电池转换时，输出电压没有切换时间 当负载过载或逆变器故障时，市电转旁路维持向负载供电
换掉故障电池
29
以客户为中心的售后服务
人员培训
7x24 800技术中心热线
大客户俱乐部
客户服务经理
客户
设备巡检
服务直通车
30
再 见
电池失水严重壳熔 改善环境纠正热失 化，硫化氢气体 控换掉故障电池
改善环境
缩短电池寿命
纠正充电系统
换掉短路电池
28
电池故障现象和解决办法
项 故障现象 目
可能原因
25℃
充电器输出设定不 正确
三、 浮
时系统浮充电压平均大于13.8V/只， 电池（2.3V/单体）
电气元件损坏
充
总 电
25℃
充电器输出设定不 正确
害; 可靠性高; 用于1—5KVA UPS
功能：
市电正常时，UPS逆变器工作在整流状态，
向电池充 电，市电通过智能调压直接向负载
供电;
市电掉电后，逆变器转为逆变状态，电池
通过逆变器向负载供电;
市电—电池转换时，输出电压有转换时，
但小于后备式的转换时间
11
三端口(单变换)式UPS
Vin Iin
Iiv VL
VL
Ø
Vin VL
Vout
Iin = Iout + Iiv
特点： 在线式工作,输出电性能指标高，输入主电 路中有50Hz工频电感，利用输入电压和电 感电压的相移稳定输出电压，因此输入功 率因数低可靠性一般
Iout
Vout
AC
DC
功能： 市电正常时，逆变
器随时在 监视并参与对输出电
压的调 整,是在线式UPS
逆变器一直在工作，始终监 视并参与对输出电压的调整 市电掉电时输出电压切换 时间为零
非在线式定义
市电正常时，逆变器不工作
非在线式定义
市电掉电时输出电压
存在切换时间
２，市电掉电时，逆变器工作
,输
9
后备式UPS
Vin
智能调压
Vout
AC
DC
充电
特点： 单逆变器; 输出电性能指标一般，但能 满足负载要求; UPS不对电网产生附加干扰 公害; 可靠性高; 用于1—3KVA UPS
]
浮充电压持续过高超出设计上限称为“过充”，发生连锁反应：浮充电压高→浮充电 流呈指数关系加大→电池放出热量增大→电池温升提高→浮充电流加剧→电池发热量剧增 →热失控。
25
二、使用和维护中注意事项以及以分析
3、放电深度： 放电深度越大，循环使用次数越少。
4、过放保护： 电池在不同时率下放电都不得规定了放电终止电压，若电池电压低于放电终止电压时，
端电压（浮充总电压）
可靠
3）注意电池系统的环境温度及电池及外观的 3）内阻为电池“健康”状态的指示信号。 变化。
4）检查电池外部是否有过热表现。
5）”恢复性“：放电可以用假负载，也可用 实际负载放电。（发现个别电池容量偏低， 将电池均衡充电，无法恢复，进行更换）。
社会生活条件好，产生 了钝化，需要增强活力， 三个月锻炼一次运动时 间5分；15分；40分钟
27
电池故障现象和解决办法
项 故障现象 目
可能原因
电池壳裂纹或碎裂
一、 电 电池爆炸，壳碎裂 池 外 观 检 端子上有腐蚀 查
运输或撞击损坏
电池内短路产生火花点燃电池 内部或外在原因累积的气体超 期使用
残留电解液或电池端子密封不 严渗出的电解液
端子上有熔化的油脂痕 污物造成高接触电阻，使连接
迹
处发热防火墙
非法入侵侦察, 防火墙
UPS电源管理, 消防系统, 访问控制
数据中心
火情侦察, 防火门或墙, 门禁系统
17
机房电源系统介绍
18
机房供电方案一
19
机房供电方案二
市电
互投 柜 ATS
扩容备用回路
油机
一般负载 电力线
关键负载
一般负载
数据通讯线
集中监控中心
山 特 产 品 解决方案涵盖台式机到数据中心 从500 VA 到 640KVA 21
电池壳发搪膨胀严重 高温，过充，热失控
二、 温 度 电池温度升高 检 查
空调/电池柜通风不好 环境温度升高 浮充电压/电流过高 电池短路
可能后果
解决办法
电池干涸或接地故 障
设备损坏
换掉损坏电池 换掉损坏电池
加大压降
清洁连接面如果严 重需要更换
过大的电压降缩短 拧紧松动连接清除 备用时间或损坏端 连接处污物 子
可能后果
解决办法
过度充电会导致气 体过多和电解液干 涸以及发生热失控 的危险。
调整充电器输出至 规定值
维修电气元件
充电不足会缩短负 载工作时间和逐步 丧失容量，若任其 发展会造成电池不 可逆硫酸盐化
调整充电器输出到 规定值
维修电气元件