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UPS用蓄电池的选择和充电模式的研究-
时间: 2021-05-10 04:26 浏览次数:
蓄电池的故障占UPS系统总体故障的40%以上,它是整个UPS 系统中平均无故障时间(MrIBF)最短的器件之一。因此,UPS 电池的选择和充电模式的研究,不仅关系到经济成本问题,还直接影响
蓄电池的故障占UPS系统总体故障的40%以上,它是整个UPS 系统中平均无故障时间(MrIBF)最短的器件之一。因此,UPS 电池的选择和充电模式的研究,不仅关系到经济成本问题,还直接影响UPS 电源的不间断供电。
1 UPS电池的种类和工作原理

科华UPS要求所选用的蓄电池必须具有在短时间内输出大电流的特性。目前,在线运行的蓄电池基本上有两种,它们都属于铅酸蓄电池。

1). 防酸隔爆铅酸蓄电池
这种电池在早期的UPS系统中使用较多,只要维护得当,会有较长的使用寿命,但由于在运行中存在大量的电解液水分散失,需经常性地测量电解液的温度、密度,往电池内部添加蒸馏水,维护工作量极大,现在的UPS系统中已很少配用。

电池化学反应式如下:
PbO2+2H2SO4+Pb = PbSO4+2 H2O+PbSO4
由此化学反应式得知,铅酸蓄电池在放电之后,电解液因与正负极板生成PbSO而耗用硫酸,其结果电解液比重下降。反之充电时,正负极板之硫酸铅中之硫酸渐渐被释出,电解液硫酸浓度逐渐加大而比重上升。通常一般铅酸电池于充电末期,正负极板都已还原成二氧化铅及海绵状铅,此后之充电几乎是在电解电解液之水而生成氧气(阳极)及氢气(阴极)逸出,其结果电解液减少,此所以为一般液式铅酸电池需要经常补水之原因。

2). 阀控式密封铅酸蓄电池(VIqLA)
因其体积较小,密封性能好、绝少维护而被广泛应用于各类UPS电源中。VRLA防止电池内部电解液流动有两种技术方法:一种技术是将硫酸电解液与SiO:胶体混合后充满电池内部,制成胶体电池(简称GEL)。这类产品产量较低,约占VRLA电池总量的15% ;另一种技术是利用超细玻璃棉将电解液不饱和地吸附住,制成吸液式电池或贫液式电池(简称AGM)。由于后者具有较好的大电流放电性能,在UPS系统中较多采用,国内厂家也大多生产AGM 蓄电池。
一般阀控式密封铅酸蓄电池工作过程中阳极产生氧气,而阴极尚未变成海绵状铅,亦即尚未充电完成,所以并未产生氢气,此时阳极产生之氧气迅速与阴极作用还原成水,是故水份不损耗,此即阀调式铅酸电池免保养理由。

2科华 UPS电池的性能指标
① 容量:表示电池在充满电的情况下的储能多少,用放电电流与放电时间的乘积来表示。C窖量(C)=I放电电蠢(A)&TImes;T城电时问(h)

② 放电功率:表示放电至终止的电流的大小或时间的快慢,可用电流来表示。如一个6.5AH的电池,充满之后以325mA恒流放电,经过20小时后达到其放电终止电压,放电率若以电流来表示则为0.325安率;若以放电时间来表示则为20小时放电率。

③放电电流:放电电流就是电池的输出电流,它除了用安培来表示外,通常也用电池的容量乘以某个系数来表示。如对于6.5AH 的电池,0.1C的放电电流的实际值为0.1&TImes;6.5=
0.65A。

④放电终止电压:表示电池不允许再放出电能时的电压,通常为1.75V/单格。

⑤标称容量:表示在20小时放电率下所测定的容量。

⑥自放电率:电池在不用时其内部也会消耗能量,一般以&TImes;&TImes;×C/天来表示,如0.08C/天。

3 UPS电池的容量选择

科华蓄电池容量的确是UPS 系统设计的重要内容。过高和过低的电池容量对于UPS 系统的运行都是不利的。容量过高,则增加投资成本,且易导致电池小电流深放电,造成电池永久性的损坏;容量过低,则不能满足负载不间断供电的要求,且大电流的充放电将缩短电池使用寿命。所以,正确选择与UPS 容量和负载容量相适应的蓄电池容量是控制UPS 系统投资成本,保证不间断供电可靠性的关键。

3.1 蓄电池放电时间的确定
UPS 根据后备时间可分为标准型和长效型两种。一般来说,标准型机内带有电池组,在停电后可以持续较短时间的供电,一般不超过25 rain;长效型机内不带电池,用户可外接多组电池,以满足长时间停电时持续供电的需要,一般满载配置可达数小时以上。

UPS电池后备时间确定的主要依据是市电供电类别。不同的供电类别,蓄电池的后备时间是不同的。一类市电供电的UPS,可按后备时间0.5 h- 1 h配置;二类市电供电的UPS,可按后备时间1 h- 2 h配置;三类市电供电的UPS,可按后备时间2 h-8 h配置;四类市电供电的UPS,可按后备时间8 h-10 h配置。然而,电池后备时间受电池成本、安装空间、回充时间等因素的限制,大多数UPS电池后备时间以不超过2 h为宜。在电力环境较差、停电较频繁的地区,可以采用UPS与发电机配合供电的方式,提高UPS供电可靠性。

3.2 UPS电池容量计算
掌握UPS电池的容量计算方法,对选购电池很有帮助。UPS电池容量在负载一定时,可依下列公式计算:
C=WT/( Ef ηVf)
C:电池容量(Ah)
W:负载容量(W)
T:放电时间(h)
Ef:机器转换效率(约0.6~0.75)
η: 电池放电效率(约0.7~0.8)
Vf :机器截止电压
4 UPS电池的充电模式
4.1 恒流充电
恒流充电是用分段恒流的方法进行充电。一般是通过充电装置自
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