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在線式UPS電池容量以及放電率影響解析


  在線式UPS厂商在配置蓄电池时,所选用的设计容量是完全满足甚至超过负载不停电供电的功率容量和供电时间要求的,但是在在線式UPS投入运行后,用户常常发现在市电停电后在線式UPS不停电供电的实际时间远小于设计值,造成这种现象的原因,大多数情况下并不是最初配置时蓄电池的备用容量不够,而是蓄电池的容量没有发挥出来。造成蓄电池实际容量降低的原因很多,有电池质量问题,但更多的是使用和维护问题。

  電池容量——鉛酸蓄電池的極板在制造過程中,對生極板進行充電化成,便正極板上的鉛變成二氧化鉛,負極板上的鉛變爲海綿狀鉛,但是制造廠商對極板進行化成的時間有限,不可能將所有的物質均轉化成活性物質,爲此,國家標准規定新電池達到90%容量爲合格,只有在隨後的日常使用中,容量逐漸達到正常值,安裝兩年後要求達到100%。電池組的額定容量是在規定的放電率下得出的,放電率(1/H)=放電電流(A)/電池額定容量(Ah)。例如,UPS電源維修中所用的小型蓄電池的典型規格之一是l2V、6Ah/2Ohv,此規格定義爲輸出直流電壓l2V,標稱容量爲6Ah,放電率條件爲20hr。具體含意是:把輸出直流電壓l2V的電池組置于以20H恒放電率條件下進行放電,一直放到其輸出電壓由l2V降到l0.5V時,所測到的總安時數應爲6Ah。

  我國、日本、德國工業用電池采用10小時率(表示爲C10),美國工業用電池標准爲8小時率(表示爲C8,)。在實際使用時,其放電率並不等于標准容量規定的放電率,當實際放電率大于標稱容量規定的放電率時,其實際輸出的容量要小于標稱容量。我國電力、郵電標准規定,10小時率電池,當采用1小時率放電時,其容量爲標稱容量的55%,即0.55C10。日本工業標准規定2V/10小時率電池,1小時率時容量爲0.65C10,6V、12V,10小時率電池,1小時率容量爲0.6C10。20小時率電池,10小時率容量爲0.93C20,1小時率容量爲0.56C20。蓄電池的壽命有兩種表達方法:一種爲深循環使用的電池,另一種爲浮充使用的"備用電源"電池。深循環使用的電池以深循環次數來表示其使用壽命,以0.8C10深度充放電循環使用的電池,其壽命達到1200次以上,而浮充使用的電池,年限可達到10~20年。蓄電池只有80%容量時認爲壽命終止。實際使用壽命與設計使用壽命有很大差別,這主要取決于電池中水的損失情況。在設計條件下使用可達到設計壽命,而當外部條件如溫度、充電電壓、放電深度等變化超出設計要求時,實際使用壽命會大大低于設計壽命,實際使用容量也會低于設計容量。

  放电率对电池实际可输出容量的影响——电池容量C(Ah)等于放电电流(A)与电池电压达到下限值的放电时间(h)的乘积,而放电率(1/h)是实际放电电流(A)与电池标称容量(Ah)的比值。在在線式UPS的实际运行中,市电掉电后,要求电池逆变承担全部的负载功率,放电率视后备时间的不同而有很大差别,例如标机在10min左右,维持时间很短,放电率很大,长延时机可达4h或8h,放电率很小。所以蓄电池的实际放电率并非蓄电池规格定义中的放电率,图5-1所示的放电曲线反映了不同的放电率对电池容量的影响。由图5-1中曲线可知,屯池的实际放电电流越小,电池的电压能维持的稳定时间越长,反之亦然。例如,对100HR电池组而言,当放电电流为5A时,放电率为0.05C,其输出电压维持在12V以上的时间长达10h以上,当电池电压下降到临界电压10.5V时,放电时间可达20h,电池释放的容量基本上是它的标称容量。若将放电电流增大至100A,放电率为1C,则输出电压维持在l2V以上的时间不到10min。当电池电压下降到临界电压时,可维持放电时间超过30min,实际放出的容量为58.3.M左右,远低于标称容量100Ah。电池组允许的放电临界电压值和实际可供利用的容量(AM都弓电池的放电电流大小有密切的关系。

  事故照明切換屏蓄电池所允许放电时间为电池在实际放电电流下进行放电时,电池电压从额定值下降到它所允许的临界电压时所用的时间。蓄电池可供使用的效率为它在实际放电电流下所能释放出的实际最大容量与它的额定容量的比值。要注意在不同的放电率情况下,电池端电压下降的临界值也在变化,放电率低时,例如0.01C时,实际释放的容量接近标称容量,所允许的电池端电压下降也高(10.5V),放电率大时例如1C,实际释放的容量小,但允许的电池端电压也可以低些(8V)。过度的大电流放电工作方式是不利的。在为事故照明切換屏配置电池时,单凭事故照明切換屏在电池逆变期间所需要的输出电流和电池供电时间来配置所用电池的标称容量是不够的,还必须根据电池逆变时的放电率和所选电池规格的输出特性,适当增大所配电池容量。
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