CHAMPION蓄电池6-FM-17 12V17AH发电专用

CHAMPION蓄电池6-FM-17 12V17AH发电专用

UPS中电池容量的配置计算
　　我们知道，电池实际可使用的容量与放电电流大小、环境温度、电池的新旧等有关。要想计算容量是很难的事情。
　　假设放电过程中为恒功率放电，（UPS输出功率不变，逆变效率在变，但为了计算方便，忽略不计），在放电初期，电池电压高，放电电流小，此时逆变的效率也高。　　在放电将要终止时，电池电压低，放电电流大。也就是在放电过程中电流是变化的，并且从电池的放电特性曲线看，不同的放电电流，电池的端电压也不同，工程设计公式为：
　　P是UPS的标称输出功率（VA），cosф是用户负载的功率因数，一般取为0.7。η是UPS的逆变效率,N是电池个数，E是电池放电电压(V)，可以设定为12V(刚开始放电时电压高于12V，放电终止前电压低于12V，整个放电过程在12V左右支持时间长).
　　在得出电流后，根据用户需要的支持时间，I*t=Ah,便可以得到需要的安时数，再根据放电特性曲线或特性表进行修正。
　　考虑到绝大多数用户实际使用的负载一般为额定值的50～80%，很多UPS代理商一般按照80%甚至60%计算。有两种计算方法，一是按UPS额定输出容量计算，二是按实际负荷所需功率计算。

从主电路结构和不间断供电的运行机制来看，目前技术成熟并已经形成产品的各种UPS主要有四大类：后备式UPS，在线互动式UPS，双变换在现实UPS以及双向变换串并联补偿在线式UPS(Delta变换器)。
　　
　　UPS通常由输入整流滤波电路、功率因数校正电路、蓄电池组、充电电路、逆变电路、静态开关电路、控制检测见识及保护电路共7个部分组成。
　　
　　输入整流滤波电路
　　
　　UPS中，常用的整流电路有单相不可控和可控整流电路、三相不可控和可控整流电路。滤波器可分为电容输入或电感输入两种。电容输入滤波器的输出电压较高，但要求变压器输出的缝制电流较大，且负载调整交叉。电感输入滤波器的输出特定较好，但需要较大的扼流圈且成本较高。目前UPS中通常采用电容和电感组成的LC滤波器。
　　
　　功率因数校正电路
　　
　　UPS中，交流市电经整流后都采用大容量电容器进行滤波，整流电路输出端还并联有蓄电池。在电容器或蓄电池充电期间将形成脉冲电流。该电流峰值很高，会产生高次谐波电流并导致功率因数下降，功率因数校正电路可使电网输入电流变为与输入电压同相位的正弦波。
　　
　　蓄电池组
　　
　　蓄电池组是UPS的心脏。市电正常时，蓄电池充电，将电能转化为化学能，并储藏起来，市电中断时，UPS蓄电池中电量维持逆变器工作。目前，中小型UPS中广泛使用阀控铅酸蓄电池。在长延时（4h或8h）的UPS中，蓄电池的成本甚至超过主机的成本。正确使用蓄电池组，对延长蓄电池的使用寿命只管重要。使用正确，阀控铅酸电池的寿命可达10年以上。　　下面对一台10KVA电池电压为192V或240V的UPS分别需要1h\3h\10h\24h的电池容量进行计算：
　　放电电流：
　　如果按的负载计算，则电池放电电流为42(A)
　　如果用户需要支持时间为10小时,则容量可用,直接得出10h*42A=420Ah
　　支持时间为24小时,则容量约105%可用,得24h*42A/105%=960Ah
　　支持时间为3小时,则容量约75%可用,得3h*42A/75%=168Ah
　　支持时间为1小时,则容量约52%可用,得1h*42A/52%=80Ah
　　如果按80%的负载计算，则42*80%=33.6(A)
　　如果用户需要支持时间为10小时,则容量可用,直接得出10h*33.6A=336Ah
　　支持时间为24小时,则放电电流为1/24 C10A=0.042C10A,查表知约105%容量可用,得24h*33.6A/105%=768Ah
　　支持时间为3小时,则容量约75%可用,得3h*33.6A/75%=135Ah
　　支持时间为1小时,则容量约52%可用,得1h*33.6A/52%=64Ah
　　如果电池电压为240VDC，按的负载计算，电池电压高，相应逆变时效率比较高，
　　则电池放电电流为32.4(A)，则单个电池的容量可以减小串连电池的数量增多。
　　用户及销售工程师可能会根据实际需要情况、成本,决定是配置80%还是配置的电池容量。在资金容许的情况下,配置也可以选择高于计算值,也不宜超出太多，否则电池放电是处于小电流放电,寿命也会缩短。

很多人认为蓄电池是不需要维护的，尤其是在使用UPS电源时，这种想法就更加明显。但实际上，由于蓄电池缺乏维护而导致的问题在UPS的全部故障占比中相当高。例行对UPS的蓄电池进行维护，将很大程度上延长UPS的蓄电池寿命并降低故障率。本篇文章就将为大家介绍UPS电池的维护方法。
　　
　　保持适宜的环境温度
　　
　　通常来说，影响电池寿命较大的因素是环境温度。一般电池生产厂家要求的佳环境温度是在20-25℃之间。温度的升高对电池放电能力有所提高，但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定，环境温度一旦超过25℃，每升高10℃，电池的寿命就要缩短一半。目前UPS所用的蓄电池一般都是免维护的密封铅酸蓄电池，设计寿命普遍是5年，这在电池生产厂家要求的环境下才能达到。达不到规定的环境要求，其寿命的长短就有很大的差异。环境温度的提高，会导致电池内部化学活性增强，从而产生大量的热能，又会反过来促使周围环境温度升高，这种恶性循环，会加速缩短电池的寿命。
　　
　　定期充电放电
　　
　　UPS电源中的浮充电压和放电电压，在出厂时均已调试到额定值，而放电电流的大小是随着负载的增大而增加的，使用中应合理调节负载，比如控制微机等电子设备的使用台数。一般情况下，负载不宜超过UPS额定负载的60%.在这个范围内，电池的放电电流就不会出现过度放电。
　　
　　UPS因长期与市电相连，在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中，蓄电池会长期处于浮充电状态，日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低，加速老化而缩短使用寿命。一般每隔2-3个月应完全放电一次，放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。一次全负荷放电完毕后，按规定再充电8小时以上。4UPS中蓄电池的管理
　　UPS中采用电池的作用就是在停电时电池能起到不间断的作用,需要采用的电池的寿命尽可能长.电池管理的可靠性和完善性成为各个UPS厂家竞争的重点之一. 
4.1电池的充电管理
　　（1） 基本的限流限压控制
　　充电电流既不能太大，也不能太小。正常充电电流较小，电池负极析出的H2和正极析出的O2，几乎完全复合成H2O，如果充电电流过大，气体来不及全部复合，导致电池内部压力增大，引起排气阀门开启，造成电池失水，必须限制充电电流，一般不要超过0.25C（A）比较合适。由于电池在充电过程中，电池内阻会发生变化，以恒定的电流值充电会获得满意的结果。
　　当充电电流减少，电压慢慢升高，电池容量慢慢增加，则电压便维持在一个恒定的值保持不变。此后便维持一个很小的电流对电池进行浮充。
　　（2）能进行均浮充转换
　　进行限流限压充电，该“限压”是一个均衡的充电电压，比较高。均充一定时间后，再自动转为电压较低的浮充。
　　在以下几种情况下，开始进行均充浮充的循环：
　　UPS的交流输入停电后再来电；
　　手动开机后；
　　电池进行自测完成后；
　　长期浮充后。
　　（3）分阶段充电方式
　　长期浮充会导致电池极板活性老化，使电池内阻增大，使充进去的能量除了补充电池自放电的消耗外，大部分转化为内阻发热的功率。采用分阶段充电克服该问题：
　　分阶段充电方式方案：阶段是限流均衡充电阶段，均充到电池容量的大约90%（时间约5小时到48小时适宜）；第二阶段是间隙阶段，这时停止充电一个短时间（数分钟到数小时），让阶段析出的H2和析出的O2充分复合；第三阶段是浮充阶段，这阶段对电池进行浮充充电，将电池充到容量接近（一周左右）；第四阶段是休眠阶段，这阶段不给电池充电，利用电池的自身的漏电流放电，一直到规定的电压下限（20――30天左右）。据试验该充电方式可以提高电池寿命40%左右。
　　（4）温度补偿
　　环境温度变化时，必须对浮充电压进行校正，校正系数为18mV/℃（标称12V的电池）。为简单计，可以分级校正，如：
　　电池静置时，温度太高，电池的自放电加剧。电池使用条件推荐为20℃--25℃，温度太低，电池放电容量降低，充电接受能力下降。温度太高，反映加剧，导致失水，极板腐蚀加剧。电池的充电电压通过温度补偿来改变，温度高时，充电电压降低，使电池处于佳浮充状态。
当环境温度升高时，电池本身固有的寿命仍然会缩短。实践表明，配备了温度补偿，对这种电池固有的老化现象也无回天之力。
　　严格讲，保证电池服务佳方案是将环境温度控制在20℃--25℃，控制放电次数、放电深度、放电和充电电流以及定时冲放电的周期。几乎没有谁能满足电池厂家要求的条件，达到电池厂家给出的期望寿命是很难的。
　　根据环境温度的高低来调节充电电压。对电池寿命有提高，好的温度补偿是改善电池的环境温度，使之达到20℃--25℃
4.2电池剩余容量的估算
　　电池容量动态计算,是通过电池电流对时间的积分来计算的,它反映了电池充入的或放出的容量的多少,有时需要大致了解电池的”好坏程度”,需要进行容量的预计.用户可以启动容量预计来预测容量.
　　容量估算的基本方法是:获取一组完好的标准电池的0.05C10A放电电压曲线后,对电池进行以0.05C10A电流放电,每隔一段时间比较一下放电端电压及放出的容量.例如某标准电池0.05C10A放电到12.5V用了200分钟,而所测电池0.05C10A放电到12.5V只用了150分钟,则该电池的静置容量为额定容量的150/200*=75%.
　　很多情况需要不是等真正停电后知道电池能支持多长时间，因为如果到这时才发现电池容量不够为时已晚。希望能对电池的容量能进行一个预估。在UPS开机时或运行一定时间时或能进行在线手动的对电池的测试。该测试特别是带了重要负载后的在线测试是承担一定的风险的。建议电池只支持很短的一个时间，好是负载需要的能量由市电和电池分担，这样可以防止因电池容量不足造成猝不及防的UPS输出中断问题。
　　很多UPS的容量估算是根据电池的电压直接估算的百分比。不管怎样，容量估算仅仅是“估算”，一般做到10%的精度已经相当不错的了。