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 (4)
1.1 UPS电源概述 (4)
1.2 UPS的分类及工作原理 (5)
1.3 UPS高可靠性供电方案 (6)
第二章UPS功率器件 (10)
2.1 UPS常见功率器件分类 (10)
2.2 UPS常用器件 (11)
第三章UPS基本原理 (17)
3.1 UPS基本组成 (17)
3.2 整流器 (17)
3.3 逆变器 (18)
3.4 静态旁路开关 (19)
3.5 电池电路 (19)
3.6 工作模式 (19)
第四章UPS电池 (23)
4.1 阀控式铅酸蓄电池的定义 (23)
4.2 阀控式铅酸蓄电池的分类 (23)
4.3 电池的结构及工作原理 (23)
4.4 阀控式铅酸蓄电池的性能参数 (25)
4.5 电池技术特性 (26)
4.6 电池使用与维护 (32)
第五章UPS工程设计参考 (35)
5.1 UPS系统容量配置 (35)
5.2 UPS电缆的选配 (35)
第六章UPS 电源安全防护 (38)
6.1 UPS设备接地系统 (38)
6.2 雷电与UPS安全防护 (40)
第七章UPS 日常维护内容 (47)
7.1 日常维护和巡查内容 (47)
7.2 季度电池组维护 (47)
7.3 年度UPS 维护 (48)
第一章UPS电源概述
1.1UPS电源概述
1.1.1什么是UPS
UPS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。

这种设计使得UPS能够解决电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落等问题，保障了设备的稳定运行。

最后，UPS的技术也在不断进步。

现代UPS系统通常包括整流器、逆变器、电池组、静态开关和稳压器等组成部分。

整流器负责将交流电转换为直流电并对电池充电，逆变器则将直流电转换回交流电供给负载。

静态开关用于在需要时切换电源路径，而稳压器则确保输出电压的稳定。

1.1.3为什么要使用UPS
由于供电网络和负载的复杂性以及自然界雷击等因素的影响，供给负载的交流电并不是稳定的标准正玄波，会出现各种不良现象，这些市电问题分类如下：
（1）市电断电（空气开关跳闸、配电盘故障)，零电压持续2个周波以上。

（2）电压浪涌（大型负载设备关闭或雷击引起)；电压高于110%额定值，持续一个或多个周波。

（3）波形下陷（大型负载设备突然启动、电网切换）；电压底于80－85%额定
值，持续一个或多个周波。

（4）高压尖脉冲（由闪电、电子开关的工作，电焊设备、静电放电等引起），电压峰值高达6000V，持续时间一般为0.5-5个周波。

（5）瞬态高压（由闪电、电子开关的工作，电焊设备、静电放电等引起），电压峰值高达20000V，持续时间为0.5-5个周波。

（6）谐波干犹（由电动机、继电器、广播设备、无线通信设备、微波通信设备、电焊机等产生的RFI，EMI）。

（7）频率漂移（小水电，发电机造成）。

（8）持续高、低压（由电力变压器的调节能力差引起，负载重时，电压降低)。

（9）对于精密负载设备来讲，如大型数据中心、银行证券等金融系统的电脑网路、医疗设备、工业控制仪器等，上述市电问题会引起数据丢失、设备坏或死机、停止工作等，影响用户的正常工作。

1.2UPS的分类及工作原理
UPS分类方法有多种：
按供电体系（按输入/输出方式）不同，可分为单进单出、三进单出和三进三出UPS；按输出功率不同可分为小功率（<10kVA)、中等功率（10至30kVA）和大功率（>30kVA）UPS；按工作方式分为后备式、在线互动式及在线式UPS。

1.2.1后备式UPS
后备式UPS 在市电正常时直接由市电向负载供电，当市电停电时，通过转换开关转为电池逆变供电。

其特点是:结构简单，体积小，成本低，但输入电压范围窄，输出电压稳定精度差，有切换时间，且输出波形一般为方波。

图
图1-1 后备式UPS 原理框图
1.2.2在线互动式UPS
市电供电正常时，负载得到的是一路稳压精度很差的市电电源；市电不正常时，逆变器/充电器模块将从原来的充电工作方式转入逆变工作方式。

这时由蓄电池提供直流能量，经逆变、正弦波脉宽调制向负载送出稳定的正弦波交变电源。

图1-2 在线互动式UPS 原理框图
1.2.3在线式UPS
在线式UPS在市电正常时，由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作，由逆变器向负载提供交流电，在市电异常时，逆变器由电池提供能量，逆变器始终处于工作状态，保证无间断输出。

其特点是，有极宽的输入电压范围，无切换时间且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高的场合，但是成本轻高。

图1-3 在线式UPS 原理框图
1.3UPS高可靠性供电方案
本节主要介绍三种方案:直接并机、主从串联热备份、和双母线供电。

1.3.1 直接并机型冗余供电
优点:可以组成很大容量的交流电源系统，可以灵活配置系统的容量，便于扩容，多台UPS 平均分摊负载，可靠性高。

缺点:控制电路复杂，成本高。

图1-4 直接并机原理图 1.3.2 主从机串联“热备份’
优点:适用于中小功率机型，价格便宜，安装方式简单可靠。

缺点:从机电池寿命缩短。

对单机抗阶跃负载能力要求高。

没有扩容能力。

图1-5 主从机串联热备份原理图
1.3.3 双母线供电
优点：此种UPS 供电方式，其最大的特点是同时提供2路互不影响的供电AC/DC -----DC AC/DC -----DC
市电 主机 负载 从机 从机输出 电池 LBS UPS1 UPS1 配电柜 STS 配电柜
单电源负载 双电源负载 电池
母线，分别提供给双电源负载，或者通过STS 再提供给单电源负载。

此方式也很好的消除了单点故障。

缺点：对重要的单电源供电时候，需采用STS 和LBS 系统，成本较高；需要对负载设备供电特点有清楚的区分，因此负载分配工作较并联方案繁杂些；在原有系统扩容时候，投资成本比并联冗余方案高。

图1-6 双母线供电原理图
1.3.4 输出特性
（1）容量
容量在UPS 中是用伏安(VA)表示的，UPS 的负载性质因设备的不同而不同，即UPS 不但需要向负载提供有功功率（瓦)，而且需要提供无功功率（乏)，所以就用视在功率（伏安）来表示。

在UPS 容量的选择要留有余量，建议负载容量不超过UPS 额定容量70%~80%为佳。

（2）输出电压
根据负载的要求选用输出电压是单相的220V 或三相的380V UPS 。

（3）输出电压稳定度
输出电压稳定度是指在额定输入电压下，输出电流在0~100%变化输出电压偏离额定值的百分数。

（4）输出频率
大都是50Hz ±10%，对于在线式UPS ，输出频率在一定范围内要跟踪输入频率。

（5）输出波形 电池 LBS UPS1 UPS1 配电柜 STS 配电柜 单电源负载 双电源负载
电池
常见UPS有方波和正弦波输出两种。

（6）过载能力
在无故障情况下，UPS允许有瞬间过载发生。

当超过UPS允许的范围时，必须进入保护状态，逆变器停止工作。

（7）整机效率
UPS输出功率与输入功率的比值称为整机效率。

（8）输出电压谐波失真度
一般3%以内。

第二章 UPS 功率器件
2.1 UPS 常见功率器件分类
电力电子器件通常也称电力半导体器件、功率半导体器件等，它是实现电力能量的变换，处理和控制的半导体器件，是构成电力电子电路及其系统的基本单元。

电力电子器件根据其开关控制特性可分为:
图2-1 电力电子器件分类 2.1.1 不控器件
如电力二极管，是无控制端口的二端口器件，它们的开关操作完全取决于施加在器件阳极和阴极之间的电压。

具体来说，当正向电压（正偏压）施加在阳极和阴极之间时，器件导通；而当反向电压（反偏压）施加时，器件关断。

这种器件的工作原理是基于PN 结的整流作用，它们在电路中的应用主要是进行电流的单向传导，例如在电源转换和整流电路中。

由于不控器件无法通过外部信号控制其开关状态，它们通常用于不需复杂控制的场合。

2.1.2 可控器件
具有控制端口的电力电子器件，它们可以根据外部控制信号来实现对电流的精确控制。

电力电子器件 不控器可控器全控器
电力二极半控器件 SCR GTR GTO IGBT
1) 半控器件：
它们允许通过外部控制信号来控制器件的导通状态，但一旦导通，无法通过控制信号使其关断。

典型的例子是晶闸管，它类似于两个背对背的二极管，当施加适当的门极（控制端口）触发信号时，晶闸管会导通。

但只有当主电流降至低于维持电流的水平时，晶闸管才会自行关断。

半控器件在电路中常用于交流电源的控制和整流，以及在高电压直流输电中作为开关使用。

2) 全控器件：
它们可以通过外部控制信号来控制器件的导通和关断，因此也被称为自关断器件。

典型的全控器件包括绝缘栅双极晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等。

这些器件具有很高的输入阻抗，开关速度快，工作频率高，热稳定性好。

全控器件广泛应用于变频器、电机控制、开关电源等需要快速和精确控制的场合。

2.2UPS常用器件
2.2.1电力二极管
不可控器件仅提供电流的正向导通和电压的反向阻断作用，普通二极管只用于工频整流（400Hz）有时也用于工频逆变，快恢复二级管常用于高频整流（>IkHz）和逆变器续流二极管。

由于快恢复二极管存在反向恢复电流，在实际工作中（尤其是在其工作频率达到10kHz以上时）往往引起开关器件运行条件的恶化。

并引发尖峰干扰问题，因此常采用RC缓冲电路来缓解。

图2-2 电力二极管等效原理图
2.2.2晶闸管（SCR）
晶闸管是一种半控器件由控制端口施加脉冲电流触发导通，一旦导通后，就失去控制能力，其关断由外部电路条件决定或采用辅助关断电路实现。

下图为晶闸管的符号及其等效电路原理图:
图2-3 晶闸管管等效原理图
2.2.3功率双极晶体管（GTR）
GTR（电力晶体管）是一种全控型器件，它通过基极施加连续电流来导通，去除驱动电流后自行关断。

由于器件结构上的原因，GTR在开关过程中可能会出现电流的局部集中现象，这容易导致二次击穿从而损坏器件。

为了确保GTR工作在安全工作区内，通常采用RCD电路来避免二次击穿损坏。

RCD电路是一种缓冲电路，由电阻（R）、电容（C）和二极管（D）组成。

这种电路的作用是吸收和减缓电压尖峰，从而保护电力电子器件不受过高的电压应力影响。

图2-4 功率双极晶体管（GTR）原理图
2.2.4功率场效应管MOSFET
（1）MOSFET基本工作原理
从本质上说,功率MOSFET中的电流是在电场作用下多数载流子形成的漂移电流，对N沟道器件是电子形成的，电流密度受到栅-源电压(U GS)和漏-源电压(U DS）两个因素的影响。

当U GS≤0，在表面电场作用下，无导电沟道形成，元件呈阻断状态。

当0<U GS<U T ，P区表面表现为耗尽状态，器件仍为阻断。

当U GS>U T时，栅压越高，电子浓度也越高，这就形成了导电沟道。

在U GS>U T时，若U DS=0，即使有导电沟道，由于漏一源间无电场建立，电子也无法形成定向运动，漏极电流i D=0。

只有在漏一源电压U DS>0后，沟道中载流子才在电场作用下形成从源极到漏极的漂移电流。

外加电场强度越高，电子定向运动速度越快，电流也越大。

因此功率MOSFET的漏极电流受控于U GS和U DS。

（2）MOSFET的特点及种类
功率MOSFET是一种高效的三端口半导体器件，它利用电场来控制半导体材料中电流的流动。

以下是关于功率MOSFET的一些详细特点：
●种类：根据导电沟道的类型，功率MOSFET可以分为N沟道和P沟道两种。

N沟道MOSFET在应用中更为普遍，因为电子的移动性比空穴高，导致N沟道MOSFET通常具有更好的性能。

而P沟道MOSFET则在特定的应用场合使用，如供电电路中的高端开关。

●控制方式：按照栅极对沟道的控制方式，功率MOSFET可分为耗尽型和增强
型两类。

耗尽型MOSFET在栅极电压为零时存在导电沟道，而增强型MOSFET 在栅极电压为零时不存在导电沟道，需要施加一定的电压才能导通。

此外，由于功率MOSFET没有少数载流子积蓄效应，所以其开关速度较快。

而且它是一种绝缘栅器件，基本不需要控制电流，因此驱动功率小。

同时，功率MOSFET没有二次击穿现象，安全工作区宽，热稳定性好。

图2-5 功率MOS管符号
图2-6 MOSFET符号(N型管和P型管)
（3）功率MOSFET的态特性
MOSFET是电压控制器件，由漏极电流I D与栅-源电压U GS之比来衡量的，二者间的关系定义为转移特性。

输出特性则用不同栅-源电压下的漏极电流和漏-源电压的关系来表示。

下图2-6是功率MOSFET管的转移特性和输出特性图，如图所示功率MOSFET输出特性有四个区。

⏹A区非饱和区：在这个区内，当U GS=常数，漏极电流近似按比例随漏-源
电压增加而增加。

这一区内，U DS<U GS-U T。

⏹B区饱和区：当Uas=常数时，只要U DS>U GS-U T，漏极电流不再随漏一源
电压变化而变化，又称恒流区。

⏹C区雪崩区：U DS大于某一值以后，器件发生雪崩击穿，漏极电流迅速增
加，不再受U DS和U GS控制，须避开的区域。

轴截止区：这个区内U GS≤U T，漏极电流I D=0，与U DS无关。

图2-7 MOSFET管静态特效
2.2.5IGBT（绝缘栅双极型晶体管）
绝缘栅晶体管，也称绝缘栅双极型晶体管，简称IGBT（lnsulatedGate Bipolar Transistor)。

由于它将MOSFET和GTR 两者的优点集于一身，具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好，驱动电路简单，通态压降低，耐压高和承受电流大等性能，因此发展很快，备受青睐。

在电机控制、中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域，IGBT有广泛的应用前景。

（1）IGBT等效电路及符号
IGBT是以GTR为主导元件，MOSFET为驱动元件的达林顿结构器件。

其简化等效电路如图如下。

图2-8 IGBT电路及符号
（2）IGBT的工作原理
GBT的开通和关断确实是由门极电压控制的。

具体来说，这一控制过程包括以下几个关键步骤：
门极施加正电压：当IGBT的门极（Gate）施加了正电压并且超过一定的
阈值时，内部的MOSFET会形成一个导电沟道。

这个沟道允许电流流过，
并为PNP晶体管提供基极电流，进而使得IGBT进入导通状态。

●门极电压消失或变为负值：一旦门极正电压消失或者变为负值,MOSFET
内的导电沟道就会消失。

这会导致PNP晶体管的基极电流被切断，从而
使得IGBT关断。

（3）IGBT 的静态特性
IGBT的静态特性包括伏安特性、转移特性、通态特性和断态特性，相应的特性曲线如下图。

IGBT的伏安特性指的是集电极电流与集射极电压之间的关系，这种关系受门射极电压的控制。

具体如下：
●非饱和区Ⅰ：在这个区域中，IGBT类似于一个电阻，集电极电流随着集
射极电压的增加而增加，且受门射极电压V GE的控制。

V GE越高，对应的
集电极电流I C就越大。

●放大区Ⅰ：也称为有源区或线性区，在这个区域内，集电极电流与门射极
电压成线性关系，即门射极电压的小变化会导致集电极电流的大变化。

●击穿区Ⅰ：当集射极电压超过一定值时，IGBT将不能维持其阻断能力，
会发生击穿现象，导致电流急剧上升。

图2-9 IGBT特性曲线
第三章UPS基本原理
3.1UPS基本组成
●UPS系统组成：整流器(REC)、逆变器(INV)、旁路/逆变静态开关、五个开
关组成。

●五个开关：主路输入空开Q1、旁路输入空开Q2、维修旁路空开Q3BP、
输出空开Q5以及蓄电池开关等。

空气断路器Q1控制主路交流电源输入，整流模块将交流电源变成直流电源AC/DC变换，逆变模块进行DC/AC变换，将整流模块和蓄电池提供的直流电源变换成交流电源，经过隔离变压器输出。

蓄电池组在交流停电时通过逆变向负载供电。

输入电源也可以通过旁路静态开关从旁路回路向负载供电。

另外，要求对负载供电不间断而对UPS内部进行维修时，可使用维修旁路开关Q3BP。

图3-1 UPS原理图
3.2整流器
整流器的功能将输入的交流电变换成直流电，供给电池组充电及逆变器的输入。

● 传统的工频UPS整流器是采用可控硅三相全控整流桥功率电路和相应的
控制电路组成。

● PFC 整流器－IGBT整流器。

由IGBT三相开关整流桥功率电路和相应的控制电路组成。

它将输入的交流电通过开关过程变换成±400V的直流电，提供给逆变器和充电器；在IGBT 的开关过程中，通过控制达到输入电流的正弦波和与输入电压的同相，实现功率因素校正功能，减小UPS本身对电网的污染。

图3-2 PFC整流电路
3.3逆变器
逆变器由IGBT 逆变功率电路和相应的控制电路组成。

它将整流－充电器输入的直流电变换为正弦交流电供给负载。

图3-3 IGBT逆变电路
3.4静态旁路开关
UPS的旁路和逆变输出支路分别接有静态开关。

静态开关由两个反并联的可控硅功率电路和相应的控制电路组成。

它实现负载在逆变器与旁路交流电源之间的不间断切换。

旁路是在UPS 维修或故障情况下，将市电直接导通到输出端，不再经过逆变器输出，此时UPS 的输出电源不受保护，完全依赖于市电质量。

静态旁路输出与逆变器的输出是互斥的，两者不会同时导通，逆变器与静态旁路之间的切换是不间断切换。

当然在旁路电源超限情况下，强制切换是例外。

图3-4 静态开关工作原理图
3.5电池电路
由可充电的电池组组成。

将直流能量贮存在电池组中，当主交流电源停电或超限时，向逆变器电路释放能量，以对负载进行后备式的供电。

电池组由多只电池串连成 1 组，使直流电压与UPS 要求的电压相符；为了满足UPS 后备时间要求，可以多组电池并联使用。

3.6工作模式
3.6.1正常工作模式
在主路市电正常时，UPS一方面通过整流器、逆变器给负载提供高品质交电源;另一方面通过整流器为电池充电，将能量储存在电池中。

图3-5 正常工作模式
3.6.2电池工作模式
当主路市电异常时，系统自动无间断地切换到电池工作模式，由电池通过逆变器输出交流电向负载供电。

市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式。

图3-6 电池工作模式
3.6.3旁路工作模式
旁路工作方式有两种，一种能自动恢复到正常工作模式；一种需人工干预才能回到正常工作模。

在逆变器过载延时时间到、逆变器受大负载冲击等情况下，系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。

过载消除后，系统自动恢复正常供电方式。

当用户关机，或主路市电异常且电池储能耗尽，或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会切换并停留在旁路工作模式。

此后若需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机。

图3-7 旁路工作模式
3.6.4维修旁路工作模式
对UPS系统及电池进行全面检修或设备故障维修时，可以通过闭合维护开关Q3BP，将负载转向维修旁路直接供电，以实现对负载不停电维护。

维修时需要断开UPS内部的主路输入开关Q1、旁路输入开关Q2和电池输入开关QF1以及输出开关Q5，
实现UPS内部不带电而对负载仍然维持供电的维修工作模式。

原理框图见图3-16。

图3-8 维修旁路工作模式
3.6.5ECO工作模式（经济运行模式）
如果负载对电源的质量要求不是很高(如用户设备允许断电达20ms)，而对系统的效率要求较高时，可通过设置让系统工作在“ECO工作方式”。

这种方式下，旁路电源正常时系统通过静态旁路给负载供电，主路通过整流器给电池充电;当旁路电源断电或超出允许范围时，UPS会自动将负载切换到由主路或电池逆变器供电(间断时间15ms)。

当旁路电源恢复正常后（在允许范围内)，系统会自动地切回到旁路供电，从而大大提高了系统的效率。

图3-9 ECO工作模式
第四章UPS电池
4.1阀控式铅酸蓄电池的定义
阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Battery(简称VRLA电池)，其基本特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有单向排气阀(也叫安全阀)，该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值(通常用气压值表示)，即当电池内部气压升高到一定值时，排气阀自动打开，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内。

4.2阀控式铅酸蓄电池的分类
阀控式铅酸蓄电池分为AGM和GEL（胶体）电池两种，AGM采用吸附式玻璃纤维棉(Absorbed Glass Mat)作隔膜，电解液吸附在极板和隔膜中，贫电液设计，电池内无流动的电解液,电池可以立放工作，也可以卧放工作；胶体（GEL）SiO2作凝固剂，电解液吸附在极板和胶体内，一般立放工作。

目前文献和会议讨论的VRLA电池除非特别指明，皆指AGM电池。

4.3电池的结构及工作原理
4.3.1电池结构
图4-1 电池结构图
（1）正极板及负极板
正极板及负极板是由特种铅钙合金制成的板棚和具有活性的物质构成的。

（2）隔板
隔板具有良好的离子导电性，优良的耐热耐酸性，隔板是用特种玻璃纤维制成，在满足上述各种要求的同时能紧靠极板上的活性物质，防止其脱落，使电池具有较长循环寿命。

另外，可以很好地吸收保持电解液。

由于电解液被吸收于极板和隔板中，放电性能不受各种使用方向影响。

（3）安全阀
当电池内压力超过规定值时安全阀打开，放出电池内气体，恢复原有压力，防止电池破裂。

内压正常后，阀复位，电池重新处于密封状态。

同时兼有防止外部气体进入电池的作用。

（4）电槽、中盖和上盖
由ABS 制成，有足够强度。

4.3.2工作原理
阀控式铅酸蓄电池的电化学反应原理就是充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来，放电时将化学能转化为电能供给外系统。

其充电和放电过程是通过电化学反应完成的，电化学反应式如下：
放电时：正极板的二氧化铅和负极板的海绵状铅与电解液中的硫酸反应，生成硫酸铅，电解液中的硫酸浓度降低；
放电时：硫酸铅通过氧化还原反应分别恢复成二氧化铅和海绵状铅，电解液中的硫酸浓度增大。

在充电末期电池充满电后，继续充入的电量将导致电解液中水的分解。

为防止因过充电导致水分解而引起电解液的减少，要实现电池的密封。

电池密闭设计的关键解决问题是实现充电过程产生的氧气能够迅速与负极板上充电状态下的活物质发生反应变成水，结果基本没有水份的损失。

4.4阀控式铅酸蓄电池的性能参数
4.4.1开路电压与工作电压
（1）开路电压
电池在开路状态下的端电压称为开路电压。

电池的开路电压等于电池的
正极的电极电势与负极电极电势之差。

（2）工作电压
工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。

在电池放电初始的工作电压称为初始电压。

电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电位的存在，电池的工作电
压低于开路电压。

4.4.2容量
电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号C表示。

常用的单位为安培小时，简称安时(Ah)或毫安时(mAh)。

电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。

理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。

为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为Ah/1或Ah/kg。

实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。

它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为Ah，其值小于理论容量。

4.4.3内阻
电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。

内阻的存在，使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端电压高于电动势和开路电压。

电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化，因为活性物质的组成、电解液浓度和不断地改变。

欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度和温度都在不断地改变。