ups蓄电池选择

UPS蓄电池

蓄电池是UPS的主要组成部分，一般UPS中多采用铅酸蓄电池，在一些要求高的地方采用镉镍蓄电池的也不少。

1.铅酸蓄电池

1.阀控铅酸电池的简单工作原理

所谓“阀控”又俗称全密封免维护，就是利用电池加液口上的一个控制阀（盖）来控制电池内部的压力，尽量减少内部由于化学反应而造成的水分损失，以延长电池的使用寿命。因为电池在化学反映中释放气体，使电池内部气压升高，如果这些被释放出的气体不能及时被内部重新吸收和化合，就将使外壳膨胀甚至裂开。这些气体是如何产生的，又如何控制气体的产生速度、如何控制电池内部的压力，这就牵涉到一个使用和维护问题，为了更好地做好上述工作，有必要了解一下电池的工作原理和工作情况。

以往的电池都是开放式的，由于充放电时的电化学反映中造成水分的消耗，所以在使用过程中要经常测相对密度和加电瓶水等。水分是如何消耗的、电解液的相对密度是如何变大的、这会带来什么副作用等等，都和密封有关。因此首先看一下电化学反应的一般方程式：

放电时，正极板中的二氧化铅和负极板中的绒状铅与电解液中的硫酸反应，生成硫酸铅和水。随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐降低。

充电时，硫酸铅又分别转化成二氧化铅和绒状铅，硫酸的浓度也逐渐升高，并有还原成原来状态的倾向。所谓倾向，就是说一般不能还原成原来的样子，这是因为在充电后期的电压上升至某一值时，正极板上开始产生氧气：

总结地说，正极板上由于电解水而产生的氧气可以与负极板上的活性物质进行反应并在充电时还原成水。这样一来，由于整个化学反应都是在密闭的情况下进行的，化学成分并没有发生变化，达到了密封免维护的目的，这是理想情况。所谓理想情况，是指所有这些反应都是在适合原设计的条件下进行的，包括

温度、湿度、放电率和充电电流等。遗憾的是在实际使用中往往不能完全满足这些规定的条件，比如温度过高或过低、放电电流和充电电流过大等，都会使电池内部的反应超过设计要求，反应过程中产生的气体也会因超过额定值而使气压升高，冲开安全阀将气体逸出体外，造成了水的损耗；另一方面，也可能由于安全阀的质量达不到要求，或由于极板过薄而造成加速损坏，从而使反应面积减小等等因素，都难以保证上述的理想情况，这就造成了设计寿命和使用寿命的不一致。

由上面的讨论可见，初期选择电池的质量和保证使用条件是非常重要的。

图1给出了充电电压与温度的关系曲线。由图中可以看出，随着温度的不同应及时修正充电电压，图中也给出了一个修正范围，只要修正值在最高和最低值所限定的范围内就可以。这对补偿充电电路的设计提出了较低的要求。

(2) {{分页}}

就是说，放电电流越大，放出的容量就越小，计算出来的结果就越不准确。因此，若想在工程上比较精确地求出规定时间的电池容量，必须计算和查表或曲线相结合。这要分几步走：

①电流法。用电流法的目的是为了根据放电电流去查电池的“恒流放电曲线”或“恒流放电表”，以得到所需后备时间的电池容量。

一般放电电流的计算式是：

（7）

式中I D——电池的最大放电电流，A；它出现在逆变器低压关机的前一瞬间；

P——UPS的额定输出功率，VA；

PF——UPS的输出功率因数；

η——逆变器的效率；

U min——逆变器关机电压，V o

得出放电电流后，就可以用这个电流去查所用电池的厂家提供的上述恒流放电曲线或恒流放电表，就可得出较精确的电池容量。{{分页}}

图2 电流的恒流放电曲线示意图

图2示出了电池的恒流放电曲线示意图。纵轴是放电时间，横轴是放电电流；一般电池厂家在同一个图上给出一组恒流放电曲线，如图中的C1、C2、C3等，以容量的大小从左向右排列。查表时，将由上式算得的放电电流值I D对准“放电电流”轴上的相应位置，然后看对应这一电流的哪一条放电曲线满足所要求的后备时间t，比如上图中的I D与容量为C3的放电曲线相交点A正好对应所要求的后备时间t，那么C3就是所求的电池容量。

也有厂家给出的是恒流放电表，如表1所示，就是SENRY电池放电时间与放电电流的对应表。

表1 SENRY电池放电时间与放电电流(A)对应表

例：20kVA SILCON UPS在负载功率因数PF=0.8的情况下，要求在后备时间为2h，蓄电池的容量为多少（比如已知SILCON UPS的额定电池电压为12VX32=384V，机电压设为317V，设效率为96%）?

根据式（7）求出放电电流I D：

根据该电流值对应2h的一列，看到6FM150电池在2h的一行中是56A，因此应选该容量的电池，6FM150是12V 150（Ah），又因SILCON UPS是两组电池串联，故可用12V 75Ah的电池，实际中可选表中的6FM8064节。

以上得出的是SENRY电池的容量，用此方法也可求出其他品牌电池的容量。可以发现，所得到的电池容量非常接近，甚至一模一样。这是因为电池的水平非常接近之故，由此就给出一个启示：一般说用任一个放电曲线或放电表得出的电池容量结果可以通用。

往往有这样的情况，比如对大容量UPS而言，不是53A，而是200A ，在上表内就查不到了，因为目前12V电池最大一般不超过200Ah，尽管从2V电池的放电表上可以找到相应的容量，但因价格太贵，用户又不想选用，这种情况下就可以采用几组12V电池并联的方法。比如后备时间仍是2h，由上表可以看到，6FM200(12V 200Ah)对应2h的是75A，因此就可以用3组6FM200(200Ah)并联或4组

6FM150(150Ah)并联。但是有一点值得注意，一般说并联数最好不要超过5组。{{分页}} 这样求出的电池容量是不是就100%的准确了呢，这还不能断言，因为还有另外的因素所限。首先是厂家提供的放电表是否和电池对应，换言之，实际电池的容量是否足够。其二，在查表时还应注意另一个因素，就是放电的终止电压，电池厂家只能给出几个典型的终止电压值，如上表的1.6V、1.7V、1.75V/单格，而UPS逆变器的关机电压也不正好是某一档终止电压值的倍数，比如上面317V的关机电压所对应的终止电压值：

U=317V/(6单格X32块)=1.65V/单格

因此，这就产生了误差；其三，由于厂家提供的放电表是在25ºC的典型值，所以在不同的温度，电池放出的容量也不一样。做这样讨论的目的是，由于电池的选择受好多因素的影响，不可能一丝一毫地去强求。

②恒功率法。有的电池厂家提供的是恒功率放电表，这时就必须求出放电功率，然后再对照查表。

放电功率P DW(W)的计算式为

（8）

式中P——UPS的额定输出功率，VA；

PF——UPS的输出功率因数；