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3UPS电源中蓄电池容量的设置装备摆设
3.1UPS中电池电压设定
一般来讲,UPS中的标称电池电压(或12V电池的个数)没有哪一个尺度划定,是厂家按照采纳的电路拓扑必要、机箱布局、功率品级、本钱必要等来计划的。
后备式方波输入的UPS,一般采纳12V或24V电池,颠末推挽及变压器升压获得220V的交换方波。一般功率在1kVA如下。在线互动式一般采纳24V或48V的电池。
单进单出传统在线式,一般采纳16节*12V=192V,充电电压为216V左右,由于该电压与低限值交换整流后的电压相当(75%*220*1.414*0.9=210V)。以3~15kVA单进单出呆板占多数。
对付三进单出的传统电路布局,一般先采纳自耦变压器(或断绝变压器)降压,也合用16节*12V=192V大概32节384V。
至于三进三出呆板,则电池电压品级更多,有348V、360V、576V、720V。
对付小功率高频呆板,1kVA的电池电压以36V的占多数,也有24V或48V的,2kVA通常是72V,也有2kVA和3kVA为了电池兼容,都采纳96V的。准绳是采纳N个7AH的电池满意标机的时间(5—10分钟)必要,以到达性价比。
3.2UPS中电池容量的设置装备摆设计较
咱们晓得,电池实际可以使用的容量与放电电流巨细、环境温度、电池的新旧等有关。要想切确计较容量是很难的事变。
假如放电进程中为恒功率放电,(UPS输入功率不变,虽然逆变服从在变,但为了计较便利,疏忽不计),在放电早期,电池电压高,放电电流小,此时逆变的服从也高。相同,在放电将要停止时,电池电抬高,放电电流大。也便是在放电进程中电流是变革的,而且从电池的放电特征曲线看,分歧的放电电流,电池的端电压也分歧,工程计划公式为:
P是UPS的标称输入功率(VA),cosф是用户负载的功率因数,一般取为0.7。η是UPS的逆变服从,N是电池个数,E是电池放电电压(V),可以设定为12V(刚起头放电时电压高于12V,放电停止前电抬高于12V,可是全部放电进程在12V左右支撑时间最长).
在得出电流后,按照用户必要的支撑时间,I*t=Ah,即可以获得必要的安时数,然后再按照放电特征曲线或特征表进行批改。
斟酌到绝大大都用户实际使用的负载通常是额定值的50~80%,是以不少UPS代办署理商一般依照80%乃至60%计较。是以有两种计较法子,一是按UPS额定输入容量计较,二是按实际负荷所需功率计较。
上面对一台10KVA电池电压为192V或240V的UPS分别必要1h\3h\10h\24h的电池容量进行计较:
放电电流:
如果按的负载计较,则电池放电电流为42(A)
如果用户必要支撑时间为10小时,则容量可用,直接得出10h*42A=420Ah
支撑时间为24小时,则容量约105%可用,得24h*42A/105%=960Ah
支撑时间为3小时,则容量约75%可用,得3h*42A/75%=168Ah
支撑时间为1小时,则容量约52%可用,得1h*42A/52%=80Ah
如果按80%的负载计较,则42*80%=33.6(A)
如果用户必要支撑时间为10小时,则容量可用,直接得出10h*33.6A=336Ah
支撑时间为24小时,则放电电流为1/24C10A=0.042C10A,查表知约105%容量可用,得24h*33.6A/105%=768Ah
支撑时间为3小时,则容量约75%可用,得3h*33.6A/75%=135Ah
支撑时间为1小时,则容量约52%可用,得1h*33.6A/52%=64Ah
如果电池电压为240VDC,按的负载计较,电池电压高,响应逆变时服从比力高,
则电池放电电流为32.4(A),则单个电池的容量可以减小可是串联电池的数目增加。
用户及贩卖工程师大概会按照实际必要环境、本钱,决议是设置装备摆设80%仍是设置装备摆设的电池容量。在资金允许的环境下,设置装备摆设也能够抉择高于计较值,可是也不宜超越太多,不然电池放电是处于小电放逐电,寿命也会收缩。
4UPS中蓄电池的办理
UPS中采纳电池的感化便是在停电时电池能起到不间断的感化,同时必要采纳的电池的寿命尽量长.电池办理的靠得住性和美满性成为各个UPS厂家合作的重点之一.
4.1电池的充电办理
(1)根本的限流限压节制
充电电流既不能太大,也不能过小。畸形充电电流较小,电池负极析出的H2和正极析出的O2,几近彻底复分解H2O,如果充电电流过大,气体来不及全数复合,致使电池外部压力增大,引发排气阀门封闭,造成电池失水,是以必需限定充电电流,一般不要跨越0.25C(A)比力符合。因为电池在充电进程中,电池内阻会产生变革,所以以恒定的电流值充电会得到满意的结果。
当充电电流削减,电压渐渐降低,电池容量渐渐增长,则电压便保持在一个恒定的值连结不变。尔后便保持一个很小的电流对电池进行浮充。
(2)能进行均浮充转换
起首进行限流限压充电,可是该“限压”是一个平衡的充电电压,比力高。均充必定时间后,再主动转为电压较低的浮充。
在如下几种环境下,起头进行均充浮充的轮回:
UPS的交换输出停电后再复电;
手动开机后;
电池进行自测实现后;
持久浮充后。
(3)分阶段充电方法
持久浮充会致使电池极板活性老化,使电池内阻增大,使充出来的能量除弥补电池自放电的损耗外,大部门转化为内阻发烧的功率。采纳分阶段充电降服该问题:
分阶段充电方法计划:第一阶段是限流平衡充电阶段,均充到电池容量的约莫90%(时间约5小时到48小时适合);第二阶段是间隙阶段,这时候遏制充电一个短期(数分钟到数小时),让第一阶段析出的H2和析出的O2充实复合;第三阶段是浮充阶段,这阶段对电池进行浮充充电,将电池充到容量靠近(一周左右);第四阶段是休眠阶段,这阶段不给电池充电,操纵电池的本身的泄电放逐电,不停到划定的电压上限(20――30天左右)。据实验该充电方法可以进步电池寿命40%左右。
(4)温度抵偿
环境温度变革时,必需对浮充电压进行校订,校订系数为18mV/℃(标称12V的电池)。为简略计,可以分级校订,如:
电池静置时,温度过高,电池的自放电加重。电池使用前提保举为20℃--25℃,温度过低,电池放电容量低落,充电担当本领降低。温度过高,反应加重,致使失水,极板腐化加重。电池的充电电压经由过程温度抵偿来改变,温度高时,充电电压低落,使电池处于浮充状况。
可是,当环境温度降低时,电池自己固有的寿命仍旧会收缩。实际表白,即便装备了温度抵偿,对这类电池固有的老化征象也无回天之力。
严酷讲,包管电池办事计划是将环境温度节制在20℃--25℃,节制放电次数、放电深度、放电和充电电流和按时冲放电的周期。几近没有谁能满意电池厂家请求的前提,是以到达电池厂家给出的盼望寿命是很难的。
按照环境温度的凹凸来调理充电电压。对电池寿命有进步,可是的温度抵偿是改进电池的环境温度,使之到达20℃--25℃
4.2电池残剩容量的预算
电池容量静态计较,是经由过程电池电流对时间的积分来计较的,它反应了电池充入的或放出的容量的几多,同时偶然必要大抵领会电池的”黑白水平”,是以必要进行容量的估计.用户可以发动容量估计来展望容量.
容量预算的根本法子是:获得一组齐备的尺度电池的0.05C10A放电电压曲线后,对电池进行以0.05C10A电放逐电,每隔一段时间比力一下放电端电压及放出的容量.比方某尺度电池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%.
不少环境必要不是等真正停电后晓得电池能支撑多长期,由于如果到这时候才发明电池容量不敷为时已晚。所以但愿能对电池的容量能进行一个预估。在UPS开机时或运转必定时间时或能进行在线手动的对电池的测试。该测试特别是带了紧张负载后的在线测试是承当必定的危害的。发起电池只支撑很短的一个时间,是负载必要的能量由市电和电池分管,如许可以防备因电池容量不足造成惊惶失措的UPS输入间断问题。
可是不少UPS的容量预算是按照电池的电压直接预算的百分比。不管怎样,容量预算仅仅是“预算”,一般做到10%的精度已相当不错的了。
4.3电池的放电办理
(1)分歧负载有分歧的停止电压
电池容量得不到实时弥补,久长使得负极板晶核,极板硫酸化,电池难以复原。是以必需防备电池过放电。一般要有欠压告警、低压关机功效。按照电池容量及负载巨细来设置放电停止电压,既包管能到达放出充足的容量,充实操纵电池的容量,又不合错误电池造成侵害。对付长延机遇器或小负载时,因为放电电流相对电池容量小,是以电池庇护点应当设置较高
(2)二次下电功效
UPS在电池必定的条件下,负载小则放电时间长,负载大则放电时间短。而偶然UPS的负载有的更紧张,必要支撑更长的时间,如当UPS带挪动基坐时,传输装备比基坐装备更紧张,由于前者不但影响该基坐,并且会影响下级上级基坐的旌旗灯号传输,是以在市电停电后但愿能支撑更长的时间。所以当停电电池支撑必定时间后第一次切除相对不紧张的负载的供电,当电池电压到达停止电压时再关机断掉紧张负载的供电。