1. UPS中常用幾種容量的鉛酸電池簡介 

        在UPS中必須使用了蓄電池才成為不間斷電源。尤其是大容量UPS使用的電池數(shù)量很多。一個沒有電池的電源設(shè)備就不能算 UPS,因為有了電池才可使 電源的輸出不間斷,否則只能算是穩(wěn)壓穩(wěn)頻源(CVCF:ConstantVoltageConstantFrequency)。 

        因此電池在 UPS中的重要性就可想而知了。鉛酸電池的容量越大,體積和質(zhì)量也就越大。 俗稱 “密封電池”的叫法不規(guī)范,這一類是一種閥控電池,就好像高壓鍋上的保險閥一樣,在電池充電和放電時,由于內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)而析出氣體,同時內(nèi)部發(fā)熱和氣壓增大,這時保險閥 若不及時打開,就會使電池外殼 “鼓肚子”,嚴(yán)重時會破裂,所以這個保險閥很關(guān)鍵。

       鉛酸電池的基本單元 (英文用cel表示)標(biāo)稱電壓是2V,普通用的12V 電池是由6個基 本單元串聯(lián)構(gòu)成的。也有6V和4V的電池,200Ah以上一般就直接用2V單元了,容量可做到3000Ah以上。

       電池的容量稱為安時 (安培小時的意思),一般用字母 Ah (AmpereHour)表示。比如用 10安培的恒定電流放10h,就說該電池放出了100Ah的容量。這里面有一個術(shù)語叫 “放電率”, 就是放電速率的意思,比如標(biāo)稱容量為 100Ah的電池,如果給出的是 “20h放電率”就是100Ah/20H=5A,用5A的恒定電流放電20h,此時的電池電壓正好是10.5V,即1.75V×6,大部分電池都是以這個值為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然還是以當(dāng)時廠家所給的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。一般放電率采用的符 號是C20、C10等,其中C 表示的是電池的容量,右下角的數(shù)字就是放電率,20就是20h放電 率,10就是10h放電率,以此類推。

       電池內(nèi)的電荷放過后,容量就減小了,必須及時補上去,最好4h之內(nèi)要補充,這叫做充 電。充電到什么時候算合適,各廠家都會給出具體的數(shù)據(jù)。但實際的情況是用戶往往都沒有電 池的具體資料,在選擇和計算電池容量時無從下手。下面就以應(yīng)用較普遍的某廠家電池為例,給出幾種常用容量電池的數(shù)據(jù)和曲線以供參考。這樣的曲線和數(shù)據(jù)例子很有參考價值,其原因 是各電池廠家的技術(shù)和使用原材料大都相同,其等級的產(chǎn)品上也都相差無幾,電池的初期放電 規(guī)律也都非常相近。比如在計算 UPS后備電池容量時,用該例子給的曲線得出的電池容量是 多少,基本上各供應(yīng)商也應(yīng)給出這么大的容量,不會有多大差別的。

        當(dāng)然這只是對于正規(guī)的廠家和正規(guī)的產(chǎn)品而言,對于非正規(guī)的產(chǎn)品而言不在此范疇。比如 決定電池容量的因素是單元鉛板的并聯(lián)數(shù),一般正規(guī)產(chǎn)品單元鉛板的并聯(lián)數(shù)合適,質(zhì)量也就夠 了,壽命也滿足要求了。若單元鉛板的并聯(lián)數(shù)足夠,就說明容量滿足,可就是鉛板的厚薄沒按 規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)制作,比原來變薄了,雖然容量滿足但質(zhì)量不夠了,為了補償這個情況就用碎玻璃、 地板磚和水泥塊等拿來充數(shù),這樣一來容量滿足,質(zhì)量也滿足對應(yīng)該容量的情況。其優(yōu)點是降 低了價格,提高了市場競爭力。其隱患是電池的服務(wù)壽命縮短了,一般在前三個月的幾次放電 中發(fā)現(xiàn)不了,但一般用戶都不注意這些。

        為了在 UPS后備時間的選擇中不論是用戶還是銷售商都應(yīng)該做出正確的計算。然而在很 多時候由于電池放電的非線性,往往需要計算與查表相結(jié)合。但在很多時候人們的手中缺少電 池廠家提供的放電曲線或放電表以及其他相關(guān)的資料。為此在這里對于 UPS中常用幾種電池 規(guī)格的各種參數(shù)以表格的形式提供給讀者,雖然這只是某個品牌的資料,但也有普遍的參考價 值。圖5-10~圖5-13給出了這些數(shù)據(jù),以備使用時的方便。

        人們不禁提出一個這樣的問題:這些參數(shù)表只是某一個廠家的資料,對于其他品牌也適用 嗎? 編者曾對 GNB、FIAMM (意大利非凡)、DRYFIT (德國陽光)、HAGEN (德國哈根)、 DYNASTY (美國大力神)、YUASA (日本湯淺)、LEOCH (國產(chǎn)理士)等廠家的5~10年壽 命,容量從70~100Ah的12V電池在10h放電率情況下放電曲線做了一個比較,其比較結(jié)果 如圖5-9所示。其放電條件是在20℃溫度下放電,當(dāng)單體 (Cel)電壓達(dá)到1.75V時就是放電

終止值。通過放電曲線的比較可以這樣說,在新出廠電池初期放電的情況都差不多,尤其是現(xiàn) 在經(jīng)過了這么多年的發(fā)展,同規(guī)格不同品牌的電池情況會更接近,所以這組放電參數(shù)也很有參 考價值。

( 3)65Ah閥控式鉛酸蓄電池的特性 

( 4)100Ah閥控式鉛酸蓄電池的特性 

       2 .鉛酸電池的幾個特征 

       (1)隨著電池容量增大,體積和質(zhì)量也隨之加大。了解它的意義在于選擇電池容量時要充 分了解用戶機房允許的面積和承重。 

       (2)隨著電池容量增大,其內(nèi)阻也隨之減小。了解它的意義在于打消一些用戶的顧慮:小 容量電池與大容量電池并聯(lián)時是否會把小容量電池沖壞? 有關(guān)資料介紹,內(nèi)阻100Ah/12V的 電池,一年后浮充狀態(tài)下測得的內(nèi)阻差不多6mΩ左右而200Ah/12V的新電池內(nèi)阻為0 .6~ 0 .7mΩ,3000Ah/2V的新電池50~70μΩ。 

       (3)同一容量的電池在不同溫度下在同一時間內(nèi)放出的容量也不同,溫度越低,放出的容 量就越小。了解這一特點的意義在于:要求后備時間特別嚴(yán)格的情況下,為了滿足要求,必須 掌握當(dāng)?shù)氐墓ぷ鳒囟取?nbsp;

       (4)對于電池充電電流有一定限制。如充電電流太小會影響電池容量的及時恢復(fù),這對電 網(wǎng)狀況不好的地方非常重要,在這種情況下的電池壽命衰減很快;如果充電電流過大,則電池 內(nèi)部溫升過高,輕者使電池外殼膨脹,重者造成外殼破裂。對于電池充電器的電壓也有一定限 制,因為充電電壓過高會導(dǎo)致電解水的反應(yīng)加劇,縮短電池壽命;充電電壓低了會使電池內(nèi)的 化學(xué)反應(yīng)不充分,也會縮短電池的壽命。 

       (5)電池的放電電流不同其要求的終止電壓也不同。隨著放電電流的加大,其終止電壓也 可適當(dāng)降低。這是因為大電流放電時由于要求電池的化學(xué)反應(yīng)劇烈進(jìn)行,使帶電離子的移動受 阻,由此而導(dǎo)致端電壓迅速下降,這是被迫放電停止。此后那些沒來得及移動到電極的離子繼 續(xù)反應(yīng),使端電壓回升;但若是小電流放電,由于帶電離子的移動和反應(yīng)都有充分的時間,如 果仍和大電流放電時端電壓一樣時停止放電,就會使電池受到很大傷害,甚至再也不能恢復(fù)容 量,使電池的壽命提前終結(jié)。所以目前有很多UPS的關(guān)機電壓都在以放電電流為依據(jù)。 

       (6)如果保持電池的浮充電壓不變,那么電池的壽命會隨著環(huán)境溫度升高而降低,因此在 很多UPS中都設(shè)置了溫度補償充電環(huán)節(jié)。溫度越高,電池的容量損失越快,這是因為隨著溫 度升高電池的漏電流加大。因此,按照要求及時給電池充電是必要的,一般說明書上都有推薦 的時間,比如冬天4~6個月充一次電,夏天2~3個月充一次電等。不及時為電池充電,輕者 減小了電池的容量,重者使電池的容量再也無法恢復(fù)。IEEES t d1188—1996中推薦:固定備 用電池容量降到80%以下時,被視為壽命終止,因為從此開始電池將會加速老化。