在UPS電源應(yīng)用中常用的電池共有三種:包括開放型液體鉛酸電池,免維護(hù)電池,鎳鉻電池,影響電池壽命的因素,不同種類電池也有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)?,F(xiàn)UPS廠家所配的電池一般為免維護(hù)電池,下面以免維護(hù)電池為主介紹三種電池的特點(diǎn):
1:開放型液體鉛酸電池
此類電池按結(jié)構(gòu)可分為8-10年,15-20年壽命兩種。由于此電池硫酸電解會產(chǎn)生腐蝕性氣體,此類電池必須安裝在通風(fēng)并遠(yuǎn)離精密電子設(shè)備的房間,且電池房應(yīng)鋪設(shè)防腐蝕瓷磚。
由于蒸發(fā)的原因,開放電池需定期測量比重,加酸加水。此電池可忍受高溫高壓和深放電。電池房應(yīng)禁煙并用開放型電池架。
此電池充電后不能運(yùn)輸,因而必須在現(xiàn)場安裝后充電初充電一般需55-90小時。正常每節(jié)電壓為2V,初充電電壓為2.6-2.7v。
2:免維護(hù)電池
又名閥控式密封鉛酸蓄電池,在使用和維護(hù)中需遵循下列原則:
a:密封電池可允許的運(yùn)行范圍為15度-50度,但5度-35度之內(nèi)使用可延長電池壽命。在零下15度以下電池化學(xué)成分將發(fā)生變化而不能充電。在20度到25度范圍內(nèi)使用將獲得最高壽命.電池在低溫運(yùn)行將獲得長壽命但較低容量,在高溫運(yùn)行將獲得較高容量但短壽命。
b:電池壽命和溫度的關(guān)系可參考如下規(guī)則,溫度超過攝氏25度后,每高8.3度電池壽命將減一半。
c:免維護(hù)電池的設(shè)計浮充電壓為2.3V/節(jié)。12V的電池為13.8V。CSB公司建議每節(jié)2.25-2.3V。在120節(jié)電池串聯(lián)的情況下,溫度高于攝氏25度后,溫度每升高一度浮充電壓應(yīng)下調(diào)3MV。同樣溫度每升高一度為避免充電不足電壓應(yīng)上調(diào)3MV。放電終止電壓在滿負(fù)荷(<30分鐘)情況下為1.67V每節(jié)。在低放電率情況下(小電流長時間放電)要升高至1.7V-1.8V每節(jié),APCSYMMETRA可根據(jù)負(fù)載量調(diào)節(jié)充電電壓。
d:放電結(jié)束后電池若在72小時內(nèi)沒有再次充電。 酸鹽將附著在極板上絕緣充電,而損壞電池。
e:電池在浮充或均充時,電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體在負(fù)電池板電解成水,從而保持電池的容量且不必外加水。但電池板的腐蝕將減低電池容量。
f:電池隔板壽命在環(huán)境溫度為30-40度時僅為5-6個月。長時間存放的電池每6個月必須充電一次。電池必須存放在干燥涼爽的環(huán)境。在20度的環(huán)境下免維護(hù)電池的自放電率為3-4%每個月,并隨溫度變化。
g:免維護(hù)電池都配有安全閥,當(dāng)電池內(nèi)部氣壓升高到一定程度時安全閥可自動排除過剩氣體,在內(nèi)部氣壓恢復(fù)時安全閥會自動恢復(fù)。
h:電池的周期壽命(充放電次數(shù)壽命)取決于放電率,放電深度,和恢復(fù)性充電的方式,其中 重要的因素是放電深度。在放電率和時間一定時,放電深度越淺,電池周期壽命越長。免維護(hù)電池在25度100%深放電情況下周期壽命約為200次。
i:電池在到達(dá)壽命時表現(xiàn)為容量衰減,內(nèi)部短路,外殼變形,電池板腐蝕,開路電壓降低。
j:IEEE定義電池壽命結(jié)束為容量不足標(biāo)稱容量AH的80%。標(biāo)稱容量和實(shí)際后備時間非線性關(guān)系,容量減低20%相應(yīng)后備時間會減低很多。一些UPS廠家定義電池的壽命終止為容量降至標(biāo)稱容量的50-60%。
k:絕對禁止不同容量和不同廠家的電池混用,否則會降低電池壽命。
l:若兩組電池并聯(lián)使用,應(yīng)保證電池連線,匯流排阻抗相同。
m:免維護(hù)電池意味著可以不用加液,但定期檢查外殼有無裂縫,電解液有無滲漏等仍為必要的。
3:鎳鉻電池
此類電池不同于鉛酸電池,電解時產(chǎn)生氫和氧而不產(chǎn)生腐蝕性氣體,因而可安裝在電子設(shè)備的旁邊。且水的消耗很少,一般不需維護(hù)。正常壽命為20-25年。遠(yuǎn)比前面提到的電池昂貴。初始安裝的費(fèi)用約為鉛酸電池的三倍。并不會因環(huán)境溫度高而影響電池壽命,也不會因環(huán)境溫度低而影響電池容量。一般每節(jié)電壓為1.2V,UPS因應(yīng)用此類電池需設(shè)計較高的充電器電壓。
優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn):
1開放型鉛酸電池:
優(yōu)點(diǎn):投資較少,壽命較免維護(hù)電池長,對溫度要求較低。
缺點(diǎn):維護(hù)較復(fù)雜,需專門的電池間,有腐蝕性氣體排出,必須現(xiàn)場初充電50-90小時,需專人維護(hù)。
2:免維護(hù)電池:
優(yōu)點(diǎn):不需加液等維護(hù),可在滿充狀態(tài)下運(yùn)輸,不需專人維護(hù)。
缺點(diǎn):不及時恢復(fù)性充電會損害電池,對溫度較敏感,壽命較短,比鉛酸電池貴。
3:鎳鉻電池:
優(yōu)點(diǎn):維護(hù)要求較低,壽命較長,對溫度不敏感,無有害氣體排放。
缺點(diǎn):三種電池中最貴。
UPS常用電池
現(xiàn)計算機(jī)中心一般多數(shù)選用免維護(hù)電池,維護(hù)較方便,但也需進(jìn)行下列工作:
1:每三到四個月要放電一次,以防電池板氧化。
2:環(huán)境溫度要保持在20-25度。
3:連接不能過緊和過松,需經(jīng)常檢查。
4:使用三年后需及時檢查更換。
通過對UPS維修工作中各種故障的統(tǒng)計可以得出這樣的結(jié)論:后備式UPS電源,由電池引發(fā)的故障超過了總故障的50%。在線式UPS電源,因?yàn)樗碾娐吩O(shè)計合理,驅(qū)動功率元件容量所取的余量大,因而電源電路故障率很低,相比之下,由電池組所引發(fā)的故障率上升至60%以上。可見,正確地使用和維護(hù)好電池是延長電池組壽命、降低UPS電源總故障率的關(guān)鍵因素之一。
定期檢查
定期檢查各單元電池的端電壓和內(nèi)阻。對12V單元電池來說,在檢查中如果發(fā)現(xiàn)各單元電池間的端電壓差超過0.4V以上或電他的內(nèi)阻超過80mΩ以上時,應(yīng)該對各單元電池進(jìn)行均衡充電,以恢復(fù)電池的內(nèi)阻和消除各單元電池之間的端電壓不平衡。均衡充電時充電電壓取13.5~13.8V即可。經(jīng)過良好均衡充電處理的電池絕大多數(shù)都可將其內(nèi)阻恢復(fù)到30mΩ以下。
UPS電源在運(yùn)行過程中,由于各單元電池特性隨時間變化而產(chǎn)生的上述不均衡性是不可能再依靠UPS電源內(nèi)部的充電回路來消除的,所以對這種特性已發(fā)生明顯不均衡性的電池組,若不及時采取脫機(jī)均充處理的話,其不均衡度就會越來越嚴(yán)重。
重新浮充
UPS電源停機(jī)10天以上,在重新開機(jī)之前,應(yīng)在不加負(fù)載的條件下啟動UPS電源以利用機(jī)內(nèi)的充電回路重新對蓄電池浮充10~12h以上再帶載運(yùn)行。
UPS電源長期處于浮充狀態(tài)而沒有放電過程,相當(dāng)于處在“儲存待用”狀態(tài)。如果這種狀態(tài)持續(xù)的時間過長,造成蓄電池因“儲存過久”而失效報廢,它主要表現(xiàn)為電池內(nèi)阻增大,嚴(yán)重時內(nèi)阻可達(dá)幾Ω。
我們發(fā)現(xiàn):在室溫20℃下,存儲1個月后,電池可供使用的容量為其額定值的97%左右,如果儲存6個月不用,它的可使用容量變?yōu)轭~定容量的80%。如果儲存溫度升高,它的可使用容量還會降低。
因此建議用戶每隔6個月有意地拔掉市電輸入,讓UPS電源工作于由蓄電池向逆變器提供能量的狀態(tài)。但這種操作不宜時間過長,在負(fù)載為額定輸出的30%左右時,約放電10min即可。
減少深度放電
電他的使用壽命與它被放電的深度密切相關(guān)。UPS電源所帶的負(fù)載越輕,市電供電中斷時,蓄電他的可供使用容量與其額定容量的比值越大,在此情況下,當(dāng)UPS電源因電池電壓過低而自動關(guān)機(jī)時電池被放電的深度就比較深。
實(shí)際過程如何減少電池被深度放電的事情發(fā)生呢?方法很簡單:當(dāng)UPS電源處于市電供電中斷,改由蓄電池向逆變器供電狀態(tài)時,絕大多數(shù)UPS電源都會以間隙4s左右響一次的周期性 聲,通知用戶現(xiàn)在是由電池提供能量。當(dāng)聽到報警聲變急促時,就說明電源已處于深度放電,應(yīng)立即進(jìn)行應(yīng)急處理,關(guān)閉UPS電源。不是迫不得以,一般不要讓UPS電源一直工作到因電池電壓過低而自動關(guān)機(jī)才結(jié)束。
利用供電高峰充電
對于UPS電源長期處于市電低電壓供電或頻繁停電的用戶來說,為防止電池因長期充電不足而過早損壞,應(yīng)充分利用供電高峰(如深夜時間)對電池充電以保證電池在每次放電之后有足夠的充電時間。一般電池被深度放電后,再充電至額定容量的90%至少需要10~12h左右。
注意充電器的選用
UPS電源用的免維護(hù)密封電池不能用可控硅式的“快速充電器”進(jìn)行充電。這是因?yàn)檫@種充電器會造成蓄電池同時處于既“瞬時過流充電”又“瞬時過壓充電的惡劣充電狀態(tài)。這種狀態(tài)會使電池可供使用容量大大下降,嚴(yán)重時會使蓄電池報廢。 在采用恒壓截止型充電回路的UPS電源時,注意不要將電池電壓過低保護(hù)工作點(diǎn)調(diào)得過低,否則,在它充電初期容易產(chǎn)生過流充電。
當(dāng)然, 選用既具有恒流,又有恒壓的充電器對其進(jìn)行充電。
保證電源環(huán)境溫度
電池可供使用的容量與環(huán)境溫度密切相關(guān)。一般情況下,電池的性能參數(shù)都是室溫為20℃條件下標(biāo)定的,當(dāng)溫度低于20℃時,蓄電他的可供使用容量將會減少,而溫度高于20℃時,其可供使用的容量會略有增加。不同廠家不同型號的電池受溫度影響的程度不同。據(jù)統(tǒng)計,在-20℃時,蓄電池可供使用容量只能達(dá)到標(biāo)稱容量的60%左右??梢姕囟鹊挠绊懖豢珊鲆暋?
當(dāng)然,要延長電池組的使用壽命不但在維護(hù)使用上要注意,而且在選擇時就應(yīng)充分考慮負(fù)載特性(電阻性、電感性、電容性)及大小。不要長期使電池處于過度輕載運(yùn)行,以免電池放電電流過小導(dǎo)致電池報廢。
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