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UPS电源选 择与电池容量计算

20146181020183612

前言:
  
  弱电系 统中的的如何选择?市场上 那么多的品牌到底该选择什么样的呢?电池如何配呢?
  
  正文:
  
  一、先确定功率段
  
  简而言之,首先就 是要确认我们希望的设备的功率,然后就可以确认好UPS的功率。一般来说,我们建 议负载功率占到UPS功率的30%~80%。如果负载太大的话,如同时 启动时可能会造成UPS电源过载,负载太小时,不但造成了浪费,对电池 的性能来说也不好。
  
  二、UPS工作方式
  
  目前市 场上多见的工作方式有后备式、在线互动式、在线双变换(线纯在线)这三种,具体如下:
  
  (1)后备式的UPS,不带稳压,市电与 电池转换时有转换时间,一般用 于个人电脑保护,或对UPS电源性 能要求不高的情况下使用,此类型的UPS功率段一般较小;
  
  (2)在线互动式,不带稳压,市电与 电池转换时有转换时间,但有调压功能,一般用 于配线间或微型机房,保护服 务器及网络设备等,此类型的UPS功率段一般在5KVA以下。
  
  (3)在线双变换UPS,市电与 电池转换时无转换时间,无切换 时间一般也是用于保护服务器或网络设备以及机房里的其他设备,此类型的UPS功率段从小到大都有,跨度比较大1KVA~1000KVA,目前市场上较为多见。
  
  以上几种UPS电源的 性能从高到低依次为:在线双变换、在线互动式、后备式。价格一 般与性能成正比。那是不 是我们一定要选择贵的UPS呢?答案是否定的。正如我们的标题,我们要 选择适合自己的UPS。如果是给个人电脑用,那么您选择后备式的UPS就可以,如果是给服务器用,则应该 在在线互动式与在线双变换中来选择,选择应 该按以下条件来进行:
  
  1、设备要求
  
  看您的 设备是否需要很高精度的供电,可查看 负载设备的铭牌上的标识或询问设备厂家。如需高精度的供电,则需要 选择在线双变换的UPS。其次是看负载类型,有的负 载是不允许供电有闪断,如:继电器 类的设备或开关信号的设备,若您为 这种类型的设备配备在线互动式的UPS,那么就 有可能在与电池切换时,负载有断电或误动作,因此对 于这类的设备应该选择在线双变换UPS。如果您 的设备没有以上两个要求,则可以继续下面步骤。
  
  2、当地电网
  
  如果当 地电网质量相对较好,也就是 说平时电压波动较小,这个时 候就可以考虑选择在线互动式的UPS。但是如 果当地电网质量较差,电压波动较大,那么我 们建议使用在线双变换的UPS,这是由于这类型的UPS对市电 的适应能力要好于在线互动式。
  
  3、UPS转电池后续航时间
  
  如果您 要求较长时间延时,可以考 虑选择标长两用的机器或买不带内置电池的UPS,这两种UPS电源都 可以外配原装电池或第三方电池,以达到 较长时间延时的目的。
  
  4、安装方式
  
  一般来说,UPS电源有两种安装方式,一种是塔式安装,一种是机架式安装,可根据 您的机房环境或现场环境来选择,而且还需要注意,不是所有的UPS电源都 同时支持这两种安装方式,大多数情况下,机架式的UPS也可以做塔式安装,但塔式的UPS不一定 能做机架式安装,因为塔式的UPS可能没办法安装导轨。因此,确认好UPS功率段 及工作方式后一定要确认一下UPS电源是 否可以满足您的安装要求。
  
  三、UPS不同种 类电池的优点和缺点
  
  一:UPS常用电池的种类,影响电池寿命的因素,不同种 类电池的优点和缺点:
  
  在UPS应用中 的电池共有三种:包括开 放型液体铅酸电池,免维护电池,镍铬电池。现UPS厂家所 配的电池一般为免维护电池,下面以 免维护电池为主介绍三种电池的特点:
  
  1:开放型液体铅酸电池:此类电 池按结构可分为8-10年,15-20年寿命两种。由于此 电池硫酸电解会产生腐蚀性气体,此类电 池必须安装在通风并远离精密电子设备的房间,且电池 房应铺设防腐蚀瓷砖。
  
  由于蒸发的原因,开放电 池需定期测量比重,加酸加水。此电池 可忍受高温高压和深放电。电池房 应禁烟并用开放型电池架。
  
  此电池 充电后不能运输,因而必 须在现场安装后充电初充电一般需55-90小时。正常每节电压为2V,初充电电压为2.6-2.7v。
  
  2:免维护电池:又名阀 控式密封铅酸蓄电池,在使用 和维护中需遵循下列原则:
  
  a:密封电 池可允许的运行范围为15度-50度,但5度-35度之内 使用可延长电池寿命。在零下15度以下 电池化学成分将发生变化而不能充电。在20度到25度范围 内使用将获得最高寿命.电池在 低温运行将获得长寿命但较低容量,在高温 运行将获得较高容量但短寿命。
  
  b:电池寿 命和温度的关系可参考如下规则,温度超过摄氏25度后,每高8.3度电池寿命将减一半。
  
  c:免维护 电池的设计浮充电压为2.3V/节。12V的电池为13.8V。CSB公司建议每节2.25-2.3V。在120节电池串联的情况下,温度高于摄氏25度后,温度每 升高一度浮充电压应下调3MV。同样温 度每升高一度为避免充电不足电压应上调3MV。放电终 止电压在满负荷(<30分钟)情况下为1.67V每节。在低放电率情况下(小电流长时间放电)要升高至1.7V-1.8V每节,APCSYMMETRA可根据 负载量调节充电电压。
  
  d:放电结束后电池若在72小时内没有再次充电。硫酸盐 将附着在极板上绝缘充电,而损坏电池。
  
  e:电池在浮充或均充时,电池内 部产生的气体在负极板电解成水,从而保 持电池的容量且不必外加水。但电池 极板的腐蚀将减低电池容量。
  
  f:电池隔 板寿命在环境温度为30-40度时仅为5-6个月。长时间存放的电池每6个月必须充电一次。电池必 须存放在干燥凉爽的环境。在20度的环 境下免维护电池的自放电率为3-4%每个月,并随温度变化。
  
  g:免维护 电池都配有安全阀,当电池 内部气压升高到一定程度时安全阀可自动排除过剩气体,在内部 气压恢复时安全阀会自动恢复。
  
  h:电池的周期寿命(充放电次数寿命)取决于放电率,放电深度,和恢复性充电的方式,其中最 重要的因素是放电深度。在放电 率和时间一定时,放电深度越浅,电池周期寿命越长。免维护电池在25度100%深放电 情况下周期寿命约为200次。
  
  i:电池在 到达寿命时表现为容量衰减,内部短路,外壳变形,极板腐蚀,开路电压降低。
  
  j:IEEE定义电 池寿命结束为容量不足标称容量AH的80%。标称容 量和实际后备时间非线性关系,容量减低20%相应后 备时间会减低很多。一些UPS厂家定 义电池的寿命终止为容量降至标称容量的50-60%。
  
  四、如何计算UPS所配电池的数量
  
  4.1、蓄电池计算方法:
  
  例如一台40KVAUPS,直流电压为384V,每组为12V电池32节,如果后备时间要求2小时,则计算电池的容量为:
  
  40000VA*2H/(0.7*384V)=297AH
  
  所以选择3组100AH电池,共96节。
  
  电池组的电流为40KVA/384V=104A,所以电池连线选择50mm2电缆。
  
  电池总数=(功率/直流电压*小时)/每块安时*每组块数
  
  其中功率为UPS的功率,直流电压为UPS电池供 电所要求的电压,不同功率的UPS直流电压不同,每组块 数为所要求电池的最小块数,一般配置电池时,必须为 每组块数的整数倍,常见的UPS直流电 压和每组块数如下(电池每块以12V为计算依据):
  
  举例来说,配置一台5K8小时延时的UPS,其功率为5000,直流电压为96V,每组电池8块,配置100AH电池,其所需电池总数为:(5000/96*8)/100*8=32块
  
  UPS是不间 断电源系统的简称。作用是 提供不间断的稳定可靠的交流电源,在市电中断(停电)时UPS之所以 能不间断的供电。是有蓄 电池储能的结果。所能供 电时间的长短由蓄电池的容量大小决定。现将4.2、UPS蓄电池 配置的计算方法介绍如下:
  
  A、下列因 素影响备用时间:
  
  1、负载总功率P总(W),考虑到UPS的功率因数,在计算时可直接以P总的伏安(VA)为单位来
  
  2、V低是蓄 电池放电后的终止电压(V),2V电池V低=1.7V;12V电池V低=10.2V
  
  3、V浮是蓄 电池的浮充电压(V),2V电池V浮=2.3V;12V电池V浮=13.8V
  
  4、Kh为电池容量换算系数(Ct/C10),10Hr放电率为1,5Hr放电率0.9,3Hr放电率为0.75,1Hr放电率为0.6
  
  5、I为电池工作电流(A),T为连续放电时间(H),V为UPS外接电 池的直流供电电压(V)
  
  B、计算方法
  
  1、12V单体电池的数量N:N=V÷122V单体电池的数量为6N
  
  2、电池工作电流I:I=P总÷V
  
  3、实际电池容量C:C=I×T÷Kh
  
  例如:功率为1KVA的电源备用时间4小时,选择科士达UPS的型号为HP9101H,V=36V,则
  
  ①N=36V÷12V=3节
  
  ②I=1000VA÷36V=28A
  
  ③C=24A×4H÷0.9=124AH
  
  ④电池的配量可选用100AH一组3节,或65AH二组6节,选用的结果有偏离,这要看 用户的需求和成本的考虑。
  
  注:12V蓄电池 常用容量规格为7Ah、17Ah、24Ah、38Ah、65Ah、100Ah、200Ah等。

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