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    湯淺UPS電池容量與放電率影響分析

    湯淺UPS電池容量與放電率影響分析
    湯淺UPS電池容量與放電率影響分析

    UPS廠商在配置湯淺蓄電池時,所選用的設計容量是完全滿足甚至超過負載不停電供電的功率容量和供電時間要求的,但是在UPS投入運行后,用戶常常發現在市電停電后UPS不停電供電的實際時間遠小于設計值,造成這種現象的原因,大多數情況下并不是最初配置時蓄電池的備用容量不夠,而是蓄電池的容量沒有發揮出來。造成蓄電池實際容量降低的原因很多,有電池質量問題,但更多的是使用和維護問題。
    (1)電池容量
    鉛酸蓄電池的極板在制造過程中,對生極板進行充電化成,便正極板上的鉛變成二氧化鉛,負極板上的鉛變為海綿狀鉛,但是制造廠商對極板進行化成的時間有限,不可能將所有的物質均轉化成活性物質,為此,國家標準規定新電池達到90%容量為合格,只有在隨后的日常使用中,容量逐漸達到正常值,安裝兩年后要求達到100%。
    電池組的額定容量是在規定的放電率下得出的,放電率(1/H)=放電電流(A)/電池額定容量(Ah)例如,UPS電源中所用的小型蓄電池的典型規格之一是l2V、6Ah/2Ohv,此規格定義為輸出直流電壓l2V,標稱容量為6Ah,放電率條件為20hr。具體含意是:把輸出直流電壓l2V的電池組置于以20H恒放電率條件下進行放電,一直放到其輸出電壓由l2V降到l0.5V時,所測到的總安時數應為6Ah。
    我國、日本、德國工業用電池采用10小時率(表示為C10),美國工業用電池標準為8小時率(表示為C8,)。在實際使用時,其放電率并不等于標準容量規定的放電率,當實際放電率大于標稱容量規定的放電率時,其實際輸出的容量要小于標稱容量。
    我國電力、郵電標準規定,10小時率電池,當采用1小時率放電時,其容量為標稱容量的55%,即0.55C10。日本工業標準規定2V/10小時率電池,1小時率時容量為0.65C10,6V、12V,10小時率湯淺蓄電池,1小時率容量為0.6C10。20小時率電池,10小時率容量為0.93C20,1小時率容量為0.56C20。
    蓄電池的壽命有兩種表達方法:一種為深循環使用的電池,另一種為浮充使用的“備用電源”電池。深循環使用的電池以深循環次數來表示其使用壽命,以0.8C10深度充放電循環使用的電池,其壽命達到1200次以上,而浮充使用的電池,年限可達到10~20年。蓄電池只有80%容量時認為壽命終止。
    實際使用壽命與設計使用壽命有很大差別,這主要取決于電池中水的損失情況。在設計條件下使用可達到設計壽命,而當外部條件如溫度、充電電壓、放電深度等變化超出設計要求時,實際使用壽命會大大低于設計壽命,實際使用容量也會低于設計容量。
    (2)放電率對湯淺蓄電池實際可輸出容量的影響
    電池容量C(Ah)等于放電電流(A)與電池電壓達到下限值的放電時間(h)的乘積,而放電率(1/h)是實際放電電流(A)與電池標稱容量(Ah)的比值。
    在UPS的實際運行中,市電掉電后,要求電池逆變承擔全部的負載功率,放電率視后備時間的不同而有很大差別,例如標機在1Omin左右,維持時間很短,放電率很大,長延時機可達4h或8h,放電率很小。所以蓄電池的實際放電率并非蓄電池規格定義中的放電率,圖5-1所示的放電曲線反映了不同的放電率對電池容量的影響。
    屯池的實際放電電流越小,電池的電壓能維持的穩定時間越長,反之亦然。例如,對1OOHR電池組而言,當放電電流為5A時,放電率為0.O5C,其輸出電壓維持在12V以上的時間長達10h以上,當電池電壓下降到臨界電壓10.5V時,放電時間可達2Oh,電池釋放的容量基本上是它的標稱容量。若將放電電流增大至1OOA,放電率為1C,則輸出電壓維持在l2V以上的時間不到1Omin。當湯淺蓄電池電壓下降到臨界電壓時,可維持放電時間超過3Omin,實際放出的容量為58.3.M左右,遠低于標稱容量1OOAh。
    電池組允許的放電臨界電壓值和實際可供利用的容量(AM都弓電池的放電電流大小有密切的關系。
    蓄電池所允許放電時間為電池在實際放電電流下進行放電時,電池電壓從額定值下降到它所允許的臨界電壓時所用的時間。
    蓄電池可供使用的效率為它在實際放電電流下所能釋放出的實際最大容量與它的額定容量的比值。
    要注意在不同的放電率情況下,電池端電壓下降的臨界值也在變化,放電率低時,例如0.01C時,實際釋放的容量接近標稱容量,所允許的電池端電壓下降也高(10.5V),放電率大時例如1C,實際釋放的容量小,但允許的電池端電壓也可以低些(8V)。
    過度的大電流放電工作方式是不利的。在為UPS配置湯淺蓄電池時,單憑UPS在電池逆變期間所需要的輸出電流和電池供電時間來配置所用電池的標稱容量是不夠的,還必須根據電池逆變時的放電率和所選電池規格的輸出特性,適當增大所配電池容量。
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    1. 首先準備工作:準備需要使用的設備修復儀 ,包括負脈沖修復儀 ,工具和材料一字螺絲刀  ,吸管(或一次性注射器) ,透明聚乙烯管(直徑與吸管或注射器的吸口相匹配), 蒸餾水或鉛酸湯淺蓄電池補充液  ,ABS膠或502膠。
    2. 在初充電及其容量測試應注意一下幾點:
    (1) 初充電把充電器輸出線的紅色魚夾與被充電的鉛酸蓄電池的正極極柱連接,把充電器輸出線的黑色魚夾與被充電的鉛酸蓄電池的負極極柱連接,然后開啟充電器的電源開關,綠色電源指示燈點亮,在1s內黃色充電指示燈開始閃爍。當沖入的電量達到75%時,充電指示燈開始常亮,黃色飽和指示燈開始閃爍。當飽和指示燈常亮時,說明鉛酸蓄電池已經充電到100%(飽和指示燈閃爍10h以上,說明鉛酸蓄電池已經充電到100%),應停止充電。切斷充電器的電源開關,卸下充電器輸出線的魚夾,使鉛酸蓄電池靜止30min,然后對鉛酸蓄電池的開路電壓進行復測。
    (2) 容量測試把鉛酸湯淺蓄電池組容量測試儀放電檢測電流1-10A可調,可同時顯示在線電池電壓,放電時間,估算電池容量,能檢測汽車電池,根據放電狀態判斷電池損壞程度,從而確定對電池故障的處理方案。 將紅黑鱷魚夾按照電池極性連接正確后,打開電源開關,第一個儀表將顯示10.5V,代表放電截止電壓,如果在此期間按中間的轉換鍵,截止電壓將被設置成0V(深度放電),如果不做選擇,儀器將在3秒內自動轉換到電壓狀態,截止電壓默認設置為10.5V。此時,電壓表將顯示已連接電池的空載電壓,按下啟動按鈕后,電池開始放電檢測,按中間的轉換鍵可查看放電時間,電流,電壓等數值。放電開始后,轉換到電流顯示模式下,可調節右邊的相應旋鈕設定放電電流,電流可從1-10A可調。電池檢測到10.5V自動停機。 容量計算公式:放電時間X放電電流=電池容量 例如:放電2小時,放電電流設定為5A,那么檢測的容量為:2×5=10AH(安時),如果電池外殼標稱容量為17AH,那么此時的容量為標稱容量的10AH/17AH=58.8%
    (3) 鉛酸蓄電池的加水辦法  :給電動自行車鉛酸蓄電池補水應按照以下操作程序進行:
    ① 準備工作。用蒸餾水和純酸配置電解液,比例是500mL蒸餾水加入0.5mL純硫酸。準備標準的橡膠排氣閥備用。所需工具有起子  吸管(可以用一次性針管代替)透明聚乙烯管(其直徑要適合吸管或針管的吸口)ABS膠。
    ② 順著排氣孔撬開鉛酸蓄電池上方的蓋板。一些鉛酸蓄電池的蓋板是用ABS膠黏結的,一些鉛酸蓄電池的蓋板是用搭扣連接的,注意撬開蓋板的時候,不要損壞蓋板。這時可以看到6個排氣閥的橡膠冒。
    ③ 打開橡膠冒,露出排氣孔,通過排氣孔可以看到鉛酸蓄電池內部。一些鉛酸蓄電池的排氣閥是可以旋開的,一些鉛酸湯淺蓄電池的橡膠冒周圍還有一些填充物,注意去掉填充物。
    ④ 用吸管吸取配置好的電解液并從排氣孔注入。電解液要恰好覆蓋極板1mm。
    ⑤ 把灌好的電解液的鉛酸蓄電池的排氣孔用透氣的遮擋物覆蓋,以防灰塵落入排氣孔內。靜止24h,觀察排氣孔內部是否有流動的電解液(游離酸)。如果沒有,要再補充電解液。
    在排氣孔上套上20cm長的透明聚乙烯套管,在沒有覆蓋的條件下給標稱電壓為12V的鉛酸蓄電池進行16.2V恒壓限流充電。采用CD-1205K充電器,使其處于充電狀態,在正常充滿電以后,會繼續進行補水充電。充電時最好把鉛酸蓄電池放在耐酸的容器內,防止溢出的電解液污染環境和腐蝕設備。在充電到紅燈閃爍3h以后,認為鉛酸湯淺蓄電池初次充電充滿。

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