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    電池知識

    蓄電池的壽命與UPS的可靠性關聯分析

    1、使用的是同樣的蓄電池技術,不同廠家的蓄電池壽命大不一樣, 這一點對用戶很重要,因為更換蓄電池的成本很高(UPS售價的30%)。 蓄電池故障會減小系統的可靠性,是非常煩人的事情。
    2、蓄電池溫度影響電池可靠性:溫度對蓄電池的自然老化過程有很大影響。詳細的實驗數據表明溫度每上升攝氏5度,蓄電池壽命就下降10%,所以UPS的設計應讓電池保持盡可能低的溫度。所有在線式和后備在線混合式UPS比后備式或在線互動式UPS運行時發熱量要大( 所以前者要安裝風扇),這也是后備式或在線互動式UPS電池更換周期相對較長的一個重要原因。UPS電池的溫度降到最低了,所以它能更好地滿足系統可靠性要求。
    3、電池充電器設計影響電池可靠性:電池充電器是UPS非常重要的一部分,電池的充電條件對電池壽命有很大影響。 如果電池一直處于恒壓或“浮充”型電池充電狀態,則UPS 電池壽命能最大程度提高。事實上電池充電狀態的壽命比單純儲存狀態的壽命長得多。因為電池充電能延緩電池的自然老化過程,所以UPS無論運行還是停機狀態都應讓電池保持充電。所有APC UPS無論運行還是停機狀態電池都處在充電狀態,市場上的很多UPS沒有這種功能。雖然這一功能使UPS 成本提高, 但如果考慮到更換電池的花費, 則UPS總的使用成本降低了。電池電壓影響電池可靠性電池是個單個的“原電池”組成,每一個原電池電壓大約2伏, 原電池串聯起來就形成了電壓較高的電池,一個12伏的電池由6個原電池組成,24 伏的電池由12個原電池組成等等。UPS的電池充電時,每個串聯起來的原電池都被充電。 原電池性能稍微不同就會導致有些原電池充電電壓比別的原電池高,這部分電池就會提前老化。只要串聯起來的某一個原電池性能下降,則整個電池的性能就將同樣下降。試驗證明電池壽命和串聯的原電池數量有關,電池電壓越高,老化的就越快。
    4、UPS容量一定時,設計時應盡可能讓電池電壓最低,這樣UPS電池壽命就越長,對于電池電壓一定時,應選擇數量少電壓高原電池串聯的電池,不要選擇數量多電壓低的原電池串聯的電池。有些廠家UPS的電池電壓比較高,這是因為容量一定時, 電壓越高,電流就越小,就可選用較細的導線和功率較小的半導體, 從而降低UPS成本。容量1KVA左右的UPS的電池電壓一般為24 ̄96V。這種容量等級的APC UPS 如Smart-UPS 1250電池電壓選擇了最低的24V。APC UPS較低的電池電壓相對延長了電池壽命,APC UPS電池壽命為3-5年,而有些UPS的電池典型壽命只有1年!在UPS十年的使用期里,更換電池的成本比UPS本身售價高出兩倍!雖然這類UPS設計比較容易,成本也較低, 但“潛在的”更換電池則成本很高。
    5、電池紋波電流影響電池可靠性理想情況下,為了延長UPS電池壽命, 應讓電池總保持在“浮”充電或恒壓充狀態。這種狀態下充滿電的電池會吸收很小的充電器電流,它稱為“浮”或“自放電”電流。盡管電池廠商如此推薦,有些UPS的設計(很多在線式) 使電池承受一些額外的小電流,稱為紋波電流。紋波電流是當電池連續地向逆變器供電時產生的,因為據能量守恒原理,逆變器必須有輸入直流電才能產生交流輸出。這樣電池形成了小充放電周期,充放電電流的頻率是UPS輸出頻率(50或60Hz)的兩倍。普通后備式、APC在線互動式或后備/鐵磁式UPS不會有紋波電流,其它設計的UPS會產生大小不等的紋波電流,這取決于具體的設計方法。只要檢查一下UPS的結構圖就能知道該UPS能否產生紋波電流。如果在線式UPS的電池在充電器和逆變器之間,那么電池就會有紋波電流,這是普通的“雙變換”UPS。如果用截止二極管、繼電器、變換器或整流器把電池與逆變器隔離開,那么電池就不會有紋波電流。當然這種設計的UPS不總是一直“在線”,所以這種UPS被稱為“混合后備/在線式”UPS。
    6、總結電池是UPS系統中最不可靠的部分,但是UPS設計得好壞直接影響到電池的可靠性。讓電池一直保持充電狀態(即使UPS停機)能延長電池的壽命, 盡量避免選用電池電壓高的UPS。有的UPS設計會使電池產生紋波電流,造成電池不必要的過熱。大多數UPS使用的電池都差不多,但UPS設計不同會大大影響電池的壽命。

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