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| 供貨周期 | 現(xiàn)貨 | 規(guī)格 | 國標 |
|---|---|---|---|
| 應用領域 | 電氣 | 主要用途 | UPS專用 |
使用范圍：
UPS不間斷電源,、警報系統(tǒng),、應急照明系統(tǒng)、郵電通信,、電力系統(tǒng)、電廠電站的開關控制及事故處理,、
銀行不間斷系統(tǒng),、電話和電訊設備,、電動玩具,、消防,安全防衛(wèi)系統(tǒng)、醫(yī)療設備,、太陽能系統(tǒng),、船舶設備,、控制設備、電子儀器及其它備用電源,。
產(chǎn)品分類品牌分類
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產(chǎn)品簡介
詳細介紹
宇泰蓄電池6FM-80 12V80AH尺寸規(guī)格參數(shù),！
宇泰UPS鉛酸蓄電池容量的確定（上）
UPS是用于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等關鍵負載的不間斷電源系統(tǒng)。正常情況下,UPS以市電為輸入能源,一般經(jīng)整流-逆變兩次變換和調(diào)節(jié),為關鍵負載提供穩(wěn)定可靠高質(zhì)量的交流電源;市電停時,UPS由蓄電池取得輸入能源,經(jīng)逆變器將直流電變換為穩(wěn)定可靠高質(zhì)量的交流電,不間斷地供給關鍵負載,。因此,UPS有兩個重要功能:在市電正常時,UPS可以改善市電質(zhì)量,濾除市電的各種*;市電停電時,UPS通過蓄電池-逆變器產(chǎn)生高質(zhì)量的交流電,可以不間斷地為關鍵負載供電,。蓄電池是確保UPS不間斷供電的關鍵設備。
正確計算和選擇蓄電池容量是至關重要的,。
如果蓄電池選擇不當,蓄電池供電時間將不能滿足工程要求,甚至會造成停電。必須指出,目前一些UPS工程中蓄電池的選擇不盡合理,往往忽略了一些重要的設計考慮,。甚至有些UPS廠家配置的蓄電池的容量也不符合標準。因此,深入了解和掌握確定蓄電池容量的正確方法,確保工程質(zhì)量,對于UPS工程設計和管理人員是非常必要的,。
當前應用多的UPS蓄電池是鉛酸蓄電池,包括閥控鉛酸(VRLA)蓄電池和排氣鉛酸(VLA)蓄電池。本文根據(jù)標準和我國通信行業(yè)標準,介紹UPS鉛酸蓄電池的容量確定方法,。詳解我國傳統(tǒng)的安時(Ah)容量法和上流行的恒功率法(恒電流法)的計算公式,討論必要的設計考慮,并給出設計實例。供正規(guī)工程中蓄電池容量確定和核對蓄電池配置容量時參考,。這些方法和設計考慮也適用于直流供電系統(tǒng)的蓄電池容量的確定。
1 安時(Ah)容量法
蓄電池容量的傳統(tǒng)計算方法是以負載電流和放電時間的乘積(Ah容量)為基礎,并考慮安全系數(shù)(老化系數(shù)),、放電容量系數(shù)、放電溫度系數(shù),計算出需要的10h率安時(Ah)容量,。據(jù)此按照10h率容量選擇蓄電池,。
1.1 基本計算公式
根據(jù)YD/T5040-2005《通信電源設備安裝工程設計規(guī)范》,蓄電池組容量按下式計算
(1)
式中, Q ——蓄電池容量(Ah);
K ——安全系數(shù);
I ——負載電流(A);
T ——放電小時數(shù)(h);
t ——蓄電池低環(huán)境溫度(℃);
η ——放電容量系數(shù);
α ——蓄電池放電溫度系數(shù),。
1.2 公式解讀和設計考慮
1.2.1 安全系數(shù)(老化系數(shù)) K
當鉛酸蓄電池的可用容量下降到額定容量的80%時,即為壽命終止。因此,當鉛酸蓄電池的實際容量下降到其額定容量的80%時,就應更換,。為保證蓄電池在整個壽命期內(nèi)均能滿足計算負載的要求,蓄電池的計算容量至少應增加25%的富裕量,使蓄電池在壽命終止時仍有足夠的容量供給負載。蓄電池的額定容量一般應至少為壽命終止時剩余容量(亦即負載容量)的125%,。安全系數(shù) K 是考慮這種情況的系數(shù)( K 取值1.25),。
1.2.2 負載電流 I (恒定電流)
(1)將恒功率轉(zhuǎn)換為恒電流
計算公式(1)中負載電流 I 規(guī)定為恒定電流。
但是,UPS的逆變器和直流通信負載均為恒功率負載,。蓄電池電壓在放電時是不斷下降的,恒功率負載的輸入電流將隨著蓄電池電壓的下降而增大,。如果恒功率負載距蓄電池較遠,由于電纜上的壓降,使恒功率負載輸入電壓變得更低,因而輸入電流更大。所以應考慮電纜壓降的影響,。
為了按照式(1)計算蓄電池的容量,必須將負載的恒功率轉(zhuǎn)換為恒電流,。一般可以先求出蓄電池放電周期的平均電壓 U 平均 ,再根據(jù)負載有功功率P 求出平均電流 I 平均 。即
(2)
蓄電池放電平均電壓的確定方法有以下3種:
①計算平均電壓 U 平均
根據(jù)單體浮充電壓和終止電壓, U 平均 為
(3)
式中, U 浮充 ——單體電池浮充電壓;
U 終止 ——單體電池終止電壓;
n——電池只數(shù),。
(如果 U 浮充 =2.25V, U 終止 =1.67V,則 U 平均=1.96n)
②根據(jù)YD/T5040-2005《通信電源設備安裝工程設計規(guī)范》的規(guī)定
U 平均 =1.85n (4)
(取單體電池平均電壓為1.85V/只,以留有裕量)
③根據(jù)IEEE std 485-2010建議,采用保守估算方法,將終止電壓視為平均電壓
U 平均 = U 終止 ×n (5)
(按低電壓,計算出大電流,留有更大裕量)
如果將終止電壓視為平均電壓,不但設計裕量較大,而且平均電流的計算非常簡單,。
例如,假設-48V直流系統(tǒng)(配置24只鉛酸蓄電池)的恒功率負載為10kW,單體放電終止電壓為1.75V/只(系統(tǒng)終止電壓1.75×24=42V),電纜壓降為2V,則平均放電電流 I 平均為
(2)蓄電池只數(shù)n和單體終止電壓 U 單終 的計算
蓄電池只數(shù)n等于逆變器系統(tǒng)高輸入電壓除以單體電池的均充電壓。因為逆變器高電壓出現(xiàn)在蓄電池均充時,而充電末期電流和壓降很小,所以可以不考慮電纜壓降的影響,按下式計算蓄電池的只數(shù)
(6)
蓄電池組低電壓(放電終止電壓)等于逆變器系統(tǒng)允許的低輸入電壓加上額定條件下的電纜壓降,。單體電池低電壓 U 單終 (單體放電終止電壓)等于蓄電池組低電壓除以蓄電池只數(shù)n,按下式計算,單體電池低電壓為
(7)
(3)蓄電池的平均放電電流 I 平均 (逆變器平均輸入電流)
蓄電池帶UPS逆變器時,蓄電池的平均放電電流 I 平均 等于逆變器平均輸入電流
(8)
式中, I 平均 ——蓄電池的平均放電電流(A)(即UPS逆變器的平均輸入電流);
P ——UPS輸入有功功率(kW);
S ——UPS輸出視在功率(kVA);
cosφ---UPS的負載功率因數(shù);
μ ——逆變器效率;
U 平均 ——逆變器平均輸入電壓(V),即蓄電池放電期間的平均電壓;
U 電纜壓降 ——逆變器與蓄電池之間的電纜壓降(V),逆變器距蓄電池很近時可以忽略。
1.2.3 蓄電池放電溫度系數(shù)α的概念
蓄電池的額定容量是以環(huán)境溫度為25℃時為基準的,當環(huán)境溫度高于25℃時,蓄電池的實際容量會比額定容量增大一些,故計算蓄電池容量時可以考慮適當減小一些(但如下文所述,實際計算時并不進行調(diào)整,以留有裕量),當環(huán)境溫度低于25℃時,蓄電池的實際容量會比額定容量低一些,計算蓄電池容量時應考慮適當增大一些,。即將所需蓄電池容量提高到25℃時的容量,。如果環(huán)境溫度恰好為25℃,則不進行調(diào)整。放電溫度系數(shù)α是根據(jù)溫度調(diào)整蓄電池計算容量的系數(shù),實際上是每偏離基準溫度(25℃)1℃的補償值(單位:1/℃),。α的取值與放電電流有關,放電電流(放電率)越大,溫度變化對蓄電池實際容量的影響越大,故α的取值越大,。當放電小時≥10h,取α=0.006;當10>放電小時≥1h,取α=0.008;當放電小時<1h,取α=0.01。
1.2.4 蓄電池低環(huán)境溫度 t
式(1)中的( t -25)是蓄電池環(huán)境溫度偏離基準溫度(25℃)的差值,與放電溫度系數(shù)α結合,調(diào)整蓄電池計算容量,。需要說明的是,計算蓄電池容量時蓄電池環(huán)境溫度 t 只考慮低于25℃的情況,而且是指低溫度,以便將蓄電池計算容量調(diào)高一些,。一般有采暖設備時按15℃考慮,無采暖設備時按5℃考慮。環(huán)境溫度高于25℃時,不考慮將蓄電池計算容量調(diào)低,故按 t =25℃,即 t -25=0處理,由此產(chǎn)生的蓄電池容量的增大作為系統(tǒng)設計裕量的一部分,。
1.2.5 放電容量系數(shù) η 的概念
蓄電池在不同的放電率放電時,所能放出的容量是不同的,。根據(jù)YD/T799-2010,閥控鉛酸蓄電池10h率放電容量為 C 10 ,3h率放電容量 C 3 為
0.75 C 10 ,1h率放電容量 C 1 為0.55 C10 。故閥控鉛酸蓄電池10h率放電時的 η 為1,3h率和1h率放電時分別為0.75和0.55,。即放電率較大時(放電小時數(shù)<10),能放出的能量較小,。在計算蓄電池容量時,應考慮將蓄電池容量適當取得大一些。放電率較小時(放電小時數(shù)>10),能放出的能量較大,在計算蓄電池容量時,為了留有裕量,仍按10h率考慮,。鉛酸蓄電池在各種放電率時的放電容量系數(shù)( η ),如表1所示,。
1.2.6 蓄電池安時(Ah)容量 Q
Q 是計算得出的蓄電池安時(Ah)容量。因為經(jīng)放電容量系數(shù) η 調(diào)整,無論實際放電小時數(shù)多大,計算出的蓄電池容量均為10h率容量( C 10 ),。故選擇蓄電池時應按10h率容量考慮,。
1.2.7 放電時間 T (h)或放電小時數(shù) T
蓄電池放電時間 T 應以小時(h)為單位,一般根據(jù)通信局站及其市電的類別、備用發(fā)電機組配置等情況,按照設計規(guī)范確定,。
1.3 安時(Ah)法計算實例
假設某UPS的輸出視在功率 S 為200kVA,負載功率因數(shù)cosφ=0.8,效率 μ =0.92,逆變器工作電壓范圍為320～451V,蓄電池的低工作溫度為15℃,。蓄電池均充電壓為2.35V/只,浮充電壓為2.25V/只,。要求蓄電池放電20min(0.33h),不考慮蓄電池與UPS設備之間的電纜壓降,計算和選擇蓄電池。
1.3.1 蓄電池的安時(Ah)容量的計算
(1)單體電池只數(shù)n
按式(6)計算單體電池只數(shù)n
(2)單體電池放電終止電壓 U 單終
按式(7)計算單體電池放電終止電壓 U 單終 (假設忽略電纜壓降):
(3)蓄電池放電平均電壓 U 平均
按式(3)計算(假設浮充電壓為2.25V/只)
(也可以按式(4)或式(5)計算)
(4)蓄電池平均放電電流 I 平均 (將恒功率轉(zhuǎn)換為恒流)
按式(8)計算 I 平均 (假設忽略電纜壓降)
(5)計算蓄電池安時容量 Q
按式(1)計算蓄電池安時容量 Q :
(式中, K =1.25, I =462.14, T =0.33, η =0.48,α =0.01, t =15)
1.3.2 蓄電池的選擇
UPS蓄電池宜選擇UPSVRLA蓄電池,目前這種蓄電池容量一般在200Ah以下,此案例的安時容量較大,故需要多組并聯(lián)(一般不超過4組),。以下是的兩個選擇實例,。
①查雙登集團有限公司的6-GFM-200/12V
閥控密封鉛酸蓄電池數(shù)據(jù)表可知,6-GFM-150的容量為150Ah( C 10 ),根據(jù)蓄電池計算安時容量為441.28Ah,因為441.28/150=2.94,故可以取3組并聯(lián),每組32只6-GFM-150電池(共包含192只單體電池)。
因150×3=450>441.28,所以有一定裕量,。
②查山東圣陽電源股份有限公司產(chǎn)品參數(shù)可知,SP12-200/12V閥控鉛酸蓄電池10h率容量為186Ah,。根據(jù)蓄電池計算安時容量為441.28Ah,因為441.28/186=2.37，故可以選這個蓄電池,，3組并聯(lián),，每組32只SP12-200(共包括192只單體電池)。因186×3=558(Ah)>441.28Ah,，所以有較大的裕量,。
2 恒功率法
2.1 概述
如前所述,UPS蓄電池的負載逆變器和通信設備等都是恒功率負載,蓄電池放電時,蓄電池的輸出電壓逐漸下降,而蓄電池的輸出電流逐漸增大。直到電壓下降到終止電壓時,電流達到大值,。但在整個放電過程中蓄電池的輸出功率是恒定的,。考慮到恒功率負載的這種情況,蓄電池廠家經(jīng)過試驗,提供了蓄電池恒功率放電數(shù)據(jù)表,給出每個單體電池放電到規(guī)定的終止電壓,在規(guī)定的放電時間內(nèi)所能放出的恒定功率,。利用蓄電池恒功率放電數(shù)據(jù)表可以非常方便地選擇蓄電池容量,而且比較準確,。
采用恒功率放電數(shù)據(jù)表選擇蓄電池容量時,首先要合理、準確地計算確定每個單體電池的負載功率,、放電時間和放電終止電壓等數(shù)據(jù),。
2.2 確定蓄電池容量的設計考慮
2.2.1 電壓窗和單體電池只數(shù)的選擇
蓄電池的電壓窗是指蓄電池工作電壓范圍。蓄電池工作電壓范圍與UPS逆變器的輸入電壓范圍和蓄電池的只數(shù)有關,。UPS逆變器的高直流輸入電壓是整流器給蓄電池均衡充電的高電壓,。逆變器低直流輸入電壓是蓄電池可以放電到的終止電壓(并減去電纜壓降),UPS逆變器應在此電壓范圍內(nèi)正常工作。在UPS逆變器輸入電壓范圍已確定的情況下,應選擇適當?shù)男铍姵刂粩?shù),使每只蓄電池可以在廠家規(guī)定的高充電電壓下充電,而放電終止電壓在滿足逆變器允許低輸入電壓要求的前提下應盡量選低,但又不低于廠家規(guī)定的低終止電壓值,以便使蓄電池能得到有效的利用,。蓄電池只數(shù)等于逆變器系統(tǒng)高輸入電壓除以單體電池的均充電壓,。需要說明的是,計算時可以不考慮電纜壓降,因為逆變器高電壓出現(xiàn)在蓄電池均充時,充電末期電流和壓降很小。
蓄電池組低電壓(放電終止電壓)等于逆變器系統(tǒng)允許的低輸入電壓加上額定條件下的電纜上的壓降,。單體電池低電壓(單體放電終止電壓)等于蓄電池組低電壓除以蓄電池只數(shù),。
因此,根據(jù)UPS逆變器的直流輸入電壓范圍和規(guī)定的單體電池的均充電壓和放電終止電壓,可以確定單體電池只數(shù)。一般可以用逆變器系統(tǒng)高輸入電壓除以均充電壓的商數(shù),選擇單體電池只數(shù),。具體計算公式參見后述2.3.1節(jié),。
宇泰蓄電池6FM-80 12V80AH尺寸規(guī)格參數(shù),！