電池的壽命和UPS的可靠性關聯分析
發布時間:2011-06-22
中心議題:
- 電池可靠性的影響因素
- 延長UPS電池壽命的方法
解決方案:
- 電池保持盡可能低的溫度
- 電池保持充電狀態
- UPS電池電壓盡可能低
- 避免電池紋波電流產生
電池溫度影響電池可靠性
溫度對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,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。所有在線式和後備/在線混合式UPS比後備式或在線互動式UPS運行時發熱量要大( 所以前者要安裝風扇),這也是後備式或在線互動式UPS電池更換周期相對較長的一個重要原因。APC UPS電池的溫度降到最低了,所以它能更好地滿足係統可靠性要求。
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。 如果電池一直處於恒壓或“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yuan電dian池chi性xing能neng稍shao微wei不bu同tong就jiu會hui導dao致zhi有you些xie原yuan電dian池chi充chong電dian電dian壓ya比bi別bie的de原yuan電dian池chi高gao,這zhe部bu分fen電dian池chi就jiu會hui提ti前qian老lao化hua。隻zhi要yao串chuan聯lian起qi來lai的de某mou一yi個ge原yuan電dian池chi性xing能neng下xia降jiang,則ze整zheng個ge電dian池chi的de性xing能neng就jiu將jiang同tong樣yang下xia降jiang。試shi驗yan證zheng明ming電dian池chi壽shou命ming和he串chuan聯lian的de原yuan電dian池chi數shu量liang有you關guan,電dian池chi電dian壓ya越yue高gao,老lao化hua的de就jiu越yue快kuai。
UPS容量一定時,設計時應盡可能讓電池電壓最低,這樣UPS電dian池chi壽shou命ming就jiu越yue長chang,對dui於yu電dian池chi電dian壓ya一yi定ding時shi,應ying選xuan擇ze數shu量liang少shao電dian壓ya高gao原yuan電dian池chi串chuan聯lian的de電dian池chi,不bu要yao選xuan擇ze數shu量liang多duo電dian壓ya低di的de原yuan電dian池chi串chuan聯lian的de電dian池chi。有you些xie廠chang家jiaUPS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的電池典型壽命隻有1年!在UPS十年的使用期裏,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。
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shi電dian池chi承cheng受shou一yi些xie額e外wai的de小xiao電dian流liu,稱cheng為wei紋wen波bo電dian流liu。紋wen波bo電dian流liu是shi當dang電dian池chi連lian續xu地di向xiang逆ni變bian器qi供gong電dian時shi產chan生sheng的de,因yin為wei據ju能neng量liang守shou恒heng原yuan理li,逆ni變bian器qi必bi須xu有you輸shu入ru直zhi流liu電dian才cai能neng產chan生sheng交jiao流liu輸shu出chu。這zhe樣yang電dian池chi形xing成cheng了le小xiao充chong放fang電dian周zhou期qi,充chong放fang電dian電dian流liu的de頻pin率lv是shiUPS輸出頻率(50或60Hz)的兩倍。
普通後備式、APC在線互動式或後備/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,這取決於具體的設計方法。隻要檢查一下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,那麼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,那麼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“混合後備/在線式”UPS。
總結
電池是UPS係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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