如何計(jì)算UPS蓄電池配置及蓄電池的放電時(shí)間

如何計(jì)算UPS蓄電池配置及蓄電池的放電時(shí)間？以上問(wèn)題是使用UPS的系統(tǒng)集成商、用戶(hù)經(jīng)常困擾的一個(gè)問(wèn)題，甚至是很多UPS經(jīng)銷(xiāo)商都對(duì)這個(gè)問(wèn)題也沒(méi)法說(shuō)清，或是錯(cuò)誤的報(bào)給客戶(hù)，結(jié)果造成很多問(wèn)題發(fā)生。蓄電池的放電時(shí)間要根據(jù)實(shí)際負(fù)載的功率來(lái)計(jì)算。I=〔Pcosφ〕/〔ηEi〕

其中P是UPS的標(biāo)稱(chēng)輸出功率;

cosφ是負(fù)載功率因數(shù);

η是逆變器的效率;

Ei是電池放電終了電壓，一般指電池組的電壓。

將具體數(shù)據(jù)代入上式，求出電池最大放電電流后，即可從電池的各溫度下放電電流與放電時(shí)間的關(guān)系圖上查出相應(yīng)的放電時(shí)間。首先要明確一個(gè)概念，就是蓄電池的放電電流與放電時(shí)間不是線(xiàn)性的，有人認(rèn)為20A放電5小時(shí)就要用100AH的，這樣就錯(cuò)了。蓄電池的容量一般都是20HR〔小時(shí)率〕的，也就是說(shuō)只有以5A放電20小時(shí)才是配100AH的，因?yàn)?00AH的電池在5A可以放電20小時(shí)，在10A時(shí)只有9小時(shí)左右，20A時(shí)只有4小時(shí)左右。但在2A時(shí)確可以放60小時(shí)以上。這就是蓄電池放電時(shí)間與電流的非線(xiàn)性關(guān)系。正因?yàn)榉蔷€(xiàn)性關(guān)系就有了下面這個(gè)表。請(qǐng)大家先來(lái)熟悉一下下面的電池恒電流放電參數(shù)表，以保護(hù)神電池為例，指在一定的電流下放電能到達(dá)多長(zhǎng)時(shí)間

UPS用的12V電池一般終止電壓為10.5V。以下算法是按保護(hù)神電池在溫度為25度時(shí)的計(jì)算結(jié)果，蓄電池的實(shí)際放電容量也與溫度有關(guān)，如MF12-100的電池，在攝氏10度以0.1C電流放電，蓄電池能表現(xiàn)的容量約為85AH，3-5年后蓄電池隨著內(nèi)部老化放電時(shí)間會(huì)漸漸縮短，是正?，F(xiàn)象。如果知道負(fù)載功率，如何來(lái)配置蓄電池組的數(shù)量來(lái)到達(dá)預(yù)定的時(shí)間？如負(fù)載的的功率為2000W，需要延時(shí)2小時(shí)。怎樣配UPS及蓄電池呢？

首先算出蓄電池的放電電流，能量守恒，UPS的放電電量與蓄電池的放電電量是根本相等的。所以可以直接按2000W的功率來(lái)算出電池的放電電流。如果我們配的UPS是山特3KVA的，12V電池個(gè)數(shù)是8只，終止電壓是10.5*8＝84V，放電時(shí)的計(jì)算電流是2000W/84V＝23.8A，如逆變器的效率按95％來(lái)算，那么實(shí)際電流為23.8/0.95＝25A。再對(duì)照上面的表，看有哪個(gè)電池的規(guī)格能在終止電壓為10.5V、放電電流25A時(shí)可以到達(dá)2小時(shí)，很明顯，MF12-65〔12V-65AH〕的這款可以到達(dá)。所以電池的配置就選12V-65AH8只。這樣就可以滿(mǎn)足要求了。其它規(guī)格也都是這樣計(jì)算的，又比方，12V-100AH的電池在27.2A時(shí)可以放電3小時(shí)，如果電流在55A時(shí)需要放電3小時(shí)，就需要選12V-100AH的電池2組并聯(lián)使用才可以到達(dá)相應(yīng)的時(shí)間。如果知道蓄電池的容量，如何知道能放電多長(zhǎng)時(shí)間？比方現(xiàn)有一臺(tái)6KVA的UPS，配了一組MF12-26〔12V-26AH〕的蓄電池，想知道能放電多長(zhǎng)時(shí)間。6KVA的UPS功率因素是0.7，最大有功功率是4.2KW，首先要確定UPS后面接設(shè)備的實(shí)際功率是多大，可以估計(jì)一下，也可以用鉗流表來(lái)測(cè)一下電流。如果半載即2KW左右的話(huà)能延時(shí)多久呢？6KVA的直流電壓是240V，放電終止電壓是210V，逆變器效率是95％，這樣電池的放電電流是：2000W/210V/0.95＝10A，再比照上面的恒流參數(shù)表，MF12-26的電池在9.96時(shí)可以放電2小時(shí)，因此，如果設(shè)備功率為2KW時(shí)，這樣一組電池的放電時(shí)間約為2小時(shí)。如果按滿(mǎn)載，即設(shè)備的功率為4200W時(shí)，這樣一組12V-26AH的電池能放電多久呢？和上面一樣，電池的放電電流是4200W/210V/0.95＝21A。再比照上面的恒流參數(shù)表，MF12-26的電池在21.7A6時(shí)可以放電45分鐘，因此，如果設(shè)備功率為4.2KW時(shí)，這樣一組電池的放電時(shí)間約為45分鐘。如何測(cè)蓄電池的容量現(xiàn)在市場(chǎng)上蓄電池品牌很多，質(zhì)量好壞不一，以次充好的現(xiàn)象很多，甚至把100AH做成50AH來(lái)賣(mài)，想要知道蓄電池的真實(shí)容量，只有一個(gè)方法：放電！最簡(jiǎn)單的就是用個(gè)UPS加白熾燈泡來(lái)放電。比方一組電池3只，接上500W的燈泡來(lái)放電，放了3個(gè)小時(shí)，那這個(gè)電池的容量是多少呢？還是與上面一樣來(lái)計(jì)算放電的電流。計(jì)算結(jié)果約17A，比照上面的恒流放電參數(shù)表，看哪款電池在17A左右可以放3個(gè)小時(shí)，比照發(fā)現(xiàn)實(shí)際容量是65AH的。UPS系統(tǒng)蓄電池放電時(shí)間的估算為了提高有線(xiàn)電視前端供電系統(tǒng)的平安性與可靠性，旗縣分公司根本都配備了前端UPS系統(tǒng)，了解前端UPS系統(tǒng)蓄電池正常放電時(shí)長(zhǎng)是進(jìn)行UPS系統(tǒng)維護(hù)的重要條件之一。因電池放電時(shí)間與放電電流、環(huán)境溫度、負(fù)載類(lèi)型、放電速率、電池容量等多因素相關(guān)，故實(shí)際放電時(shí)間無(wú)法直接用公式推導(dǎo)出。我們可以先通過(guò)以下公式估算出UPS系統(tǒng)蓄電池平均放電電流：蓄電池平均放電電流I≈UPS負(fù)載功率P÷〔Ev×η〕其中蓄電池組平均放電電壓Ev可取蓄電池組標(biāo)稱(chēng)電壓與放電終止電壓的中間值(標(biāo)稱(chēng)12V的單塊蓄電池平均放電電壓取11.25V)，UPS效率η一般取0.8。求出電池平均放電電流后，再算出放電倍率〔放電倍率＝放電電流÷蓄電池標(biāo)稱(chēng)容量〕,即可從電池在各溫度下放電曲線(xiàn)圖上查出相應(yīng)的放電時(shí)間。如果沒(méi)有蓄電池放電曲線(xiàn)圖,可依據(jù)以下規(guī)律估算放電時(shí)間(蓄電池放電時(shí)間＝蓄電池放電容量÷蓄電池平均放電電流):放電倍率為0.05C時(shí),蓄電池放電容量≥標(biāo)稱(chēng)容量〔環(huán)境溫度25℃放電倍率為0.1C時(shí),蓄電池放電容量≈0.95倍標(biāo)稱(chēng)容量〔環(huán)境溫度25℃放電倍率為0.2C時(shí),蓄電池放電容量≈0.85倍標(biāo)稱(chēng)容量〔環(huán)境溫度25℃放電倍率為0.3C時(shí),蓄電池放電容量≈0.8倍標(biāo)稱(chēng)容量〔環(huán)境溫度25℃放電倍率為0.4C時(shí),蓄電池放電容量≈0.75倍標(biāo)稱(chēng)容量〔環(huán)境溫度25℃放電倍率為0.5C時(shí),蓄電池放電容量≈0.7倍標(biāo)稱(chēng)容量〔環(huán)境溫度25℃放電倍率為0.6C時(shí),蓄電池放電容量≈0.65倍標(biāo)稱(chēng)容量〔環(huán)境溫度25℃放電倍率為0.8C時(shí),蓄電池放電容量≈0.55倍標(biāo)稱(chēng)容量〔環(huán)境溫度25℃放電倍率為1C時(shí),蓄電池放電容量≈0.4倍標(biāo)稱(chēng)容量〔環(huán)境溫度25℃放電倍率為2C時(shí),蓄電池放電容量≈0.3倍標(biāo)稱(chēng)容量〔環(huán)境溫度25℃以杭后分公司為例：UPS負(fù)載功率1400W，蓄電池組平均放電電壓Ev=90V〔8塊標(biāo)稱(chēng)12V100AH的蓄電池串聯(lián)，平均放電電壓11.25×8＝90V〕。蓄電池平均放電電流I≈1400÷〔90×0.8〕≈19.4A放電倍率＝19.4÷100≈0.2C,此放電倍率下,蓄電池組放電容量≈0.85倍標(biāo)稱(chēng)容量。UPS系統(tǒng)蓄電池放電時(shí)間≈〔0.85×100〕÷19.4≈4.38小時(shí)。UPS后備蓄電池容量計(jì)算方法介紹概述

在很多的技術(shù)文章中經(jīng)常這樣描述蓄電池在UPS系統(tǒng)的重要性：蓄電池是UPS系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成局部，它的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)UPS系統(tǒng)的可靠程度。但很少關(guān)注蓄電池配置問(wèn)題，正確的選擇UPS后備電池容量，對(duì)UPS系統(tǒng)的正常運(yùn)行也是至關(guān)重要的。電池容量選擇過(guò)大造成投資的浪費(fèi)，容量選擇偏小不僅不能滿(mǎn)足UPS后備時(shí)間，造成平安事故，還因電池放電倍率太大，嚴(yán)重影響電池使用性能，壽命。

UPS后備蓄電池容量計(jì)算方法很多，各行各業(yè)都有相應(yīng)的計(jì)算方法選擇的側(cè)重點(diǎn)，下面收集行業(yè)中常用的幾種計(jì)算方法，供大家參考。同時(shí)我們注意到現(xiàn)有部份行業(yè)中UPS系統(tǒng)的負(fù)荷當(dāng)電力出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，負(fù)荷會(huì)分時(shí)段變化，此類(lèi)系統(tǒng)中蓄電池容量的計(jì)算與選擇也是眾說(shuō)紛紜，在此提供我們的計(jì)算方式供大家討論。UPS后備蓄電池容量計(jì)算方法介紹

首先我們需要明確一下蓄電池容量的概念，根據(jù)YD/T799-2002標(biāo)準(zhǔn)定義，蓄電池容量(AH)是指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下〔25℃〕，電池在給定時(shí)間指點(diǎn)終止電壓時(shí)〔1.80v〕，可提供的恒定電流(0.1C

確定了UPS和蓄電池的品牌和UPS系統(tǒng)的后備時(shí)間，我們可以根據(jù)蓄電池的放電性能參數(shù)，通過(guò)功率法，估算法以及電源法等計(jì)算方法來(lái)計(jì)算確定蓄電池的型號(hào)和容量。

在UPS系統(tǒng)中,市電正常時(shí)，市電為能量源，UPS為能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，蓄電池為能量?jī)?chǔ)存，后接負(fù)荷為能量消耗源，市電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，蓄電池作為能量源，UPS為能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，后接負(fù)荷仍為消耗源。

電力常用計(jì)算公式為W=UIt，P=UI。在電池作為能量源時(shí)同樣適用，也是所有UPS后續(xù)蓄電池容量計(jì)算的依據(jù)所在。1.恒功率法(查表法)該方法是能量守恒定律的表達(dá)，蓄電池提供的功等于后者稍大于負(fù)荷消耗功。W負(fù)荷≤W電池，P負(fù)荷≤P電池

P負(fù)荷={P〔VA〕*Pf}/η

P電池=電池實(shí)際試驗(yàn)的恒功率數(shù)據(jù)

P負(fù)荷

電池組提供的總功率

P〔VA〕UPS標(biāo)稱(chēng)容量〔VA〕

Pf

UPS功率因子

η

逆變器轉(zhuǎn)換效率

Pnc

每cell需要提供的功率

n

機(jī)器配置的電池?cái)?shù)量

N

單體電池cell數(shù)

Vmin

電池單體終止電壓具體計(jì)算步驟如下：P負(fù)荷={P〔VA〕*Pf}/η

Pnc=P負(fù)荷/〔N*n〕

我們可以在廠(chǎng)家提供的如圖2所示Vmin下的恒功率放電參數(shù)表中，找出P電池等于或者稍大于Pnc的功率值所對(duì)應(yīng)的型號(hào)蓄電池。如果表中所列的功率值P電池均小于Pnc。可以通過(guò)多組電池并聯(lián)的方式到達(dá)要求。

恒功率法(查表法)是UPS蓄電池容量計(jì)算的最常用方法，蓄電池容量及型號(hào)確實(shí)定是根據(jù)對(duì)應(yīng)型號(hào)蓄電池實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)得來(lái)的，電池放電功率數(shù)據(jù)有限，不能滿(mǎn)足所有放電時(shí)間下的電池容量計(jì)算。不同電壓等級(jí)電池和同電壓等級(jí)不同容量電池因提供的恒功率與電池容量值沒(méi)有線(xiàn)性關(guān)系，故不同電壓等級(jí)和容量不可簡(jiǎn)單的數(shù)字換算來(lái)配置，需要嚴(yán)格按照提供的恒功率來(lái)配置。不同品牌蓄電池的產(chǎn)品性能存在差異，放電參數(shù)相差較大，顧同容量不同品牌電池也不可以互換。

蓄電池恒功率數(shù)據(jù)都來(lái)至與新電池試驗(yàn)數(shù)據(jù)，恒功率法(查表法)并沒(méi)有考慮蓄電池的折舊以及溫度的變化，顧該方法適用于UPS蓄電池運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定，且UPS負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間在額定容量80%以下運(yùn)行時(shí)選用。2．估算法該方法是和電力公式和蓄電池容量概念的表達(dá)。根據(jù)已經(jīng)確定的UPS品牌及型號(hào)，我們可知蓄電池組最低電壓Umin。I電池=W電池/〔U電池*T〕=P電池/U電池

C10=I電池/KCh

C10

蓄電池10小時(shí)率容量

KCh

容量換算系數(shù)〔1/h〕---------中達(dá)電通DCF126系列蓄電池不同放電時(shí)率不同放電終止電壓下，電池的容量換算表〔25℃

在UPS系統(tǒng)中，多數(shù)情況負(fù)荷容量是保持不變的，而電池組隨著放電時(shí)間逐漸降低的，根據(jù)P=UI可知電池組放電電流逐漸增大。為了計(jì)算方便，我們選擇蓄電池組的最大工作電流為我們的計(jì)算數(shù)據(jù)。具體計(jì)算如下：Imax

電池組提供最大電流

Umin

電池組最底工作電壓值

Imax={P〔VA〕*Pf}/〔η*Umin〕

C10=I/KC

估算法在計(jì)算的公式我們可以看出，由于采用了Umin----電池組最低工作電壓值，所以會(huì)導(dǎo)致要求的蓄電池組的安時(shí)容量偏大的局面。這是因?yàn)楫?dāng)蓄電池在剛放電時(shí)所需的放電電流明顯小于Imax的緣故。按目前的使用經(jīng)驗(yàn)，可以再計(jì)算出C10值的根底上再乘以0.75校正系數(shù)。3．電源法

該方法是在所介紹的UPS后備蓄電池容量計(jì)算方法中唯一標(biāo)準(zhǔn)〔通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)YD/T5040-2005〕支持的方法。此方法是仍舊是電力公式與蓄電池容量概念的結(jié)合方法來(lái)確認(rèn)蓄電池的容量，不過(guò)該方法比估算法更全面考慮UPS電池在整個(gè)服役期間的電池狀態(tài)，在電池運(yùn)行環(huán)境溫度變化交大時(shí)，更能準(zhǔn)確計(jì)算出電池的容量。具體計(jì)算方法如下：I=(P(VA)*Pf)/μU

Q≥KIT/H(1+A(t-25))

I電池組電流

Q電池組容量〔ah〕

K電池保險(xiǎn)系數(shù),取1.25

T電池放電時(shí)間

H電池放電系數(shù)，見(jiàn)圖3

U蓄電池放電時(shí)逆變器的輸出電壓〔V〕〔單體電池電壓為1.85V時(shí)〕

A電池溫度系數(shù)〔1/℃〕當(dāng)放電小時(shí)率≥10時(shí)，取0.006，當(dāng)1≤放電率＜10時(shí)，取0.008，當(dāng)放電率＜1時(shí)，取0.01。

t實(shí)際電池所在地最低環(huán)境溫度值，所在地有采暖設(shè)備時(shí)，按15℃考慮，無(wú)采暖設(shè)備時(shí)，按5

此方法比擬全面的考慮環(huán)境因數(shù)以及蓄電池容量衰減，UPS滿(mǎn)荷使用機(jī)率較大，以及重要使用場(chǎng)合選用此方法計(jì)算配置電池容量。舉例說(shuō)明：

臺(tái)達(dá)NT系列80KVA

UPS后備時(shí)間30min,選用中達(dá)電通DCF126-12系列電池.計(jì)算電池容量?

臺(tái)達(dá)NT80KVAUPS直流終止電壓為300V及U臨界=300V,直流電壓為348V電池組選用29只12V電池,故N=29,n=6,U終壓=1.75vUPS的功率因子Pf=0.8,逆變器轉(zhuǎn)換效率η=0.95。1.恒功率法

P〔W〕={P〔VA〕*Pf}/η

={80*1000*0.8}/0.95=67368.4〔W〕

Pnc=P〔W〕/〔N*n〕

=67368.4/〔29*6〕=387.2(W)查中達(dá)電通DCF126-12系列電池恒功率表〔圖2〕可知DCF126-12/120電池終止電壓為1.75v時(shí)放電30min電池提供功率為217W。

電池組數(shù)量=387.2／217=1.78

即:選用2組120ah,計(jì)58節(jié)120ah電池。2.估算法Imax={P〔VA〕*Pf}/〔η*Umin〕=(80*1000*0.8)/(0.95*300)

=224.6(A)查中達(dá)電通DCF126系列蓄電池不同放電時(shí)率不同放電終止電壓下，電池的容量換算表〔25℃C10=I/KCh=224.6A/0.98=229(Ah)

按照使用經(jīng)驗(yàn)，可在計(jì)算的根底上再乘0.75校正系數(shù)。故需要電池安時(shí)數(shù)為229*0.75=172(Ah)。即:可選用1組172h電池可以滿(mǎn)足負(fù)載的使用，根據(jù)中達(dá)電通12v系列蓄電池容量的設(shè)計(jì)規(guī)格,選用計(jì)1組12v200ah電池或者2組12v100ah電池，計(jì)29節(jié)200ah電池，或者58節(jié)100ah電池。3.電源法Imax={P〔VA〕*Pf}/〔η*U臨界〕=(80*1000*0.8)/(0.95*300)

=224.6(A)

Q≥KIT/{Hηk(1+A(t-25))}

≥1.25*224.6*0.5/{0.4*0.8(1+A(t-25))}

≥438ah30min電池的容量換算系數(shù)取0.4,(引用中達(dá)電通DCF126電池不同放電時(shí)率不同放電終止電壓下，電池的容量換算表),溫度為25℃因電池組在實(shí)際放電過(guò)程中，放電電流明顯小于Imax的緣故，按照使用經(jīng)驗(yàn)，可在計(jì)算的根底上再乘0.75校正系數(shù)。故需要電池安時(shí)數(shù)為438*0.75=328.5(Ah)即:選用3組120ah,計(jì)87節(jié)120ah電池。UPS階梯負(fù)荷后備蓄電池容量計(jì)算方法介紹

現(xiàn)在越來(lái)越多行業(yè)應(yīng)用中特別是在鐵路，地鐵，能源行業(yè)中的UPS系統(tǒng)后接負(fù)荷會(huì)按照性質(zhì)或用途進(jìn)行分類(lèi)，在市電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，負(fù)荷會(huì)按照負(fù)荷的性能和重要性先后退出系統(tǒng)，這