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UPS蓄电池配置计算与放电时间估算

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UPS系统是保证电力供应稳定的利器,但在蓄电池的使用过程中,常常会遇到一些问题。蓄电池的放电时间与功率、电流等因素紧密相关,了解这些参数对于合理配置蓄电池至关重要。
首先,我们要明确一个概念,蓄电池的放电电流与放电时间并非线性关系。有人认为20A放电5小时就要用100AH的电池,这是错误的。蓄电池的容量通常按照20HR(小时率)来计算,即以5A的电流放电20小时才能匹配100AH的电池。在实际应用中,电池在不同电流下的放电时间会有很大差异。
接下来,我们来看如何计算蓄电池的最大放电电流。根据公式I=(Pcosφ)/(ηEi),其中P是UPS的标称输出功率,cosφ是负载功率因数,η是逆变器的效率,Ei是电池放电终了电压。将具体数据代入公式,即可求得电池最大放电电流。然后,根据电池的放电电流与放电时间的关系图,我们可以查出相应的放电时间。
以一个实际案例来说明:某企业需配置UPS及蓄电池以应对电力中断,负载功率为2000W,需要延时2小时。首先,根据公式计算蓄电池的放电电流,假设UPS为山特3KVA的,12V电池个数是8只,终止电压是10.5*8=84V,放电时的计算电流是2000W/84V=23.8A。如果逆变器的效率按95%来算,则实际电流为23.8/0.95=25A。然后,对照电池恒电流放电参数表,选择适合的电池规格。例如,MF12-65(12V-65AH)的电池在终止电压为10.5V、放电电流25A时可以达到2小时,因此,电池配置可以选择12V-65AH 8只。
此外,了解蓄电池的容量对于判断其使用寿命也至关重要。市场上蓄电池品牌众多,质量参差不齐。为了确保蓄电池的真实容量,我们可以采用放电的方法进行测试。例如,将一组电池接上500W的灯泡进行放电,放电3小时后,根据放电电流与放电时间的关系图,可以估算出电池的实际容量。
总之,合理配置蓄电池、了解蓄电池的放电特性对于确保UPS系统稳定运行至关重要。在实际应用中,我们还需关注蓄电池的使用环境、维护保养等因素,以充分发挥蓄电池的性能。

以上问题是使用UPS的系统集成商、用户经常困扰的一个问题,甚至是很多UPS经销商都对这个问题也没法说清,或是错误的报给客户,结果造成很多问题发生。蓄电池的放电时间要根据实际负载的功率来计算。

UPS蓄电池配置计算与放电时间估算

I=(Pcosφ)/(ηEi)
其中P是UPS的标称输出功率;
cosφ是负载功率因数;
η是逆变器的效率;
Ei是电池放电终了电压,一般指电池组的电压。
将具体数据代入上式,求出电池最大放电电流后,即可从电池的各温度下放电电流与放电时间的关系图上查出相应的放电时间。

首先要明确一个概念,就是蓄电池的放电电流与放电时间不是线性的,有人认为20A放电5小时就要用100AH的,这样就错了。蓄电池的容量一般都是20HR(小时率)的,也就是说只有以5A放电20小时才是配100AH的,因为100AH的电池在5A可以放电20小时,在10A时只有9小时左右,20A时只有4小时左右。但在2A时确可以放60小时以上。这就是蓄电池放电时间与电流的非线性关系。正因为非线性关系就有了下面这个表。

请大家先来熟悉一下下面的电池恒电流放电参数表,以保护神电池为例,指在一定的电流下放电能达到多长时间
UPS用的12V电池一般终止电压为10.5V。


以下算法是按保护神电池在温度为25度时的计算结果,蓄电池的实际放电容量也与温度有关,如MF12-100的电池,在摄氏10度以0.1C电流放电,蓄电池能表现的容量约为85AH,3-5年后蓄电池随着内部老化放电时间会渐渐缩短,是正常现象。

如果知道负载功率,如何来配置蓄电池组的数量来达到预定的时间?

如负载的的功率为2000W,需要延时2小时。怎样配UPS及蓄电池呢?
首先算出蓄电池的放电电流,能量守恒,UPS的放电电量与蓄电池的放电电量是基本相等的。所以可以直接按2000W的功率来算出电池的放电电流。如果我们配的UPS是山特3KVA的,12V电池个数是8只,终止电压是10.5*8=84V,放电时的计算电流是2000W/84V=23.8A,如逆变器的效率按95%来算,则实际电流为23.8/0.95=25A。

再对照上面的表,看有哪个电池的规格能在终止电压为10.5V、放电电流25A时可以达到2小时,很明显,MF12-65(12V-65AH)的这款可以达到。所以电池的配置就选12V-65AH 8只。这样就可以满足要求了。

其它规格也都是这样计算的,又比如,12V-100AH的电池在27.2A时可以放电3小时,如果电流在55A时需要放电3小时,就需要选12V-100AH的电池2组并联使用才可以达到相应的时间。

如果知道蓄电池的容量,如何知道能放电多长时间?

比如现有一台6KVA的UPS,配了一组MF12-26(12V-26AH)的蓄电池,想知道能放电多长时间。6KVA的UPS功率因素是0.7,最大有功功率是4.2KW,首先要确定UPS后面接设备的实际功率是多大,可以估计一下,也可以用钳流表来测一下电流。

如果半载即2KW左右的话能延时多久呢?6KVA的直流电压是240V,放电终止电压是210V,逆变器效率是95%,这样电池的放电电流是:2000W/210V/0.95=10A,再对比上面的恒流参数表,MF12-26的电池在9.96时可以放电2小时,因此,如果设备功率为2KW时,这样一组电池的放电时间约为2小时。

如果按满载,即设备的功率为4200W时,这样一组12V-26AH的电池能放电多久呢?和上面一样,电池的放电电流是4200W/210V/0.95=21A。再对比上面的恒流参数表,MF12-26的电池在21.7A6时可以放电45分钟,因此,如果设备功率为4.2KW时,这样一组电池的放电时间约为45分钟。

如何测蓄电池的容量

现在市场上蓄电池品牌很多,质量好坏不一,以次充好的现象很多,甚至把100AH做成50AH来卖,想要知道蓄电池的真实容量,只有一个办法:放电!最简单的就是用个UPS加白炽灯泡来放电。比如一组电池3只,接上500W的灯泡来放电,放了3个小时,那这个电池的容量是多少呢?还是与上面一样来计算放电的电流。计算结果约17A,对比上面的恒流放电参数表,看哪款电池在17A左右可以放3个小时,对比发现实际容量是65AH的。

由此方法计算出的:常用UPS蓄电池配置表

以上为本人长期UPS技术工作累计经验,计算结果与实际放电基本相同,如有不正确的地方请指正,也欢迎您与我们探讨。

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