UPS電源選擇與電池容量計(jì)算
添加時間：2018-10-25 17:53:04
來(lái)源：
弱電系統中的UPS電源如(rú)何選擇？市場上那麽多的品牌到底該選擇什麽樣的呢(ne)？電池如(rú)何配呢(ne)？
簡而言之，首先就(jiù)是要确認人(rén)們希望UPS帶載的設備的功率，然後就(jiù)可(kě)以确認好UPS的功率。一般來(lái)說(shuō)，建議(yì)負載功率爲UPS功率的30%~80%。如(rú)果負載太大(dà)的話(huà)，如(rú)同時啓動時可(kě)能會造成UPS電源過載，負載太小時，不但(dàn)造成了浪費，對電池的性能來(lái)說(shuō)也不好。
目前市場上多見(jiàn)的工(gōng)作(zuò)方式有後備式、在線互動式、在線雙變換（線純在線）這三種，具體(tǐ)如(rú)下：
後備式的UPS，不帶穩壓，市電與電池轉換時有轉換時間，一般用于個人(rén)電腦保護，或對UPS電源性能要求不高的情況下使用，此類型的UPS功率段一般較小； 在線互動式，不帶穩壓，市電與電池轉換時有轉換時間，但(dàn)有調壓功能，一般用于配線間或微型機(jī)房(fáng)，保護服務器及網絡設備等，此類型的UPS功率段一般在5kVA以下。 在線雙變換UPS，市電與電池轉換時無轉換時間，無切換時間一般也是用于保護服務器或網絡設備以及機(jī)房(fáng)裡(lǐ)的其他(tā)設備，此類型的UPS功率段從(cóng)小到大(dà)都(dōu)有，跨度比較大(dà)1kVA~1000kVA，目前市場上較爲多見(jiàn)。
以上幾種UPS電源的性能從(cóng)高到低依次爲：在線雙變換、在線互動式、後備式。價格一般與性能成正比。那是不是我們一定要選擇貴的UPS呢(ne)？答案是否定的。正如(rú)我們的标題，我們要選擇适合自(zì)己的UPS。如(rú)果是給個人(rén)電腦用，那麽您選擇後備式的UPS就(jiù)可(kě)以，如(rú)果是給服務器用，則應該在在線互動式與在線雙變換中來(lái)選擇，選擇應該按以下條件(jiàn)來(lái)進行：
設備要求 看(kàn)設備是否需要很高精度的供電，可(kě)查看(kàn)負載設備的銘牌上的标識或詢問(wèn)設備廠(chǎng)家。如(rú)需高精度的供電，則需要選擇在線雙變換的UPS。其次是看(kàn)負載類型，有的負載是不允許供電有閃斷，如(rú)：繼電器類的設備或開關信号的設備，若爲這種類型的設備配備在線互動式的UPS，那麽就(jiù)有可(kě)能在UPS市電與電池切換時，負載有斷電或誤動作(zuò)，因此對于這類的設備應該選擇在線雙變換UPS。如(rú)果設備沒有以上兩個要求，則可(kě)以繼續下面步驟。 當地電網 如(rú)果當地電網質量相(xiàng)對較好，也就(jiù)是說(shuō)平時電壓波動較小，這個時候就(jiù)可(kě)以考慮選擇在線互動式的UPS。但(dàn)是如(rú)果當地電網質量較差，電壓波動較大(dà)，那麽建議(yì)使用在線雙變換的UPS，這是由于這類型的UPS對市電的适應能力要好于在線互動式。 UPS轉電池後續航時間 如(rú)果要求較長時間延時，可(kě)以考慮選擇标長兩用的機(jī)器或買不帶内置電池的UPS，這兩種UPS電源都(dōu)可(kě)以外配原裝電池或第三方電池，以達到較長時間延時的目的。 安裝方式 一般來(lái)說(shuō)，UPS電源有兩種安裝方式，一種是塔式安裝，一種是機(jī)架式安裝，可(kě)根據您的機(jī)房(fáng)環境或現場環境來(lái)選擇，而且還(hái)需要注意，不是所有的UPS電源都(dōu)同時支持這兩種安裝方式，大(dà)多數情況下，機(jī)架式的UPS也可(kě)以做塔式安裝，但(dàn)塔式的UPS不一定能做機(jī)架式安裝，因爲塔式的UPS可(kě)能沒辦法安裝導軌。因此，确認好UPS功率段及工(gōng)作(zuò)方式後一定要确認一下UPS電源是否可(kě)以滿足您的安裝要求。
在UPS應用中的電池共有三種：包括開放(fàng)型液體(tǐ)鉛酸電池，免維護電池，鎳鉻電池。現UPS廠(chǎng)家所配的電池一般爲免維護電池，下面以免維護電池爲主介紹三種電池的特點：
1開放(fàng)型液體(tǐ)鉛酸電池
此類電池按結構可(kě)分(fēn)爲8-10年(nián)，15-20年(nián)壽命兩種。由于此電池硫酸電解會産生(shēng)腐蝕性氣體(tǐ)，此類電池必須安裝在通風(fēng)并遠(yuǎn)離(lí)精密電子設備的房(fáng)間，且電池房(fáng)應鋪設防腐蝕瓷磚。
由于蒸發的原因，開放(fàng)電池需定期測量比重，加酸加水。此電池可(kě)忍受高溫高壓和深放(fàng)電。電池房(fáng)應禁煙并用開放(fàng)型電池架。
此電池充電後不能運輸，因而必須在現場安裝後充電初充電一般需55-90小時。正常每節電壓爲2V，初充電電壓爲2.6-2.7V。
2免維護電池
免維護電池又名閥控式密封鉛酸蓄電池，在使用和維護中需遵循下列原則：
密封電池可(kě)允許的運行範圍爲15度-50度，但(dàn)5度-35度之内使用可(kě)延長電池壽命。在零下15度以下電池化學成分(fēn)将發生(shēng)變化而不能充電。在20度到25度範圍内使用将獲得(de)最高壽命.電池在低溫運行将獲得(de)長壽命但(dàn)較低容量，在高溫運行将獲得(de)較高容量但(dàn)短(duǎn)壽命。 電池壽命和溫度的關系可(kě)參考如(rú)下規則，溫度超過攝氏25度後，每高8.3度電池壽命将減一半。 免維護電池的設計(jì)浮充電壓爲2.3V/節。12V的電池爲13.8V。CSB公司建議(yì)每節2.25-2.3V。在120節電池串聯的情況下，溫度高于攝氏25度後，溫度每升高一度浮充電壓應下調3MV。同樣溫度每升高一度爲避免充電不足電壓應上調3MV。放(fàng)電終止電壓在滿負荷(<30分(fēn)鍾)情況下爲1.67V每節。在低放(fàng)電率情況下(小電流長時間放(fàng)電)要升高至1.7V-1.8V每節，有些UPS可(kě)根據負載量調節充電電壓。 放(fàng)電結束後電池若在72小時内沒有再次充電。硫酸鹽将附着在極闆上絕緣充電，而損壞電池。 電池在浮充或均充時，電池内部産生(shēng)的氣體(tǐ)在負極闆電解成水，從(cóng)而保持電池的容量且不必外加水。但(dàn)電池極闆的腐蝕将減低電池容量。 電池隔闆壽命在環境溫度爲30-40度時僅爲5-6個月。長時間存放(fàng)的電池每6個月必須充電一次。電池必須存放(fàng)在幹燥涼爽的環境。在20度的環境下免維護電池的自(zì)放(fàng)電率爲3-4%每個月，并随溫度變化。 免維護電池都(dōu)配有安全閥，當電池内部氣壓升高到一定程度時安全閥可(kě)自(zì)動排除過剩氣體(tǐ)，在内部氣壓恢複時安全閥會自(zì)動恢複。 電池的周期壽命(充放(fàng)電次數壽命)取決于放(fàng)電率，放(fàng)電深度，以及恢複性充電的方式，其中最重要的因素是放(fàng)電深度。在放(fàng)電率和時間一定時，放(fàng)電深度越淺，電池周期壽命越長。免維護電池在25度100%深放(fàng)電情況下周期壽命約爲200次。 電池在到達壽命時表現爲容量衰減，内部短(duǎn)路(lù)，外殼變形，極闆腐蝕，開路(lù)電壓降低。 IEEE定義電池壽命結束爲容量不足标稱容量AH的80%。标稱容量和實際後備時間非線性關系，容量減低20%相(xiàng)應後備時間會減低很多。一些UPS廠(chǎng)家定義電池的壽命終止爲容量降至标稱容量的50%-60%。
1蓄電池計(jì)算方法
例如(rú)一台40KVAUPS,直流電壓爲384V，每組爲12V電池32節，如(rú)果後備時間要求2小時，則計(jì)算電池的容量爲：
40000VA*2H/(0.7*384V)=297AH
所以選擇3組100AH電池，共96節。
電池組的電流爲40KVA/384V=104A，所以電池連線選擇50mm2電纜。
電池總數=(功率/直流電壓*小時)/每塊安時*每組塊數
其中功率爲UPS的功率，直流電壓爲UPS電池供電所要求的電壓，不同功率的UPS直流電壓不同，每組塊數爲所要求電池的最小塊數，一般配置電池時，必須爲每組塊數的整數倍，常見(jiàn)的UPS直流電壓和每組塊數如(rú)下(電池每塊以12V爲計(jì)算依據)：
舉例來(lái)說(shuō)，配置一台5K8小時延時的UPS，其功率爲5000，直流電壓爲96V，每組電池8塊，配置100AH電池，其所需電池總數爲：(5000/96*8)/100*8=32塊。
2UPS蓄電池配置的計(jì)算方法
負載總功率P總(W)，考慮到UPS的功率因數，在計(jì)算時可(kě)直接以P總的伏安(VA)爲單位 V低是蓄電池放(fàng)電後的終止電壓(V)，2V電池V低=1.7V;12V電池V低=10.2V V浮是蓄電池的浮充電壓(V)，2V電池V浮=2.3V;12V電池V浮=13.8V Kh爲電池容量換算系數(Ct/C10)，10Hr放(fàng)電率爲1，5Hr放(fàng)電率0.9，3Hr放(fàng)電率爲0.75，1Hr放(fàng)電率爲0.6 I爲電池工(gōng)作(zuò)電流(A)，T爲連續放(fàng)電時間(H)，V爲UPS外接電池的直流供電電壓(V) 12V單體(tǐ)電池的數量N：N=V÷122V單體(tǐ)電池的數量爲6N 電池工(gōng)作(zuò)電流I：I=P總÷V 實際電池容量C：C=I×T÷Kh 例如(rú)：功率爲1KVA的電源備用時間4小時，選擇UPS的型号爲HP9101H，V=36V，則 ①N=36V÷12V=3節 ②I=1000VA÷36V=28A ③C=24A×4H÷0.9=124AH ④電池的配量可(kě)選用100AH一組3節，或65AH二組6節，選用的結果有偏離(lí)，這要看(kàn)用戶的需求和成本的考慮。 注：12V蓄電池常用容量規格爲7Ah、17Ah、24Ah、38Ah、65Ah、100Ah、200Ah等。
