UPS蓄電池的測試、使用與維護

1、UPS蓄電池在UPS電源設(shè)備中占有十分重要的地位.目前，中小型UPS電源中廣泛使用的免維 護密封式鉛酸蓄電池，占據(jù)UPS電源總成本的1/41/2之多。不僅如此，實際維修也表明，約有 50%以上的UPS電源故障與UPS蓄電池有關(guān)。無論作為UPS故障的起因還是結(jié)果，UPS蓄電池 的失效都會直接表現(xiàn)為阻增大、端電壓不夠、容量不足或瞬間放電電流不滿足帶載啟動要求等。 因此，在使用和維修UPS電源時，正確認識UPS蓄電池、科學(xué)使用UPS蓄電池、掌握測試和挑 選UPS蓄電池的方法就顯得尤其重要(為說明問題方便，UPS蓄電池簡稱為電池。)一、UPS蓄電池的主要技術(shù)指標在衡量UPS電池的指標中，電池的額定電壓

2、和額定容量是兩個最常用的技術(shù)指標。例如，日本 湯淺NP612型蓄電池的額定電壓為12V,額定容量是6Ah/20h；德國A406/165型蓄電池的額定 電壓為6V,額定容量是165Ah/20ho電池的容量是指充足電的電池放電到終止電壓時輸出的電量。在恒流放電的惜況下，容量Q=It 式中Q電池放出的電量，Ah；I放電電流，A；t放電時間，ho所謂終止電壓指電池低于這一規(guī)定的電壓時，電池就無估匸作的電壓。換言乙 電池在低于終 止電壓的惜況下繼續(xù)放電使用，可能會造成電池永久性損壞。電池的額定容量或標稱容量用字母 C表示。例如，額定容量為6Ah的電池,C=6Ah；額定容量為24Ah的電池，C=24Aho

3、容量的概念實質(zhì)是電池能量轉(zhuǎn)化的表示方式。例如，考慮到電池的端電圧E二12V在實際使用時 保持近乎不變的事實及輸出能量表達式W(t)=IVt=IEt,因此，6Ah從能量效果的角度，可理解為 NP6-12型蓄電池在保持端電壓不變的情況下釋放能量，若以6A電流放電可釋放lh或以1A的 電流放電6h。二、放電制與放電速率在研究電池時，常常規(guī)定統(tǒng)一的放電時間，稱為放電制。利用給出的放電制就能通過額定的容 量求出放電電流。放電電流(A)二電池的額定容量(Ah)/放電制時間(h),為了對容量不同的電池進 行比較，放電電流不用絕對值(安培)表示，而用額定容量C與放電制時間的比來表示，稱作放電 速率或放電倍率。

4、20h制的放電速率就是C/20=0.05C,單位為A。因此，上述NP612型電池的容量指標6Ah是在20h制的放電速率，即0.05C放電速率下測 定的。對于NP612型電池，0.05C等于0.3A的電流。三、測試UPS蓄電池測試UPS電池的LI的是確定該電池是否滿足UPS電源的使用要求。這在更換UPS電池和判定 原有UPS電池是否失效時是必須的。在實際維修UPS時，一般的UPS電源對電池的要求：滿足原來使用電池的端電壓；電池應(yīng)具 有在啟動放電瞬間就能輸出大電流的特性；滿足一定容量和阻，以保證逆變供電的時間。從以上UPS電源對電池的要求可見，單憑測量UPS電池的端電壓是不能確定電池好壞的。1.

5、測量UPS電池的端電壓(1) 離線測量電池的端電壓離線測量電池的端電壓是指電池在脫離原連接線路的惜況下，使用萬用表的DC電壓檔或電壓 表直接測量電池兩端的電壓。被測電池端電壓為12V左右，最低不能低于10.5V。不足10.5V的 電池即為欠壓或可能已失效的電池。若這種電池在經(jīng)過充電或激活充電后端電壓仍達不到12V, 即為失效電池。(2) 在線測量電池的端電壓在線測量電池的端電壓是指在UPS電源工作的情況下，使用萬用表的DC電壓檔或電壓表測量 電池兩端的電壓。市電供電狀態(tài)的UPS,由于電池處于充電狀態(tài)，端電壓大于12V。當(dāng)電池的端 電壓下降到10.5V時，正常的UPS電源會啟動機的電池欠壓自動保

6、護電路，使UPS進入既無市 電供電乂無逆變供電的保護狀態(tài)。2. 測試UPS電池是否具有啟動瞬間輸出大電流的特性后備式UPS電源由市電供電向逆變供電的切換時間要求小于7ms, 般設(shè)計為45ms左右。 這就是說，一旦市電供電中斷，UPS電池必須在小于45ms時間輸出負載所需的電流。有些失 效的電池能夠滿足端電壓和容量的要求，但不能在少于45ms放電電流達到大電流的要求。III 這種電池造成的UPS故障表現(xiàn)為：UPS在空載或輕載時能逆變切換成功，增大到正常負載時逆變 失敗。3. 判別UPS電池的阻和容量質(zhì)量良好的UPS電池阻在2030mQ左右，當(dāng)阻超過80mQ時，需要對電池做均衡充電處理或 活化處理

7、。電池阻的增大，必然伴隨實際輸出能量的降低，從而表現(xiàn)為電池的容量減小。此外， 還有造成電池的容量減小其他因素，如電解液損失等。測試電池阻是否增大，決不可用萬用表的電阻檔直接測量，應(yīng)采用間接測量計算的方法，實際 維修時可用如下簡單方法判別電池的阻是否增大：用一節(jié)好的電池和一節(jié)懷疑阻增大的電池做串聯(lián)充電實驗（如在500VA的UPS中兩節(jié)12V電池 串聯(lián)使用）。在充電過程中同時測量對比兩節(jié)電池的端電壓，阻增大的電池獲得的充電電壓比好電 池高，充電電壓差別大小反映出阻差別的程度。若電池僅僅是容量不足，則主要表現(xiàn)為UPS可逆變供電的時間縮短，而UPS的帶載能力、市 電供電與逆變供電之間的切換等都不受影響

8、。四、科學(xué)使用UPS蓄電池科學(xué)使用UPS電池就是要明確電池的正確使用方法，延長電池的壽命，使之發(fā)揮最大的作用。1. 控制好充電電壓，防止過壓充電對于端電壓為12V的電池，正常的浮充電壓在13.513.8V之間。浮充電壓過低，電池充不滿, 浮充電壓過高，會造成過壓充電。當(dāng)浮充電壓超過14V時，即認為是過壓充電。過壓充電會導(dǎo)致 電解液中的水被分離成氫和氧氣而溢出，使電池的壽命縮短。2. 控制好充電電流，防止過流充電理想的充電電流應(yīng)采用分階段定流充電的方式，即在充電初期采用較大的電流，充電一定時 間后，改為較小的電流，至充電末期改用更小的電流。充電電流的設(shè)計一般為0.1C,當(dāng)充電電流 超過0.3C時

9、可認為是過流充電。過流充電會導(dǎo)致電池極板彎曲，活性物質(zhì)脫落，使電池損壞。3. 防止UPS電池過流放電電池實際放出的容量與放電電流有關(guān)。放電電流越大，電池的效率越低。例如，12V/24Ah的電 池當(dāng)放電電流為0.4C時，放電至終止電壓的時間是1小時50分，實際輸出容量17.6Ah,效率為 73.3%。當(dāng)放電電流為7C時，放電至終止電圧的時間僅為20s,實際輸出容量0.93Ah,效率為3.9%。 所以應(yīng)避免大電流放電，提高電池的效率。一般電路設(shè)計和用戶選擇負載，都要保護UPS電池逆 變放電電流不超過2Co4. 防止UPS電池深度放電 盡管小電流放電，能提高電池的效率，但是當(dāng)用極小電流（小 于0.0

10、5C）長時間放電時，將導(dǎo)致電池實際放出容量超過其額定容量，從而造成電池嚴重的深度放 電。按廠家的數(shù)據(jù)，當(dāng)電池放電深度為100%時，電池實際使用壽命約為200250次充放電循環(huán); 放電深度為50%時，約為500600次充放電循環(huán)。因此，在使用UPS時，既要避免重載過流放 電，乂要避免長時間輕載逆變造成電池深度放電。5. 定期操作UPS市電長期不停的地區(qū)，用戶要每隔一定時間，例如3個月，人為關(guān)斷UPS交流輸入，使用UPS 電池逆變供電。這種定期的實驗操作，有助于延長電池壽命。一般正常使用的UPS,其電池壽命 不超過5年。五、維護UPS電池的技巧與方法UPS電池一般為免維護蓄電池，但在有些情況下維護

11、UPS電池是十分必要的，且有實際意義。1. 欠壓電池的充電技巧有些UPS電池欠壓是山于UPS逆變器末級驅(qū)動電路損壞，造成電池放電所致。若在修好電路 故障后，及時將電池接入原電路充電，仍然會使電池復(fù)好如初。問題在于，欠壓的電池?zé)o法使UPS 啟動成功，即切換到市電(充電)狀態(tài)。此時，可用如下辦法解決：(1) 先用好的電池將UPS啟動到市電狀態(tài)后，再撤掉好電池換上待充電的欠壓電池。注意：調(diào)換 電池時，要求UPS空載運行。一般UPS進入市電狀態(tài)后，只要保持輸入市電正常，撤掉電池不 會影響市電供電狀態(tài)。(2) 將欠壓的電池先充電到10.5V以上，再接入原UPS電路，便可使UPS成功啟動。給欠壓的 電池充電，可利用微機電源中的+12V電源給電池直接充電。充電中注意觀察充電電流，根據(jù)測出 的實際充電電流，以確定是否加限流電阻。2. 電池的活化處理活化處理是指對電池的均衡充電。下列兒種惜況都會導(dǎo)致電池的阻增大、端電壓太低或容量減 小，這些電池需要通過均衡充電來恢復(fù)其原有的性能指標。(1) 長時間放置不用，超過靜態(tài)存儲時間的電池。常溫環(huán)境，一般UPS電池的靜態(tài)存儲時間為9 個月。當(dāng)溫度為314