UPS蓄電池的測(cè)試、使用與維護(hù)

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(hù)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(shí)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(wú)論作為UPS故障的起因還是結(jié)果，UPS蓄電池 的失效都會(huì)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(mǎn)足帶載啟動(dòng)要求等。 因此，在使用和維修UPS電源時(shí)，正確認(rèn)識(shí)UPS蓄電池、科學(xué)使用UPS蓄電池、掌握測(cè)試和挑 選UPS蓄電池的方法就顯得尤其重要(為說(shuō)明問(wèn)題方便，UPS蓄電池簡(jiǎn)稱(chēng)為電池。)一、UPS蓄電池的主要技術(shù)指標(biāo)在衡量UPS電池的指標(biāo)中，電池的額定電壓

2、和額定容量是兩個(gè)最常用的技術(shù)指標(biāo)。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(guó)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(shí)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(shí)間，ho所謂終止電壓指電池低于這一規(guī)定的電壓時(shí)，電池就無(wú)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(huì)造成電池永久性損壞。電池的額定容量或標(biāo)稱(chēng)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(shí)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(shí)際使用時(shí) 保持近乎不變的事實(shí)及輸出能量表達(dá)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(shí)，常常規(guī)定統(tǒng)一的放電時(shí)間，稱(chēng)為放電制。利用給出的放電制就能通過(guò)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(shí)間(h),為了對(duì)容量不同的電池進(jìn) 行比較，放電電流不用絕對(duì)值(安培)表示，而用額定容量C與放電制時(shí)間的比來(lái)表示，稱(chēng)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(biāo)6Ah是在20h制的放電速率，即0.05C放電速率下測(cè) 定的。對(duì)于NP612型電池，0.05C等于0.3A的電流。三、測(cè)試UPS蓄電池測(cè)試UPS電池的LI的是確定該電池是否滿(mǎn)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(shí)是必須的。在實(shí)際維修UPS時(shí)，一般的UPS電源對(duì)電池的要求：滿(mǎn)足原來(lái)使用電池的端電壓；電池應(yīng)具 有在啟動(dòng)放電瞬間就能輸出大電流的特性；滿(mǎn)足一定容量和阻，以保證逆變供電的時(shí)間。從以上UPS電源對(duì)電池的要求可見(jiàn)，單憑測(cè)量UPS電池的端電壓是不能確定電池好壞的。1.

5、測(cè)量UPS電池的端電壓(1) 離線(xiàn)測(cè)量電池的端電壓離線(xiàn)測(cè)量電池的端電壓是指電池在脫離原連接線(xiàn)路的惜況下，使用萬(wàn)用表的DC電壓檔或電壓 表直接測(cè)量電池兩端的電壓。被測(cè)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(guò)充電或激活充電后端電壓仍達(dá)不到12V, 即為失效電池。(2) 在線(xiàn)測(cè)量電池的端電壓在線(xiàn)測(cè)量電池的端電壓是指在UPS電源工作的情況下，使用萬(wàn)用表的DC電壓檔或電壓表測(cè)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(shí)，正常的UPS電源會(huì)啟動(dòng)機(jī)的電池欠壓自動(dòng)保

6、護(hù)電路，使UPS進(jìn)入既無(wú)市 電供電乂無(wú)逆變供電的保護(hù)狀態(tài)。2. 測(cè)試UPS電池是否具有啟動(dòng)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(shí)間要求小于7ms, 般設(shè)計(jì)為45ms左右。 這就是說(shuō)，一旦市電供電中斷，UPS電池必須在小于45ms時(shí)間輸出負(fù)載所需的電流。有些失 效的電池能夠滿(mǎn)足端電壓和容量的要求，但不能在少于45ms放電電流達(dá)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(shí)能逆變切換成功，增大到正常負(fù)載時(shí)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(guò)80mQ時(shí)，需要對(duì)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(shí)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(cè)試電池阻是否增大，決不可用萬(wàn)用表的電阻檔直接測(cè)量，應(yīng)采用間接測(cè)量計(jì)算的方法，實(shí)際 維修時(shí)可用如下簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)（如在500VA的UPS中兩節(jié)12V電池 串聯(lián)使用）。在充電過(guò)程中同時(shí)測(cè)量對(duì)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(shí)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(zhǎng)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(guò)壓充電對(duì)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(guò)低，電池充不滿(mǎn), 浮充電壓過(guò)高，會(huì)造成過(guò)壓充電。當(dāng)浮充電壓超過(guò)14V時(shí)，即認(rèn)為是過(guò)壓充電。過(guò)壓充電會(huì)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(guò)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(shí) 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(jì)一般為0.1C,當(dāng)充電電流 超過(guò)0.3C時(shí)

9、可認(rèn)為是過(guò)流充電。過(guò)流充電會(huì)導(dǎo)致電池極板彎曲，活性物質(zhì)脫落，使電池?fù)p壞。3. 防止UPS電池過(guò)流放電電池實(shí)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(shí)，放電至終止電壓的時(shí)間是1小時(shí)50分，實(shí)際輸出容量17.6Ah,效率為 73.3%。當(dāng)放電電流為7C時(shí)，放電至終止電圧的時(shí)間僅為20s,實(shí)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(jì)和用戶(hù)選擇負(fù)載，都要保護(hù)UPS電池逆 變放電電流不超過(guò)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(zhǎng)時(shí)間放電時(shí)，將導(dǎo)致電池實(shí)際放出容量超過(guò)其額定容量，從而造成電池嚴(yán)重的深度放 電。按廠(chǎng)家的數(shù)據(jù)，當(dāng)電池放電深度為100%時(shí)，電池實(shí)際使用壽命約為200250次充放電循環(huán); 放電深度為50%時(shí)，約為500600次充放電循環(huán)。因此，在使用UPS時(shí)，既要避免重載過(guò)流放 電，乂要避免長(zhǎng)時(shí)間輕載逆變?cè)斐呻姵厣疃确烹姟?. 定期操作UPS市電長(zhǎng)期不停的地區(qū)，用戶(hù)要每隔一定時(shí)間，例如3個(gè)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(shí)驗(yàn)操作，有助于延長(zhǎng)電池壽命。一般正常使用的UPS,其電池壽命 不超過(guò)5年。五、維護(hù)UPS電池的技巧與方法UPS電池一般為免維護(hù)蓄電池，但在有些情況下維護(hù)

11、UPS電池是十分必要的，且有實(shí)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(jí)驅(qū)動(dòng)電路損壞，造成電池放電所致。若在修好電路 故障后，及時(shí)將電池接入原電路充電，仍然會(huì)使電池復(fù)好如初。問(wèn)題在于，欠壓的電池?zé)o法使UPS 啟動(dòng)成功，即切換到市電(充電)狀態(tài)。此時(shí)，可用如下辦法解決：(1) 先用好的電池將UPS啟動(dòng)到市電狀態(tài)后，再撤掉好電池?fù)Q上待充電的欠壓電池。注意：調(diào)換 電池時(shí)，要求UPS空載運(yùn)行。一般UPS進(jìn)入市電狀態(tài)后，只要保持輸入市電正常，撤掉電池不 會(huì)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(dòng)。給欠壓的 電池充電，可利用微機(jī)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(cè)出 的實(shí)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(duì)電池的均衡充電。下列兒種惜況都會(huì)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(guò)均衡充電來(lái)恢復(fù)其原有的性能指標(biāo)。(1) 長(zhǎng)時(shí)間放置不用，超過(guò)靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)間的電池。常溫環(huán)境，一般UPS電池的靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)間為9 個(gè)月。當(dāng)溫度為314