如何计算UPS蓄电池配置及蓄电池的放电时间

如何计算如何计算 UPS 蓄电池配置及蓄电池的放电时间 蓄电池配置及蓄电池的放电时间 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 I Pcos Ei 其中 P 是 UPS 的标称输出功率 cos 是负载功率因数 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 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 UPSUPS 系统蓄电池放电时间的估算系统蓄电池放电时间的估算 为了提高有线电视前端供电系统的安全性与可靠性 旗县分公司基 本都配备了前端 UPS 系统 了解前端 UPS 系统蓄电池正常放电时 长是进行 UPS 系统维护的重要条件之一 因电池放电时间与放电电 流 环境温度 负载类型 放电速率 电池容量等多因素相关 故 实际放电时间无法直接用公式推导出 我们可以先通过以下公式估算出 UPS 系统蓄电池平均放电电流 蓄电池平均放电电流 I UPS 负载功率 P Ev 其中蓄电池组平均放电电压 Ev 可取蓄电池组标称电压与放电终 止电压的中间值 标称 12V 的单块蓄电池平均放电电压取 11 25V UPS 效率 一般取 0 8 求出电池平均放电电流后 再算出放电倍率 放电倍率 放电 电流 蓄电池标称容量 即可从电池在各温度下放电曲线图上查出 相应的放电时间 如果没有蓄电池放电曲线图 可依据以下规律估算 放电时间 蓄电池放电时间 蓄电池放电容量 蓄电池平均放电电流 放电倍率为 0 05C 时 蓄电池放电容量 标称容量 环境温度 25 放电倍率为 0 1C 时 蓄电池放电容量 0 95 倍标称容量 环境 温度 25 放电倍率为 0 2C 时 蓄电池放电容量 0 85 倍标称容量 环境 温度 25 放电倍率为 0 3C 时 蓄电池放电容量 0 8 倍标称容量 环境 温度 25 放电倍率为 0 4C 时 蓄电池放电容量 0 75 倍标称容量 环境 温度 25 放电倍率为 0 5C 时 蓄电池放电容量 0 7 倍标称容量 环境 温度 25 放电倍率为 0 6C 时 蓄电池放电容量 0 65 倍标称容量 环境 温度 25 放电倍率为 0 8C 时 蓄电池放电容量 0 55 倍标称容量 环境 温度 25 放电倍率为 1C 时 蓄电池放电容量 0 4 倍标称容量 环境温 度 25 放电倍率为 2C 时 蓄电池放电容量 0 3 倍标称容量 环境温 度 25 以杭后分公司为例 UPS 负载功率 1400W 蓄电池组平均放电电 压 Ev 90V 8 块标称 12V100AH 的蓄电池串联 平均放电电压 11 25 8 90V 蓄电池平均放电电流 I 1400 90 0 8 19 4A 放电倍率 19 4 100 0 2C 此放电倍率下 蓄电池组放电容量 0 85 倍标称容量 UPS 系统蓄电池放电时间 0 85 100 19 4 4 38 小时 UPS 后备蓄电池容量计算方法介绍后备蓄电池容量计算方法介绍 概述 在很多的技术文章中经常这样描述蓄电池在 UPS 系统的重要性 蓄电池是 UPS 系统 中的一个重要组成部分 它的优劣直接关系到整个 UPS 系统的可靠程度 但很少关注蓄 电池配置问题 正确的选择 UPS 后备电池容量 对 UPS 系统的正常运行也是至关重要的 电池容量选择过大造成投资的浪费 容量选择偏小不仅不能满足 UPS 后备时间 造成安 全事故 还因电池放电倍率太大 严重影响电池使用性能 寿命 UPS 后备蓄电池容量计算方法很多 各行各业都有相应的计算方法选择的侧重点 下面 收集行业中常用的几种计算方法 供大家参考 同时我们注意到现有部份行业中 UPS 系 统的负荷当电力出现问题时 负荷会分时段变化 此类系统中蓄电池容量的计算与选择也 是众说纷纭 在此提供我们的计算方式供大家讨论 UPS 后备蓄电池容量计算方法介绍 首先我们需要明确一下蓄电池容量的概念 根据 YD T799 2002 标准定义 蓄电池容量 AH 是指在标准环境温度下 25 电池在给定时间指点终止电压时 1 80v 可提 供的恒定电流 0 1C10 A 与持续放电时间 10h H 的乘积 I T 确定了 UPS 和蓄电池的品牌和 UPS 系统的后备时间 我们可以根据蓄电池的放电性能 参数 通过功率法 估算法以及电源法等计算方法来计算确定蓄电池的型号和容量 在 UPS 系统中 市电正常时 市电为能量源 UPS 为能量转换设备 蓄电池为能量储存 后接负荷为能量消耗源 市电出现问题时 蓄电池作为能量源 UPS 为能量转换设备 后 接负荷仍为消耗源 电力常用计算公式为 W UIt P UI 在电池作为能量源时同样适用 也是所有 UPS 后 续蓄电池容量计算的依据所在 1 恒功率法 查表法 该方法是能量守恒定律的体现 蓄电池提供的功等于后者稍大于负荷消耗功 W 负荷 W 电池 P 负荷 P 电池 P 负荷 P VA Pf P 电池 电池实际试验的恒功率数据 P 负荷 电池组提供的总功率 P VA UPS 标称容量 VA Pf UPS 功率因子 逆变器转换效率 Pnc 每 cell 单体 需要提供的功率 n 机器配置的电池数量 N 单体电池 cell 数 Vmin 电池单体终止电压 具体计算步骤如下 P 负荷 P VA Pf Pnc P 负荷 N n 我们可以在厂家提供的如图 2 所示 Vmin 下的恒功率放电参数表中 找出 P 电池等于或 者稍大于 Pnc 的功率值所对应的型号蓄电池 如果表中所列的功率值 P 电池均小于 Pnc 可以通过多组电池并联的方式达到要求 恒功率法 查表法 是 UPS 蓄电池容量计算的最常用方法 蓄电池容量及型号的确定是 根据对应型号蓄电池实际试验数据得来的 电池放电功率数据有限 不能满足所有放电时 间下的电池容量计算 不同电压等级电池和同电压等级不同容量电池因提供的恒功率与电 池容量值没有线性关系 故不同电压等级和容量不可简单的数字换算来配置 需要严格按 照提供的恒功率来配置 不同品牌蓄电池的产品性能存在差异 放电参数相差较大 顾同 容量不同品牌电池也不可以互换 蓄电池恒功率数据都来至与新电池试验数据 恒功率法 查表法 并没有考虑蓄电池的折 旧以及温度的变化 顾该方法适用于 UPS 蓄电池运行环境稳定 且 UPS 负荷长时间在额 定容量 80 以下运行时选用 2 估算法 该方法是和电力公式和蓄电池容量概念的体现 根据已经确定的 UPS 品牌及型号 我们可知蓄电池组最低电压 Umin I 电池 W 电池 U 电池 T P 电池 U 电池 C10 I 电池 KCh C10 蓄电池 10 小时率容量 KCh 容量换算系数 1 h XX12V 系列蓄电池不同放电时率不同放电终止电压下 电池的容量换算表 25 表 1 在 UPS 系统中 多数情况负荷容量是保持不变的 而电池组随着放电时间逐渐降低的 根据 P UI 可知电池组放电电流逐渐增大 为了计算方便 我们选择蓄电池组的最大工作 电流为我们的计算数据 具体计算如下 Imax 电池组提供最大电流 Umin 电池组最底工作电压值 Imax P VA Pf Umin C10 I KC 估算法在计算的公式我们可以看出 由于采用了 Umin 电池组最低工作电压值 所以 会导致要求的蓄电池组的安时容量偏大的局面 这是因为当蓄电池在刚放电时所需的放电 电流明显小于 Imax 的缘故 按目前的使用经验 可以再计算出 C10 值的基础上再乘以 0 75 校正系数 3 电源法 该方法是在所介绍的 UPS 后备蓄电池容量计算方法中唯一标准 通信电源设备安装工 程设计规范 YD T5040 2005 支持的方法 此方法是仍旧是电力公式与蓄电池容量概念的 结合方法来确认蓄电池的容量 不过该方法比估算法更全面考虑 UPS 电池在整个服役期 间的电池状态 在电池运行环境温度变化交大时 更能准确计算出电池的容量 具体计算 方法如下 I P VA Pf U Q KIT H 1 A t 25 I 电池组电流 Q 电池组容量 ah K 电池保险系数 取 1 25 T 电池放电时间 H 电池放电系数 见图 3 U 蓄电池放电时逆变器的输出电压 V 单体电池电压为 1 85V 时 A 电池温度系数 1 当放电小时率 10 时 取 0 006 当 1 放电率 10 时 取 0 008 当放电率 1 时 取 0 01 t 实际电池所在地最低环境温度值 所在地有采暖设备时 按 15 考虑 无采暖设备时 按 5 考虑 此方法比较全面的考虑环境因数以及蓄电池容量衰减 UPS 满荷使用机率较大 以及 重要使用场合选用此方法计算配置电池容量 举例说明 科华 FR UK 系列 80KVA UPS 后备时间 30min 选用 XXX12V 系列电池 计算电池容量 科华 FR UK3380 UPS 直流终止电压为 300V 及 U 临界 300V 直流电压为 348V 电池组 选用 29 只 12V 电池 故 N 29 n 6 U 终压 1 75v UPS 的功率因子 Pf 0 8 逆变器转换效 率 0 95 1 恒功率法 P W P VA Pf 80 1000 0 8 0 95 67368 4 W Pnc P W N n 67368 4 29 6 387 2 W 查中达电通 DCF126 12 系列电池恒功率表 图 2 可知 DCF126 12 120 电池终止电压为 1 75v 时放电 30min 电池提供功率为 217W 电池组数量 387 2 217 1 78 即 选用 2 组 120ah 计 58 节 120ah 电池 2 估算法 Imax P VA Pf Umin 80 1000 0 8 0 95 300 224 6 A 查中达电通 DCF126 系列蓄电池不同放电时率不同放电终止电压下 电池的容量换算表 25 表 1 可知 KCh 0 98 C10 I KCh 224 6A 0 98 229 Ah 按照使用经验 可在计算的基础上再乘 0 75 校正系数 故需要电池安时数为 229 0 75 172 Ah 即 可选用 1 组 172h 电池可以满足负载的使用 根据中达电通 12v 系 列蓄电池容量的设计规格 选用计 1 组 12v200ah 电池或者 2 组 12v100ah 电池 计 29 节 200ah 电池 或者 58 节 100ah 电池 3 电源法 Imax P VA Pf U 临界 80 1000 0 8 0 95 300 224 6 A Q KIT H k 1 A t 25 1 25 224 6 0 5 0 4 0 8 1 A t 25 438ah 30min 电池的容量换算系数取 0 4 引用中达电通 DCF126 电池不同放电时率不同放电终 止电压下 电池的容量换算表 温度为 25 因电池组在实际放电过程中 放电电流明显小于 Imax 的缘故 按照使用经验 可在计算 的基础上再乘 0 75 校正系数 故需要电池安时数为 438 0 75 328 5 Ah 即 选用 3 组 120ah 计 87 节 120ah 电池 UPS 阶梯负荷后备蓄电池容量计算方法介绍 现在越来越多行业应用中特别是在铁路 地铁