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[图]艾默生iTrust UL33 UPS电池管理方案
 
慧聪网   2005年12月14日14时53分   信息来源:慧聪网广电行业频道    

    艾默生网络能源有限公司研发部 彭怀东

电池基础知识

    电池是一种电的贮存装置,当两种金属(通常是性质有差异的金属)浸没于电解液之中,它们可以导电,并在“极板”之间产生一定电动势(图1)。电动势大小(或电压)与所使用的金属有关,不同种类的电池其电动势也不同。铅酸电池是指以二氧化铅作正极、活性铅作负极、稀硫酸作电解液的电池。它由电池壳、正负极板、电解液、隔板等部分组成。 铅酸蓄电池充放电过程的化学反应如下:

图1 蓄电池原理示意图

图1 蓄电池原理示意图

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    上面充放电的可逆方程表达了铅酸蓄电池具备充电储能和放电的特性,每个单体电池具有2V电动势。使用时,可以串联电池来获得所需较高电压,也可以并联电池来获得所需要较大容量。

    按铅酸蓄电池中电解液存在的方式,铅酸蓄电池分为开口式(富液)铅酸蓄电池和阀控式(贫液)密封铅酸蓄电池。阀控式铅酸蓄电池的工作原理是:气体再化合,即: 正极产生的氧气,通过AGM隔板中的孔隙(或胶体的裂缝)与负极活物质和稀硫酸进行反应,再化合成水,同时使负极板的一部分处于放电状态,从而抑制氢气的产生。只要正极板氧气的产生速度不超过负极板对氧气的吸收速度,电池中不会有多余气体产生,电池中的水也不会损失,,就可实现密封。实际在蓄电池实际使用过程中,总有少量的气体不能被再化合,为防止电池内部压力过大,在电池盖上安装单向阀,排除电池内部多余的气体,这就是所谓的阀控。

    阀控式密封铅酸蓄电池具备低维护特点,因此可在办公环境下使用, 当今UPS配置的电池全面使用了阀控式密封铅酸蓄电池。

    电池的基本参数包括:电池电动势、开路电压、终止电压、工作电压、放电电流、容量、比能量、电池内阻、储存性能、使用寿命(浮充放电循环寿命)等;性能指标包括:最大放电电流、耐过充电能力、容量保存率、密封反应性能、安全阀动作、防爆性能、防酸雾性能等。

    电池涉及的术语有(UPS电池标准参见日本JISC 8702-1995工业标准):

    1、容量:Ah容量、Wh容量,在选择UPS配置电池时,按照客户要求的系统满载备电时间要求,可以计算出满载下系统由电池提供的放电Wh数,根据电池厂商提供的不同容量电池、不同放电时间的Wh数据表,对照查表即可,无此数据表时需要求厂商提供;

    2,放电率:依据IEC标准,放电时间率有20、10、5、3、1、0.5小时率及分钟率,分别表示为:20Hr、10Hr、5Hr、3Hr、2Hr、1Hr、0.5Hr等。

    C10——10h率额定容量A·h,数值为1.00 C10

    C3——3h率额定容量A·h,数值为0.75 C10

    C1——1h率额定容量A·h,数值为0.55 C10

    Ct——蓄电池实测容量A·h,是放电电流I(A)与放电时间t(h)的乘积

    Ce——在基础温度(25℃)条件时的蓄电池实际容量, A·h

    I10——10h率放电电流, 数值为1.00I10(A)

    I3——3h率放电电流, 数值为2.50I10(A)

    I1——1h率放电电流, 数值为5.50I10(A)

    在选择阀控铅酸(VRLA)电池应根据电池的应用领域选择不同的类型,给UPS配套使用时应充分考虑其大电流放电能力,接入网类小电流长时间放电应充分考虑电池的耐深放电能力和恢复充电接受能力,不同的应用场合我们要关注不同的指标。

    电池的电化学特性决定了电池是一种有使用寿命期限的器件,合理的使用和管理才能够保证电池的健康。

电池应用的基本要求:

1、环境要求

    电池必须在规定的环境温度范围内应用,超出规定温度范围必须降额使用;

    电池应安装在相对湿度≤70%、通风、散热、无酸、碱或其它腐蚀性气体的空间中,严禁安装在完全密封的环境中。

2、安装要求

    安装位置: 电池安装时应尽量与设备的其它部分隔离,尽量避免直接与印刷电路板连接,当因设 计、空间限制或其它任何原因不能达到此两项要求时,至少应使电池位于设备或单板的最下端,以防止电池在意外情况下发生漏液腐蚀设备部件或单板;

    周围材料: 电池安装空间的内表面应采用相应的耐腐蚀性材料;

    空间尺寸: 安装电池的空间应能满足电池的最大外形尺寸并有一定余量,方便电池的安装,同时考虑尺寸的兼容性;

    连接: 电池与设备或单板之间连接件长度应尽量小,以减少压降;连接件的横截面积以能长期承受电池充电或工作电流最大值2倍的电流为原则。

3、存放要求

    蓄电池应在完全充电条件下保存于干燥、洁净、阴凉的环境中。

    蓄电池存放若要达6个月或更长的时间,则需要定期对蓄电池进行补充电。

    蓄电池存放环境温度最好保持在30℃以下

 
 
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