如何計算UPS蓄電池配置及蓄電池的放電時間?

以上問題是使用UPS的系統集成商、用戶經常困擾的一個問題,甚至是很多UPS經銷商都對這個問題也沒法說清,或是錯誤的報給客戶,結果造成很多問題發生。蓄電池的放電時間要根據實際負載的功率來計算。

I=(Pcosφ)/(ηEi)
其中P是UPS的標稱輸出功率;
cosφ是負載功率因數;
η是逆變器的效率;
Ei是電池放電終了電壓,一般指電池組的電壓。
將具體數據代入上式,求出電池最大放電電流后,即可從電池的各溫度下放電電流與放電時間的關系圖上查出相應的放電時間。

首先要明確一個概念,就是蓄電池的放電電流與放電時間不是線性的,有人認為20A放電5小時就要用100AH的,這樣就錯了。蓄電池的容量一般都是20HR(小時率)的,也就是說只有以5A放電20小時才是配100AH的,因為100AH的電池在5A可以放電20小時,在10A時只有9小時左右,20A時只有4小時左右。但在2A時確可以放60小時以上。這就是蓄電池放電時間與電流的非線性關系。正因為非線性關系就有了下面這個表。

請大家先來熟悉一下下面的電池恒電流放電參數表,以保護神電池為例,指在一定的電流下放電能達到多長時間
UPS用的12V電池一般終止電壓為10.5V。

蓄電池恒流放電時間表
蓄電池放電時間表

以下算法是按保護神電池在溫度為25度時的計算結果,蓄電池的實際放電容量也與溫度有關,如MF12-100的電池,在攝氏10度以0.1C電流放電,蓄電池能表現的容量約為85AH,3-5年后蓄電池隨著內部老化放電時間會漸漸縮短,是正常現象。

如果知道負載功率,如何來配置蓄電池組的數量來達到預定的時間?

如負載的的功率為2000W,需要延時2小時。怎樣配UPS及蓄電池呢?
首先算出蓄電池的放電電流,能量守恒,UPS的放電電量與蓄電池的放電電量是基本相等的。所以可以直接按2000W的功率來算出電池的放電電流。如果我們配的UPS是山特3KVA的,12V電池個數是8只,終止電壓是10.5*8=84V,放電時的計算電流是2000W/84V=23.8A,如逆變器的效率按95%來算,則實際電流為23.8/0.95=25A。

再對照上面的表,看有哪個電池的規格能在終止電壓為10.5V、放電電流25A時可以達到2小時,很明顯,MF12-65(12V-65AH)的這款可以達到。所以電池的配置就選12V-65AH 8只。這樣就可以滿足要求了。

其它規格也都是這樣計算的,又比如,12V-100AH的電池在27.2A時可以放電3小時,如果電流在55A時需要放電3小時,就需要選12V-100AH的電池2組并聯使用才可以達到相應的時間。

如果知道蓄電池的容量,如何知道能放電多長時間?

比如現有一臺6KVA的UPS,配了一組MF12-26(12V-26AH)的蓄電池,想知道能放電多長時間。6KVA的UPS功率因素是0.7,最大有功功率是4.2KW,首先要確定UPS后面接設備的實際功率是多大,可以估計一下,也可以用鉗流表來測一下電流。

如果半載即2KW左右的話能延時多久呢?6KVA的直流電壓是240V,放電終止電壓是210V,逆變器效率是95%,這樣電池的放電電流是:2000W/210V/0.95=10A,再對比上面的恒流參數表,MF12-26的電池在9.96時可以放電2小時,因此,如果設備功率為2KW時,這樣一組電池的放電時間約為2小時。

如果按滿載,即設備的功率為4200W時,這樣一組12V-26AH的電池能放電多久呢?和上面一樣,電池的放電電流是4200W/210V/0.95=21A。再對比上面的恒流參數表,MF12-26的電池在21.7A6時可以放電45分鐘,因此,如果設備功率為4.2KW時,這樣一組電池的放電時間約為45分鐘。

如何測蓄電池的容量

現在市場上蓄電池品牌很多,質量好壞不一,以次充好的現象很多,甚至把100AH做成50AH來賣,想要知道蓄電池的真實容量,只有一個辦法:放電!最簡單的就是用個UPS加白熾燈泡來放電。比如一組電池3只,接上500W的燈泡來放電,放了3個小時,那這個電池的容量是多少呢?還是與上面一樣來計算放電的電流。計算結果約17A,對比上面的恒流放電參數表,看哪款電池在17A左右可以放3個小時,對比發現實際容量是65AH的。

由此方法計算出的:常用UPS蓄電池配置表

以上為本人長期UPS技術工作累計經驗,計算結果與實際放電基本相同,如有不正確的地方請指正,也歡迎您與我們探討。

作者:裴華

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