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UPS蓄電池的測試、使用和維護_電路圖

UPS蓄電池在UPS電源設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UPS電源總成本的1/4～1/2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。無論作為UPS故障的起因還是結果，UPS蓄電池的失效都會直接表現為內阻增大、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蓄電池的主要技術指標

在衡量UPS電池的指標中，電池的額定電壓和額定容量是兩個常用的技術指標。例如，日本湯淺NP6—12型蓄電池的額定電壓為12V，額定容量是6Ah/20h；德國陽光A406/165型蓄電池的額定電壓為6V，額定容量是165Ah/20h。

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。在恒流放電的情況下，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，h。

所謂終止電壓指電池低于這一規定的電壓時，電池就無法正常工作的電壓。換言之，電池在低于終止電壓的情況下繼續放電使用，可能會造成電池性損壞。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=24Ah。

容量的概念實質是電池能量轉化的表示方式。例如，考慮到電池的端電壓E=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1h或以1A的電流放電6h。

二、放電制與放電速率

在研究電池時，常常規定統一的放電時間，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)=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。20h制的放電速率就是C/20=0.05C，單位為A。

因此，上述NP6—12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NP6—12型電池，0.05C等于0.3A的電流。

三、測試UPS蓄電池

測試UPS電池的目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；滿足一定容量和內阻，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．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情況下，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，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。市電供電狀態的UPS，由于電池處于充電狀態，端電壓大于12V。當電池的端電壓下降到10.5V時，正常的UPS電源會啟動機內的電池欠壓自動保護電路，使UPS進入既無市電供電又無逆變供電的保護狀態。

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，一般設計為4～5ms左右。這就是說，一旦市電供電中斷，UPS電池必須在小于4～5ms時間內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4～5ms內放電電流達到大電流的要求。由這種電池造成的UPS故障表現為：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電池的內阻和容量

質量良好的UPS電池內阻在20～30mΩ左右，當內阻超過80mΩ時，需要對電池做均衡充電處理或活化處理。電池內阻的增大，必然伴隨實際輸出能量的降低，從而表現為電池的容量減小。此外，還有造成電池的容量減小其他因素，如電解液損失等。

測試電池內阻是否增大，決不可用萬用表的電阻檔直接測量，應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內阻是否增大：

用一節好的電池和一節懷疑內阻增大的電池做串聯充電實驗(如在500VA的UPS中兩節12V電池串聯使用)。在充電過程中同時測量對比兩節電池的端電壓，內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內阻差別的程度。

若電池僅僅是容量不足，則主要表現為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。

四、科學使用UPS蓄電池

科學使用UPS電池就是要明確電池的正確使用方法，延長電池的壽命，使之發揮大的作用。

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13.5～13.8V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。當浮充電壓超過14V時，即認為是過壓充電。過壓充電會導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。充電電流的設計一般為0.1C，當充電電流超過0.3C時可認為是過流充電。過流充電會導致電池極板彎曲，活性物質脫落，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。放電電流越大，電池的效率越低。例如，12V/24Ah的電池當放電電流為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%。當放電電流為7C時，放電至終止電壓的時間僅為20s，實際輸出容量0.93Ah，效率為3.9%。所以應避免大電流放電，提高電池的效率。一般電路設計和用戶選擇負載，都要保護UPS電池逆變放電電流不超過2C。

4．防止UPS電池深度放電 ??盡管小電流放電，能提高電池的效率，但是當用極小電流(小于0.05C)長時間放電時，將導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。按廠家的數據，當電池放電深度為時，電池實際使用壽命約為200～250次充放電循環；放電深度為50%時，約為500～600次充放電循環。因此，在使用UPS時，既要避免重載過流放電，又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，用戶要每隔一定時間，例如3個月，人為關斷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UPS電池是十分必要的，且有實際意義。

蓄電池的正確使用和維護主要有以下7點:

1、檢查蓄電池在支架上的固定螺栓是否擰緊,安裝不牢靠會因行車震動而引起殼體損壞。另外不要將金屬物放在蓄電池上以防短路。

2、時常查看極柱和接線頭連接得是否可靠。為防止接線柱氧化可以涂抹凡士林等保護劑。

3、不可用直接打火(短路試驗)的方法檢查蓄電池的電量這樣會對蓄電池造成損害。

4、普通鉛酸蓄電池要注意定期添加蒸餾水。干荷蓄電池在使用之前zui好適當充電。至于可加水的免維護蓄電池并不是不能維護適當查看必要時補充蒸餾水有助于延長使用壽命。

5、蓄電池蓋上的氣孔應通暢。蓄電池在充電時會產生大量氣泡若通氣孔被堵塞使氣體不能逸出當壓力增大到一定的程度后就會造成蓄電池殼體炸裂。

6、在蓄電池極柱和蓋的周圍常會有黃白色的糊狀物,這是因為蝕了根柱、線卡、固定架等造成的。這些物質的電阻很大，要及時清除。

7、當需要用兩塊蓄電池串聯使用時蓄電池的容量zui好相等。否則會影響蓄電池的使用壽命。

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