电池的寿命和UPS的可靠性关联分析

2011-05-08 10:59:33来源: 互联网
使UPS使用的是同样的电池技术,不同厂家的电池寿命大不一样, 这一点对用户很重要,因为更换电池的成本很高(UPS售价的30%)。 电池故障会减小系统的可靠性,是非常烦人的事情。

  电池温度影响电池可靠性

  温度对电池的自然老化过程有很大影响。详细的实验数据表明温度每上升摄氏5度,电池寿命就下降10%,所以UPS的设计应让电池保持尽可能低的温度。所有在线式和后备/在线混合式UPS比后备式或在线互动式UPS运行时发热量要大( 所以前者要安装风扇),这也是后备式或在线互动式UPS电池更换周期相对较长的一个重要原因。APC UPS电池的温度降到最低了,所以它能更好地满足系统可靠性要求。

  电池充电器设计影响电池可靠性

  电池充电器是UPS非常重要的一部分,电池的充电条件对电池寿命有很大影响。 如果电池一直处于恒压或“浮充”型电池充电状态,则UPS 电池寿命能最大程度提高。事实上电池充电状态的寿命比单纯储存状态的寿命长得多。因为电池充电能延缓电池的自然老化过程,所以UPS无论运行还是停机状态都应让电池保持充电。

  所有APC UPS无论运行还是停机状态电池都处在充电状态,市场上的很多UPS没有这种功能。虽然这一功能使UPS 成本提高, 但如果考虑到更换电池的花费, 则UPS总的使用成本降低了。

  电池电压影响电池可靠性

  电池是个单个的“原电池”组成,每一个原电池电压大约2伏, 原电池串联起来就形成了电压较高的电池,一个12伏的电池由6个原电池组成,24 伏的电池由12个原电池组成等等。UPS的电池充电时,每个串联起来的原电池都被充电。 原电池性能稍微不同就会导致有些原电池充电电压比别的原电池高,这部分电池就会提前老化。只要串联起来的某一个原电池性能下降,则整个电池的性能就将同样下降。试验证明电池寿命和串联的原电池数量有关,电池电压越高,老化的就越快。

  UPS容量一定时,设计时应尽可能让电池电压最低,这样UPS电池寿命就越长,对于电池电压一定时,应选择数量少电压高原电池串联的电池,不要选择数量多电压低的原电池串联的电池。有些厂家UPS的电池电压比较高,这是因为容量一定时, 电压越高,电流就越小,就可选用较细的导线和功率较小的半导体, 从而降低UPS成本。容量1KVA左右的UPS的电池电压一般为24 ̄96V。这种容量等级的APC UPS 如Smart-UPS 1250电池电压选择了最低的24V。

  APC UPS较低的电池电压相对延长了电池寿命,APC UPS电池寿命为3 ̄5年,而有些UPS的电池典型寿命只有1年!在UPS十年的使用期里,更换电池的成本比UPS本身售价高出两倍!虽然这类UPS设计比较容易,成本也较低, 但“潜在的”更换电池则成本很高。

  电池纹波电流影响电池可靠性

  理想情况下,为了延长UPS电池寿命, 应让电池总保持在“浮”充电或恒压充状态。这种状态下充满电的电池会吸收很小的充电器电流,它称为“浮”或“自放电”电流。尽管电池厂商如此推荐,有些UPS的设计(很多在线式) 使电池承受一些额外的小电流,称为纹波电流。纹波电流是当电池连续地向逆变器供电时产生的,因为据能量守恒原理,逆变器必须有输入直流电才能产生交流输出。这样电池形成了小充放电周期,充放电电流的频率是UPS输出频率(50或60Hz)的两倍。

  普通后备式、APC在线互动式或后备/铁磁式UPS不会有纹波电流,其它设计的UPS会产生大小不等的纹波电流,这取决于具体的设计方法。只要检查一下UPS的结构图就能知道该UPS能否产生纹波电流。

  如果在线式UPS的电池在充电器和逆变器之间,那么电池就会有纹波电流,这是普通的“双变换”UPS。

  如果用截止二极管、继电器、变换器或整流器把电池与逆变器隔离开,那么电池就不会有纹波电流。当然这种设计的UPS不总是一直“在线”,所以这种UPS被称为“混合后备/在线式”UPS。

  总结

  电池是UPS系统中最不可靠的部分,但是UPS设计得好坏直接影响到电池的可靠性。让电池一直保持充电状态(即使UPS停机)能延长电池的寿命, 尽量避免选用电池电压高的UPS。有的UPS设计会使电池产生纹波电流,造成电池不必要的过热。大多数UPS使用的电池都差不多,但UPS设计不同会大大影响电池的寿命。

关键字:电池

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0508/article_8242.html
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