蓄电池充电电路及电池极性保护
2.1 一般情况
蓄电池是UPS系统的一个重要组要组成部分,它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠性,但是蓄电池又是UPS系统中最容易出故障的一种器件。如果我们能够正确使用和维护,就能够延长其使用寿命,以及减少出故障的次数。目前我们在UPS中使用的蓄电池是作为储存电能的一种装置。UPS中的蓄电池基本能量流程是电能-化学能-电能。也就是说蓄电池共用直流电源时其充电,将电能转化为化学能并储存起来。当市电供应中断时,UPS就依靠存储在蓄电池中的电能维持其逆变器的正常工作。在这个过程中,可以这样说,UPS无论怎样好和复杂,其性能最后还是取决于蓄电池,只要蓄电池失效,UPS也就失去了它不间断供电的优越性,UPS一般要输出220V交流电,带动较大功率的用电设备。因而蓄电池在有限个数串并联的情况下,要输出较大电流的技术指标。
(1)蓄电池的容量。蓄电池在一定放电条件下所能给出的电量称为蓄电池容量,单位为AH,比方德国阳光A406/165型蓄电池的额定电压为6V,额定容量是165Ah/h,即以165A大小的电流放电,可释放1h(小时)。
(2)开路电压。蓄电池在开路状态下的端电压称之为开路电压,蓄电池的开路电压等于蓄电池在断路时(没有电流通过两极时),正极电位与负极电位之差。
(3)内阻。内阻是指电流通过蓄电池的内部时受到的阻力。它包括欧姆内阻R,和极化内阻Rj。由于内阻的存在,蓄电池的工作电压总是小于蓄电池的开路电压或电动势,蓄电池内阻不是一个常数,它在充放电过程中随时间而变。质量好的蓄电池和质量差的蓄电池其内阻差别很大,质量好的蓄电池之所以能持续大电流放电,就是因为其内阻很小。相反,内阻较大的在大电流放电时,端电压下降很快,达不到所要求的放电时间,放电就基本完了。
(4)放电电压。蓄电池的放电电压又称它的工作电压或负荷电压,是指蓄电池在放电时其两端的电压。放电终止电压是蓄电池放电时,电压下降到不能再继续放电的最低工作电压。一般规定固定型免维护蓄电池10小时率放电时单体蓄电池放电的终止电压为1.8V(相对于单体2V蓄电池来说的)。
(5)充电电压。它是指蓄电池在充电时外电压加在其两端电压。
(6)浮充电压。蓄电池要求UPS充电器应有稳定而精确的浮充电压值。浮充电压值高意味着储能量大,质量差的,其浮充电压值较小,如果人为的提高浮充电压对蓄电池是有害无益的。
(7)自放电。自放电是指蓄电池在开路搁置时自动放电的现象。显然自放电是蓄电池将直接减少蓄电池可输出的电量,使蓄电池容量降低。
2.2 蓄电池的充放电
蓄电池具有自放电效应。从生产制造车间到用户使用,其电能容量大约可以有几个月的时间。以日本Panasonic蓄电池的残存容量为例。在30℃的环境温度下储存8个月的时间,蓄电池的残存容量仅为出厂时的一半。因此对于新购买的UPS配套的蓄电池,一般要进行一次较长时间的充电(称初充电)。目前在UPS中采用浮充的办法,所谓浮充是与整流器的输出并联运行的方式,且同时向负载供电。在UPS系统中整流器在这个时候提供的电流一路给负载(逆变器),一路送给蓄电池(也以补充蓄电池自身内部的损耗)。浮充充电的工作方式简单,充电电压一般是在环境温度250C下,按照厂家规定电压的上限值进行。
(1)充电电压。由于UPS系统的蓄电池是属于备用的工作方式,市电正常时处于充电状态。只有在市电异常时才会放电,为延长蓄电池的使用寿命,UPS的充电器一般采用1恒压限流控制的方式,蓄电池充满后即转为浮充状态。对于端电压为12V的蓄电池,正常的浮充电压在13.5～13.8V浮充电压过低,蓄电池充不满;浮充电压过高,会造成过压的充电,如超过14V,过压充电对蓄电池的电解液所含的水分被电解成H2O和O2而逸出,使电解液浓度加大,导致蓄电池寿命缩短或烧坏。
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