UPS蓄電池的測試、使用和維護[朗讀]

ups蓄電池的測試、使用和維護
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最常用的技術指標。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。在恆流放電的情況下，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於這一規定的電壓時，電池就無法正常工作的電壓。換言之，電池在低於終止電壓的情況下繼續放電使用，可能會造成電池永久性損壞。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，放電電流不用絕對值(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。對於np6—12型電池，0.05c等於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，最低不能低於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後端電壓仍達不到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，由於電池處於充電狀態，端電壓大於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。
後備式ups電源由市電供電向逆變供電的切換時間要求小於7ms，一般設計為4～5ms左右。這就是說，一旦市電供電中斷，ups電池必須在小於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，但不能在少於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，應採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，使之發揮最大的作用。
1．控制好充電電壓，防止過壓充電。
對於端電壓為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採用分階段定流充電的方式，即在充電初期採用較大的電流，充電一定時間後，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電池深度放電儘管小電流放電，能提高電池的效率，但是當用極小電流(小於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100%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，有助於延長電池壽命。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。
1．欠壓電池的充電技巧。
有些ups電池欠壓是由於ups逆變器末級驅動電路損壞，造成電池放電所致。若在修好電路故障後，及時將電池接入原電路充電，仍然會使電池復好如初。問題在於，欠壓的電池無法使ups啟動成功，即切換到市電(充電)狀態。此時，可用如下辦法解決：
(1)先用好的電池將ups啟動到市電狀態後，再撤掉好電池換上待充電的欠壓電池。注意：調換電池時，要求ups空載運行。一般ups進入市電狀態後，只要保持輸入市電正常，撤掉電池不會影響市電供電狀態。
(2)將欠壓的電池先充電到10.5v以上，再接入原ups電路，便可使ups成功啟動。給欠壓的電池充電，可利用微機電源中的+12v電源給電池直接充電。充電中注意觀察充電電流，根據測出的實際充電電流，以確定是否加限流電阻。
2．電池的活化處理。
活化處理是指對電池的均衡充電。下列幾種情況都會導致電池的內阻增大、端電壓太低或容量減小，這些電池需要通過均衡充電來恢復其原有的性能指標。
(1)長時間放置不用，超過靜態存儲時間的電池。常溫環境，一般ups電池的靜態存儲時間為9個月。當溫度為31～40℃時，靜態存儲時間為5個月。
(2)放電後未能及時充電的電池。
(3)長期工作於浮充狀態(即ups長期工作於市電狀態)並超過靜態存儲時間。
(4)不慎放電，將電池端電壓放至低於終止電壓。均衡充電電流一般選0.3c或略小於0.3c。額定電壓為12v的電池，均衡充電電壓一般選14.5v。沒有專用充電器的用戶，可參考上述數據搭接出復活舊電池所需的電路。