UPS如何选用铅酸电池

UPS如何选用铅酸电池一.前言:随着现代社会科技化的进步，从小之个人计算机开始，延伸至紧急照明、电信设备、医疗设备、控管中心，以及小型、大型计算器之磁盘驱动器等等，往往会因为交流电源供应系统的不稳定，甚至瞬间停电，而遭受到损害或数据数据流失，严重者到无法挽救弥补地步。此时，UPS不断电系统就扮演紧急救难角色；对以上这些精密仪器设备提供了适时的，且经济而有效的保护。而UPS不断电系统在交流电源停电后，能及时提供这个有效保护电力来源就是电池，故电池在整个UPS不断电系统中，亦是重要一环！二.UPS用电池性能基本要求:UPS用电池必须有以下基本特性要求:优良的放电性能及充电恢复性:电池必须具有良好的高率放电、深度放电性能，且又必须具备优良的充电恢复性以备下一次断电时提供可靠的电力能源。可以浮动充电:通常UPS都是在作业下ON-LINE使用，因此UPS电池必须能够长时间忍受连续充电而不损坏，以备随时之可能交流电源中断，而能够瞬间接续提供电力能源。寿命长:UPS用电池，一般都期望寿命3年以上。性能稳定度高:UPS系统依容量大小不同，其电池容量以及电池组个数亦不同，电池组个数愈多其电池可靠度相对亦需随之增高，方能有效提供相对保证电力能源。一般性能稳定度应＜10﹪较为理想。三.UPS如何选用电池:UPS电池容量计算:UPS电池容量在负载一定时，可依下列公式计算:C＝W×T－－－－(1)Ef×η×VfC:电池容量(Ah)W:负载容量(W)T:放电时间(h)Ef:机器转换效率(约0.6～0.75)η:电池放电效率(约0.7～0.8)Vf:机器截止电压2.UPS用电池种类选用:依以上公式可求出实际运用时电池所需容量，再选用适当之电池。然市面上所提供之二次电池种类繁多，诸如铅酸、镍镉、镍氢、锂离子电池等等，应如何选用是一问题？我们可以以下表各种电池性能特点做一比较表一.各种二次电池性能特点比较表分类项目铅酸电池镍镉电池镍氢电池锂离子电压(V)2.01.21.23.6能量密度(Wh/L)100180300350比能量(Wh/Kg)405580130比功率(W/Kg)300190200380能量效率(%)80757095寿命(Cycles)5008008001000浮充寿命(年)3～1515～2085记忆效应无有有无再生率100602020自行放电(保存月数)3011727价格(铅酸＝1)11.5↑2.0↑3.3↑以上数据数据显示铅酸电池部分特性虽不及其它种类电池，但UPS电池通常要求在浮动充电之下使用；同时又考虑特性、环保、价格，因此铅酸电池仍为目前使用趋势。以下谨就铅酸电池原理、保养作简单说明。四.铅酸电池原理:铅酸电池主要构成品有正极板群、负极板群、隔离板、电槽、盖、液口栓、防爆栓、玻璃棉及其它附件等，其电池化学反应式如下:放电PbO2＋2H2SO4＋Pb⇄PbSO4＋2H2O＋PbSO4－－－(2)充电正极板活物质＋电解液＋负极板活物质⇄正极板活物质＋电解液＋负极板活物质(二氧化铅)(硫酸)(海棉状铅)(硫酸铅)(水)(硫酸铅)由此化学反应式得知，铅酸蓄电池在放电之后，电解液因与正负极板生成PbSO4而耗用硫酸，其结果电解液比重下降。反之充电时，正负极板之硫酸铅中之硫酸渐渐被释出，电解液硫酸浓度逐渐加大而比重上升。通常一般铅酸电池于充电末期，正负极板都已还原成二氧化铅及海绵状铅，此后之充电几乎是在电解电解液之水而生成氧气(阳极)及氢气(阴极)逸出，其结果电解液减少，此所以为一般液式铅酸电池需要经常补水之原因。以下为免保养阀调式铅酸电池(MAINTENANCE-FREEVALVEREGULATEDLEAD-ACID)化学反应原理:充电初期:一般免保养阀调式铅酸电池充电初期反应亦如(2)式化学反应式，如图一.所示:图一.充电初期充电末期:正极板反应式j(氧气产生化学反应式)2H2O→O2＋4H＋＋4e－负极板表面移动负极板反应式k(海绵状铅和氧气化学反应式)2Pb＋O2→2PbO与l式反应l(氧化铅和电解液化学反应式)2PbO＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O与j式反应m(硫酸铅的还原)2PbSO4＋4H＋＋4e－→2Pb＋2H2SO4与l式反应与k式反应n(负极总反应式)O2＋4H＋＋4e－→2H2O由j～n式中得知阳极产生氧气，而阴极尚未变成海绵状铅，亦即尚未充电完成，所以并未产生氢气，此时阳极产生之氧气迅速与阴极作用还原成水，是故水份不损耗，此即阀调式铅酸电池免保养理由，如图二.充电末期所示图二.充电末期五.电池保养:目前UPS使用之铅酸电池种类，包含加水式与免保养阀调式(MAINTENANCE-FREEVALVEREGULATEDLEAD-ACID)，在UPS系统使用过程中，为达基本性能稳定度＜10%要求，进而确保电池在UPS系统发挥应有功能，仍应定期做保养检点:(如表二.)表二.电池定期检点保养表项目内容处置每月1.浮动充电期间全1.浮动充电总电压1.浮动充电总电压部电池总电压。＝单电池浮动充电电压×串联电池个数。值不符合标准，调整之每半年1.浮动充电期间单电池电压。2V单电池，单电池浮充电压±0.10V。4V单电池，单电池浮充电压±0.15V。6V单电池，单电池浮充电压±0.20V。12V单电池，单电池浮充电压±0.30V。1.单电池电压异常于标准范围，则应修理或更换。1.电池外观。1.检查电池槽、盖有无损伤或漏液。1.若有漏液，应找出原因；电池槽、盖有裂痕应更换。2.检查有无灰尘及其它污染。2.如有弄脏，用湿布擦拭干净。3.检查电池端子、隔间、连接板、连接线、电池架、接头有无生锈。3.若有生锈，应做清洁、防锈处理、油漆或整修。每年1.接续部位零件。1.依扭力规格标准锁紧螺丝和螺帽。六结论:UPS电池需具备优良的高率放电、深度放电及充电恢复性、可以忍受长时间浮动充电、寿命长、性能稳定度高且价格要低廉，铅酸电池拥有150年以上发展历史，在技术上不断的开发及革新，产品质量的稳定与信赖度，较其它种类电池优越，再加上其价格最低廉，是UPS系统首选伙伴