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电池英才网——UPS后备时间的算法
2010-03-25 15:20
UPS电池放电时间计算方法
1） 计算蓄电池的最大放电电流值：
I最大=Pcosф/（η*E临界*N）
注：P → UPS电源的标称输出功率
cosф → UPS电源的输出功率因数（UPS一般为0.8）
η → EPS逆变器的效率，一般为0.88~0.94（实际计算中可以取0.9）
E临界 → 蓄电池组的临界放电电压（12V电池约为10.5V，2V电池约为1.7V）
N →每组电池的数量
2） 根据所选的蓄电池组的后备时间，查出所需的电池组的放电速率值C，然后根据：
电池组的标称容量= I最大/C
时间与放电速率C
15分钟 30分钟 60分钟 90分钟 120分钟 180分钟
1.98C 0.92C 0.61C 0.5C 0.42C 0.29C
3） 例如400KVA延时15分钟
电池的最大放电电流1058A=标称功率400000VA×0.8÷（0.9效率*32节*10.5V每节电池放电电压）
电池组的标称容量= 1058A÷1.98C=534.3AH
电池组的总容量=534.3AH×32节×12V=205171.2AH
因此配置节12V150AH32节4
根据最大放电电流确定蓄电池容量
当UPS
规格
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型号、市电掉电后负载量和
要求
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电池逆变维持的时间确定后，就可计算蓄电池放电时间的最大放电电流和电池的选用容量。电池最大放电电流:
式中:P为UPS输出额定功率(VA);
cosφ为负载功率因数(计算机类负载为0.7左右);
η为UPS输出逆变器效率(0.85~0.9);
K为电池放电效率(可取0.95);
E临界为蓄电池组临界放电电压。
P*cosΦ/η*K*E
通常选用在
规定
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的大放电率条件下的临界电压值，l2V电池临界电压10v，2v电池临界电压为1.67V，如果电池后备时间较长，电池是在小放电率情况下放电，则12v电池临界电压为10.5V，2V电池临界电压为1.75V。再根据用户所确定的蓄电池组后备供电时间，就可从蓄电池厂商提供的所选用的电池规格型号的放电曲线，如图5-1所。查出电池组的放电率，可用公式:
放电率=电池组的实际最大放电电流/电池组的标称容量
得出应该配置的电池组的容量(Ah)。
例如，对于1台输出功率为1OOkVA的UPS，要求电池后各时间为2Omin，若UPS逆变器的工作电压是384V×2(半桥电路)，蓄电池由两组32块12V的电池组串联组成，如果把单块电池临界放电电压定为10V，两组32块电池组的临界放电电压为320V×2，假定负载功率因数为0.8，逆变器效率为0.9，电池放电效率为0.95，于是最大放电电流为:
P*cosΦ/η*K*E=
100*103VA*0.8/0.9*0.95*320*2=Imax=146A
从图5-1可知，在要求电池后备时间为2Omin时，放电率为1.5C左右，于是电池选用容量应为100Ah，这里得到的是计算值，具体选用时应选用厂商提供的电池规格中接近100Ah的电池
UPS电池容量的简便计算方法
在用户和厂商的交流中,常常提到这样的情况:根据UPS的输出容量和所要求的后备时间,需快速、粗略地给出相关电池的配置。此时可用UPS电池容量的简便计算方法迅速做出。
1、对于109Ah•块/kVA设计寿命10年的UPS电池容量的算法
使用时按下列公式计算:
所需电池容量(Ah)= UPS容量（KVA）×109（Ah.块）/KVA /每组电池块数
例如:一台120kVA的UPS,每组电池32块,要求后备时间60min(即1h)。则所需电池容量为
120kVA×109Ah•块/kVA=13080Ah•块,13080Ah•块/32块=409(Ah),即可选12V,100Ah电池4组(32块/组)。注意:实际后备时间不足60min(欠缺一点)。
如果每组33块,则13080/33=396Ah,同样可选12V、100Ah电池4组(33块/组)。注意:实际后备时间超过60min(超出一点)。
如果要求后备时间为30min,则109×120=13080Ah•块,13080/32=409Ah,409/2=205Ah。
由于电池的放电功率与放电时间不是线性的,即不能只简单除以2,还需乘以修正系数,见表1,因此205×1.23=252Ah。即可选12V、65Ah电池4组(32块/组)。注意:实际后备时间超过30min(超出一点)。
如果要求后备时间20min,则409/3=136Ah,还需乘以修正系数,见表1,136×1.41=192Ah,即可选12V、65Ah电池3组(32块/组)。注意:实际后备时间超过20min(超出一点)。
其它情况,以此类推。
2、对于126Ah•块/kVA设计寿命五年的UPS电池容量的算法
计算方法和需乘以修正系数与前述完全一样,只是要把上式中的109换成126。
如果计算时间是一小时以上,要在按上述计算后再除以一个修正系数,见表2。
例如:前例的后备时间是3h,则109×120=13080Ah•块，13080/32=409Ah，409×3=1227Ah；还需除一个修正系数，1227/1.25=982Ah。
按照能量守恒原理,以上方法对于三相/单相或单相/单相UPS是一样的。如APC的秀康UPS,需正负两组(32块/组)电池,计算方法是一样的。注意“安时•块”的概念。
一般中大功率的UPS所配每组电池都是32块;电池并联数最好不要超过4组,以免影响电池组的均流和充电效果。
由上述可见,一般来说,只要记住109(或126)和1.23这三个数字就够用了。
以上是快捷的粗算,不很精确。要想得到精确的结果,应参照电池厂家给出的电池放电特性。
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