1、UPS蓄电池的测试、使用和维护UPS 蓄电池在 UPS 电源设备中占有十分重要的地位.目前，中小型 UPS 电源中广泛使用的免维护密封式铅酸蓄电池，占据 UPS 电源总成本的 1/41/2 之多。不仅如此， 实际维修也表明，约有 50%以上的 UPS 电源故障与 UPS 蓄电池有关。无 论作为 UPS 故障的起因还是结果，UPS 蓄电池的失效都会直接表现为内阻增大、端电压不够、容量不足或瞬间放电电流不满足带载启动要求等。因此，在使用和维修 UPS 电源时，正确认识 UPS 蓄电池、科学使用 UPS蓄电池、掌握测试和挑选 UPS 蓄电池的方法就显得尤其重要(为说明问题方便，UPS 蓄电池简称为电
2、池。) 一、UPS 蓄电池的主要技术指标 在衡量 UPS 电池的指标中，电池的额定电压和额定容量是两个最常用的技术指标。例如，日本汤浅 NP612 型蓄电池的额定电压为 12V，额定容量是 6Ah/20h；德国阳光 A406/165 型蓄电池的额定电压为 6V，额 定容量是 165Ah/20h。 电池的容量是指充足电的电池放电到终止电压时输出的电量。在恒流放电的情况下，容量 Q=It 式中 Q电池放出的电量，Ah； I放电电流， A； t放电时间，h。 所谓终止电压指电池低于这一规定的电压时，电池就无法正常工作的电压。换言之，电池在低于终止电压的情况下继续放电使用，可能会造成电池永久性损坏。电
3、池的额定容量或标称容量用字母C 表示。例如，额定容量为 6Ah 的电池，C=6Ah；额定容量为 24Ah的电池，C=24Ah。 容量的概念实质是电池能量转化的表示方式。例如，考虑到电池的端电压 E=12V 在实际使用时保持近乎不变的事实及输出能量表达式 W(t)=IVt=IEt，因此，6Ah 从能量效果的角度，可理解为NP612 型蓄电池在保持端电压不变的情况下释放能量，若以 6A电流放电可释放 1h 或以 1A 的电流放电 6h。 二、放电制与放电速率 在研究电池时，常常规定统一的放电时间，称 为放电制。利用 给出的放电制就能通过额定的容量求出放电电流。放电电流(A)=电池的额定容量(Ah)
4、/ 放电制时间(h) 为了对容量不同的电池进行比较，放电电流不用绝对值(安培)表示，而用额定容量 C 与放 电制时间的比来表示，称作放 电速率或放电倍率。20h 制的放电速率就是 C/20=0.05C，单位为 A。 因此，上述 NP612 型电池的容量指 标 6Ah 是在 20h 制的放电速率，即 0.05C 放电速率下测定的。 对于 NP612 型电池，0.05C 等于0.3A 的电流。 三、测试 UPS 蓄电池 测试 UPS 电池的目的是确定该电池是否满足 UPS 电源的使用要求。这在更换 UPS 电池和判定原有 UPS 电池是否失效时是必须的。 在实际维修 UPS 时，一般的 UPS 电
5、源对电池的要求：满足原来使用电池的端电压；电池应具有在启动放电瞬间就能输出大电流的特性；满足一定容量和内阻，以保证逆变供电的时间。 从以上 UPS 电源对电池的要求可见，单凭测量 UPS 电池的端电压是不能确定电池好坏的。 1测量 UPS 电池的端电压 (1)离线测 量电池的端电压 离线测量电池的端电压是指电池在脱离原连接线路的情况下，使用万用表的 DC 电压档或电压表直接测量电池两端的 电压。被测电池端电压为 12V 左右，最低不能低于 10.5V。不足 10.5V 的电池即为欠压或可能已失效的电池。若这种电池在经过充电或激活充电后端电压仍达不到 12V，即为失效电池。 (2)在线测 量电池
6、的端电压 在线测量电池的端电压是指在 UPS 电源工作的情况下，使用万用表的 DC 电压档或电压表测量电池两端的电压。市电供电状态的 UPS，由于电池处于充电状态，端电压大于 12V。当电池的端电压下降到 10.5V 时，正常的 UPS 电源会启动机内的电池欠压自动保护电路，使 UPS 进入既无市电供电又无逆变供电的保护状态。 2测试 UPS 电池是否具有启动瞬间输出大电流的特性 后备式 UPS 电源由市电供电向逆变供电的切换时间要求小于7ms，一般设计为 45ms 左右。这就是说，一旦市 电 供电中断，UPS 电池必须在小于 45ms 时间内输出负载所需的电流。有些失效的电池能够满足端电压和
7、容量的要求，但不能在少于 45ms 内放电电流达到大电流的要求。由这种电池造成的 UPS 故障表现为：UPS 在空载或轻载时能逆变切换成功，增大到正常负载时逆变失败。 3判别 UPS 电池的内阻和容量 质量良好的 UPS 电池内阻在 2030m 左右，当内阻超过80m时，需要对电池做均衡充电处理或活化处理。电池内阻的增大，必然伴随实际输出能量的降低，从而表现为电池的容量减小。此外，还有造成电池的容量减小其他因素，如 电解液损失等。 测试电池内阻是否增大，决不可用万用表的电阻档直接测量，应采用间接测量计算的方法，实际维修时可用如下简单方法判别电池的内阻是否增大： 用一节好的电池和一节怀疑内阻增大
8、的电池做串联充电实验(如在 500VA 的 UPS 中两 节 12V 电池串联使用)。在充电过程中同时测量对比两节电池的端电压，内阻增大的电池获得的充电电压比好电池高，充电电压差别大小反映出内阻差别的程度。 若电池仅仅是容量不足，则主要表现为 UPS 可逆变供电的时间缩短，而 UPS 的带载能力、市电供电与逆变供电之间的切换等都不受影响。 四、科学使用 UPS 蓄电池 科学使用 UPS 电池就是要明确电池的正确使用方法，延长电池的寿命，使之发挥最大的作用。 1控制好充电电压，防止过压充电 对于端电压为 12V 的电池，正常的浮充 电压在 13.513.8V 之间。浮充电压过低，电池充不满，浮充
9、电压过高，会造成过压充电。当浮充电压超过 14V 时，即认为是过压充电。 过压充电会导致电解液中的水被分离成氢和氧气而溢出，使电池的寿命缩短。 2控制好充电电流，防止过流充电 理想的充 电电流应采用分阶段定流充电的方式，即在充电初期采用较大的电流，充电一定时间后，改为较小的电流，至充电末期改用更小的电流。充 电电流的设计一般为 0.1C，当充 电电流超过 0.3C 时可认为是过流充电。过流充电会导致电池极板弯曲，活性物质脱落，使 电池损坏。 3防止 UPS 电池过流放电 电池实际放出的容量与放电电流有关。放电电流越大，电池的效率越低。例如，12V/24Ah 的电池当放电电流为 0.4C 时，放
10、电至终止电压的时间是 1 小时 50 分，实际输出容量 17.6Ah，效率为73.3%。当放电电流为 7C 时，放 电至终止电压的时间仅为 20s，实际输出容量 0.93Ah，效率为 3.9%。所以 应避免大电流放电，提高电池的效率。一般电路设计和用户选择负载，都要保 护 UPS 电池逆变放电电流不超过 2C。 4防止 UPS 电池深度放电 尽管小电流放电，能提高电池的效率，但是当用极小电流(小于 0.05C)长时间放电时，将导致电池实际放出容量超过其额定容量，从而造成电池严重的深度放电。按厂家的数据，当电池放电深度为 100%时， 电池实际 使用寿命约为200250 次充放电循环；放电深度为
11、 50%时，约为 500600 次充放电循环。因此，在使用 UPS 时，既要避免重 载过流放 电，又要避免长时间轻载逆变造成电池深度放电。 5定期操作 UPS 市电长期不停的地区，用户要每隔一定时间，例如 3 个月，人 为关断 UPS 交流输入，使用 UPS 电池逆变供电。 这种定期的实验操作，有助于延长电池寿命。一般正常使用的 UPS，其电池寿命不超过 5 年。 五、维护 UPS 电池的技巧与方法 UPS 电池一般为免维护蓄电池，但在有些情况下维护 UPS 电池是十分必要的，且有实际意义。 1欠压电池的充电技巧 有些 UPS 电池欠压是由于 UPS 逆变器末级驱动电路损坏，造成电池放电所致。
12、若在修好电路故障后，及 时将电池接入原电路充电，仍然会使电池复好如初。问题在于，欠 压的电池无法使 UPS 启动成功，即切换到市电( 充电)状态。此时，可用如下办法解决： (1)先用好的 电池将 UPS 启动到市电状态后，再撤掉好电池换上待充电的欠压电池。注意：调换电池时，要求 UPS 空载运行。一般UPS 进入市电状态后，只要保持输入市电正常，撤掉电池不会影响市电供电状态。 (2)将欠压 的电池先充电到 10.5V 以上，再接入原 UPS 电路，便可使 UPS 成功启动。给欠压的电池充电，可利用微机电源中的+12V 电源给电池直接充电 。充电中注意观察充电电流，根据测出的实际充电电流，以确定
13、是否加限流电阻。 2电池的活化处理 活化处理是指对电池的均衡充电。下列几种情况都会导致电池的内阻增大、端电压太低或容量减小，这些电池需要通过均衡充电来恢复其原有的性能指标。 (1)长时间 放置不用，超过静态存储时间的电池。常温环境，一般 UPS 电池的静态存储时间为 9 个月。当温度为 3140时，静态存储时间为 5 个月。 (2)放电后未能及 时充电的电池。 (3)长期工作于浮充状 态(即 UPS 长期工作于市电状态) 并超过静态存储时间。 (4)不慎放 电，将电池端电压放至低于终止电压。 均衡充电电流一般选 0.3C 或略小于 0.3C。额定电压为 12V 的电池，均衡充电电压一般选 14.5V。没有专用充电器的用户，可参考上述数据搭接出复活旧电池所需的电路。
