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      UPS電源的選擇與電池的配置計算


      UPS 是英文交流不停電供電系統的縮寫 , 中文名稱為“不間斷電源”。UPS 電源含有儲能裝置,通過逆變器的輸出恒壓恒頻。按工作方式劃分,UPS 有后備式、在線式、在線互動式三種。

      由于后備式 UPS 在斷電時切換上有 2-4 ms 的延遲,對于供電要求高的用電設備多采用在線式 UPS。


      UPS 的兩個主要功能:

      市電正常時 UPS 可以改善市電質量,濾除市電中的干擾,這時候的 UPS 相當于一臺穩壓器。

      停電時,UPS 通過蓄電池、逆變器產生交流電源,不間斷地為負載供電,相當于一臺逆變器。

      2、UPS 的選擇

      面對市場上眾多品牌和各種型號的 UPS , 選擇合適的 UPS 主要考慮技術性能、 可維護性和價格這三個方面。

      以下是選擇 UPS 時需考慮的一些注意事項:

      ⑴臺站,工作早期,一臺計算機加上一臺打印機,需求功率小,對電源精度要求不高,多選用后備式。

      而今,各臺站聯網計算機等用電設備數量大增,可用功率要求較高, 推薦使用在線式 UPS。

      在線式 UPS具有穩壓、穩頻和零切換時間,且對負載無干擾,尤其適合距離市區較遠且電源波動較大的臺站。

      ⑵在技術性能方面,

      一要考慮技術的先進性。如最好有 DSP 控制技術;支持經濟模式(ECO 式);高功率要求的(如雷達)配電類型需三進三出(三相五線);寬輸入電壓范圍等。

      二要性能指標符合要求。如較高的功率因數,帶載能力要強;模塊化設計和高可靠性。

      三是輸出電壓穩定度要好,有承受瞬間過載的能力。

      ⑶鑒于氣象臺站全天候、 不間斷工作特點,UPS的選擇更要注意可靠性, 需適合長時間不間斷開機工作使用。

      ⑷對于長效型 UPS,外接電池組要夠用,具有數字化充放電和自我保護功能。

      ⑸如不考慮配置大容量的蓄電池組, 配置 UPS時,需考慮該 UPS 允許搭配發電機使用。同時,要根據負載情況,制定 UPS 與發電機之間的功率配比。在發電機啟用方便、及時的地方,可考慮適當減少 UPS蓄電池的配置,降低 UPS 的采購和更新成本。反之,則加大蓄電池的配置數量,延長蓄電池供電時間。

      ⑹附加的蓄電池組如受到 UPS 本機充電電路限制,可考慮外加智能充電設備。

      ⑺蓄電池的工作時間的確定。一般情況下,滿載時, 蓄電池的供電時間=(蓄電池組工作電壓 * 蓄電池組容量)/(主機功率 * 功率因數)。

      如一 10 KW 的UPS 系統,配兩組蓄電池,每組蓄電池 16 節 ,單節電池電壓 12 V,容量 100 ah。在功率因數為 0.7 時,該UPS系統的蓄電 池 組 理 論 供 電 時間為(16*12*2*100)/(10*1000*0.7)≈5.5。即 滿載時 UPS的斷電供電時間最多為 5.5 h。

      ⑻UPS 的性能和價格是成正比的,性能越多、指標越高往往價格也越高。如是否是金屬外殼、是否有輸入/輸出隔離變壓器、 是否有功率因數補償、 是否SP 控制、是否大屏幕 LCD 顯示等,每一項都有附加值。

      普通臺站選擇 UPS 設備,建議不要追求過多的性能指標,視需要而定,以性能夠用、性價比夠高即可。

      ⑼在選擇 UPS 設備時,要考慮到放置 UPS 電源系統設備的空間大小,

      使用和維護的安全性等。

      ⑽UPS 設備的品牌、信譽度、器件的國產化率也是考慮的一個方面。目前,國產品牌的 UPS 性能、質量已能滿足需要,售后服務完善,值得購買時考慮。

      3、配合 UPS 的空開選擇

      確定了合適的 UPS 設備后,給 UPS 配電的空開也需慎重選擇,以保證 UPS 系統的正常運行。

      一般情況下, 用一個簡單公式來確定 UPS 輸入輸出空開的電流:

      輸入空開的電流=2*UPS 容量

      輸出空開的電流=1.5*UPS 容量

      4、UPS 外接電池組的確定

      UPS 的外接蓄電池組是保證 UPS 能夠不間斷持續供電的重要組件。給 UPS 主機配置合適的蓄電池組,才能讓 UPS 系統發揮最大效用。蓄電池的選擇以信譽度高的品牌為好, 要保證蓄電池良好的充放電效率。

      一般來講,UPS 蓄電池組的容量等于負載工作電流與預計最大斷電后供電時間的乘積。

      在負載電流保持相對恒定的情況下,UPS 續航時間長短取決于蓄電池組的容量。然而,蓄電池的有效容量與標稱容量有一定的差距。

      蓄電池的有效容量與電池本身質量、工作環境溫度、電池放電系數等有關。如果 UPS 蓄電池組放置在合格的機房或工作間內,環境溫度的影響可以忽略。如蓄電池組處于未加裝供暖設施的房間內, 選擇蓄電池的容量時需視環境溫度低的程度適當加大。

      為了更方便的計算 UPS 所配蓄電池組的容量,

      建立如下計算公式:C=I*T*α*η

      其中,C 代表蓄電池組的有效容量, 單位是安時(ah)。I 代表負載工作電流,單位是安(A)。T 代表斷電后工作時間,即續航時間,單位是小時(h)。η 為放電效率系數,

      參考電池廠家提供的電池參數表。α 為溫度系數,關系如表 1。

      如設計一個 UPS 系統,斷電保障時間 T 為 10 h,負載工作電流 I 為 15 A。假設環境溫度為 25 ℃,蓄電池放電效率為 0.6,則所需蓄電池組的有效容量 C=15*10*1*0.6=90 ah。

      即,該 UPS 如想完成 10 h 斷 電保障,蓄電池的最低容量為 90 ah。故而,購買的蓄電池標稱容量應為 C/η=90/0.6=150 ah。當然,再考慮到系統余量和安全性,適當增加 10-20%的蓄電池容量較為妥當。

      這樣, 根據現有鉛酸蓄電池的規格,該UPS系統可配兩組 12 v 90 ah 的 蓄電池或一組 12 v180 ah 的蓄電池。

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