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不问断电源UPS容量计算方法与日常管理维护

发布时间:2015-04-02    来源:http://www.ysddy.com

随着电子设备在办公及日常生活中的普遍使用,由于电脑服务器、电脑网络设备、监视、监控等电子设备需要稳定的工作环境,电子设备的保护神不间断电源UPS为这些电子设备提供必要不问断、稳定的电源,不间断电源UPS因此也得到了广泛的应用。在实际应用中,设计人员需要正确计算出不间断电源UPS容量及其电池。在使用不间断电源UPS过程中,管理要到位,使用和维护要科学,这样才使不间断电源UPS更经济,更实用。

1 UPS的额定容量标称法

不间断电源UPS(以下简称UPS)的额定容量是指UPS的最大输出功率(电压V和电流A的乘积)。通常市场上销售的UPS电源,容量较小的以“w” (瓦特)为单位来标识;超过1 kW时,用“VA”(伏安)标识,“w”与“VA”值是有区别的。

1 kW以内的小容量UPS一般都用“W”表示容量,容量在1—500 kVA的UPS都用VA而不是w来表示容量。“w”和“VA”之间的换算如下公式计算出来:W;VA×功率因数,功率因数在0一l之间,它表示了负载电流做的有用功(w)的百分比。只有纯电阻用电器或设备,如电热器或电灯泡等的功率因数为1。对于有电抗(容抗、感抗)设备来说,有一部分负载没有作功,这部分电流是谐电抗电流。它是电抗(容抗、感抗)负载特性引起的,其称为无功功率。

一般我们所说的功率为实际功率,电路中总功率(称视在功率)的平方=实际功率的平方+无功功率的平方,以“VA”为单位,其值比“w”值大。在功率因数为1时,“W”和“VA”值相同。

2 UPS容量的确定

UPS容量应按总功率选择,若选择不当,通常会出现以下2种情况:一是容量过小,即所谓小马拉大车,很可能会造成UPS的快速损坏;二是容量过大,造成资金的浪费。因此,正确地选择UPS的容量对设计人员来说是一件重要的事情。

在选择l kVA及以上容量的UPS时,应调查清楚UPS供电范围内的设备实际功率及设备功率因数,计算好视在功率,如果对备功率因数不详则取0.8,实际负载情况:S=ΣP沂即实际所有负载的总和ΣP!i,再除以功率因数f(f=0.6—0.8),可得到实际负载容量s,即视在功率。根据视在功率、转换效率、裕度来确定UPS容量。UPS容量=视在功率,UPs转换效

率×裕度。UPS将输入的市电或其配用直流电池电源转换成稳定输出

电源。在转换过程中因UPS自身的原因不能100%地转化,在UPS自身上消耗一部分电能,其余才供给其他设备使用,转换效率越高,UPS自身上消耗的电能比例就越低,同等容量时,供给负载能力强,经济效益越大。购买时应选转换效率较高的UPS品牌型号。UPS的裕度是根据设备启动容量,在足够可靠性下而定,24 h运行无人值守的使用无感性负载的环境应选1.5—2;仅做市电停电下有足够时间安全关闭设备及启动时不带负载的选1.05一1.5即可。有感性负载,或者负荷站比例比较大的环境,

应根据感性负载启动电流的大小来选裕度。如果感性负载启动电流为正常运行的电流的N倍,UPS的裕度=无感性负载比例×无感性负载裕度+感性负载比例x启动电流为正常运行的电流的倍数N。为节约投资,在满足时间的要求下,电池组无须加大。

3 UPS配用电池容量选择

UPS容量确定后,就需要给它配电池。UPS的电池供电时间受电池负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。在选择电池容量时,必须确定市电停电情况下最小供电负荷时应保证的供电时间。根据UPS电池供电时间,可以计算出电池放电电流,然后选择电池容量。为确保电池的使用寿命及合理投资,电池放电电流应为40%一60%的额定电池容量。24 h运行无人值守,供电时间长达8 h及以上的环境选40%。电池放电电流可以按以下经验公式计算。放电电流=视在功率(vA)/UPS转换效率,电池放电平均电压。电池容量≥放电电流×实际负载放电时间,放电深度。电池是不可能完全用尽的,需要保留一定的剩余容量。

12 v铅电池组的放电终止电压为lO.5 V,为确保电池的使用寿命40%.60%的额定电池容量,电池放电约60%就必须充电,即电池剩余容量约≥40%。

4 UPS容量及配用电池容量计算例子

现已知总设备容量为2 kW,负载为一般办公室内多台电脑设备,求UPS的选型和故障后供电时间,持续最长时问10 h,电池组电压为240 V,如何选择UPS的容量?

(1)假设负载的功率因数为0.8,负载的总视在功率=2kW/0.8=2.5 kVA。

(2)UPS的逆变器的效率为0,85。UPS的负载为一般办公室内多台电脑设备,启动时为元负载或轻负载,UPS的裕度选1.05~1.5。UPS的裕度选1.05时,UPS容量=视在功率,UPs转换效率×裕度=2.5 kVA/0.85×1.05=3.08 kVA。UPS的裕度选1.45时,UPS容量=视在功率/UPs转换效率×裕度=2.5 kVA/0.85×1.4=4.41 kVA,即UPS容量在3.08—

4.41 kVA。

(3)选用4 kVA或5 kVA的UPS。

(4)持续最长时间为10h,电池组电压为240 V,放电电流=视在功率(VA姗Ps转换效率,电池放电平均电压=25kvA,0.85/240V=12.25 A。电池容量≥放电电流×实际负载放电时间/放电深度。放电深度取60%时。电池容量=12.25 A×10/I),6=204 All。

在满足要求下节约投资,选用12 V 200Ah电池,共20节,额定电压为240V。

(5)确定UPS容量为4kVA或5 kVA。配12 V 200 All电池。共20节,额定电压为240V。

5 UPS使用与维护技巧

UPS是使用简单但易损的设备,得当的管理、科学的使用和维护将会延长UPS的寿命,节约投资。

5.1尽量不接电感性负载

因为电感性负载的启动电流往往会超过额定电流的3—4倍,这样就会弓l起UPS的瞬时超载,影响UPS的寿命。电感性负载包括夏天常用的电风扇、冰箱等。如果接有电感性负载,因加大UPS的容量,为节约投资,在满足时间的要求下,电池组无须加大。

5.2定期维护蓄电池

UPS的一个非常重要的组成部分就是蓄电池,电池昂贵,多数中小型的UPS都采用无需维护的密封式铅酸蓄电池,表面上它不需要维护,但尚需要定期维护。在实际使用中首先是电池损坏。电池在高温环境下更易损坏或爆炸,温度高了会缩短电池寿命,温度低了将达不到标称的容量。把UPS放在通风散热良好的地方。UPS的电池运行环境温度要求在0—30℃,25℃时UPS效率最高。通常,每半年应该给UPS测量一下各节电池的端电压及其放电电流,如果电压不合格就应该使用均衡的恒压限流(o.5 A)充电,若不奏效,必须更换新电池;统一放电深度到60%后.测量各节电池的放电电流,不合格或与其他节电池相差很大的电池,必须更换。如当地长期不停电,应3个月定期中断供电,使UPS带负载放电一次,放电深度约50%,不宜超过60%。过放电易造成极板脱落或短路。由于长期电池没过电,蓄电池长期处于浮充的充电状态。电池会发生电解液“中毒”,它只能提供很小的容量放电。

5.3注意防雷击与接地

雷击是所有电器的天敌。中大型UPS系统,其接入的市电端要有电源防雷装置。UPS外壳接地电阻应足够小,避免与电源防雷装置接地榴连。如果电源防雷装置接地电阻很小(小于4n),泻流能力强,则UPS系统可以与之相连。

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