UPS電源蓄電池12V24AH
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德國陽光蓄電池充放電注意事項:
一、放電前,應提前對電池組做均充,以使電池組達到滿充電狀態,然后靜置12-24h后進行放電測試。
一、放電同時,記錄電池組浮充總電壓、單體浮充電壓、負載電流、環境溫度以及整流器(或開關電源)的其它設置參數,同時檢查所有的螺釘是否處于擰緊狀態。
二、放電期間試驗應同時檢查各蓄電池本體有無異常(電池溫度有無異常、有無鼓包、有無放電聲響。)
三、直流屏蓄電池總電壓放電如果在額定時間之內減少到205V時態,蓄電池組不能故意循環放電使用,以免蓄電池組因使用不當而損壞或大幅降低使用壽命。
四、直流屏所配蓄電池閑置6個月后(包括未安裝及安裝后未運行的情況),必須對其進行補充電,以免蓄電池組因欠充而損壞或大幅降低使用壽命。
五、直流屏蓄電池放電試驗建議每半年進行一次,每次放電時間不超過額定時間的70%。(過深度放電會導致蓄電池無法回充,造成蓄電池損壞。
影響電池壽命的因素
1、溫度
溫度對電池的影響較大,太高或太低都會導致電池使用壽命下降(高溫導致過充電,低溫導致充電不足),尤其是高溫,對電池壽命的影響尤為明顯。一般來講,環境溫度應該控制在25℃左右。
2、放電深度
放電深度對電池使用壽命的影響也非常大。電池放電深度越大,循環使用次數就越少,因此在使用時應盡量避免深度放電。小電流放電容易造成深度放電。
3、浮充電壓
由于UPS電池屬于備用工作方式,市電正常情況下處于充電狀態,只有停電時才會放電。為延長電池的使用壽命,需合理設置浮充電壓。浮充電壓過低,會導致充電不足,電池負極不可逆轉的硫酸鹽化;浮充電壓過高,會加速水的損失和正極板的腐蝕。另外,不同型號、規格、批次的電池不能混用,混用會導致各單節電池浮充電壓不一致。
4、充電電流
電池充放電電流一般以C來表示,C的實際值與電池容量相關。例如,100AH的電池,C=100A。一般來說,鉛酸免維護電池的最佳充電電流為0.1C左右,充電電流過大或過小都會影響電池的使用壽命。
5、定期保養
電池在使用一段時間后要進行定期檢查,根據市電供電質量做好相應的保養。市電質量較好,長期不停電的地方,應該每隔一段時間對電池進行活化放電,以防電池長期處于浮充狀態,活性變差。時間間隔可以為半年一次,放電深度約電池容量的30%。
保持適宜的環境溫度
通常來說,影響電池壽命較大的因素是環境溫度。一般電池生產廠家要求的最佳環境溫度是在20-25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高,但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據試驗測定,環境溫度一旦超過25℃,每升高10℃,電池的壽命就要縮短一半。目前UPS所用的蓄電池一般都是免維護的密封鉛酸蓄電池,設計壽命普遍是5年,這在電池生產廠家要求的環境下才能達到。達不到規定的環境要求,其壽命的長短就有很大的差異。另外,環境溫度的提高,會導致電池內部化學活性增強,從而產生大量的熱能,又會反過來促使周圍環境溫度升高,這種惡性循環,會加速縮短電池的壽命。
定期充電放電
UPS電源中的浮充電壓和放電電壓,在出廠時均已調試到額定值,而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的,使用中應合理調節負載,比如控制微機等電子設備的使用臺數。一般情況下,負載不宜超過UPS額定負載的60%.在這個范圍內,電池的放電電流就不會出現過度放電。
UPS因長期與市電相連,在供電質量高、很少發生市電停電的使用環境中,蓄電池會長期處于浮充電狀態,日久就會導致電池化學能與電能相互轉化的活性降低,加速老化而縮短使用壽命。因此,一般每隔2-3個月應完全放電一次,放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢后,按規定再充電8小時以上。
利用通訊功能
目前,絕大多數大、中型UPS都具備與微機通訊和程序控制等可操作性能。在微機上安裝相應的軟件,通過串/并口連接UPS,運行該程序,就可以利用微機與UPS進行通訊。一般具有信息查詢、參數設置、定時設定、自動關機和報警等功能。通過信息查詢,可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負載利用率、電池容量利用率、機內溫度和市電頻率等信息;通過參數設置,可以設定UPS基本特性、電池可維持時間和電池用完告警等。通過這些智能化的操作,大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。
及時更換廢/壞電池
目前大中型UPS電源配備的蓄電池數量,從3只到80只不等,甚至更多。這些單個的電池通過電路連接構成電池組,以滿足UPS直流供電的需要。在UPS連續不斷的運行使用中,因性能和質量上的差別,個別電池性能下降、儲電容量達不到要求而損壞是難免的。當電池組中某個/些電池出現損壞時,維護人員應當對每只電池進行檢查測試,排除損壞的電池。更換新的電池時,應該力求購買同廠家同型號的電池,禁止防酸電池和密封電池、不同規格的電池混合使用。
開關電源紋波的測量
基本要求:使用示波器AC耦合,20MHz帶寬限制,拔掉探頭的地線
1,AC耦合是去掉疊加的直流電壓,得到準確的波形。
2,打開20MHz帶寬限制是防止高頻噪聲的*,防止測出錯誤的結果。因為高頻成分幅值較大,測量的時候應除去。
3,拔掉示波器探頭的接地夾,使用接地環測量,是為了減少*。很多部門沒有接地環,如果誤差允許也直接用探頭的接地夾測量。但在判斷是否合格時要考慮這個因素。
還有一點是要使用50Ω終端。橫河示波器的資料上介紹說,50Ω模塊是除去DC成分,精確測量AC成分。但是很少有示波器配這種專門的探頭,大多數情況是使用標配100KΩ到10MΩ的探頭測量,影響暫時不清楚。
上面是測量開關紋波時基本的注意事項。如果示波器探頭不是直接接觸輸出點,應該用雙絞線,或者50Ω同軸電纜方式測量。
在測量高頻噪聲時,使用示波器的全通帶,一般為幾百兆到GHz級別。其他與上述相同。可能不同的公司有不同的測試方法。歸根到底第一要清楚自己的測試結果。第二要得到客戶認可。
關于示波器:
有些數字示波器因為*和存儲深度的原因,無法正確的測量出紋波。這時應更換示波器。這方面有時候雖然老的模擬示波器帶寬只有幾十兆,但表現要比數字示波器好。
泰克公司有專門分開測量上述兩種紋波(噪聲)的軟件,可以看一下參考資料5。同樣,關于示波器的接地,電源測試的相關知識,也可以看一下。
開關電源紋波的抑制
對于開關紋波,理論上和實際上都是一定存在的。通常抑制或減少它的做法有三種:
1、加大電感和輸出電容濾波
根據開關電源的公式,電感內電流波動大小和電感值成反比,輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。
同樣,輸出紋波與輸出電容的關系:vripple=Imax/(Co×f)。可以看出,加大輸出電容值可以減小紋波。
通常的做法,對于輸出電容,使用鋁電解電容以達到大容量的目的。但是電解電容在抑制高頻噪聲方面效果不是很好,而且ESR也比較大,所以會在它旁邊并聯一個陶瓷電容,來彌補鋁電解電容的不足。
同時,開關電源工作時,輸入端的電壓Vin不變,但是電流是隨開關變化的。這時輸入電源不會很好地提供電流,通常在靠近電流輸入端(以BucK型為例,是SWITcH附近),并聯電容來提供電流。
上面這種做法對減小紋波的作用是有限的。因為體積限制,電感不會做的很大;輸出電容增加到一定程度,對減小紋波就沒有明顯的效果了;增加開關頻率,又會增加開關損失。所以在要求比較嚴格時,這種方法并不是很好。關于開關電源的原理等,可以參考各類開關電源設計手冊。
2、二級濾波,就是再加一級LC濾波器
LC濾波器對噪紋波的抑制作用比較明顯,根據要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容構成濾波電路,一般能夠很好的減小紋波。
采樣點選在LC濾波器之前(Pa),輸出電壓會降低。因為任何電感都有一個直流電阻,當有電流輸出時,在電感上會有壓降產生,導致電源的輸出電壓降低。而且這個壓降是隨輸出電流變化的。
采樣點選在LC濾波器之后(Pb),這樣輸出電壓就是我們所希望得到的電壓。但是這樣在電源系統內部引入了一個電感和一個電容,有可能會導致系統不穩定。關于系統穩定,很多資料有介紹,這里不詳細寫了。
3、開關電源輸出之后,接LDO濾波
這是減少紋波和噪聲最有效的辦法,輸出電壓恒定,不需要改變原有的反饋系統,但也是成本最高,功耗最高的辦法。任何一款LDO都有一項指標:噪音抑制比。是一條頻率-dB曲線,如右圖是凌特公司LT3024的曲線。
對減小紋波。開關電源的PCB布線也非常關鍵,這是個很赫手的問題。有專門的開關電源PCB工程師,對于高頻噪聲,由于頻率高幅值較大,后級濾波雖然有一定作用,但效果不明顯。這方面有專門的研究,簡單的做法是在二極管上并電容C或RC,或串聯電感。
4、在二極管上并電容C或RC
二極管高速導通截止時,要考慮寄生參數。在二極管反向恢復期間,等效電感和等效電容成為一個RC振蕩器,產生高頻振蕩。為了抑制這種高頻振蕩,需在二極管兩端并聯電容C或RC緩沖網絡。電阻一般取10Ω-100Ω,電容取4.7pF-2.2nF。
在二極管上并聯的電容C或者RC,其取值要經過反復試驗才能確定。如果選用不當,反而會造成更嚴重的振蕩。
對高頻噪聲要求嚴格的話,可以采用軟開關技術。關于軟開關,有很多書專門介紹。
5、二極管后接電感(EMI濾波)
這也是常用的抑制高頻噪聲的方法。針對產生噪聲的頻率,選擇合適的電感元件,同樣能夠有效地抑制噪聲。需要注意的是,電感的額定電流要滿足實際的要求。比較簡單的做法,不再詳細解釋。