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UPS 電池介紹及相關應用說明

UPS 電池介紹及相關應用說明. 單一電池. 電池並聯. 電池串聯. 電池簡介. 符號 單位 電壓： VDC ( 直流電壓 ) 容量： AH (Amp-Hour) or W 。 Ah 代表放電電流 (A) 與放電時間 (hour) 的乘積，但是電池所標示的容量（ Ah ）須以廠商的定義為主 一般來說 AH 大都是指 20 Hours 的 discharging rate, 但是 AH 的估算並非”線性” , 大略說明如下 , 或是可以參考電池規格書上的詳細資料. 基本應用注意事項.

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UPS 電池介紹及相關應用說明

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Presentation Transcript

  1. UPS電池介紹及相關應用說明

  2. 單一電池 電池並聯 電池串聯 電池簡介 • 符號 • 單位 • 電壓：VDC (直流電壓) • 容量：AH (Amp-Hour) or W。 Ah代表放電電流(A)與放電時間(hour)的乘積，但是電池所標示的容量（Ah）須以廠商的定義為主 • 一般來說AH大都是指20 Hours的discharging rate, 但是AH的估算並非”線性”, 大略說明如下, 或是可以參考電池規格書上的詳細資料

  3. 基本應用注意事項 • 電池若串聯使用則電壓會上升一倍,但容量不變, 反觀若並聯使用則電壓維持不變但容量會上升一倍. 例如：Galleon 1Kva之電池電壓額定值為36Vdc,因此使用時必須使用3顆12Vdc的電池串聯, 若要延長放電時間則亦須使用3顆12Vdc的電池先串聯後再給予並聯再連接到電池輸入端子上 • 同一串的電池中必須使用同廠牌、同容量、同型號的電池，否則會因電池特性不同造成危險 • 並聯的電池儘量要求使用相同廠牌、容量及型號的電池，若無則較不會有3-2所述的重大危害產生、但因使用不同容量、廠牌的電池做並聯則因電池特性不同較容易使其中的一組電池降低使用年限

  4. 電池特性 • 免保養:過充電時，水電解產生氣體。其氣體被極板所吸收並還原成電解液，所以電池是免保養。 • 可做任何方位的擺置，因為所產生的氣體可自行吸收而不使電解液漏出: 無解液溢出可使用於各種場合，因為電解液被極板及隔離板所吸附，而無游離狀之電解液，所以在正常操作下，過充所產生之氣體並不會散出，可以做任何方位的擺置，並可用於家庭、辦公室中。 • 安全設施: 異常過充電及錯誤之充電方式，均會產生大量之氣體。本電池具有安全塞之裝置，防止電池內壓過大，並將氣體排出電池外。 • 長期放置後經補充電即可使用: 用鉛鈣合金格子體之電池，在自行放電率上要比以往使用鉛銻合金少1/3至1/4，所以它能長期保存。 • 高性能鉛酸電池: 內部阻抗低，高率放電性能良好，可應用於各種用途。基本應用包括循環使用（含重覆之充電及放電）和浮充使用（平常於充飽電狀態，必要時可提供電力）。 • 經濟上之效益: 100% 放電之循環使用中，可達 260 次或更多。在浮充使用可達三年以上壽命，具有小形、輕量化、高性能，可降低電力裝置所需之費用（室溫25℃）。

  5. 產品應用

  6. 電池結構

  7. 充電方式 – 定電壓充電 • 定電壓充電(Constant Voltage) • 此方式是以定電壓來提供電池一定電壓的方式。此方式利用與電池不同的電壓來對電池充電。充電電流最初很大，逐漸減小至它充電結束。它需要根據蓄電池充電和溫度特性來設置充電電壓。電壓不準確將導致過充電或充電不飽和。

  8. 充電方式 – 定電流充電 • 定電流充電(Constant Current) • 充電時間和充電量很容易計算，但需要一個昂貴的電路來進行精確計算定電流，因此，此方式並不常用

  9. 充電方式 –兩段式充電 • 兩段式充電 • 此裝置最初設定高端電壓，當充電與上升的電池電壓至指定值時(充電電流下降)。第二裝置以較低電流充電達到所設定的電壓，此方式在循環使用期間可快速充電，即使長時間充電也不會發生過充電。

  10. 電池放電特性 Note：表格中的CA代表容量電流,以7AH電池來說, 1CA即為1x7= 7Amp； 3CA即為 3x7 = 21AH； 0.05CA即為0.05x7= 0.35Amp.

  11. 電池自行放電特性

  12. 自行放電與補充電的時機 • 電池殘存容量為80~100%時，不必補充電。但是，要有100%定格容量時，放電前必須補充電 • 電池殘存容量在40~80%時，請將電池補充電 • 電池殘存容量為0~40%時，即使進行補充電，容量可能也無法回復。所以，請勿將電池長期放置至如此

  13. 保管溫度與補充電的間隔

  14. 使用壽命-循環使用壽命

  15. 浮充使用壽命

  16. 電池壽命縮短之主要原因 • 深度放電：放電條件為較大的放電量則會縮短循環壽命。 • 大電流放電：用小放電量放電之後，再以很大電流放電則會縮短使用壽命。 • 大電流充電：極大充電電流產生的氣體在一定量時，會超過電池吸收速率，這將使內壓上升，氣體從安全塞中排出，最終電解液被大量消耗。在浮充狀態下充電，尤其要注意此點。 • 過充電量：若電池已經過充電時，其電池各組成要件（極板／隔離板及其他）都將因電解液散失而受損，所以在浮充充電條件下，過充電會變成決定電池壽命之一重要因素。 • 周遭溫度之影響：若周遭溫度過高將加速電池各部份之劣化，若以定電壓充電，在高溫下以非必要之大電流充電，結果將導致電池壽命縮短。但若於低溫充電會有氫氣產生，氫氣產生使得內部壓力增大或電解液減少，終至縮短壽命

  17. Output Watt Output Watt = DC Efficiency = Battery Voltage x Battery Current Battery Output 放電時間的計算基本說明 • UPS為一個DC->AC的電子設備,主要係將蓄電池的DC電壓透過相關線路轉換成交流的AC output,進而使連接設備在市電中斷的狀況下依舊可以正常工作, 然而這類的轉換均會有一些無效的損失產生,這些損失相對的也會耗去電池容量,這類的損失一般來說有：散熱風扇、 Switching loss of power devises & heat. 因此我們再計算放電時間時必須將此部份一併算入以免造成計算出來的預估時間與實際值誤差過大 • 一般來說這些損失的總和我們可以使用一個稱謂『DC Efficiency』來替代, DC Efficiency永遠一定小於1,而DC Efficiency的計算方式為 • 一般在計算DC Efficiency時均會取三個樣本：A. Battery High ( 12Vdc / Pcs)、B. Battery Normal(11Vdc / Pcs) & Battery Low(10.5Vdc / Pcs), 再將其平均取的一個平均值,即為DC Efficiency

  18. 計算步驟 • 首先要先知道負載的大小, 如果負載單位為Watt則不需要再乘以功率因數, 若為VA則要再乘以功率因數(0.6~0.7) 才能得到（實功）來計算 • 得知使用實功後需要再除以DC Efficiency, 一般來說Line-Interactive機種以0.72來計算,若為On-Line Galleon機種則以0.83來計算 • 計算後將該值除以電池數即可得知每顆電池的消耗功率,再至CSB or Yuasa的網站找到相對應的電池Spec,截止電壓約以10.2Vdc來計算即可以得知預估的放電時間 • CSB網站：www.csb-battery.com.tw；Yuasa網站：www.yuasa.com.tw • Example 1：300VA load, 使用Vesta 650則及放電時間計算方式為 • 300 x 0.6 / 0.72 / 1 = 250W / Pcs • 至CSB網站查詢12V/7AH的電池規格書即可得知放電時間約為8~9分鐘

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