长期以来,无论是国内还是国外,也不论是通信系统还是UPS系统,人们都习惯于用两组电池并联起来与一台UPS或一台通信设备配套使用。不知道是因为习惯势力还是因为别的什么原因,这种并联使用的方式竟成了设计者们和使用者们的一条必须遵循的原则,但笔者认为,则大可不必,只要用户能按照电池生产厂家的使用说明书对电池维护保养好,只用一组电池也就足够了,不但足够,而且这一组电池的使用效果(如:电池的稳定性、可靠性、均衡性、尤其是电池的使用寿命等)会比用两组电池并联使用时的情况好得多。特别是对于阀控式密封铅酸蓄电池来讲尤其是这样。
那么,笔者为什么积极的主张(甚至是不赞成)不宜将电池组并联使用,并联使用哪些利弊呢?
1/并联使用的电池必须是同一个厂家生产的,且是同型号、同规格的电池
2/并联使用的电池必须是新旧状态一致的
3/同一批号同时出厂的
4/同时安装同时使用
蓄电池是UPS系统中的一个重要组成部分,它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度。不管UPS设计的多么先进,功能多么齐备,一旦蓄电池失效,再好的UPS也无法提供不间断供电。千万不要因贪图便宜而选用劣质铅酸蓄电池,这样会影响整个UPS系统的可靠性,并将因此造成更大的损失。蓄电池是整个UPS系统中平均无故障时间(MTBF)最短的部分。如果能够正确使用和维护,就能够延长其使用寿命,反之其使用寿命会大大缩短。因此,我们要了解蓄电池的基本原理和使用注意事项。
铅酸蓄电池蓄电池的种类
一般可分为铅酸蓄电池、铅酸免维护蓄电池及镍镉电池等,考虑到负载条件、使用环境、使用寿命及成本等因素,UPS一般选择阀控式铅酸免维护蓄电池。它的主要特点是在充电时正极板上产生氧,通过化学反应在负极板上还原成水,使用时在规定浮充寿命期内不必加水维护,因此又称为免维护铅酸蓄电池。免维护只是与普通蓄电池相比,使用过程中免去了添加纯水或蒸馏水,调整电解液液面的工作,并非免去一切维护工作。相反,为实现UPS的不间断供电,我们要更加细致地维护和保养好铅酸免维护蓄电池。
| 编号 | 型号 | 规格 | 外型尺寸(mm) | 重量(kg) |
| 1 | 6M1.3AC | 6V1.3Ah/20HR | 98*24*58 | 0.29 |
| 2 | 6M3.2AC | 6V3.2Ah/20HR | 124*33*67 | 0.62 |
| 3 | 6M4AC | 6V4Ah/20HR | 71*47*107 | 0.68 |
| 4 | 6M5AC | 6V5Ah/20HR | 169*34*75 | 0.98 |
| 5 | 6M10AC | 6V10Ah/20HR | 150*50*98 | 1.65 |
| 6 | 12M1.3AC | 12V1.3Ah/20HR | 97*44*59 | 0.55 |
| 7 | 12M2.2AC | 12V2.2Ah/20HR | 178*35*67 | 0.96 |
| 8 | 12M3.3AC | 12V3.3Ah/20HR | 134*67*66 | 1.32 |
| 9 | 12M4AC | 12V4Ah/20HR | 90*70*107 | 1.32 |
| 10 | 12M7AC | 12V7Ah/20HR | 151*66*102 | 2.16 |
| 11 | 12M10AC | 12V10Ah/20HR | 152*99*101 | 3.28 |
| 12 | 12M12AC | 12V12Ah/20HR | 152*99*101 | 3.68 |
| 13 | 12M15AC | 12V15Ah/20HR | 152*99*101 | 3.97 |
| 14 | 12M17AC | 12V17Ah/20HR | 180*77*167 | 5.27 |
| 15 | 12M24AT | 12V24Ah/20HR | 177*166*126 | 8.06 |
| 16 | 12M24AL | 12V24Ah/20HR | 165*125*175 | 8.06 |
| 17 | 12M31AL | 12V31Ah/20HR | 194*129*179 | 10.3 |
| 18 | HSE38-12 | 12V38Ah/10HR | 198*165*170 | 12.7 |
首先我们来回顾一下并联电路的特点。在并联电路中,总电压等于各分路电压。也就是说,加在并联的两组电池中的每一组电池上的充电电压与总充电电压相等,即U总=U1=U2。又根据I=U/R的公式,经过计算可以得知,I1≠I2(因为两组电池的内阻肯定是不会一样的,即R1≠R2,在U1=U2情况下,肯定得出I1≠I2的结果)。这就是说,在同样大小的充电电压情况下,两组并联使用的电池组,其每一组所得到的充电电流是不一样的,内阻大的其充电电流小,内阻小的其充电电流大。这样,就有可能造成充电电流小的那组电池经常处于充电不足的状态,久而久之,这组电池可能因长期亏电而硫酸盐化更加加大其内阻,其内阻越大,充电电流更小,由于造成了这样一个恶性循环而导致这组电池的使用寿命大大缩短。而只用一组电池就不存在这种情况。就此一点,就足以说明电池组单组使用的效果远远好于并联使用了。因此,笔者建议用户在能够用一组电池就可以满足设备的需要情况下,绝对不要用两组电池并联使用,否则既会缩短电池的使用寿命,增加使用成本,又会降低电池的综合性能,不应该做这种劳民伤财的事情。如果因为设备的功率大,用两组电池并联仍不能满足设备功率需要的情况下,而采用2组以上,如3组、4组,甚至更多组的电池并联使用,那就更无必要了,两组电池并联使用已经带来了诸多的不利,更多组电池的并联使用就更复杂,更不利了。在这种情况下,一定要选用能够满足设备功率需要的大容量型号的电池就可以了,若12V系列电池中没有大容量规格的,可以选用2V系列电池,2V系列电池中,各种大容量的都有,可以说你需要多大的就可以做成多大的,据笔者所知,目前国内已有的2V系列电池最大的可以达到6000Ah。
当然,设计者和使用者从提高备用电源供电的可靠性这一点来考虑也是可以理解的,怕万一交流电停电时,两组电池中有一组不能供电时还可以有另外一组电池来保证,即使是干一点劳民伤财的事也值。假若是从这一角度出发而考虑采用电池组并联使用,笔者也只赞成最多用两组电池并联,若2组以上并联那绝对是有害无益之举。
影响使用寿命的主要因素和注意事项
下面介绍一下影响蓄电池使用寿命的主要因素和使用过程中应注意的事项:
⑴环境温度对电池的影响较大。环境温度过高,会使电池过充电产生气体,环境温度过低,则会使电池充电不足,这都会影响电池的使用寿命。因此,一般要求环境温度在25℃左右,UPS浮充电压值也是按此温度来设定的。实际应用时,蓄电池一般在5℃~35℃范围内进行充电,低于5℃或高于35℃都会大大降低电池的容量、缩短电池的使用寿命。
⑵放电深度对电池使用寿命的影响也非常大。电池放电深度越深,其循环使用次数就越少,因此在使用时应避免深度放电。虽然UPS都有电池低电位保护功能,一般单节电池放电至10.5V左右时,UPS就会自动关机。但是,如果UPS处于轻载放电或空载放电的情况下,也会造成电池的深度放电。
⑶电池在存放、运输、安装过程中,会因自放电而失去部分容量。因此,在安装后投入使用前,应根据电池的开路电压判断电池的剩余容量,然后采用不同的方法对蓄电池进行补充充电。对备用搁置的蓄电池,每3个月应进行一次补充充电。可以通过测量电池开路电压来判断电池的好坏。以12V电池为例,若开路电压高于12.5V,则表示电池储能还有80%以上,若开路电压低于12.5V,则应该立刻进行补充充电。若开路电压低于12V,则表示电池存储电能不到20%,电池不堪使用。
⑷电池充放电电流一般以C来表示,C的实际值与电池容量有关。例如,100AH的电池,C=100A。松下铅酸免维护电池的最佳充电电流为0.1C左右,充电电流不能大于0.3C。充电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命。放电电流一般要求在0.05C~3C之间,UPS在正常使用中都能满足此要求,但也要防止意外情况的发生,如电池短路等。
⑸充电电压。由于UPS电池属于备用工作方式,市电正常情况下处于充电状态,只有停电时才会放电。为延长电池的使用寿命,UPS的充电器一般采用恒压限流的方式控制,电池充满后即转为浮充状态,每节浮充电压设置为13.6V左右。如果充电电压过高就会使电池过充电,反之会使电池充电不足。充电电压异常可能是由电池配置错误引起,或因充电器故障造成。因此,在安装电池时,一定要注意电池的规格和数量的正确性,不同规格、不同批号的电池不要混用。外加充电器不要使用劣质充电器,而且安装时要考虑散热问题。