Как влияят капацитетът и скоростта на разреждане на батериите на UPS върху производителността?

При конфигурирането на батерии за UPS (непрекъсваемо захранване) производителите обикновено гарантират, че проектният капацитет надвишава необходимата резервна мощност и продължителност. На практика обаче потребителите често установяват, че действителното време на работа на UPS по време на прекъсване на електрозахранването е много по-кратко от очакваното. Това несъответствие често се дължи на недостатъчно използван капацитет на батерията, а не на недостатъчна първоначална конфигурация. По-долу анализираме как капацитетът на батерията и скоростта на разреждане допринасят за този проблем.

Фактори, влияещи върху капацитета на батерията
Капацитетът на батерията е ключов показател за оценка на производителността. При оловно-киселинните батерии капацитетът се влияе от активирането на плочите по време на производството. Не всички материали се превръщат в активни компоненти по време на производството. Националните стандарти определят новите батерии като квалифицирани, ако достигнат 90% от номиналния капацитет, като пълният капацитет обикновено се постига след две години употреба.

Номиналният капацитет на батерията се определя при определени скорости на разреждане. Например спецификацията на типична UPS батерия може да бъде 12V/6Ah (20-часова скорост). Това означава, че при постоянна 20-часова скорост на разреждане батерията се разрежда от 12V до 10,5V с общ капацитет 6Ah. При реална употреба обаче скоростта на разреждане често надхвърля стандартните условия, което води до действителен капацитет, по-нисък от номиналната стойност.

Влияние на скоростта на разреждане върху капацитета на батерията
Скоростта на разреждане (1/h) се определя като съотношението между тока на разреждане (A) и номиналния капацитет на батерията (Ah). Скоростта на разреждане оказва значително влияние върху ефективността на използване на капацитета, както е описано по-долу:

Ниска скорост на разреждане: Капацитет близо до номиналната стойност
При ниски скорости на разреждане (напр. 0,05C, при които токът е 5% от номиналния капацитет) напрежението на батерията остава стабилно за по-дълго време, като се доближава до пълния й номинален капацитет. Например, батерия с капацитет 100Ah при 0,05C може да осигури почти 100Ah за 20 часа.

Висока скорост на разреждане: Значително намаляване на капацитета
Високите скорости на разреждане (напр. 1С, при които токът е равен на номиналния капацитет) драстично намаляват капацитета на батерията. Батерия с капацитет 100Ah при 1C може да осигури по-малко от 60% от номиналния си капацитет.

Критично напрежение и ефективност на разреждане
Критичното напрежение на разреждане варира в зависимост от скоростта на разреждане. При ниски скорости (напр. 0,01C) критичното напрежение може да бъде настроено на 10,5 V, докато при високи скорости (напр. 1C) то може да падне до 8 V. По-високите скорости на разреждане понижават ефективността и наличния капацитет.

Практически съображения за използване
Характеристики на натоварване и разреждане на UPS
Скоростта на разреждане варира в широки граници в зависимост от натоварването на UPS и продължителността на резервното копие. UPS с кратка продължителност на работа (напр. 10 минути) работи с високи скорости на разреждане, което води до по-ниско използване на капацитета на батерията. Обратно, UPS с дълъг период на работа (напр. 4 часа) се възползва от по-ниски скорости на разреждане и по-високо използване на капацитета.

Продължителност на живота на батерията и поддръжка
Действителният живот на батерията зависи от условията на работа. Батериите с дълъг цикъл на работа се оценяват по цикли на разреждане, докато батериите в режим на готовност се оценяват по години (10-20 години). Високите температури, дълбоките разряди и неподходящите зарядни напрежения могат значително да съкратят живота на батерията.

Оптимизиране на конфигурацията на батерията
Когато избирате батерии за UPS системи, вземете предвид скоростта на разреждане, изискванията за натоварване и спецификациите на батерията. Простото конфигуриране на батериите въз основа на номиналния капацитет е недостатъчно; от съществено значение е увеличаването на капацитета, за да се отчетат скоростта на разреждане и изискванията за натоварване.