短时间后备(1 小时以内):
对于仅需应对短暂市电中断场景,如普通办公室环境下,在市电停电后短时间内完成紧急数据保存和设备安全关闭操作,可选用相对小容量的蓄电池。以常见的 12V 65Ah 铅酸蓄电池为例,通过合理的电路连接与计算,若 UPS 系统的直流电压要求为 192V(通常由 16 节 12V 电池串联组成),在满足 15 - 30 分钟后备时间需求时,配置 16 节该型号蓄电池即可满足短时间内对 20KVA APC 不间断电源的供电支持。这类小容量蓄电池具有体积较小、成本相对较低的特点,能够快速响应 UPS 电力需求,及时为系统补充应急电力。
长时间后备(2 - 4 小时及以上):
在对电力持续供应要求极高的场所,如数据中心、大型医院等,市电故障后需持续运行数小时等待备用发电设备启动或度过长时间停电阶段,此时就需要大容量蓄电池组。像 12V 200Ah 的铅酸蓄电池较为适用。假设 UPS 系统直流电压为 384V(由 32 节 12V 电池串联),若要实现 3 小时的后备时间,按照功率法计算(考虑 UPS 效率等因素),一般可能需要配置 32 - 40 节左右的 12V 200Ah 蓄电池,通过串联和并联的合理组合,构建成能够输出稳定电力的蓄电池组,从而保障 UPS 在长时间停电期间,为关键负载设备提供稳定、持续的电力,防止因电力中断造成重大损失。
纯电阻性负载:
当负载主要由白炽灯、电炉等纯电阻性设备构成时,其电流特性平稳,对 UPS 及蓄电池的冲击相对较小。对于 20KVA 的 APC 不间断电源,依据负载总功率与所需后备时间,运用常规的蓄电池容量计算方法便能精准选型。例如,负载总功率为 15kW,期望获得 2 小时后备时间,结合 UPS 效率(假设为 0.9)等参数,经功率法计算:先计算负载在电池端的功率,即\(15kW\div0.9\approx16.67kW\) 。假设 UPS 额定电池电压为 192V(16 节 12V 电池串联),根据公式\(C = P\times t\div(V\times\eta)\)(C 为电池容量,P 为负载功率,t 为后备时间,V 为电池组电压,\(\eta\)为 UPS 效率),可得\(C = 16670W\times2h\div(192V\times0.9)\approx193.7Ah\) ,选用 12V 100Ah 的蓄电池,配置约 20 节左右即可满足实际运行需求,确保电力供应的稳定性与持续性。
感性负载:
若负载中存在电机、变压器等感性设备,因其启动瞬间会产生强大的冲击电流,对蓄电池的瞬间放电能力要求极高。在选配电池时,不仅要满足设备正常运行功率及后备时间需求,更要预留充足容量以应对启动冲击。比如,一台 5kW 的感性负载设备与其他负载共同接入 20KVA 的 APC 不间断电源,且要求 3 小时后备时间。在按常规功率计算电池容量的基础上,需额外增加 25% - 35% 的容量以抵御启动冲击。假设常规计算得出电池容量为\(C_1\) ,则实际需要的电池容量\(C = C_1\times(1 + 30\%)\)(此处取 30% 的额外容量)。若\(C_1\)经计算为 200Ah(假设),则\(C = 200Ah\times1.3 = 260Ah\) 。此时,选用 12V 150Ah 的蓄电池,配置约 20 节左右,并合理设计电池连接线路,确保在感性负载启动瞬间,蓄电池能够释放足够大的电流,维持 UPS 与负载设备的稳定运行,避免因电流冲击导致设备故障或电力中断。
高温环境(30℃以上):
高温会加速铅酸蓄电池的失水与极板腐蚀进程,极大地缩短其使用寿命。若 UPS 及蓄电池将在高温环境中使用,一方面可选用具备特殊极板材料和电解液配方的耐高温型铅酸蓄电池,增强电池在高温下的稳定性;另一方面,需适当增大蓄电池容量。例如,在常温环境下经计算需配置 12V 100Ah 蓄电池 20 节,在高温环境(如 35℃)中,为弥补电池性能衰退,根据相关研究,电池容量可能需增加 10% - 20%,即可能需增加至 22 - 24 节。同时,务必强化通风散热措施,如安装强力排风扇、优化设备布局,保证电池工作环境温度尽可能接近其最佳工作温度 25℃,以此延长电池使用寿命,保障 UPS 系统稳定运行。
低温环境(0℃以下):
低温会致使蓄电池容量下降、放电性能恶化。针对在低温环境下运行的 20KVA APC 不间断电源,胶体蓄电池是较为理想的选择,因其电解液在低温下不易凝固,能维持较好的放电特性。此外,需依据低温程度合理调整电池容量。一般来说,温度每降低 10℃,电池容量约下降 10% - 15%。比如在 - 10℃的环境中,若原本计算需 12V 100Ah 蓄电池 20 节,实际可能需配置 24 - 26 节。为进一步提升电池性能,可考虑为蓄电池安装加热装置,维持电池工作温度处于适宜区间,确保 UPS 系统在低温环境下正常、高效运行。