| 福祿克Fluke BT500蓄電池內(nèi)阻測(cè)試儀在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用 |
| 日期：2017/1/19 15:19:48 作者： |
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眾所周知，可靠穩(wěn)定的供電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定運(yùn)行業(yè)務(wù)的基本要求，數(shù)據(jù)中心必須保證供電的連續(xù)性和供電系統(tǒng)的安全性，在數(shù)據(jù)中心的信息中心機(jī)房一般都會(huì)用到UPS不間斷電源作為重要的安全保障。
是什么造成UPS蓄電池不耐用？過(guò)熱？紋波？出廠就有暗疾？如何高效的識(shí)別、分析、判斷？您可信賴的測(cè)試工具專家——福祿克提供一整套數(shù)據(jù)中心解決方案，幫助您找出問(wèn)題背后的真正原因。
1. 蓄電池的工作原理
數(shù)據(jù)中心常用的后備電池為鉛酸電池，一般包含電解液和至少兩個(gè)電極：正極一般由二氧化鉛制成（PbO2），負(fù)極的材料一般為鉛（Pb），電解液的成分為硫酸。從理論上來(lái)說(shuō)，電池可以等效為一個(gè)包含阻抗、容抗和感抗的恒壓源。當(dāng)電池容量下降時(shí)，電池內(nèi)阻中的阻抗成分就會(huì)隨之上升。
2. 蓄電池的失效模式和原因
后備電池常見(jiàn)的實(shí)效模式有：漏液腐蝕、內(nèi)部短路、極板硫化、殼體變形。當(dāng)然，最主要是由于自然老化引起的容量下降。加速蓄電池失效的原因也有很多種，最常見(jiàn)的包括：環(huán)境溫度失控，極柱接線不良造成的局部高溫，過(guò)充過(guò)放，紋波，以及自然老化。
3. 蓄電池有什么測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)可以了解其健康狀態(tài)？
IEEE Std 1188-2005是目前比較準(zhǔn)確的閥控鉛酸蓄電池測(cè)試維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。其中定期測(cè)試的內(nèi)容包括電壓、電流、內(nèi)阻、紋波、溫度四大項(xiàng)，分月、季、年完成。目前比較準(zhǔn)確的閥控鉛酸蓄電池測(cè)試維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。
4. 為什么僅僅檢測(cè)電池的電壓不足以發(fā)現(xiàn)電池電池故障？
浮充電壓能夠反映充電器是否正常工作而不能反映電池的健康狀況。當(dāng)電池容量下降時(shí)，浮充電壓由于受UPS充電機(jī)的控制，很可能仍然保持虛高。這就是為什么在很多情況下UPS的電壓顯示正常，而在停電后電池組卻快速掉電，無(wú)法放電。
然而，過(guò)低的浮充電壓可能意味著蓄電池存在短路的情況。某節(jié)電池上過(guò)高的浮充電壓可能是由于充電器需要補(bǔ)償電池組中某些浮充電壓過(guò)低的電池，從而保證整組電壓達(dá)到設(shè)定值。電池的開(kāi)路電壓（斷開(kāi)充電機(jī)后的電壓）能夠一定程度上反映電池的容量狀態(tài)。但是從下圖可見(jiàn)，只有當(dāng)電池容量嚴(yán)重下降時(shí)，開(kāi)路電壓才會(huì)有明顯的變化。而電池內(nèi)阻的變化則要快的多，在容量下降的中前期，內(nèi)阻就會(huì)有明顯的升高。因此，內(nèi)阻比電壓更早發(fā)現(xiàn)電池劣化。浮充電壓能夠反映充電器是否正常工作而不能反映電池的健康狀況。
5. 放電測(cè)試和內(nèi)阻測(cè)試缺一不可
普遍的一個(gè)概念是說(shuō)電池的容量是印在電池殼體上的安時(shí)數(shù)（Ah）。那么這個(gè)官方的指標(biāo)是什么含義呢？讓我們來(lái)看一看GNB 50G05的產(chǎn)品手冊(cè)：50G05的“標(biāo)稱容量”是104Ah，這個(gè)104Ah是指在8小時(shí)放電率下（也就是13A恒流放電條件下），經(jīng)過(guò)8小時(shí)達(dá)到1.75V的截至電壓。
在產(chǎn)品手冊(cè)中的說(shuō)明如下：如果以6A恒流放電，該電池能夠放電20小時(shí)，那么電池的容量就是120Ah=6×20了么？所以，電池的容量是在標(biāo)準(zhǔn)放電率（電池廠商規(guī)定）下的安時(shí)數(shù)。
放電測(cè)試只有在嚴(yán)格測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)下才能測(cè)得準(zhǔn)確的測(cè)出電池的容量。但放電測(cè)試經(jīng)常不被采用的原因是因?yàn)閷?shí)施困難，且有一定危險(xiǎn)度。
6. 測(cè)紋波和溫度的必要性
什么是紋波？紋波是電池直流系統(tǒng)中的交流分量，頻率較高。往往是由UPS中的整流器、逆變器中的IGBT以及負(fù)載的諧波倒灌造成的。
紋波有什么害處？大部分電池廠商要求交流紋波電壓<0.5%的直流電壓。過(guò)高的紋波從兩個(gè)層面損害電池壽命：首先，過(guò)高的紋波相當(dāng)于對(duì)電池進(jìn)行快速不間斷的充放電，從而減少電池的循環(huán)次數(shù)（通常鉛酸電池的循環(huán)壽命是200-500次）。其次，過(guò)高的紋波可能造成電池內(nèi)部溫度升高，而電池壽命和溫度呈反比關(guān)系。
另一方面，過(guò)高的紋波電壓會(huì)產(chǎn)生紋波電流從而產(chǎn)生電池溫度升高和能量損耗溫度轉(zhuǎn)換率約為：4.6W/m2/°C。這對(duì)于節(jié)能型機(jī)房的理念也是背道而 馳的。如果電池連接片之間連接松動(dòng)（特別是在更換電池后），也會(huì)造成極柱溫度升高。為什么Fluke500系列測(cè)紋波、測(cè)電池溫度更準(zhǔn)？具備20KHz的高帶寬下的真有效值測(cè)試能力，精度更是達(dá)到0.1mV，一般低端萬(wàn)用表由于帶寬不夠，是測(cè)不出來(lái)的。
F521直接測(cè)試極柱溫度，與電池內(nèi)部的溫度最為接近，也符合IEEE的要求。相對(duì)于測(cè)試電池殼體溫度而言，會(huì)更準(zhǔn)確。相對(duì)于點(diǎn)溫槍而言，F(xiàn)521的紅外探頭離極柱更近，發(fā)射角更小，因此會(huì)更準(zhǔn)確。
查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)官方網(wǎng)站 http://www.fluke.com。
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