축전지(Battery)의 용량(Ah)산출방법

축전지(Battery)의 용량(Ah)산출방법

 

 

1. 축전지의 용량산출방법

· I₁ : 차단기1대의 최대투입전류

· I₂ : 정전시 비상전원으로 변환되는 부하전류

· I₃ : 상용,비상시의 연속부하전류

· T : 정전시간

· K₁: 용량환산계수{연(40), 포켓(18), 소결(9)}

· K₂: 용량환산계수{연(2.5), 포켓(1.3), 소결(1.15)}~정전시간1시간의 경우

 

· C : 25℃에 있어서의 정격 방전율 환산용량

· L : 보수율(일반적으로 0.8 적용)

· K₁, K₂,K₃,Kn : 방전시간 T 축전지의 최저온도 및 허용된 최저전압에 따른 용량환산계수.

· I₁, I₂ ,I₃, In : 방전전류(A)

 

1) UPS 용량에 의한 방법

1-1) 방전전류의 산출

· Pf : 부하역률

· ef : 축전지의 방전종지전압

· n.s : 직렬연결 축전지의 개수

· n1v1 : 인버터 전력변환시의 효율(0.915)

· V2 : 콘버터 부하율에 의해 결정되는 효율(0.97)

 

1-2) 수식에의 적용

C[Ah] = k × I ÷ L

· L : 보수율(일반적으로 0.8 적용)

 

2) 방전종지전압 (최고 및 최저전압)

부하가 허용할 수 있는 최고 최저전압은 축전지의 방전종지전압 및 셀 수 결정에 필요하고 경제적인 축전지선정에 영향을 주는 요소이다.

< 축전지의 방전특성 >

축전지의 방전을 종지하여야 하는 전압으로 방전종지전압 이하까지 방전시에는 축전지의 수명(재충전불능)에 절대적인 영향을 끼치므로 아래의 식으로 계산한 축전지 대상부하를 위한 방전종지전압은 축전지의 방전종지전압(연 축전지의 경우 1.8~1.9V/Cell)보다 높아야 한다.

· 부하정격전압 : 축전지 공칭전압 × CELL수

· 단위전지의 방전종지전압 = (부하 최저소요전압+축전지부하간의 전압강하) ÷ 직렬연결 축전지CELL수

· 축전지의 방전종지전압 및 CELL수는 축전지의 최고,최저 허용전압 선정에 영향을 미친다.

(부하 최저허용전압이 낮을수록 축전지용량이 작아지므로 방전종지전압을 낮추기 위해  CELL수를 늘릴 수 있으나 부동충전방식에서는 CELL수를 늘리면 부하의 최고허용전압면에서 지장이 발생하고, 기술적으로 문제가 발생할 수 있다)

 

3) 최저전지온도

온도가 낮을수록 축전지 용량이 저하되므로 설치장소의 최저온도에서 부하를 만족하는 용량으로 선정할 필요가 있다.

- 실내의 경우 : +5℃

- 한랭지의 경우 : -5℃

- 옥외큐비클에 수납하는 경우 : 최저주위온도에 5~10℃를 더한 값으로 한다.

- 공기조화설비에 의해 온도를 보증할 수 있는 경우 : 25℃ (온도가 변동하는 일이 있으므로 주의한다)

 

4) 보수율(경년용량 저하율)

말기수명에도 부하를 만족하는 용량결정을 위한 계수로 0.8을 선정.

 

5) 축전지 용량산출 순서

5-1) 산출에 필요한 조건 4가지

5-1-1) 보수율

5-1-2) 방전시간과 방전전류

엔진시동용 축전지의 용량산출에 있어서 방전시간과 방전전류는 엔진제작자가 지정한 값으로 한다. 단, 방전시간이 확실하지 아니한 경우 그림의 값을 사용한다.

조작용 축전지의 방전시간(AC전원 정전시간부터)

- 발변전소 : 30분~2시간(특히 중요한 곳 3~5시간)

- 통신용 : 수시간~10시간

5-1-3) 허용최저전압

여러 가지 부하측 기기에서 요구되는 최저허용전압 중 가장 높은 값에 전지와 부하사이에 접속된 전선의 전압강하를 더하여 표준특성도에서 나타난 값에서 구한다.(엔진시동용 부하에 있어서는 일반 세레모타 보다 제어회로쪽이 전압요구치가 최대가 되므로 주의할 필요가 있다.)

· V : 허용최저전압

· Va : 부하의 최저허용전압(부하의 최저허용전압 중 가장 높은 값)

- 차단기(트입 65~125%, 투입 85~110%)

- 조작릴레이 80~120%

- 배전반 일반 90~140%

- 직류전동기 85~110%

· Vc : 전압강하

- 전기기기와 축전지 : 5~10V

- 교환기와 전지 : 1V

· n : Cell 수(직렬연결된 것- 연축전지 52개, 알칼리축전지 80개 )

5-1-4) 최저 축전지 온도

 

5-2) 용량산출순서

① 부하종류의 결정 : 조명,차단기, 기동기기(기동시 전압강하 고려)

② 방전전류의 결정 : 부하용량(VA)÷정격전압(V)

③ 방전시간의 산출 : 부하의 종류에 따라 결정(법적시간 30분이상)

④ 방전시간과 방전전류의 부하특성곡선 작성

방전전류는 단시간에 부하전류가 크게 변화하는 경우나 급격한 변동이 장시간 변동하는 경우에는 대전류 방전시의 순시전압강하가 문제로 되지 않는 한 평균전류=방전전류로 산출한다.

단, 순시전압강하가 문제가 되는 경우 최대전류=방전전류

부하곡선은 초기 대전류가 유효하나, 수,변전 설비에서는 가급적 방전의 말기에 큰 방전전류가 사용 되도록 그래프 작성

⑤ 축전지 종류의 결정 : 가격, 성능, 유지보수(연 : HS형, 알카리 : AMH형)

⑥ 축전지 Cell 수의 결정 : 셀 수 = 부하의 정격전압/축전지의 공칭전압

⑦ 허용 최저전압의 결정 : (부하의 최저허용전압 + 전압강하) ÷ Cell 수(직렬연결된 것)

⑧ 최저전지온도의 결정 : 옥내, 옥외(큐비클의 경우), 한냉지

⑨ 용량환산 "K" 값의 결정 (일반적인 경우 5℃를 기준으로 하고 하기의 표 이외의 온도에 따른 환산시간계수는 생략한다 SBA 6001-1973)

[표] 축전지의 용량환산시간계수(온도 5℃에서)

방전종지전압 계산값이 K값의 표에 없는 경우의 계산

[예] CS 전지의 방전종지전압이 1.65V 로 계산된 경우로서 방전시간 30분인 경우

의 방식으로 계산한다.