축전지의 용량 결정

용량 산출에 필요한 조건

축전지에 연결할 부하의 용량을 조사합니다. 건축법과 소방법 등에서 규정하는 부하들을 포함시키고 기타 필요한 부하를 포함시킵니다.

축전지에 연결된 부하의 사용 시간을 고려한다. 부하의 전력 사용 시간과 패턴을 조사합니다.

건축법 혹은 소방법에서 규정하는 부하는 규정된 시간 이상을 유지할 수 있어야 하는데, 통상 30분 정도로 하고 자가 발전 설비를 갖춘 경우 10분 정도로 합니다.

앞에서 구한 부하 용량에서 방전 전류를 계산합니다. 방전 전류[A]는 부하 용량[VA]과 정격 전압[V]으로부터 다음 식을 이용하여 구합니다.

$\mathsf{ \small 방전 \, 전류 } = \dfrac{\mathsf{ \small 부하 \, 용량}}{\mathsf{ \small 정격 \, 전압}}$

축전지 설치 장소의 온도를 추정하여 축전지 온도의 최저값을 정한다. 통상 다음과 같이 선정합니다.

축전지에 연결된 각 부하의 허용 최저 전압 중 가장 높은 전압에서 축전지와 부하를 연결하는 선로에서 발생하는 전압 강하를 합한 값을 축전지의 허용 최저 전압으로 선정합니다.

부하의 최대 허용 최저 전압을 $V_{L}$ 이라고 하고 선로의 전압 강하를 $V_{\mathrm{line}}$ , 축전지 직렬 접속 셀수를 $N$ 이라고 하면 축전기 셀당 허용 최저 전압 $E_B [\mathrm{V/cell}]$ 은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

$E_{B}=\dfrac{V_{L}+ V_{\mathrm{line}}}{N}$

축전지를 사용함에 따른 용량 저하를 보상하기 위한 보정치로서 $0.8$ 정도를 사용합니다.

조사한 부하의 용량과 사용 시간으로부터 방전 전류 $-$ 시간의 부하 특성 곡선을 작성합니다.

방전 전류-시간의 부하 특성 곡선은 각 부하의 사용량을 시간 축에 표시한 것으로 사용 시간이 많은 순서로 아래로부터 배치하면 구할 수 있습니다.

축전지 종류 선정시 연축전지의 급방전형(HS형)은 가격은 전렴한 장점이 있으나 성능이나 유지 보수 측면에서는 알칼리 포켓형(AM형)으로 선정하는 것이 유리하다. 순간 대전류가 많은 경우 알칼리 포켓형의 급방전형(AMH형)으로 선정합니다.

축전지의 소요 셀 수는 부하의 최고전압과 최저전압을 고려하여 결정합니다. 연축전지의 표준 셀 수는 54셀이고 알칼리 축전지는 86셀입니다. 이 경우 정격 전압은 연축전지의 경우 108[V]이고 알칼리 축전지는 103[V]입니다.

축전지의 용량은 다음 식을 이용하여 결정합니다.

$\color{red} C =\dfrac{1}{L}\left[K_{1}I_{1}+K_{2}(I_{2}-I_{1})+\cdots +K_{n}(I_{n}-I_{n-1})\right]$

위식에서 각 기호의 의미는 다음과 같습니다.

$C$ : 정격 방전률 환산 용량 $[\mathrm{Ah}]$ $( 25 [^{\circ}\mathrm{C}]$ 에서 $10$ 시간율 기준 $)$
$L$ : 보수율(통상 $0.8$ 적용)
$K_{i}$ : 구간별 용량 환산 시간
$I_{i}$ 구간별 부하 전류