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蓄电池知识 孙亮 阀控密封蓄电池工作原理 阀控密封电池都是利用阴极吸收原理使电池得以密封 电池充电时 正极会析出氧气 负极会析出氢气 正极在正极充电量达到70 时开始析氧 析出的氧气达到负极 跟负极的氢气发生反应生成水 达到阴极吸收的目的 2Pb O2 2PbO2Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2O负极则要在充电达到90 时才开始析氢 加上氧在负极的还原作用及负极本身氢过电位的提高 从而避免了大量析氢反应 影响蓄电池寿命的主要因素 设计和制造因素使用条件和维护方面的因素 设计和制造因素 正极板栅耐腐蚀性能和电池的水损耗速度是两个最主要的因素 由于现在的蓄电池的正极板栅的厚度加大 采用PB CA SN AI四元耐蚀合金 根据板栅腐蚀速度推算 电池寿命可达10 15年 从电池使用结果来看 水损耗速度却成为影响密封电池使用寿命的最关键因素 蓄电池失水和使用寿命之间的关系 对一般密封铅蓄电池而言 由于采用 贫液式 设计 电池的正极和负极活性物质的量及电解液的量处于最佳匹配状态 所以电池容量对电解液量极为敏感 存在如下关系 电池失水10 容量降低20 失水25 电池寿命结束 蓄电池失水途径 电池失水途径有 电池槽 盖渗漏 环境温度过高 减压阀频繁开启或阀门开启后关闭不了 导致氢气和氧气逸出 同时带走酸雾 热失控现象 热失控现象 电池在充电后期 或浮充状态 由于没有及时调整充电电压 使电池的充电电流和温度发生一种累积性的相互增强作用 此时电池温度急剧上升 从而导致电池槽盖膨胀变形 失水速度加大 甚至电池损坏 使用条件和维护对寿命的影响 蓄电池使用的环境温度 充放电电流 放电深度 电池容量的合理配置 定期维护是保证电池正常寿命的关键 环境温度过高 蓄电池中的化学反应加剧 在充电过程中蓄电池的减压阀会频繁开启加速失水速度 从而降低蓄电池寿命 放电深度以及放电电流和终止电压与蓄电池寿命之间的关系也是非常密切的 放电深度与寿命的关系 放电深度 设计充放电循环次数51000020200050800100350 放电终止电压与放电电流的关系 放电率单节电池终止电压电池组终止电压20H1 85V44 4V10H1 80V43 2V3H1 75V42 0V1H1 70V40 8V0 5H1 60V38 4V 蓄电池的放电过程 蓄电池的放电电流不宜太大 一般情况选用10小时放电率来进行放电 尽量避免大电流 小于1H放电率 放电到终止电压时必须采取保护措施 不得继续放电 10H放电率放电时 终止电压为43 2V 当电源系统直流断路器将负载断开后 蓄电池的端电压会向上反弹5V左右 蓄电池的放电过程 从放电曲线可以看出 在放电初期电池端电压下降是比较快的 在放电10分钟 电压下降到53 0V 大约半小时后 电池端电压降至49V左右 1小时后降至48V 蓄电池在48V时 放电时间最长 大约要持续7到8小时 8小时后 蓄电池端电压开始下降 下降速度比较快 降至43 2V时系统直流断路器断开 以便保护蓄电池 此时蓄电池端电压会有所上升 上升值约为5V左右 蓄电池的充电过程 蓄电池充电过程是电能转化成化学能的过程 充电电压和电流要合适 偏大和偏小均会影响蓄电池的寿命 一般情况下采用0 1C电流来充电 浮充和均充电压的选择要依据电池厂家的推荐值来设定 电池放电超过50 容量后 以0 1C充电率来充电 蓄电池容量的配置 选择蓄电池容量主要是根据负载电流 蓄电池的效率 停电时间长短和频繁程度以及扩容情况来决定 可根据下列公式来进行蓄电池容量的选择 C 负载电流 备用负载电流 10 蓄电池效率 A 式中C代表蓄电池容量 A表示所需放电时间的加权系数 所需放电时间 小时 10 蓄电池的日常维护 蓄电池在运行一段时间后 就会出现个别电池落后 一般情况下落后电池端电压不得小于正常的20mV 或失效的现象 如果不及时发现 那么落后的电池会越来越落后 直至失效 失效的电池会导致其他好的电池随时间推移慢慢失效 进而使整个电池组报废 所以一般要对蓄电池每隔3个月进行一次维护 主要是检查蓄电池组中有无漏液 有无 臌肚子现象 有无落后电池存在 蓄电池连接处有无锈蚀和固定螺钉松动 环境温度是否正常等等 只有做到及时发现及时处理 才能确保蓄电池的正常寿命 开关电源容量配置 选择依据是 第一要保证蓄电池在最大充电 均充 电流情况下电源系统能可靠工作 第二要配置合理以保证能节约资源和建设成本 电源的配置可根据下面的经验公式来计算选择 电源容量 负载容量 0 15C 120 1个整流器容量 单位 A 式中 C为蓄电池的总容量 120 为设计的余量加权系数 1为N 1冗余备份 开关电源对蓄电池的管理功能 开关电源系统在保证设备安全可靠供电的同时 其最重要的功能就是蓄电池管理 不同的厂家实现的方法各有不同 但是都必须完成以下管理功能 温度补偿 充电智能限流 自动均充功能 周期均充 欠压保护告警功能 温度补偿功能 正确的浮充电压是蓄电池正常寿命的基本保证 电压过低 电池充不满 电压过高 容易造成电池失水 温度高电池化学反应加剧 此时需通过降低浮充电压来减缓化学反应 温度低化学反应减缓 此时需通过升高浮充电压来增强化学反应 以保证充电能量的正常转换 所以电源设备的前台监控单元需带温度补偿功能 它是通过检测蓄电池温度 然后根据实测的温度来调节蓄电池的浮充电压的 温度补偿是以25 为基准 以每节 2V 3mV 进行调节 充电智能限流功能 蓄电池的充电电流要求在0 1C 0 25C C为蓄电池的容量 推荐值为0 15C 如果过大 电池就会迅速产生大量气体造成膨胀变形 活性物质脱落甚至出现 热失控现象 导致蓄电池及早失效而报废 如果充电流过小 那么充电时间就会变得比较长 甚至导致蓄电池充不饱 长期也会影响电池的正常寿命 开关电源的智能限流就是系统根据蓄电池的容量 事先必须在监控参数中正确设定蓄电池容量 负载所需电流的大小来自动计算整流器的限流点 计算公式为 单体 整流器 限流点 0 15C 负载电流 单体个数 C为系统蓄电池的总容量 自动均充功能 均充就是均衡充电 一般是在下列情况下蓄电池需要均衡充电 市电停电后电池释放的能量超过15 市电来电时 蓄电池长期处于浮充状态 电网稳定 长期不停电 电池组中 出现了落后电池 在浮充状态下单体电压低于2 2V 更换新电池后 均充电压为56 4V 均充时间不大于10小时 欠压保护功能 电源系统为了保护蓄电池放电时不至过放 采用直流断路器将蓄电池和负载断开 以达到保护蓄电池的目的 现在的通信电源为了延长重要负载的工作时间 增加了 二次下电 的功能 所谓二次下电就是电源系统将输出负载分成两组 一组为一次下电负载 它脱离系统的下电电压较高 一般为44 5V以上 用户亦可自行设定 接驳一些不太重要的设备 另一组为二次下电负载 它脱离系统的下电电压比较低 一般不得低于43 2V 接驳一些重要设备 蓄电池的安装 在安装蓄电池时 要避免蓄电池放在阳光直射的地方和远离热源 要避免放置环境过于潮湿和有带电粉尘存在 电池应垂直摆放 尽量避免倾斜 要保证蓄电池的正常散热 蓄电池连线的选择 蓄电池连线一般都选用多股铜芯软线缆 绝缘层为双护套 蓄电池连线线径的选择 在选择蓄电池导线的线径时不但要考虑到载流量 还要考虑导线的压降 一般情况下压降不得大于0 5V 所以选择导线线径时要将如下因素考虑进去 蓄电池均充时的最大电流0 25C 每平方毫米导线的最大允许通过电流 导线长度带来的压降 截面积 2 IL I为最大充电电流 L为蓄电池连接导线的最大长度 为铜导线的导电率 在选取蓄电池的连接导线时 一般在一定的范围内截面积越大越好 电流在1 41A时 每平方毫米载流量为4A 电流在41 100A时 每平方毫米载流量为2A 电流在100 200A时 每平方毫米载流量为1 6A 电流在200A以上时 每平方毫米载流量为1 2A 蓄电池连线线径的选择 蓄电池与电源之间的连接 在安装蓄电池时 为了在安装蓄电池时的安全 将蓄电池的熔丝拔掉或在蓄电池组中断开某两节蓄电池之间的连接铜片 在连接前首先要用万用表测量蓄电池的端电压 然后将电源设备的输出电压微调到蓄电池端电压值 此时可将蓄电池的熔丝推上或将连接铜片连接上 注意事项 在安装蓄电池时 所用的扳手必须用绝缘胶布缠好 蓄电池之间的连接导线或连接铜条的螺钉一定要拧紧 不得有任何松动 蓄电池的引出线要有明确的正负标志 一般情况下正极采用蓝色或红色导线 负极采用黑色导线 蓄电池的正极接到电源的工作地上 负极接到电源的蓄电池接线端子上 在接蓄电池之前应将其熔丝拔掉 安装好蓄电池并确认正负连接无误时方可将熔丝推上 蓄电池的放电实验 为了保护蓄电池和对蓄电池的正确充电 在做蓄电池放电试验时必须通过电源系统来放电