蓄电池原理与日常维护

蓄电池原理与日常维护xx1目录1、蓄电池基础知识2、蓄电池充电管理3、蓄电池日常维护4、放电试验5、开关电源对蓄电池的自动管理6、关于电池的误区xx2电池概念

电池：一种电的存储装置。当两种金属（通常是性质有差异的金属）浸没于电解液之中，它们可以导电，并在两极之间产生一定电动势。电能化学能xx3蓄电池的发展•蓄电池发展动态–铅酸蓄电池、碱性蓄电池、锂离子蓄电池•蓄电池在通信电源系统中的作用–储能备用、平滑滤波•通信电源系统对蓄电池的要求–平滑滤波、调节系统电压xx4电池分类原电池：也称一次电池，其活物质用尽后不能充电恢复。如1.5V碳-锌干电池；蓄电池：也称二次电池，电池可以充电，循环使用。如2V铅酸蓄电池（稀硫酸）、胶体铅蓄电池(Sio2)xx5蓄电池的分类•蓄电池是指将其他形式的能量转变为电能的一种装置。•化学电源是将化学能直接转换为电能的储能或换能装置。•物理电源是通过物理变化将其他形式的能量直接转换为电能的装置。–太阳能电池、温差发电器、热离子发电器、核电池等xx6化学电源的特点1、即能够释放电能，也可以储存电能。2、能量转换效率高，工作噪声低。3、携带较为方便，适合移动式装置。4、工作范围宽，环境适应性强。5、主要工作参数，电压、电流、容量、电池外型尺寸可在大范围内变化。xx7蓄电池的分类•电解质：碱性蓄电池、酸性蓄电池•使用环境：移动型、固定型•电池槽结构：–半密封式：防酸隔爆式、消氢式–密封式：全密封式、阀控式•电解液数量：贫液式、富液式xx8不同种类蓄电池的比较xx9铅酸蓄电池原理1.铅酸蓄电池的组成结构2.电动势的产生3.电池放电、充电过程的化学反应4.阀控免维护铅酸蓄电池（VRLA）xx10铅酸蓄电池•铅酸蓄电池产品型号•G—固定式或管式；Q—起动型；A—干荷电；M—摩托或密封式；D—电瓶车；N—内燃机车；T—铁路客车；F--防酸防爆或阀控；X—消氢式；B—航标；•GFM-3000蓄电池固定式、阀控、密封、10小时率标称容量xx11铅酸蓄电池的组成结构xx12铅酸蓄电池的组成结构•铅酸蓄电池由正、负极极板组、电池糟、电解液、外壳、隔离板、其它(液口栓、盖子等)部分组成。•正极极板上的活性物质为二氧化铅(PbO2)（红褐色）•负极极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb)（银白色）•电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定比例配置而成。xx13工作原理

铅酸蓄电池充电时将电能转化为化学能在电池内贮存起来，放电时将化学能转变为电能供给外部系统。在充电和放电过程中，电池内发生电化学反应。充电过程中存在水分解反应。当正极充电到70%时，开始析出氧气，负极充电到90%时，开始析出氢气，由于氢气和氧气的析出，造成电池失水干涸，因而需经常加酸加水维护。阀控式铅酸蓄电池则利用氧气复合核技术，将电池失水的可能性降至最低。xx14工作原理

氧气复合：阀控式铅酸蓄电池采用安全阀密封及负极活性物质过量设计，使用超细玻璃纤维隔膜，电池内部保持贫液状态，正极在充电后期产生的氧气通过玻璃纤维隔膜扩散到负极，与负极海绵状铅发生复合反应，生成水又流回电解液，这样既减少了氧气的析出，又使负极处于去极化状态，抑制了负极上氧气的析出，而且采用安全阀，当电池内气体压力达到开阀压力时，气体会自动释放，保证了电池的使用，并最终实现电池的密封。xx15蓄电池工作原理PbO2+2H2SO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4

二氧化铅硫酸海绵状铅硫酸铅水硫酸铅正极活物质电解液负极活物质正极活物质电解液负极活物质

放电充电xx16电动势的产生示意图xx17电动势的产生•电解液中的负极板表面铅离解，产生二价的铅正离子和两个电子。Pb→Pb2++2e•二价铅正离子进入电解液，两个电子留在负极板上。•正、负电荷排列在负极板和电解液的界面两侧，形成约-0.36V的电位差。xx18电动势的产生•电解液中的正极板的二氧化铅与水作用，产生可离解的不稳定物质氢氧化铅Pb(OH)4。PbO2+2H2O→Pb(OH)4•氢氧化铅离解为四价的铅正离子和四个氢氧根负离子。Pb(OH)4→Pb4++4OH-•留在正极板上的四价的铅正离子和电解液中的氢氧根离子产生约1.68V的电位差。xx19电动势的产生•蓄电池的电动势E为正、负极板上的电位差约为2.1V。•电解液的密度不同，蓄电池电动势E也不相同。蓄电池电动势经验公式：E=0.85+d(15℃)•d(15℃)--15℃时电解液密度。•0.85铅酸蓄电池的电动势常数。xx20阀控免维护铅酸蓄电池结构xx21阀控免维护铅酸蓄电池结构•正、负极板均采用涂浆式极板，活性材料涂在特制的铅钙合金骨架上。•隔板采用超细玻璃纤维制成，全部电解液注入极板和隔板中。•内装陶瓷过滤器的气塞，可防止酸雾从蓄电池中逸出。•安全阀的作用是当蓄电池充电时，内部压力过大，自动打开，排放气体。•负极板上活性物质海绵状铅能够与正极板产生的氧气反应，化合成水。xx22蓄电池的技术指标1.电动势与工作电压–电动势E：蓄电池正、负极平衡电极电位之差–工作电压U：电池有电流流过时正、负极间的端电压。2.放电率–放电时间率：表示在一定条件下，放电到终止电压的时间长短。如20Hr、10Hr、1Hr等。–放电电流率：用于比较蓄电池放电电流大小，通常以10小时率电流为标准，用I10表示。xx23蓄电池的技术指标3.放电终止电压–放电终止电压Uf：蓄电池以一定的放电率在25℃环境温度下放电至能再反复充电使用的最低电压。–蓄电池以10Hr放电时（25℃）规定终止电压为：1.8V/只（2V蓄电池），10.5V/只（12V蓄电池）。4.容量：蓄电池在一定放电条件下所能放出的电量称为蓄电池的容量，用C表示，单位为安培小时，简称安时（Ah）。xx24蓄电池的技术指标5.容量保存率–蓄电池静置28天后其容量保存率应不小于96%，静置90天后其容量保存率应不小于80%。6.大电流放电–蓄电池以30I10（A）电流放电3分钟，极柱、内部汇流排不应熔断，其外观不得出现异常。7.寿命–2V蓄电池，在环境温度不超过30℃的情况下，浮充运行寿命应不低于10年。xx25蓄电池的技术指标8.防爆性能–蓄电池在充电过程中遇有明火，内部应不引燃、不引爆。9.防酸雾性能–蓄电池在正常工作过程中应无酸雾溢出。10.耐过充电性能–蓄电池所有活性物质返回到放电前充足电的状态在持续充电称为过充电。按规定要求试验后电池外观应无明显变形及渗液。xx26蓄电池的技术指标11.浮充电压和均衡充电电压–为补充自放电损失的电量，使蓄电池保持电量充足的连续小电流充电称为浮充充电，所需的充电电压称为浮充电压。–使蓄电池组中各个单体电池性能一致进行的充电称为均衡充电，其充电电压称为均衡充电电压。xx27蓄电池电压单体电压2V，24节串联，额定总电压48V浮充时，2.23V/节，总电压53.5V均充时，2.35V/节，总电压56.4V25℃放电至终止电压时，1.8V/节，总电压43.2VUPS蓄电池电压单体电压12V，一般6~32节串联，额定总电压可高达384V浮充时，13.5V/节，总电压可高达432V；均充时，14.1V/节，总电压可高达460V;25℃放电至终止电压时，10.02V/节，总电压320Vxx28蓄电池的选择通信电池：小电流、长延时；UPS电池：大电流、短延时；启动电池：大电流、极短延时；xx29充电特性曲线xx30蓄电池恒流放电端压变化曲线xx31不同放电率下端压变化曲线xx32阀控免维护铅酸蓄电池的寿命•循环寿命是蓄电池的容量减少到规定值之前，蓄电池充放电的循环次数。深度放电将减少循环寿命。•蓄电池浮充供电的时间为浮充寿命，温度高，浮充寿命降低。浮充电压过高、过低影响浮充寿命。•存放寿命是由于蓄电池自放电作用，蓄电池剩余容量下降到原有容量的50%的时间。随环境温度的上升，存放寿命减少。xx33铅酸蓄电池的运行方式•充放电运行方式：–一组充电，一组为负载供电。充放电设备简单，蓄电池寿命短。–适用市电不稳定或不可靠。•全浮充运行方式–整流设备、蓄电池组、通信设备并联运行。–所需蓄电池组容量较小，电源系统效率较高。•半浮充运行方式–两组蓄电池轮流工作。xx34日常维护工作•经常检查项目：端电压、连接处有无松动腐蚀、电池壳体有无漏夜和变形、极柱和安全阀周围是否有酸雾逸出。•充放电：阀控密封铅酸电池初次使用不需要进行初充电，但应进行补充充电并进行一次容量测试。•初充电：采用低压恒压充放方法，严格按说明书进行。温度25℃，充电电压2.30V充电时间24小时。•补充充电：浮充充电电压有两只低于2.18V；放出20%以上额定容量；搁置停用超过三个月；xx35日常维护工作•蓄电池放电：每年应以实际负荷做一次核对性放电，放出30~40%；每三年做一次容量试验；使用6年以后每年做一次容量试验。•浮充运行：平时应处于浮充状态，浮充电压按说明书规定；端电压最大误差0.05V；•周期维护项目：–每月全面清洁、测量电池端电压、环境温度–每季进行一次补充充电–每年检查引线端接触情况；测量馈电母线、电缆及连接端子压降；核对性放电试验；校正仪表。–三年做一次容量试验。xx36蓄电池严重故障1、电池鼓胀2、电池漏液3、电池内部短路或开路4、壳体材料老化、端子腐蚀穿透电池保养注意事项1、不过流充电2、不过压充电3、电池不放亏xx37每月检查维护项目项目内容基准维护蓄电池浮充总电压测量正负极端电压单体电池浮充电压*电池个数将偏离值调整到基准值蓄电池外观检查电池壳、盖有无漏液、鼓胀及损伤外观正常外观异常先确认其原因，若影响正常使用则加以更换检查有无灰尘污渍外观清洁用湿布清扫污渍检查机柜、架子、连接线、端子等处有无生锈无锈迹出现锈迹则进行除锈、更换连接条、涂抹凡士林等处理连接部件检查螺丝有无松动连接牢固拧紧松动的螺栓螺母直流供电切换切断交流，切换为直流供电交流供电顺利切换为直流供电纠正可能偏差xx38容量测试电压测量法——测量电压落后电池核对放电法——脱机容量测试在线快速容量测试法——电压落后单体单独测试电导（内阻）测量法万用表使用前需校正过。xx39500AH不同终止电压、放电时间的放电电流（安培，25℃）xx40环境温度和有效容量(10hr)xx41环境温度和电压设置xx42充电温度xx43放电电流和放电电压关系xx44注意事项放电实验前通知监控机房，并准备备用交流电根据放电电流确定终止电压重要站点（两组电池）一般不允许在线放电、一组电池的不重要局站可在线进行核对性放电试验脱机放电完毕需先单独充电上熔丝前先测量电压，相差较大应调浮充电压xx45在线放电试验针对只有一组电池的基站电池测试1、准备移动油机2、测量确认电池电压与电源显示一致3、关模块（或调低浮充电压），开始计时4、定时测量电池电压并观察电源显示5、电压达到预定值时恢复模块供电xx46蓄电池的安全使用•硫酸的腐蚀性–不同的工作应穿戴不同的保护设备。–如果电解液溅在皮肤上应立即用清水冲洗防止灼伤。严重时立即去医院救治。•氢气的爆炸性–充电后期，大电流将电解水，产生氢气。–空气中，氢气浓度达到4.0~75.6%时，微小的火花即可使其燃爆。•线路短路引起火灾–蓄电池短路电流可达1000A以上。xx47蓄电池的安全使用•铅酸蓄电池电解液对人体有什么危害？–铅酸蓄电池电解液是一种强酸，对人的皮肤、眼睛有一定的危害，一旦接触后应立即用大量清水清洗，严重时应及时到医院诊治。•铅酸蓄电池中的铅对人体有什么危害？–铅酸蓄电池中的铅和铅的氧化物对人体神经系统、消化系统、造血系统以及肾脏有一定的影响，通常最好不要解剖废弃的电池。需解剖时请注意防护和有关人员的指导。•铅吸收或中毒后应怎样治疗？–铅吸收或中毒后应进入专业治疗机构进行诊治，从事铅作业的人员在饮食方面可多饮用牛奶、豆浆等有利于铅排除体外。xx48开关电源的蓄电池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，但是都必须完成如下管理功能：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。xx49开关电源的蓄电池管理功能1、温度补偿功能

众所周知正确的浮充电压是保护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。xx50开关电源的蓄电池管理功能温度补偿功能

温度补偿功能是通过电源设备的前台监控单元来实现的，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的。温度补偿是以25℃为基准，以每节（2V）－3mV/℃进行调节。对于通信电源使用的48V电池组来说，计算公式为△V=(T-25)×(-3mV)×24。例如：电池温度为10℃，那么此时蓄电池的浮充电压为53.5+(10-25)×(-3mV)×24=53.5＋1.08=54.58V。所以说当你在冬天或夏天看到蓄电池的浮充电压高于53.5V或低于53.5V，这是温度补偿所致，属正常现象。xx51开关电源的蓄电池管理功能充电智能限流功能

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。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。xx52开关电源的蓄电池管理功能自动均充功能均充就是均衡充电。一般在下列情况下，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