友聯(lián)蓄電池工作原理及注意事項友聯(lián)蓄電池工作原理及注意事項1、電池電動勢、開路電壓、工作電壓
當蓄電池用導(dǎo)體在外部接通時,正極和負極的電化反應(yīng)自發(fā)地進行,倘若電池中電能與化學(xué)能轉(zhuǎn)換達到平衡時,正極的平衡電極電勢與負極平衡電極電勢的差值,便是電池電動勢,它在數(shù)值上等于達到穩(wěn)定值時的開路電壓。電動勢與單位電量的乘積,表示單位電量所能作的最大電功。但電池電動熱與開路電壓意義不同:電動勢可依據(jù)電池中的反應(yīng)利用熱力學(xué)計算或通過測量計算,有明確的物理意義。后者只在數(shù)字上近于電動勢,需視電池的可逆程度而定。
電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池正極電極電勢與負極電極電勢之差。
電池工作電壓是指電池有電流通過(閉路)的端電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。電池在接通負載后,由于歐姆電阻和極化過電位的存在,電池的工作電壓低于開路電壓。
2、容量
電池容量是指電池儲存電量的數(shù)量,以符號C表示。常用的單位為安培小時,簡稱安時(Ah)或毫安時(mAh)。
電池的容量可以分為額定容量(標稱容量)、實際容量。
(1)額定容量
額定容量是電池規(guī)定在在25℃環(huán)境溫度下,以10小時率電流放電,應(yīng)該放出最低限度的電量(Ah)。
a、放電率。放電率是針對蓄電池放電電流大小,分為時間率和電流率。
放電時間率指在一定放電條件下,放電至放電終了電壓的時間長短。依據(jù)IEC標準,放電時間率有20,10,5,3,1,0.5小時率及分鐘率,分別表示為:20Hr,10Hr,5Hr,3Hr,2Hr,1Hr,0.5Hr等。
b、放電終止電壓。鉛蓄電池以一定的放電率在25℃環(huán)境溫度下放電至能再反復(fù)充電使用的最低電壓稱為放電終了電壓。大多數(shù)固定型電池規(guī)定以10Hr放電時(25℃)終止電壓為1.8V/只。終止電壓值視放電速率和需要而夫定。通常,為使電池安全運行,小于10Hr的小電流放電,終止電壓取值稍高,大于10Hr的大電流放電,終止電壓取值稍低。在通信電源系統(tǒng)中,蓄電池放電的終止電壓,由通信設(shè)備對基礎(chǔ)電壓要求而定。
放電電流率是為了比較標稱容量不同的蓄電池放電電流大小而設(shè)立的,通常以10小時率電流為標準,用I10表示,3小時率及1小時率放電電流則分別以I3、I1表示。
c、額定容量。固定鉛酸蓄電池規(guī)定在25℃環(huán)境下,以10小時率電流放電至終了電壓所能達到的額定容量。10小時率額定容量用C10表示。10小時率的電流值為
其它小時率下容量表示方法為:
3小時率容量(Ah)用C3表示,在25℃環(huán)境溫度下實測容量(Ah)是放電電流與放電時間(h)的乘積,閥控鉛酸固定型電池C3和I3值應(yīng)該為
C3=0.75C10(Ah)
I3=2.5I10(h)
1小時定容量(Ah)用C1表示,實測C1和I1值應(yīng)為
C1=0.55C10(Ah)
I1=5.5I10(h)
?。?)實際容量
實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積,單位為Ah。
3、內(nèi)阻
電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻,極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化。內(nèi)阻的存在,使電池放電時的端電壓低于電池電動勢和開路電壓,充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。電池的內(nèi)阻不是常數(shù),在充放電過程中隨時間不斷變化,因為活性物質(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。
歐姆電阻遵守歐姆定律;極化電阻隨電流密度增加而增大,但不是線性關(guān)系,常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增大。
4、循環(huán)壽命
蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電,稱為一次循環(huán)(一個周期)。在一定放電條件下,電池工作至某一容量規(guī)定值之前,電池所能承受的循環(huán)次數(shù),稱為循環(huán)壽命。
各種蓄電池使用循環(huán)次數(shù)都有差異,傳統(tǒng)固定型鉛酸電池約為500~600次,起動型鉛酸電池約為300~500次。閥控式密封鉛酸電池循環(huán)壽命為1000~1200次。影響循環(huán)壽命的因素一是廠家產(chǎn)品的性能,二是維護工作的質(zhì)量。固定型鉛電池用壽命,還可以用浮充壽命(年)來衡量,閥控式密封鉛酸電池浮充壽命在10年以上。
對于起動型鉛酸蓄電池,按我國機電部頒標準,采用過充電耐久能力及循環(huán)耐久能力單元數(shù)來表示壽命,而不采用循環(huán)次數(shù)表示壽命。即過充電單元數(shù)應(yīng)在4以上,循環(huán)耐久能力單元數(shù)應(yīng)在3以上。
5、能量
電池的能量是指在一定放電制度下,蓄電池所能給出的電能,通常用瓦時(Wh)表示。
電池的能量分為理論能量和實際能量。理論能量W理可用理論容量和電動勢(E)的乘積表示,即
W理=C理E
電池的實際能量為一定放電條件下的實際容量C實與平均工作電壓U平的乘積,即
W實=C實U平
常用比能量來比較不同的電池系統(tǒng)。比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能,單位分別是Wh/kg或Wh/L。
比能量有理論比能量和實際比能量之分。前者指1kg電池反應(yīng)物質(zhì)完全放電時理論上所能輸出的能量。實際比能量為1kg電池反應(yīng)物質(zhì)所能輸出的實際能量。
由于各種因素的影響,電池的實際比能量遠小于理論比能量。實際比能量和理論比能量的關(guān)系可表示如下:
W實=W理•KV•KR•Km
式中KV—電壓效率;KR—反應(yīng)效率;Km—質(zhì)量效率。
電壓效率是指電池的工作電壓與電動勢的比值。電池放電時,由于電化學(xué)極化、濃差極化和歐姆壓降,工作電壓小于電動勢。
反應(yīng)效率表示活性物質(zhì)的利用率。
電池的比能量是綜合性指標,它反映了電池的質(zhì)量水平,也表明生產(chǎn)廠家的技術(shù)和管理水平。
6、儲存性能
蓄電池在貯存期間,由于電池內(nèi)存在雜質(zhì),如正電性的金屬離子,這些雜質(zhì)可與負極活性物質(zhì)組成微電池,發(fā)生負極金屬溶解和氫氣的析出。又如溶液中及從正極板柵溶解的雜質(zhì),若其標準電極電位介于正極和負極標準電極電位之間,則會被正極氧化,又會被負極還原。所以有害雜質(zhì)的存在,使正極和負極活性物質(zhì)逐漸被消耗,而造成電池喪失容量,這種現(xiàn)象稱為自放電。
電池自放電率用單位時間內(nèi)容量降低的百分數(shù)表示:即用電池貯存前(C10’)(C10”)容量差值和貯存時間T(天、月)的容量百分數(shù)表示。UNION蓄電池所用的材料種類繁多,而且工作環(huán)境也是各式各樣,在各種因素中,腐蝕和氧化是UNION電池的大敵,各位用戶如果能注意防腐蝕和防氧化,定能大大延長蓄電池的使用壽命。
影響蓄電池壽命的重要因素是環(huán)境溫度,一般電池生產(chǎn)廠家要求的最佳環(huán)境溫度是在20℃~25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高,但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據(jù)試驗測定,環(huán)境溫度一旦超過25℃,每升高10℃,電池的壽命就要縮短一半。目前UPS所用的蓄電池一般都是閥控式密封鉛酸蓄電池,設(shè)計壽命普遍是5年,這在電池生產(chǎn)廠家要求的環(huán)境下才能達到。
UNION蓄電池的備抽頭導(dǎo)線和連接線,須按其極性涂以不同顏色的耐酸漆。正極性的應(yīng)涂紅色,負極性的應(yīng)涂藍色。連接線和抽頭導(dǎo)線酌兩端應(yīng)鐵以兒士林油膏,并視實際情況及時重涂。
UNION蓄電池室內(nèi)的門、窗框、墻壁、天花板、通風(fēng)罩、通風(fēng)管道內(nèi)外側(cè)、金屬結(jié)構(gòu)、支架和照明燈具等均應(yīng)涂以防酸漆。如無防酸滾時,可用因和漆或資漆。為了保持經(jīng)久耐用,在涂好這層漆后,要在外面再綜一層耐酸清漆,以防腐蝕。
防腐和防氧化,是UNION蓄電池維護過程中要注意的事項之一。為了保證非凡蓄電池組正常運行,防止硫酸蒸氣、以及充電過程中產(chǎn)生的硫酸飛沫落到設(shè)備上,導(dǎo)致電池設(shè)備腐蝕,必須加強UNION蓄電池的防腐和防氧化工作UNION蓄電池系列是個單個的“原電池”構(gòu)成,每一個原電池電壓大概12伏,原電池串聯(lián)起來就形成了電壓較高的UNION蓄電池,一個12伏的電池由6個原電池構(gòu)成,24 伏的電池由12個原電池構(gòu)成等等。市電給UPS的電池充電時,每個串聯(lián)起來的蓄電池都被充電。原韓國UNION蓄電池功能略微不一樣就會致使有些UNION蓄電池充電電壓比另外原電池高,這部分友聯(lián)電池就會提早老化。只需串聯(lián)起來的某一個原電池功能下降,則整個UNION蓄電池的功能就將同樣下降。試驗證明電池壽數(shù)和串聯(lián)的原電池數(shù)量有關(guān),過UNION蓄電池電壓就越高,老化的就越快。UPS容量一守時,設(shè)計時應(yīng)盡可能讓電池電壓最低,這樣UPS電池壽數(shù)就越長,關(guān)于電池電壓一守時,應(yīng)挑選數(shù)量少電壓原電池串聯(lián)的電池,不要挑選數(shù)量多電壓低的原電池串聯(lián)的電池。
有些廠家UPS的電池電壓比較高,這是因為容量一守時,電壓越高,電流就越小,就可選用較細的導(dǎo)線和功率較小的半導(dǎo)體, 然后下降UPS本錢。容量1KVA左右的UPS的UNION蓄電池電壓通常為24~96V