VRLA蓄电池浮充电压一致性的探讨

仅 小 艽 www．uPSaPP．COm I VFLA蓄电池浮充电压一致性的探讨 闫新华 (深圳市今星光 电源实业公司，广 东 深圳 5 1 8 1 1 8) 摘 要：针对阀控式铅酸蓄电池在浮充过程中存在的电压不一致现象，从电池浮充工作原理和影响 浮充电压一致性的各个方面进行讨论，并提出了提高电池密封性能的改进意见和 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。 关键词：阀控式铅酸蓄电池；漏液；极柱端子；安全阀 The Discussion on the Consistence of the VRI,A Batteries’Floating Voltage YAN Xin hua (Shenzhen Sunnyway Battery Tech Co．，Ltd，Shenzhen Guangdong 5 1 8 1 1 8，China) Abstract：Aimed at the inconsistent voltage during the floating charge of the VRLA battery，we discuss the theory of the batteries’floating Voltage and several aspects which influence the consistence of the floating oltage and advance the idea for improving the leak tightness of the battery． Keywords：VRLA battery ：leakage：pole terminal：safety valve 0 引言 随 着 信 息 、 能 源 和 电子 技 术 的快 速 发 展，VRLA蓄电池广泛地应用于邮电、通信、电 力、交通、船舶、航空航天和应急照明等诸多领 域。但是VRLA蓄电池在实际使用过程中，经常会 出现浮充电压不稳定、分差较大的问题。超出标 准的浮充电压偏差过大不仅会对用户的供电系统 造成影响，而且会间接地造成电池干涸和热失控等 其他问题。 VRLA蓄电池作为浮充使用的备用电池，在浮 充电压设置、环境条件等方面都是有特定要求的， 而满足这些条件下的浮充电压不一致问题又有电 收稿日期：2006—03—10 池密封反应效率、电池容量、电池内杂质含量和 浮充电压设置等一系列的问题。以下就VRLA蓄 电池的浮充电使用和影响浮充电压一致性的因素 两个方面来具体探讨这个问题。 1 VRLA蓄电池的浮充使用 在通信电源系统中，为确保直流电源不问断， 一 般都采用开关整流器(充电器)与蓄电池组串／并 联的浮充电方式。即在市电正常的情况下，电池并 联在电路中处于浮充状态，充电电流主要用来弥补 电池的自放 电，另外对供电系统的电流有滤波作 用，一旦市电停电，~]VRLA蓄电池转为串联对设 备进行供电。 圈 维普资讯 http://www.cqvip.com miaolin1 新建图章 为了使VRLA蓄电池有较长的浮充寿命 ，要 根据 电池制造的原材料、结构特点及环境温度等 各方面的情况，制定电池合理的使用条件，尤其是 浮充电压的设定。例如 ：通常在环境温度为25℃ 时，电池的浮充电压应设置在2．25V／单体，允许变 化范围为2．23～2．27V／单体。浮充电压设置过低 时，VRLA蓄电池长期处于欠充电状态，极板深处 的活性物质不能参与化学反应，因而在活性物质与 栅板之间形成高电阻层，使电池内阻增大，容量下 降；浮充电压设置过高时，电池将长期处于过充状 态，使电池内产生的气体量增加，安全阀经常处于 开启状态，从而造成电池严重失水，电解液浓度增 大，电池内部腐蚀加快，导致电池容量减少。 当然为了使电池既不欠充也不过充，就需要 根据环境温度的变化来调整浮充电压，通常的调节 系数为 ±3mY／℃。但并不是说有了浮充电压的 调节系数，电池就可以在任意环境温度下使用。温 度低时，由于浮充电压增大，同样会引起浮充电流 增大、板栅腐蚀加速和寿命提前终止等一系列的问 题；而温度高时，浮充电压减小，也会形成电池欠充 电的一系列问题。由此可知，阀控铅酸蓄电池安装 使用时，最好要安装在装有空调和通风条件良好的 房间内，同时还要远离开关整流器等热源，并且在电 池多层安装时，除了要注意电池之间通风和散热以 外，也最好不要安装在电池柜内，以免影响散热。 另外，VRLA蓄电池在进行事故放电后，如果 放电深度较大，需要启动均衡充电进行补充充电。 但是在通信电压系统中，有一些开关整流器不进行 均衡充电的设置。这样，如果电池的浮充电压设置 的正常或偏低，事故放电后不及时补充就会形成不 可逆硫酸盐化；如果电池的浮充电压设置偏高，电 池正常浮充使用时会有过充电的问题，同样影响电 池的使用寿命。 2 影D~lVRLA蓄电池浮充电压一致性的因素 2．1 电池密封反应效率的影响 VRLA蓄电池之所以能够实现密封，其理论基 回 础是阴极吸收原理，使电池在充电后期仅有正极析 出氧气，并且氧气通过隔膜内预留的空隙和其他气 相通道传递到负极进行氧气的复合，而负极的氧复 合则又是负极的去极化过程，会使负极电位正向移 动，避免了氢气的析出。因此所有影响电池密封反 应效率的因素都能够影响电池的浮充电压。 影响电池内密封反应效率的最主要因素是电 池内正负极活性物质搭配比例和隔膜的饱和度。 电池正负极的搭配比例影响气体的生成时间，通常 正极充电至其额定容量的70％就开始生成氧气。 而隔膜内电解液的饱和率则通常 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 维持在90％ ～ 95％，以预留一部分气孔用作氧气复合的气体通 道。 在跟踪电池实际运行维护时，经常会发现同一 批号生产的蓄电池在浮充初期时浮充电压高低分 布不一，大多是因为个别一两只电池电压偏高或滞 后，致使浮充电压差值较大，最大可达到200mV甚 至更大。但是电池运行3～6个月后，蓄电池浮充电 压逐渐趋于设定值(如表1所示)，其内在原因是因为 电池电解液饱和度有微小的差别，饱和度较高的电 池，浮充电压值偏高，因为正极析出的氧气吸附在 正极上，不能有效地扩散到负极上，负极去极化作 用不能够显著发生，所以需要一个较长的时间分解 水，降低饱和度。当隔板中失去足够的水分后，氧 气扩散通道能够有效建立起来时，负极板去极化作 用会更为显著，电池端电压会逐渐地趋于浮充电压 设定值。 随着电压偏高的电池 电压 的降低，原先浮充 电压较低的电池端电压会逐渐升高，趋于设定值， 比较明显的例子是：一组处于浮充状态的电池，其 表1 随时间变化的电池浮充电压 25~C浮充电压2．25V／单体 最高电压(V) 最低电压(V) △E(V) 初期 2．37 2．15 0．22 1个月 2．33 2．16 0．17 3个月 2．30 2．20 0．10 6个月 2．27 2．22 0．05 I笠 2．26 2．23 0．03 维普资讯 http://www.cqvip.com 中一只电压较高时，打开安全阀，使空气中的氧气 进入电池内部，会发现这只电池的端电压会很快下 降，其原因是空气中氧气在负极产生了去极化作 用，负极电位正向移动了。 2．2 电池容量的影响 电池浮充电压的不均匀还受同组不同电池之 间容量差别的影响，因为不管是电池多只串联后再 并联，还是串联后单组使用，在同一组串联的各个 电池之间，放电量都是一样的。但是在随后的补充 充电和浮充充电过程中，电池则会由于实际容量 的不同而产生气体的先后和量上也有不同(如果测 试密封反应效率的话，就会反映在密封反应效率大 小上的不同)。电池充电过程产生气体时间和量上 的不同就直接会影响负极的极化电位，进而影响电 池的浮充电压。因此，各个公司在设计和制造电池 时，要务必使各个电池的容量一致。这个方面对容 量的要求不仅仅是设计上的，在过程的工艺控制等 各个方面也是如此。大家都知道，电池的制造过程 包括铸造板栅、和膏、固化和化成等都是复杂的 化学和电化学过程，这些过程条件控制方面的微小 差别都会对电池容量的一致性产生很大的影响，而 对多只电池的备用浮充使用的影响可能都会是致 命的。因此，为保证电池容量的一致性 ，要求电池 生产过程中从合金配制、浇铸板栅、铅膏配合、 和膏工艺，固化工艺、加酸量和比重以及化成工艺 等都要严格有效地控制，公差要尽可能地小。这些 方面的控制会对电池整体的一致性有很大的好处， 对电池浮充电压的一致性也有非常明显的好处。 这就是质量控制严格的公司之所以生产的电池在 实际运行过程中浮充电压比较均匀，电池质量较好 的一个重要原因。 2．3 电池内杂质含量的影响 普通铅酸蓄电池发展到阀控铅酸蓄电池 ，除 了生产过程工艺控制要求更为苛刻以外，对电池 原副材料的要求也有很大的提高，包括金属铅、 稀硫酸、AGM隔膜等都要求很高的纯度。金属 铅必须要求用纯度为99．994％以上的电解铅，稀 硫酸则要求必须是分析纯级的，对VRLA电池危 害最大的铁、氯含量分别要求小于0．5PPM、 0．3PPM，AGM隔膜虽然在电池内用量较少，但是 也非常重要，要求其主要杂质含量铁≤0．005％和氯 ≤0．003％。 另外，电池的生产环境对生产电池的杂质含量 等也有很大的影响，生产过程中务必要避免有害杂 质的引入。 2．4 充电设备精度的影响 对VRLA蓄电池进行充电的设备 电压输出 的精度对蓄电池的浮充电压均一性也具有一定影 响。当前通信领域普遍采用模块输出，电压输出比 较稳定，而电力-~lf]更多采用直流屏，直流屏设计 稳压精度为±1％，即采用l 04只蓄电池，输出电压 按2．25V／单体设计。则应设定的参数浮充电压为 2．25×l04 234V，而实际情况中实际电压为234× (1±1％)--231．66～236．3V，所以电压的变化范围 (234×2％)／l04 0．045V，也就是说 ，因为充电设 备输出电压的精度问题，可以引起单只电池浮充电 压浮动差值为0．045V，也就是45mV，每只之间相差 0．045V，累积到几个电池之间差值就是惊人的，也 必定是超出 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 要求的。 另外，电力系统采用l04只电池串联供电，而一 般情况下电池生产厂家的充放电设备电压量程都 是300V，考虑到化成过程中电位极化，一次只能生 产2V电池l00只，如此不同批次生产的电池之间就 更会形成电池的不一致。 3 结 语 VRLA蓄电池组浮充电压一致性与其设计水 平、生产过程工艺控制水平以及电池实际使用过 程中电压的设置、设备精度等使用条件等都密切 相关。因此在VRLA蓄电池生产厂家进行更为科 学的产品设计、更加合理的生产过程控制、更加 精纯的原副材料的同时，蓄电池的使用部门也应 该尽可能使用精度更高的充电设备， (下转P．46) 生 旦 总 第6 4期 维普资讯 http://www.cqvip.com 故障的比例一般在5％～10％，所以，从这个角度看， 在并联冗余台数达到一定数量时，这部分影响将抵 消多机冗余的对可靠性的增加效果，使得并联台数 增加时，可靠性或MTBF并未增加 ，甚至下降。这 也是为什么有些品牌的UPS并联系统在实际使用 中没有体现出更高可靠性的一个主要原因。 只有当并联系统的额定功率远大于并联单元 的功率(?~1120倍)，使得并联单元的输出短路对于系 统影响可以忽略时，该因素才可以不考虑。但这在 中大功率UPS并联应用中无法满足。 3 并联单元数量的优选 对于一个给定的负载系统(假定负载功率为 P)，如果要采用UPS多机并联系统，究竟采用什么 样的系统较为合适? (1)性能价格比对并联数目的约束 如果采用 “力+1”多机并联系统，则每个单元 的功率为P X 1／n，即： “1+0” ：P ； “1+ 1” ：P+P ； “2+ 1” ： P／2+P／2+P／2；⋯⋯ (6) “ 力+1”：P／力+P／力+⋯⋯+P／n (7) 从以上所述可知，1"1值变化时，系统的MTBF和 可靠性在力=1时最大，且从UPS单元的成本与功率 的平方根成正比的经验 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 上看，“力+1”多机并 联系统的成本为： (力+1)X(1／力) M (8) 其中M为功率为P的UPS的成本。 显然，整个并联系统的成本随着n的增加而单 调增加。因此，从性能价格比的角度看，只要是在 供电系统的早期设计考虑好 ，尽量采用 “1+1”的 冗余并联系统。 (2)维修率对并联数目的限制 对于给定的 “1+力”、 “n+1”多机并联系 统，虽然系统的可靠性和MTBF是增加的，但是由 于台数的增加，必然导致维修率的增加。假定并联 单元的失效率为 ，则： 单机的维修率为： ； 双机的维修率为：卜(卜 ) ； “1+力” 、 “ 力+1”时的维修率为： 1一(1 )n¨ (9) 从上述的公式可知，随着力的增加，系统的维修 率也是基本与并联台数成比例地增加，虽然并联单 元的维修并不意味着并联系统的失效，但这也将增 加并联系统的运行成本。 所以，从维修和运行成本的角度考虑，冗余并 联系统也是尽量减少台数。 综合上述讨论以及UPS多机并联的结果，认为 设计冗余并联系统时应优先采用 “1+1”并联系 统。当然，并联扩容的情况不受这个结论的限制。 4 结语 (1)多机并联是提升 UPS可靠性的有效方 案，但是不是冗余的台数越多越好 ，优选 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 为 “1+1”并联系统。 (2)有多个实际的工程因素对多机并联系统的 可靠性模型产生很大影响，设计并联系统和应用时 应充分考虑。 ■ (上接p．35) 并增加电池的例行维护工作。以便于用户的供电 系统能够更加有效，为生产生活带来更大的方便。 参考文献 [1]吴寿松．阀控式固定型铅酸蓄电池的浮充电压均 匀问题[J]．蓄电池．2000，2 囵 [2]朱松然．蓄电池手册[M]．天津大学出版社，1 998 [5]徐曼珍．阀控式密封铅酸蓄电池及其在通信中的 应用[M]．北京：人民邮电出版社，1 997 作者简介 闰新华，1 977年生，男，助理工程师，主要从事 蓄电池技术工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com Button101: Button102: Button103: Button104: