通信电源第六章-蓄电池课件.ppt
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- 通信 电源 第六 蓄电池 课件
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1、本本 章章 内内 容容v通信蓄电池发展通信蓄电池发展v阀控蓄电池构成、分类阀控蓄电池构成、分类v阀控蓄电池工作原理阀控蓄电池工作原理v阀控蓄电池技术指标阀控蓄电池技术指标v阀控蓄电池的维护使用与注意事项阀控蓄电池的维护使用与注意事项v磷酸铁锂电池磷酸铁锂电池本章重点、难点本章重点、难点v本章重点本章重点 阀控蓄电池的组成与工作原理阀控蓄电池的组成与工作原理 阀控蓄电池的维护与使用阀控蓄电池的维护与使用 v本章难点本章难点 阀控蓄电池的使用容量因素阀控蓄电池的使用容量因素 阀控蓄电池维护中的失效原因分析阀控蓄电池维护中的失效原因分析本章的目的和要求本章的目的和要求v 掌握阀控蓄电池的工作原理,理
2、解阀控蓄电池的特点。掌握阀控蓄电池的工作原理,理解阀控蓄电池的特点。v 掌握阀控铅蓄电池的基本结构及各组成部分的作用,了掌握阀控铅蓄电池的基本结构及各组成部分的作用,了解阀控蓄电池的分类。解阀控蓄电池的分类。v 掌握阀控铅蓄电池容量的概念,理解使用因素对实际容掌握阀控铅蓄电池容量的概念,理解使用因素对实际容量的影响。量的影响。v 理解阀控铅蓄电池的失效原因,了解阀控铅蓄电池故障理解阀控铅蓄电池的失效原因,了解阀控铅蓄电池故障判断与维护时的注意事项。判断与维护时的注意事项。v 了解阀控蓄电池的发展历史及趋势。了解阀控蓄电池的发展历史及趋势。蓄电池的基本结构蓄电池的基本结构蓄电池的内容提要蓄电池的
3、内容提要1蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理2阀控铅蓄电池的容量阀控铅蓄电池的容量3蓄电池组常规技术指标的测量蓄电池组常规技术指标的测量5阀控蓄电池维护与使用阀控蓄电池维护与使用4磷酸铁锂电池磷酸铁锂电池6讨论题讨论题7蓄电池v通信电源蓄电池通信电源蓄电池 电池放电电流小,容量大,寿命长,每节单体2V(一般2.23V左右),一组48V电池由24节单体串联组成。vUPSUPS蓄电池蓄电池 电池能大电流放电,容量小,寿命较短,常见的UPS蓄电池每个单体电压为12V,如果配置32节电池,则电池组端电压可达384V。v启动电池启动电池 由于油机启动时间十分短促,仅为58秒,因此要求蓄电池满足高速率大电流
4、放电的要求。油机启动电池多采用24V电池组。6.1 通信蓄电池发展概述通信蓄电池发展概述v 铅酸蓄电池的发明距今已有140余年的历史,以往的铅酸蓄电池均为开口式或防酸隔爆式,充放电时析出的酸雾污染及腐蚀环境,又需经常维护既补加酸和水。 自50年代起,科学技术发达国家先后解决了防酸式铅酸电池的致命缺点,而可以把铅蓄电池密封起来。v 进入80年代,随着分散式供电方案启用,需求基础电源设备与通信设备同装一室,激励了密封固定型铅酸电池的生产。v 进入90年代后,阀控密封铅酸蓄电池生产技术有了很大进展,进入了成熟期。 阀控式密封铅酸蓄电池的特点阀控式密封铅酸蓄电池的特点 1、电池荷电出厂,安装时不需要辅
5、助设备,安装后即可使用; 2、在电池整个使用寿命期间,无需添加水,调整酸比重等维护工作,具有“免维护”功能; 3、不漏液、无酸雾、不腐蚀设备,可以和通信设备安装在同一房间,节省了建筑面积和人力; 4、采用具有高吸附电解液能力的隔板,化学稳定性好,加上密封阀的配置,可使蓄电池在不同方位安置; 5、电池寿命长,25下浮充状态使用可达10年以上; 6、与同容量防酸式蓄电池相比,阀控式密封蓄电池体积小、重量轻、自放电低。6.26.2阀控蓄电池构成与分类阀控蓄电池构成与分类阀控式铅酸蓄电池的英文名称为阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Valve Regulated L
6、ead Battery(Battery(简称简称VRLA)VRLA),作用有:,作用有:v荷电备用荷电备用: :当市电异常或在整流器不工作的情况下,由蓄电池单独供电,担负起对全部负载供电的任务,起到备用作用。v平滑滤波平滑滤波:在市电正常时,虽然蓄电池不担负向通信设备供电的主要任务,但它与供电主要设备整流器并联运行,能改善整流器的供电质量。6.2.16.2.1阀控式铅酸蓄电池的基本结构阀控式铅酸蓄电池的基本结构1 1、正负极板组、正负极板组2 2、隔板、隔板3 3、电解液、电解液4 4、安全阀、安全阀5 5、壳体、壳体结构框图结构框图1 1、正负极板组、正负极板组v 正极板上的活性物质是二氧化
7、铅(PbO2),负极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb)。v VRLA的极板大多为涂膏式,这种极板是在板栅上敷涂由活性物质和添加剂制成的铅膏,经过固化、化成等工艺过程而制成。2 2、隔板、隔板v 阀控式铅酸蓄电池中的隔板材料普遍采用超细玻璃纤维。v 隔板与极板紧密保持接触。它的主要作用有:(1)吸收电解液;(2)提供正极析出的氧气向负极扩散的通道;(3)防止正、负极短路。3 3、电解液、电解液v 铅蓄电池的电解液是用纯净的浓硫酸与纯水配置而成。v 它与正极和负极上活性物质进行反应,实现化学能和电能之间的转换。4 4、安全阀、安全阀v 一种自动开启和关闭的排气阀,具有单向性,内有防酸雾垫。v 只允
8、许电池内气压超过一定值时,释放出多余气体后自动关闭,保持电池内部压力在最佳范围内。5 5、壳体、壳体v 材料应满足耐酸腐蚀,抗氧化,机械强度好,硬度大,水气蒸发泄漏小,氧气扩散渗透小等要求。v 一般采用改良型塑料:如PP、PVC、ABS等材料。 6.2.16.2.1蓄电池的分类蓄电池的分类 (1)按不同用途和外形结构:分有固定式和移动式两大类。 (2)按极板结构分为:涂膏式、化成式、半化成式、玻璃丝管式等。 (3)按电解液的不同分为:酸性和碱性。 (4)按电解液数量分为:贫液式和富液式。型号型号(2)100A型号代表每块正极板的电流容量(型号代表每块正极板的电流容量(8小时率至终了电压小时率至
9、终了电压1.75V25)例如:例如:100A21型号单体含型号单体含10片正极及片正极及11片负极,因此片负极,因此100A21型号的容量型号的容量是是1000安时。安时。6.3 6.3 阀控式铅酸蓄电池的工作原理和技术指标阀控式铅酸蓄电池的工作原理和技术指标 6.3.1 阀控蓄电池的工作原理 6.3.2阀控铅蓄电池的容量 6.3.3阀控式铅酸蓄电池维护的技术指标 6.3.16.3.1蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理 v 正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2),负极板上的活性物质为纯铅(Pb)。v 电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定的比例配制而成。v 正负极板上活性物质的性质不同,当两种极板放置在
10、同一硫酸溶液中时,各自发生不同的化学反应而产生不同的电极电位。1 1、蓄电池的化学反应原理、蓄电池的化学反应原理蓄电池在放电过程的特点蓄电池在放电过程的特点v 正、负极板上的活性物质都不断转变为硫酸铅(PbSO4)。v 蓄电池的内阻增加。v 电解液的比重逐渐下降,电动势逐渐降低。v 至放电终了时,蓄电池的端电压下降到1.8V左右。 蓄电池在充电过程的特点蓄电池在充电过程的特点v 正极板上的硫酸铅(PbSO4)逐渐变为二氧化铅(PbO2)。负极板上的硫酸铅逐渐变为海绵状铅(Pb)。v 蓄电池的内阻增加。v 电解液的比重逐渐增加,蓄电池的电动势也逐渐增加。2 2、蓄电池的氧循环原理、蓄电池的氧循环
11、原理v 阀控蓄电池的氧循环原理就是:从正极周围析出的氧气,通过电池内循环,扩散到负极被吸收,变为固体氧化铅之后,又化合为液态的水,经历了一次大循环 。VRLAVRLA的结构特点的结构特点v 阀控式铅酸蓄电池采用负极活性物质过量设计,正极在充电后期产生的氧气通过隔板(超细玻璃纤维)空隙扩散到负极,与负极海绵状铅发生反应变成水,使负极处于去极化状态或充电不足状态,达不到析氢过电位,所以负极不会由于充电而析出氢气,电池失水量很小,故使用期间不需加酸加水维护,克服了传统式铅酸蓄电池的主要缺点。氧循环原理图氧循环原理图(1)(1)密封原理示意图氧循环原理图氧循环原理图(2)(2) 6.3.26.3.2阀
12、控铅蓄电池的容量阀控铅蓄电池的容量v 电池容量是电池贮存电量多少的标志,有理论容量、额定容量、实际容量之分。 (1)理论容量:理论容量是假设活性物质全部反应放出的电量。 (2)额定容量:规定在25环境下,以10小时率电流放电至终了电压所能达到的容量,用符号C10表示。 I10 C10 /10 。 (3)实际容量又称为使用容量,它表示在预定的放电条件下,电池实际所放出的电量。不是恒定的常数。2 2、使用因素对容量的影响、使用因素对容量的影响(1 1)放电率的影响)放电率的影响(2 2)电解液温度的影响)电解液温度的影响(3 3)电解液浓度的影响)电解液浓度的影响(4 4)终止电压的影响)终止电压
13、的影响(5 5)电池的新旧程度、局部放电等因素影响)电池的新旧程度、局部放电等因素影响(1 1)放电率的影响)放电率的影响v 放电至终了电压的快慢叫做放电率,分为时间率和电流率。v 对于一给定电池,在不同时率下放电,将有不同容量。下表为一GFM1000电池在常温下不同放电率放电时的容量。(2 2)电解液温度的影响)电解液温度的影响v 在一定环境温度范围内放电时,使用容量随温度升高而增加,随温度降低而减小。v 阀控式密封铅蓄电池放电时,若温度不是标准温度(25),则需将实测电量Ct换算成标准温度的实际容量Ce,即 Ct Ce 1+ k (t-25) 公式中: Ct 非标准温度下电池放电量 t放电
14、时的环境温度 k温度系数 10小时率容量试验时 k=0.006/(3 3)电解液浓度的影响)电解液浓度的影响v 在实用范围内,电池容量随电解液浓度的增大而提高。v 但也不可浓度过大,因浓度高则粘度增加,反而影响电液扩散,降低输出容量。(4 4)终止电压的影响)终止电压的影响v 终止电压:指电池放电时电压下降到某个值而停止或下降到不宜再继续放电的最低工作电压,称终止电压。v 终止电压是按实际需要确定的,小电流放电时,终止电压要定得高些;大电流放电,终止电压要定得低些。6.46.4阀控蓄电池维护使用阀控蓄电池维护使用 6.4.1 6.4.1蓄电池的失效原因分析蓄电池的失效原因分析 6.4.2 6.
15、4.2阀控铅酸蓄电池的使用阀控铅酸蓄电池的使用 6.4.3 6.4.3蓄电池组的测量蓄电池组的测量 6.4.4 6.4.4维护过程中的注意事项维护过程中的注意事项6.4.16.4.1蓄电池的失效原因分析蓄电池的失效原因分析v 蓄电池失效系指电池性能逐渐退化,直至不能使用。v 造成VRLA电池的失效模式主要有失水、早期容量损失(PCL)、热失控、负极不可逆硫酸盐化、板栅腐蚀与伸长、隔板质量下降等。1 1、失水、失水v 从阀控铅酸蓄电池中排出氢气,氧气,水蒸气,酸雾,都是电池失水的方式和干涸的原因。v 失水的原因有:气体再化合的效率低;从电池壳体中渗出水;板栅腐蚀消耗水;自放电损失水;安全阀失效或
16、频繁开启。2 2、早期容量损失(、早期容量损失(PCLPCL)v VLRA电池的早期容量损失(PCL)是指电池初期进行容量循环时,每经过一次充放电循环,容量下降明显。v 早期容量损失常容易在如下条件发生:(1)不适宜的循环条件,诸如连续高速率放电,深放电,充电开始时低的电流密度;(2)缺乏特殊添加剂如Sb,Sn等;(3)低速率放电时高的活性物质利用率,电解液高度过剩,极板过薄等;(4)活性物质密度过低,装配压力过低等。3 3、热失控、热失控v 热失控是指蓄电池在恒压充电时,充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用,并逐渐损坏蓄电池。 v 热失控使电池迅速失水,隔膜内电解液很快干涸,最终使电池
17、失效。v 措施:(1)充电设备应有温度补偿功能或限流;(2)严格控制安全阀质量,以使电池内部气体正常排出;(3)蓄电池要设置在通风良好的位置,并控制电池温度。4 4、负极不可逆硫酸盐化、负极不可逆硫酸盐化v 铅蓄电池在正常工作中,负极板上PbSO4 颗粒小,充电时很容易恢复为绒状铅,但有的电池生成了难以还原的大颗粒硫酸铅,称为硫酸盐化。 v 负极板硫酸盐化原因很多 ,主要由下几个原因造成。产生极板硫酸化的原因产生极板硫酸化的原因v 经常使蓄电池过量放电v 长期充电不足(例浮充电压设置过低)v 放电后,不及时充电长期搁置v 在高温下长期放电v 缺少应有的定期过充电v 电解液浓度过高5 5、板栅腐
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