铅酸蓄电池基础知识培训

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,铅酸蓄电池基础知识培训,1,铅酸蓄电池的发展历史与现状,VRLA,电池的基本定义与分类,VRLA,电池的基本原理,VRLA,电池的基本结构与设计,VRLA,电池的基本性能参数,基础知识,选型与设计,使用与维护,蓄电池的选型,蓄电池容量的计算,A.,按所需容量和电流的计算蓄电池容量方法与实例,B .,按照所需功率计算蓄电池容量方法与实例,EUROBA,电池的特点与优势,蓄电池的安装,蓄电池的使用与注意事项,EUROBA,电池的使用条件与维护,2,铅酸蓄电池的发展历史与现状,VRLA,电池的基本定义与分类,VRLA,电池的基本原理,VRLA,电池的基本结构与设计,VRLA,电池的基本性能参数,基础知识,3,1859,Plante,普兰特,发明蓄电池,1900,开口式蓄电池,开始应用,（,Open Cell ),1960-1975,Gates,公司发明：,Pb-Ca,合金,Gates,公司获得：,D,型密封铅酸电池专利,VRLA,电池原型,1979,GNB,发明,MFX,正极板栅专利合金,GNB,购买,Gates,专利,GNB,开始大量生产,吸液式密封免维护铅酸蓄电池,1984-1996,小范围应用,迅速推广,VRLA,正式取代免维护概念,全面被认可并大规模取代传统富液式电池,铅酸电池发展里程碑事件,4,阀控式密封铅酸蓄电池的定义,阀控式密封铅酸蓄电池的英文名称为,Valve Regulated Lead Acid Battery,(,VRLA,),。,蓄电池正常使用时保持气密和液密状态。当内部气压超过预定值时，单向安全阀自动开启释放气体。当内部气压降低后，安全阀自动闭合使其密封，防止外部空气进入蓄电池内部。蓄电池在使用寿命期间，正常使用情况下无需补加电解液。蓄电池具有防爆、防酸雾、耐过充电能力。,VRLA,蓄电池的分类,AGM,电池,：,Absorbed Glass Mat,采用吸附式玻璃纤维作隔膜，电解液吸附于极板和隔膜，电池内无流动电解液。,AGM,电池可以立式或卧式安装。,GEL,电池：,胶体电池采用,SiO,2,作凝固剂。,电解液吸附于极板和胶体内，胶体电池一般立式安装。,常识备注：,VRLA,蓄电池一般情况下都是指,AGM,电池，胶体电池都需特别指明,5,阀控式密封铅酸蓄电池电化学反应原理,PbO,2,+2H,2,SO,4,+Pb,2Pb,SO,4,+2H,2,O,VRLA,电池电化学反应原理：充电时将电能转换为化学能，放电时将储存在电池内的化学能转化为电能释放给外在系统。,VRLA,电池能够在电池内部对氧气再复合利用，并抑制氢气析出。,VRLA,蓄电池又称“贫液蓄电池”。蓄电池采用负极板富余容量设计,使氢气析出时电位提高,使正极出现氧气先于负极出现氢气。充电时,正极析出的氧气,通过玻璃纤维隔板传送到负极表面与氢气结合为水，从而有效控制水的电解,减少电解液的消耗，因此失水量很小，所以无需加水加酸。,充电,放电,6,构成,VRLA,铅酸蓄电池的主要部件：,正负极板、隔膜、电解液、安全阀、电池壳与电池盖,端子、连接条、极柱等零件,Euroba 12V,系列电池剖面图,Euroba 2V,系列电池剖面图,7,VRLA,蓄电池的设计：,板栅合金的选择,：,板栅,的功能是支撑活性物质并传输电流。它通常是铅或铅基合金制成的栅栏片状物，使,活性物质固定于其中。,备注：参加电池反应的活性物质,Pb,和,PbO,2,是疏松的多孔性物质需要载体固定。,正板栅,要求具有自放电小和耐腐蚀的特点。所采用的合金各异，常用的有,Pb-Ca,、,Pb-Ca-Sn,、,Pb-Ca-Sn-Al,和,Pb-Ti-Ge,合金,。,负板栅,一般采用,Pb-Ca,合金，尽量减少析氢量。,正极板图,负极板图,8,VRLA,蓄电池的设计：,隔膜的选择,：,VRLA,电池,采用的是,AGM,（玻璃纤维棉）隔膜。主要具有以下特征：,优良的耐酸性能和抗氧化能力,厚度均匀、无针孔、无机械杂质,材料孔径小、孔率高,优良的,吸附性能,，保留电解液能力强,电阻小,具有一定强度，保证工艺上的可操作度,杂质少、铜铁含量低,AGM,隔膜,PVC,隔膜,9,VRLA,蓄电池的设计：,壳盖结构设计和材料的选择,：,强度设计：电池外壁在过盈装配和承受内气压时不应有明显气胀变形。,ABS,和,PVC,外壳厚度为,8-10mm,PP,材料应加钢壳加固。,散热设计：要求外壳散热面积大、材料导热性能好,盖上极柱密封设计：关键工艺技术，不同制造商不尽相同。,壳盖密封和极柱密封结构,:,热封：最可靠的密封方式，,PP,材料一般采用热封。,胶封：,ABS,、,PVC,材料一般采用胶封，技术关键在于选用合适的环氧树脂。,ABS,槽盖配合操作图,ABS,槽盖配合图,10,VRLA,蓄电池的设计：,电解液的选择,：,VRLA,电池电解液中,H2SO4,的含量按理论值,1.5,倍计算,电解液比重一般为,1.3g/ml,安全阀的要求：,安全阀是关键部件影响电池寿命、一致性和安全性。可分为帽式、柱式,和伞形安全阀。,单向开阀,单向密封，防止空气进入电池内部,同一组电池各个安全阀间的开闭压力差不应超过平均值的,20%,寿命不低于,15,年,具有虑酸功能，可防止酸与酸雾从安全阀排气口排出,隔爆，当电池外部遭遇明火是电池内部不应引爆,抗震，运输和使用期间，不会因为震动和多次开闭而松动失效,耐酸,耐高低温,11,VRLA,蓄电池的性能参数：,开路电压与工作电压,：,开路电压,：电池在开路状态下的端电压。,开路电压,=,正极电极电势,负极电极电势,工作电压,：也叫放电电压，指电池接通负载后放电过程中显示的电压。,初始电压是指电池放电开始的工作电压。,电池容量：,电池在一定条件下所能给出的电量称为电池的容量,（符号：,C,单位：,Ah/mAh,),。,额定容量,也叫保证容量，按有关标准保证电池在一定放电条件下应该放出的,最低限度容量,比容量,是单位体积或单位质量电池所能给出的电量，其单位为,Ah/Kg,或,Ah/l,。可以用,于比较不同系列的电池。,电池内阻,电池内阻包括：欧姆内阻和极化内阻。,内阻,的存在使电池放电时的端电压,电池的电动势和开路电压，充电时端电压高于电动,势和开路电压。,内阻值不是常数。欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度增加而非线性变大。,12,VRLA,蓄电池的性能参数：,能量,：,电池的能量,：一定放电条件下蓄电池所能给出的电能。单位：,Wh,瓦时,比能量,：电池单位质量或单位体积所能输出的电能。单位：,Wh/Kg,比能量反映了电池活性物质的利用率，同时也反映了电池的质量水平和制造商的技术和,管理水平。,功率和比功率：,功率是指,电池在一定条件下于单位时间所能给出的能量的大小，单位：,W,或,KW,比功率,是单位质量电池所能给出的功率，其单位为,W/Kg,或,KW/Kg,。,比功率越大表示电池可以承受大电流放电。,电池的使用寿命,电池使用寿命,：在规定条件下，电池的有效寿命期限称为电池的使用寿命。,电池的使用寿命包括：,使用期限,和,使用周期,。,使用期限指电池可供使用的时间，包括电池的存放时间。,使用周期是指蓄电池可供重复使用的次数。,13,选型与设计,蓄电池的选型,蓄电池容量的计算,A.,按所需容量和电流的计算蓄电池容量方,法与实例,B .,按照所需功率计算蓄电池容量方法与实,例,EUROBA,电池的特点与优势,14,VRLA,蓄电池的选型与设计：,选择蓄电池的需要考虑几个因素,：,电池的类型,：,铅酸电池,：,AGM,或胶体电池、锂电池、镍镉电池。,电池容量,：根据用户实际的后备要求（负载功率和后备时间），主设备类型计算容量。,电池性能参数,：评估,VRLA,电池的重量、体积、比能量、使用温度范围的因素，综合考虑。,选定蓄电池之后的设计：,在确定电池组总容量的前提下，结合用户现场安装条件、负载使用情况设计：,电池组的组数（并联一般不超过,3,组）。,选择使用电池箱或电池架承载电池。,电池列间、层间连接电缆或铜排截面积计算，确保安全载流量和导线压降。,1,小时率大电流放电时，连接线压降, 896.1W ),所以,2,组,S12V285,电池并联可以满足要求,UPS,电池配置为采用,S12V285,电池，,2,组电池并联，每组,40,节串联。共使用,80,节电池。,19,使用与维护,蓄电池的安装,蓄电池的使用与注意事项,蓄电池的维护,20,VRLA,蓄电池的安装：,蓄电池的安装方式,安装方式分立式安装或卧式安装。,矮性设计的电池可以立式，也可以卧式安装。,高形设计的电池建议卧式安装。,蓄电池连接方式及导线,VRLA,电池的应用实践告诉我们，在大电流放电应用中电池的连接方式和连接导线的压降,至关重要。,电池连接贯彻原则：多串少并，先串后并。并联电池组控制在,3,组以内。,连接导线的压降取决于：导线材质（电阻率）、导线长度、截面积大小,连接导线压价, 10 mv,（,1Hr,率放电电流）,蓄电池安装常规注意事项,不能将容量不同、性能和新旧程度不同的电池混在一起使用。,连接螺栓、螺丝必须拧紧，以免引起电池打火爆炸。,连接总线和导通系统前，再次确认电池极性、总电压是否正确无误。,电池组连接后电压很高，注意使用绝缘工具并防止短路。,电池组不要安装在密闭的空间，要远离热源，避免阳光直射。,21,VRLA,蓄电池的使用：,蓄电池的浮充,VRLA,电池主要的工作方式是浮充工作制。,VRLA,电池浮充工作下，电池与整流器设备并联，电池组一般不放电。实际工作中电池存,在局部放电或由于负载突然增加而放电。,VRLA,电池浮充有两个作用：市电中断，电池立即无间断向负载供电；,电池起到平滑滤波作用，滤除脉动成分，稳定负载供电质量,以,EUROBA,电池的浮充为例，具体浮充的参数要求：,充电电压：,2.23,2.27V/,单体,(25) (,建议设置为,2.25V/,单体,),最大充电电流：,0.30C,10,温度补偿系数：,-3.3mV/,.,单体,(,以,25,为基点,),充电电压变动范围为,0.02V/,单体,注意,事项,：,同一电池组各单体电池的电压值在使用初期会出现一定偏差，半年之后将趋于一致。,浮充电压过高或过低对电池的影响如下：,长时间过高（过充电）：缩短寿命。,长时间过低（充电不足）：满足不了负载或使电池电压不一致，从而使电池整组容量下,降，寿命缩短。,22,VRLA,蓄电池的使用：,蓄电池的均充,VRLA,电池均充工作启动的原因：电池浮充电压偏低、放电后再充电、电池组容量不足。,VRLA,电池平时不建议均充。均充可能造成电池失水而早期失效。均充电压的选择要考虑,温度因素，温度系数取,-5mv/C,。,VRLA,电池均充频率的设定：电池全浮充工作一年，均充一次。时间,12-24,小时。,以,EUROBA,电池的均充为例，,具体均充,的,参数要求,：,充电电压：,2.30,2.35V/,单体,(25) (,建议设置为,2.35V/,单体,),最大充电电流：,0.30C,10,温度补偿系数：,-5mV/,.,单体,(,以,25,为基点,),充电电压变动范围为,0.02V/,单体,退出均充条件,：,退出均充的电流参考值一般设定为,0.01C,10,，并联时乘以蓄电池组数。,注意,事项,：,正常浮充运行可以不进行此项操作。遇到下列情况之一可考虑采用均衡充电：,放电容量低于额定容量的,20%,以上。,搁置不用时间超过,3,个月,有单体电池浮充电压低于,2.18V/,单体,连续浮充,3,6,个月或电池组内出现电压落后的电池,全浮充运行一年以上,蓄电池安装调试结束后投入使用前需要进行补充电。,蓄电池容量检测后进行均充电。,23,VRLA,蓄电池的日常维护：,VRLA,蓄电池并非不需要管理，电池的变化是渐进和累积的过程。,我们平时维护要做好运行记录，具体项目如下：,电池单体和电池组的浮充电压（一月,/,次）,电池外壳和极柱温度（一月,/,次）,极柱、安全阀周围是否有渗液和酸雾溢出（一月,/,次）,检查连接螺栓是否拧紧（六月,/,次）,定期检查开关电源或,UPS,设备对电池均浮充电压参数是否符合电池充电要求,每年以实际负载做一次核对性放电，放电容量约额定容量的,30%-40%,每,3,年以假负载做一次容量实验，放电深度为,80%C10,24,VRLA,蓄电池的一些维护经验：,通过多年,VRLA,蓄电池的使用实践，我们认识到,VRLA,电池并非免维护的而是需要管理的，,为此人们总结出一些维护经验以供参考：,机房供电情况：为保证蓄电池使用寿命，尽量不要让电池过放电。稳定的市电和油机,配备是延长蓄电池使用寿命的良好保证，所以油机每月启动一次，确保,油机正常工作。,电池的使用环境：电池室保持良好通风，温度控制在,15-35C,之间，最好安装空调保持,室温,25C,。为了维护便利，机房应留有适当的维护空间。,整流器及,UPS,设备的参数设置：充电设备的参数设置应事先和电池厂商沟通确认。,蓄电池设备的容量配置：蓄电池容量应符合负载放电的实际需求。避免频繁大电流放电,影响电池寿命。,25,26,