《蓄电池技能培训》PPT课件.ppt

技能鉴定培训 蓄电池部分 目录 一 蓄电池的工作原理蓄电池的作用蓄电池的分类蓄电池组的安装 排列方式蓄电池的构造蓄电池的工作原理二 蓄电池使用容量和运行条件的关系放电率影响电解液温度的影响终止电压影响三 蓄电池的充放电特性电池的放电特性电池的充电特性四 蓄电池的容量计算和选型五 蓄电池组的日常操作及故障处理 第一部分 蓄电池的工作原理 一 蓄电池的作用二 蓄电池的分类三 蓄电池组的安装 排列方式四 蓄电池的构造五 蓄电池的工作原理 一 蓄电池的作用 蓄电池是通信电源的主要设备之一 它的主要作用是 在交流电源正常时与整流器并联浮充并起到滤波作用 当交流电源中断的时候 蓄电池就是通信设备的工作电源 从而保证通信不中断 1 直流供电系统重要的组成部分2 后备电源 二 蓄电池的分类 1 按不同结构和用途分 固定型蓄电池移动型2 按极板结构分 涂膏式 化成式 半化成式 玻璃丝管式 3 按电解质的不同分 铅酸蓄电池碱性电解质电池 二 蓄电池的分类 铅酸蓄电池产品型号按我国机电部颁发的标准 产品型号由四个部分组成 蓄电池用途 正极板结构 蓄电池特征 蓄电池额定容量 各部分均用字母和数字表达 我们最常见到的电池 产品型号是以 GFM 电池额定容量 来表示的 其中G代表固定式 F代表阀控式 M代表密封式 三 蓄电池组的安装 排列方式 一 在安装和使用电池之前 首先应仔细阅读产品说明书 按要求安装和使用 应意以下几点 1 安装方案应考虑地点条件 如 地面荷重 通风环境 阳光照射 腐蚀和有机溶剂 机房布局 以及维修方便 还有系统电压和容量要求等 2 安装时新旧电池在没有处理之前一般不能混用 不同类型或不同容量的电池绝不可混合使用 3 电池均为100 荷电出厂 必须小心操作 忌短路 4 电池在安装使用前 在0 35度的环境下存放 储存期限为3个月 若超过3个月 就要以2 35 2 4V 只的电压对电池进行补充电 5 按规定的串并联线路 连接列间 层间 面板端子的电池连线 在安装末端连接件和整个电源系统导通前 应检查正负极性及测量系统电压 并注意 在符合设计截面积的前提下 引出线应尽可能短 以减少大电流放电时的压降 两组以上电池并联时 每组电池至负载的电缆线最好等长 以利于电池充放电时各组电池电流均衡 6 电池连接时 螺丝必须紧固 但也要防止拧紧力过大而使极柱嵌铜件损坏 48V100Ah 单层承重要求640Kg m2 48V100Ah 双层承重要求1240Kg m2 48V500Ah 8层承重要求2600Kg m2 48V500Ah 4层承重要求1840Kg m2 承重与空间的综合考虑 蓄电池组的安装 排列方式 三 蓄电池组的安装 排列方式 二 蓄电池组的排列方式可以采用柜架式或钢架式 分层列排放 将单只蓄电池安装在框架内 按照串并联方式连接 构成24V或48V工作电压 四 蓄电池的构造 一 一 传统蓄电池固定式防酸隔爆式主要由正极板 负极板 隔板 电解液 容器和防酸隔爆帽与催化栓组成 防酸 是指当电池在充放电过程中 电解液分解出来的氢氧气体经过防酸隔爆帽过滤后 酸雾不易析出电池外部 减少其对电池室及设备的腐蚀 起到防酸作用 隔爆 是指充电产生的气体可排放到电池外 电池内部不会因积存过量的氢气而引起爆炸 当然 蓄电池室还必须保持空气流通 防止室内积聚较多的氢气引起爆炸 四 蓄电池的构造 二 消氢帽是利用金属钯将氢气化合成水 合成水回到电解液中 电池工作时无酸雾 无氢气逸出 对环境要求比较简单 采用防酸隔爆帽即为防酸隔爆电池 用催化栓代替防酸隔爆帽后 称为消氢电池 四 蓄电池的构造 三 二 阀控式密封蓄电池阀控式密封铅酸蓄电池与传统蓄电池的区别在于蓄电池基本上是密封的 必须具备无流动的电解液 充电时不产生气体 过充电流小 无水的损耗 另外少量的气体要有安全阀门做通道 安全阀应具有单向节流性 四 蓄电池的构造 四 主要结构 1 板栅 采用铅钙材料 具有集电作用及对活性物质的支撑作用 2 活性物质 正极活性物质为PbO2 负极活性物质为海绵状铅 3 隔板 隔板在阀控式铅酸电池中是一个酸液储存器 电解液大部分被吸附在其中 并被均匀地 迅速地分布 而且可以压缩 并在湿态和干态条件下都保持着弹性 以保持导电和适当支撑活性物质的作用 四 蓄电池的构造 五 4 安全阀 当电池中有盈余气体而使安全阀到达开启压力时 便打开阀门 及时排出偶尔失误而过充电所产生的大量气体 以减小电池内压 在正常浮充状态 由安全阀的排气孔逸散微量气体 防止电池内气体聚集 在气压超过定值时放出气体 减压后自动关闭 不允许空气中的气体进入电池内 以免加速电池自放电 所以安全阀具有单向节流性 调节电池内部气体的压力以及防止外部氧气进入电池内部 5 壳体 电池槽 盖 超强阻燃ABS塑料 端极柱 内嵌镀锡紫铜芯 使其电阻最小化 极柱采用三层特殊密封技术 完全阻止蓄电池漏液可能 汇流排 防腐蚀抗氧化 耐大电流冲击 正负极群 板栅采用特殊的铅钙锡铝四元合金 抗伸延 耐腐蚀 析氢过电位高 微细玻璃纤维隔板 粗细纤维合理配比 吸液力强 弹性持久 安全阀 配备导气三通阀 采用防酸雾集气排气专利结构 内部结构 结构 放射状结构 利于大电流放电 栅格结构 利于深度放电 厚度 薄板 大电流放电性能较好 厚板 浮充使用寿命较长 板栅 保持正负极板绝缘防止铅枝短路 DendriteShorts 吸附 保持电解液气体通道压紧活性物质 延缓活物质脱落 隔板材料孔隙度 孔隙尺寸 m内阻 cm2微孔PVC80 30 18微孔隙聚乙烯63 10 15无纺聚乙烯60120 21无纺玻璃棉65200 18微细玻璃纤维棉90240 1 AGM 隔板 组成 H2SO4 H20缓冲添加剂 Na2SO4 电解液既为导电物质又参与化学反应电解液比重 SpecificGravity 与电池开路电压 Opencircuitvoltage 关系 OCV SG 0 84SG影响充电电压大小 电池 放电性能 SG影响电解液冰点 SG 1 300 冰点 68 9 SG影响板栅腐蚀速度 电解液 功能 单向调节蓄电池内压 防止空气进入电池内部 开阀压力 10 49Kpa闭阀压力 1 15Kpa 安全阀 五 蓄电池的工作原理 一 1 蓄电池充放电总的化学反应为 PbO2 2H2SO4 Pb 2PbSO4 2H2O从反应式可看出 放电过程中 硫酸逐渐消耗 电解液的比重逐渐下降 因此 在实际工作中我们可以根据电解液的比重变化 判断传统蓄电池的放电程度 充电过程中 两极上原来被消耗的活性物质复原了 同时电解液中的硫酸成分增加 水分减少 电解液比重升高 因此 在实际工作中可根据电解液比重变化 来判断传统蓄电池的充电程度 五 蓄电池的工作原理 二 2 传统型蓄电池在化学反应的充电过程中 会伴随着副反应 2H2O 2H2 O2 因为该反应的存在而有氢气的析出和水的消耗 阀控式蓄电池中 在充电接近至完全充电时电池内有少量水被电解 少量的氧气从正极上析出 扩散到负极变为固相氧化物之后 又化合为液相的水 且由于氧气在负极的复合又对氢气有抑制作用 因而负极上几乎无氢气发生 但在偶尔失误而过充电所产生的大量气体需经安全阀排出电池外以减少电池内压 氧气的复合反应式为 2Pb O2 2PbOPbO H2SO4 PbSO4 H2O 五 蓄电池的工作原理 三 4 阀控式密封蓄电池的优点为 1 失水少 2 采用不含锑的铅钙合金做板栅 同时采用极板为管状 从而减小电池的正负极板自放电和氢气的生成 因此 存储寿命长 活性物质的有效利用率交高 3 以大电流放电 能低温放电 5 阀控式密封蓄电池的缺点为 1 容量低 内阻大 不宜过放电 否则易短路 还会引起电池过热 2 浮充电压不及常规蓄电池均匀 一般需浮充一年以上 才使活性物质趋于一致 第二部分 蓄电池使用容量和运行条件的关系 一 蓄电池容量的概念二 放电率对蓄电池容量的影响三 电解液温度对蓄电池容量的影响四 终止电压对蓄电池容量的影响 一 蓄电池容量的概念 1 蓄电池在一定的放电条件下所能给出的电量称为电池的容量 以符号C表示 常用的单位为安培小时 简称安时 Ah 通常在C的下角处标明放电时率 如C10表示10小时率的放电容量 C3表示3小时率的放电容量 2 电池的容量分为额定容量和实际容量 额定容量是以25 条件下 10小时率的放电容量表示的 实际容量是指电池在一定的放电条件下所能输出的电量 它等于放电电流和放电时间的乘积 二 放电率对蓄电池容量的影响 一 放电率影响 一般以10小时放电率的容量作为蓄电池的额定容量 放电率低于正常放电率时 可得较大容量 反之 容量则变小 实际放电容量可用潘克特公式计算 C1 I2 I1 n 1C2 MC2式中C1 I1 额定放电率的容量及电流 C2 I2 实际放电率的容量和电流 M I2 I1 n 1为电池容量增大系数 n 放电常数 对于固定型蓄电池在I2 I1 2 5时n取1 414 当I2 I1 2 5时 取1 313 二 原因 三 电解液温度对蓄电池容量的影响 一 电解液温度的影响 以25 时的电解液为标准 当电解液的温度在10 35 范围内 每升高1 时 电池容量将增大0 8 每降低1 时 容量平均降低约0 7 目前设计资料上 一般都取容量温度系数为0 008 当把电解液温度为t 时的电池容量Ct 换算成25 时的标称容量C25时 可按下式进行 C25 Ct 1 0 008 t 25 若对于任意放电率任意电解液温度时的电池容量C 可用下式换算成25 时的容量 C MCt 1 0 008 t 25 二 原因 低倍率放电 1h 高倍率放电 1h 温度 容量C10 特性分析 放电容量和温度的关系 四 终止电压对蓄电池容量的影响 一 终止电压影响 在不影响蓄电池使用浮充寿命条件下 终止电压取值小时 放电量增加 反之 放电量减小 二 大电流放电时有较低终止电压 反之 小电流放电时规定较高的终止电压 下表列出放电率与放电电流 容量 终止电压之间的关系 第三部分 蓄电池的充放电特性 一 电池的放电特性二 电池的充电特性 蓄电池的放电特性 一 电池的放电特性铅酸蓄电池投入运行 是对实际负荷的放电 其放电速率随负荷的需要而定 为了分析长期使用之后电池的损坏程度 或为了估算市电停电期间电池放电的持续时间 需要测试其容量 往往选用人工负荷 让电池按照放电小时率来进行放电 推断电池容量的放电方法 应从如下几个方面考虑 一是放电量 即全部放电还是部分放电 二是放电速率 即以10小时率还是以高放电率或低放电率放电 三是放电电池是所有电池 还是任意抽样选一个电池或最小容量电池 各种放电小时率下的放电方法如下 1 标称小时率下的放电在10小时率放电中 放电初始1h内的端压降低缓慢 放电至2h之后端压降低速率明显增大 之后端压陡降 维护经验认为 一般以放出80 左右额定容量为宜 目的使正极活性物质中保留较多的PbO2粒子 便于恢复充电过程中作为生长新粒子的结晶中心 以提高充电电流效率 2 高放电率下的放电特性高放电率下 放电初始端压和中后期端压变化速率 都比10小时率放电端压变化大 其原因是电池极化作用随电流增大而变大 因为高放电率下的放电电流很大 特性分析 放电曲线 3 核对性放电在通信电源维护制度中 规定了由蓄电池组向实际通信设备进行单独供电 以考察蓄电池是否满足忙时最大平均负荷的需要 这种放电制度 称为核对性放电 具体做法是 选择在最大忙时负荷情况 中断整流器的工作 使蓄电池单独向通信设备供电 让实际负荷需要的电量 全部由蓄电池组承担 到终了时核算其输出容量 在市电较好的局 站 内 蓄电池组输出容量满足实际负荷0 5 1h供电即可 因此电池是以高的放率进行放电 在市电不可靠的局 站 内 电池组容量都选择比较大 所以其放电都是以较小的速率进行的 要注意的是 电池组对小负荷的供电 其放电过程中极化作用很小 因此放电过程端压变化甚微 所以不能用端压的变化表征电池容量 只能通过监测电量了解一般情况 蓄电池的充电特性 1 防酸隔爆电池的初充电工厂出厂时蓄电池极板活性物质的形成可能不够完全 再加上长期储存 极板表面可能被氧化 所以要进行初充电 使极板活性物质充分变为二氧化铅和绒状铅 初充电延续时间 充电电流大小及电解液比重的高低要按照出厂说明书上规定的要求去做 2 蓄电池的正常充电阀控式蓄电池不需初充电既可投入运行 电池在供电系统中放电之后的充电称为正常充电 由于整流器具有限流恒压性能 所以蓄电池可以在不脱离负载情况下充电 正常充电有三种方法 1 浮充充电 当整流器在浮充过程中断工作后 蓄电池单独向负荷供电 当整流器恢复工作后以限流稳压方式对电池充电 即充电前期整流器以恒流方式输出 充电电流被限制在0 15C10A左右 当整流器输出电压升高至浮充电压设定值后 继续浮充 使蓄电池内部电流按指数规律衰减至浮充电流值时为充好 2 限流恒压充电 与浮充充电不同的是 将限流点提高为0 25C10A 恒压值也提高为2 3V 只至2 35V 只 充电结束后整流器自动将输出电压降为浮充电压 从而继续保持全浮充 3 递增电压充电法 充电方法与限流恒压充电方法基本一致 只是在充电快结束时将电压递增 目的是使电池在充电末期获得足够的充电电流 电池在使用过程中 有时会发生容量 端压不一致的情况 为防止发展为故障电池 所以要定期进行均衡充电 除此 凡遇下列情况也需进行均衡充电 一是单独向通信负荷供电15min以上 二是电池深放电后容量不足 均衡充电方法视具体情况而定 希望通过均衡充电来改善电池特性参数 这种情况可采用定期全充电方法 在维护中设定周期充电时间 当电池浮充运行至设定时间时 整流器自动提升电池端压 待充电至数小时后转为浮充既可 希望通过均衡充电恢复电池单放电之后的容量 常用的方法有两种 一是按完全充电方法进行 二是先浮充再升压 即采用递增电压法 第四部分 蓄电池的容量计算和选型 蓄电池的容量计算 电池容量可用下式计算 Q25 Imax t K 1 0 008 T 25 Imax 全局忙时最大负荷电流 A t 电池的放电时间k 电池在不同放电率时的容量系数0 008 电池容量的温度系数 用上式计算出的电池容量 不可能与电池各级标称容量正好相等 这要根据计算结果按照蓄电池额定容量选择的原则进行选择 选择原则是 当电池放电率t3小时 则计算结果同取定容量之差与相邻两电池型号标称容量之差的比值不超过10 往上一级 小容量 选定 若超过10 往下一级 大容量 选定 第五部分 蓄电池组的日常操作及故障处理 一 日常维护二 一般故障及处理 1 日常维护 灰尘清扫 端子除锈 涂防锈膏 连接条更换 紧固松动的螺栓 充电总电压微调 蓄电池的清扫应采取避免产生静电的措施 用湿布清扫蓄电池 禁止使用香蕉水 汽油 酒精等有机溶剂接触蓄电池 日常维护 月度维护 保持电池房的清洁卫生测量和记录电池房内环境温度逐个检查电池的清洁度 端子的损伤及发热痕迹 外壳及盖的损坏或过热痕迹测量和记录电池系统的总电压 浮充电流 季度维护 重复各项月度检查测量和记录各在线电池的浮充电压 若经温度校正后有两只以上电池电压低于2 18V 需对电池组进行均充 如问题仍然存在 继续进行电池年检乃至三年维护中的项目检查 年度维护 重复季度所有保养 检查检查电池连接部分是否有松动对电池组进行一次核对性放电试验 放出额定容量的30 40 每三年进行一次容量试验 到使用六年后每年做一次 三年维护 每三年进行一次容量试验 使用后六年后每年做一次 一般故障的判断和处理 在实际使用中 电池会出现提前失效的现象 造成阀控式铅酸电池失效的原因主要有板栅的腐蚀与变形 电解液干涸 负极硫酸化 热失控等 板栅的腐蚀与变形 正极板栅本身就存在被腐蚀的趋势 特别在过充电状态下 正极板栅腐蚀加剧 如果使用不当 长期处于过充电状态 那么很快这些电池的板栅变薄 容量降低 最后失效 正极板栅在遭受腐蚀的同时产生变形 使板栅尺寸线性增大 甚至个别筋条断裂 最终导致整个电池的损坏 3 失水 一般来说 失水是影响阀控式铅酸蓄电池寿命的主要因素 失水的途径有安全阀失效或频繁开启 向外排气导致失水 电池泄露和外壳材料选择不当导致水的渗漏 正极板栅的腐蚀而导致水的转移 充电电压过高时 会造成明显失水现象 4 负极硫酸化 铅蓄电池在正常工作中 负极板PbSO4颗粒小 充电时很容易恢复为绒壮铅 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 负极板硫酸盐化原因很多 主要原因为 铅酸蓄电池长期处于放电状态或放电后不及时充电长期搁置 长期充电不足 经常进行深度放电 在较高温度下储存铅蓄电池 以不完全充电状态 反复进行充电 热失控 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 并逐步损坏蓄电池 阀控式铅酸蓄电池出现失效时 从电池外部的维护和观察中可以进行初步判断 并进行一定程度的补救或更换电池 判断方法 原因分析以及处理方法如下 目测法检查蓄电池的外观 有无漏夜 酸雾 变形 鼓肚 裂纹 外壳破裂 污迹 极板腐蚀及螺母松动等现象 如有轻微漏夜和腐蚀现象应用凡士林涂抹漏夜处 紧固螺母 检查外部环境是否温度过高 蓄电池被阳光直射等 并作出相应的处理 测量单只电池浮充电压 或做核对性放电实验发现落后电池 通过均充补充充电无法恢复的 应及时更换 通过测量观察整组电池的均一性 并通过均充对电池组进行补充充电 改善电池组的一致性