教師：毛詩(shī)偉時(shí)間：2021年11月蓄電池的電特性

Electricalcharacteristicsofstoragebattery

VRLA蓄電池的電壓1222工作電壓：工作電壓指電池接通負(fù)載后在充放電過程中顯示的電壓，又稱負(fù)載電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。電池放電時(shí)電壓下降到不宜繼續(xù)放電時(shí)的最低工作電壓稱為終止電壓。一般規(guī)定對(duì)2v鉛酸蓄電池10小時(shí)率的放電終止電壓為1.80v，3小時(shí)率和1小時(shí)率為1.75V。2浮沖電壓：在通信局（站）直流電源系統(tǒng)中，蓄電池采用全浮充工作方式。在市電正常時(shí)，蓄電池與整流器并聯(lián)運(yùn)行，蓄電池自放電引起的容量損失便在全浮充過程被補(bǔ)足，這時(shí)，蓄電池組起平滑濾波作用。在市電中斷或整流器發(fā)生故障時(shí)，由蓄電池單獨(dú)向負(fù)荷供電，以確保通訊不中斷。

蓄電池在充電過程的特點(diǎn)正極板上的硫酸鉛（PbSO4）逐漸變?yōu)槎趸U（PbO2）。負(fù)極板上的硫酸鉛逐漸變?yōu)楹＞d狀鉛（Pb）。蓄電池的內(nèi)阻減小。電解液的比重逐漸增加，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)也逐漸增加。

VRLA蓄電池對(duì)充電設(shè)備的技術(shù)要求（1）穩(wěn)壓精度穩(wěn)壓精度是指在輸入交流電壓或輸出負(fù)載電流變化時(shí)，充電設(shè)備在浮充或均充電壓范圍內(nèi)輸出電壓偏差的百分?jǐn)?shù)。（2）自動(dòng)均充功能VRLA蓄電池需要定期進(jìn)行均充電，VRLA蓄電池進(jìn)行均充的目的就是為了確保電池容量被充足，防止VRLA蓄電池的極板鈍化，預(yù)防落后電池的產(chǎn)生，使極板較深部位的有效活性物質(zhì)得到充分還原。

VRLA蓄電池對(duì)充電設(shè)備的技術(shù)要求（3）限流功能充電設(shè)備輸出限流和電池充電限流是兩個(gè)不同的功能。充電設(shè)備的輸出限流是對(duì)充電設(shè)備本身的保護(hù)，而電池充電限流是對(duì)電池的保護(hù)。整流設(shè)備輸出限流是當(dāng)輸出電流超過其額定輸出電流的105％時(shí)，整流設(shè)備就要降低其輸出電壓來(lái)控制輸出電流的增大，達(dá)到保護(hù)整流設(shè)備不受損壞。而電池的充電限流是根據(jù)電池容量來(lái)設(shè)定的，一般為0．15C10(A)左右。（4）智能化管理功能VRLA蓄電池是貧液式的密封鉛酸電池，其對(duì)浮充電壓、均充電壓、均充電流和溫度補(bǔ)償電壓都要嚴(yán)格控制。因而對(duì)VRLA蓄電池使用環(huán)境的變化，均充的開啟和停止、均充的時(shí)間、均充周期等智能化管理就顯得非常必要。

VRLA蓄電池對(duì)充電設(shè)備的技術(shù)要求電池管理正常放電過程均充過程溫度補(bǔ)償容量測(cè)試恢復(fù)t電池電壓限流充電電池保護(hù)恒壓充電43.2V45.0V53.5V56.5V均轉(zhuǎn)浮充預(yù)限流具有小電流延時(shí)功能標(biāo)準(zhǔn)通信電源系統(tǒng)完善的電池管理方法

蓄電池的充電運(yùn)行工作方式（1）補(bǔ)充充電（2）浮充充電：54V

補(bǔ)償電池自放電損耗（平時(shí)）（3）均衡充電：56.4V迫使各單體電池的特性均衡（4）快速充電通信局（站）現(xiàn)在都采用全浮充工作方式，即整流器與蓄電池組并聯(lián)向負(fù)載（通信設(shè)備等）供電，正常情況下蓄電池組始終同整流器和負(fù)載并聯(lián)，充電時(shí)也不脫離負(fù)載。

補(bǔ)充充電(初始充電)

閥控鉛酸蓄電池是荷電出廠，由于自放電等原因，投入運(yùn)行前要做初始均充充電和一次容量實(shí)驗(yàn)。補(bǔ)充充電應(yīng)采用低壓恒壓充電方法，充電電壓應(yīng)按廠家使用說(shuō)明書進(jìn)行。閥控式鉛酸蓄電池是荷電出廠，由于自放電等原因，投入運(yùn)行前要作補(bǔ)充充電和一次容量試驗(yàn)。補(bǔ)充充電有兩種方法：①限流限壓（恒流恒壓）充電②恒壓限流充電。

全浮充工作方式在通信局（站）直流電源系統(tǒng)中，蓄電池采用全浮充工作方式。在市電正常時(shí)，蓄電池與整流器并聯(lián)運(yùn)行，蓄電池自放電引起的容量損失便在全浮充過程被補(bǔ)足，這時(shí)，蓄電池組起平滑濾波作用。因?yàn)殡姵亟M對(duì)交流成分有旁路作用，從而保證了負(fù)載設(shè)備對(duì)電壓的要求。在市電中斷或整流器發(fā)生故障時(shí)，由蓄電池單獨(dú)向負(fù)荷供電，以確保通訊不中斷。

全浮充工作方式1浮充工作一般說(shuō)電池組平時(shí)并不放電，負(fù)載的電流全部由整流器供給。當(dāng)然實(shí)際運(yùn)行中電池有局部放電以及負(fù)載的意外突然增大而放電的情況。2浮充充電作用一、是當(dāng)市電中斷或整流器發(fā)生故障時(shí)，蓄電池組即可擔(dān)負(fù)起對(duì)負(fù)載單獨(dú)供電任務(wù)，以確保通訊不中斷二、是起平滑濾波作用。

全浮充工作方式全浮充電路原理圖+24V全浮充系統(tǒng)-48V全浮充系統(tǒng)

全浮充工作方式蓄電池的端電壓蓄電池放電時(shí)，端電壓：

U=E-Ir

蓄電池充電時(shí)，端電壓：

U=E+Ir

充時(shí)電U>E，放電時(shí)U<E。由于硫酸鉛的導(dǎo)電性能比較差，因此放電后蓄電池的內(nèi)阻r增加。放電時(shí)，電解液密度減小，E值也相應(yīng)地有所降低；充電時(shí)，電解液密度增大，E值相應(yīng)地有所升高。

全浮充工作方式1蓄電池的電動(dòng)勢(shì)E等于蓄電池的開路電壓。單體鉛酸蓄電池E的標(biāo)稱值為2V，出廠時(shí)單體電池開路電壓一般為2.11V~2.18V。2電勢(shì)與電解液密度有關(guān)，密度大電勢(shì)會(huì)有所升高。一組電池內(nèi)，各電池間的開路電壓，最高與最低差值應(yīng)不大于20mV（2V電池）、100mV（12V電池）。

全浮充工作方式在全浮充工作方式下的蓄電池，充放電循環(huán)次數(shù)少，自放電和淺放電后的電量能迅速補(bǔ)足，所以正負(fù)極活性物質(zhì)利用率轉(zhuǎn)化次數(shù)少，使用壽命長(zhǎng)。浮充電壓是指為補(bǔ)充自放電，使蓄電池保持完全充電狀態(tài)的連續(xù)小電流充電的電壓。浮充使用時(shí)蓄電池的充電電壓必須保持一個(gè)恒定值，在該電壓下，充放電量應(yīng)足以補(bǔ)償蓄電池由于自放電而損失的電量以及氧循環(huán)的需要，保證在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)使放過電的蓄電池充足電，這樣就可以使蓄電池長(zhǎng)期處于充足電狀態(tài)。同時(shí)，該電壓的選擇應(yīng)使蓄電池因過充電而造成損壞達(dá)到最低程度。浮充供電的整流器，平時(shí)輸出浮充電壓，并應(yīng)在自動(dòng)穩(wěn)壓狀態(tài)工作，現(xiàn)在高頻開關(guān)整流器的穩(wěn)壓精度均應(yīng)達(dá)到≤±0.6%。

全浮充工作方式（1）選擇浮充電壓的原則各種類型的VRLA蓄電池的浮充電壓不盡相同，在理論上要求浮充電壓產(chǎn)生的電流是以達(dá)到補(bǔ)償自放電量及蓄電池單放電電量和維持氧循環(huán)需要。實(shí)際上作還應(yīng)考慮下列因素，選擇在該充電電壓下：當(dāng)蓄電池放電后，能依靠浮充電很快地補(bǔ)充損失的電量，以備下一次放電；電池的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。板柵合金對(duì)浮充電壓的影響；電解液濃度對(duì)浮充電壓的影響；正極板柵的腐蝕速率。選擇在該充電電壓下，電池正極板生成的PbO2較為致密，以保護(hù)板柵不致于很快腐蝕；電池內(nèi)氣體的排放。盡量減少O2與H2析出，并減少負(fù)極硫酸鹽化通信設(shè)備對(duì)浮充系統(tǒng)基礎(chǔ)電壓的要求。

全浮充工作方式（2）浮充電壓選擇浮充電壓：2.23伏－2.27伏／單體（25℃)（國(guó)外稍高范圍可為2.25～2.35V）。一般對(duì)浮充電壓的規(guī)定為2.25V／單體(環(huán)境溫度為25℃情況下)。不同廠家對(duì)浮充電壓的具體規(guī)定不一樣。必須嚴(yán)格按照蓄電池廠家的規(guī)定來(lái)確定浮充電壓值。根據(jù)浮充電壓選擇原則與各種因素對(duì)浮充電壓的影響，國(guó)外一般選擇稍高的浮充電壓。

全浮充工作方式（3）浮充電壓的溫度補(bǔ)償浮充電壓與環(huán)境溫度有密切關(guān)系。通常浮充電壓是指環(huán)境25℃而言，所以當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，為使浮充電流保持不變，需按溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，即調(diào)整浮充電壓。在同一浮充電壓下，浮充電流隨溫度升高而增大。若進(jìn)行溫度換算可得出：環(huán)境溫度自25℃升或降1℃，每個(gè)電池端壓隨之減或增3～4mV方可保持浮充電流不變。不同廠家電池的溫度補(bǔ)償系數(shù)不一樣，在設(shè)置充電機(jī)電池參數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)說(shuō)明書上的規(guī)定設(shè)置溫度系數(shù)，如說(shuō)明書沒有寫明，應(yīng)向電池生產(chǎn)廠家咨詢確定。在各相同類型結(jié)構(gòu)的閥控式密封鉛蓄電池中，浮充電流隨浮充電壓增大而增加，隨溫度升高而增加。浮充電壓溫度補(bǔ)償示意圖

全浮充工作方式蓄電池組的浮充電壓及溫度補(bǔ)償電壓值，均在開關(guān)電源的監(jiān)控器（又稱監(jiān)控模塊或控制器）上設(shè)置。

實(shí)現(xiàn)浮充電壓的自動(dòng)溫度補(bǔ)償，除了開關(guān)電源設(shè)備要具有此項(xiàng)性能外，還必須將測(cè)量蓄電池溫度的溫度傳感器信號(hào)接入開關(guān)電源設(shè)備的相應(yīng)接口。標(biāo)稱電壓：指正極接地的全浮充供電系統(tǒng)(48V)額定電壓。允許電壓范圍：上限或下限值是指程控交換機(jī)上各類電源插板(DC／DC變換，DC／AC逆變)，所能容忍的最大或最小的輸入電壓。上限值設(shè)定是以蓄電池全放電后，恢復(fù)充電的端電壓而設(shè)定，這個(gè)值有的取2.23～2.35V／只。下限值設(shè)定是依據(jù)該供電系統(tǒng)不需設(shè)置調(diào)壓設(shè)備，僅以選取容量較大的電池，供電至規(guī)定的電壓值。綜上所述，在通信供電系統(tǒng)中，VRLA蓄電池浮充電壓選擇必須考慮上述諸種因素。與常規(guī)鉛酸蓄電池相比，其電壓變化或溫度變化所引起電流變化的敏感性很大，所以必須慎重選擇VRLA蓄電池的浮充電壓。

全浮充工作方式（2）浮充電流的選擇1.浮充電流設(shè)定的依據(jù)：浮充電流應(yīng)足以補(bǔ)償每晝夜自放電損失的電量。對(duì)于VRLA電池而言，應(yīng)確保維護(hù)氧循環(huán)所需的電流。當(dāng)蓄電池單獨(dú)放電后，能依靠浮充，很快地補(bǔ)足容量，以備下一次放電。2.浮充電壓與浮充電流的關(guān)系3.浮充電流與溫度的關(guān)系4.電池新舊程度的影響5.浮充工作中的電壓波動(dòng)（2）依據(jù)自放電速率計(jì)算浮充電流值設(shè)定AGM電池每晝夜自放電反應(yīng)不超過1％，則其應(yīng)補(bǔ)充的電流在25℃時(shí)為：

全浮充工作方式浮充電壓不當(dāng)?shù)奈：Ω〕潆妷浩停盒铍姵爻潆姴蛔?，放電容量減少，并容易導(dǎo)致極板硫酸鹽化，會(huì)縮短蓄電池壽命。浮充電壓偏高：蓄電池過充電，將加劇正極板的腐蝕，并可能使蓄電池排氣頻繁、失水、溫度高，甚至造成蓄電池?zé)崾Э?，也?huì)縮短蓄電池壽命。熱失控是電池的浮充電流與電池溫度發(fā)生積累性相互增強(qiáng)而使電池溫度急劇升高的現(xiàn)象，輕則使電池槽變形鼓脹，重則導(dǎo)致電池失效。

全浮充工作方式防止對(duì)浮充電壓允許范圍的誤解“蓄電池浮充電單體電壓為2.20~2.27V（25℃）”。需要注意，這是指不同廠家生產(chǎn)的閥控式密封鉛酸蓄電池允許進(jìn)網(wǎng)的浮充電壓范圍，而不是一個(gè)蓄電池成品的浮充電壓允許變化范圍。對(duì)于一種具體產(chǎn)品，閥控式密封鉛酸蓄電池的浮充電壓在25℃條件下是個(gè)確定值。

全浮充工作方式浮充電壓舉例某品牌閥控式密封鉛酸蓄電池，規(guī)定單體浮充電壓為2.23±0.02V(25℃)，溫度補(bǔ)償系數(shù)為-3mV/℃。-48V開關(guān)電源在25℃條件下，輸出的浮充電壓應(yīng)為-53.5V，當(dāng)電池的溫度變化時(shí)，浮充電壓的絕對(duì)值應(yīng)按-72mV/℃進(jìn)行修正：若溫度為30℃，則應(yīng)為-53.1V，若溫度為10℃，則應(yīng)為-54.6V；+24V開關(guān)電源在25℃條件下，輸出的浮充電壓應(yīng)為+26.8V，當(dāng)電池的溫度變化時(shí)，浮充電壓值應(yīng)按-36mV/℃進(jìn)行修正：若溫度為30℃，則應(yīng)+26.6V，若溫度為10℃，則應(yīng)為+27.3V。這樣可使電池性能達(dá)到最佳。

均衡充電蓄電池在使用過程中，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生比重、端電壓等不均衡情況，為防止這種不均衡擴(kuò)展成為故障電池，所以要定期履行均衡充電。合適的均充電壓和均充頻率是保證電池長(zhǎng)壽命的基礎(chǔ)，對(duì)閥控鉛酸蓄電池平時(shí)不建議均充，因?yàn)榫淇赡茉斐呻姵厥缙谑А＞獬潆姇r(shí)時(shí)間不宜過長(zhǎng)，因?yàn)榫獬潆婋妷阂褜俑邏?，若充電時(shí)間過長(zhǎng)，不僅使VRLA電池內(nèi)盈余氣體增多，影響氧再化合速率，而且使板柵腐蝕速度增加，從而損壞電池。當(dāng)均衡充電的電流減小至連續(xù)三小時(shí)不變時(shí)，必須立即轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)，否則，將會(huì)嚴(yán)重過充電而影響電池的使用壽命。通信用蓄電池的充電方式主要是浮充充電和均衡充電兩種方式。為了延長(zhǎng)閥控電池的使用壽命，必須了解不同充電方式的充電特點(diǎn)和充電要求，嚴(yán)格按照要求對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。

均充功能啟用條件蓄電池組遇有下列情況之一時(shí)，應(yīng)以恒壓限流方式進(jìn)行均衡充電：①浮充電壓有兩只以上低于2.18V／只；②擱置不用時(shí)間超過三個(gè)月。③全浮充運(yùn)行達(dá)六個(gè)月。④放電深度超過額定容量的20%。（5）單獨(dú)向通信負(fù)荷供電15min以上；自動(dòng)均充啟動(dòng)條件可以根據(jù)VRLA蓄電池的新舊程度和不同生產(chǎn)廠家的技術(shù)要求進(jìn)行人工設(shè)置。

對(duì)蓄電池組中電池電壓均勻性的要求通信用閥控式密封鉛酸蓄電池規(guī)定：開路電壓：各電池最高與最低差值應(yīng)不大于20mV（2V電池）、50mV（6V電池）和100mV（12V電池）。浮充電壓：進(jìn)入浮充狀態(tài)24小時(shí)后，各蓄電池之間的端電壓差應(yīng)不大于90mV（2V電池）、240mV（6V電池）和480mV（12V電池）。

對(duì)蓄電池組中電池電壓均勻性的要求均充電壓為使蓄電池組中所有單體電池的電壓等達(dá)到均勻一致的充電，稱為均衡充電（簡(jiǎn)稱均充）。對(duì)蓄電池進(jìn)行均衡充電的電壓，稱為均衡充電電壓，簡(jiǎn)稱均充電壓。均充電壓：?jiǎn)误w電池在25℃環(huán)境溫度下的均充電壓為2.30~2.35V（25℃），并按廠家要求執(zhí)行，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。均充6~12小時(shí)，時(shí)間不宜太長(zhǎng)。例：廠家規(guī)定均充單體電壓為2.35V（25℃），在25℃條件下，-48V開關(guān)電源輸出的均充電壓應(yīng)為-56.4V，+24V開關(guān)電源輸出的均充電壓應(yīng)為+28.2V。蓄電池組的均充電壓值在開關(guān)電源的監(jiān)控器上設(shè)置。廠家指出無(wú)須均充的電池，均充電壓可設(shè)為與浮充電壓一致（或高0.1V），均充周期可設(shè)為最長(zhǎng)（如999天）。

恒壓限流充電蓄電池放電后，應(yīng)及時(shí)充電。通信局（站）現(xiàn)在廣泛采用的充電方法是恒壓限流充電：整流器以穩(wěn)壓限流方式運(yùn)行，蓄電池組不脫離負(fù)載，進(jìn)行在線充電，其“恒壓”值一般為均充電壓。為了避免蓄電池遭受損害，閥控式密封鉛酸蓄電池的充電電流必須限制在不超過0.25C10（A），通常限制在0.2C10（A）以下（C10為蓄電池的額定容量）。蓄電池放電失去的電量應(yīng)及時(shí)得到補(bǔ)充，因此充電電流也不能太小。充電限流值一般取0.1C10（A）為宜。蓄電池的充電限流值等，預(yù)先在開關(guān)電源的監(jiān)控器上設(shè)定。恒壓限流充電實(shí)質(zhì)是先恒流充電后恒壓充電，二者結(jié)合。

恒壓限流充電充電特性圖0充電電流IC10A0.020.040.060.080.100.16u43.256.453.5180min充電電流均充電壓浮充電壓t恒流充電恒壓充電穩(wěn)流均充“轉(zhuǎn)換電流”值可設(shè)置為每安時(shí)10mA，即0.01C10（A）“保持時(shí)間”通?？稍?~180分鐘范圍內(nèi)設(shè)置，例如設(shè)為10分鐘

恒壓限流充電電池在100%、50%放電后用0.1C10A電流，限壓2.25V（25℃）的充電特性曲線

電池參數(shù)設(shè)置浮充轉(zhuǎn)均充條件:轉(zhuǎn)均充容量比：80％轉(zhuǎn)均充參考電流：0.06C10均充轉(zhuǎn)浮充條件:穩(wěn)流均充電流：0.01C10穩(wěn)流均充時(shí)間：180分鐘充電限流點(diǎn)—0.1-0.15C10充電過流點(diǎn)—0.3C10電池測(cè)試—用于做電池核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn),終止電壓及終止時(shí)間按用戶習(xí)慣設(shè)定

鉛酸蓄電池的放電特性鉛蓄電池投入運(yùn)行，是對(duì)實(shí)際負(fù)荷的放電，其放電速率隨負(fù)荷的需要而定。為了分析長(zhǎng)期使用后電池的損壞程度或?yàn)榱斯浪闶须娡ｋ娖陂g電池的持續(xù)時(shí)間，需測(cè)試其容量。推斷電池放電容量，各種放電小時(shí)率下的放電方法一般應(yīng)從如下幾個(gè)方面考慮：一是放電速率，標(biāo)準(zhǔn)小時(shí)率下的放電，即以10小時(shí)率，還是以高放電率或是低放電率放電二是放電量，即全部放電還是部分放電、沖擊放電和核對(duì)性放電，三是放電電池是所有的電池，還是任意抽樣選一個(gè)電池或最小容量的電池。

鉛酸蓄電池的放電特性1放電速率不同，放電終止電壓也不相同，放電速率越高，放電終止電壓越低。2放電電流越小放電容量越大；反之，放電電流越大放電容量越小。3溫度對(duì)電池放出的容量也有較大影響，通常，環(huán)境溫度越低，放電速率越大，電池放出的電容量就減少。

鉛酸蓄電池的放電特性1.標(biāo)稱小時(shí)率下的放電

VRLA電池不同倍率標(biāo)稱放電曲線如圖5-13所示。圖中放電時(shí)間(橫坐標(biāo))采用10n的數(shù)列值表示，式中n采用1，2，3…10的自然數(shù)。GFM型VRLA電池不同倍率放電特性曲線2.高放電率下的放電特性3.沖擊放電4.核對(duì)性放電

鉛酸蓄電池的放電特性蓄電池的放電特性電量充足、性能良好的48V閥控式密封鉛酸蓄電池組在25℃條件下以10小時(shí)率電流放電時(shí)，其端電壓的變化情況大致是：放電大約半小時(shí)端電壓降至49V左右；放電1小時(shí)端電壓降至約48V；端電壓下降速度很慢、基本保持48V的時(shí)間大約7到8小時(shí)；此后端電壓下降速度比較快，降至43.2V時(shí)達(dá)到放電終止電壓，應(yīng)立即切斷放電回路，停止放電。蓄電池組停止放電后，其端電壓會(huì)反彈，48V電池組上升約5V左右。ut測(cè)試終止電壓47V均充電壓56.4V電池測(cè)試

蓄電池的放電終止電壓放電終止電壓，是蓄電池以一定的放電率放電至能再反復(fù)充放電正常使用的最低電壓。固定型閥控式密封鉛酸蓄電