蓄電池的電特性毛詩偉時間年月課件

教師：毛詩偉時間：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載后在充放電過程中顯示的電壓，又稱負載電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。電池放電時電壓下降到不宜繼續(xù)放電時的最低工作電壓稱為終止電壓。一般規(guī)定對2v鉛酸蓄電池10小時率的放電終止電壓為1.80v，3小時率和1小時率為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，蓄電池與整流器并聯(lián)運行，蓄電池自放電引起的容量損失便在全浮充過程被補足，這時，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，由蓄電池單獨向負荷供電，以確保通訊不中斷。

蓄電池在充電過程的特點正極板上的硫酸鉛（PbSO4）逐漸變?yōu)槎趸U（PbO2）。負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，蓄電池的電動勢也逐漸增加。

VRLA蓄電池對充電設備的技術要求（1）穩(wěn)壓精度穩(wěn)壓精度是指在輸入交流電壓或輸出負載電流變化時，充電設備在浮充或均充電壓范圍內(nèi)輸出電壓偏差的百分數(shù)。（2）自動均充功能VRLA蓄電池需要定期進行均充電，VRLA蓄電池進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，預防落后電池的產(chǎn)生，使極板較深部位的有效活性物質得到充分還原。

VRLA蓄電池對充電設備的技術要求（3）限流功能充電設備輸出限流和電池充電限流是兩個不同的功能。充電設備的輸出限流是對充電設備本身的保護，而電池充電限流是對電池的保護。整流設備輸出限流是當輸出電流超過其額定輸出電流的105％時，整流設備就要降低其輸出電壓來控制輸出電流的增大，達到保護整流設備不受損壞。而電池的充電限流是根據(jù)電池容量來設定的，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，其對浮充電壓、均充電壓、均充電流和溫度補償電壓都要嚴格控制。因而對VRLA蓄電池使用環(huán)境的變化，均充的開啟和停止、均充的時間、均充周期等智能化管理就顯得非常必要。

VRLA蓄電池對充電設備的技術要求電池管理正常放電過程均充過程溫度補償容量測試恢復t電池電壓限流充電電池保護恒壓充電43.2V45.0V53.5V56.5V均轉浮充預限流具有小電流延時功能標準通信電源系統(tǒng)完善的電池管理方法

蓄電池的充電運行工作方式（1）補充充電（2）浮充充電：54V

補償電池自放電損耗（平時）（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)向負載（通信設備等）供電，正常情況下蓄電池組始終同整流器和負載并聯(lián)，充電時也不脫離負載。

補充充電(初始充電)

閥控鉛酸蓄電池是荷電出廠，由于自放電等原因，投入運行前要做初始均充充電和一次容量實驗。補充充電應采用低壓恒壓充電方法，充電電壓應按廠家使用說明書進行。閥控式鉛酸蓄電池是荷電出廠，由于自放電等原因，投入運行前要作補充充電和一次容量試驗。補充充電有兩種方法：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，蓄電池與整流器并聯(lián)運行，蓄電池自放電引起的容量損失便在全浮充過程被補足，這時，蓄電池組起平滑濾波作用。因為電池組對交流成分有旁路作用，從而保證了負載設備對電壓的要求。在市電中斷或整流器發(fā)生故障時，由蓄電池單獨向負荷供電，以確保通訊不中斷。

全浮充工作方式1浮充工作一般說電池組平時并不放電，負載的電流全部由整流器供給。當然實際運行中電池有局部放電以及負載的意外突然增大而放電的情況。2浮充充電作用一、是當市電中斷或整流器發(fā)生故障時，蓄電池組即可擔負起對負載單獨供電任務，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，端電壓：

U=E-Ir

蓄電池充電時，端電壓：

U=E+Ir

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

全浮充工作方式1蓄電池的電動勢E等于蓄電池的開路電壓。單體鉛酸蓄電池E的標稱值為2V，出廠時單體電池開路電壓一般為2.11V~2.18V。2電勢與電解液密度有關，密度大電勢會有所升高。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足，所以正負極活性物質利用率轉化次數(shù)少，使用壽命長。浮充電壓是指為補充自放電，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。浮充使用時蓄電池的充電電壓必須保持一個恒定值，在該電壓下，充放電量應足以補償蓄電池由于自放電而損失的電量以及氧循環(huán)的需要，保證在相對較短的時間內(nèi)使放過電的蓄電池充足電，這樣就可以使蓄電池長期處于充足電狀態(tài)。同時，該電壓的選擇應使蓄電池因過充電而造成損壞達到最低程度。浮充供電的整流器，平時輸出浮充電壓，并應在自動穩(wěn)壓狀態(tài)工作，現(xiàn)在高頻開關整流器的穩(wěn)壓精度均應達到≤±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)生的電流是以達到補償自放電量及蓄電池單放電電量和維持氧循環(huán)需要。實際上作還應考慮下列因素，選擇在該充電電壓下：當蓄電池放電后，能依靠浮充電很快地補充損失的電量，以備下一次放電；電池的結構狀態(tài)。板柵合金對浮充電壓的影響；電解液濃度對浮充電壓的影響；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，并減少負極硫酸鹽化通信設備對浮充系統(tǒng)基礎電壓的要求。

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℃)（國外稍高范圍可為2.25～2.35V）。一般對浮充電壓的規(guī)定為2.25V／單體(環(huán)境溫度為25℃情況下)。不同廠家對浮充電壓的具體規(guī)定不一樣。必須嚴格按照蓄電池廠家的規(guī)定來確定浮充電壓值。根據(jù)浮充電壓選擇原則與各種因素對浮充電壓的影響，國外一般選擇稍高的浮充電壓。

全浮充工作方式（3）浮充電壓的溫度補償浮充電壓與環(huán)境溫度有密切關系。通常浮充電壓是指環(huán)境25℃而言，所以當環(huán)境溫度變化時，為使浮充電流保持不變，需按溫度系數(shù)進行補償，即調整浮充電壓。在同一浮充電壓下，浮充電流隨溫度升高而增大。若進行溫度換算可得出：環(huán)境溫度自25℃升或降1℃，每個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償系數(shù)不一樣，在設置充電機電池參數(shù)時，應根據(jù)說明書上的規(guī)定設置溫度系數(shù)，如說明書沒有寫明，應向電池生產(chǎn)廠家咨詢確定。在各相同類型結構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。浮充電壓溫度補償示意圖

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

實現(xiàn)浮充電壓的自動溫度補償，除了開關電源設備要具有此項性能外，還必須將測量蓄電池溫度的溫度傳感器信號接入開關電源設備的相應接口。標稱電壓：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。上限值設定是以蓄電池全放電后，恢復充電的端電壓而設定，這個值有的取2.23～2.35V／只。下限值設定是依據(jù)該供電系統(tǒng)不需設置調壓設備，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.浮充電流設定的依據(jù)：浮充電流應足以補償每晝夜自放電損失的電量。對于VRLA電池而言，應確保維護氧循環(huán)所需的電流。當蓄電池單獨放電后，能依靠浮充，很快地補足容量，以備下一次放電。2.浮充電壓與浮充電流的關系3.浮充電流與溫度的關系4.電池新舊程度的影響5.浮充工作中的電壓波動（2）依據(jù)自放電速率計算浮充電流值設定AGM電池每晝夜自放電反應不超過1％，則其應補充的電流在25℃時為：

全浮充工作方式浮充電壓不當?shù)奈：Ω〕潆妷浩停盒铍姵爻潆姴蛔悖烹娙萘繙p少，并容易導致極板硫酸鹽化，會縮短蓄電池壽命。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，甚至造成蓄電池熱失控，也會縮短蓄電池壽命。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，重則導致電池失效。

全浮充工作方式防止對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網(wǎng)的浮充電壓范圍，而不是一個蓄電池成品的浮充電壓允許變化范圍。對于一種具體產(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℃)，溫度補償系數(shù)為-3mV/℃。-48V開關電源在25℃條件下，輸出的浮充電壓應為-53.5V，當電池的溫度變化時，浮充電壓的絕對值應按-72mV/℃進行修正：若溫度為30℃，則應為-53.1V，若溫度為10℃，則應為-54.6V；+24V開關電源在25℃條件下，輸出的浮充電壓應為+26.8V，當電池的溫度變化時，浮充電壓值應按-36mV/℃進行修正：若溫度為30℃，則應+26.6V，若溫度為10℃，則應為+27.3V。這樣可使電池性能達到最佳。

均衡充電蓄電池在使用過程中，有時會產(chǎn)生比重、端電壓等不均衡情況，為防止這種不均衡擴展成為故障電池，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壽命的基礎，對閥控鉛酸蓄電池平時不建議均充，因為均充可能造成電池失水而早期失效。均衡充電時時間不宜過長，因為均衡充電電壓已屬高壓，若充電時間過長，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。當均衡充電的電流減小至連續(xù)三小時不變時，必須立即轉入浮充電狀態(tài)，否則，將會嚴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。為了延長閥控電池的使用壽命，必須了解不同充電方式的充電特點和充電要求，嚴格按照要求對蓄電池進行充電。

均充功能啟用條件蓄電池組遇有下列情況之一時，應以恒壓限流方式進行均衡充電：①浮充電壓有兩只以上低于2.18V／只；②擱置不用時間超過三個月。③全浮充運行達六個月。④放電深度超過額定容量的20%。（5）單獨向通信負荷供電15min以上；自動均充啟動條件可以根據(jù)VRLA蓄電池的新舊程度和不同生產(chǎn)廠家的技術要求進行人工設置。

對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不大于20mV（2V電池）、50mV（6V電池）和100mV（12V電池）。浮充電壓：進入浮充狀態(tài)24小時后，各蓄電池之間的端電壓差應不大于90mV（2V電池）、240mV（6V電池）和480mV（12V電池）。

對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到均勻一致的充電，稱為均衡充電（簡稱均充）。對蓄電池進行均衡充電的電壓，稱為均衡充電電壓，簡稱均充電壓。均充電壓：單體電池在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，并進行溫度補償。均充6~12小時，時間不宜太長。例：廠家規(guī)定均充單體電壓為2.35V（25℃），在25℃條件下，-48V開關電源輸出的均充電壓應為-56.4V，+24V開關電源輸出的均充電壓應為+28.2V。蓄電池組的均充電壓值在開關電源的監(jiān)控器上設置。廠家指出無須均充的電池，均充電壓可設為與浮充電壓一致（或高0.1V），均充周期可設為最長（如999天）。

恒壓限流充電蓄電池放電后，應及時充電。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)壓限流方式運行，蓄電池組不脫離負載，進行在線充電，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及時得到補充，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，預先在開關電源的監(jiān)控器上設定。恒壓限流充電實質是先恒流充電后恒壓充電，二者結合。

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“轉換電流”值可設置為每安時10mA，即0.01C10（A）“保持時間”通?？稍?~180分鐘范圍內(nèi)設置，例如設為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)設置浮充轉均充條件:轉均充容量比：80％轉均充參考電流：0.06C10均充轉浮充條件:穩(wěn)流均充電流：0.01C10穩(wěn)流均充時間：180分鐘充電限流點—0.1-0.15C10充電過流點—0.3C10電池測試—用于做電池核對性放電實驗,終止電壓及終止時間按用戶習慣設定

鉛酸蓄電池的放電特性鉛蓄電池投入運行，是對實際負荷的放電，其放電速率隨負荷的需要而定。為了分析長期使用后電池的損壞程度或為了估算市電停電期間電池的持續(xù)時間，需測試其容量。推斷電池放電容量，各種放電小時率下的放電方法一般應從如下幾個方面考慮：一是放電速率，標準小時率下的放電，即以10小時率，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、沖擊放電和核對性放電，三是放電電池是所有的電池，還是任意抽樣選一個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.標稱小時率下的放電

VRLA電池不同倍率標稱放電曲線如圖5-13所示。圖中放電時間(橫坐標)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小時率電流放電時，其端電壓的變化情況大致是：放電大約半小時端電壓降至49V左右；放電1小時端電壓降至約48V；端電壓下降速度很慢、基本保持48V的時間大約7到8小時；此后端電壓下降速度比較快，降至43.2V時達到放電終止電壓，應立即切斷放電回路，停止放電。蓄電池組停止放電后，其端電壓會反彈，48V電池組上升約5V左右。ut測試終止電壓47V均充電壓56.4V電池測試

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充放電正常使用的最低電壓。固定型閥控式密封鉛酸蓄電