应聘中国铁塔复习资料之第六章 蓄电池

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1、 本 章 内 容 v 通信蓄电池发展 v 阀控蓄电池构成、分类 v 阀控蓄电池工作原理 v 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 本章重点、难点 v 本章重点 阀控蓄电池的组成与工作原理 阀控蓄电池的维护与使用 v 本章难点 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 本章的目的和要求 v 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 障判断与维护时的注意事项。 v

2、 了解阀控蓄电池的发展历史及趋势。 通信蓄电池发展概述 蓄电池的内容提要 1 阀控蓄电池的结构与原理 2 VRLA蓄电池的电特性 3 讨论题 5 VRLA蓄电池的运行与维护 4 蓄电池 v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。 vUPS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 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 速率大电流放电的要求。油机启动电池多采用24V电池组。 6.2.1 通信

3、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 电池荷电出厂，安装时不需要辅助设备，安装后即可使 用； 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

4、作，具有“免维护”功能； 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； 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； 电池寿命长，25下浮充状态使用可达10年以上； 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。 1、蓄电池在通信电源系统中的作用 阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Battery(简称VRLA)，作用有： v 后备电源（包括直流供电系统和UPS系统）：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

5、，起到备用作用。 v 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。 v 调节系统电压 v 动力设备的启动电源 蓄电池在通信电源系统中的应用 2、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。 酸性蓄电池：以酸性水溶液作电解质 碱性蓄电池：以碱性水溶液作电解质 （4）按电解液数量分为：贫液式和富液式。密封式电池 一般为贫液式，半密封电池均为富液式。 型号（1） 型号(2) 100A型号

6、代表每块正极板的电流容量（8小时率至终了电压1.75V25) 例如：100A21型号单体含10片正极及11片负极，因此100A21型号的容量是 1000安时。 6.2.2 阀控蓄电池的结构与原理 1、阀控式铅酸蓄电池的基本结构 2、阀控蓄电池的工作原理 1、阀控式铅酸蓄电池的基本结 构 （1）正负极板组 （2）隔板 （3）电解液 （4）安全阀 （5）壳体 结构框图 蓄电池的结构 （1）正负极板组 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

7、程而制成。 （2）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： 吸收电解液； 提供正极析出的氧气向负极扩散的通道； 防止正、负极短路。 （3）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）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）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

8、透小等要求。 v 一般采用改良型塑料：如PP、PVC、ABS等材料。 2、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 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)蓄电池的化学反应原理 放电时化学反应： 放电 PbO2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4 正极 硫酸 负极 正极 水 负极 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

9、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。 充电过程的化学反应： PbSO4+ 2H2O+ PbSO4 PbO2 + 2H2SO4 + Pb 正极 水 负极 正极 硫酸 负极 充电 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 蓄电池的内阻减小。 v 电解液的比重逐渐增加，蓄电池的电动势也逐渐增加 。 （2）蓄电池的氧循环原理 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

10、为液态的水，经历了一次大循环 。 VRLA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。 v 在阀控式铅酸蓄电池中，负极起着双重作用，即在充电末 期或过充电时，一方面极板中的海绵状铅与正极产生的氧 气（O2）反应而被氧化成一氧化铅（PbO），另一方面是 极板中的硫酸铅（PbSO4）又要接受外电路传输来的电子 进行还原反

11、应，由硫酸铅反应成海绵状铅（Pb）。 氧循环原理图(1) 密封原理示意图 氧循环原理图(2) 6.2.3 VRLA蓄电池的电特性 1、VRLA蓄电池的电压 2、VRLA蓄电池的充放电特性 3、VRLA蓄电池的容量 1、VRLA蓄电池的电压 （1）工作电压 指电池接通负载后在充放电过程中显示的电压，又称负 载电压。 （2）浮充电压 在邮电通信局（站）直流电源系统中，蓄电池采用全 浮充工作方式。在市电正常时，蓄电池与整流器并联运行 ，蓄电池自放电引起的容量损失便在全浮充过程被补足， 这时，蓄电池组起平滑滤波作用。因为电池组对交流成分 有旁路作用，从而保证了负载设备对电压的要求。在市电 中断或整流器

12、发生故障时，由蓄电池单独向负荷供电，以 确保通讯不中断。 浮充电压的选择 各种类型的VRLA电池的浮充电压不尽相同，在理论上 要求浮充电压产生的电流足以达到补偿电池的自放电损失 及电池单独放电用量，和维持氧循环需要。实际工作还应 考虑下列因素： 选择在该充电电压下，电池极板生成的PbO2较为致密 ，以保护板栅不致于很快腐蚀； 尽量减少O2与H2析出，并减少负极硫酸盐化； 电解液浓度对浮充电压的影响； 板栅合金对浮充电压的影响； 通信设备对浮充系统基础电压的要求 浮充电流的选择 浮充电流设定的依据 浮充电流应足以补偿每昼夜自放电损失的电量； 对于VRLA电池而言，应确保维护氧循环所需的电流； 当

13、蓄电池单独放电后，能依靠浮充，很快地补足容 量，以备下一次放电 浮充电压的温度补偿 v 浮充充电与环境温度有密切关系。通常浮充电压是指环境 25而言，所以当环境温度变化时，为使浮充电流保持不 变，需按温度系数进行补偿，即调整浮充电压。在同一浮 充电压下，浮充电流随温度升高而增大。若进行温度换算 可得出：环境温度自25升或降1，每个电池端压随之 减或增34mV方可保持浮充电流不变。 2、 VRLA蓄电池的充放电特性 v 补充充电 v 浮充充电：54V 补偿电池自放电损耗（平时） v 均衡充电： 56.4V 迫使各单体电池的特性均衡 v 快速充电 补充充电(初始充电) v 阀控铅酸蓄电池是荷电出厂

14、，由于自放电等原因，投 入运行前要做初始均充充电和一次容量实验。补充充 电应采用低压恒压充电方法，充电电压应按厂家使用 说明书进行。 浮充充电 v 浮充电压：2.23伏2.27伏单体（25) v 浮充电压需依照环境温度的变化，而作相应调整。 v 为使浮充电流保持不变，需按温度系数进行补偿，即 调整浮充电压。 v 环境温度自25升或降1，每个电池端压随之减或增 34mV方可保持浮充电流不变。 快速充电 v 在某种情况下，要求电池尽快充足电，可采用快速充电， 最大充电电流0.2C10 A，充电电流过大会使电池鼓涨， 并影响电池使用寿命。 均衡充电 v 蓄电池在使用过程中，有时会产生比重、端电压等不

15、 均衡情况，为防止这种不均衡扩展成为故障电池，所 以要定期履行均衡充电。 v 凡遇下列情况需进行均衡充电： 浮充电压有两只以上低于2.18V只； 搁置不用时间超过三个月。 全浮充运行达六个月。 放电深度超过额定容量的20%。 思考题 v 什么是浮充？什么叫浮充电压，什么叫均充电压，如何确 定电池的浮充电压和均充电压? v 浮充是指电池与负载并联，处于备用状态，由充电设备同 时给电池与负载供电的过程。 v 浮充时的电压叫浮充电压。 v 均充电压比浮充电压要高，它能保证在相对较短的时间内 使放过电的电池能充足电，使蓄电池达到满容量的状态， 同时在这个电压下又不会对蓄电池造成过充电，从而使充 电对蓄电池造成损坏达到最低程度。 （2）铅酸蓄电池的充电特性 VRLA电池在放电后应及时充电。充电时必须认真选 择以下三个参数：恒压充电电压、初始电流、充电时 间。 不同蓄电池的充电电压值由制造厂家规定，充电电 压和充电方法随电池用途不同可以不同。电池放电后 的充电推荐恒压限流方法，即充电电压取U（厂家定） ，限流值取0.1C10A，充入电量为上次放电电量的1.1 1.2倍即可。 （3）铅酸蓄电池的放电特性 v 铅蓄电