小型密封铅蓄电池的特点与选用

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近年来,由于铅蓄电池的密封技术取得突破性进展,小型密封铅蓄电池作为电力,邮电等部门的备用电源,得到广泛的应用。此外,还可用于各式各样的便携型电子仪器、应急照明系统、音像设备、电动玩具、家用电器上。本文介绍的小型密封铅蓄电池,无论在科研机构、办公室、交通管制中心、商业娱乐中心,还是在普通家庭,都极受欢迎。在各类家用的风力和水力发电系统,小型密封铅蓄电池也能发挥其独特的功能。

外形和内部结构

小型密封铅蓄电池的外形一般为长方体,见图1。

图1
图1 🔍原图 (702×412)

铅蓄电池的体积大小与它的容量有关。容量越大,体积也越大。而单格蓄电池的额定电压则是固定的,无论其体积大小,都是2伏。

铅蓄电池的容量就是蓄电池的蓄电能力。通常以充足电的蓄电池,以一定大小的电流持续放电至规定的终止电压所放出的电量来表示。在数值上,容量等于放电电流和放电时间的乘积,其单位是安时(Ah)。

就制造技术而言,铅蓄电池的容量与用于制造电极板的金属铅的消耗量成正比。目前水平,每个单格小型密封铅蓄电池电极板的耗铅量为40~50克/安时。可见,铅蓄电池越重,其容量也越大。

小型密封铅蓄电池是由正负极群,非游离状态的电解液(硫酸),隔板,电池槽和盖等部分组成。其内部构造见图2。

图2
图2 🔍原图 (527×970)

性能特点

1.免维护。由于这种蓄电池充电时所产生的气体不会排出电池外,而是被极板吸收后再还原于电解液中,所以,电解液不会减少,使用过程不必作液面检查和补水。

2.不漏液。由于使用高性能的隔板和安全阀,蓄电池即使倒置也不会漏液。

3.全密封。由于在正常使用过程没有气体排出,也没有酸雾溢漏,所以能达到完全密封的效果,可避免造成设备腐蚀。

4.高能量。由于这种蓄电池内阻很小,装配紧凑,所以具有很高的能量密度。尤其是大电流应急放电性能极佳。其所能带动的功率比相同容量的普通蓄电池高约60%。

5.长寿命。由于使用耐腐蚀合金制造板栅,使蓄电池的寿命提高。浮充备用可达3~5年,循环使用可达300次以上。

6.耐储存。由于采用铅钙合金代替传统的铅锑合金制造板栅,所以自放电很小,适合于长期放置。一般在室温下存放6个月以内不必补充电。

技术参数和选型依据

额定电压和额定容量是两个最重要的参数。整体蓄电池一般由3个单格或6个单格组成,所以,其额定电压为6状或12伏。额定客量通常以20小时率容量表示。例如:6V4.0Ah规格,是表示此电池以4安时÷20小时=0.2安培的电流放电,至每单格平均终止电压为1.75V时,可以持续放电20小时。

“基本参数表”和“放电功率表”是2份由制造厂提供的产品性能参数表。这2种表格通常都印在制造厂的产品说明书上。

表1是供用户更换蓄电池时对照使用的。其中,额定电压和额定容量通常都标明在电池槽上。如:6V4.0Ah,12V6.5Ah等。

图3
图3 🔍原图 (909×279)

表2是供用户设计蓄电池电源系统时进行选型计算用的。现举例说明其计算方法:

图4
图4 🔍原图 (912×530)

假设有一视在功率(S)为1000VA的负载,要求不间断电源(UPS)供电15分钟,负载的功率因素(cosΦ)为0.8,逆变器的转换效率(η)为85%,UPS电源要求直流最低电压为100伏,每单格蓄电池终止电压为1.67伏。则蓄电池组应提供的功率P=ScosΦ/η=(1000×0.8)/85%=941(瓦)。所需的蓄电池单格数等于蓄电池组最低电压除以单格终止电压=100/1.67=60(格)。则每单格蓄电池的功率=941/60= 15.68(瓦)。

考虑到蓄电池经3~5年使用后,容量会下降这一因素,选用容量应增加10~20%,所以实际选用每单格蓄电池的功率应为15.68×120%=18.82(瓦)。查例表2,6—FM—6.5型号的蓄电池,每单格功率为19.0瓦,可以满足要求。该型蓄电池每只由6个单格组成,所以应选用10只。

如何选购

1.直接用户可以依据原有蓄电池的型号和规格选购。型号相同则外形尺寸和端子排列相同。规格一致是指额定电压和额定功率要相符合。此外,还必须认明恒压充电的电压规定。通常也在电池槽上标明循环使用和浮充备用这两种不同性质的恒压充电电压值。这也是对专用恒压充电器输出电压的严格要求,以保证充电过程不会产生过量气体,选购时应充分注意。

2.看清出厂期。出厂编号烫印在槽盖或盖板上。应尽量选用储存期半年以内的产品。储存期过长容量会下降,且补充电时间延长。

3.检查蓄电油槽、盖、端子部位有无变型,裂纹,破损及渗漏等。外壳微向里缩属于正常产品,说明电池内部保持一定的负压。

4.测量端电压。一般充足电时的开路电压应达到每单格蓄电池2.13~2.18伏,则6伏蓄电池应达到6.4~6.6伏,12伏管电池应达到12.7~13.1伏。

补充电

新蓄电池储存期超过半年后,初次使用之前,以及在用的蓄电池放电之后,都应及时补充电。

补充电要在专用的充电器上进行。小型密封铅蓄电池充电器应符合下列条件:

1.恒定的电压控制。恒压值一般为2.30±0.03伏/单格(或由制造厂规定)。

2.大电流输出能力。因为充电初期电流可达额定放电率电流的6倍以上。例如20小时率容量为4Ah的密封蓄电池,初期充电电流可达1.2安以上。

3.低压断路控制。当蓄电池电压降到每单格1.60伏时,自动切断充电电路。

所以,这种蓄电池的充电器应在选型之后进行专门设计。

补充电宜在环境温度5~35℃范围内进行。5℃以下时充足电的时间要延长,超过35℃则容易造成过充电。

补充电的方式有以下两种:

1.作为备用电源时的浮充电或涓流充电。这种充电方式的特点是:蓄电池应急放电后,当外电路恢复供电时,立即自动转入充电,并以小电流持续充电直至下一次放电。充电电压取2.25~2.30伏/单格,或由制造厂规定。充电初期电流一般在0.3C安培以下(C为额定容量的数值)。

2.作为充放电循环使用时的补充电。这是指用于手提照明灯、音像设备等便携型电器上的密封铅蓄电池,应在最多放出额定容量的一半时停止放电,并及时进行的补充电。充电电压取2.40~2.50伏,或由制造厂规定。充电初期电流一般在0.3C安培以下。为了防止过充电,应尽可能安装定时器或自动转入涓流充电方式。当充电电流稳定3小时不变时,就可认为蓄电池已充足电。所需补充电的电量约为放出电量的1.2~1.3倍。

必须注意,补充电不得在密闭的容器内进行。

由于氧气在负极发生再化合是放热反应,所以,充电终期,如果在蓄电池外壳上感觉不到略有发热,则说明其性能已经下降。

使用注意事项

1.虽是密封蓄电池,但有时也会发生引火性气体,所以不应靠近会发生火花的部位,如开关,保险丝等,并应避免短路。

2.蓄电池使用环境温度应保持在-15~40℃范围,电池槽表面温度不可超过45℃。不直靠近发热体(变压器等)安装。

3.蓄电池应牢固地固定在设备上,有振动时还须配上缓冲垫。虽为不漏液,但仍应避免倒置安装。

4.将蓄电池连接到充电器或负载上时,应先断开电路开关。

5.不应弄弯端子或直接在端子上进行热焊。

6.蓄电池的正极与充电器或负载的正端连接,负极与负端连接。

7.使用多只蓄电池,应注意防止短路。一般为了提高电压,可采用相同容量的蓄电池串联使用。不宜采用外部并联的方法来扩充蓄电池组的容量。

8.同一蓄电池组中,容量不同的蓄电池,新旧蓄电池,以及不同制造厂家的产品不要混合使用。(柯立新)