美國GNB蓄電池12V65AH

GNB蓄電池的選擇與維護

  計算機已在各行各業得到廣泛應用。作為直接關系到計算機軟硬件能否安全運行的一個重要因素——電源質量的可靠性應當成為中小企業首要考慮的問題。伴隨著計算機的誕生而出現的UPS(Uninterrupted Power Supply)現已被廣大計算機用戶所接受。UPS主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。目前，UPS正在被廣泛地應用于計算機、交通、銀行、證券、通信、醫療、工業控制等行業。
 
  2 UPS的工作原理及種類
  2.1、UPS的工作原理
  UPS電源一般是由常用電源和備用電源通過轉換開關組合而成，它們之間由邏輯電路進行控制，以保證在電網正常或停電狀態下，整個系統都能可靠地工作。當市電正常時，UPS相當于一臺交流穩壓電源，它將市電穩壓后再供給計算機，與此同時，它還向UPS內蓄電池充電。當市電突然中斷時，UPS立刻轉
為逆變工作狀態，小容量的UPS一般能持續供電5～20 min，所以能保證計算機系統的正常退出，使軟硬件不受損失。圖1為電源UPS原理圖。
 
UPS原理圖
 圖1 UPS原理圖
  2.2、UPS的種類
  UPS的分類方法多種多樣，按功率大小可以分為大中小三種功率容量；按輸出波形可以分為方波、梯形波或者正弦波；按輸入輸出方式可以分為單相入單相出、三相入單相出或三相入三相出；按工作原理還可以分為動態UPS和靜態UPS兩大類。動態不間斷電源是依靠慣性飛輪存儲的動能來維持負載電能供應的連續性的，這種不間斷電源具有笨重、噪聲大、效率低、切換時間長等缺點，已被靜態不間斷電源所取代。靜態UPS以蓄電池組為儲能工具，市電正常時交流市電經整流后變為直流電并將電能存儲在蓄電池組中，當市電中斷時再由逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉變為交流電來維持向負載供電。根據工作方式的不同，靜態UPS又可分為后備式UPS、在線式UPS、在線互動式UPS和Delta變換型UPS四種類型，下面分別加以介紹。
  1.后備式UPS
  后備式UPS主要由充電器、蓄電池、逆變器和變壓器抽頭調壓式穩壓電源四部分組成。后備式UPS的工作原理如圖2所示。后備式UPS具有電路簡單、成本低、可靠性高的優點，但是其輸出電壓穩定精度差，市電掉電時負載供電有一段時間的中斷。另外受切換電流和動作時間的限制，輸出功率一般較小，一般后備式正弦波輸出UPS，容量在2kVA以下，后備式方波輸出UPS容量在lkvA以下。
  
后備式UPS原理圖
圖2  后備式UPS原理圖
  2.在線互動式UPS
  在線互動式UPS，與在線式UPS相比，它省去了整流器和充電器，而由一個身兼二職的逆變器/充電器模塊配以蓄電池組構成，其原理框圖如圖3所示。
  
在線互動式UPS原理圖
圖3 在線互動式UPS原理圖
  在線互動式UPS具有效率高(可達98%以上)、結構簡單、成本低、可靠性高的優點，但是它大部分時間由市電直接給負載供電，輸出電壓質量差，市電掉電時交流旁路開關存在斷開時間，導致UPS輸出存在一定時間的電能中斷。
  3.Delta變換型UPS
  Delta變換型UPS又稱串并聯UPS，它主要由低通濾波器、Delta變換器和主變換器構成，其原理框圖如圖4所示。
  
Delta變換型UPS原理圖
圖4  Delta變換型UPS原理圖
  Delta變換型UPS的優點是：①、負載電壓由主變換器的輸出電壓決定，輸出電能質量好。②、主變換器和Delta變換器只對輸出電壓的差值進行調整和補償，它們承擔的最大功率僅為輸出功率的20%(相當于輸入市電電壓的變化范圍)，所以整機效率高，功率余量大，系統抗過載能力強。③、輸入功率因數高，可達99%，輸入諧波電流小。但是Delta變換型UPS主電路和控制電路相對復雜，可靠性差。
  4.在線式UPS
  在線式UPS又稱串聯調整式UPS，目前絕大多數大中型UPS都是在線式的。在線式UPS一般由整流器、充電器、蓄電池組和逆變器等部分組成，其原理框圖如圖5所示。
  
在線式UPS原理圖
圖5  在線式UPS原理圖
  在線式UPS的特點是：①、不論市電正常與否，負載都由逆變器供電，所以當市電發生故障的瞬間，UPS的輸出電壓不會產生任何間斷。②、由于UPS逆變器采用高頻SPWM調制和輸出波形的反饋控制，可以向負載提供電壓穩定度高、波形畸變小、頻率穩定以及動態響應速度快的高質量的電能。③、全部負載功率都由逆變器提供，輸出能力受限制。④、整流器和逆變器都承擔全部負載功率，整機效率比較低GNB蓄電池。

新GNB蓄電池不進行初充電:
GNB蓄電池的首次充電稱為初充電，初充電對GNB蓄電池的使用壽命和電荷容量有很大的影響。若充電不足，則GNB蓄電池電荷容量不高，使用壽命也短；若充電過量，則蓄電池電氣性能雖然好，但也會縮短它的使用壽命，所以新GNB蓄電池要小心謹慎地進行初充電。對于普通GNB蓄電池在使用前一定要按充電規范進行初充電。對于干荷電鉛蓄電池，按使用說明書，雖然在規定的兩年儲存期內若需使用，只要加入規定密度的電解液擱置15min，不需要充電即可投入使用。但是，如果儲存期超過兩年，由于極板上有部分氧化，為了提高其電荷容量，使用前應進行補充充電，充電5h-8h后再用。
GNB蓄電池不進行補充充電
有些駕駛員常忽視對在用車蓄電池的補充充電。由于蓄電池在車上充電不徹底，易造成極板硫化；同時，在使用中充、放電的電量是不平衡的，倘若放電大于充電而使蓄電池長期處于虧電狀態，GNB蓄電池極板就會慢慢硫化。這種慢性硫化，會使蓄電池電荷容量不斷降低，直到起動無力，大大縮短蓄電池的使用壽命。為使蓄電池極板上的活性物質及時得到還原，減少極板硫化，提高蓄電池電荷容量，延長其使用壽命，對在用車蓄電池應定期進行補充充電。
GNB蓄電池過充電
蓄電池經常過量充電，即使充電電流不大，但電解液長時間“沸騰”，除了活性物質表面的細小顆粒易于脫落外，還會使柵架過分氧化，造成活性物質與柵架松散剝離。
充電GNB時極性充反
由于GNB蓄電池正負極板材料不同，除了活性物質外，負極板還添加了硫酸鋇、腐殖酸、炭黑和松香等材料，用來防止負極板收縮和氧化。另外，每個單格GNB蓄電池的負極板數又總是比正極板數多一片，而且負極板比正極板略薄。當進行GNB蓄電池的初充電或補充充電時，若不注意極性，會使GNB蓄電池充反，使正、負極幾乎都變成粗晶粒的PbSO4，造成GNB蓄電池電荷容量不足，不能正常工作，甚至導致GNB蓄電池報廢。因此，充電時一定要注意極性，切不可極性充反

導致GNB蓄電池的自放電原因是什么？
鉛酸蓄電池的貯存性能類似于其荷電保持能力，都與電池的自放電性能有關，都是指在一定條件下貯存后電池保持荷電態能力的大小。中國電力行業標準DL/T637—1997中規定：10h率容量合格并完全充電的蓄電池，在溫度為5～35℃條件下，保持蓄電池表明清潔干燥，靜置90天后，不經補充電直接測試蓄電池容量，蓄電池靜置后的容量不能低于靜置前容量的80％。這種規定，顯然要求蓄電池在保存期間，自放電損失平均每天在0.2％左右。
鉛酸蓄電池的自放電的原因，是由于電極活性物質在電解液中的不穩定性引起的。下面從兩個大的方面來探討正負極的自放電和影響自放電速率大小的因素。
1．自放電的產生機理：
1．1負極的自放電：
閥控密封式鉛酸蓄電池由于多數是濕荷電出廠，在儲存期間，正極板上和負極板上活性物質小孔內都已吸滿了電解液。在開路狀態下，鉛在硫酸溶液中的自溶解導致電池容量下降，這是腐蝕微電池作用的結果。
負極反應： Pb＋H2SO4 → PbSO4＋H2
在這個微電池中，氫氣在鉛上析出是個過電位很高的過程，而鉛在4～5mol/L濃度的硫酸中是高度可逆的體系，交換電流密度很大。因此，鉛的自溶速度完全受析氫過程控制。凡是能夠影響氫氣析出的因素，如雜質、硫酸濃度、電池貯存溫度等都必定影響鉛的溶解速度。
另外在閥控密封式鉛酸蓄電池中的氧復合機理，本身就是讓正極在浮充電或過充電過程中產生的氧氣擴散到負極與金屬鉛復合，再使反應生成的硫酸鉛被充電消耗掉，但是畢竟還有部分與氧氣反應的金屬鉛不能在充電過程完全轉化為活性物質金屬鉛而導致自放電。
正極的自放電
正極反應： PbO2＋2H＋＋SO42－ → PbSO4＋H2O＋1/2O2
二氧化鉛在硫酸溶液中自溶速度受控于氧氣的析出速度，因此，鉛酸蓄電池中正極的自放電速度也主要取決于電極和電解液中的雜質含量、環境溫度、板柵合金組成和電解液濃度等。
2．影響自放電速率大小的因素
2．1板柵材料對電池自放電性能的影響
閥控鉛酸電池之所以能夠做到密封不漏液，儲存性能好，其主要因素之一與電池制造時所使用的正負極板柵材料有關。
2．2雜質對自放電的影響
電池活性物質添加劑、隔板、硫酸電解液中的有害雜質含量偏高，是使電池自放電高的重要原因。還應注意的是：當電池電解液中還有某些可變價態的鹽類如鐵、絡、錳鹽等，會引起正、負極自放電的連續進行。
2．3溫度對自放電速度的影響
閥控密封式鉛酸蓄電池由于采用更加精純的原副材料，其自放電速率很小，在25～45℃環境溫度下，每天自放電量平均為0.1％左右。溫度越低，自放電越小，所以說低溫條件有利于電池儲存。
2．4電解液濃度對自放電的影響
由試驗資料報道，儲存在10℃下的試驗用VRLA電池（板柵材料為Pb、Ca、Sn），自放電速度隨電解液密度增加而增加，且正極板受電解液密度影響最大。如電解液密度增高0.01g/cm3時，正極板的自放電速度每天增加0.06％，而負極板自放電速度增加較少，約為0.03％。
也有資料報道，采用鉛鈣板柵材料做負極板的VRLA電池，在常溫下電解液密度取值為1.250g/cm3時，自放電速度最嚴重，若密度增高至1.35 g/cm3時，自放電反應的速度反而變小。其原因解釋為：電解液密度升高后極板上PbSO4溶解度和溶解速率變小，使板柵生成細密的PbSO4保護層，反倒是使自放電反應難以進行，減小了負極板上的自放電速度。
還有資料報道：在高溫和低濃度下，正負極板因自放電生成的PbSO4結晶會很大，主要原因是在上述條件下，PbSO4具有很大的溶解度，溶解再析出反應促進了PbSO4結晶再生長。
減小自放電的措施，一般是采用純度較高的原副材料，在負極材料中加入析氫過電位較高的金屬添加劑或在電解液中加入緩蝕劑，以防止氫氣的析出，但不應該降低電池放電時鉛的陽極溶解速度。
總結：
1、負極產生的自放電
由于負極活性物質鉛為活潑的金屬粉末電極，在硫酸溶液中，電極電位比氫負，可以發生置換氫氣的反應，通常把這種現象叫做鉛自溶。
影響鉛自溶速度有幾方面：
1）硫酸電解液濃度及溫度的影響，鉛自溶速度隨硫酸濃度及電解液溫度的增中而增長。
2）負極表面金屬雜質的影響，蓄電池負極表面有各種金屬雜質存在，當某種金屬雜質的氫超電勢值（氫析出的超電勢）低時，就能與負極活性物質形成腐蝕微電池，從而加速了鉛的自溶速度。
3）正極析出氧氣的影響
4）隔板、電解液中雜質的影響
2、正極產生的自放電
正極自放電的產品主要有幾方面：
1）正極板柵中金屬的氧化
2）極板孔隙深處和極板外表面硫酸濃度之差所產生的濃差電池引起自放電，這種自放電隨著充電后擱置時間而逐漸減小
3）負極產生氫氣的影響
4）隔板電解液中雜質中的影響
5）正極活性物質中鐵離子的影響
根據以上分析，鉛酸蓄電池的自放電性能可以側面反映出電池制造過程中的材料純度、極板配方等，是蓄電池性能的重要表征因素，幾乎所有的光宇蓄電池標準中都有對自放電（荷電保持）性能的要求。