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蓄电池充电参数数据分析和纠正方法

定期保养活动中累积的数据须记录在表格里。下文说明如何解释数据和采取纠正行动。但本说明并不是包罗无遗的,分析和纠正行动的决策更必须由熟悉VRLA电池及其操作和故障情况的人员来做。

环境及电池温度
VRLA电池虽在极端温度下也能工作,但标准数据是77℉(25℃)时测量结果。理想的操作温度范围是70℉(21℃)至80℉(27℃)。在较冷温度下操作会减少预期备用操作时间,在较暖温度下操作则会缩短电池寿命和增加热失控状态的可能。
高出77℉(25℃)每18℉(10℃)就会缩短电池50%的寿命。室内温度过高必须用适当的通风和空气调节机来纠正。
超过122℉(50℃)的温度下VRLA电池切不可充电,这会造成热失控。
串列里的各电池都不得超过环境温度18℉(10℃)以上。如果串列里个别单元温度特别高,该单元就可能遭到热失控。这种场合,充电电流应立即终止,找出事态根源进行纠正。
如果发生了热失控,电池系统便须进行容量实验,必要时予以更换。

电池目检指导
电池清洁
每只电池的清洁和电池间适当的距离至为重要。盖子上累积污垢、尘埃和水分能形成导电途径而产生端子之间短路或接地故障。
电池清洁时应置于开路位置。清洁用布浸重碳酸钠水溶液,不要用清洗窗子或玻璃清洁剂。用某些石油清洁剂可能损坏电池塑料容器,造成破碎和龟裂。
端子
弯曲或损坏的端子能产生高的接触电阻或产生负载下会熔断的裂纹。损坏了端子的电池必须调换。
如果保护油脂在端子上已经熔化而流到盖子上,这是连接发热的指示,这就很可能是连接的松动或高电阻。这时就须拆下连接件,检查损坏情况,清除后再正确安装。

电池系统浮充电电压
比重1.280至1.300的VRLA电池的推荐电池系统浮充电电压等于系统内电池室数乘以77℉(25C)时,每室2.25至2.30伏的范围,例如,一个30只每只12伏(6单元)电池的串列,77℉(25C)时浮动充电范围应是405至414VDC(180单元2.25V/C最小及180单元2.30V/C最大)。
遇到极端温度时浮充电电压须有温度补偿。温度补偿系数是华氏每度为-0.0028V/F°(摄氏每度为-0.005V/C)。
例如,电池正常温度为90℉(高出77℉13℉)时,平均浮充电压便必须降低0.036V/C(13℉每℉的0.0028V/℉)至2.21-2.26之间的范围。在有180个单元的电池这便是397.8-408.6VDC。这就能有效地减少升温时热失控的可能。
电池在“冷”温度下操作时,例如60℉(比77℉低17℉),充电电压便须增加且改进充电时间。例如,充电范围可能增加每度-17℉-0.0028V/F或0.048V/C。那么180单元的串列上将是413.6至422.6VDC。
如果一只电池经多次放电而原就充电不足,它在每次放电后不能重新充足。而容量逐步降低。这情况可用延长的均衡充电(例如48至72小时)予以纠正。但是这情况如果持续太久,极板可能出现不可逆转的硫酸化作用而必须换掉。
延长的过度充电会造成更多的浮充电流,极板格栅腐蚀,一定数量电解液生成气体后而变干涸。导致电池过早老化和容量损失。
延长期间严重的过度充电能引起热失控状态,更必须调换电池系统。
在测量电池系统直流浮充电压时可顺便测量电池系统两端的交流纹波电压。如果交流纹波是正弦波形,其最大读数应是小于直流浮电压0.5%Vrms。例如,直流浮充电压为414VDC的180单元串列便是2.07Vrms。用示波器测量纹波时,若浮充电压是在414VDC,那么最大P--P值应是浮充电压的1.5%,即6.2V(P—P)。
电池上过大的交流纹波电压会造成电池产生气体和发热,可缩短寿命。

电池系统接地故障探测
如果电池充电用的整流器具备接地故障探测能力,即应经常留意其指示器以确保系统安全。一旦探测到故障,在电池系统作进一步保养之前,先予断开和纠正。
如果整流器没有接地故障探测电路,可以用数字伏特计测量电池电极和地线(接地架或房间)间的电压。若测有电压则说明电池至地线有短路或有漏电流,有接地故障的电池单元 的大约位置是从系统输出端起测量得的电压除以平均每一电池单元充电电压的值。例如,测得至地的电压为135VDC,充电电压为2.25V/C,那么,接地故障大约在从电池系统输出端起的第60只电池单元(10个12伏单元)。

电池系统浮充电流
如果能测得直流浮充电流,它就能指示出电池系统的正常电流接收能力的大小。根据每一串列充电电压和温度,每一串列的浮电流将大致如图3所示。77℉(25℃)时,温度每升18℉(10℃),浮充电流大约增大一倍。
如果直流浮充电流是零,这是电池串列里有了开路,如果浮充电流高出预期值,则可能是电池温度升高了或串列里有短路单元。无论是那一种情况,均应予以确定和纠正,因为温度升高和单元短路都会导致热失控。

单只电池的浮充电压
电池串列以平均每室2.25--2.30伏充电时,并不是所有的单元都在准确的平均电压上浮充,每个单元的阻抗和氧再化合率均略有不同,所以在同样的浮充电流下会出现稍有不同的浮充电压。例如,所有在用每单元2.30伏充电的一串列12伏的电池并没有在13.9伏直流上浮置而在13.3--14.5之间变动,这仍然是正常的,一个系统如果在安装时平衡了24小时,或服役了较长时间,这一浮电压的分布一般会有减小。
表1中提到的直流浮充电压是指一个串联串列里电池两端测得的最小和最大直流浮充电压。如有个别电池测得值过低,可能是有了短路的单元。如果有个别单元测得值过高,这可能是某个室内电阻增加的指示。如果有个别单元测得浮充电压极高而该串列里各单元平衡指示接近开路值,此高电压的单元可能已经开路。
串列里短路的室会导致高电压加到串列里其余良好的单元上,并出现较高电流。例如,一24单元的串列以55.2VDC充电,其中有2个短路单元,其余22个单元便将以2.5V/C(55.2VDC/22单元)充电,并导致电流增加,无疑最终会造成热失控。
里面有短路或开路单元的电池,一般可以通过比较各个单元的阻抗,或比较各个单元二端测得的交流纹波电压来予以确定。
不要对怀疑有短路或开路单元的电池进行高放电率负载试验,这是很危险的,单元内部火花会引燃内部气体。
对怀疑有短路或开路的室的电池只有立即拆下更换。
有关单只电池浮充电压测量和说明的其他资料,请参阅小册《综合试验》。

高放电率瞬时负载试验
高放电率瞬时负载试验是串联串列里单只电池的功能试验,这不能代替容量试验,但至少能够指示电池在达到试验负载的安培容量时是否功能正常。用于20至200安培范围里的电池的典型负载为100安培。施加试验负载后10秒钟,单元的电压应该是平均至少1.7V/C(在12、10、6伏电池上分别为10.2、8.5、和5.1VDC),否则电池即应被怀疑为有短路,开路,已放电或者极高电阻及低容量。
对怀疑有短路或开路单元的电池切不可进行高放电率瞬时负载试验。作这项试验必须戴全套面罩,因为单元内部的一个火花会引燃电池内的剩余气体。
有关本试验及按电池型号期望的最低电压的其他资料均在小册《综合试验》内。

阻抗试验
VRLA电池一般的报废情况是极板格栅腐蚀,极板活性材料劣化和电解液有些干涸。不寻常的报废情况是导电途径劣化和电解液过度干涸。这些情况都会影响的各单元和增加各单元的电阻,定期测量阻抗及各单元电阻和电导的数据。就能指示串联系列的全面逐步劣化和容量损失的趋势。其发展见图4。
个别单元里急剧的改变可能表明有短路、开路,单元内干涸和有的单元导电途径劣化。
一串列电池二端出现的交流纹波电压可以按串列内各个单元两端的相对电阻按比例再分割。所以在没有阻抗、电阻或电导试验设备时,可以用数字伏特计测量各个单元两端的交流纹波电压后相互比较并与平均标准值做比较,即可得到他们的相对值和所处状态。
如果电池电阻比新的时候增加了30%,该电池便应该再作试验以确定其原因,必要时,可对该电池或系统进行容量试验以保证其可靠性。
有关这一问题更详细的信息请参阅《阻抗和导电试验》小册。

单元间连接电阻
若存在高的单元间连接电阻及硬件连接松动,放电时产生过大的电压降以致减少供电时间,严重时造成电池端子熔化和火灾发生。
所有连接的接触面必须刷干净,去除一切氧化铅和污物,再用特种防氧化油脂保护和拧紧。
连接硬件可能因时间和电池系统重复循环而有些松动。所以要重新拧紧达到有关数据表所载,用于该型号电池的数据,表2列具电池端子类型和推荐扭矩值。

性能和容量试验
电池劣化到定额容量的80%时必须换掉,也就是如果一个电池系统新的时候能够供电100安培一个小时,到后来同样一个小时只能供电80安时便必须换掉了。如果100安培是实际负载而且必须供电至少一个小时,那么电池新的时候必须是原设计能供电125安培一个小时的。在原先设计电池时这个1.25的因子就称为老化因子。
电池容量降到定额的80%是指极板格栅已经腐蚀和膨胀,极板活性材料已经劣化电解液已经开始干涸。此时,电池容量下降,就该退出服务。
当然,电池调换还有其他原因,譬如,不再支持负载最小的要求时间──即使电池仍有大于80%的定额。还有,电池到达定额的80%这一点时,即使是最小的负载,电池也不应继续工作。
VRLA电池各项数据是在77℉(25℃)的值。重要的是要知道在较低温度下操作当然不会损坏电池,但工作时间会减少,随温度降低的性能下降因素备载小册《容量试验》。
在较高温度下连续工作会使电池加速老化,比77℉(25℃)每高出18℉(10℃)电池老化就会比正常快一倍。这一问题的详细资料备载小册《预期寿命和温度》。

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