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    廣東湯淺電池監測系統的研制

    廣東湯淺電池監測系統的研制
    廣東湯淺電池監測系統的研制
    使用UPS供電系統的過程中,人們往往片面地認為湯淺蓄電池是免維護的而不加重視。然而有資料表明,因蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例大約為1/3。由此可見,加強對UPS電池的正確使用與維護,對延長蓄電池的使用壽命,降低UPS電源系統故障率,有著越來越重要的意義。除了選配正規品牌蓄電池以外,應從以下幾個方面入手正確地使用與維護蓄電池:
     (1)保持適當的環境溫度。影響蓄電池壽命的重要因素是環境溫度,一般電池生產廠家要求的最佳環境溫度是在20℃~25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高,但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據試驗測定,環境溫度一旦超過25℃,每升高10℃,電池的壽命就要縮短一半。目前UPS所用的蓄電池一般都是閥控式密封鉛酸蓄電池,設計壽命普遍是5年,這在電池生產廠家要求的環境下才能達到。達不到規定的環境要求,其壽命的長短就有很大的差異。另外,環境溫度的提高,會導致電池內部化學活性增強,從而產生大量的熱能,又會反過來促使周圍環境溫度升高,這種惡性循環,會加速縮短電池的壽命。
     (2)定期充電放電。UPS電源系統中的浮充電壓和放電電壓,在出廠時均已調試到額定值,而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的,使用中應合理調節負載,比如控制計算機等電子設備的使用臺數。一般情況下,負載不宜超過UPS額定負載的60%。在這個范圍內,蓄電池就不會出現過度放電。
     UPS因長期與市電相連,在供電質量高、很少發生停電的使用環境中,湯淺蓄電池會長期處于浮充電狀態,時間長了就會造成電池化學能與電能相互轉化的活性降低,加速老化而縮短使用壽命。因此,一般每隔2~3個月應完全放電一次,放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢后,按規定再充電8小時以上。
     (3)利用通訊功能。目前,絕大多數大、中型UPS都具備與微機通訊和程序控制等可操作功能。在微機上安裝相應的軟件,通過串/并口連接UPS,運行該程序,就可以利用微機與UPS進行通訊。一般具有信息查詢、參數設置、定時設定、自動關機和報警等功能。通過信息查詢,可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負載利用率、電池容量利用率、機內溫度和市電頻率等信息;通過參數設置,可以設定UPS基本特性、電池可維持時間和電池耗盡告警等。通過這些智能化的操作,大大方便了UPS及其湯淺蓄電池的使用管理。
    廣東湯淺電池監測系統的研制

    廢電池污染及其處理已經成為目前社會最為關注的環保焦點之一。國家環??偩挚萍紭藴仕居嘘P人士認為,隨著我國電池的種類、生產量和使用量的不斷擴大,廢舊電池的數量和種類也在不斷增加。廢舊電池含有汞、鉛、鎘、鎳等重金屬及酸、堿等電解質溶液,對人體及生態環境有不同程度的危害。據了解,其中對人體健康和生態環境危害較大、列入危險廢物控制名錄的廢電池主要有:含汞電池,主要是氧化汞電池;鉛酸湯淺蓄電池;含鎘電池,主要是鎳鎘電池。
      湖南省動力化學電源工程技術研究中心楊毅夫博士告訴筆者,盡管我國一些大型電池生產企業已經開始生產無汞電池,但是大量中小企業生產的仍然是含汞電池,因其價格便宜,應用面廣,銷售量相當大。鉛酸蓄電池主要應用在汽車、電動自行車、通訊備用電源和應急電源等方面。而鎳鎘電池則普遍用于手機、電動工具、電動玩具等方面,是一種可充電電池。
     (1)充電電流曲線:在充電開始階段,充電電流是一個恒定值,隨著充電時間的推移,充電電流逐漸下降,并最終趨于0。這是由于在放電過程中,電池內的電荷大量流失,由放電轉變為充電時,電荷的增長速度較快,化學反應將產生大量的氣體和熱量,對于密封湯淺蓄電池來說,即使通過安全閥可以將氣體和熱量排放掉,但氫離子和水將同時損失掉,使電池的儲能下降,因此必須限定充電的電流值,隨著電池容量的恢復,充電電流將自動下降。充電電流下降10mA/Ah以下時即認為電池已基本充滿,轉入浮充電狀態。電池放電越深,則恒流充電的時間越長,反之則較短。
      (2)充電電壓曲線:在電池恒流充電階段,電池的電壓始終是上升的,因此有時又稱為升壓充電。當恒流充電結束時,電池的電壓基本保持不變,稱為恒壓充電。在恒壓充電階段,湯淺蓄電池的電流逐漸減小,并最終趨于0,結束恒壓充電階段,轉入浮充電,以保持電池的儲能,防止電池的自放電。
      (3)充電容量曲線:在恒流充電階段,電池的容量基本呈線性增長;在恒壓充電階段,容量增長的速度減慢;恒壓充電結束后,容量基本恢復到100%大約需要24小時左右;轉入浮充電后,容量基本不再明顯增長。由充電曲線還可以看到一組虛線,是電池放電50%后的充電特性,與100%放電后的充電特性相比,恒流充電時間明顯縮短,恒壓充電9小時左右,容量基本恢復到100%。由以上可知:
    ①恒流充電是為了恢復電池的電壓;
    ②恒壓充電是為了恢復電池的儲能;
    ③浮充電是為了抑制電池的自放電或保持儲能。
      UPS設計的電池放電容量通常為50%~70%額定容量,一般放電后最好連續充電24小時。無論50%放電還是100%放電,恒流充電都是0.1C10(6A),恒壓充電都是6.75V(2.25V/cell),這是在25℃環境溫度下進行的。如果溫度上升,則充電電壓必須下降;否則電池內的化學反應會加強,產生大量的氣體,使電池內的壓力增加,并經減壓閥將氣體釋放,使電池內的電解液減少,將造成電池的提早老化,減少電池的使用壽命。許多品牌UPS正是根據這一原理,設計了浮充電壓隨溫度而變化的功能,以優化湯淺蓄電池的使用壽命。

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