VRLA电池及其应用

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1蓄电池容量的定义

通常电源设备的容量用kVA或kW来表示。然而,作为电源的VRLA电池,选用安时(Ah)表示其容量则更为准确。蓄电池容量定义为:Q=idt(1)

理论上,t可以趋于无穷,但实际上,当电池放电低于终止电压时仍继续放电,这可能损坏电池,故t值有限制。

电池行业中,以小时(h)表示电池的可持续放电时间,常见的有:C240,C20,C10,C8、C3,C1等标称容量值。

小电池的标称容量以毫安时(mAh)计,大电池的标称容量则以安时(Ah)、千安时(kAh)计等。电信工业常取C10、C8等标称容量值。

例如,常见的Deka电池12AVR100SH为12V单体,100Ah容量,即可持续放电10h,电流为10A,共放出Ah数为10×10=100Ah(实际测试中,为使电流值保持恒稳,当电压变化时,应调整外电路负载,以便计量)。

2蓄电池的理论容量、实际容量、标称容量

理论容量也称计算容量由电池极板所含活性物质的量决定。铅酸蓄电池的电化当量对于Pb,4价为0.517Ah/g,2价为0.259Ah/g;对于PbO2,4价为0.488Ah/g,2价为0.224Ah/g;根据电化当量与活性物质的量计算出来的容量叫蓄电池的理论容量。

实际容量是指蓄电池放电时所测得的容量,取决于活性物质的量及利用率。活性物质与铅板相关,但并不等同于铅重量。利用率与蓄电池极板的结构型式、放电电流的大小、温度、终止电压、原材料质量及制造工艺、技术和使用方法有关,而且是变化的。当今,已知单块极板最大容量为100Ah/2V。

额定容量又称标称容量,即在制造厂规定的条件下,蓄电池能放出的最低工作容量,例如,97Ah电池标称100Ah,有些厂家的电池则是在使用几个循环之后,实际容量达到或超出标称容量。

3VRLA电池容量及有关问题

31容量与温度

当蓄电池放电工作温度不是基准温度25℃时,则实际容量应按公式(2)换算成25℃时的容量。即测试环境温度不是25℃时,容量需校正。

Ce=Ct/[1+KT(T-25℃)](2)

式中:Ct为实测容量,Ce为25℃实际容量(看作标称容量),KT为温度系数,T为实际温度。

对于10h率放电,KT=0.006/℃;3h率放电,KT=0.008/℃,1h率放电,KT=0.01/℃.

32容量与极板重量

VRLA电池所用铅板与汽车电池基本材料相近,重量、外型稍有差异,例如12V/100AhVRLA电池与同一厂家制造的汽车电池极板,仅在外型与重量上有差别,后者稍微小些,这是因为汽车电池极板稍薄,但标称容量均一致。

3.3容量与使用寿命

相同容量的VRLA电池可有不同的设计使用寿命,这主要取决于板极的制造、重量及阀的密封方式,即使是同一厂家的电池由于阀的密封方式不同,极板制造大小不同,可以有6年、10年、20年设计寿命的差异。一般,20年寿命电池的极板重量应是10年寿命极板的两倍左右,这也可以从法拉弟电化学定律得到解释。200Ah电池的重量应是100Ah电池的两倍左右,各个厂家相同容量VRLA电池,重量相近。

此外,实际使用寿命与设计使用寿命有很大差别,这主要取决于VRLA电池中水的损失情况。在设计条件下使用可达到设计寿命,而当外部条件如温度、电压、放电深度等变化超出设计要求时,实际使用寿命将会大大低于设计寿命,容量也会发生变化,趋于降低。

34容量与电解液

VRLA电池的电解液是稀硫酸,其比重与传统的开口满液式电池有差异,为1.296~1.321(传统电池电解液为1.185~1.220),此时约含40%的硫酸(重量比),体积比约为29%,冰点约为-70℃,而传统电池电解液约在-25℃时结冰,故VRLA电池可用于较低温度条件下,但用于低温时实际容量要降低,可根据厂方提供的容量—温度曲线求出。

另外,还有碱性电解液阀控电池及胶体酸性阀控电池。胶体(Gel)电池(如DEKASolar)在低温条件下使用更好,据厂方资料,南极考察时,-56℃以下温度,电池仍可使用(一般电池可能早已冻裂)。

现在一些VRLA电池已经用于汽车上,这是因为维护简单,且冰点更低,在严寒条件下,汽车起动打火可以方便一些。

4VRLA电池的安装与对充电器的要求

41对充电器的要求

传统电池充电选用一般整流电源即可,而VRLA电池与传统电池相比,最苛刻的要求在于对充电器的选择上。VRLA电池的充电器一般选择技术上成熟的高频开关电源,如华为公司、中兴公司等均有该系列产品,其技术性能如下:

交流输入:380V±20%,45~66Hz三相五线制

或220V±20%,45~66Hz单相三线制

直流输出:额定电压-48V(-43.2V~57.6V)

稳压精度<±0.5%

纹波系数<2.5%

限流、恒压充电可调0.2C10~0.1C10

带温度补偿按48V蓄电池组温度变化72

~80mV/℃调整

均充转浮充可调整设定(48V系统电池组)

保护功能输入欠压保护,整定值304V

输入过压保护,整定值456V

直流输出过压保护

直流输出欠压保护(可设定)

整流模块过热保护

三遥功能、智能化接口到远方控制中心

环境的温度-20℃~45℃

湿度适应为40%~90%

海拔高度在3000m以下

可连接电池组数(至少2组以上)