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蓄電池的種類

蓄電池在UPS中已得到廣泛的應(yīng)用，其品種繁多，型號(hào)齊全，規(guī)格各異，但按其基本性質(zhì)可以分為酸性電池和堿性電池兩大類：

酸性電池：酸性電池的電解液一般是由稀(H2SO4)或者膠體構(gòu)成，極板由鉛Pb和過氧化鋁PbO2構(gòu)成，通過化學(xué)反應(yīng)貯存電荷，起到電池儲(chǔ)能的作用。

堿性電池：堿性電池的電解液一般是由氫氧化鉀KOH或者氫氧化鈉NaOH(燒堿)組成。極板由于電池的結(jié)構(gòu)不同而各異。如鎘鎳電池正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3，負(fù)極板是鎘Cd;鐵鎳電池的正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3，負(fù)極板是鐵Fe;銀鋅電池的正極板是過氧化銀Ag2O3，負(fù)極板是鋅Zn。

4.鉛酸蓄電池的工作原理

UPS、直流電源設(shè)備常用的蓄電池是鉛酸蓄電池。傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池是開口式結(jié)構(gòu)，電池在使用過程中，有氫氣和氧氣以及酸霧逸出，不僅污染環(huán)境還具有危險(xiǎn)性，維護(hù)時(shí)需要加水、加酸，已逐漸被市場(chǎng)淘汰。現(xiàn)在UPS供電系統(tǒng)中蓄電池大多采用閥控式密封鉛酸(VRLA)蓄電池。閥控式鉛酸蓄電池的主要優(yōu)點(diǎn)是在充電時(shí)正極板上產(chǎn)生的氧氣，通過再化合反應(yīng)在負(fù)極板上還原成水，使用時(shí)在規(guī)定浮充壽命期內(nèi)不必加水維護(hù)，所以又稱為免維護(hù)鉛酸蓄電池?？梢?，免維護(hù)只是與普通蓄電池相比，運(yùn)行中免去了添加純水或蒸餾水，調(diào)整電解液液面的項(xiàng)目，并非免去一切維護(hù)工作。

閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理，基本上沿襲于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，其正極活性物質(zhì)是二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極活性物質(zhì)是海綿狀鉛(Pb)，電解液是稀(H2SO4)，其電極反應(yīng)方程式如下：

PbO22H2SO4Pb≒2PbSO42H2O

5.兩種閥控式密封鉛酸蓄電池比

目前閥控密封鉛酸蓄電池主要有兩類，即玻璃纖維隔板陰極吸收式密封鉛蓄電池(如GNB、霍克電池)和硅凝膠密封鉛蓄電池(如德國的陽光電池)。

兩種電池極板相同：正極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金或低銻多元合金，負(fù)極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金。并使用緊裝配和貧液設(shè)計(jì)，在電池的上蓋中設(shè)置了一個(gè)單向的安全閥。由于采用無銻的鉛鈣錫鋁四元合金，提高了負(fù)極析氫過電位，從而抑制氫氣的析出，同時(shí)，采用特制安全閥使電池保持一定的內(nèi)壓。

兩種電池隔板不同：即分別采用超細(xì)玻璃纖維棉(AGM)隔板和硅凝膠二種不同方式來“固定”電解液。它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的，但給正極析出的氧氣到達(dá)負(fù)極提供的通道是不同的。對(duì)AGM密封鉛酸蓄電池而言，AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液，但必須使10%的隔膜孔隙中不進(jìn)入電解液。正極生成的氧氣就是通過這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。對(duì)膠體密封鉛酸蓄電池而言，電池內(nèi)的硅凝膠是以SiO2質(zhì)點(diǎn)作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后，骨架要進(jìn)一步收縮，使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負(fù)極板之間，給正極析出的氧氣提供了到達(dá)負(fù)極的通道。

由此看出，兩種電池的區(qū)別就在于電解液的“固定”方式和提供氧氣到達(dá)負(fù)極通道的方式有所不同，因而兩種電池的性能也各有千秋。

6.UPS供電系統(tǒng)中蓄電池的配置和選擇

在UPS供電系統(tǒng)中，可以說蓄電池是這個(gè)系統(tǒng)的支柱。沒有蓄電池的UPS只能稱做穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源。UPS之所以能實(shí)現(xiàn)不間斷供電，就是因?yàn)橛辛诵铍姵?。在設(shè)計(jì)UPS時(shí)，首先應(yīng)考慮選擇什么型號(hào)的蓄電池，即蓄電池的額定電壓、額定容量及應(yīng)由多少節(jié)蓄電池組合等。

（1）蓄電池的額定容量選擇

由于蓄電池的實(shí)際可使用容量與放電電流大小、系統(tǒng)電壓、放電時(shí)間、蓄電池工作環(huán)境溫度、蓄電池儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短、負(fù)載種類和特性等因素密切相關(guān)。蓄電池的容量一般是指在20°C，以20h放電率放電到1.75V/單體時(shí)，蓄電池輸出的功率數(shù)(W)。

(2)蓄電池的指標(biāo)選擇

內(nèi)阻：應(yīng)選擇內(nèi)阻小的蓄電池，這樣才能持續(xù)大電流放電。如果內(nèi)阻較大，在充放電過程耗加大，使蓄電池發(fā)燙。

浮充電壓：在相同溫度下，浮充電壓值高意味著儲(chǔ)能量大，質(zhì)量差的蓄電池浮充電壓值一般較小。蓄電池浮充電壓值在不同的溫度時(shí)應(yīng)進(jìn)行修正。

在大中型(幾kVA-幾千kVA)UPS中采用2V單體系列蓄電池，避免采用小容量組合蓄電池進(jìn)行混聯(lián)。

7.蓄電池的使用和維護(hù)

7.1VRLA蓄電池的運(yùn)行環(huán)境與安裝

作為備用蓄電池，蓄電池平時(shí)都處于浮充狀態(tài)，此時(shí)蓄電池內(nèi)部仍進(jìn)行著復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換。浮充過程中所用的電能基本上轉(zhuǎn)換為熱能。因此要求蓄電池所處的環(huán)境應(yīng)有良好的通風(fēng)散熱能力或有空調(diào)設(shè)備。

電池盡可能安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方，并要避免受到陽光、加熱或輻射熱源的影響，讓電池有一個(gè)良好的工作、儲(chǔ)存環(huán)境。

蓄電池一般應(yīng)在5℃～35℃范圍內(nèi)進(jìn)行充電，低于5℃或高于35℃都會(huì)降低壽命，充電的設(shè)定電壓應(yīng)在指定范圍內(nèi)，如超出指定范圍將造成蓄電池?fù)p壞、容量降低、壽命縮短。

(1)初充電：蓄電池在安裝或大修后的次充電，稱為初充電。初充電是否良好，將嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。

(2)浮充充電：為了確保直流電源不間斷，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，通常都采用充電電源與蓄電池組并聯(lián)的浮充供電方式。

(3)均衡充電：在正常運(yùn)行狀態(tài)下的電池組，通常不需要均衡充電。但如果發(fā)現(xiàn)電池組中單體電池之間電壓不均衡時(shí)，則應(yīng)對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電。

(4)補(bǔ)充充電：電池在存放、運(yùn)輸、安裝過程中，會(huì)因自放電而失去部分容量。因此，在安裝后投入使用前，應(yīng)根據(jù)電池的開路電壓判斷電池的剩余容量，然后采用不同的方法對(duì)蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。對(duì)備用擱置的蓄電池，每3個(gè)月應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充充電。

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