铅蓄电池的使用维护知识

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铅蓄电池在汽车、摩托车、电动自行车UPS电源、家用逆变器、应急灯的应用十分普遍。如何使用维护铅蓄电池和它的寿命关系极大，如果电动自行车使用不当，蓄电瓶很快就会报废；市售有许多简易充电机，因为对充电波形和充电电流设汁不当，也使电瓶寿命大大缩短，本文介绍使用维护方面的基本知识。
   蓄电池是把电能转变为化学能储蓄起来，用电时再把化学能转变为电能释放出去，这种变换过程是可逆的。就电能作用来说，当蓄电池在完全放电或部份放电后，电池两电极表面形成了新的化合物，这时如用适当的反向电流通入蓄电池，便可使已形成的新化台物还原成原有的活性物质，这种用反向电流通入蓄电池，叫做充电，电池供给外电路使用，叫做放电，其充放电可以重复循环多次，因此，又叫做“二次电池”。
  蓄电池分酸性蓄电池和碱性蓄电池两种。按用途和结构可分固定型和移动型两类。固定型又分为开口式、封闭式，防酸隔爆式，消氢式及无需维护电池等；移动型又分为汽车启动用、摩托车用、电瓶车用、船用等等。
  铅蓄电池由正极板，负极板和电解液等组成，当两极板放在稀硫酸电解液中，正极板的二氧化铅和负极板的绒状铅分别与硫酸溶液起化学变化，使两极之间产生了电动势。

  如用灯泡把外部电路接通(见图)灯泡就亮了。这种将比学能变为电能的现象，叫蓄电池的放电。在此过程中，正负极板上的活性物质，不断地和电解液起化学变化。硫酸逐渐地渗入极板，使极板上的活性物质逐渐变成了硫酸铅，电解液中的硫酸成份逐渐减少，水份相对增加使电解液比重(浓度）降低，直到两极间电动势降低到一定程度，铅蓄电池放电就结束了(实际应用中，为了使正负极板的活性物质容易还原，所以不能过放电)。

  如果把放电后的铅蓄电池的两个极与整流器或直流发电机的正负极对应并联就组成了电池的充电电路(见图)。充电时，电流从整流器正端流出，至电池正极，经电解液，电池负极，而回到整流器负端，这时，蓄电池的正、负极板在放电时消耗了的活性物质被还原，外加电能被转变为化学能贮存起来。
  铅蓄电池充电时，由于充电电流的作用，使极板上的硫酸铅逐渐与电解液进行化学反应，正、负极板上的活性物质又还原为二氧化铅和绒状铅。电液中水份相对减少，硫酸成份增加，电液比重增高。当其比重达到放电前的数值而维持一段时间不再增加时，表示充电已足。
  移动型铅蓄电池的型号及含义：移动型铅蓄电池其型号由三部份或四部份组成：
例如6-Q-60表示起动用铅蓄电池，意：义如下：
第一部份“6”代表六个电池串联；
第二部份“Q”代表“起动用”铅蓄电池；
第三部份“60”代表蓄电池的额定容量为60安时。
又如6-QA-50表示起动用干式荷电铅蓄电池，其第二部份QA的“A”字代表“干式荷电”的干字，取其汉语拼音“GAN"的第二个字母“A"字。
3-MG-20型蓄电池，3表示3个电池串联，电压6伏，M代表摩托车用，G代表正极板为管式，20代表蓄电池容量为20安时。
其它特殊性的如2-x-30蓄电池，“2”代表2只电池串联，电压为4伏，“x"代表小型电话交换用的“小字”的拼音第一个字母，30代表额定容量为30安时。
铅蓄电池的电解液是稀硫酸溶液，是由纯净的浓硫酸和纯水(蒸馏水)混合配制而成的一种溶液。
  电解液从外观来看，必须和纯水一样澄清，透明，均匀一致。并具有电解液应有的化学成份和应有的一切化学性能。
  配制电解液时，须穿戴好防护用具外还应严格遵守以下各项规定：
  调制电解液应用耐酸(如陶瓷、塑料等制品)，耐温的容器。使用的容器大小，应根据电解液的多少而定，一次调好。先将合格的蒸镏水倒入洗净的耐酸容器内，然后将浓硫酸徐徐注入蒸留水中，同时用耐酸棒不断地搅拌，使酸和水均匀混合和及时散热。配制稀硫酸溶液时，切不可将蒸镏水倒入浓硫酸巾，以免发生爆炸，损物伤人。如在调配过程中发现液体温升加剧，应暂停工作，采取降温措施，待冷却下降到40℃左右后再继续进行调配，以保安全。
配制电解液前，在工作场所应先备好5％的小苏打放在现场。如有硫酸溅到身上时，立即用小苏打溶液清洗，然后用清水冲净。
  电解液调配结束后，应及时用苏打溶液和清水清洗用具。
  为便于配制任何所需浓度的电解液，可参考列表使用。

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  蓄电池充电的方法一般分为以下几种：①恒流充电法②恒压充电法③分阶段充电法④改进恒压充电法⑤改进恒流充电法。
  两步或三步恒流、恒压充电法。
  恒压充电法：在充电中，自始至终用不变的电压充电，由于蓄电池的电压在充电过程中是不断上升的，故充电电流是先大后小，当电池电压电源电压与两者相等时，电流即停止。因此，如电压调节合适，可避免电瓶过充电。
  恒流充电法：就是在充电时自始至终以一个恒定不变的电流进行充电可用手动或自动调整充电装置的办法来维持充电电流值不变，其操作简单，方便。
  虽然此充电法称之为“恒流充电法”，但在实际应用时也不能绝对化了。因为当充电接近终期(蓄电池端电压达到2．40伏及以上，或约为充入、放出安培小时数的80％)时，如果充电电流仍然保持在充电开始时的电流值，则不仅会激起大量的气泡和酸雾，而且还会使蓄电池的温度上升，以致损害极板，降低容量。所以，当充电接近终期时，要适当地减少充电电流值，此时的充电电流值，应为充电开始时电流的60％。然后，保持此电流值直至将蓄电池充满电。显然，由于这种充电方法在充电终期降低了充电电流值，因此，该法很近似于“分阶段充电法”。
  分阶段充电法：此充电法就是将充电过程分为两个阶段进行；第一阶段的充电电流大，第二阶段的充电电流小，但不同类型的蓄电池，要求充电时间的长短也不同。如K型蓄电池，第一阶段要求时间长，第二阶段时间短；而GGF型蓄电池却恰好相反。因为蓄电池的类型不同，充电电流值也不同。
  在决定采取某一种充电方法时，最好是参照蓄电池制造厂的《维护使用说明书》中的有关规定。
  铅蓄电池初次充电的结果如何将直接影响着蓄电池的容量和寿命，并且将为蓄电池的运行奠定基础。当蓄电池装好后，必须认真检查其极性的连接是否正确。电池之间，电池与电源之间的极性，千万不可接错，以免损坏极板而造成重大损失。如果是串联组成蓄电池组，第一个电池的负极应与第二个电池的正极相连；第二个电池的负极应与第三个电池的正极相连，如此连续连接。最后，将首电池的正极同电源的正极相连，将尾电池的负极同电源的负极相连即完成充电回路的连接，如图所示。经反复检查确认无误后，方可注入电解液。
  新蓄电池注入电解液时，从开始注到注完的时间以短为好。因为极板在电解液中泡久了不仅会引起硫化、不利充电，且会造成脱粉(有效物质脱落)。
  当电解液注入电池内以后，一般可静止4～10小时(因电解液与极板将发生化学反应而使温度上升)，待电解液温度降至35℃以下时，方能进行充电。新蓄电池或干藏后，大修(包括将极板抽出容器)后的蓄电池，均应实行初次充电。

  铅蓄电池的初次充电应按照制造厂的有关规定(如初次充电的电流值，充电所需时间和电解液的比重等)进行。若无原始资料参考，电解液的比重不要调得太高，最高不得超过1．220初次充电的电流I值可按下式计算，即
    I= K0Cn/t0
    式中K0-初次充电所需充入的倍数(一般取4．2～4．7)；
    Cn-该组电池的标称容量；
    t0-初次充电所需小时数(62～68h)。
  据实践经验，初次充电充入之安培小时数约为其标称容量的4．2—4．7倍；充电时间约为62～68小时。
  在初次充电过程中，每小时都要记录一次充电电流和电压，以作为核算充入容量的依据。
  初次充电是否完成，除应参照上式和上述的情况外，还要根据实际情况来判断，这一点很重要。充电终了的现象是：
   1．每个电池都已冒出较强烈的气泡。
   2．电解液比重已上升到原来的数值，或近似于，或超过原来的数值，并已达三个小时不再继续上升。
   3．每个池的端电压均已上升到2．50伏及以上，并已有三个小时不再继续上升。
判断初次充电及以后的正常充电是否完成，须将上述几个方面综合起来进行判断。
在初次充电过程中，充电电流不应间断。如电解液的温度有升到40℃的趋势时，应提前采取降温措施(用风扇冷却、适当减少充电电流值等办法)。经采取措施效果不大时，可暂时停止充电，暂停时间不宜超过四个小时。但无论是采用减少充电电流值的办法还是采用暂时停止充电的方法来降温，均应相应地延长其充电时间，这应以不减少需充入的安培小时数为准。实践证明，降低蓄电池室内温度，是降低电解液温度的有效措施。
  蓄电池的正常充电，是运行和维护工作中的主要项目之一。正常充电，也称定期充电或经常充电。由于各厂家的极板形成和工艺不尽相同，充电方法也不同。但无论采取什么方法进行正常充电，其充入的安培小时数均大约为放出的1．3倍。在初次充电以后的第5～6次的正常充电，则宜充入放出安培小时数的1．5倍。
  据实践经验可知，正常充电所需电流I，容量Cn和时间t可分别按下列各式计算，即
    I=Cn/10
   式中Cn-该蓄电池的标称容量；
   10-正常充电电流常数。
  既然正常充电时应充入放出安培小时数的1．3倍，那么，某一组蓄电池充入的安培小时Ah总数应该是多少?这又可计算为
   Cn充=KCn放
   式中K-正常充电所需充入标称容量的倍数(一般取1．3倍)；
   Cn放-蓄电池放出的实际容量(A*h)
   于是，正常充电所需的时间为
  充电电流不宜大于其允许值，因为充电电流大，易于引起蓄电池温升，这有害于极板。如果蓄电池已经运行多年，则宜采用较小的电流进行充电，以免极板上的有效物质脱落。但充电电流也不能低于正常充电率的50％，否则，会因外加电压低而使蓄电池的端电压上升达不到充电终了的电压值(2．5伏以上)，这样会影响判断充电的程度。充电是否完成，可从蓄电池端电压上升至2．5伏以上为其判断的重要标志之一。
  在充电过程中，电解液的比重和电压的上升是同时的。当充电至终期，蓄电池端电压的上升，这是由于极板上有效物质已全部转变成了二氧化铅(正极)，铅绒(负极)，开始了水的分解；当从极板的毛细孔中析出的硫酸数量等于放电前(还原)的数量时，电解液的比重和电池的电压也就不再继续上升了。此时，会从电池中冒出较强烈的气体(氢气和氧气)，这就表明蓄电池的充电将要完成。
  铅蓄电池组的浮充电是蓄电池组的一种运行方式。正常情况下，蓄电池组在充足电以后经过直流母线与浮充电机组并列运行，直流负荷电流由浮充电机供给；同时，浮充电机组还以一定的电流给蓄电池组充电。当直流负荷突然增大或停电时，蓄电池组将放电，以满足直流负荷的需要。当冲击负荷过去或市电恢复后，浮充电机又给蓄电池组充电。因此．蓄电池组总是处于充满电的状态。这种运行方式，就称之为浮充电运行方式。
  蓄电池为什么会自放电呢?其原因，主要与电池的使用年限、电解液的纯度、极板有效物质的纯度和蓄电池组的绝缘状况有关。虽然对电解液和有效物质的纯度很强调，但实际上不可能达到绝对的纯。因此，蓄电池自放电的容量损失是不可避免的。
  国家标准规定各种蓄电池的自放电容量损失为：移动型28天，标称容量的20％；固定型7天，标称容量的10％。一般说来，铅蓄电池的自放电容量损失平均每天约为1％左右，必须随时调整浮充电机的输出电流，以维持直流母线的电压，并使蓄电池组总是处于浮充电状态中运行。当直流母线电压变化时，不能用增加或减少备用电池(亦称端电池，辅助电池或尾电池，以下均称备用电池)的个数来维持母线电压。否则，将随着投入电池数量的增减而导致蓄电池组的放电或充电。这样，蓄电池组就不能总是处于浮充电状态了，并且容易造成过充电或过放电。
  那么，如何确认浮充电的标准呢? 蓄电池组处在浮充电状态下运行时，应当经常检查(测量)和比较电解液的比重。经常或定期检查、测量电解液的比重，是运行和维护人员的首要任务之一。只有电解液的比重保持在一定范围内，才能保证蓄电池总是处于充满电的状态中，这样才能提高直流系统安全运行的可靠性。在正常运行条件下，当直流负荷突然增大时(冲击负荷)，其绝大部份(95％)的负荷电流实际上是由蓄电池组承担的。此外维持蓄电池的端电压在一定范围内，也是保证蓄电池组总是处于充满电状态的一个重要因素。所以，固定型铅蓄电池组采用浮充电方式运行时，其电解液的比重应为1．200～1．210；每个电池的端电压应保持在2．10～2．20伏范围内，最低不得低于2．10伏。否则，时间久了蓄电池的容量就会降低，以致放完。一旦浮充电机跳闸，蓄电池组就没有足够的容量供给直流负荷用电，从而也就降低了蓄电池组对直流负荷供电的可靠性。但电池的端电压也不能高于2．2伏，否则，又容易造成蓄电池的过充电。过充电对蓄电池的极板有害无益。
  正常情况下，虽然蓄电池组全组电池都处在同样条件下运行，但由于某种原因有可能造成全组电池的不平衡。如：极板在制造过程中所用的材料成分比例不一致；运行中因某种原因使蓄电池放电；电解液中混入杂质；蓄电池内部有轻微短路等，都有可能使某些电池产生硫酸化现象。这些硫酸化电池的电解液比重降低，也就降低了蓄电池的容量，因而就造成了全组电池的不平衡。在这种情况下，应采用均衡充电的方法来消除电池之间的差别，以达到全组电池的均衡。
  当然，铅蓄电池组的均衡充电，不能只限于上述情况。当蓄电池组遇有下列情况时，也要实施均衡充电：
   1．蓄电池组采用浮充电方式运行者，定期放、充电周期延长(超过制造厂家规定的期限)。
   2．由于某种原因，浮充电机退出运行，蓄电池组担负直流负荷时。
   3．由于某种原因，曾迫使蓄电池组以较大电流放电时。
   4．放电后未能及时进行充电时。
   5．发现有部份电池的电压和电解液比重下降，全组电池产生差别时。
   6．已经延长了定期放、充电周期的蓄电池组，在实行定期放电之前时。
  实行均衡充电，要注意以下几点：
   1．均衡充电不能太频繁，更不能搞定期，而要针对实际情况酌情处理。
   2．均衡充电要采用较小的电流。例如，可用10小时放电率的1／2电流进行。为防止极板上的有效物质脱落和温度上升，均衡充电的电流可取小些。
   3．施行均衡充电时，如果大多数电池已经达到充电终期的标准了，就应立即停止充电，以免造成大多数电池过充电。对于少数落后电池，则应分别情况个别处理或进行个别充电。
   4．均衡充电不能定时，而要根据蓄电池充电终了的现象来判断。
   5．在均衡充电过程中，应把发现的问题，充电电流和充电时间等记录在蓄电池的运行日表中。
  铅蓄电池的快速充电法：快速充电对于移动型蓄电池的充电和蓄电池制造过程中的化成充电，都是可取的；但对以浮充电方式运行的固定型铅蓄电池组来说，则是不宜采用的。
  移动型蓄电池一般可作为起动和运输用的动力系统能源，但由于充电的时间太长会影响运行(使用)。采用快速充电法充电，由原来(用常规充电装置)充电所需15～16小时，减少到l～2小时。由于充电速度的加快，较大地提高了蓄电池的利用率。
  快速充电法的充电电流，在充电过程中，不是恒定的，而是脉冲的。即充电--停止--放电--充电，如此循环，直到充电终了。由此可见，快速充电法只能用快速充电机，而不能用常规充电装置。
  实验证明，移动型蓄电池采用快速充电法进行充电，效果良好。
  快速充电是以正、负脉冲交替进行的。如果是脉动程度很大的充电电流，其交流分量和波纹系数也一定很大，因此会引起蓄电池不正常的温升；如果反复采用快速充电法施行充电，会影响蓄电池的寿命。
  充好电的铅蓄电池，如以稳定的电流进行连续放电(对负载供电)，放电时极板上硫酸铅生成，使电解液比重下降。同时硫酸铅的生成使内阻增大，电动势也随着降低，故端电压下降较快。到放电中期由于硫酸铅和活性物质中水份的不断生成，电液中比重较高的分子不断渗入到微孔中，使补充进来的硫酸和消耗的硫酸接近平衡，电解液比重下降较慢，其端电压下降跟着缓慢。到放电终了．该电池极板的活性物质大部份都变成了硫酸铅，使内阻增加很大，同时又堵塞了极板的微孔使电液无法向微孔渗入，这时端电压下降很快。以上为铅蓄电池的正常放电过程。
  为保证铅蓄电池的正常使用，铅蓄电池还应进行定期的放电。
  铅蓄电池组定期放电，一般都采用10小时放电率做全容量放电。因为蓄电池的额定容：量，既是指10小时放电率，又指充满电状态而言，所以，放电前要进行一次均衡充电。蓄电池组长期处在浮充电状态中运行，由于某些原因，有可能使蓄电池组没能真正进行浮充电。如果放电前不做均衡充电，所放出的容最是不准确的，这样就达不到放电目的。所以放电前最好进行一次均衡充电。

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单个铅蓄电池放电终了的电压为1．8伏。电解液比重降低到1．16上下为止。
  为防止过放电，用电设备上应设过放电保护装置。
  铅蓄电池的维修：蓄电池出现故障，需根据不同情况参考表2所示的方法处理。



   表为移动型铅蓄电池的一般故障及处理方法
  众所周知，蓄电池的充电电源必须是直流电。以前，大多来用硒整流器，电动直流发电讥组和用自耦变压器调压的硅整流器等作为蓄电池的冲电设备。给蓄电池充电，虽然强调必须直流电。但充电设备所输出的波形不好(有交流成分)，对蓄电池是有不良影响的。一般认为蓄电池的充电，只是充入蓄电池标称的安培小时容量，只要把蓄电池的容量充足，就达到目的了，但对于充电设备输出的波形如何，则认为是无关紧要的。然而，大量的国内外事实都已证明，充电波形的好坏对蓄电池有很大的影响。如果充电设备输出的波形不好(残余交流电，或称叠加交流电)，会使蓄电池发生不正常的温升，并腐蚀极板而缩短蓄电池的寿命。

chenghuan

这么多！要学完好像也挺困难的，备用。