蓄電池如何正確充電?新的蓄電池投進(jìn)使用后,必須定期地進(jìn)行充電和放電。本文對(duì)蓄電池充電方法方面知識(shí)的詳細(xì)介紹說明,及其一些使用注意事項(xiàng)的詳細(xì)講解說明。
引言
投進(jìn)使用后,必須定期地進(jìn)行充電和放電。充電的目的是使蓄電池貯存電能及時(shí)地恢復(fù)容量,以滿足用電設(shè)備的需要。放電的目的是及時(shí)地檢驗(yàn)蓄電池容量參數(shù),及促進(jìn)電極活性物質(zhì)的活化反應(yīng)。蓄電池充電和放電狀況的好壞,將直接影響到蓄電池的電性能及使用壽命。目前對(duì)蓄電池充電的方法很多,選擇科學(xué)公道的充電方法將會(huì)大大進(jìn)步蓄電池的維護(hù)效果。
1、蓄電池常用的充電方法
1)恒定電流充電法
在充電過程中充電電流始終保持不變,叫做恒定電流充電法,簡(jiǎn)稱恒流充電法或等流充電法。在充電過程中由于蓄電池電壓逐漸升高,充電電流逐漸下降,為保持充電電流不致因蓄電池端電壓升高而減小,充電過程必須逐漸升高電源電壓,以維持充電電流始終不變,這對(duì)于充電設(shè)備的自動(dòng)化程度要求較高,一般簡(jiǎn)陋的充電設(shè)備是不能滿足恒流充電要求的。恒流充電法,在蓄電池答應(yīng)的充電電流情況下,充電電流越大,充電時(shí)間就可以縮短。若從時(shí)間上考慮,采用此法有利的。但在充電后期若充電電流仍不變,這時(shí)由于大部分電流用于電解水上,電解液出氣泡過多而顯沸騰狀,這不僅消耗電能,而且輕易使極板上活性物質(zhì)大量脫落,溫升過高,造成極板彎曲,容量迅速下降而提前報(bào)廢。所以,這種充電方法很少采用。
2)恒定電壓充電法
在充電過程中,充電電壓始終保持不變,叫做恒定電壓充電法,簡(jiǎn)稱恒壓充電法或等壓充電法。由于恒壓充電開始至后期,電源電壓始終保持一定,所以在充電開始時(shí)充電電流相當(dāng)大,大大超過正常充電電流值。但隨著充電的進(jìn)行,蓄電池端電壓逐漸升高,充電電流逐漸減小。當(dāng)蓄電池端電壓和充電電壓相等時(shí),充電電流減至小甚至為零。由此可見,采用恒壓充電法的優(yōu)點(diǎn)在于,可以避免充電后期充電電流過大而造成極板活性物質(zhì)脫落和電能的損失。但其缺點(diǎn)是,在剛開始充電時(shí),充電電流過大,電極活性物質(zhì)體積變化收縮太快,影響活性物質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度,致使其脫落。而在充電后期充電電流又過小,使極板深處的活性物質(zhì)得不到充電反應(yīng),形成長(zhǎng)期充電不足,影響蓄電池的使用壽命。所以這種充電方法一般只適用于無配電設(shè)備或充電設(shè)備較簡(jiǎn)陋的特殊場(chǎng)合,如汽車上蓄電池的充電,1號(hào)至5號(hào)干電池式的小蓄電池的充電均采用等壓充電法。采用等壓充電法給蓄電池充電時(shí),所需電源電壓:酸性蓄電池每個(gè)單體電池為2.4~2.8V左右,堿性蓄電池每個(gè)單體電池為1.6~2.0V左右。
3)有固定電阻的恒定電壓充電
為補(bǔ)救恒定電壓充電的缺點(diǎn)而采用的一種方法。即在充電電源與電池之間串聯(lián)一電阻,這樣充電初期的電流可以調(diào)整。但有時(shí)充電電流受到限制,因此隨充電過程的進(jìn)行,蓄電池電壓逐漸上升,電流卻幾乎成為直線衰減。有時(shí)使用兩個(gè)電阻值,約在2.4V時(shí),從低電阻轉(zhuǎn)換到高電阻,以減少出氣。
4)階段等流充電法
綜合恒流和恒壓充電法的特點(diǎn),蓄電池在充電初期用較大的電流,經(jīng)過一段時(shí)間改用較小的電流,至充電后期改用更小的電流,即不同階段內(nèi)以不同的電流進(jìn)行恒流充電的方法,叫做階段恒流充電法。階段恒流充電法,一般可分為兩個(gè)階段進(jìn)行,也可分為多個(gè)階段進(jìn)行。
階段等流充電法所需充電時(shí)間短,充電效果也好。由于充電后期改用較小電流充電,這樣減少了氣泡對(duì)極板活性物質(zhì)的沖洗,減少了活性物質(zhì)的脫落。這種充電法能延長(zhǎng)蓄電池使用壽命,并節(jié)省電能,充電又徹底,所以是當(dāng)前常用的一種充電方法。一般蓄電池階段以10h率電流進(jìn)行充電,第二階段以20h率電流進(jìn)行充電。各階段充電時(shí)間的是非,各種蓄電池的具體要求和標(biāo)準(zhǔn)不一樣。
5)浮充電法
間歇使用的蓄電池或僅在交流電停電時(shí)才使用的蓄電池,其充電方式為浮充電式。一些特殊場(chǎng)合使用的固定型蓄電池一般均采用浮充電方法對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。浮充電法的優(yōu)點(diǎn)主要在于能減少蓄電池的析氣率,并可防止過充電,同時(shí)由于蓄電池同直流電源并聯(lián)供電,用電設(shè)備大電流用電時(shí),蓄電池瞬時(shí)輸出大電流,這有助于鎮(zhèn)靜電源系統(tǒng)的電壓,使用電設(shè)備用電正常。浮充電法的缺點(diǎn)是個(gè)別蓄電池充電不均衡和充不足電,所以需要進(jìn)行定期的均衡充電。
2、蓄電池的快速充電方法
1)定電流定周期快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是,以電流幅度恒定和周期恒定的脈沖充電電流對(duì)蓄電池充電,兩個(gè)充電脈沖之間有一放電脈沖進(jìn)行往極化,以進(jìn)步蓄電池的充電接受能力。在充電過程中,充電電流及其脈寬不受蓄電池充電狀態(tài)的影響。因此,它是一種開環(huán)式脈沖充電。這種充電方法易使蓄電池布滿容量,但假如不增加防止過充電的保護(hù)裝置,輕易造成強(qiáng)烈的過充電,影響蓄電池的使用壽命。在這種充電方法中,固然整個(gè)充電過程均加有往極化措施,但是這種固定的往極化措施,難于適合充電全過程的要求。
2)定電流定出氣率脈沖充電放電往極化快速充電法
這種充電方法的特點(diǎn)是:在整個(gè)充電過程中,充電電流脈沖的幅值和蓄電池的出氣率始終保持不變。充電過程初期,充電電流略低于蓄電池的初始接受電流。在充電過程中,由于蓄電池可接受的電流逐漸減小,所以經(jīng)過一段時(shí)間后,充電電流將超過蓄電池的可接受電流,因而蓄電池內(nèi)將產(chǎn)生較多的氣體,出氣率明顯增加。此時(shí),氣體檢測(cè)元件能夠及時(shí)發(fā)出控制信號(hào),迫使蓄電池停止充電,進(jìn)行短時(shí)放電。這樣蓄電池內(nèi)部的極化作用很快消失,因而出氣率可以始終保持在較低的預(yù)定值內(nèi)。目前,國(guó)外有這樣的方案。國(guó)內(nèi)因缺少氣體敏感元件,
對(duì)這種方法很少研究。
3)定電流定電壓脈沖充電放電往極化快速充電法
這種充電方法的特點(diǎn)是,以恒定大電流充電,待充到一定電壓(相當(dāng)于蓄電池出氣點(diǎn)的電壓)時(shí),停止充電并進(jìn)行大電流(或小電流)放電往極化,然后再以恒定大電流充電,依此,充放電過程交替地進(jìn)行。放電脈沖的頻率隨充人電量的增加而增加,充電脈沖的寬度隨充人電量的增加而減少。當(dāng)充電量和放電量基本相等時(shí),表示蓄電池已布滿電,立即結(jié)束充電。
根據(jù)這種方法,國(guó)內(nèi)外都有多種方案來實(shí)現(xiàn)蓄電池快速充電。這種方法,充電初期無往極化措施。在加有往極化措施后充電脈沖寬度不斷減小,使得充電電流均勻值下降較快,延長(zhǎng)了充電時(shí)間。
4)定電流提升電壓脈沖充電放電往極化快速充電法
這種方法是定電流定電壓脈沖充電放電往極化快速充電方法的改進(jìn)。它是以恒定電流(如IC)充電,當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到充電出氣點(diǎn)電壓后(單格電池電壓2.35~2.5V)時(shí),停止充電并進(jìn)行放電(如放電電流2~3C,脈沖寬度為1ms),然后再充電……。從加有放電往極化脈沖以后,用積分器件門路形跟蹤調(diào)高充電控制電壓(提升出氣點(diǎn)電壓),以加快充電速度和進(jìn)步布滿程度。其它和定電流定電壓法相同。
5)定電壓定頻率脈沖充電放電往極化快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是,充電脈沖的電壓幅值保持恒定,隨著充電過程的進(jìn)行,蓄電池電動(dòng)勢(shì)逐漸上升,充電電流幅值逐漸減小,充電脈沖電流的頻率恒定,在兩個(gè)充電脈沖之間加有放電往極化脈沖。
6)端電壓和充放電頻率選擇脈沖充電放電往極化快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是,根據(jù)蓄電池充電過程中的極化情況選擇充放電脈沖的頻率,并在充電后期將蓄電池端電壓限定在預(yù)選的數(shù)值,使出氣率限制在一定的容許值。
7)適應(yīng)全過程往極化脈沖充電放電往極化快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是,在充電全過程都適時(shí)加有往極化的放電脈沖,在放電脈沖后充電電流恢復(fù)之前,均進(jìn)行往極化效果檢測(cè),達(dá)到一定往極化效果再轉(zhuǎn)回充電,否則再次進(jìn)行往極化放電,直至達(dá)到往極化要求的效果才轉(zhuǎn)回充電,這樣,可使往極措施適應(yīng)全過程。這種方案能有效地將氣體析出量抑制在很小的數(shù)值內(nèi)。
3 蓄電池理想充電方法的探討
自從1859年出現(xiàn)蓄電池以來,經(jīng)過很多次的改進(jìn),蓄電池已在很多部分中得到廣泛的應(yīng)用。但由于人們對(duì)蓄電池充電制度熟悉的局限性,蓄電池充電一直沿襲舊的充電制度,致使蓄電池充電時(shí)間長(zhǎng)。所以,蓄電池使用起來不方便,不能適應(yīng)飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)的需要。
我國(guó)常規(guī)充電制度,是在缺乏對(duì)于充電規(guī)律熟悉的情況下,被迫采用的不公道的充電方法。常規(guī)充電方法的缺點(diǎn)就是充電時(shí)間長(zhǎng)、效率低、出氣量大、蓄電池的利用周轉(zhuǎn)率低、充電治理制度繁雜等。這種充電制度的落后性與蓄電池應(yīng)用的廣泛性是存在著一定的矛盾的。為此,在充電領(lǐng)域內(nèi),必須加強(qiáng)對(duì)充電規(guī)律的熟悉和研究,逐步探討一套既快又好的充電制度,以使蓄電池適應(yīng)于各部分經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和國(guó)防建設(shè)的需要。
1)三階段充電法
目前的航空蓄電池充電均采用階段恒流充電法。一般酸性航空蓄電池采用恒流兩階段充電法。堿性航空蓄電池采用恒流兩階段充電法或恒流一階段充電法。但這種充電法在充電中間階段闊別了充電電流接受率曲線,所以三階段充電法更好一點(diǎn)。
三階段充電法是兩階段等流充電法和恒定等壓充電法相結(jié)合的方式。充電開始和結(jié)束時(shí)采用恒定電流,中間階段為恒定電壓充電。蓄電池在充電初期用較大的電流,經(jīng)過一段時(shí)間改為恒定電壓充電,當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時(shí),由第二階段轉(zhuǎn)到第三階段。采用三階段充電法的優(yōu)點(diǎn)是:避免了恒定電壓充電法開始充電電流過大,而后期電流又過小的情況,比二階段等流充電在中間階段更接近充電電流接受率曲線。這種充電法減少了充電出氣量,充電又徹底,延長(zhǎng)了蓄電池使用壽命。三階段充電法充電電流和充電電壓變化曲線如圖1所示。
2)定電流定電壓快速充電法
以恒定大電流充電,當(dāng)充到蓄電池的出氣電壓時(shí),停止充電并進(jìn)行放電,然后進(jìn)行大電流充電,充放電過程依次交替進(jìn)行。放電脈沖的寬度隨充進(jìn)電量增加,充電脈沖寬度隨充進(jìn)電量增加而減小。當(dāng)充電量和放電量基本相等時(shí),表明蓄電池已基本布滿,立即結(jié)束充電。
地方上已有這種充電設(shè)備,其工作過程是三相交流電源經(jīng)接觸器、變壓器及可控硅充電開關(guān)對(duì)蓄電池充電。待蓄電池電壓達(dá)到出氣點(diǎn)電壓時(shí),經(jīng)過電壓傳感器檢測(cè)并發(fā)出信號(hào)。此信號(hào)使充、放電狀態(tài)控制器轉(zhuǎn)為停止充電狀態(tài),并發(fā)出三個(gè)控制信號(hào)。個(gè)控制信號(hào)是關(guān)斷充電脈沖發(fā)生器的信號(hào)。第二控制信號(hào)是開始往極化信號(hào),它經(jīng)過放電前停止充電延時(shí)電路延時(shí)(t1-t2)后,發(fā)出放電開始脈沖,打開放電開關(guān),蓄電池開始向放電電阻放電并經(jīng)過放電延時(shí)電路延時(shí)(t2-
t3)后,發(fā)出放電關(guān)脈沖,結(jié)束放電。依次重復(fù)進(jìn)行充放電過程,直至充電結(jié)束。第三個(gè)控制信號(hào)送給開始放電計(jì)時(shí)器,使其從次往極化放電開始計(jì)時(shí),到預(yù)定的時(shí)間后結(jié)束充電,自動(dòng)關(guān)機(jī)。用這種方法充電,蓄電池的充電和放電電流波形如圖2所示。上述兩種方法是蓄電池充電方法的改進(jìn)方向。我國(guó)采用的快速充電方案很多,性能差異很大。各種充電方法對(duì)蓄電池的壽命影響也大不相同。這兩種方法在理論上比較適合對(duì)蓄電池充電的要求。
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