鉛酸ups電源蓄電池極板硫化與失效

 

鉛酸蓄電池已發(fā)明有一百多年了，一百多年鉛酸蓄電池有著 大的發(fā)展與應(yīng)用。目前市場(chǎng)上應(yīng)用的鉛酸蓄電池有：普通、密封、免維護(hù)式等，由于鉛酸蓄電池經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，至今仍在大量廣泛應(yīng)用，占市場(chǎng)量的70%以上，各行各業(yè)都在應(yīng)用。但由于鉛酸蓄電池的特性、結(jié)構(gòu)、材料、生產(chǎn)環(huán)境、工藝及使用保養(yǎng)維護(hù)等因素，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，鉛酸蓄電池過早失效而報(bào)廢的現(xiàn)象，75%以上都是由于鉛酸蓄電池極板上形成不可逆 酸鉛鹽鉛化、自放電、活性物質(zhì)失效及脫落的原因，而這三大難題一直是困撓鉛酸蓄電池行業(yè)難于攻克的頑癥，至今還沒有解決這三大難題的絕對(duì)好辦法。如普通鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)壽命為2-3年，而往往實(shí)際使用只一年我時(shí)間或更短時(shí)間，免維護(hù)鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)壽命為7-15年，有的制造出來(lái)由于貯存時(shí)間過長(zhǎng)，未經(jīng)使用就已失效報(bào)廢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于預(yù)期使用壽命，導(dǎo)致能源的浪費(fèi)及應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益。
  一、鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)及特性
  鉛酸蓄電池主要?dú)んw、正負(fù)極板、隔板，電解液在電場(chǎng)作用下將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)電能貯存，又將化學(xué)電能轉(zhuǎn)為直流電能，并可反復(fù)進(jìn)行數(shù)次充放電循環(huán)的一種裝置，電化學(xué)反應(yīng)式為：
  上式可知鉛酸蓄電池是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)體系，鉛酸蓄電池性能壽命長(zhǎng)短取決于制造正負(fù)極板的材料，工藝環(huán)境、活性物質(zhì)純度組合構(gòu)成及使用環(huán)境和維護(hù)等有很重要的影響。
  二、鉛酸蓄電池正負(fù)極板（電極）中活性物質(zhì)與容量重要關(guān)系
  1、由于鉛酸蓄電池容量的多少與正負(fù)極板中能參加電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)的數(shù)量面積有重要關(guān)系，這里所講活性物質(zhì)量指的是能參加可逆性電化學(xué)反應(yīng)的真實(shí)表面積，而不是幾何尺寸的計(jì)算面積。當(dāng)鉛酸蓄電池加入電解液后，正負(fù)極板都在電解液（硫酸）的浸泡之中，一部分電解液中的硫酸被正負(fù)極板吸收，正負(fù)極板表面全是硫酸鉛。
  而正負(fù)極板在電場(chǎng)的作用下，正極板的表面形成致密的二氧化鉛，而負(fù)極板的表面形成致密的純鉛，其正極板形成的二氧化鉛越致密鉛酸蓄電池容量就越大。因此，在常規(guī)的充放電過程中，正負(fù)極板在充電時(shí)得到二氧化鉛和純鉛，放電后正負(fù)極板形成硫酸鉛，其活性物質(zhì)應(yīng)是迸性的，可相互換置的離子結(jié)構(gòu)的活性物質(zhì)才對(duì)電化學(xué)反應(yīng)有效。
  按規(guī)定規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)制造的任何一種額定容量的鉛酸蓄電池，在常充電下其鉛酸蓄電池的容量應(yīng)在額定容量的95%以下，說明其鉛酸蓄電池不合標(biāo)準(zhǔn)，其原因有制造材料、生產(chǎn)工藝、環(huán)境、產(chǎn)品貯存時(shí)間過長(zhǎng)其活性物質(zhì)老化失效等原因。
  三、極板酸化，自放電、活性物質(zhì)脫落與鉛酸蓄電池失效
  1、極板硫化：所謂硫化是指正負(fù)極板上形成不可逆硫酸鉛鹽化組成一層白色粗粒結(jié)晶的硫酸鉛而言。這種結(jié)晶體很難在正常的充電時(shí)消除，硫化的形成程度與鉛酸蓄電池容量有很大的關(guān)系，硫化越嚴(yán)重，電容量越少，直至報(bào)廢，極板硫化的因素很多，主要是鉛酸蓄電池貯存時(shí)間過長(zhǎng)，因?yàn)闃O板在化成處理時(shí)活性物質(zhì)表面存在硫酸，導(dǎo)致活性物質(zhì)表面的硫酸鉛老化后失去電離的作用。鉛酸蓄電池帶電擱置時(shí)處于放電狀態(tài)，放電后未及時(shí)給電池充電，電解液密度過高或不純，都會(huì)使正負(fù)極板中活性物質(zhì)的表面形成不可硫化。所以，硫化是導(dǎo)電池板活性物質(zhì)失效報(bào)廢的主要原因。
  2、自放電，是指鉛酸蓄電池內(nèi)電自行消耗，一般認(rèn)為每晝夜容量下降不大于2%，就認(rèn)為正常，因鉛酸蓄電池本身有自放電缺點(diǎn)，如果每晝夜容量下降大于2%時(shí)，那就是有故障了，自放電原因主要有：生產(chǎn)制造中材料不純（如含銻過高或其它有害雜質(zhì)），電解液中含有害雜質(zhì)（鐵、錳、砷、銅等離子），正負(fù)極板硫化后極隔板孔隙堵塞，導(dǎo)致鉛酸蓄電池內(nèi)阻消耗增大，都有導(dǎo)致鉛酸蓄電池產(chǎn)生自放電的原因，所以，要求電解液必須是專用 酸，水必須是蒸餾水或去離子水。
  3、極板活性物質(zhì)脫落
  規(guī)范的使用鉛酸蓄電池，正負(fù)極板中的活性物質(zhì)是不易脫落的。正極板活性物質(zhì)的脫落主要是電不足或低溫時(shí)大電流放電，而負(fù)極板活性物質(zhì)的脫落主要是過充電或充電電流過大，過充電會(huì)引起水的電解產(chǎn)生大量的氫氣和氧氣，當(dāng)氫氣向孔隙沖出時(shí)，會(huì)使活性物質(zhì)脫落，鉛酸蓄電池在顛震的環(huán)境使用也會(huì)加速活性物質(zhì)的脫落。所以，要求鉛酸蓄電池在使用中一定要避免過充過放電發(fā)生。

UPS電源作用
1、UPS電源就是不間斷電源 當(dāng)正常交流供電中斷時(shí)，將蓄電池輸出的直流變換成交流持續(xù)供電的電源設(shè)備。主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。
2、當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí)， UPS 立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS 設(shè)備通常對(duì)電壓過大和電壓太低都提供保護(hù)。

UPS電源的工作方式
1、正常運(yùn)行方式
UPS電源系統(tǒng)的供電原理是當(dāng)市電正常時(shí)，機(jī)器會(huì)將市電的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，而后對(duì)電池充電，以備電力中斷時(shí)使用；需強(qiáng)調(diào)的是不間斷電源系統(tǒng)并不是停電時(shí)才會(huì)工作，如遇到電壓過低或過高、瞬間突波等，足以影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電力品質(zhì)時(shí)，UPS系統(tǒng)都處于工作狀態(tài)，為負(fù)載設(shè)備提供穩(wěn)定且干凈的電力。
2、旁路運(yùn)行方式
當(dāng)在線式UPS遭遇電源超載、旁路命令(手動(dòng)或自動(dòng))、逆變器過熱或機(jī)器故障，UPS電源一般將逆變輸出轉(zhuǎn)為旁路輸出，即由市電直接供電。由于旁路時(shí)，UPS輸出頻率相位需與市電頻率相位相同，因而采用鎖相同步技術(shù)確保UPS電源輸出與市電同步。旁路開關(guān)雙向可控硅并聯(lián)工作方式，解決了旁路切換時(shí)間問題，真正做到了零時(shí)間切換，控制電路復(fù)雜，一般應(yīng)用在中大功率UPS電源上。如UPS過載時(shí)，必須人為減少負(fù)載，否則旁路短路器會(huì)自動(dòng)切斷輸出。
3、電池工作方式
一旦市電發(fā)生異常時(shí)，將儲(chǔ)存于蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，此時(shí)逆變器的輸入改由電池組來(lái)供應(yīng)，逆變器持續(xù)提供電力，供給負(fù)載繼續(xù)使用，達(dá)到持續(xù)供電功能。UPS電源系統(tǒng)的電力來(lái)源是電池，而電池的容量是有限的，因此UPS系統(tǒng)不會(huì)像市電能持續(xù)不斷供應(yīng)電力，所以無(wú)論多大容量的不間斷電源系統(tǒng)，在其滿載的的狀態(tài)下，其所供電的時(shí)間必定有限，若要延長(zhǎng)放電時(shí)間，須購(gòu)買長(zhǎng)延時(shí)UPS電源。
4、旁路維護(hù)方式
當(dāng)UPS電源進(jìn)行檢修時(shí)，通過手動(dòng)設(shè)置旁路保證負(fù)載設(shè)備的正常供電，當(dāng)維修操作完成后，重新啟動(dòng)UPS電源，此時(shí)的UPS電源轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行。

UPS電源的輸出電壓指標(biāo)
1、標(biāo)稱輸出電壓值 
單進(jìn)單出或三進(jìn)單出的UPS為220V；三進(jìn)三出的UPS為380V，采用三相三線制或三相四線制輸出方式。
2、輸出電壓可調(diào)范圍 
大丶中容量UPS的輸出電壓從UPS的額定值起最小可調(diào)±5%。小容量單相UPS一般用撥盤調(diào)解法，輸出電壓的典型可調(diào)范圍為208/220/230/240V。
3、輸出電壓靜態(tài)穩(wěn)定度 
指的是UPS在穩(wěn)定工作的時(shí)候受到輸入電壓變化，負(fù)載的改變和溫度影響造成輸出電壓變化的大小。中、大容量的UPS的典型值為±1%，對(duì)，中、小容量的UPS的典型值為±2%或±3%。
4、輸出電壓靜態(tài)穩(wěn)定度 
是指UPS在100%突然加丶減滿載的時(shí)候或執(zhí)行市電旁路供電通道與逆變器供電通道轉(zhuǎn)換的時(shí)候，暑促互電壓的波動(dòng)值。中、大容量UPS的瞬態(tài)電壓波動(dòng)值應(yīng)小于±5%，小容量UPS的瞬態(tài)電壓波動(dòng)值應(yīng)小于±6%~±8%。
5、輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間 
是指在輸入電壓為額定值，輸出為線性負(fù)載，輸出電流為零至額定電流或者由額定電流至零突變的時(shí)候，UPS輸出電壓恢復(fù)到穩(wěn)壓精度范圍內(nèi)所需要的時(shí)間，大多數(shù)UPS應(yīng)該在10~30ms之間。
6、輸出電壓頻率 
UPS所允許的市電同步跟蹤范圍，大、中容量的UPS，一般為50Hz±(0.5~2)Hz；小容量的UPS一般為50Hz±(0.5~3)Hz，UPS所允許市電的同步跟蹤速率，大容量的UPS一般為0.1~1Hz/s；中小容量UPS一般為0.1~3Hz/S.UPS當(dāng)工作在逆變器輸出狀態(tài)時(shí)頻率穩(wěn)定度，小容量UPS一般為50Hz±0.1Hz；大、中容量UPS一般為50Hz±（0.5~0.005）Hz。
7、輸出電壓波形積失真度 
由于用途不同，輸出電壓不一定是正弦波，也可以是方波或梯形波。后備式UPS輸出波形一般為方波，在線式UPS的輸出波形一般為正弦波。
 

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人才觀念

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