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富山蓄电池;什么是均衡充电?
老式固定型防酸雾式蓄电池因采用铅锑合金,杂质控制不严,电解液为富液式,易产生落后电池,因而需采用2.35V左右的较高电压进行均衡充电,其目的除对落后电池进行补充电外,还可以产生大量气泡搅动电解液,缓解电解液分层现象。
VRLA则不同,它采用无锑合金,制造工序中杂质控制相当严格,电池自放电极低;电解液吸附于超细玻璃纤维隔板内,电池采用矮型设计或卧式安装,不会形成电解液分层现象,定期进行高压均衡充电,只能是增加水损耗,增大正板栅的腐蚀。实验证明,2.35V/单体•25℃充电48小时的水损耗相当于2.23V/单体•25℃充电3个月。
富山蓄电池硫化,怎么办?这种非常简单,也非常有效,也非常适合非专业人员试用,使用设备也很少;用电炉丝把四块MSF蓄电池电池的电放完0v,然后再用充电器充起来就可以了,这种办法修复了电池的软化和不平横,对容量的提升非常大。对正常使用的电池3个月做一次能达到很好的保养作用,也延长了MSF蓄电池电池的使用寿命。通过过充电能解决MSF蓄电池电池的硫化问题,普通充电器充满后就跳灯不能过充电,我们可以用48v充电器充36v电池,用60v充电器充48v电池解决,但要做好降温限流,控制好MSF蓄电池电池的温度,放在水里可以降温,也可以把MSF蓄电池电池的盖掀开,橡皮塞去掉也能很好散热。限流可以用串联电阻丝来解决。1a电流过冲 5-10个小时就能修复了硫化。
富山蓄电池的正确使用:
1)电池安装:电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方,并要避免受到阳光、加热器或其他辐射热源的影响。电池应正立放置, 不可倾斜角度。每个电池间端子连接要牢固。
2)环境温度:环境温度对电池的影响较大,环境温度过高,会使电池过充电产生气体,环境温度过低,则会使电池充电不足,这都会响电池的使用寿命。因此一般要求环境温度在25℃左右,山特UPS浮充电压值也是按此温度来设定的。
3)充放电电流:电池充放电电流一般以C来表示,C的实际值与电池容量有关。举例来讲,如果是100AH的电池:C=100A。松下铅酸免维护电池的最佳充电电流为0.1C左右,充电电流决不能大于0.3C。充电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命。放电电流一般要求在0.05~3C,UPS在正常使用中都能满足此要求,但也要防止意外情况的发生,如电池短路。
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IT负载机柜输入点的零地电压才是“可怕”的零地电压
数据机房用户通常非常关心UPS输出端的零地电压高低,也非常关心楼层输出配电柜的零地电压高低,但是唯独从从不关心机柜内部IT负载设备输入端的零地电压高低。如果零地电压真的对IT负载有影响的话,不管你在UPS的输出端、楼层输出配电柜上采取什么样的降低零地电压措施,只要IT负载设备输入端的零地电压UN-G2不小于1V的话,其“严重的危害”就依然存在。而IT负载机柜输入端的零地电压是所有UPS输入零线压降、UPS输出零线压降及楼层配电零线压降的叠加,可谓是零地电压的前哨“重灾区”。
1、UPS输出零地电压-U N2-G
UPS输出零地电压等于UPS输入零地电压加UPS产生的零线电压增益,即U N2-G=UNI-G+UN-UPS
对于不同的UPS而言,无论是现代的高频机还是将要淘汰的老式工频机UPS,在其内部零线与地线都是直通的;只要其输出滤波器得到正确的设计,UPS自生产生的零线电压增益UUPS N都可以得到很好的抑制,反之如果设计得不好,则这两种UPS都会产生较高的零地电压增益。如伊顿IGBT整流的9395 UPS,其零地电压增益甚至优于同容量的工频机。
2、UPS楼层输出配电柜上的零地电压-U N3-G
楼层配电输出的零地电压等于UPS输出零地电压加UPS输出到楼层配电柜之间的零线电压增益,即U N3-G=UN2-G+UN3-N2=UNI-G+UN-UPS+UN3-N2
楼层配电柜输出的零地电压高低往往是数据机房用户关心的终结零地电压,当UPS到楼层配电柜之间的输电距离很长的时候,尽管UPS输出端的零地电压已经做到了小于1V,但是楼层配电输出的零地电压却仍然高达3~5V以上。为了消除这一问题,许多零地电压的用户采取在楼层配电柜里加一△/Yo隔离变压器,并将变压器输出的中心点重新接地,即形成新的接地点G2和接近于0V新的零地电压。
3、IT负载输入端的零地电压
就目前的数据中心机房而言,楼层输出配电柜到负载机柜之间通常采用单相配电,这样在这一配电区间内的零线电流就等于机柜负载电流I4,此时在楼层配电与IT负载之间产生的零线电压增益为UN-N3=I4*ZN-N3,由于I4较大,而配电的线路又较细,这一电压依然可能大于1V。例如,对于一个负载为3500W的机柜,从如果楼层配电柜的分路配电到机柜的电缆为2.5 mm2,电缆长度为20m(假设为较远端的机柜),此时的零线电阻为0.15Ω,满载零线电流为16A,则产生的零线压降就达2.4V。
对于楼层配电柜里设置了隔离变压器的系统,见图2,此时的IT负载输入端的零地电压就等于IT设备输入端的N点对新的接地点G2的电压差,也等于零线上产生的零线压降2.4V。
可见,即使对于楼层配置了变压器,且楼层配电输出端的零地电压等于0V的配电系统,实际IT负载输入端的零地电压依然达2.4V,远大于1V。
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阀控式铅酸蓄电池的定义
阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Acid Battery(简称VRLA电池),其基本特点是密封结构,使用期间不用加酸加水维护,不会漏酸,正确使用也不会向空气中排放酸雾,单体电池的上部设有安全阀,该阀的作用是当电池内部气体量超过一定压力时,排气阀自动打开,排出气体,防止因电池内部压力过大而引起电池壳体破裂或爆炸,待压力达到平衡后自动关阀,防止空气进入电池内部。
3 阀控式铅酸蓄电池的分类
阀控式铅酸蓄电池分为AGM和GEL(胶体)电池两种,AGM采用吸附式玻璃纤维棉(Absorbed Glass Mat)作隔膜,电解液吸附在极板和隔膜中,贫液设计,电池内无流动的电解液,电池可以立放工作,也可以卧放工作;胶体(GEL)SiO2作凝固剂,电解液吸附在极板和胶体内,一般立放工作。目前文献和会议讨论的VRLA电池除非特别指明,一般是指AGM电池。
4 铅酸电池的工作原理
4.1 开口式铅酸电池的工作原理
铅酸电池是一种使用最广泛的蓄电池,它以海绵状的铅作为负极,二氧化铅作为正极,用硫酸水溶液作为电解液,它们共同参与电池的电化学反应。化学反应原理如下:
PbO2+2H++2HSO4-+Pb→2PbSO4+2H2O
从反应原理可以看到,在放电时,正负极材料都与电解液中的硫酸反应生成硫酸铅,正常情况下,所生成的硫酸铅结构疏松,并且其晶体非常细小,电化学活性很高,这种活性很高的硫酸铅在充电时可以在电流作用下重新生成正极的二氧化铅和负极的海绵状铅。通过这种稳定的可逆过程,电池实现了储存电能和释放电能的作用。
放电时生成硫酸铅的过程亦称为“盐化反应”、“硫化反应”,这种硫酸盐生成后的一段时间内活性很强。如果这段时间内未充电,未能及时转化为海绵状铅和二氧化铅。随温度下降,活性的硫酸铅会再结晶成为颗粒较大的晶体。这种白色粗晶粒硫酸铅导电性能很差,难溶解,充电时也不能再很容易地还原成海绵状铅和二氧化铅,形成了不可逆的硫酸盐化,严重时,这些结晶体附着在电极表面,阻挡了电解液与涂层活性物质的反应,造成内阻增大,容量下降,电解液温度过高,O2、H2溢出而失水,电极栅板变形,活性物质脱落,单格电池短路或断路等恶性循环发生。
4.2 阀控式铅酸电池的工作原理
电池充电过程中存在水分解反应,当正极充电到70%时,开始析出氧气,负极充电到90%时开始析出氢气。阀控式铅酸蓄电池能在电池内部对氧气再复合利用,同时抑制氢气的析出,克服了传统式铅酸蓄电池的主要缺点。
阀控式铅酸蓄电池采用负极活性物质过量设计,正极在充电后期产生的氧气通过空隙扩散到负极,与负极海绵状铅发生反应,使负极处于去极化状态或充电不足状态,达不到析氢过电位,所以负极不会由于充电而析出氢气,电池失水量很小,故使用期间不需加酸加水维护。在阀控式铅酸蓄电池中,负极起着双重作用,即在充电末期或过充电时,一方面极板中的海绵状铅与正极产生的O2反应而消耗氧气,另一方面是极板中的硫酸铅又要接受外电路传输来的电子进行还原反应,由硫酸铅反应成海绵状铅。在电池内部,若要使氧的复合反应能够进行,必须使氧气从正极顺畅的扩散到负极。氧的移动过程越容易,氧循环就越容易建立。在阀控式蓄电池内部,氧以两种方式传输:一是溶解在电解液中的方式,即通过在液相中的扩散,到达负极表面;二是以气相的形式扩散到负极表面。传统富液式电池中,氧的传输只能依赖于氧在正极区H2SO4溶液中溶解,然后依靠在液相中扩散到负极。如果氧呈气相在电极间直接通过开放的通道移动,那么氧的迁移速率就比单靠液相中扩散大得多。充电末期正极析出氧气,在正极附近有轻微的过压,而负极化合了氧,产生一轻微的真空,于是正、负间的压差将推动气相氧经过电极间的气体通道向负极移动。阀控式铅蓄电池的设计提供了这种通道,从而使阀控式电池在浮充所要求的电压范围下工作,而不损失水。