2.3 恒压充电
在充电过程中,充电电源的电压始终保持定值的充电叫恒压充电。
充电电源电压如果采用2.3V/节,则能把充电过程中的水耗减小到很小的程度。若把电源输出端同电池极柱直接连接,则电池的端电压也就为2.3V/节。这时充电电流为
式中,I为充电电流;ε为电池电压;U为充电电压;r为电池的内阻。
充电开始时,由于ε最小,所以I最大。随着充电过程的进行,由于浓差极化和电化学极化的原因,ε不断增大,充电电流I也就逐步减小。把48个机车用N462电池串联起来,接在恒压条件下充电,当电压值选取略有差异时,会得到图2-4所示的曲线。
图2-4 蓄电池的恒压充电曲线
由图可知:充电机输出电压为110V、108.5V、107.1V、105V时,蓄电池在18h内分别可充入312A·h、254A·h、146A·h、43A·h,它们依次是标称容量的67.7%、55%、35.5%、9.4%。由此可见,充电电压有5%的下跌,就能造成电池保有容量的大幅度亏欠。
这种充电方式的优点如下。
①电解水少,充电效率高,电池温升低。
②可以避免充电后期的过充电。
缺点如下。
①充电开始时,电流很大,若充电设备未考虑这一工况,会造成设备的损坏。
②充电后期电流过小,使其极板深处的PbSO4不易参加反应,容易产生硫化。
为了防止充电开始电流过大,常常在电源与电池之间串联一个阻值很小的电阻。我们把这种充电方法叫作“改良恒压充电”。如图2-5所示,此时R起着电流负反馈作用,充电电流为
图2-5 改良恒压充电
机动车启动之后,发电机开始向电池充电。开始时电流很大,很快电流值就降了下来。这一阶段,就是恒压充电过程。
若以市电为电源,经整流供恒压充电,充电电压的控制精度应达到1%。由于市电的电压波动远大于大5%,这势必造成电池的过充或亏电。为保障电池能正常工作,采用恒压充电制时,应在整流器上加稳压装置,确保整流器能输出稳定的供电电压。
铁路机车供充电用的发电机电压的精确整定曾一度被忽略,致使机车电池发生“亏电”故障,影响了机车的使用。为了改进这一工作,现已将工艺中原定的(110±2)V改为用(110+1)V,高于许多其他行业的电器要求。