2.7 低压充电
低压充电适用于大容量的固定型电池,这类电池常用于电站和通信部门。这类电池的设计寿命都在15年以上。电池在室内安装,平时极板并不频繁地进行充放电循环,大部分时间处于“备用”状态,充电时间宽裕,充电电压控制严格。其充电要求有独特之处,对这类电池曾照搬启动型电池工艺,出现充电时酸雾污染严重、明显缩短电池寿命等问题。吴寿松先生提出的低压充电技术,实践证明效果良好,现已被广泛采用。低压充电工艺如图2-12所示。
图2-12 低压充电工艺
工艺说明如下。
①充电工作从t1开始,用0.1C的电流恒流充电。测量电池端电压为(2.35±0.02)V时,改为恒压充电。
②从t2开始为恒压充电,电流逐步降低,当电流值连续3h不再变化时,即进入第三阶段。t2~t3为15~20h。
③t3~t4电流不做调整,此阶段为均衡性充电,为80~100h。
④从t5开始,用0.1C的电流放电,若容量达到90%,按①~④的方式再次充电,充电后投入使用。
若电池达不到0.9C,需作充放电循环,对个别落后电池可用充电机单独充电。
对于200~1200A·h的固定型电池,采用2.25~2.35V的恒压充电方式,其充电结果均能达到设计的标称容量,其保有容量的差值小于0.02C。初充电时,采用2.35V的电压,充入的总电量以略大于1.85C为宜。因固定型电池高度尺寸大,为使电池电解液密度上下均衡一致,有必要延长一些充电时间。转入正常充电时,建议采用2.30V的电压充电。
低压充电的电池同时达到以下三种状态,即可停充。
①每次充入总电量不小于1.15C。
②上下电解液密度一致。
③充电电流在10h内恒定在0.001C以下某位置不再变动。
为了监测充入电量和放出电量,在充放电回路里应安装直流安时计。对固定型电池采用低压充电,有以下4个优点。
①简化充电设备,提高充电效率。传统的通信直流供电系统,蓄电池的浮充电和补充电系统是各自独立的。因供电系统允许的最高电压有严格要求,补充电电压较高,不能与供电系统直联。正常运行时,蓄电池与负荷并联在浮充条件下使用,即外电压2.15~2.20V加在电池两端。电池电压一旦低于浮充电压,外加电源就给电池充电,而传统的充电方法大都是恒流充电,在充电终止时电压高达2.65~2.7V。由于该电压值超过了直流供电系统的允许值,因此对电池的补充电就不能在浮充系统中进行。这就要求配备两套充电设备,一套用于浮充,另一套用于恒流充电。采用低电压恒压充电,因充电电压与浮充电压相差无几,蓄电池的补充电、均衡充电和浮充电可用一套充电设备。因电压限制在2.25~2.30V之间,电池端电压不会出现2.65~2.7V的情况,充电效率也得到提高。
②减少电池备品,延长电池寿命。通信是当今社会生活的“神经系统”,供电的可靠性要求很高。平时给电池以小电流浮充电,一旦供应系统发生故障,则可使用电池供电,维持继续通信。备用的发电机工作后,就完成了应急的任务。因此,对电池的保有容量的要求严格,为避免电池不能应急供电造成通信中断。
采用低电压恒压充电,电池放电后,可在不脱离系统的条件下补充电,即能保证给负载的不间断供电。由于电池放出的电量能及时得到补充,不必再进行放电作业,减少了电池的深度放电和不必要的放电循环,使电池的寿命得以延长。
③电池温升较低。采用低电压恒压充电,电池电解液的温度可降低8~15℃,减小了电解液温度达到45℃极限值的可能性,同时也减少了通风降温设备的负荷。
④减少酸雾。采用低电压恒压充电,当以第一阶段的电流充电到定电压时,转入恒压充电。这时,电池还有一部分待充容量。恒压后,电压保持不变,充电电流随活性物质的氧化还原过程进行而逐渐衰减。在活性物质的恢复基本完成之后,充电电流就降到很小的数值,并保持基本不变。由于充电电压低和充电终期电流很小,电池内部产生的气泡也少。酸雾析出量和电解液损耗远比常规充电方法少,这就减少了酸雾的污染和腐蚀,十分有益。