现代通信电源系统.doc

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1、现代通信电源系统第一章概述4第一节电源在通信中的地位与组成4第二节通信设备对电源的要求4第三节通信电源供电系统方框图6第四节通信电源供电系统的技术指标7第二章贮能设备9每一节铅酸蓄电池9第二节铅酸蓄电池11第三节铅酸蓄电池的工作特性16第四节现代贮能设备20第五节蓄电池的维护24第三章开关型整流器27第一节脉宽调制技术28第二节脉宽调制（PWM）型稳压电源31第三节功率转换电路33第四节输出整流滤波电路37第四章不间断电源（UPS）38第一节UPS的工作原理38第五章自备交流电源（油机发电机组）43第一节油机的基本类型43第二节油机的基本结构43第三节内燃机的工作原理49第四节同步发电机51第

2、五节油机发电机组的维护57第六章通信配电58第一节通信系统低压交流供电原则和方案58第二节通信接地59第三节变配电设备的维护64第七章现代通信供电系统66第一节通信供电系统的改革66第八章用电安全技术69第一节电气事故69第二节电流对人体的作用70第三节安全电压72第四节对直接和间接接触电的防护74第五节直接接触触电防护75第六节间接接触触电防护77第一章 概述第一节 电源在通信中的地位与组成众所周知，通信电源在通信工作中占有极为重要的位置，一旦通信电源发生故障而停止供电，必将造成通信中断。同时，随着通信技术的发展，通信设备的不断更新，现代通信对通信电源的要求也越来越高。通信电源是整个通信设备

3、的重要组成部分，就像人体的心脏一样，电源设备的质量及供电的可靠性，将直接影响整个通信及其质量，电源设备如发生故障，就会阻断通信或降低通信质量。从而影响国家的经济建设和人民生活，以及国际交往。因此，通信电源设备的作用是供给各种通信设备和机房可靠的交、直流电源，保证通信畅通。同时要求电源工作人员全面掌握电源设备的基本性能，工作原理和运用方法，做好电源设备的维护工作。 通信电源设备和设施主要包括：交流市电引入线路，高低压局内变电站设备，柴油发电机组、整流设备、蓄电池、直流变换器和交流逆变器设备，以及各种交直流配电设备等。第二节 通信设备对电源的要求为了保证通信可靠、准确、安全、迅速，根据目前通信设备

4、状况，供电设备应满足以下要求：一保障供电可靠一般通信设备发生的故障影响面较小，是局部性的。如果电源系统发生故障常会造成整个电话局枢纽通信的全部通信中断。因此，平时应建立起对电源故障的应急措施，保证供电可靠。为了保证通信可靠，必须有可靠的电源，电源设备的故障停电，或瞬间断电都是不允许的。例如市话局直流电源瞬间停电，将使机件全部复原，所有通话中断。又如，常常由于电源瞬间停电早成传真机所传画面出现缺损，电码数字通信错乱丢失。保证供电可靠，要在设计和维护两方面来宾实现。其一是要求市电可靠，尽量采用两路供电，一路主用电与一路备用电。其二是交流和直流供电都应有备用设备。从维护方面来讲，操作和使用必须正常无

5、误，经常检修预防故障，确保可靠供电。二保证供电电压稳定各种通信设备都要求电源电压稳定，不允许超过容许的变化范围。尤其是计算机控制的通信设备，数字电路工作速度高，集成电路的工作电压较低，对电压波动，杂音电压，瞬变电压等非常敏感。对于普通的通信设备，如果电源电压过低，通信设备不能正常工作；电源电压过高，会损害通信设备中的电子元器件。特别的直流电源电压中的脉动杂音必须低于允许值，否则，对长话、市话、微波及传真通信质量影响很大。交流电源应该具有良好的正弦波形，市电的谐波成分应不超过1%，而对柴油发电则要求谐波成分不超过10%，否则影响整流器输出稳定度及其他设备的稳定工作。交流频率的变动范围：市电为50

6、HZ1HZ，柴油发电机则应小于50HZ23HZ。三提高电源设备的效率为了节约电能，必须提高电源设备的效率。在保证供电质量的前提下，要尽量降低设备的费用，近年来，出现了各种类型的开关稳压电源，大大提高了设备的效率；另外，在高层通信大楼中，直流电源开始采用分散供电方案分层供给，这样，不仅可以节省大量的馈电线，而且还可以节约大量的电能。四要求设备小型化随着集成电路的迅速发展和运用，通信设备向小型化、集成化方向发展，电源装置也必须实现小型化、集成化，以便适应现代通信供电系统的改革。此外，为适应移动通信、卫星通信、航天通信、系统的电源只能体积小、重量轻。另外，在通信电源系统中，电信时直流电源需求的基础电

7、压常见的有：24V、60V，48V等。对这些基础电压指标如下：1-24V：电压范围21.626.4V；脉动电压为2.4（mv）。2-60V：5566（V）；脉动电压2.4（mv）。3程控数字交换机的基础电压，各国都统一在-48V，但电压范围不同 。大多数国家基础电压范围较宽，不用调压装置即可。部分程控交换机的直流电压指标为：（1）S-1240：38.456.5（V）允许误差系数0.19。（2）ESWD：4458V。允许误差系数 0.14。（3）AXE10：41.554（V），允许误差系数0.13。（4）NEAX-61E：4358（V），允许误差系数0.15。（5）FETEX150：4553（V

8、），允许误差系数0.08。（6）SESS（美国）：42.7553.5（V），允许误差系数0.10。（7）ELOB（法国）：41.754.4（V），允许误差系数0.13。（8）DX200（芬兰）：4058（V），允许误差系数0.13。第三节 通信电源供电系统方框图通信电源的供电系统方框图如图1-1所示。通信局、站电源设备的交流电源，是由电网上的交流市电供给的。为了减少电能的损耗，交流电都采用高压输送输入电信局、站时，必须建立降压变电站，一般将10KV高压降至380/220V低压。 由于各局、站的等级不一样。一般较大的局、站有两个或两个以上的电网引入，其中通信设备及保证供电设备，接入可靠程度较高的

9、电网系统；一般办公楼，生活用电等非保证供电。可接在可靠性较差的供电系统上。用电量较少的局、站，如市电稳定可靠，可不设置降压变电站，直接以380/220V低压进线。如果局、站一路高压进线，一路低压进线，则高压进线为主用电源，低压进线为备用电源。 图1-1 通信供电系统图油机发电机组是一种备用电源。安装在油机室内，在市电停电时启动工作，保证交流电不中断。一般电力室都配备两台或两台以上的油机发电机组。通信设备所需直流电源，通常是通过换流设备（整流器）供给的。常用各类换流设备一般不少于两台，以便轮换使用。电力室除设有换流设备以外，还有交直流配电屏，进行交、直流电源的配电，集中控制、测量、保护、告警等。

10、电力室还必须配备蓄电池，安装在电池室内。它一方面可以和整流设备并联供电，起到平滑滤波作用，另一方面市电停电时，油机发电机组还没供电以前，保证向负载供电。一般每一组电压配备二组蓄电池。对于电压高、容量小的直流电源，为了减少电池种类和维护量，采用直流直流变换器获得。以上电源设备，用符合规定容量的导线把它们依次连起来，组成通信电源供电系统。第四节 通信电源供电系统的技术指标一基础电压指标决大多数数字通信供电系统的基础电压为-48V，也有少量的-24V等。这种负性基础电压，是指电源正馈线接地，做为参考电位零伏，负馈线接地熔断器后，与机架电源连接。基础电压范围内的工作电压三种：浮充电压、均充电压和终止电

11、压。在通信电源供电系统中整流器和蓄电池并接于电力馈线上，当市电正常时，由整流器供电，同时给蓄电池微小的补充电流。这种充电方式称为浮充，这一过程中整流器输出的电压称为浮充电压。为了使蓄电池储存足够的容量，按需要升高浮充电压，使流入电池的补充电流增加，称为均充工作过程，这一过程整流器输出的电压为均充电压。 一旦市电中断，整流器不工作，蓄电池单独向负载供电，蓄电池放电允许最低值，称为终止电压。基础电压的下限是蓄电池的终止电压。二杂音电压指标由于数字通令设备，采用了大量集成电路，它们对各种频率的干扰信号比较敏感，加之整流电压的脉动分量，三相交流电源的不对称性及其他用电设备对电网的干扰，使整流设备输出的

12、直流电压不可能很纯净，必然包含有杂音电压（即直流电压中的脉动成分）。所以对整流设备提出了如下几种杂音电压要求：1电话衡重杂音电压对于电话通信来说，需应用电话衡重杂音的概念，这是因为脉动电压的各次谐波必须通过耳机或人耳者能构成可听杂音，而耳机和人耳对不同频率声波的响应（或灵敏度）是不同的。例如人耳对8001200HZ的声音最敏感，而对其他频率则较为迟钝。为了反映人耳对 不同频率所感觉的响试的差别，国际上统一将800HZ杂音电压为标准值，其他频率的杂音电压值等值为800HZ的电压值后，取其均方根值。60V整流器的电话衡重杂音为小于2MV。2峰峰值杂音电压它是指叠加在直流输出上的交流分量峰值。如市频

13、开头电路中幅度较大的针状脉冲，能使逻辑电路误动作。国际规定，在0300HZ范围内峰-峰值杂音电压小于400MV。3宽频杂音电压不同频率的杂音电压有效值的均方根。分为两个频段，3.4-150HZ，宽频率杂音电压小于100MV，0.15-300MHZ，宽频杂音电压小于30MV。4离散频率杂音电压指3.430HZ频段中任一频率的杂音电压有效值分为4个频段，3.4HZ-150HZ范围内杂音电压小于5MV，150-200KHZ范围内杂音电压小于3MV，200-500KHZ范围内杂音电压小于2MV，0.5-30MHZ范围内杂音电压小于1MV。第二章 贮能设备第一节 铅酸蓄电池一蓄电池的用途和分类（一）用途

14、蓄电池是通信电源系统中，直流供电系统的重要组成部分。由于它是一种电压稳定、安全方便，不受市电突然中断影响，安全可靠的直流电源，因此，一直在通信系统得到了十分广泛的应用。浮充供电、直流升压、事故照明、信号指示、遥控、遥供、油机发电机组和汽车等的启动点火等都离不开蓄电池。近年来，更因为交流不间断电源和太阳能电池供电系统在通信部门中的推广使用，作为储能装置的各种蓄电池在通信电源中的地位日益提高。蓄电池在邮电企业中的重要性越加显明。（二）分类1按不同用途和外型结构分有：（1）固定型蓄电池，它又分为开口式、封闭式、防酸隔爆式、消氢式等。（2）移动型，它有分为汽车启动用、火车用、摩托车用、船舶用、电瓶车用

15、等。2按极板结构分为涂膏式（或涂浆式）、化成式（又称形成式）、半化成式（或半形成式）、玻璃丝管式（或叫管式）。3按电解质的不同分为：（1）铅酸蓄电池：以酸性物质作为电解质，如现在邮电企业广泛采用的蓄电池，大都属这类。（2）碱性电解质电池：以碱性物质作电解质，但电解质并不消耗，仅完成导电的作用。实用的有铁镍蓄电池、铬镍蓄电池和银锌蓄电池等，都适应大电流放电，特性优于铅蓄电池。二蓄电池常用的几项技术指标：（一）电动势与端电压当为电路断开即没有电流通过电池时，在正、负极间的电位差，叫做电池的电动势。电动势是引电池内外电路中产生电流的原动力。电动势以伏特计，可用具有较大内阻的直流电压表测定而达到一定的

16、精确度，如需要更准确的数据，需用电位计测定。电路闭合时，电池两极的电位差叫做电池的电压，或叫做端电压。蓄电池的端电压在充电和放电过程中，由于电流通过的方向不同，蓄电池内阻（r）上降压的方向不同，因此端电压也不同。在放电时，端电压（）低于蓄电池的电动势（E）。充电时，端电压（）高于蓄电池的电动势（E），其关系是：（二）安时容量蓄电池的容量就是指蓄电池的蓄电能力，通常以充足电后的蓄电池放电到规定终了电压所能供应的电量叫做电池的容量。蓄电池都采用一定电流连续放电，电池容量C（安时）用下式计算：式中，为放电电流，为放电时间（ h）。如果放电电源不是常量是，那么蓄电池的容量为不同的放电电流与时间的乘积之

17、和，即（三）蓄电池的效率1电量效率（安时效率）输出电量与输入电量之比，叫做蓄电池的电量效率，也称为安时效率。式中和分别为放电和充电容量（安时）。2电能效率（瓦时效率）输出电能与输入电能之比 ，叫做蓄电池的能量效率，也称瓦时效率。 式中，和分别为平均放电和充电电压（伏）。（四）蓄电池的自放电率蓄电池充电后在断路状态和指定的环境温度下搁置，由于电池的局部作用而造成电池容量的消耗，容量损失与搁置前的容量之比，叫做蓄电池的自放电率。式中，为搁置前放电容量（安时），为搁置后放电容量（安时），P为自放电率（%），即在指定的温度下，每若干昼夜的自放电率为多少（%）。温度较高时，因为局部作用所消耗的容量较快，

18、所以自放电率百分数要大一些；在充电后搁置第一第二昼夜的自放电率最大，以后逐渐减少。（五）蓄电池的使用寿命蓄电池每充电、放电一次，叫做一次充放循环。蓄电池在保持输出一定容量的情况下所能进行的充放循环次数，叫做蓄电池的使用寿命，这是蓄电池的主要性能指标之一。第二节 铅酸蓄电池的工作特性铅酸蓄电池充电时，要加多大电压才能是电极上反应顺利进行？理论上认为只要电源电压稍大于电动势即可。实际上所需外加电压总是较大的。其原因是由于极化作用。极化作用产生的因素主要是浓差极化、化学极化和电液的内阻。一般把由于电流流过使电池电极电位偏离电极电位的现象，称为电池的极化，此时的电极电位称为过电位。另外，铅酸蓄电池在充

19、电是，特别是过充电时，有大量的氢气和氧气析出来。铅酸蓄电池在静置不工作时，由于电池中杂质的存在，也会产生氢气和氧气。本节主要讲述铅酸蓄电池的端电压和容量的特性。一铅酸蓄电池的端电压（一）放电率与充电率一般常用时间的长短，来表示放电电流的大小（即放电速度）称放电率。例如10小时放电率就表示，用这样的电流放电，10小时可以放出的额定容量。通常额定容量用字母“C”表示，因而10小时放电率表示为，10小时率的放电电流是：固定型铅酸蓄电池的额定容量是按10小时率设计的。同样，20小时率表示，用这样的电流放电20小时可以放出的额定容量，表示20小时放电率，即或表示20小时率的放电电流值。常用充电时间的长短

20、来表示充电电流的大小，称为充电率。例如10小时充电率，即用该电流充电，10小时使电池达到的额定容量。如用5小时率充电，即充电5小时，电池达到的额定容量，当缩短时间时，充电电流必须增大。（二）充电过程中端电压的变化铅酸蓄电池充电电路如图21所示。以一定的充电电流，对电池充电，每隔一段时间，将每个电池的端电压测量出来，绘制成曲线，就能看出，每个电池端电压与时间变化的关系。图2-2是一只良好的铅酸蓄电池，以值充电，端电压变化的曲线。曲线oa段为充电前期。在一段很短的时间里，端电压陡升，约从2.06伏增至2.18伏。此时，正处于充电前期，浓度极化作用和电化学极化作用都比较大，因而电池正极电位迅速往正方

21、向移动，电池负极电位迅速往负方向增加，所以电池端电压迅速升高。同时，电流通过电池后，由于内阻极化作用，还要近一步升高电池端电压，由于以上因素，导致OA段曲线坡度变化大。曲线ab段为充电中期。在这一段很大的时间里，端电压上升是很缓慢的，约从2.2伏升高到2.3伏。此端电压的变化从浓度极化的影响来看，曲线是在恒定电流的情况下作出来的。因此，电极反应速度及电迁移速度是一定的，只须考虑扩散速度的影响。充电初期，随着电极附近电液浓度的增加，扩散速度增大（但总是小于电极反应与电迁移的综合速度）。到充电中期，离子扩散速度增加到与电极反应，电迁移的综合速度相等之后，电极表面附近的电液浓度与大体溶液浓度约相等，

22、此时浓度差很小，因而浓差过电位小。此端电压变化从电化学极化影响看：正极活性物质不断从变成，而二氧化铅表面积是大于硫酸铅的表面积的，因而增大了电极反应的真实表面积。同样，负极由于有效物质pb不断增多，也增大了反应的真实表面积。结果使电化学极化作用只略有增加。从电池内阻变化极小。所以内阻极化的影响变化不大。综合以上诸原因得出：ab段内变化是平坦的。曲线bc段，为充电的后期。在不长的时间内，电池端电压变化快，从2.3伏增为2.7伏左右。在这段时间里，虽然由于电极表面反应，已使电极孔内外电液比重增加到接近了额定值，离子扩散速度已不发生影响，所以此时浓差极化电位可以看作定值，而电化学极化，与电池内阻极化

23、电位也几乎没有变化，但是由于电池充电到2.3伏以后，氢气和氧气的数量猛增。由于此种影响，将使电池端电压陡增。氢气是在电池负极产生的，氧气是在电池正极发生的，实验证明：氢气在负极发生的过电压，使负极电位向负方向增加；氧气在正极上发生的过电位，使正极电位向正方向增加。因而电池端电压迅速升高。当端电压升高到2.6伏之后（曲线中C点之后），电极有效物质已完全恢复，电池电流全部用来作为水的电解。氢气和氧气在电极反应的速度近一步增大，其过电位的影响也进一步变大，所以电池端电压继续升高。当电池端电压到达2.7伏之后，由于氢氧气体在电极反应的速度已到达稳定值，则其过电位不在升高，因而若继续再充电，电池端电压不

24、再变化。曲线中d点之后一段，表示充电停止，中断充电电源，端电压很快下降，直降到2.06伏左右。原因在于，电流中断，极化作用已不存在，各种极化过电位要降为零，此时电池的端电压即为开路电压。充电率的改变，即充电电流的不同，铅酸蓄电池开始电压（指曲线中ab 段），终了电压（指曲线中cd段）都会不同。这是由于各种极化作用产生的过电位。都与电池电流密度有关。如用大电流充电，充电终了提前到达，所以端电压比正常充电电流时要高；若用小电流充电，充电是端电压要比正常充电电流时的端电压小。（三）放电过程中端电压变化曲线铅蓄电池放电电路如图23所示。规定一定的放电电流进行放电，在每一段时间里，将每一个电池的端电压测

25、试记录下来，绘制成曲线，就能看出放电过程中，端电压与时间变化的关系。图2-4是一只良好的铅酸蓄电池，按10小时率放电绘制成的端电压变换曲线。图2-4 铅酸蓄电池放电时端电压变化曲线图中oa段，时间短，电压降低快，其原因仍然属于浓度极化，电化学极化，及电池内阻所产生的过电位所造成的影响。在放电初期，放电时间还很短，电极外边电液浓度迅速增加，但总是小与电极反应与电迁移的综合速度。所以电极表面附近电液浓度仍然继续降低。使负极电位往正方向变化。而正极电位往负方向变化。自然降低电池电动势。从电化学极化来看。放电开始。由于负极氧化反应速度逐渐增大，而使电极电位往正方向移动。由于正极还原速度增大，而使正极电

26、位往负方向移动，结果又降低。曲线ab段，表示在一段很长的时间里，端电压降低不快，（从2-1.9伏），曲线平坦。放电中期，从浓度极化来看，由于电极反应速度及电迁移速度是一定的。因此电压变化的快慢，仅决定与硫酸量补充的快慢，即扩散速度的大小。随着放电的进行，电极表面附近的电液浓度继续降低，使扩散速度继续增大。当扩散速度等于电极反应与电迁移的综合速度是，消耗了多少硫酸分子，就会有多少硫酸分子从大体溶液中补充过来。这样，电极细孔中的电液浓度，暂时维持不变，因而电极电位在这段时间内保持不变，从电化学极化来看，随着反应的进行，负极氧化速度越来越大，还原速度愈来愈小。最后负极将有净氧化速度进行作用，正极将由

27、净的还原速度进行，使电极电位也无多大变化。次过程中电池内阻也近似与定值。综合上述各点，于是电池端电压变化平稳。曲线bc段，表示放电后期。端电压降低很快（从1.91.8V），因充电后期，电极附近电液浓度降低到最小的数值，扩散速度已不起作用，因而使有效物质细孔内的硫酸分子突然减少，使负极电位往正方向迅速变化，正极电位往负方向迅速变化。另外，在放电后期，由于正、负极都产生了大量的硫酸铅，由于其表面积小与二氧化铅与铅的表面积，所以使正、负极电极反应的表面积减小。同时使扩散截面也变小，反过来也加剧了浓度极化。结果使负极电位往正方向迅速变化，而正极电位从负方向迅速变化。 所以，放电后期化学极化的影响是很大

28、的。此外，放电后期，由于电极数量增多，而增大了电池内阻，使内阻极化作用也加大。基于以上各点，所以电池端电压降低很快。电池放电到d点之后，若继续放电，电池端电压便急降。电池的这种使用是不允许的，它将影响电池的使用寿命，因为放电后期，由于数量已很多，使电极反应表面积减小很多，如果还要放电，生成的数量更多，电极反应的表面积更小，细孔内的硫酸已经更难补充，当然电极电位变化加大，致使电压骤降。最后，到有效物质细孔被堵住后，电池的硫酸无法进入细孔，使电极反应终止，电池端电压也降到了最低数值。所以通常把10小时率放电电压到1.8伏作为终止电压。越过1.8伏之后，电池的端电压变化幅度很大，很易造成深放电。放电

29、率改变时，蓄电池的端电压与终了电压都要改变。终了电压是指铅酸蓄电池以某一放电率放电，允许的最低电压值。以大电流放电，电池开始电压和终了电压都相应地低于小电流放电时的数值。其原因是浓度极化。化学极化和电池的内阻作用变大，是电极电位改变的幅度增大。增大电流，电极反应速度加快，硫酸分子消耗变快，往往使扩散作用跟不上。又由于此过程中生成的体积比正常时大，使得反应面积较正常的为小。放电终了切断电路，电池端电压又将恢复到2.06伏左右，因为各种极化作用是随着电流的中断而终止的。二铅酸蓄电池的容量特性“容量”是指电池蓄电的能力：以该电池放电至终了电压放出的电量大小来表示其大小，铅酸蓄电池的容量与电池结构材料

30、，与使用中的工作条件都有关系。影响铅酸蓄电池的容量有下面几个因素。（一）活性物质质量的影响电池实际放出的电量要小于理论容量。因为它与有效物质的利用率有关。因为活性物质不可能全部反应。“利用率”是指已反应部分占全部之百分比。因此，实际放出的容量是理论容量与利用率的乘积。活性物质确定之后，其他因素对容量的影响，就是对利用率的影响。活性物质的利用率，随极板减薄而增大。因为对相同重量的活性物质，需要的极板片数要增多。这相当于扩大扩散面积，缩短扩散距离。因而扩散速度加快，浓度极化减轻。同时因为反应面积增大，电化学极化也减少，所以端电压下降速度减慢，容量增加。活性物质的利用率还与孔率有关：一方面孔率大，扩

31、散容易，容量提高。但另一方面孔率过大，将是活性物质数量减少，容量会相反下降。所以合理的孔率，在正极板通常为55%，而负极板通常为60%左右。活性物质的利用率，与活性物质真实表面积也是有关的。因为，有效物质颗粒愈小，表面积就愈大，则离子扩散截面积与电极反应面积都增加，浓度极化与电化学极化都会减少。（二）放电电压的影响铅酸蓄电池放电时，电池端电压要降低。当降到终止电压时，放电即终了。因此，电池的容量与端电压降低的快慢有密切关系。因而若能做到浓度极化小，点化学极化小，端电压降低就慢，从而电池容量相应会增高。终止电压系按实际情况规定。小电流放电时，终止电压高些；而大电流放电时，终止电压低些。因为小电流

32、放电，极化作用影响小，曲线平坦部分延伸很长。到终止电压后，如果还继续放电，则电压急剧下降。（三）放电电流密度的影响固定式铅酸蓄电池，额定容量采用10小时率电流值，若放电电流值大于此规定值，则电化学极化与浓差极化都增大，消耗溶液中硫酸速度加快，使电极表面溶液浓度降低。由于扩散速度跟不上，又使浓度极化增加，所以电池电压很快降低，容量不能正常发挥。另外，由于硫酸不能及时扩散引有效物质细孔中去，是硫酸铅堵塞孔道，减少有效物质的得利用率。（四）电解液温度的影响铅酸蓄电池若在低温环境中工作，电液扩散能力变差，粘度增加，电池内阻也增加。因而使得电池容量降低。相应的提高电池工作温度，将减少极化的作用，而使得电

33、池容量相应增加。制造厂家所规定的电池容量，称为保证容量，是以25时的电液为标准，从实验测出，当电解液的温度在1035C范围内，每升高或降低1时，电池容量将增大或减少其保证容量的0.8%。（五）电解液浓度的影响铅酸蓄电池的容量，通常系随着硫酸电解液浓度的变化而变化。极板细孔中的电解液浓度，确定铅酸蓄电池的工作电压和输出容量。因为电解液的浓度，决定电极电位的变化，影响着电液扩散速度和铅酸蓄电池的内阻。实验证明，铅酸蓄电池的容量系随硫酸电解液浓度增加而增大，且成直线关系。然而，若电解液浓度过大，将使电解液粘度增加，反而增加了电解液的扩散，降低了铅酸电池容量的输出。 第三节 铅酸蓄电池充电和放电方法一

34、恒流充电充电过程中，充电电流自始至终不变，叫做恒流充电。恒流充电的优点是在条件许可下，可以采用较大电流充电，从而缩短充电时间，但是在充电后期，冒气多，耗费电力多。同时极板活性物质要变得疏松，对电池寿命不利。常用的是改进恒流充电法，即蓄电池在充电初期用较大电流充电；当蓄电池端电压上升到2.42.5伏时，改用较小的电流充电.正常充电的电流及充入的电量列表于2-1，也可以使用厂家规定的数据。铅酸蓄电池正常充电和充入电量表2-1 电池类型充电电流充入电量为上次 放电量的倍数第一阶段第二阶段固定型电池1.31.4倍起动型电池1.21.3倍蓄电池车电池1.31.4倍铅酸蓄电池充电终了，可按下列几个指标判定

35、：1固定型铅酸蓄电池充电终了端电压为：2.62.75V（管式为2.62.8v）三小时以上不变，移动式铅酸蓄电池充电终了端电压在2.42.6伏三小时以上不变。2固定型铅酸蓄电池比重到1.2151.220（15）连续3小时不变。内燃机启动用电池比重到1.261.28（15）三小时以上稳定不变。3极板上下均匀发生气泡，停充一小时后用0.1C10再充时，10分钟内剧烈冒泡。4充入电量为上次放出容量的1.251.43倍。管式正极板，因其有效物质比额定容量所需的有效物质多，所以充电时间要适当延长。二恒压充电法铅酸蓄电池在充电过程中，充电电源电压始终保持一定，叫做恒压充电法。电池利用恒压法充电时，其电流。

36、其中 U被测电池的端电压E被测电池的电动势R充电电路中内阻。以上式中可看出：充电开始时，由于电动势小，所以充电电流很大；充电中期和后期，由于电池极化作用的影响，正极电位变得更高，负极电位变得更低，所以电动势增大，故充电电流减少。这种充电方法优点在于，一是电解水很少，二是可避免充电后期的过充电。其缺点是：充电开始时，电流很大，正极活性物质由变成或pb时体积变化收缩太快，影响活性物质的机械强度。此外，充电末期，由于电流过小，使极板深处的不易反应，形成长期充电不足，影响电池的使用寿命。三低压恒压充电技术（1）蓄电池的寿命根据蓄电池充放电的化学方程式 可逆原理，电池是用之不尽的，但实际电池是有寿命的。

37、a.充放电循环次数与寿命的关系从方程式可以看出在放电过程中正负极板分别由和pb变成，对于每个分子是膨胀的过程，也是多孔性被堵塞的过程；反之，在充电时，是缩小的过程。这就说明电池经过一次充放电，极板体积就经过一次膨胀与收缩的动态变化，就会使一些有效物质从极板栅中跌入槽内，极板有效面积因而减少，电池容量相应减低，从而说明电池的寿命与充放电循环周期有关。b.硫化与寿命的关系由于电池放电后不及时充电，使一部分有效物质不能用一般充电方法使其还原，而形成硬化的硫酸铅（硫化），减少了电池的容量，当硫化达到一定程度时，电池寿命也就告终。总之，如果维护工作正常，电池的寿命主要决定于充放电循环周期。（2）浮充制浮

38、充制是指整流器与蓄电池并联供电与负载，如图2-5所示当交流电正常供应时，负载电流由交流电经整流后直接供电于负载，蓄电池处于微电流（补充其自放电所耗电能）充电状态；当交流停供时才由蓄电池单独供电于负载，故蓄电池经常处于充足状态，大大减少了充放电循环周期，延长了电池寿命。（3）低压恒压充电技术所谓低压恒压充电，即过去传统的恒压充电法，但其不同点是，将蓄电池电压降低在2.3v/只左右。它的主要优点是因充电电压恒定不变，充电电流随着电池反电势上升而下降，故到充电终期电流非常小，因而被分解的氢氧气体和酸雾较少，节省蒸馏水和电能，减少维护工作量，改善了工作环境。目前国内外所指的低压恒压充电，实际上是低压恒

39、压浮充电，因为它的最高电压限制在2.3V/只左右，所以可以带负载在线充电。关于低压恒压充电端电压的选择，各国并不一样，见表2-2。各国交换机电源的浮充及充电电压表2-2国家法国美国日本英国德国澳大利亚瑞典比利时浮充（V/只）2.22.172.162.272.232.172.22.182.222.23均充（V/只）2.252.262.262.272.332.332.352.35（4）关于浮充电压的选择蓄电池浮充电压的选择是对电池维护得好坏的关键。如果选择得太高，会使浮充电流太大，不仅增加能耗，对于密封电池来说，还会因剧烈分解出氢氧气体而使电池爆炸。如果选择太低，则会使电池经常充电不足而导致电池加

40、速报废。图2-12中，是蓄电池的浮充电压，由整流器稳压方式提供（稳压精度必须达到1%）；为蓄电池充电电流，主要是补充蓄电池的自放电；由于蓄电池处于浮充（充足）状态，和基本不变，对于开口型电池，因电解液由各使用单位自行配制，故充电开始有所差异。对于阀控式密封铅酸蓄电池，出厂时已成定值，为此 式中，为蓄电池组额定容量；6为电池一昼夜自放电占额定容量的百分比，则由此可见，浮充电压应按电池的容量，质量（自放电的多少）而定，而不应千篇一律，照抄国外或沿用老资料，特别是阀控式密封铅酸蓄电池起自放电很小，故可降低浮充电压。对于阀控式铅酸密封蓄电池，因电解液，隔离极板均由厂家出厂时密封为定值，故应增加一个自放

41、电的指标。四铅酸蓄电池的放电铅酸蓄电池的放电方法有两种，一是对负荷实际供电。供电时间，供电电流都随负荷变化而变化，二是人工负荷法。这种放电往往是用来检验电池特性而使用的，通常以恒流方式进行。人工负荷放电的方法常见的有：电阻法、水阻法、放电机放电法。不管负荷放电，或人工放电，都不能过放电，过量的放电，对电池质量影响很大。放电终了的判定，可以从下面几点为指标：1输出的容量相当于该电池在这种放电小时率的保证容量。2电压已达到相当于这种放电小时率的规定值，即终了电压值。3固定型铅酸蓄电池，放电终了电压比重，应不低于1.170（15）。放电后期，端电压测量应改为数分钟一次，以防止电池过放电。第四节 现代

42、储能设备一阀控式密封铅酸蓄电池阀控式铅酸蓄电池（VRLA）是70年代末国外首先研制生产的一种新型的蓄电池，目前在国外应用较广泛。VRLA主要有吸附式（AGM）和胶体式（GEL）两种类型。与普通的铅酸蓄电池比较，VRLA具有很多优点，例如：体积小，占用机房面积小；无可流动的电液，可以倒置，运输和安装方便；使用中不产生酸雾，气体，可以安装于通信机房；运行中无需维护。可以远距离监视蓄电池运行状态等等。因此，VRLA一投放市场就深受用户欢迎，其使用量逐年增加。据美国GNB公司报道，目前VRLA 每年销量占蓄电池总销量的60%。传统的开口型电池，平时由于水的蒸发和充电终期的分解，需要经常补充蒸馏水。此外

43、在充电终期，氢氧从负正极板冒出时将稀硫酸带出形成酸雾，污染环境，必须及时冲洗。这就给维护人员带来很大的工作量。阀控式密封铅酸蓄电池的正负极板与电解液和一般铅酸电池一样，但其具有如下特点1密封程度高，电解液呈凝胶状或被吸收在高孔率的隔离板内，不象开口型电池中的电解液那样可以自由流动，所以阀控式密封铅酸蓄电池可以横放。2极板栅采用少锑或无锑铝合金，自放电小。3正、负极板全被隔离板包围，有效物质不易脱落，使用寿命长。4由密封好，水分不易蒸发，加之采用阴极吸收法抑制气体产生，利用负极容量相对于正极容量过剩来吸收氧气，而氢气发生量也甚微，故毋需增添蒸馏水。由于阀控式密封铅酸蓄电池具有以上特点，大大减少了

44、工作人员对电池的维护工作量，故也被称之为“免维护蓄电池”。但是，近几年人们逐渐发现VRLA的一些严重缺点，其中最突出的问题是使用寿命 达不到广告寿命时间 。据国外专家分析，影响VRLA 寿命的主要原因是正极板腐蚀，厂家一般按正极板腐蚀的速度估算VRLA 寿命，但实际腐蚀速度比设计速度快。水分损失：按照VRLA 设计理论，VRLA不会有水分损耗，但实际上由安全阀开启时少量水分溢出，水蒸汽可以通过蓄电池壳体渗透溢出，正极板在腐蚀反应中也消耗水分，因此在目前的技术水平上，VRLA 电池水分损失是不可避免的，而水分损失后又无法补充，VRLA 寿命问题已引起广大用户和有关厂家的关注，许多厂家致力于VRLA改进设计研究