VRLA電池及其應(yīng)用

例如，100Ah/2V，DekaUnigyII電池，AVR85－23，電解液總重14.76kg，水重約10kg，20年失水10％約1kg，每年失水50g，相當(dāng)于約44.4g氧氣及5.5g多氫氣，或者說(shuō)約1.4個(gè)摩爾的氧氣，約2.8個(gè)摩爾的氫氣，常溫常壓下1摩爾氣體為22.4升，因而推出每年該電池約釋放氣體90升左右。

假如運(yùn)行條件惡劣，長(zhǎng)期過(guò)充電，充電電壓升高，則產(chǎn)生氣體會(huì)增加。當(dāng)用AVR85－23，220V系統(tǒng)時(shí)，可串聯(lián)108個(gè)2V單體電池，釋放氣體量也增至100倍以上。由于氫氣的易爆性，通風(fēng)是必要的。

此外水損的另一途徑是水分子透過(guò)電池外殼擴(kuò)散到電池外部空間。

65電池剩余容量計(jì)算公式

VRLA電池的使用壽命與產(chǎn)品質(zhì)量、使用條件、環(huán)境與維護(hù)等多方面因素相關(guān)，是一個(gè)隨機(jī)變量，其一般公式為；

Qt=Qe－λt（5）

式中：Q為新裝電池所測(cè)實(shí)際容量Ah（可能大于、等于或小于標(biāo)稱容量）；

Qt為經(jīng)過(guò)時(shí)間t后該蓄電池的容量Ah，

λ為失效率，表示在蓄電池工作到時(shí)間t未失效,爾后單位時(shí)間發(fā)生失效的概率（λ1）。

從電池的出廠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如已知t，則可以求電池失效概率，得出λ,t，進(jìn)而可推算Q值等。

66電池的熱損耗

VRLA電池與任何能源一樣，其電能－化學(xué)能轉(zhuǎn)換效率不可能100％，充電時(shí)電能變成化學(xué)能貯存在電池內(nèi)部，放電時(shí)，化學(xué)能變成電能，主要消耗在外部電路。

根據(jù)電學(xué)公式，充電時(shí)，電池吸收能量為：

W=UIt=EIt＋I(xiàn)2R0t(6)

式中：U為充電電壓（V）,I為充電電流（A）,W為充電電能（Wh或kWh）,R0為充電電池內(nèi)阻（Ω），E為充電電池電勢(shì)（V），t為充電時(shí)間（h）。

例如，DekaUnigyII系列電池，型號(hào)為AVR85－23，1000Ah/2V單體電池R0=0.33mΩ,充電電流=200A=0.2C10,充電電壓=2.30V,充電電池電勢(shì)=2.25V,則有

EIt=2.25V×200t=450t

I2R0t=2002×0.33×10－3t=13.2t

另外考慮到放電過(guò)程的損耗，總的電池內(nèi)部損耗應(yīng)為6％左右。

考慮到其它化學(xué)損耗，電阻的變化等因素，故各種電池的效率并不相同，一般認(rèn)為可達(dá)90％～93％。

67選用配套電池容量

從電力合閘的要求，選用配套電池容量（短路電流），有的廠家對(duì)VRLA電池直接給出短路電流值，如Deka電池也有廠家給出15s、5s放電電流值等，但一般均只有5、10、15、30分鐘及以上放電數(shù)據(jù)。

已知合閘沖擊電流Ich，有一選用配套電池容量Cb的經(jīng)驗(yàn)公式為：

Cb=KIch(7)

式中：K為選用配套電池系數(shù),取0.2。

至于合閘電源的電壓為110V或220V等，則可選電池串聯(lián)達(dá)到所要求的電源電壓等級(jí)。例如0.5s沖擊電流167A，選電池為容量33.4Ah，靠上一檔整數(shù)為40Ah。

68對(duì)直流48V、110V、220V、380V電源的電池個(gè)

數(shù)選擇

對(duì)48V系統(tǒng)2V單體取24只

6V單體取8只

12V單體取4只

對(duì)110V系統(tǒng)2V單體取54只（或53只）

6V單體取18只

12V單體取9只

對(duì)220V系統(tǒng)2V單體取108只（或106只）

6V單體取36只

12V單體取18只

對(duì)380V系統(tǒng)2V單體取180只

6V單體取60只

12V單體取30只

一般而言，需考慮具體直流負(fù)載的工作電壓水平，通常取2V單體連成直流系統(tǒng)較好，易于配置調(diào)整所需直流電壓，但2V系統(tǒng)串聯(lián)太多，如出現(xiàn)個(gè)別電池極性接反，不易從總體直流電壓查出安裝錯(cuò)誤。

69電解液密度對(duì)容量的影響

VRLA電池的電勢(shì)大小與蓄電池極板上活性物質(zhì)的電化性質(zhì)和電解液的密度有關(guān)，與極板的大小無(wú)關(guān)。計(jì)算電勢(shì)E的公式為：

E=0.85＋d（8）

式中：d為蓄電池極板微孔中即隔膜中的電解液密度

充電后為：E=0.85＋1.30=2.15V

放電后為：E=0.85＋1.15=2.00V（水的密度為1.00g/cm3）

應(yīng)該注意，E為電池電動(dòng)勢(shì)即電池開(kāi)路端電壓，這與電池的閉路電壓是兩個(gè)概念。當(dāng)電池內(nèi)部發(fā)生故障，內(nèi)阻增大，盡管此時(shí)電勢(shì)仍高達(dá)2V以上，但電池容量已經(jīng)不夠了，故測(cè)量開(kāi)路端電壓很難判定電池是否完好。

610電池內(nèi)阻R0的測(cè)量

VRLA電池內(nèi)阻是一個(gè)變量，它與極板，電解液有關(guān)，而極板在充電過(guò)程中不停變化，電解液也不斷變化（H2OH2SO4），當(dāng)電池充滿電時(shí)，電池內(nèi)阻最小，隨著放電過(guò)程的延續(xù)，電解液變成水，而兩極金屬鉛板變成硫酸鹽，均顯電阻增大狀態(tài)，放電終止時(shí)，電阻急劇增大，以致外部無(wú)壓降，電壓全部降落在內(nèi)阻上。

通常標(biāo)稱電阻為出廠時(shí)充滿電后測(cè)試之內(nèi)阻，隨著電池的使用年限增加，實(shí)際內(nèi)阻會(huì)有變化，一般趨于增大。

實(shí)際內(nèi)阻R0計(jì)算公式為：

R0=(E－U)/I（9）

式中：U為電池短路電壓,I為短路電流。

根據(jù)實(shí)際測(cè)量值與出廠值比較，可以判定電池的好壞。

7結(jié)語(yǔ)

本文涉及電池安裝、承重計(jì)算、VRLA電池、VRLA電池發(fā)生氣體計(jì)算、UPS選用電池計(jì)算、VRLA電池對(duì)充電器的要求、VRLA電池的放電容量檢測(cè)方法等許多實(shí)用經(jīng)驗(yàn)公式，已被長(zhǎng)期實(shí)踐證明是有效的、可行的，本文所有數(shù)據(jù)均有出處，可供相關(guān)行業(yè)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行人員參考。