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铅酸蓄电池并联使用故障多的原因分析

在一些场合下,常可看到将铅蓄电池组并联使用的情况。这主要是由于设计和使用人员不了解铅蓄电池性能所采用的错误做法,有时是由于特殊工作条件的要求。

  现在分析并联铅蓄电池在使用中的特殊问题。

  在图3-1中,两组铅蓄电池在并联状态下工作。


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在放电时:i=iA+iB;在充电时:I=IA+IB。

  如能保障:iA=iB、IA=IB,则这个并联铅蓄电池组工作状态是正常的。但这只是理想状态,在实际工作中:iA≠iB、IA≠IB。          

  A、B两个铅蓄电池组串联的单节数越多,充放电循环次数越多,每次吞吐的容量数量越多,A、B之间充放电的电流差值就越大。

  两个电动汽车电池,都是6个单格,虽然名义电压都是12V,实际电压值却不一样。这是由于铅蓄电池中电解液密度不一致和连接的电阻不一致造成的。即使新铅蓄电池启用时注入的酸是同密度的,在后来的使用中因种种原因也会造成差异。当把两节铅蓄电池并联之后,电压高的铅蓄电池会向电压低的铅蓄电池“充电”,其电流大小可用电流表测得。这种充电有时竟长达24h之久。在电压相差较多时,并联瞬间会看到明显的火花。这样的铅蓄电池配合使用,启动发动机时看不出问题,转入充电工况时,两个铅蓄电池各自得到的充电电流是不一样的。由于铅蓄电池内阻很小,所以两组铅蓄电池内部性能略有差异,会使整个铅蓄电池组的充电结果表现出明显不同。电压较高的铅蓄电池得到的充电电流小,电压较低的铅蓄电池得到的电流大;得到电流大的电池温升高,温升高导致电解液密度下降,密度降低又导致铅蓄电池组端电压降低,这是一个恶性循环。这种破坏是以加速度方式进行的。用手触摸并联使用的电动汽车电池,常可明显感到两个铅蓄电池温度不一样。如果铅蓄电池内部没有损坏,调节两节电池中电解液的密度使其一致,可减缓这种恶性循环。如果两铅蓄电池中有某个单格损坏,由于端电压偏低太多,充电电流全部从该级电池中流过,不但该组12V铅蓄电池报废,另一组也会因长期得不到补充电而加速硫化。

  当新旧程度不同的铅蓄电池并联使用时,这种损坏尤为明显。因此,将铅蓄电池的并联工况改为串联工况,铅蓄电池的使用寿命至少会延长1/3。

  在汽车上,通常有12V和24V两种工作电压。12V用于汽油发动机,24V用于柴油发动机,这是由于柴油发动机的压缩比都在14以上,启动时要求电动机能输出较大功率。如果保持同12V时一样的工作电流,改用24V电压,启动功率就增大一倍。一般情况下,机动车上的启动电动机和发电机都是同电压档次的。

  国产的某型柴油汽车,其启动电机的电压是24V,发电机的电压却是12V。发动机启动时,转换开关将两节12V铅蓄电池串联起来;发动机启动后,再用转换开关将两节12V铅蓄电池串联起来。这种车型上的铅蓄电池的寿命比其他车短得多。

  并联电池的故障发生在铅蓄电池使用的后期。当新铅蓄电池组合时,这个问题不表现出来。根据实验的结果,并联铅蓄电池组的电压即使开始不一致,一段时间后也会逐步趋于一致。但是在旧铅蓄电池组,由于其中铅蓄电池有损坏单节,故障铅蓄电池的电压是不能达到正常的,铅蓄电池组的偏流就会长期存在,以致造成整组电动汽车用铅蓄电池损坏的事故。

  铁路部门使用的东方红型机车,起初铅蓄电池组采用两组96V铅蓄电池,用8个12V的6Q-180铅蓄电池串联后并联构成。铅蓄电池由于充电不均衡常使铅蓄电池单组发热,常常打开铅蓄电池仓门,就能感到一股热浪,铅蓄电池故障多,铅蓄电池组的寿命只有3个月左右,损坏率高。后改为48个N300电池串联工作,铅蓄电池故障率锐减,使用寿命延长到3年以上。

  有时,没有合适的大容量铅蓄电池供使用,或由于安装尺寸所限,只能采用小容量铅蓄电池并联使用,这时应按图3-2所示方式并联。在两个铅蓄电池组的等电压点连接一条均压线,铅蓄电池组正常工作时,均压线上没有电流。当铅蓄电池组发生不均衡时,这种连接能将不均衡压缩到2个单节的范围,不至于将故障扩大到整个蓄电池组。这种铅蓄电池阵的组合方式能使并联副作用降到最低程度。


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