鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2762次 | 2019年11月21日
電池組并聯(lián)使用為什么不合適?你了解并聯(lián)電路的特點(diǎn)嗎?
長(zhǎng)期以來(lái),無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,也不論是通信系統(tǒng)還是UPS系統(tǒng),人們都習(xí)慣于用兩組電池并聯(lián)起來(lái)與一臺(tái)UPS或一臺(tái)通信設(shè)備配套使用。不知道是因?yàn)榱?xí)慣勢(shì)力還是因?yàn)閯e的什么原因,這種并聯(lián)使用的方式竟成了設(shè)計(jì)者們和使用者們的一條必須遵循的原則,但筆者認(rèn)為,則大可不必,只要用戶能按照電池生產(chǎn)廠家的使用說(shuō)明書對(duì)電池維護(hù)保養(yǎng)好,只用一組電池也就足夠了,不但足夠,而且這一組電池的使用效果(如:電池的穩(wěn)定性、可靠性、均衡性、尤其是電池的使用壽命等)會(huì)比用兩組電池并聯(lián)使用時(shí)的情況好得多。特別是對(duì)于閥控式密封鉛酸蓄電池來(lái)講尤其是這樣。那么,筆者為什么積極的主張(甚至是不贊成)不宜將電池組并聯(lián)使用,并聯(lián)使用哪些利弊呢?
首先我們來(lái)回顧一下并聯(lián)電路的特點(diǎn)。在并聯(lián)電路中,總電壓等于各分路電壓。也就是說(shuō),加在并聯(lián)的兩組電池中的每一組電池上的充電電壓與總充電電壓相等,即U總=U1=U2。又根據(jù)I=U/R的公式,經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得知,I1≠I2(因?yàn)閮山M電池的內(nèi)阻肯定是不會(huì)一樣的,即R1≠R2,在U1=U2情況下,肯定得出I1≠I2的結(jié)果)。這就是說(shuō),在同樣大小的充電電壓情況下,兩組并聯(lián)使用的電池組,其每一組所得到的充電電流是不一樣的,內(nèi)阻大的其充電電流小,內(nèi)阻小的其充電電流大。這樣,就有可能造成充電電流小的那組電池經(jīng)常處于充電不足的狀態(tài),久而久之,這組電池可能因長(zhǎng)期虧電而硫酸鹽化更加加大其內(nèi)阻,其內(nèi)阻越大,充電電流更小,由于造成了這樣一個(gè)惡性循環(huán)而導(dǎo)致這組電池的使用壽命大大縮短。而只用一組電池就不存在這種情況。就此一點(diǎn),就足以說(shuō)明電池組單組使用的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于并聯(lián)使用了。因此,筆者建議用戶在能夠用一組電池就可以滿足設(shè)備的需要情況下,絕對(duì)不要用兩組電池并聯(lián)使用,否則既會(huì)縮短電池的使用壽命,增加使用成本,又會(huì)降低電池的綜合性能,不應(yīng)該做這種勞民傷財(cái)?shù)氖虑椤H绻驗(yàn)樵O(shè)備的功率大,用兩組電池并聯(lián)仍不能滿足設(shè)備功率需要的情況下,而采用2組以上,如3組、4組,甚至更多組的電池并聯(lián)使用,那就更無(wú)必要了,兩組電池并聯(lián)使用已經(jīng)帶來(lái)了諸多的不利,更多組電池的并聯(lián)使用就更復(fù)雜,更不利了。在這種情況下,一定要選用能夠滿足設(shè)備功率需要的大容量型號(hào)的電池就可以了,若12V系列電池中沒(méi)有大容量規(guī)格的,可以選用2V系列電池,2V系列電池中,各種大容量的都有,可以說(shuō)你需要多大的就可以做成多大的,據(jù)筆者所知,目前國(guó)內(nèi)已有的2V系列電池最大的可以達(dá)到6000Ah。
當(dāng)然,設(shè)計(jì)者和使用者從提高備用電源供電的可靠性這一點(diǎn)來(lái)考慮也是可以理解的,怕萬(wàn)一交流電停電時(shí),兩組電池中有一組不能供電時(shí)還可以有另外一組電池來(lái)保證,即使是干???點(diǎn)勞民傷財(cái)?shù)氖乱仓怠<偃羰菑倪@一角度出發(fā)而考慮采用電池組并聯(lián)使用,筆者也只贊成最多用兩組電池并聯(lián),若2組以上并聯(lián)那絕對(duì)是有害無(wú)益之舉。假若非采用2組電池并聯(lián)不可的情況下,請(qǐng)大家也應(yīng)同時(shí)遵循以下原則:一是并聯(lián)使用的電池必須是同一個(gè)廠家生產(chǎn)的,且是同型號(hào)、同規(guī)格的電池;二是并聯(lián)使用的電池必須是新舊狀態(tài)一致的;三是同一批號(hào)同時(shí)出廠的;四是同時(shí)安裝同時(shí)使用。
鉛酸蓄電池是一個(gè)正極、液體傳質(zhì)受限的水電化學(xué)體系。這個(gè)體系在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有氣體產(chǎn)生(析氫、析氧),造成水的損耗。因此需要進(jìn)行添水補(bǔ)液的維護(hù)。
免維護(hù)(指不需加水補(bǔ)液)是人們最樸素的本能要求,在實(shí)現(xiàn)鉛酸電池免維護(hù)的進(jìn)程里,已經(jīng)走過(guò)很漫長(zhǎng)、很曲折的道路,其中不乏采用催化消氫、輔助電極等途徑。
4、利用供電高峰充電
對(duì)于UPS電源長(zhǎng)期處于市電低電壓供電或頻繁停電的用戶來(lái)說(shuō),為防止電池因長(zhǎng)期充電不足而過(guò)早損壞,應(yīng)充分利用供電高峰(如深夜時(shí)間)對(duì)電池充電以保證電池在每次放電之后有足夠的充電時(shí)間。一般電池被深度放電后,再充電至額定容量的90%至少需要10~12h左右。
5、注意充電器的選用
UPS電源用的免維護(hù)密封電池不能用可控硅式的快速充電器進(jìn)行充電。這是因?yàn)檫@種充電器會(huì)造成蓄電池同時(shí)處于既瞬時(shí)過(guò)流充電又瞬時(shí)過(guò)壓充電的惡劣充電狀態(tài)。這種狀態(tài)會(huì)使電池可供使用容量大大下降,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使蓄電池報(bào)廢。在采用恒壓截止型充電回路的UPS電源時(shí),注意不要將電池電壓過(guò)低保護(hù)工作點(diǎn)調(diào)得過(guò)低,否則,在它充電初期容易產(chǎn)生過(guò)流充電。當(dāng)然,最好選用既具有恒流,又有恒壓的充電器對(duì)其進(jìn)行充電。
6、保證電源環(huán)境溫度
電池可供使用的容量與環(huán)境溫度密切相關(guān)。一般情況下,電池的性能參數(shù)都是室溫為20℃條件下標(biāo)定的,當(dāng)溫度低于20℃時(shí),蓄電他的可供使用容量將會(huì)減少,而溫度高于20℃時(shí),其可供使用的容量會(huì)略有增加。不同廠家不同型號(hào)的電池受溫度影響的程度不同。據(jù)統(tǒng)計(jì),在-20℃時(shí),蓄電池可供使用容量只能達(dá)到標(biāo)稱容量的60%左右。可見(jiàn)溫度的影響不可忽視。
當(dāng)然,要延長(zhǎng)電池組的使用壽命不但在維護(hù)使用上要注意,而且在選擇時(shí)就應(yīng)充分考慮負(fù)載特性(電阻性、電感性、電容性)及大小。不要長(zhǎng)期使電池處于過(guò)度輕載運(yùn)行,以免電池放電電流過(guò)小導(dǎo)致電池報(bào)廢。
通常有兩種方法。
第一種方法是通過(guò)測(cè)量電池瞬時(shí)短路電流來(lái)估算電池的內(nèi)阻,進(jìn)而判斷電池電量是否充足;第二種方法是用電流表串聯(lián)一只阻值適當(dāng)?shù)碾娮?,通過(guò)測(cè)量電池的放電電流計(jì)算出電池內(nèi)阻,從而判斷電池電量是否充足。
第一種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便,用萬(wàn)用表的大電流檔就可直接判斷出干電池的電量,缺點(diǎn)是測(cè)試電流很大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)干電池允許放電電流的極限值,在一定程度上影響干電池使用壽命。第二種方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試電流小,安全性好,一般不會(huì)對(duì)干電池的使用壽命產(chǎn)生不良影響,缺點(diǎn)是較為麻煩。
筆者用MF47型萬(wàn)用表對(duì)一節(jié)新2號(hào)干電池和一節(jié)舊2號(hào)干電池分別用上述兩種方法進(jìn)行測(cè)試對(duì)比。假設(shè)ro是干電池內(nèi)阻,RO是電流表內(nèi)阻,用第二種測(cè)試方法時(shí),RF是附加的串聯(lián)電阻,阻值3歐姆,功率2W。
實(shí)測(cè)結(jié)果如下。新2號(hào)電池E=1.58V(用2.5V直流電壓檔測(cè)量),電壓表內(nèi)阻為50k歐姆,遠(yuǎn)大于ro,故可近似認(rèn)為1.58V是電池的電動(dòng)勢(shì),或稱開(kāi)路電壓。用第一種方法時(shí),萬(wàn)用表置5A直流電流檔,電表內(nèi)阻RO=0.06歐姆,測(cè)得電流為3.3A。所以ro+RO=1.58V÷3.3A≈0.48歐姆,ro=0.48-0.06=0.42歐姆。用第二種方法時(shí),測(cè)得電流為0.395A,RF+ro+RO=1.58V÷0.395A=4歐姆,電流500mA檔內(nèi)阻為0.6歐姆,所以ro=4-3-0.6=0.4歐姆。
舊2號(hào)電池用第一種方法測(cè)量時(shí),先測(cè)得開(kāi)路電壓E=1.2V,電表內(nèi)阻RO=6歐姆,讀數(shù)為6.5mA,萬(wàn)用表置50mA直流電流檔,ro+RO=1.2V÷0.0065A≈184.6歐姆,ro=184.6-6=178.6歐姆。用第二種方法,測(cè)得電流為6.3mA,ro+RO+RF=1.2V÷0.0063A=190.5歐姆,ro=190.5-6-3=181.5歐姆。
顯然兩種測(cè)試方法的結(jié)果基本一致。最終計(jì)算結(jié)果的微小差別是由于讀數(shù)誤差、電阻RF的誤差以及接觸電阻等多方面因素造成的,這種微小誤差不致影響對(duì)電池電量的判斷。如果被測(cè)電池的容量小、電壓高,則應(yīng)將RF的阻值適應(yīng)增大。