蓄電池的容量及內(nèi)阻測試

普通鉛酸蓄電池由于是敞口式、富電解液，可以通過調(diào)節(jié)硫酸比重來檢測及調(diào)節(jié)各單體蓄電池性能。而閥控密封式鉛酸蓄電池只能通過均衡充電來調(diào)節(jié)整組蓄電池中個別落后的單體蓄電池，補(bǔ)充運(yùn)行中浮充電的不足，對于運(yùn)行中蓄電池的充電程度、剩余容量及各單體蓄電池之間容量差異，則不能直接測量，這又是閥控密封式鉛酸蓄電池用戶急需了解和掌握的。影響蓄電池運(yùn)行的因素主要有以下幾個。

①蓄電池選型配組。

②串并聯(lián)方式。

③安裝時連接線纜與極柱的可靠性。

④浮充電壓值、均充電壓值及過放電電壓值的設(shè)定。

⑤蓄電池外環(huán)境，如溫度、通風(fēng)、蓄電池有無過放過充。

⑥

充電裝置的紋波系數(shù)大小及是否有蓄電池管理功能。

上述影響蓄電池運(yùn)行的因素在85%的蓄電池用戶中都不同程度地存在，也是造成蓄電池單體之間容量衰減不齊和失效的主要原因。

蓄電池的測試項目

測試蓄電池的目的是為了確定該蓄電池是否能滿足使用要求，這在更換蓄電池和判定原有蓄電池是否失效時是必須的。通常對蓄電池的要求有以下幾個。

①蓄電池的端電壓滿足額定或使用要求。

②蓄電池應(yīng)具有在啟動放電瞬間就能輸出大電流的特性。

③蓄電池應(yīng)具有滿足要求的一定容量和內(nèi)阻，以保證蓄電池的供電時間。

從以上對蓄電池的要求可見，單憑測量蓄電池的端電壓是不能確定蓄電池好壞的。為此，應(yīng)對蓄電池進(jìn)行以下項目的測試。1.離線測量蓄電池的端

電壓根據(jù)《電信電源維護(hù)規(guī)程》的要求，一組蓄電池的單體端電壓不允許超出蓄電池平均單體電壓的±50mV（超出電壓范圍的蓄電池可能是由沒有正常充電或蓄電池故障引起的）。閥控密封式鉛酸蓄電池在正常浮充狀態(tài)下的充電電流，一是補(bǔ)償蓄電池自放電的損耗，二是用于蓄電池內(nèi)部氧循環(huán)復(fù)合反應(yīng)。這個電流值在一般情況下非常小，通常只有幾安培。在浮充狀態(tài)下，端電壓不能準(zhǔn)確反映出蓄電池內(nèi)阻的大小。同時，由于蓄電池的浮充電壓和電流的關(guān)系受蓄電池內(nèi)部氧氣復(fù)合的影響，單體蓄電池浮充電壓的偏移范圍較大，因此，采用在線檢測蓄電池端電壓的方法所獲得的結(jié)果存在誤差。曾出現(xiàn)過浮充端電壓正常而放電時蓄電池不能放電的情況，所以這種檢測方法不能準(zhǔn)確地判斷蓄電池的狀況。

離線測量蓄電池的端電壓是指蓄電池在脫離原連接線路的情況下，使用萬用表的DC電壓擋或電壓表直接測量蓄電池兩端的電壓。被測蓄電池端電壓應(yīng)為12V左右（對12V的蓄電池而言），最低不能低于10.5V。不足10.5V的蓄電池即為欠壓或可能已經(jīng)失效的蓄電池。若這種蓄電池在經(jīng)過充電或激活充電后端電壓仍達(dá)不到12V，則為失效蓄電池2.測試啟動瞬間輸出大電流的特性

測試蓄電池是否具有啟動瞬間輸出大電流的特性，對不在線的供電系統(tǒng)由市電供電向蓄電池供電的轉(zhuǎn)換時間要求短于7ms，一般設(shè)計為4～5ms。這就是說，一旦市電供電中斷，蓄電池必須在短于4～5ms的時間內(nèi)輸出負(fù)載所需的電流。有些失效的蓄電池能夠滿足端電壓和容量的要求，但不能在短于4～5ms的時間內(nèi)使放電電流達(dá)到瞬間輸出大電流的要求。這種蓄電池造成的UPS故障表現(xiàn)為，UPS在空載或輕載時能逆變轉(zhuǎn)換成功，增大到正常負(fù)載時逆變失敗。3.蓄電池內(nèi)阻測試

質(zhì)量良好的蓄電池內(nèi)阻為20～30mΩ，當(dāng)內(nèi)阻超過80mΩ時，需要對蓄電池進(jìn)行均衡充電處理或活化處理。蓄電池內(nèi)阻的增大，必然伴隨實(shí)際輸出能量的降低，從而表現(xiàn)為蓄電池容量的減小。測試蓄電池內(nèi)阻是否增大，不能用萬用表的電阻擋直接測量，應(yīng)采用間接測量計算的方法。蓄電池的測試方法1.蓄電池巡檢法

在放電狀態(tài)下，對蓄電池組的各只蓄電池的端電壓進(jìn)行巡回檢測，找出端電壓下降最快的一只，將其確認(rèn)為落后蓄電池，再對此蓄電池進(jìn)行在線放電，檢測其容量，即代表該組蓄電池的容量。蓄電池巡檢法的條件是蓄電池的浮充電流一般為3～5mA/Ah，相對于蓄電池的10h率放電電流而言是很小的，其誤差在5%以內(nèi)。這種方法方便易行，但不能全面反映蓄電池組每只單體蓄電池的情況。2.蓄電池溫度測量法

除去電化學(xué)反應(yīng)的吸熱和放熱外，由于蓄電池存在內(nèi)阻，使得蓄電池在充、放電過程中，當(dāng)有電流經(jīng)過時，蓄電池內(nèi)部會產(chǎn)生熱量，這部分熱量會引起蓄電池的溫度發(fā)生變化。在同樣電流的條件下，蓄電池內(nèi)阻不同，蓄電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱量不同，蓄電池的溫度就不同。蓄電池溫度測量法是在蓄電池負(fù)極柱根部安置溫度傳感器，通過測量在線蓄電池的溫度，找出溫度異常的蓄電池。這實(shí)際上是將蓄電池的內(nèi)阻通過溫度間接地反映出來，測量時應(yīng)避免因接觸電阻而造成的誤差。研究表明，不論是恒流放電，還是限壓恒流充電或浮充狀態(tài)，荷電量最小的蓄電池溫度最高。該方法因其測試簡便和測試結(jié)果的直觀性受到一定的重視。3.電導(dǎo)測量法

電導(dǎo)測量法是指向蓄電池的兩端加一個已知頻率和振幅的交流電壓信號，測量出與電壓同相位的交流電流值，其交流電流分量與交流電壓的比值即為蓄電池的電導(dǎo)。電導(dǎo)是頻率的函數(shù)，不同的測試頻率下有不同的電導(dǎo)，在低頻率下，蓄電池電導(dǎo)與蓄電池容量相關(guān)性較好。一般測量頻率為20～30Hz，對于大容量蓄電池，頻率要低于10Hz。蓄電池的容量越小，蓄電池電阻越大，電導(dǎo)越小。電導(dǎo)測量法需要通過放電來記錄蓄電池的電導(dǎo)隨其容量變化的曲線，根據(jù)蓄電池廠家提供的出廠蓄電池的電導(dǎo)與放電的數(shù)據(jù)，以及日常定時檢測運(yùn)行中蓄電池的電導(dǎo)，對照電導(dǎo)與容量的曲線查出蓄電池實(shí)際容量。4.電壓、電流回路測試法

應(yīng)用電壓、電流回路測試法，在電流回路中設(shè)有一個限流電阻，確保測量出在1～2s（用電子門開關(guān)控制）內(nèi)的單體蓄電池放電電流ΔI，在電壓回路中，單體蓄電池端電壓變化ΔU，如圖1所示。根據(jù)下式可計算出蓄電池的內(nèi)阻。圖1

電壓回路中電梯蓄電池端電壓變化蓄電池容量的檢測

容量檢測是在蓄電池在線或離線的情況下，以[插圖]電流對假負(fù)載進(jìn)行放電，當(dāng)有一只蓄電池端電壓首先降至放電終止電壓時停止放電，蓄電池組的容量就以該蓄電池的容量為代表。蓄電池應(yīng)每兩年進(jìn)行一次容量試驗(yàn)，使用5年后宜每年一次。除此之外，應(yīng)每年以實(shí)際負(fù)載進(jìn)行一次核對性放電試驗(yàn)，放出蓄電池額定容量的30%～40%，通過積累數(shù)據(jù)，描繪每年的放電曲線，經(jīng)過比較和分析來判定運(yùn)行中蓄電池的容量。這種方法正是蓄電池帶載試驗(yàn)方法。其基本依據(jù)為

式中，Ud為蓄電池帶載時的端電壓；Uj為蓄電池靜態(tài)端電壓；If為蓄電池放電電流；Rn為蓄電池的內(nèi)阻。

當(dāng)Rn增大時，則Ud降低，因此，在放電時可方便檢查到內(nèi)阻大的蓄電池。

容量試驗(yàn)是檢測蓄電池容量最直接、最可靠的方法。同時，不論是在線檢測還是離線檢測，都必須設(shè)置備用電源作為防范措施，以保證系統(tǒng)安全。但是，容量試驗(yàn)因?yàn)樾铍姵亟M數(shù)多，放電時間長，放電后又要及時進(jìn)行充電，所需的人力和電能消耗很大，對蓄電池本身也有一定的損耗。同時，在操作過程中，在脫開和連接蓄電池及假負(fù)載時，由于電壓的存在使得操作帶有危險性。

為克服上述檢測方法的不足，部分廠家開發(fā)了蓄電池檢查單元。其檢查原理是將智能充電器整流器電壓緩慢下降，一直降到蓄電池正常電壓以下，若這時蓄電池開始放電而且能堅持一段設(shè)定的時間，則智能充電器的面板顯示屏上給出蓄電池有效；若蓄電池這時不放電，但由于整流器仍繼續(xù)向負(fù)載供電，使電源系統(tǒng)仍處于正常供電狀態(tài)，系統(tǒng)所帶負(fù)載不受任何影響，但面板顯示屏上已給出蓄電池失效應(yīng)更換的信息。這項檢查可以自動進(jìn)行，可以事先設(shè)定每隔多長時間檢查一次，每次檢查可以設(shè)定到何時自動進(jìn)行或人工進(jìn)行，可在面板控制屏上設(shè)置。

當(dāng)前的測量儀器多采用的是交流注入和瞬間負(fù)載測試（直流測量）兩種方法。使用交流注入的儀器（如測量阻抗或電導(dǎo)的儀表），在測量時會對蓄電池施加一個交流的測試信號，然后再測出相應(yīng)的電壓和電流，阻抗的讀數(shù)U/I會隨頻率而變化。采用交流方式的儀器存在易受充電器紋波電流和噪聲源干擾的問題，并且有些設(shè)備不能在線（連接充電器和負(fù)載，并處于浮充狀態(tài)）對蓄電池進(jìn)行測試。使用頻率為60Hz和50Hz的交流測試電流更不可取，因?yàn)檫@是充電器紋波和噪聲源的主要頻率。

測試蓄電池的設(shè)備、儀器雖然很多，但使用的方法只有兩類：一是深放電恒流控制的測試方法，二是蓄電池內(nèi)阻（電導(dǎo)）測試方法。第1類方法也稱蓄電池容量試驗(yàn)，它是一種傳統(tǒng)的方法，測試的結(jié)果準(zhǔn)確，但現(xiàn)場要做拆裝、連接導(dǎo)線等煩瑣工作，需要時間長。第2類方法所用的測試儀器輕便，操作簡單，但測試結(jié)果不能說明蓄電池容量的確切值，只起到判別蓄電池狀況的作用。

通常，蓄電池技術(shù)手冊中提到的蓄電池容量指的就是蓄電池的標(biāo)稱容量（也叫額定容量），它是以蓄電池液體溫度在25℃的條件下，通過10h率恒流放電，蓄電池電壓下降到1.8V所顯示的容量。

《電信電源維護(hù)規(guī)程》中對蓄電池容量試驗(yàn)是這樣規(guī)定的：蓄電池組在充足電量的情況下脫離開供電系統(tǒng)，以10h率恒流單獨(dú)對假負(fù)載放電，當(dāng)放電時間達(dá)10h或其中一只蓄電池電壓下降到1.8V時即停止放電，此時計算出25℃時的容量，為本次試驗(yàn)所得的蓄電池容量。

從上面的規(guī)定可以看到，蓄電池容量試驗(yàn)實(shí)際就是標(biāo)稱容量的實(shí)施方法，按此方法檢測出的容量肯定是最準(zhǔn)確的。在這種方法中有一個特點(diǎn)，雖然是在進(jìn)行整組蓄電池容量試驗(yàn)，但實(shí)質(zhì)是以電壓下降最快的一只蓄電池（也稱落后蓄電池）的容量為準(zhǔn)。換句話說是落后蓄電池的容量就是這組蓄電池的當(dāng)前容量，也可以說是通過蓄電池容量試驗(yàn)找出了落后蓄電池。這種方法存在下列缺點(diǎn)。

①容量試驗(yàn)將加速蓄電池的老化失效進(jìn)程，縮短蓄