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易事特UPS电源80KVA72KW主机高频
型号: 80KVA72KW
品牌: 易事特
直流电压: 384V
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发布时间: 2020-07-07 15:18
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讨论了蓄电池内阻的几种测量方法,并着重讨论了交流测量法的特点,并讨论了内阻在诊断蓄电池性能,及时发现落后电池中的使用方法。结合大量的工程数据,验证内阻作为判据的有效性。

后备电源的使用场合,往往采用的蓄电池容量很大,在几十到数千安时,电池的内阻值很小,随电池容量的增大,内阻减小,例如3000Ah的电池,其内阻值一般在50-70微欧。由于测量值的微小,为提高在线测量的准确度,因此需要考虑充电机存在充电纹波以及负载的微小变动。

直流方法是在电池组两端接入放电负载,测量电压的变化(U1-U2)和电流值(I)计算电池的内阻(R)。蓄电池从浮充状态切换到放电状态,典型的电压跌落过程如图3-4所示。通过一个专用的设备实现指定的恒流(一般采用较大电流,如40A以上),进行电压跌落的观察,测量两个电压值U1与U2,通过上式,计算得到蓄电池的内阻值。

两种情况的阻抗均为即阻抗是与频率有关的复阻抗,其模 |Z|= Vmax/Imax, 相角为φ。一般情况下激励引起的电压幅值变化小于10mV,这样能保证阻抗测量的线性。使用方波在技术实现上更为简单, 通过改变方波的频率可以测试电池的阻抗谱。

从理论上讲,向电池馈入一个交流电流信号,测量由此信号产生的电压变化即可测得电池的内阻。

R=Vav/Iav式中Vav----为检测到交流信号的平均值Iav为馈入交流信号的平均值在实际使用中,由于馈入信号的幅值有限,电池的内阻在微欧或毫欧级,因此,产生的电压变化幅值也在微伏级,信号容易受到干扰。尤其是在线测量时,会受到充电机或用电负载的影响。射频干扰也影响检波器的输出。

内阻在线测量技术分析后备电源的使用场合,往往采用的蓄电池容量很大,在几十到数千安时,电池的内阻值很小,随电池容量的增大,内阻减小,例如3000Ah的电池,其内阻值一般在50-70微欧。由于测量值的微小,为提高在线测量的准确度,因此需要考虑充电机存在充电纹波以及负载的微小变动。

不同测量方法对内阻值的影响

不同型号的测量仪器可能使用不同的内阻测量方法,尤其是不同的测试频率,所获得的电池内阻数据有较大的差异。美国Midtronics公司采用低频(30Hz)测量蓄电池的电导,而日本HIOKI公司则采用高频(1000Hz)进行阻抗的测量。当然电导与阻抗是一个互为倒数的关系,无论采用哪个名词对于蓄电池性能的判断都是一致的。从蓄电池的阻抗谱图来分析,仪器所测的内阻值除反映了欧姆内阻外,还部分反映了电化学阻抗。

无论那种测量方法,在数值上存在一定的差异,这当然由于测量原理的不同所致,同时测量的蓄电池内阻的含义不同。以下是对开口铅酸电池和阀控密封铅酸电池(VRLAB)用不同的仪器进行测试的数据对比。

对一组20只12V38Ah铅酸阀控蓄电池组,分别采用HIOKI3550内阻测试仪(工作频率1000Hz,测量电流为几十mA)和LM系列蓄电池在线监测装置(工作频率10Hz,测量电流1A)测量20只蓄电池的内阻,其结果如图2所示。从图1可以明显看出,LM系列蓄电池在线监测装置所测数据均比HIOKI3550的数值高。但从图2还发现,两种方法测量的数据虽存在差异,但反映蓄电池差异的趋势方面是一致,所以对于蓄电池内阻而言,如何反映蓄电池的差异,即对于内阻参数的合理使用,是重要的。\

在蓄电池的理论中,始终将蓄电池的内阻作为蓄电池的重要参数加以论述,但在实际中在,如何利用内阻参数的意义上,分歧较多。尤其在用蓄电池的内阻监测蓄电池性能失效方面,存在诸多争论。其实采用不同测量标准、不同条件下的测量蓄电池内阻,并讨论其意义(即与性能、容量等的关联性),由于标准不一,其结论自然不一。为了便于问题的分析,为此引入内阻的相对性、性的概念。

内阻参数的相对性与性内阻存在相对性与性的两方面特性,应充分认识内阻参数相对特性与特性的意义,从而全面把握内阻这一重要参数。

关于内阻参数的相对性方面是指,在众多铅酸蓄电池参数中,其内阻值是一个比较特殊的概念,这主要是因为:

首先作为蓄电池内阻,其包含了欧姆阻抗和极化阻抗,蓄电池内阻是指在某种条件下的数值,如是充电态还是放电态,充、放电的不同阶段,内阻是不同的,只有在明确其状态和明确其测量标准,才能有其具体意义,这是其本质的相对性。

作为测量手段和方法的不同,由于测量原理不同,其包含的意义也不尽相同。这是因为测量方法和手段,对于欧姆阻抗和极化阻抗而言,在采用不同测量方法和手段时,各部分在测量值中所占比例差异较大,所以只有在明确其测量标准后,讨论才具有现实意义,这是蓄电池内阻参数测量方面相对性。几十年来,在实践中广泛采用直流放电法,测量蓄电池内阻,即使这样,也同样是一个相对数值。虽然大家沿用至今,但仍然不能将其化。近十几年来,随着新技术的涌现,对于内阻测量的新方法,也不断涌出。如果仍然将直流法测量的内阻化,则无法接受新的测量手段带来的对内阻意义的理解。关于内阻性是指蓄电池在运行或失效过程中,其内阻的变化是的,从以下几个方面可以明确:

在实际应用中,目前没有一个蓄电池性能严重衰减或容量严重下降,但其内阻没有变化的实例。通过近十年对蓄电池内阻的研究及国外相关机构的研究报告,都准确地说明了这一点。在蓄电池失效模式中(尤其是阀控铅酸蓄电池),无论何种模式的失效,都必然在内阻得以体现。

正是由于内阻的相对性及其变化的性,为实际应用带来了清晰的理论:

只有在同一条件下,同一手段方法测量的内阻才是讨论蓄电池性能的参数的根本;在此标准下,讨论蓄电池内阻变化与蓄电池性能或容量存在其关联性,才可能得出准确可靠的结论。

在同一条件下,采用不同手段方法,测量蓄电池内阻,内阻的含义不尽相同,其数值不可能完全一致。但始终以一种手段方法,测量蓄电池不同条件下的内阻变化,用以考察蓄电池性能状况是可行的。

在不同条件下,采用不同手段方法,测量蓄电池内阻,以期建立蓄电池内阻与蓄电池性能或容量衰减的某种关联,是不能成立的。但可以在相同条件下、相同手段方法下,测量内阻变化值与蓄电池性能状况或容量衰减建立某种关联,这样才能清楚地加以分析。不同荷电状态对内阻值的影响

蓄电池处于不同的状态,其内阻值也有很大的差异,这可以通过比较蓄电池不同状态下(充电、放电)内阻参数的不同而得到非常有意义的指导。图3是在哈尔滨岁宝电厂直流操作电源中的一组104只蓄电池组(电池电压为2V)中的一只蓄电池,在实际测量过程中,蓄电池自浮充状态下,放电-充电全过程内阻与电压的变化曲线。从图中可以看到:在蓄电池不同的荷电态下,蓄电池的内阻数值是不同的,并且随着荷电的下降,蓄电池内阻呈上升趋势。

 同一只蓄电池在放电结束后转入充电状态,直至充满为止过程中,蓄电池内阻的变化是与电压呈相反趋势,即内阻趋于变小。即在表述蓄电池内阻的同时,注明蓄电池的荷电状态,这是讨论内阻在实际中意义的条件。

图4是蓄电池在不同放电倍率下内阻变化的曲线。  

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