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康明斯柴油發電機組啟動時電瓶電壓的規定 |
摘要:蓄電池是我們生活中常見的電源設備之一,廣泛應用于柴油發電機組、UPS、高壓配電柜(如直流屏)等電力設備中。蓄電池的種類多種多樣,光電池電壓就有2.4伏,4伏,6伏,8伏,12伏,24伏系列,容量從200毫安時到3000安時。一般用于柴油發電機組啟動系統的是2個12V電池并聯或單個24V電池供電,但是,理論上放電電壓不能低于24V,大約值為在24V~28V以內。蓄電池的電壓是衡量其性能的一個重要指標,康明斯公司在本文除了介紹啟動電瓶常見的電壓、容量和電流,并且將蓄電池容量測量和放電試驗方法。
一、蓄電池的常見電壓
啟動蓄電池的作用是利用蓄電池的電能來提供起動電流,從而帶動柴油發動機啟動(工作原理如圖1所示)。一般情況下汽油發電機為12伏,柴油發電機絕大部分為24伏(部分小于20KW單缸機型為12伏)。汽油機與柴油發電機的點火方式不同,汽油機是通過火花塞點燃可燃混合氣爆炸作功因此不需要高轉速,小功率的起動機就起動了沒有必要用24V,而柴油發電機是通過高壓自燃爆炸作功需用高轉速,對啟動電瓶的容量和電壓要求更高,所以柴油發電機一般用24V。
1、不同電壓的應用
(1)6V蓄電池:
6V蓄電池主要應用于玩具、小型燈具、安全報警設備等低功率設備,一般容量在1Ah以下。
(2)12V蓄電池:
12V蓄電池是最為常見的一種,被廣泛應用于汽車、UPS、太陽能電池板等電力設備中,容量一般在30Ah以上。
(3)24V蓄電池:
24V蓄電池主要應用于大型UPS、柴油發電機組等高功率設備,容量一般在50Ah以上。
(4)48V蓄電池:
48V蓄電池在通信基站、電動車、太陽能電池板等高功率設備中應用較為普遍,容量一般在100Ah以上。
注意事項:蓄電池的實際電壓與其標稱電壓略有不同,一般情況下,蓄電池的實際電壓要比標稱電壓略高一些。此外,蓄電池的電壓還會隨著使用時間的增長而逐漸下降,因此定期檢測蓄電池的電壓、容量等指標是維護蓄電池的重要手段。
2、參數含義解讀
(1)放電率 HR
放電率HR代表測試容量時的放電電流的大小,數值越小越好。
例如:20HR就是表示測試容量的條件是20小時放電時間;也就是放電的電流為C/20,其中C為容量,如果是10AH,那么放電電流為10/20=0.5A。放電電流越小,得到的數值越大。
(2)放電能力
參數為12V38AH/20HR時,意思是指電池電壓12V,20小時率的容量是38安時。
(3)短路電流
在蓄電池上標注的24Ah和450A兩個參數時,24AH是電池的容量,是指如果以24A電流放電,能用1小時450A是電池的放電能力,短路電流可達450A。
3、蓄電池型號含義
蓄電池的型號由三部分組成,各部分之間用破折號分開,如圖2所示。
(1)第一部分為串聯單格電池數,用阿拉伯數字表示。一般12V的電瓶中有六個單格電池,用數字“6”來表示;6V的電瓶中有三個單格電池,用數字“3”來表示。
(2)第二部分為電池類型和特征,常用漢字的第一個字母表示。一般第一個字母表示電瓶的用途,比如Q為啟動用蓄電池;第二個字母表示電瓶的特征,比如A-表示干荷電、H-表示濕荷電、W-表示免維護、S-表示少維護、M表示全密封式、J-表示膠質電解液等等,如果沒有標注則表示是普通電瓶。
(3)第三部分為電池的額定容量,就是我們常說的電瓶容量的大小,它的單位是A•h(安培.小時)。我們辨別電瓶,主要就看這個數字。
還有些電瓶在額定容量的后面還用一個字母表示電瓶的特殊性能,比如G-表示高起功率、S-表示塑料外殼、D-表示低溫啟動性能好、HD表示高抗振型、DF表示低溫反裝等等。
圖1 柴油發電機電啟動系統圖 |
圖2 啟動蓄電池型號編碼所代表的意思 |
二、啟動蓄電池種類
時至今日,生活中常見的碳性電池、堿性電池、鉛酸蓄電池、鋰離子電池等,都與古老的伏打電堆共享著同樣的工作原理,通過電池內部的氧化、還原反應,形成電流流過外電路,從而將儲存的化學能轉化為電能。 電池按其使用性質的不同,可分為原電池、蓄電池、貯備電池、太陽能電池和燃料電池等幾大類。其中蓄電池又被稱作二次電池,可以通過充電使內部活性物質再生(電能轉化為化學能),需要放電時再次把化學能轉化為電能,多次重復使用。鉛酸蓄電池(鉛酸電池)、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等都是常見的蓄電池。由于鉛酸蓄電池數量比例較大,通常將鉛酸蓄電池單列一類,其他蓄電池一般稱作小型二次電池。
在柴油發電機組啟動系統中我們常用的鉛酸蓄電池主要分為兩類,分別為干荷蓄電池和免維護蓄電池兩種。
1、干荷蓄電池
全稱是干式荷電鉛酸蓄電池,主要特點是負極板有較高的儲電能力,在完全干燥狀態下,能在兩年內保存所得到的電量,使用時,只需加入電解液,等過20~30分鐘就可使用。它的主要優點是電壓穩定、價格便宜;缺點是比能低(即每公斤蓄電池存儲的電能)、使用壽命短和日常維護頻繁。
鉛酸蓄電池由極板、隔板、殼體、電解液、極柱等部分組成。其充放電過程如圖3所示,工作原理如圖4所示。正極板是二氧化鉛(PbO2),負極板是絨狀鉛(Pb),當兩極板放置在以硫酸為主的電解液中時,極板的鉛和硫酸發生化學反應,二價的鉛正離子(Pb2+)轉移到電解液中,在負極板上留下兩個電子(2e-),兩極板間就產生了電位差,當接通外電路時,電流即由正極流向負極,電池就開始放電。充電過程為放電過程的逆反應。
2、免維護蓄電池
免維護蓄電池由于自身結構上的優勢,電解液的消耗量非常小,在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場上的免維護蓄電池也有兩種:第一種在購買時一次性加電解液以后使用中不需要維護(添加補充液);另一種是電池本身出廠時就已經加好電解液并封死,用戶根本就不能加補充液。例如駱駝牌免維護蓄電池就是第二種型式。
蓄電池若使用、保養或處置不當,可能會給用戶帶來危害,例如:因短路、高溫引發的電擊、火災的物理危害,因電解液泄露導致的金屬、皮膚腐蝕的化學危害,以及因制造、廢棄處置不當產生的環境危害等等。因此康明斯發電機組對鉛酸蓄電池使用、廢棄處置都有嚴格的規定和操作要求。
圖3 鉛酸蓄電池放電、充電示意圖 |
圖4 鉛酸蓄電池工作原理圖 |
三、蓄電池質量檢測方法
除了要了解蓄電池的工作原理外,操作者還需要了解常用的發電機組蓄電池自檢方法,并根據實際情況選擇合適的方法進行檢測。需要注意的是,在檢測過程中要仔細操作,避免誤操作導致電路短路或者其他危險情況的發生。同時,定期檢測蓄電池的狀態,發現異常應及時更換或維修。
1、視覺檢查法
視覺檢查法是最簡單、最基本的一種方法。通過觀察蓄電池外觀,包括是否有變形、裂縫、泄漏等情況,以及電極柱是否銹蝕、電解液是否夠液面等,來初步判斷蓄電池的狀態。如果發現電極柱上有白色的結晶物,那么很可能是蓄電池失水嚴重,需要及時補充蒸餾水。
2、電壓檢測法
電壓檢測法是一種比較直接的方法,檢測方法如圖5所示。只需用萬用表檢測蓄電池的電壓是否正常即可。檢測時,先將柴油發電機組熄火,斷開蓄電池的正負極,再用萬用表的電壓檔位測量其電壓。如果電壓在12.6伏以上,表示蓄電池電量充足;如果在12伏以下,說明蓄電池電量不足。
3、電流檢測法
帶電流鉗的萬能表相較于普通萬用表便捷,通常采用懸掛在蓄電池連接線上的方式來測量。
(1)先將蓄電池正負極線拔出,確認正負極性。
(2)將電流鉗夾在電路中,用電鉗的電流鉗夾住蓄電池正極。
(3)如果電流鉗的大小剛好為0,則需要重新調整表頭,直到電流鉗測到蓄電池的電流大小。
圖5 啟動蓄電池電壓測量方法 |
圖6 啟動蓄電池電流測量方法 |
4、起動檢測法
起動檢測法是一種通過發電機組啟動情況來判斷蓄電池狀態的方法。如果柴油發電機組發動機啟動困難或不能啟動,很可能是蓄電池電量不足。如果柴油發電機組啟動時有明顯的異響或電器設備工作不正常,也可能是蓄電池故障。
5、密度檢測法
密度檢測法是一種比較精確的方法。通過檢測電解液中的比重來判斷蓄電池的狀態。在使用前,先用密度計測量電解液的比重,然后與標準比重值相比較,如果比重值偏低,則需要補充蒸餾水或更換蓄電池。
6、負載檢測法
負載檢測法是一種比較嚴謹的方法。通過在柴油發電機組熄火狀態下,將一定負載接入蓄電池電路,測量其電壓變化情況,來判斷蓄電池的狀態。如果蓄電池電壓下降嚴重,無法滿足負載電流需求,則說明蓄電池需要更換。
7、蓄電池測試儀
蓄電池測試儀三線接駁方法如圖7所示,面板功能如圖8所示。采用先進的電導測試技術,可以檢測蓄電池的電壓、冷后動電流、內阻和壽命;蓄電池是否需要充電、極板是否損耗和老化程度;可以測試與蓄電池相關的啟動系統和充電系統,產品安全,不發熱、不發燙,可連續多次測試,只需5秒鐘就便可獲得測試結果。顯示"儀表電池電壓太低”表示本測試儀自帶的電池需要重新充電或更換;顯示"夾子接觸不良或蓄電池電壓過低請檢查”表示存在接觸不良。斷開夾子再接上。前后搖動每個夾子,保證連接良好,或者是因為蓄電池電壓太低(低于8V)無法測試。充滿蓄電池后再測試。
圖7 啟動蓄電池測量接線圖 |
圖8 啟動蓄電池測量儀面板功能 |
總結:
柴油發電機組一般采用兩個蓄電池串聯的連接方式,蓄電池被依次連接,形成一個單一的電路。主要用于將2個12V電壓的蓄電池電壓提高至24V,以便符合24V啟動馬達的電壓要求。此外,應注意科學使用蓄電池,不要連續打火,每次起動的時間不得超過5s,如果一次未能起動,應當停頓15s以上再進行第二次起動,連續三次起動不成功者,應當查明原因,排除故障后再起動柴油機。
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