7 蓄电池使用寿命缩短
目前,国产铅酸蓄电池的正常使用寿命一般为2年,有的也可以使用3~4年,但有些汽车蓄电池,特别是专业运输行业,城市公共交通行业,蓄电池只能使用8~16个月,下面从技术使用方面,分析影响蓄电池使用寿命的原因及消除方法。
a)使用中充电电压调整偏高:充电电压过低,会使蓄电池长期处于亏电状态,容易使负极板硫化;充电电压过高,会出现过充电现象,过充电将使水被电解产生氢气和氧气,氢气将使负极板上的活性物质易于脱落,氧气将腐蚀正极板板栅。过充电对蓄电池的寿命影响最大,是铅酸蓄电池寿命缩短的主要原因,一般规定12 V电系的充电电压为13.8~14.5 V,24 V电系的充电电压为27.6~29 V,夏季取接近规范的下限值,冬季取接近规范的上限值。为此,可以从蓄电池的技术状况来判断充电电压调整得是否符合规范,先观察起动时前照灯的亮度,或测定电解液的密度大小,来判断蓄电池是否已经充足电;在蓄电池已经充足电的情况下,通过向电解液加蒸馏水的间隙时间,观察电解液液面的下降情况,一般,夏天,15~20天补加1次蒸馏水,冬天45天补加1次蒸馏水,从补液情况可以判断充电电压是否符合规范要求。
为提高经常亏电蓄电池的充电性能,可以适当提高充电电压,对12 V电系,发电机的端电压可以提高到14.5~15V,这只要调整调节器就可以作到;同时,还可以加强补充充电,采用相对密度1.280以下的电解液。
b)电解液密度选择偏高:电解液密度的高低直接影响着蓄电池的性能、容量和寿命。密度过低,如相对密度在1.190 (25℃)以下时,蓄电池的容量会显著下降,内阻也随之增大,在大电流放电时,会出现蓄电池端电压迅速下降的现象,会造成冬季蓄电池冻坏。相反,密度过高,如相对密度在1.280 (25℃)以上时,不但不会提高蓄电池的容量,反而会加速极板的硫化和自放电,加速极板和隔板的腐蚀,电解液的密度越大,粘度也越大,从而增大了蓄电池的内阻。因此,要减小蓄电池的黏度和内阻来提高容量,还要减少极板的腐蚀,延长使用寿命,保证蓄电池冬季不冰冻,必须要根据各种环境气候条件和使用条件,合理选择电解液密度。没有结冰危险的地区,选用电解液相对密度为1.220~1.240,夏天取偏低值,冬天选偏高值;冬天最低温度在0~15℃的地区,电解液相对密度为1.220~1.260,冬天一定要选取偏高值;冬天最低温度在-15℃以下的地区,电解液相对密度为1.240~1.280,夏天选偏低值,冬天选偏高值。
c)起动机使用不合理:在起动发动机时,过大的放电电流会对蓄电池造成危害,特别在冬季影响就更大。低温条件下,大电流放电易产生一种非常细小的硫酸铅晶体附在极板的表面,形成一层较为严密的薄膜,将极板内层的活性物质覆盖起来,使极板内层的活性物质与电解液隔离开,加速了负极板的钝化,使蓄电池的内阻增加,容量下降。另外,在大电流放电过程中,一方面因硫酸的扩散速度与离子的传递速度变慢,造成蓄电池端电压迅速下降(浓差极化),另一方面,因电化学反应迟缓造成端电压下降(电化学极化)。放电电流越大,放电时间越长,浓差极化和电化学极化越严重,蓄电池的端电压和容量下降就越多。所以,合理使用起动机,改善起动性能,缩短起动时间,减小起动电流,也是延长蓄电池使用寿命的一个重要方面。
冬季起动车辆前,起动时间一定要严格控制,如果第1次没能够起动发动机,要暂停10s以上再作第2次起动,2次起动之间的休息,可以给硫酸向活性物质孔隙内扩散提供较充足的时间,使蓄电池的电动势得以恢复。此外,蓄电池搭铁线连接要牢固可靠,连结搭铁线要先刮净油漆铁锈,如将搭铁线随意搭接在其他位置,或搭接在规定地方但没有刮净漆迹锈斑,没有接牢导线,会增加起动电路的电阻,使起动电流和起动力矩减小,使起动困难。
d)充电设备输出波形好坏的影响:目前的充电设备,越来越多采用了硅整流装置和晶闸管变流装置,任何周期性的非正弦量,都可以按傅里叶级数分解为1个直流分量、基波正弦量和一系列频率为基波频率奇数倍的高次谐波正弦量之和。电力系统采用的是三相正弦电,要求电动势、电压和电流的波形为正弦波。目前,表征电网供电质量的指标有3个:电压,频率和波形,波形不是正弦波会对用电设备造成不良的影响。由于半导体变流装置的大量使用,使高次谐波对交流电网的干扰,成了电力系统中影响电能质量的一个突出问题。硅整流装置将交流电整流为直流电,供蓄电池充电,晶闸管变流装置将交流电整流为可以控制的直流电,是比较理想的充电电源,但其自身又是一个谐波发生器,整流后的直流侧含有高次谐波,而直流输出电压、电流波形的好坏对蓄电池的使用有一定的影响。
国外有人作了个试验,取2组额定容量都是100Ah的蓄电池,分别由2种直流电源充电,一组是平滑的直流电(由直流发电机供给),充电电流调节为10A,另一组是由晶闸管单相半波充电机供给的可控整流的直流电,当充电电路中直流电流表指示出10 A充电电流时,计算出晶闸管的导通角为22.5°,实测电流有效值约为32.6 A;充电15h后,测量2组蓄电池的温度,相差5°~7°,由平滑直流电充电的蓄电池温度较低。可见,充电机输出直流电压与直流电流波形的好坏,直接影响蓄电池的温升。
国际电工委员会IEC的TC21分委员会加拿大委1979年就指出,充电电流中如果含有5%~6%的脉动成分,就足以导致对极板的腐蚀,在高温季节将会加重。目前,对于高次谐波对蓄电池的影响以及消除方法正在研究之中,当采用硅整流装置以及晶闸管可控整流装置作为充电设备时,从消除高次谐波的角度来看,一是增加整流相数,二是在直流电的输出端装设分流滤波器,这样就可以抑制谐波的产生,滤去已产生的高次谐波。