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阀控式密封铅酸蓄电池的原理
阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理，基本上仍沿袭传统的铅酸蓄电池，它的正极活性物质是二氧化铅（PbO2），负极活性物质是海绵状金属铅（Pb），电解液是稀硫酸（H2SO4），其电极反应方程式如下：正极：
PbO2＋HSO－4＋3H＋＋2ePbSO4＋2H2O
负极：
Pb＋HSO－42PbSO4＋2H2O 整个电池反应方程式：
Pb＋PbO2＋2H＋＋2HSO－42PbSO4＋2H2O 阀控式密封铅酸蓄电池在结构、材料上作了重要的改进，如图1所示，正极板采用铅钙合金或铅镉合金、低锑合金，负极板采用铅钙合金，隔板采用**细玻纤隔板，并使用紧装配和贫液设计工艺技术，整个电池反应密封在塑料电池壳内，出气孔上加上单向的安全阀。这种电池结构，在规定充电电压下进行充电时，正极析出的氧（O2），可通过隔板通道传送到负极板表面，还原为水（H2O），其反应式如下：
正极上：2H2OO2＋4H＋＋4e
负极上：O2＋2Pb2PbO
2PbO＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
这是阀控式密封铅酸蓄电池特有的内部氧循环反应机理，这种充电过程，电解液中的水几乎不损失，使电池在使用过程中达到不需要加水的目的。
阀控式密封铅酸蓄电池的原理图
2阀控式密封铅酸蓄电池的特点
（1） 密封程度高，电解液象凝胶一样被吸收在高孔率的隔离板内，不会轻易流动，所以电池可以横放。
（2） 阀控式密封铅酸蓄电池的较板栅采用无锑铅合金，电池的自放电系数很小。
（3） 电池的正负极板完全被隔离板包围，有效物质不易脱落，使用寿命长。
（4） 阀控式密封铅酸蓄电池的体积比老式电池小，而容量却比老式敞开型电池高。
（5） 电池在长期运行中*补充任何液体，同时在使用过程中不会产生酸雾，气体，维护工作量较小。
（6） 电池的内阻较小，大电流放电的特性好。
3阀控式密封铅酸蓄电池的优点
（1）使用方便阀控式密封铅酸蓄电池只需严格控制整流器的充电电压，根据浮充使用和循环使用的不同要求，采用规定的电压进行恒压充电，*值班人员过多操心电池的充电过程，不必添加蒸馏水，也不必经常检测电池端电压、电解液比重及温度，只需定期检测电池端电压和放电容量即可。
（2）安装简便
阀控式密封铅酸蓄电池已进行过化成充放电处理，荷电出厂，所以用户在安装使用时，*再进行繁琐的初充电过程，如果放置时间**过六个月，可按生产厂的规定进行补充电，在充足电之后，进行一次容量试验性放电检查，以判断电池容量是否符合标准要求，质量是否稳定可靠。
（3）安全可靠
阀控式密封铅酸蓄电池采用密封结构，可竖放或卧放使用，无酸雾、无毒、无有害气体溢出，由于电池采用恒压充电制，电池内部实现氧循环过程，水损失很少，即使偶尔过充，有少量的气体可通过安全阀向外排出，电池壳不致因压力过大而鼓胀甚至爆裂。
（4）节省投资
阀控式密封铅酸蓄电池不污染设备和环境，可与电子设备放在一起使用，无须专门用于电池放置和维护的房间，维护工作量大大减少。而且电池安装可采用叠放式电池架，占地面积小，节约电源系统的投资费用。
4阀控式密封铅酸蓄电池的应用
（1）机动用电源
主要用于卡车、铲车、小汽车及铁路机车等车辆用电池，1977年统计资料，这方面销售额占40％。
（2）固定用电源
主要用于电话通信、不间断电源（UPS）、安全报警、开关控制、应急灯、电子设备及医疗设备等，这方面销售额占60％。
5阀控式密封铅酸蓄电池的使用注意事项
（1） 平时对电池的清洁卫生工作应用湿布进行，若用干燥的东西擦拭，容易产生静电，而静电电压有时会高达数千至上万V，有引发爆炸的危险。
（2） 阀控式密封铅酸蓄电池由于结构特殊，它对周围环境和温度较为敏感，如果电池长期在高温条件下运行，其使用寿命将会大打折扣。所以机房温度应控制在至少25℃以下，正确的维护使用，可以使电池的使用寿命长达10～15年。
（3） 阀控式密封铅酸蓄电池的单只电池电压正常为2.23～2.25V，多数厂家的推荐值为2.25V。通信专业的浮充电压建议采用53.6～53.8V。浮充电压高低的选择是使用电池的关键所在，因为电池的自放电系数较小，所以不需要太高的电压。如果浮充电压过高，不仅会使浮充电流偏大，增加能耗，还会加速正极板栅腐蚀，使电池寿命缩短。但如果浮充电压过低，则会使电池因充电不足，处在亏电的状态而导致电池加速报废。用户可以结合自己的实际情况对浮充电压进行调整，使之工作在较佳状态。
（4） 对于容量不同，新旧不同，厂家不同，规格不同的蓄电池，由于其特性值有差异，不能混合连接使用。
（5） 由于新电池在运输存放的过程中因自放电难免损失部分能量，所以安装后不宜立即投入运行，应当在使用前进行必要的充电以恢复电池的能量。
（6） 对于闲置长期不使用的电池，每半年要对其进行一次充电，不能放任自放电，较终会因丧失能量而损坏。
由于是免维护电池，故平时的工作量很小，外围主要的工作是为电池运行创造干净恒温的环境，以及关注浮充电压的变化。
（7） 做好蓄电池定期维修工作：
①每半年检查一次电池组的总电压以及单只电池的电压，必要时，可以切断交流电源由电池带负载放电一段时间后再作观察测试，如发现有偏差要及时处理。
②每年一次检查连接部分有无松动现象，电池端子，连接处可以涂上凡士林加以保护。
6阀控式密封铅酸蓄电池的维护注意事项
1、系统连接检查；
2、做好安全隐患的排除；
3、可能造成泄漏的部位，如端子、排气阀、壳盖间的密封检查；
4、设置参数和实际参数的校对；
5、浮充电压与浮充电流的检查及调整；
6、定时换气、通风，将酸雾排出；
7、做好定期容量检查。
电力操作电源主要由充电屏、蓄电池及监控模块构成。其中蓄电池组的作用尤为重要。在电网出现故障时，将由蓄电池组直接对继电保护装置、合闸分路、控制分路及其它重要负载提供电力供应。????
??? 随着技术的进步，阀控闭封铅酸蓄电池以其重量轻、占地少、无酸雾污染，少维护工作等**优点，大规模地取代了以前的防酸隔暴电池。阀控电池在具有**优势的同时，也带来先天的不足，比如：容易难以测试，不能加水，对浮充电压、使用环境要求高等等。因此蓄电池投入使用后，由于电池出厂前的设计、工装设备、质量控制等因素，以及所有后的浮充电压设定，使用环境温度等，会导致活性物质脱落、变坏、正极栅格腐蚀及硫化等现象，从而会使得整组电池出现容量丢失，电压差不均，以及单体电池落后等情况。这样将给安全生产带来较大的隐患，出现电网故障时需电池供电，而电池放不出电的恶性事故，因此，维护规程中要求对蓄电池进行核对性容量试验和脱载试验，目的就是测知电池组的实际容量，找出落后电池，消除隐患。
??? 但目前，由于缺乏必要的专业仪器仪表，对蓄电池组容量测试还停留在人工检测水平上，这是一项操作繁琐、工作量大，效率较低的工作，同时造成大部分局均未能按照规程要求对蓄电池进行容量测试维护。目前在用的蓄电池组从工程竣工交付使用后至今没有做过一次彻底容量测试的现象较为普遍。电池作为电力操作电源较后一道关口，如果听任其长期处于状态不明的情况下运行，那么隐患之处将多不胜数。随着时间的推移，电池使用年限的增加，由电池引起的中断事故将防不胜防。
本公司蓄电池组智能容量测试仪，使传统的蓄电池容量测试维护只的人工操作和手工检测数据记录，变为以微控制器和微电脑智能化自动测试记录，较大地提高测试的准确性，减轻了维护人员的工作量，提高了工作效率，从而达到消除隐患，确保安全生产的目的。
一、测试目的： 1、找出落后电池，进行活化整治提高电池容量或者作出更换决定 2、测量出蓄电池组的容量
??? 二、测试方案
??? 1、采用MPR-2（120）便携式蓄电池监测仪 在每次测试前进行电池组连线，可以进行电池组在线或离线测试。 在线或离线测试都需要电池组作短暂放电。放电时监测仪以1次/秒的扫描速度将电池的电压值采集下来并绘成曲线。维护人员可一目了然地找出落后电池，然后用单体电池活化整治仪对落后电池进行在线活化整治。若经活化整治后，落后电池恢复容量，则可继续供用；若整治后落后电池不能恢复容量，则必须进行单体更换；若落后电池数量**过整组的1/3，则需整组更换。
电池测试仪同时还将给出整组电池的容量值。
??? 2、采用RTU-3100固定式蓄电池监测仪 本方案一次性将电池和监测仪连结好，在平时例行的电池放电过程中，测试仪可将电池的充放电数据记录下来，在定期巡检时，只要用手提电脑将模块中存储的数据读出就可查出整组电池的容量，找出落后电池。
??? 三、两种方案的优劣：
??? 1、 便携式：节省投资。但每次测试时需临时布线，测试完后再拆线，工作量相对较大。
??? 2、 固定式：一次性布好线，平时任何一次的电池放电数据都可作为测试数据，工作量少。但每组电池都需安装一台测试仪，投资相对较大。
??? 四、所需用仪表： MPR-2（120）便携式蓄电池监测仪 RTU3100系列固定式蓄电池监测仪 SBCT单体电池容量测试活化诊治设备
BDCT电池组恒流放电容量测试设备 （ 离线测试时需要）
??? 五、监测网络布线图
??? 1、 使用RTU3100固定式蓄电池监测仪构成的电池监测网络布线图 使用RTU3100构成电池监测系统，在一个局点可不需要监控主机（如果需要用液晶显示，则需要加入带液晶显示的监控主机），其布线网络如下：
2、机楼电池测量系统的分布网络结构图
六、测试图表分析
1、 池充放电后，可通过查询电池充放电曲线来分析电池的内阻及性能好坏。
图注：分析*3组的8号电池(蓝色曲线)，15号电池(黄色曲线)放电曲线图，该放电曲线分三阶段：
**阶段为浮充阶段,由图上可知各电池较为接近。
*二阶段为放电阶段，从该阶段中可以得知各电池的性能如何,放电一开始15号电池电压便
急剧下到1.9V以下，以后回升到1.9V左右,且维持了一段时间，很快便开始下降,到较后<
充电时,电压已接近终止电压了,说明该电池已维持不了多少时间了。
再看8号电池,放电时下降不多,下降到2.05V左右，少许回升后，端电压基本保持恒定，
说明放电时势头强劲，电池性能较好。
从以上分析，很明显8号电池比15号电池性能好得多。
*三阶段为均充阶段,后面又有一上升是因为操作员又加入一整流模块对电池充电。从中心，
查看电池曲线，即可分析班组人员或电池设备是如何对蓄电池进行维护的。
2、 用户可以查询，任意时刻的电池参数值
如黄色方框中所示: 用户可通过多种方式来查询某一时刻的各项电池参数，具体可以选择的参数有: 采集点的时间、当时的电流值，当时电池的剩余容量，当时所计算出的剩余放电时间和所放出容量(从放电开始到当时时刻放出的容量).
3、用户可以查询各电池组的性能比较图:
图注：以上六组均为同一个设备提供电力，通过本监控系统测试后，给出六组电池的综合性能的比较图。从图中可知：**组电池性能较差，后三组电池性能较好，尤其是*三组性能较差，事实为**组已使用了5年时间，而后三组才使用了2年。
4、 告警查询---本系统能及时指出自身设备的故障,尤其由于电池接点较多，常有电池接头线因接触不良等原因，造成测量误差，本系统能及时指出此类问题，及模块出故障或通信线路的故障，方便维护人员的工作。
通信电源被称为通信系统的心脏，电源系统将直接影响通信系统的可靠性和稳定性。目前，通信系统电源供电大都是由不间断的蓄电池提供的，蓄电池温度过高势必影响到电池的工作效率和寿命。因此对蓄电池的工作温度进行实时的监测具有实际意义。美国APC公司的一项调查结果表明，大约有75％以上的通信系统故障都是由于电源设备故障而引起的。
议题内容：
蓄电池温度监测系统的系统组成
蓄电池温度监测系统的软硬件设计
解决方案：
电压、温湿度采集、温度采集
模块之间的通信
数据显示
系统组成
蓄电池温度监测系统的原理框图如图1所示。主要由电压、温湿度采集、温度采集、89S51单片机、键盘控制模块、显示电路模块、通信模块组成。该系统能完成6组或6组以上通信电池的温度测量、1路机房环境测量(温度、湿度测量)、2路直流电压和2路交流电压测量，传输数据距离大于200m。
硬件设计
1单片机选择
该系统单片机选用89S51，该单片机采用0．35新工艺。成本降低，功能提升，与传统的89C51单片机相比主要具有以下特点：
(1)功能增多，性能有了较大提升，价格基本不变；
(2)ISP在线编程功能；
(3)较高工作频率为33MHz，计算速度更快；
(4)具有双工UART串行通道；
(5)内部集成看门狗计时器；
(6)双数据指示器；
(7)兼容性强，向下完全兼容51全部子系列产品。
2温度传感器的选择及其与单片机的连接
温度采集选用DS18B20，DS18B20具有*特的单总线接口方式，通过串行通信接口(I／O)直接输出被测温度值接口方式，CPU只需一根端口线就可与DS18820实现双向通信；在使用中不需要任何外围元件；内含寄生电源，既可采用寄生电源，也可由VDD直接供电；允许电压范围是3．0～5．5V，进行温度／数字转换时的工作电流约为1．5mA，待机电流仅为1μA，典型功耗为5mW；温度测量范围为－55～125℃，在0～85℃之间，误差小于0．5℃；支持多点组网功能，多个DS18B20可以挂接在一根总线上，可实现多点测温；具有负压特性，当电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
DS18B20和单片机的连接如图2所示，由VCC直接供电，连接一个4．7kΩ左右的上拉电阻，DQ直接连到单片机的P1．0口上。
CPU对DS18B20的访问流程是：对DS18B20初始化即ROM操作命令、存储器(包括便笺式RAM和E2PROM)操作命令即数据处理。单总线上所有处理都从初始化开始，初始化时序由主机发出的复位脉冲和一个或多个从机发出的应答脉冲组成。主机接收到从机的应答脉冲后，说明有单总线器件在线，主机就可以开始对从机进行ROM命令和存储器操作命令，使DS18B20完成温度测量并将测量结果存人高速暂存储器中，然后读出此结果。
3交、直流电压以及机房温湿度的测量
直流电压、交流电压以及机房温湿度的测量选用TLC1543，TLC1543为10位11通道的A／D转换器，与单片机的连接如图3所示。机房环境测量(温度、湿度)采用JWS温湿度变送器，输出信号为标准0～5V直流电压信号；直流电压的数据采集经电阻分压后直接送至A／D转换器，交流电压的采集经分压整流后也直接送至A／D转换器。
4显示电路设计
温度显示采用6位LED，与单片机的连接如图4所示。显示模块由8279键盘、显示接口芯片和相应的驱动电路组成。8279的扫描线SLA～SLC在扫描过程中，可将芯片内部显示单元的内容送到输出数据线OA0～OA3和OB0～OB3扫描线经74HC138译码，作为多位LED数码管的位选线，通过74LS04反相后，再经过位驱动芯片，用于对不同的数码管进行位驱动。同时，用OA0～OA3和OB0～OB3送出的数据对应地驱动每个数码管的8个显示段，使6个数码管轮流驱动发光。驱动芯片采用SN75491和SN75492，分别驱动数码管的段和位显示，保证6位数码管都被点亮时需要的较大电流。
5通信模块设计
为了满足数据传输距离大于200m，通信采用75LBC180全双工485芯片，单片机通信电平和计算机电平的转换采用MAX232完成，如图5所示。MAX232芯片是专为电脑的RS232标准串口设计的接口电路，使用+5V单电源供电。另外。RS232到RS485的转换可采用**的转换器，如BOK－60或ATC－160A无源转换器。
软件设计
蓄电池温度监测系统的软件设计主要包括主程序、外部中断子程序、显示子程序等。图6是该系统的主程序流程图。用于完成对DS18B20的调用、中断管理、测量温度值的计算及温度值的显示等功能。主机89S51首先复位脉冲使信号线上所有的DS18B20芯片都被复位，接着发送跳过ROM操作命令，激活在线的所有DS18B20，然后系统转人中断处理流程，完成温度转换，读取等工作。外部中断子程序完成对温度测量数据的读取，显示子程序完成液晶显示器的初始化及显示温度值。
基于89S51和DS18B20的通信电源蓄电池温度监测系统，接口简单，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路，与传统装置相比，具有结构简单，成本低，可靠性和测温精度高，功耗低，应用面广等优点。
