太阳能草坪灯硬件电路设计课程设计.docx
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太阳能草坪灯硬件电路设计课程设计
太阳能草坪灯硬件电路设计
(光伏发电技术课程设计)
第1章绪论
1.1能源和环境
进入21世纪的人类面临的三大主要问题是能源、环境和经济。
能源和经济问题日益成为制约社会经济发展的瓶颈,人类当前所使用的矿物能源日趋耗尽,环境污染日益严重,在严峻的能源替代形势和人类生态环境逐渐恶化的双重压力下,开发新能源成为世界各国关注的焦点。
开发可再生而且不污染环境的清洁能源的任务已经迫在眉睫。
众所周知,太阳能是取之不尽,用之不竭的可再生能源。
从而太阳能光伏发电越来越受到人类青睐。
如图1.1所示。
图1.1能源之间的比较
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量,太阳能资源从根本上讲就是太阳的辐射能。
在人类对未知世界的不断求索的过程中,我们开始发现太阳辐射能不仅具有含量巨大的特点,其总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,太阳能到达地面的能量高达80万kW/s,假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达(5.6×1012)kW·h,相当于目前世界上能耗的40倍;而且,太阳能发电具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的相对广泛性、充足性和长寿命以及免维护性等其它常规能源所不具备的优点,可谓是人类的生活宝库,是我们取之不尽的能量的源泉,因此光伏能源被认为是二十一世纪最重要的新能源。
1.2太阳能国内外发展动态
1)国外发展状况
国际上,光伏发电发展迅猛。
1973年,美国制定了政府级阳光发电计划;1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划,累计投资达8亿多美元;1994年度的财政预算中,光伏发电的预算达7800多万美元,比1993年增加了23.4%;1997年美国和欧洲相继宣布“百万屋顶光伏计划”,美国计划到2010年安装1000~3000MW太阳电池。
日本不甘落后,1997年补贴“屋顶光伏计划”的经费高达9200万美元,安装目标是7600Mw[13]。
在各国政府的扶持下,世界太阳能电池产量快速增长,1995~2005年间,全球太阳能电池产量增长了17倍。
我们预计,2010年全球太阳能电池的年产量有望较2005年的年产量增长6.3倍,整个行业的销售收入有望增长3.5倍。
而在太阳能产业遥遥领先的德国,于2003年修汀的《再生能源法》中强调:
电力公司以保证价格收购再生能源,使德国2005年太阳能等可再生能源产业获得34亿欧元的补助。
德国的“百万屋顶计划”使许多家庭不仅利用太阳能解决了自家的能源使用,而且这些家庭还成为小型“私人电站”,源源不断地向电网公司输送电力,获得一笔可观的收人。
2)国内发展状况
我国太阳能资源非常丰富,开发利用的潜力非常大。
我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔,可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。
我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持,先后出台了一系列法律、政策,有力的支持了产业的发展。
在l995~2003年间,我国合计在太阳能发电方面的资金投入22亿元人民币,对太阳能新能源起着积极的推动作用。
2005年后,我国太阳能发电产业又有了突飞猛进的发展,无锡尚德、天威英利、新光硅业、浙江中意、赛维LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司纷纷进入成长期,生产规模不断扩大,技术水平不断提高,企业竞争力不断增强。
随着太阳能光电效应的发展,在照明系统方面,太阳能草坪灯、庭院灯、台灯、城市光彩工程灯等众多品种大量出现在了日常生活中,是太阳能光源的主要应用方向,在提高人们生活水平的同时,又节约了大量能源。
1.3光伏发电优缺点
优点:
◆无需任何燃料,无污染、无噪音,无任何废料排出,只要有阳光即可发电;
◆太阳能取之不尽,用之不竭,无枯竭的危险;
◆不受资源分布和地域的限制,太阳能分布广泛,可在用电处就近发电,不须长距离输送,减少了线路上的损耗;
◆太阳能不用燃料,运行成本小;
◆太阳能电池工作时输出直流电;
◆系统中没有运动部件,可靠性高,维护简单;
◆太阳能发电建设周期短,一次投资长期受益。
我国在1996年提出了“绿色照明工程”,主要就是为了解决与照明相关的能源供应和经济效益问题。
绿色照明的科学定义是指通过科学的照明设计采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品,改善人们工作、学习、生活的条件和质量,从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。
许多发达国家和部分发展中国家先后制订了“绿色照明工程”计划,并取得了显著效果。
照明的质量和水平已成为人类社会现代化程度的一个重要标志之一,成为人类社会可持续发展的一项重要的措施。
缺点:
(1)能量密度低尽管太阳投向地球的能量总和极其巨大,但由于地球表面积也很大,致使单位面积上能够直接获得的太阳能最却较小。
通常以太阳辐照度来表示,地球表面最高值约为1.2kW/mz左右,绝大多数地区和大多数的日照时间内都低于1kW/mz.太阳能的利用实际上是低密度能盆的收集、利用。
(2)占地面积大由于太阳能能童密度低,这就使得光伏发电系统的占地面积会很大,1MW光伏电站占地约需1万平方米。
有人计算过,需把美国道路面积全部覆盖上太阳能电池,才能满足美国的电力需要。
(3)间歇性在地球表面,光伏发电系统只能在白天发电,晚上不能发电,除非在太空中没有昼夜之分的情况下,太阳能电池可以连续发电,但这和人们的用电习惯不符。
(4)随机性光伏发电系统受气候影响强,雨雪天、阴天甚至云层的变化都会严重影响系统的发电状态。
(5)地域依赖性强地理位置不同,气候不同,使各地区日照资源各异。
光伏发电系统只有在太阳能资源丰富的地区应用效果才好。
(6)成本高。
截止到目前,光伏发电的成本仍然是其他常规发电方式的几倍.这是制约其广泛应用的最主要因素.但是我们也应看到,光伏发电系统降价速度非常快,太阳能电池组件的价格几十年来已经从最初的每瓦70多美元下降至近几年的每瓦3美元左右,下降了20多倍。
1.4太阳能草坪灯市场需求分析
(1)国外市场需求规模美国、日本、欧盟等发达国家,近年对太阳能草坪灯的需求呈现快速增长趋势。
太阳能草坪灯样式简单,没有长长的电缆,内部有个蓄电池,白天吸收日光储备起来,每当黄昏点灯之时便会点亮,发出柔和的灯光,一般能持续8h。
欧洲绿化非常好,草坪覆盖率高。
欧洲的一些城市及乡村草坪遍布,不少城市公园都以草坪为主角,成为人们休闲、娱乐的最佳场所;另外,别墅建筑草坪面积也非常庞大。
在太阳能光伏产业迅速发展的今天,欧洲太阳能草坪灯的使用率位居世界前列,太阳能草坪灯已经成为欧洲绿化景观的一部分。
在美国销售的太阳能草坪灯中,超过90%均采用镍镉电池作储能电池。
太阳能草坪灯只能用容量介于600~900mAh的镍镉电池。
由于镍镉电池(1.2V)有记忆效应,会导致电池在无完全放电时容量大幅降低,而且镍镉电池含有有毒物质,美国逐渐开始禁用镍镉电池,由此将使美国太阳能草坪灯产品市场需求结构有所改变,同时替换需求也加大了市场对太阳能草坪灯需求的增长。
在日本和韩国,城市街巷规划设计、改善工程和长效管理中体现的是以人为本的设计理念、精益求精的质量意识、精致和谐的街巷景观、功能完善的服务设施、高度文明的公众素质,在道路绿化、公园绿化等草坪上已广泛使用太阳能草坪灯。
目前国外每年从中国进口的太阳能草坪灯已经超过1亿只,并且今后几年这一市场仍将保持较快的增长趋势。
(2)国内市场需求规模太阳能草坪灯主要用于城市草坪,包括广场、公园、小区、道路等绿地。
城市化进程的加快和城市绿地水平的提高,刺激了草坪生产及科研的发展。
目前全国已有上千家从事草坪供应的企业,其中千亩左右的骨干企业有数十家。
国内草坪年产量已经超过2亿平方米。
第2章太阳能光伏电池和铅酸蓄电池的特性及原理
2.1太阳能电池的结构及工作原理
太阳能电池表面有一层金属薄膜似的半导体薄片,当太阳光照射时,薄片的另一侧和金属薄膜之间将产生一定的电压,这一现象称为光生伏打效应(简称光伏效应),太阳能电池就是产生光生伏打效应(简称光伏效应)的半导体器件。
通常由硅材料制成,因此,太阳能电池又称为光伏电池。
太阳能光伏电池正是一种利用光伏效应直接将光能转化为电能的装置,1954年世界第一块实用化太阳能电池在美国贝尔实验室问世,并首先应用于空间技术。
当时太阳能电池的转换效率为8%。
1973年世界爆发石油危机,从此之后,人们普遍对于太阳能电池关注,近十几年来,随着世界能源短缺和环境污染等问题日趋严重,太阳能电池的清洁性、安全性、长寿命,免维护以及资源可再生性等优点更加显现。
由于单个太阳能电池功率极小,所以在实际应用中是将许多单个太阳电池经过串、并联组合并进行封装后构成太阳电池组件使用。
光伏阵列就是由许多太阳电池组件经过相应的串、并联后构成。
硅太阳能池的结构及工作原理:
硅太阳能电池的外形及基本结构如图2.1。
基本材料为P型单晶硅,厚度为0.3—0.5mm左右。
上表面为N+型区,构成一个PN+结。
顶区表面有栅状金属电极,硅片背面为金属底电极。
上下电极分别与N+区和P区形成欧姆接触,整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。
当入发射光照在电池表面时,光子穿过减反射膜进入硅中,能量大于硅禁带宽度的光子在N+区,PN+结空间电荷区和P区中激发出光生电子——空穴对。
各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区,就对发光电压作出贡献。
光生电子留于N+区,光生空穴留于P区,在PN+结的两侧形成正负电荷的积累,产生光生电压,此为光生伏打效应。
当光伏电池两端接一负载后,光电池就从P区经负载流至N+区,负载中就有功率输出。
太阳能电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。
靠近顶区的光生电流对短波长的紫光(或紫外光)敏感,约占总光源电流的5-10%(随N+区厚度而变),PN+结空间电荷的光生电流对可见光敏感,约占5%左右。
电池基体区域产生的光生电流对红外光敏感,占80-90%,是光生电流的主要组成部分。
图2.1太阳能电池的结构工作原理
2.2太阳能电池的分类
2.2.1单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池是当前开发最快的一种太阳能电池,它的结构和生产工艺已基本定型,产品已广泛用于实际中。
这种太阳能电池以高纯的单晶硅为原料,纯度要求99.999%。
目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,最高的达到24%,这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的,技术也最为成熟但制作成本很大,以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。
为了降低生产成本,现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。
有的也使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料,经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。
单晶硅太阳能电池的单体片制成后,经过检验,就可以按所需要的规格组装成太阳能电池组件,在实际应用中通过串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流,为负载所用,使用寿命一般可达15年,最高可达25年。
2.2.2多晶硅太阳能电池
目前太阳能电池使用的多晶硅材料,大多是含有大量单晶颗粒的集合体,或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料融合浇铸而成,然后注入石墨铸模中,即得多晶硅锭。
这种硅锭铸成立方体后通过切片加工成方形太阳能电池片,提高了材料利用率和方便组装。
多晶硅太阳能电池与单晶硅太阳能电池的制作工艺差不多,其光电转换率约12%左右,稍低于单晶硅太阳能电池,但其材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。
2.2.3非晶硅薄膜太阳能电池
非晶硅新型薄膜式太阳能电池,它与单晶硅和多晶硅太阳能电池的制作方法完全不同,硅材料消耗很少,电耗更低,工艺过程大大简化,成本低重量轻,转换效率较高,便于大规模生产,非常吸引人。
非晶硅太阳能电池的结构各有不同,其中有一种较好的结构叫Pi-N电池,它是在衬底上先沉积一层掺磷的N型非晶硅,再沉积一层未掺杂的i层,然后再沉积一层掺硼的P型非晶硅,最后用电子束蒸发一层减反射膜,并蒸镀银电极。
此种制作工艺,可以采用一连串沉积室,在生产中构成连续程序,以实现大批量生产。
同时,非晶硅太阳能电池很薄,可以制成叠层式或采用集成电路的方法制造,在一个平面上,用适当的掩模工艺,一次制作多个串联电池,以获得较高的电压。
它的主要优点是在弱光条件也能发电,有极大的潜力。
但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低,目前国际先进水平为10%左右,且不够稳定,随着时间的延长,其转换效率衰减,直接影响了它的实际应用。
现在日本生产的非晶硅串联太阳能电池可达2.4伏,且不够稳定,如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题,那么,非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。
2.2.4太阳能电池的发展种类
多元化合物太阳能电池:
多元化合物太阳能电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳能电池。
现在各国研究的品种繁多,大多数尚未工业化生产。
主要有硫化镉太阳能电池、砷化镓太阳能电池、铜铟硒太阳能电池几种。
聚合物多层修饰电极型太阳能电池:
由于有机材料柔性好、制作容易、材料来源广泛、成本低等优势、从而对大规模利用太阳能,提供廉价电能具有重要意义。
但由于有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始,不论是使用寿命、电池效率都不能和硅电池相比,能否发展成为具有实用意义的产品,还有待于进一步研究探索。
纳米晶化学太阳能电池:
纳米晶TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。
其光电效率稳定在10%以上,制作成本仅为硅系太阳能电池的1/5~1/10,寿命能达到20年以上。
但由于此类电池的研究和开发也刚刚起步,所以还有待于进一步的研究探索。
2.3太阳能电池的电气特性和最大功率点跟踪原理
2.3.1太阳能电池的电气特性
太阳能电池的电气特性为研究、质量保证和生产所需。
对于不同的行业来说测量精度和参数的重要性会有不同,以下是太阳能电池一些在任何测试环境都必须测量的重要
参数:
(1)开路电压(VOC)
没有电流时的电池电压
(2)短路电流(ISC)
负载电阻为零时从电池流出的电流
(3)电池最大功率输出(Pmax)
电池产生最大功率时的电压和电流点,通常把I-V曲线上的maxP点作为最大功率点
(4)Pmax的电压(Vmax)
电池在Pmax的电压电平
(5)Pmax的电流(maxI)
电池在Pmax的电流电平
(6)太阳能的电池的转换效率(η)[10]
太阳能电池接到电路时转换(从吸收光的电能)和收集功率的百分比。
是评估太阳电池好坏的重要因素。
计算方法是用标准条件(STC)和太阳能电池表面积(Ac,单位是m2)下的最大功率点Pmax除以输入光辐照度(E,单位是Wm2)
目前:
实验室:
η≈24%,产业化:
η≈15%
(7)填充因子(FF)
最大功率点Pmax与开路电压(Voc)及短路电流(Isc)之比
(8)电池的二极管特性
(9)电池的串联电阻
(10)电池的旁路电阻
太阳能电池板通常定义为封装和连接在一起的一个以上的电池。
太阳能电池板有不同的电压和电流范围,但功率产生能力一般为50W至300W。
太阳能电池和电池板有许多相同的参数,如VOC,ISC,Pmax和I−V曲线。
图2.1是太阳能电池的I-V曲线。
图2.1太阳能电池I-V曲线
2.3.2太阳能电池的最大功率点跟踪原理
在太阳能光伏发电系统中,我们通常要求太阳电池的输出功率始终最大,即系统要能跟踪太阳电池输出的最大功率点。
因此,在太阳能系统设计中,充电控制器必须对太阳能面板的输出电压或电流进行扰动及控制,使得实际的太阳能面板工作点正好和太阳能电池的最大功率点重合,此时,太阳能电池以最大功率输出,这就是所谓的太阳电池的最大功率点跟踪,MaximumPowerPointTracking,简称MPPT。
太阳能电池的最大功率点跟踪控制是为充分利用太阳能,使太阳能电池始终输出最大电功率的控制,光伏系统常用的最大功率点跟踪方法有:
功率数字模型法、登山法、滞环比较法、扰动观察法、电导增量法等。
这些方法都是根据太阳电池的特性曲线上最大功率点的特点来搜索最大功率点对应的电压,这些方法各有优缺点,可以根据不同的系统要求选用不同的控制方法。
在此只对其中三个方法做出介绍。
功率数字模型法:
是建立功率对占空比的数字模型,当日射量和温度有变化时要重新求得数字模型的参数,通过改变占空比达到最大功率点。
因为是用4次方程定义功率对占空比的特性曲线,所以有一定的近似程度。
登山法:
登山法的控制原则是电压的变化始终是让太阳能电池输出功率朝大的方向改变,通过对太阳能电池阵列当前输出电压与电流的检测,得到当前太阳能电池阵列输出功率,再与前一时刻已被存储的阵列功率相比较,舍小取大,通过再检测,再比较,不停地周而复始,使太阳能电池阵列动态地工作在最大功率点的附近,是对在最大功率点附近逐点计算、比较功率值来寻找最大功率点。
但是,当温度和日射强度急剧发生变化时,太阳能电池的输出特性也会有相应的变化,太阳能电池的工作点始终在MPPT点附近振荡,无法稳定在最大功率点上,这就造成最大功率点的快速跟踪难以实现。
滞环比较法:
在日照量快速变化(如有云经过)时,并不跟随快速移动工作点,而是等到日照量稳定时再跟踪到最大功率点,从而减少了扰动损失。
采用滞环比较法,能够稳定地跟踪太阳能电池的最大功率点,与登山法相比,当太阳能电池的照度发生变化时,输出端电压能以平稳的方式追随其变化,电压晃动较小,系统不会出现振荡,还能够减少程序在运行中的误判现象,从而提高系统的效率。
但是算法比较复杂,而且在跟踪的过程中需要花费相当多的时间去执行A/D转换运算,对微处理器在控制上造成了较大的困难。
2.4铅酸蓄电池的特性及原理
在太阳能LED路灯照明系统中,控制器的主要功能是控制太阳电池向蓄电池充电,控制蓄电池向负载供电,控制整个系统的安全可靠运行。
这和蓄电池的性能和充放电的方式有很大的关系,为了寻求最佳方案,因此,在设计控制器之前先对蓄电池特性及原理,以及充放电过程作详细的分析研究。
我们主要以铅酸蓄电池为例来说明蓄电池的原理。
随着光伏发电技术的发展和光伏组件的产业化,太阳能灯具、光伏电站和光伏户用电源,均要求蓄电池能够提供全天候的运行,而目前光伏系统多采用阀控式密封铅酸蓄电池、胶体铅酸蓄电池和免维护铅酸蓄电池作为储能电源。
铅酸蓄电池充放电工作反应原理:
当铅酸蓄电池接通外电路负载放电时,正极板上的2PbO和负极板的Pb都变成了4PbSO,电解液的硫酸变成了水。
充电时,正负极板上的4PbSO分别恢复原来的2PbO和Pb,电解液中的水变成了硫酸。
化学反应式为[15]:
PbO2+2H2SO4+Pb=PbSO4+2H2O+H2SO4(2-7)
其中PbO2与Pb板之间的电动势E与直接参加反应的活性物质孔隙内的电解液相对密度ρ15℃成正比:
E=0.84+ρ15℃,
式中:
ρ15℃为15℃时的电解液相对密度
ρ15℃=ρt+β(t−15)
式中:
t——实际测量的电解液温度;
ρt——直接参加化学反应的电解液相对密度;
β——密度温度系数,为0.00075gcm3·℃。
此反应产生的电压在正常情况下E=2.04V,这被称为标准状态下铅酸电池的标准电动势。
为了方便,人们称铅酸电池的额定电压是2V,也就是指电池单格电压为2V。
2.5铅酸蓄电池充放电电气特征
在蓄电池的放电过程中,二氧化铅板和铅板都与电解液中的硫酸起了化学变化,使两极板之间产生了电动势(电压),在外接导线中有电流流过,即化学能变成了使负载运转的电能。
这种由于化学反应而输出电流的过程称为蓄电池放电。
放电时,正负极板上的活性物质都与硫酸发生了化学变化,生成硫酸铅PbSO4。
当两极板上大部分活性物质都变成了硫酸铅后,蓄电池的端电压就下降。
当端电压降到1.8~1.75v以后,放电不宜继续下去,此时两极板间的电压称为终止放电电压。
当外接电源为直流电源,外接电源的端电压高于蓄电池的电势时,外接电源的电流就会流入蓄电池,电流方向刚好与放电时的电流方向相反,于是在蓄电池内就产生了与上述相反的化学反应,硫酸从极板中析出,正极板又转化为二氧化铅,负极板又转化为纯铅,而电解液中硫酸增多,水减少。
经过这种转化,蓄电池两极之间的电动势又恢复了,蓄电池又具备了放电条件。
这时,外接电源的电能充进了蓄电池变成化学能而贮存了起来,这种过程称为蓄电池充电。
当充电电压上升到大约2.3v时,极板上开始有气体析出:
正极板上逸出氧气,负极板上逸出氢气,造成强烈的冒气现象,这种现象称为蓄电池的沸腾。
沸腾的原因是负极板上硫酸铅已经很少了,化学反应逐渐转变为水的电解所造成。
上述两种反应同时进行时,需要消耗更多的能量,因此,为了维持恒定的充电电流,应逐渐提高外加电源的电压。
为了减少能量损耗,防止极板活性物质脱落损坏,因此在充电终期时,充电电流不宜过大,在有气体放出时应减少充电电流。
在充电终期时,正、负极的颜色由暗淡变成
鲜明,蓄电池发生强烈的气泡,当蓄电池端压在2.5~2.7v并经1h不变,即认为充电以完成。
2.6影响铅酸蓄电池工作的因素及发展方向
2.6.1结构因素对铅酸蓄电池容量的影响
蓄电池极板厚度越小,电解液渗透越容易,活性物质利用率越高,蓄电池的放电性能也就越好,极板上活性物的实际表面积越大,同时参加化学反应的活性物质就越多,蓄电池的放电性能就越好。
通常,提高极板活性物质表面积的方法有两种:
(1)增加极板片数;
(2)提高活性物质的多孔率。
容量eQ与正负极板总片数N的关系可用下式
2.6.2内在因素对铅酸蓄电池性能的影响
(1)放电率对蓄电池容量的影响
蓄电池每小时的放电电流称做放电率。
蓄电池容量的大小随放电率的大小而变化,一般放电率越高,则容量越小,因蓄电池放电电流大时,极板上的活性物质与周围的硫酸迅速反应,生成晶粒较大的硫酸铅,硫酸铅晶粒易堵塞极板的细孔,使硫酸扩散到细孔深处更为困难。
因此,细孔深处的硫酸浓度降低,活性物质参加化学反应的机会减少,电解液电阻增大,电压下降很快,电池不能放出全部能量,所以,蓄电池的容量较小。
放电率越低,则容量越大,因蓄电池放电电流小时,极板上活性物质细孔内电解液的浓度与容器周围电解液的浓度相差较小,且外层硫酸铅形成的较慢,生成的晶粒也小,硫酸容易扩散到细孔深处,使细孔深处的活性物质都参加化学反应,所以,电池的容量就大。
(2)电解液温度
铅酸蓄电池电解液温度降低,其输出容量减小。
由于电解液温度降低时,其粘度增加,渗透能力减弱;同时电解液电阻增大,内部电压降增大。
端电压在上述两个因素影响下迅速降低,容量减小。
电解液温度每下降1℃,容量约下降1%。
在寒冷的冬季使用时,铅酸蓄电池的端电压会下降很多,因此冬季应注意蓄电池的保温工作。
温度升高时,分子运动速度增加,电解液渗透能力增强。
电解液电阻减小。
电化学反应增强,电池容量有所上升。
在炎热的夏季时,当电解液温度超过40℃后,正负极板易弯曲变形,同时会诱发蓄电池自放电。
所以在炎热环境下工作的蓄电池应确保良好的通风条件。
(3)电解液的相对密度
在铅酸蓄电池中适当增大电解液的相对密度,可以提高电解液的渗透速度及蓄电池的电动势,并可使其容量增大。
但是当电解液相对密度增高时,会导致电解液粘度增大,使电解液向孔隙内渗透的速度下低,内阻增大,导致端电压和容量的减少。
当电解液相对密度过低时,电解液中离子数量少,也会减少铅蓄电池的实际放电容量。
电解液相对密度稍低有利于提高放电电流和放电容量,有利于延铅蓄电池的使用寿命。
2.6.3外界因素对铅酸蓄电池性能的影响
温度对铅酸蓄电池寿命的影响:
铅酸蓄电池寿命受温度影响较大,按照阿里纽斯原理,在温度大于40℃时,温度每升高10度,寿命降低一倍,电池寿命终止的主要原因是
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