新聞主題	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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