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康明斯柴油发电机组启动时电瓶电压的规定 |
摘要：蓄电池是我们生活中常见的电源设备之一，广泛应用于柴油发电机组、UPS、高压配电柜（如直流屏）等电力设备中。蓄电池的种类多种多样，光电池电压就有2.4伏，4伏，6伏，8伏，12伏，24伏系列，容量从200毫安时到3000安时。一般用于柴油发电机组启动系统的是2个12V电池并联或单个24V电池供电，但是，理论上放电电压不能低于24V，大约值为在24V~28V以内。蓄电池的电压是衡量其性能的一个重要指标，康明斯公司在本文除了介绍启动电瓶常见的电压、容量和电流，并且将蓄电池容量测量和放电试验方法。
一、蓄电池的常见电压
启动蓄电池的作用是利用蓄电池的电能来提供起动电流，从而带动柴油发动机启动（工作原理如图1所示）。一般情况下汽油发电机为12伏，柴油发电机绝大部分为24伏（部分小于20KW单缸机型为12伏）。汽油机与柴油发电机的点火方式不同，汽油机是通过火花塞点燃可燃混合气爆炸作功因此不需要高转速，小功率的起动机就起动了没有必要用24V，而柴油发电机是通过高压自燃爆炸作功需用高转速，对启动电瓶的容量和电压要求更高，所以柴油发电机一般用24V。
1、不同电压的应用
（1）6V蓄电池：
6V蓄电池主要应用于玩具、小型灯具、安全报警设备等低功率设备，一般容量在1Ah以下。
（2）12V蓄电池：
12V蓄电池是最为常见的一种，被广泛应用于汽车、UPS、太阳能电池板等电力设备中，容量一般在30Ah以上。
（3）24V蓄电池：
24V蓄电池主要应用于大型UPS、柴油发电机组等高功率设备，容量一般在50Ah以上。
（4）48V蓄电池：
48V蓄电池在通信基站、电动车、太阳能电池板等高功率设备中应用较为普遍，容量一般在100Ah以上。
注意事项：蓄电池的实际电压与其标称电压略有不同，一般情况下，蓄电池的实际电压要比标称电压略高一些。此外，蓄电池的电压还会随着使用时间的增长而逐渐下降，因此定期检测蓄电池的电压、容量等指标是维护蓄电池的重要手段。
2、参数含义解读
（1）放电率 HR
放电率HR代表测试容量时的放电电流的大小，数值越小越好。
例如：20HR就是表示测试容量的条件是20小时放电时间；也就是放电的电流为C/20，其中C为容量，如果是10AH，那么放电电流为10/20=0.5A。放电电流越小，得到的数值越大。
（2）放电能力
参数为12V38AH/20HR时，意思是指电池电压12V，20小时率的容量是38安时。
（3）短路电流
在蓄电池上标注的24Ah和450A两个参数时，24AH是电池的容量，是指如果以24A电流放电，能用1小时450A是电池的放电能力，短路电流可达450A。
3、蓄电池型号含义
蓄电池的型号由三部分组成，各部分之间用破折号分开，如图2所示。
（1）第一部分为串联单格电池数，用阿拉伯数字表示。一般12V的电瓶中有六个单格电池，用数字“6”来表示；6V的电瓶中有三个单格电池，用数字“3”来表示。
（2）第二部分为电池类型和特征，常用汉字的第一个字母表示。一般第一个字母表示电瓶的用途，比如Q为启动用蓄电池；第二个字母表示电瓶的特征，比如A-表示干荷电、H-表示湿荷电、W-表示免维护、S-表示少维护、M表示全密封式、J-表示胶质电解液等等，如果没有标注则表示是普通电瓶。
（3）第三部分为电池的额定容量，就是我们常说的电瓶容量的大小，它的单位是A•h（安培.小时）。我们辨别电瓶，主要就看这个数字。
还有些电瓶在额定容量的后面还用一个字母表示电瓶的特殊性能，比如G-表示高起功率、S-表示塑料外壳、D-表示低温启动性能好、HD表示高抗振型、DF表示低温反装等等。
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图1 柴油发电机电启动系统图 |
图2 启动蓄电池型号编码所代表的意思 |
二、启动蓄电池种类
时至今日，生活中常见的碳性电池、碱性电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等，都与古老的伏打电堆共享着同样的工作原理，通过电池内部的氧化、还原反应，形成电流流过外电路，从而将储存的化学能转化为电能。 电池按其使用性质的不同，可分为原电池、蓄电池、贮备电池、太阳能电池和燃料电池等几大类。其中蓄电池又被称作二次电池，可以通过充电使内部活性物质再生（电能转化为化学能），需要放电时再次把化学能转化为电能，多次重复使用。铅酸蓄电池（铅酸电池）、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等都是常见的蓄电池。由于铅酸蓄电池数量比例较大，通常将铅酸蓄电池单列一类，其他蓄电池一般称作小型二次电池。
在柴油发电机组启动系统中我们常用的铅酸蓄电池主要分为两类，分别为干荷蓄电池和免维护蓄电池两种。
1、干荷蓄电池
全称是干式荷电铅酸蓄电池，主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20~30分钟就可使用。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低（即每公斤蓄电池存储的电能）、使用寿命短和日常维护频繁。
铅酸蓄电池由极板、隔板、壳体、电解液、极柱等部分组成。其充放电过程如图3所示，工作原理如图4所示。正极板是二氧化铅（PbO2），负极板是绒状铅（Pb），当两极板放置在以硫酸为主的电解液中时，极板的铅和硫酸发生化学反应，二价的铅正离子（Pb2+）转移到电解液中，在负极板上留下两个电子(2e-)，两极板间就产生了电位差，当接通外电路时，电流即由正极流向负极，电池就开始放电。充电过程为放电过程的逆反应。
2、免维护蓄电池
免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护（添加补充液）；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液。例如骆驼牌免维护蓄电池就是第二种型式。
蓄电池若使用、保养或处置不当，可能会给用户带来危害，例如：因短路、高温引发的电击、火灾的物理危害，因电解液泄露导致的金属、皮肤腐蚀的化学危害，以及因制造、废弃处置不当产生的环境危害等等。因此康明斯发电机组对铅酸蓄电池使用、废弃处置都有严格的规定和操作要求。
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图3 铅酸蓄电池放电、充电示意图 |
图4 铅酸蓄电池工作原理图 |
三、蓄电池质量检测方法
除了要了解蓄电池的工作原理外，操作者还需要了解常用的发电机组蓄电池自检方法，并根据实际情况选择合适的方法进行检测。需要注意的是，在检测过程中要仔细操作，避免误操作导致电路短路或者其他危险情况的发生。同时，定期检测蓄电池的状态，发现异常应及时更换或维修。
1、视觉检查法
视觉检查法是最简单、最基本的一种方法。通过观察蓄电池外观，包括是否有变形、裂缝、泄漏等情况，以及电极柱是否锈蚀、电解液是否够液面等，来初步判断蓄电池的状态。如果发现电极柱上有白色的结晶物，那么很可能是蓄电池失水严重，需要及时补充蒸馏水。
2、电压检测法
电压检测法是一种比较直接的方法，检测方法如图5所示。只需用万用表检测蓄电池的电压是否正常即可。检测时，先将柴油发电机组熄火，断开蓄电池的正负极，再用万用表的电压档位测量其电压。如果电压在12.6伏以上，表示蓄电池电量充足；如果在12伏以下，说明蓄电池电量不足。
3、电流检测法
带电流钳的万能表相较于普通万用表便捷，通常采用悬挂在蓄电池连接线上的方式来测量。
（1）先将蓄电池正负极线拔出，确认正负极性。
（2）将电流钳夹在电路中，用电钳的电流钳夹住蓄电池正极。
（3）如果电流钳的大小刚好为0，则需要重新调整表头，直到电流钳测到蓄电池的电流大小。
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图5 启动蓄电池电压测量方法 |
图6 启动蓄电池电流测量方法 |
4、起动检测法
起动检测法是一种通过发电机组启动情况来判断蓄电池状态的方法。如果柴油发电机组发动机启动困难或不能启动，很可能是蓄电池电量不足。如果柴油发电机组启动时有明显的异响或电器设备工作不正常，也可能是蓄电池故障。
5、密度检测法
密度检测法是一种比较精确的方法。通过检测电解液中的比重来判断蓄电池的状态。在使用前，先用密度计测量电解液的比重，然后与标准比重值相比较，如果比重值偏低，则需要补充蒸馏水或更换蓄电池。
6、负载检测法
负载检测法是一种比较严谨的方法。通过在柴油发电机组熄火状态下，将一定负载接入蓄电池电路，测量其电压变化情况，来判断蓄电池的状态。如果蓄电池电压下降严重，无法满足负载电流需求，则说明蓄电池需要更换。
7、蓄电池测试仪
蓄电池测试仪三线接驳方法如图7所示，面板功能如图8所示。采用先进的电导测试技术，可以检测蓄电池的电压、冷后动电流、内阻和寿命；蓄电池是否需要充电、极板是否损耗和老化程度；可以测试与蓄电池相关的启动系统和充电系统，产品安全，不发热、不发烫，可连续多次测试，只需5秒钟就便可获得测试结果。显示"仪表电池电压太低”表示本测试仪自带的电池需要重新充电或更换；显示"夹子接触不良或蓄电池电压过低请检查”表示存在接触不良。断开夹子再接上。前后摇动每个夹子，保证连接良好，或者是因为蓄电池电压太低(低于8V)无法测试。充满蓄电池后再测试。
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图7 启动蓄电池测量接线图 |
图8 启动蓄电池测量仪面板功能 |
总结：
柴油发电机组一般采用两个蓄电池串联的连接方式，蓄电池被依次连接，形成一个单一的电路。主要用于将2个12V电压的蓄电池电压提高至24V，以便符合24V启动马达的电压要求。此外，应注意科学使用蓄电池，不要连续打火，每次起动的时间不得超过5s，如果一次未能起动，应当停顿15s以上再进行第二次起动，连续三次起动不成功者，应当查明原因，排除故障后再起动柴油机。
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