摘要：本文首要经过蓄电池的结构和等效电路原理，剖析出蓄电池开路的首要原因，试验经过改变蓄电池极柱有用截面巨细模仿极柱的腐蚀，用损坏汇流排与极板的物理衔接模仿汇流排腐蚀，验证蓄电池内部开路机理是跟蓄电池模型的欧姆内阻有关。

关键词：蓄电池；开路；欧姆内阻

引言：

变电站直流电源体系给全站维护、控制、监控、通讯体系供给电源，变电站直流电源体系的运转状况直接影响着电网的安全安稳运转，蓄电池作为变电站直流电源体系的后备电源，为直流电源体系供给最终的安全防线，蓄电池在变电站里可以比作人的心脏，而蓄电池运转的最大危险就是开路，本文针对蓄电池开路的首要原因进行剖析和试验，找出蓄电池开路模型的首要判别依据是蓄电池欧姆内阻增大。

1、蓄电池等效电路原理

电流在电池内部的传导包含欧姆途径及电化学途径。电池的电路模型被我们遍及认可的是Thevenin电池模型，如图1所示。其中欧姆电阻R1反映了电流的欧姆途径，极化电阻R2反映了电流的电化学途径，极化电容Cp反映了并联的极板与它们之间的介电物质构成的双电层电容。

欧姆电阻R1：反映了电流的欧姆途径，包含了极柱（R_terminal）、汇流排（R_strap）、板栅（R_grid）、板栅与涂膏间（R_grid_to_paste）的电阻。

极化电阻R2：反映的电流的电化学途径，包含涂膏（R_paste）、电解质（R_electrolyte）、隔阂（R_seperator）的电阻。

2、蓄电池内部结构

2.112V-24Ah蓄电池内部结构

蓄电池是由正负极板、隔板、电解液、壳体组成，单格电池靠衔接条串联起来组成。极板是蓄电池的核心部分，充、放电的化学反应是依托极板上的活性物质与电解液进行的。蓄电池的正极和负极两种极性，正极活性物质为二氧化铅，负极活性物质为海绵状铅。隔板插放在正、负极板之间，防止正、负极直接接触而短路，是对电子的不良导体和对离子的良导体。电解液在蓄电池的化学反应中，起到离子间导电的作用，并参与蓄电池的化学反应。壳体用于盛放电解液和极板组。下图2为组成蓄电池的内部实物图。

从图2可知12VVRLA电池是由6个单格电池串联组成，每格电池的电压约为2V。图中正极、负极用黑色和灰色区别。图中左上方正极柱断落，而后单格电池依次正负排列，图右上方电池负极柱。

为了更好地了解电池结构，取出单格电池如图3所示。发现正极汇流排（黑色）衔接3个正极板，而负极汇流排（灰色）衔接4个负极板。

依据欧姆电阻界说，图4为12VVRLA电池的等效欧姆内阻。

因为单节电池电压的不均衡性或许形成上述抱负模型中r并不是单一恒定的。

2.2汇流排腐蚀

12VVRLA电池正、负极汇流排选用3-4结构，即单格电池中有3个正极板与4个负极板组成。因为正极板较少，在结构上正极汇流排更容易和极板衔接掉落，而负极衔接4个极板比较安定。

当然汇流排与极板衔接不安定也有其他原因，例如上产工艺中的不平坦也有或许形成汇流排与极板衔接掉落，下图5为汇流排出产制造不平坦形成的衔接掉落。

当汇流排腐蚀或与极板衔接掉落时，依据图4模仿模型发现，即单格并联回路会少掉一节内阻r。即单节内阻由r/n变成r/（n-1），可得汇流排腐蚀会使欧姆内阻变大，而VRLA电池内部物理腐蚀只会形成对于欧姆内阻的影响，对极化内阻、极化电容影响不大。

3、蓄电池开路试验

3.1极柱开裂试验

试验选用内阻巨细在正常范围内，而且电压正常的VRLA电池，先用热吹风机软化电池外盒，然后再运用锯子、钳子等工具操作如下图6所示。使得电池的正极柱裸露出来。

用锯子锯正极柱之前运用3915内阻测试仪采样一组内阻数据，而且测量原始极柱直径d。而后用锯子依照必定尺寸锯极柱，用游标卡尺记载有用极柱截面直径d/mm，然后再用3915内阻测试仪采样一组电池模型数据。（本试验负极极柱未操作）试验数据如下表1所示。

表1中，榜首行数据为原始极柱无损坏数据，当极柱有用横截面积变小时，欧姆内阻R1会发生明显变化，变化趋势为增大，而极化内阻R2、极化电容C2变化很小。

定论：欧姆内阻巨细跟电池极柱有用截面积有直接联络，当正极柱有用截面积逐渐变小到原来40%，欧姆内阻增加了10.8mΩ。

3.2汇流排开裂测试

依据汇流排腐蚀机理，设计试验探讨汇流排与极板衔接数n与电池欧姆内阻R1巨细有何关系。本试验忽略12V电池单格电池电压的不均衡性，即认为单位内阻为必定的。

试验开始时，先查看12V电池6个单格电池正极汇流排与极柱衔接状况。为了不对电池形成大的损坏，我们对电池操作如下图7所示。

查看发现试验用12VVRLA电池榜首单格汇流排与极板衔接数n1=3，第二单格汇流排与极板衔接数n2=2，n3=3，n4=3，n5=3，n6=2。即电池内部汇流排衔接状况如图8所示。

由表2，当开裂2个汇流排时分，蓄电池静置30分钟后，R1数值增加了10.1mΩ，在表3的基础上，表3的第六单格断开一个汇流排时分，蓄电池静置30分钟后后，R1增大了将近23.9mΩ。其它蓄电池参数极化内阻，极化电容几乎没有变化。

试验定论：汇流排开裂，欧姆内阻明显增大，在本试验操仅仅对正负极侧的汇流排做损坏试验，欧姆内阻就增加了37.34%。

4、试验定论

试验用改变极柱有用截面巨细模仿极柱的腐蚀，用损坏汇流排与极板的物理衔接模仿汇流排腐蚀，以此来研讨与验证蓄电池内部开路机理是跟蓄电池模型的欧姆内阻有直接关系。试验标明VRLA电池欧姆内阻巨细与电池内部物理衔接状况有关，受极柱有用截面积和汇流排与极板衔接开裂状况直接影响。当极柱有用截面积变小时，欧姆内阻明显增大；当汇流排与极板衔接开裂时，欧姆内阻明显增大，本试验条件下，欧姆内阻就明显增大了37.34%。试验证明，蓄电池开路机理的判别，完全可以用基于蓄电池模型的欧姆内阻R1来衡量与判别。