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축전지(Battery) – 충전방식의 종류 / 정류방식

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축전지(Battery) – 충전방식의 종류 정류방식

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축전지의 부동충전(蓄電池 浮動充電) Fioation Charge :: 양회장 블로그

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  학습하기 위한 참고자료로 법적효력은
  없음을 알려드립니다.
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축전지의 부동충전(蓄電池 浮動充電) Fioation Charge

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축전지 충전 방식 종류 및 특성

축전지 설비는 정전 시나 비상 시 주로 활용되는 전지로 예비 전원이나 비상 전원용으로 채택되고 있습니다. 그래서 전원에 대한 충전이 필요하며, 여러 종류의 충전 방식이 있습니다. 최근에 많이 사용되는 충전 방식은 부동 충전과 균등 충전을 병행하는 자동충전 방식입니다. 그 외 많은 충전 방식이 있는데 그 부분은 다음과 같습니다.

1. 초기 충전

초기 충전은 아직 전해액을 넣지 않은 미충전 상태의 축전지에 전해액을 주입하여 처음으로 행하는 충전을 말합니다. 비교적 소전류로 장시간 통전하여 축전지를 활성화합니다. 초기 충전은 사용하기 전에 충전을 합니다.

2. 사용 중의 충전

1) 부동 충전

부동 충전은 전지의 자기 방전을 보충하는 동시에 상용 부하에 대한 전력 공급은 충전기가 부담하고 충전지가 부담하기 어려운 일시적인 대전류는 축전지가 함께 부담하게 하는 방식입니다. 부동 충전의 장점은 다음과 같습니다.

-. 장점

① 축전지가 항상 완전 충전상태로 있음

② 정류기의 용량이 비교적 작아도 됨

③ 축전지를 장시간 사용할 수 있어 수명이 길다

2) 세류 충전

자기가 방전한 만큼의 양만 다시 충전하는 방식을 말합니다.

3) 회복 충전

방전된 축전지를 용량이 충분히 회복될 때까지 충전하는 방식을 말합니다.

4) 균등 충전

부동 충전 방식을 사용하여 다수의 전지를 충전하면 전압이 서로 불균일하게 충전되어 서로 전위가 다를 수 있는데 이를 보정해주는 방식이 균등 충전입니다. 약 1~3개월에 한번씩 실시되며 연 축전지는 2.4 V ~2.5 V, 알칼리 축전지는 1.45 V ~ 1.5 V 전압을 인가합니다. 인가 시간은 약 10 ~ 15시간 정도됩니다.

-. 균등 충전 시기

① 일반적으로 1~3개월에 1회

② 충 방전이 심한 경우 1개월에 1회

③ 과방전 시 또는 오래 방치한 경우

④ 방전 후 즉시 충전하지 않은 경우

5) 자동 충전

초기에 대전류가 흐르는 단점을 보완하여 일정 전류 이상이 흐르지 않도록 자동 전류 제한 장치를 달아 충전하는 방식으로 최근에 많이 사용하고 있습니다. 특징으로는 회복 충전 시에는 균등 충전 방식으로 운영되고 충전 완료 시에는 부동 충전 방식으로 운영됩니다.

※ 균등 충전 부분 부하 전류는 잘못 그린 부분으로 신경 안쓰셔도 됩니다.

3. 이상 발생 시 충전 방식

1) 급속 충전

단시간에 보통 충전 전류의 2~3배의 전류로 충전하는 방식으로 축전지에 좋지 않은 방식입니다.

2) 과 충전

축전지를 미연에 방지 또는 이미 고장 난 축전지를 회복하기 위해 저 전류로 장시간 충전하는 방식입니다.

3) 보 충전

축전지를 장시간 방치 시 (자기 방전 상태) 미소 전류로 장시간 충전하는 방식입니다.

충전방식의 종류 / 정류방식

· 장점

– 축전지가 항상 완전충전상태에 있다.

– 정류기의 용량이 작아진다.

– 축전지의 수명에 좋은 영향을 준다.

· 거치형 축전지설비에서 가장 일반적으로 사용되며, 수 개월에 1회는 균등충전을 할 필요가 있다.

5) 세류 충전방식(트리클 충전방식)

축전지의 자기방전을 보충하기 위해 부하를 제거한 상태로 늘 미소전류로 충전하는 방식

★자기방전 : Self Discharge

충전된 2차전지가 방치해 둔 시간과 함께 용량이 감소되어 저장된 전기에너지가 전지內에서 소모되는 현상으로, Zn 보다 단극 전위가 높고 수소 과전압이 낮은 불순물 Cu등이 존재하면 국부 전지가 형성되어 순환전류가 흘러 Zn이 소모되면서 생긴 H2가 양극으로 이동하여 양극의 활성물질과 반응한다. 또한 누설전류에 의한 방전이 발생한다.

6) 전자동 충전방식

정전압 충전의 결점(충전초기 대전류)을 보완하여 일정전류로 자동 전류제한하는 장치를 부착한 충전방식으로 보수유지에 유리하다.

(정전압장치와 자동회복 충전장치가 필요하다)

7) 초충전

Dry-uncharged type 은 전해액을 주입하여도 축전지는 방전상태에 있으므로 사용전에 충전하여야 한다. 축전지는 전해액 주입전 대기중의 산소, 탄산개스와 반응하여 산화연, 탄산연으로 변화된다. 주입시 전해액과 결합하여 PbSO4로 되므로 장시간 충전하여 Pb 로 활성화할 필요가 있으며 다음과 같이 실시한다.

· 주위온도 30℃ 이하에서 실시

· 주입후 1~2 시간후 재보충

· 초충전은 규정용량의 약 400%에 달할 때까지 계속한다. 즉 10시간율 공칭용량의 1/20의 전류로 80시간 이상, 1/10의 전류로 40시간 이상 충전한다.

2. 정류방식

반도체 정류기와 수은 정류기가 있으며 반도체 정류기가 주로 사용된다.

1) 정류기 2차전압의 선정

· 단상 100V : 정류기 2차전류 10A 이하.

· 삼상 200V : 정류기 2차전류 10A 초과.

2) 정류기 2차전류의 선정

· 상시부하가 있는 경우 : 축전지 정격용량÷10 + 상시부하용량÷정격전압

· 상시부하가 없는 경우 : 축전지 정격용량÷10

3) 정류기 교류측 입력용량 Pac 및 정류기의 1차전류 IAC

축전지의 부동충전(蓄電池 浮動充電) Fioation Charge

축전지의 부동충전(蓄電池 浮動充電) Fioation Charge

충전 장치에 축전지와 부하를 병렬로 접속하고 항시 축전지에 일정 전압을 가압하여 축전지를 충전 상태로 두고 축전지의 용량을 항시 유지하는 충전 방법을 “부동충전”이라 하며, 축전지를 정류기와 부하에 병렬로 접속하고, 상시의 부하 전류는 정류기에서 공급하며, 일시적인 대전류는 축전지와 정류기가 부담한다. (정전시, 부하 변동시에 무순단(無瞬斷)으로 축전지에서 부하에 전력을 공급) 또, 축전지에 상시 미소 충전전류 공급으로 축전지의 자기 방전 보충하고, 항상 축전지를 완전 상태로 유지하는 방식을 말한다.

<그림> 부동충전방식의 구성

부동충전전압은 만 충전된 축전지 개회로 전압보다 약간 높은 정전압으로 충전기에 설정하고, 축전지의 자기 방전을 보상하고, 정전시 이외에는 항상 만 충전 상태를 유지하며, 직류 출력전압은 축전지 충전 전압에 따라 정해지며, 직류 정격전류는 정류기가 연속 출력 가능한 전류로 하고, 축전지의 충전전류(축전지의 공칭 용량치 1/10의 전류)와 상시 부하전류의 총 전류에서 선정되며, 보통 5, 10, 15, 20, 30, 50, 75, 100[A]와 같은 종류가 있다.

– 부동충전전압 = 축전지 1Cell당 부동충전전압 × 축전지 Cell수

– 연 축전지 : CS형 : 2.15×셀 수(2.15 ×55=118.25[V])

HS형 : 2.18×셀 수

MSE형 : 2.23×셀 수

– 점 검 : HS형-2.18/셀±0.05[V]/셀

CS형-2.15/셀±0.05[V]/셀

– 알카리 축전지 : 1.42×셀 수(AH-P형)

– 정류기 측 전압이 118～120[V] 되도록 조정한다.

또한, 부동충전 시의 유의점으로는 제조회사의 권장 부동충전전압을 적용하고, 부동충전전압이 너무 높으면 축전지 수명을 단축시키는 원인이 되며,(충전전류가 높아 전해액 중 물의 소모를 가속시켜 극판을 손상시킨다) 부동충전전압이 너무 낮으면 전해액 비중 저하로 용량이 감소한다.(만 충전 상태가 되지 않아 극판 표면에 썰페이션 현상이 발생하여 정전시 방전 시간 부족, 수개월 유지시는 균등충전 할 것)

※ 최초 보충 전 전류가 많이 흐르지만 수하 특성에 따라 일정 전류 이상은 흐르지 않고 얼마 지나지 않아 감소하여 자동적으로 정전류 충전에서 부동충전으로 이행한다.

부동충전방식의 장점은 축전지는 항상 완 충전 상태이며(방전하는 양을 항상 보충) 정류기 용량이 적어도 되며, 축전지 수명에 좋은 영향을 준다. 또 항상 부하의 변동에 적응할 수 있다.

설페이션 (Sulpation)

축전지의 활 물질이 방전상태로 장기간 방치시 결정성 황산연(충전해도 원래의 상태로 돌아오기 어려운 물질)으로 되는 것으로 용량이나 방전전압이 저하하는 것을 “Sulpation”이라 한다. 이에 대한 대책으로는 전류로 20시간 과충전 하거나 충방전을 수회 반복하고 방전시 비중을 1.05이하로 하면 회복이 빨라진다.

축전지의 균등충전(蓄電池의 均等充電) Equalizing Charge

부동충전 방식에 의해 사용할 때 각 전해조(電解槽)에서 일어나는 전위차를 보정하기 위하여 1～3개월 마다 1회, 정전압(연축전지 2.4～2.5[v/cell], 알칼리축전지 1.45～1.5[v/cell])으로 10～12시간 충전하여 각 전해조의 용량을 균일화 하기 위하여 행하는 방식이다.

균등 충전 전압은

∙연 축전지 : 2.24～2.40[V]×셀 수

2.25[V]/셀×48시간

2.30[V]/셀×24시간

2.23[V]/셀×셀 수(CS, HS동일 – 일본 잡지 참조)

∙알카리 축전지 : 1.52[V]×셀 수(AH-P 1.60)

균등충전전압은 127～135[V] 확인을 철저히 할 것.

부동전압은 110～125[V]이며, 균등전압은 125～137[V]이다.

균등충전의 실시 시기는 정상 부동충전 상태로 사용할 때는 6개월에 1회 충전을 실시하며, 년 1회 정도는 불필요하더라도 실시하여야 하며, 증류수 보충 후 실시한다. (전해액의 농도 차이를 충전시 발생되는 가스로 균일하게 함) 또한, 과 방전 했을 때 오랜 기간 방치한 축전지에 대해서도 실시하고, 방전 후 즉시 충전하지 않은 경우, Sulphation현상이 발생했을 때에도 실시한다.

균등충전 시의 유의점으로는 충전 중 전해액 온도가 45℃이상 시는 충전을 중단하고 액온이 냉각되면 다시 시작해야 하며, 축전지실의 환풍 시설을 가동하여 수소가스를 배기해야 한다.

균등충전의 효과로는 장시간 사용 중에 생기는 비중, 전압 불평형을 시정하고,(축전지 개개의 특성 차이에 의해 부동 충전의 시간이 길면 충전 부족이 생길 수 있다.) 전지 내 전해액 농도를 균일하게 하며, 고장 전지의 발견에 사용된다.

※ 최초 충전전류는 많이 흐르지만 수하 특성에 따라 일정 전류 이상은 흐르지 않는다. 충전이 어느 정도 진행되면 전지 전압도 상승하고 전류는 급속히 감소한다.

균등 충전과 같은 높은 전압일 때는 하이로우 전압계 회로에 따라 자동적으로 시리콘 드롭파가 삽입하도록 되어 있다.

※ 충전 말기에는 대부분 전류는 물의 전기분해에 의해 소모된다.

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