축전지란 방전이 끝난 전지에 외부로부터 직류전력을 공급하여 다시 방전시킬 수 있는 전지 즉 2차전지를 말하며, 전력저장용 신형전지가 개발 시험되고 있다.
내부구조에 따라 연축전지, 알카리 축전지로 구분되며
태양전지, 연료전지 등이 개발되고 있다.
제조방법에
따라 건식축전지와 습식축전지로 대별되며 양쪽 모두 구조상의 차이는 없으며
건식 축전지는 초충전 없이 바로 사용이 가능하다.
묽은 황산속에 과산화연 (PBO2)과 연(Pb)을 침적하면 과산화연과 연과의 사이에 2.2~2.8V 정도의 기전력이 발생되며 공칭전압은 셀당 2V 정도이다. 개로전압은 전해액비중 및 온도에 따라 약간의 차이가 있기는 하지만 대략 비슷하다.
Pbo₂+ |
2H₂So₄ |
+ Pb |
방전 |
PbSo₄ |
+2H₂O |
+PbSo₄ |
→ |
||||||
← |
||||||
충전 |
||||||
양극 |
전해질 |
음극 |
|
양극판 |
전해액 |
음극판 |
알카리축전지는 가성카리의 수용액중에 양극판(NiooH)과 음극판(cd)을 서로 격리해서 침적 시킨 것으로 약 1.3V의 기전력을 발생하며 공칭전압은 셀당 1.2V 이다.
알카리 축전지 구조 |
2NiooH |
+ 2H₂O |
+ Cd |
방전 |
Ni(OH)₂ |
+ |
Cd(OH)₂ |
→ |
||||||
← |
||||||
충전 |
||||||
양극 |
전해질 |
음극 |
|
양극판 |
|
음극판 |
부하가 허용할 수 있는 최고 최저전압은 축전지의 방전종지전압 및 셀 수 결정에 필요하고 경제적인 축전지선정에 영향을 주는 요소이다.
|
|
축전지의 방전특성 |
온도가 낮을수록 축전지 용량이 저하되므로 설치장소의
최저온도에서 부하를 만족하는 용량으로 선정할 필요가 있다.
★ 실내의 경우
: +5℃
★ 한랭지의 경우 : -5℃
★ 옥외큐비클에 수납하는 경우 : 최저주위온도에
5~10℃를 더한 값으로 한다.
★ 공기조화설비에 의해 온도를 보증할 수 있는
경우 : 25℃ (온도가 변동하는 일이 있으므로 주의한다)
말기수명에도 부하를 만족하는 용량결정을 위한 계수로
0.8을 선정.
|
여러 가지 부하측 기기에서 요구되는 최저허용전압 중 가장 높은 값에 전지와 부하사이에 접속된 전선의 전압강하를 더하여 표준특성도에서 나타난 값에서 구한다.(엔진시동용 부하에 있어서는 일반 세레모타 보다 제어회로쪽이 전압요구치가 최대가 되므로 주의할 필요가 있다.)
|
|
① 부하종류의
결정 : 조명,차단기, 기동기기(기동시 전압강하 고려)
② 방전전류의
결정 : 부하용량(VA)÷정격전압(V)
③ 방전시간의
산출 : 부하의 종류에 따라 결정(법적시간 30분이상)
④ 방전시간과 방전전류의 부하특성곡선
작성
|
⑤ 축전지
종류의 결정 : 가격, 성능, 유지보수(연 : HS형, 알카리 : AMH형)
⑥ 축전지 Cell 수의 결정 : 셀 수 = 부하의 정격전압/축전지의 공칭전압
⑦ 허용 최저전압의
결정 : (부하의 최저허용전압 + 전압강하) ÷ Cell 수(직렬연결된 것)
⑧ 최저전지온도의
결정 : 옥내, 옥외(큐비클의 경우), 한냉지
⑨ 용량환산 "K" 값의 결정 (일반적인 경우 5℃를 기준으로 하고 하기의 표 이외의 온도에 따른 환산시간계수는 생략한다 SBA 6001-1973)
방전종지전압 계산값이 K값의 표에 없는 경우의 계산
[예]
CS 전지의 방전종지전압이 1.65V 로 계산된 경우로서 방전시간 30분인 경우
의 방식으로 계산한다.
형식 |
최저허용 |
0,1분 |
1분 |
5분 |
10분 |
20 분 |
30 분 |
60 분 |
120분 |
비고 |
AHH |
1.10 |
0.28 |
0.28 |
0.35 |
0.44 |
0.57 |
0.70 |
1.15 |
|
소결식 초초 급방전형 |
AH |
1.10 |
0.30 |
0,46 |
0.56 |
0,66 |
0.87 |
1.04 |
1.56 |
2.60 |
( )내의 수치는 표준형 |
AMH |
1.10 |
0,67 |
0.84 |
1.00 |
1.10 |
1,23 |
1.37 |
1.90 |
3.00 |
급방전형 |
AM |
1.10 |
0.97 |
1.23 |
1.52 |
1.70 |
1.92 |
2.10 |
2.75 |
3.80 |
( )내의 수치는 |
CS |
1.80 |
|
1.50 |
1.60 |
1.75 |
2.05 |
2.40 |
3.10 |
4.40 |
( )내의 수치는 |
|
1,80 |
0.85 |
0.88 |
0.95 |
1.05 |
1.30 |
1.55 |
2,20 |
3.40 |
페이스트식
(급방전형) |
⑩ 공식에 적용.
⑪ 용량계산예
충전방식에는 트리클(유지)방식과 플로트(부동)방식이 있으며 최근에는 건축전기설비에서는 부동충전방식을 거의 사용하고 있다.
필요할 때 표준시간율로 소정의 충전전류를 충전하는 방식.
단시간에 충전전류의 2~3배로 충전하는 방식.
부동충전을 유지하면 완전충전 상태로
유지되지만 축전지 개개의 특성에 따라 자기 방전량에 차이가 생기고 개개의
부동충전전압은 상이하므로 장기간 부동충전시 충전부족 상태의 것이 나온다.
이 불균형 시정을 위하여 일종의 과충전인 균등충전을 할 필요가 있다. 즉, 균등충전이란
각 전지간의
전압을 균등하게 하기 위해 3주에 1회정도 축전지 공칭전압의 120~125%의
정전압으로 10~12시간 충전하는 방식.
[표] 균등충전전압과 충전소요시간
단전지당 전압 (V) |
충전소요시간 |
2.25 일 때 |
약48 시간 |
2.30 일 때 |
약24 시간 |
2.40 일 때 |
약 8 시간 |
[표] 완전충전시 비중과 부동충전전압
|
축전지의 자기방전을 보충하기 위해 부하를 제거한 상태로 늘 미소전류로 충전하는 방식
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.
정전압 충전의 결점(충전초기 대전류)을 보완하여 일정전류로
자동 전류제한하는 장치를 부착한 충전방식으로 보수유지에 유리하다.
(정전압장치와
자동회복 충전장치가 필요하다)
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.
반도체 정류기와 수은 정류기가 있으며 반도체 정류기가 주로 사용된다.
|
|
구 분 |
연 |
알카리 |
종류 |
클레드식 페이스트식 |
포켓식 소결식 |
공칭전압(V/CELL) |
2.0 |
1.2 |
CELL 수 |
52~55개 |
80~85개 |
최대방전전류 |
1.5C |
2C(포켓), 10C(소결) |
전기적 강도 |
과충전,과방전에 약하다. |
과충전,과방전에 강하다. |
충 전 시 간 |
길 다 |
짧 다 |
온 도 특 성 |
열 등 |
우 수 |
수 명 |
CS 형 : 10~15년 HS 형 : 5~7년 |
20~30년 |
공 칭 용 량 |
10시간 율 |
5시간 율 |
가 격 |
유 리 |
고 가 |
용 도 |
장시간 일정전류부하 |
단시간 대전류 부하 |
기 타 |
|
|
현재는 내산처리가 필요없는 축전지가 주로 사용되어 축전지실이 별도로 필요없이 큐비클식으로 다른 기기와 함께 설치가 일반적이다.
일반적으로 축전지실을 설계할 때에는 다음식을 참고한다. 다만, 시일형 고정축전지는 배기시설이 거의 필요없으며 큐비클에 내장하여 사용하면 별도의 축전지실이 필요없다.
수전설비 이해 (0) | 2010.02.23 |
---|---|
NEMA Starter (0) | 2010.02.22 |
IEEE CT 표준 Ratio (0) | 2010.01.18 |
보호계전기 CT Ratio 선정요령 (0) | 2010.01.18 |
중권과 파권 (0) | 2010.01.11 |
댓글 영역