연 축전지의 용량(鉛 蓄電池의 容量)

 

연 축전지의 용량(鉛 蓄電池의 容量)

 

만충전 시킨 축전지를 일정 전류로서 규정 종지전압까지 방전하였을때의 방전량(방전전류×방전시간)을 “축전지의 용량”이라고 하며, 암페어시(AH)의 단위로 표시한다. 따라서 이 용량이 곧 축전지의 출력을 표시하기 때문에 한번 충전후 일할 수 있는 작업량의 기본이다.

 

가. 축전지의 용량(Ah) = 방전전류(A) × 방전시간(h)

나. 알카리는 방전 특성에 따라 고율, 중율, 저율로 구분

다. 특성은 방전전류(I) ÷ 공칭용량(C)로 표시

 

예1) 200Ah는 20A로 10시간 방전 가능 용량

축전지의 용량은 비상전원으로 축전지를 사용하는 경우 부하설비의 사용시간을 법으로 정하고 있다. 지하철 역사내에 시설되어 있는 비상 콘센트의 경우 소방법에 30분사용을, 비상용 조명설비의 경우 건축 기준법에 30분사용을 규정하고 있다.

그러나 역사 전기실에 설치되어 있는 축전지의 부하는 차단기 조작용과 비상 조명등용 부하로 산정 한다.

<표> 표준 셀수

 

종  류	셀  수	셀 공칭전압	정격전압
연 축전지	54	2.0V	2.0×54=108V
알카리 축전지	86	1.2V	1.2×86=103V

방전개시전압(放電 開始 電壓) Firing Potential

 

전극간에 인가하는 전압은 상승할 때 전압과 함께 압류가 증가하여 어떤 값 이상에서 지속 방전에 들어간다. 이 전압을 방전개시전압이라고 한다. 열음극 방전관은 약 수십[Ｖ], 냉음극 방전관은 조건에 따라 80[Ｖ] 전후에서 수백[Ｖ]에 이른다. 대기 중에서는 전극 간극 1[㎝]일 때 평등 전계에서는 30[㎸], 불평등 전계에서는 수[㎸] 정도이다.

방전종지전압(放電 終止 電壓) Final Discharge Voltage 또는 방전중지전압

 

축전지는 어느 정도 방전하면 그 후의 전압강하는 대단히 급격하게 떨어져 버리기 때문에 과방전되어

축전지에 악영향을 미치므로 일정선 이상 방전하지 않기 위하여 어느 한도를 정할 필요가 있는데 이점

을 “방전종지전압”이라 한다.

방전 시간율(放電 時間率)

 

축전지 용량을 사용한 시간으로 나누어 방전전류를 구한 것을 “방전 시간율”이라 한다.

전지의 방전 전류의 크기를 나타내는 용어(Hour Rate - HR)

전류 i(A)로 방전하고, 방전종지전압에 이를 때까지의 시간이 t(H)라면 이 방전을  t시간율 방전이라고 하고, i(A)를 t시간율 방전전류라 한다.

(방전 전류의 크기를 나타낼 때 공칭 용량의 값(C)에 계수를 곱하여 표시한다.

                  예1) 100Ah의 전지를 50A로 방전 시 이 전류의 크기를 0.5C(A)로 표현한다.

        고정형, 가반용 축전지 : 10Hr  자동차용 축전지 : 5Hr

예2) 100Ah 축전지의 5시간율(5HR) 방전 전류는, 20A 방전 시간율(HR)을 기준으로 하면

        20분간의 방전 전류는 300A이다.

연 축전지의 용량 산출식(鉛 蓄電池의 容量 算出式)

 

C = 1/L [K₁ I₁ + K₂(I₂ - I₁) + K₃(I₃ - I₂)]로 나타내며,

여기서, C : 25℃에서 정격방전율 환산용량(Ah)

L : 보수율(0.8정도)

 K : 방전시간 (t)

I : 방전전류(A)

연 축전지의 방전중의 전지온도와 용량 (鉛 蓄電池의 放電중의 電池溫度와 容量)

 

전지온도가 낮을수록 전지용량은 전해액의 확산이 어렵게 되어 양극판, 음극판 작용물질의 화학반응이 둔화되며, 전해액의 전기저항이 증가하고 기전력도 감소하며, 충전중 전류의 손실이 많아진다.

연 축전지의 방전종지전압과 용량 (鉛 蓄電池의 放電終止電壓과 容量)

 

방전종지전압을 낮게 할수록 용량은 증가하나 용량시험에서는 방전 시간율에 따라 다음과 같이 정하고 있다.

10 HR               1.80[V/Cell]

       5 HR               1.75[V/Cell]

       3 HR               1.70[V/Cell]

  1 HR               1.60[V/Cell]

여기서, HR : 시간율을 나타낸다.

또한, 이 방전종지전압 이하로 방전하여도 용량의 증가는 그다지 크지 않으며, 특히 2HR 이상의 큰 전류의 방전에서는 전지온도가 방전말기에 상승하여 축전지의 수명에 악영향을 준다.

연 축전지의 충전량과 용량 (鉛 蓄電池의 充電量과 容量)

 

연축전지의 용량은 충전량에 따라 변화하고 충전량이 부족하면 충전후의 용량은 감소한다. 다만 방전량에 대하여 120[%]정도 이상으로 충전량을 증가시켜도 충전후의 용량은 그만큼 증가하지 않는다. 그 이유는 충전말기에서 충전량의 대부분이 전해액중의 물을 전기분해하고 열을 발생하는데 소비되기 때문이다.

연 축전지의 자기방전(鉛 蓄電池의 自己放電) Self-Discharge

 

일반적으로 축전지의 자기방전은 화학적인 원인에 의해서 일어나는 축전지 내부에서 자연적으로 용량을 감소시키는 작용을 말한다.

 

가. 온도와 자기방전

전지온도가 높을수록 자기방전량은 증가하고 이 증가 비율은 온도가 25[℃]일 때까지는 거의 직선적으로 증가하며, 그 이상의 온도에서는 가속적으로 증가한다.

 

나. 불순물과 자기방전

바리움, 백금, 금, 은, 동, 니켈, 안티몬 등의 불순물이 음극 표면에 전착(電着)되면 자기방전이 가속

된다.

 

다. 시기와 자기방전

자기방전은 충전완료 직후가 가장 많으며, 시간이 경과할수록 점차 감소한다. 또한, 축전지가 신품일 경우에는 자기방전이 적고, 오래된 축전지 일수록 자기방전이 많아진다.

 

라. 자기방전을 구하는 방법

1일평균 자기방전량 =C1+C3-2C2/T(C1+C3)×100(%)

여기서,    C1 : 방치전 만충전 용량[AH]

C2 : T시간 방치후 충전없이 방전한 용량[AH]

C3 : C2 방전후 만충전하여 방전한 용량[AH]