每逢過年換新衣？

羅滿啟 羅嘉鑫

一場突如其來的新型冠狀病毒（COVID-19）讓大家度過了一個有史以來最長的春節(jié)假期，也讓各個企業(yè)比往年晚開工很多天。好多印刷廠老板上班后發(fā)現(xiàn)印刷機在送電后可能會出現(xiàn)各種各樣的故障。比如有的工廠里的印刷機的電腦屏幕會出現(xiàn)屏幕黑屏的現(xiàn)象、無法生產(chǎn)。找個師傅來檢查一下，發(fā)現(xiàn)UPS的充電電池沒電了。老板們于是又要花上一筆不菲的費用進行更換，本來就生意不好，還要再花掉一筆錢，別提有多郁悶了！同時腦子里也是滿滿的疑惑： 明明我的機器才用沒兩年，電池咋說壞就壞了呢？難道真的像我們小時候一樣，每到過年就要買新衣服嗎？這個說來一點也不奇怪，其實每年的春節(jié)過后都會或多或少出現(xiàn)同樣的劇情，今年只是更普遍罷了。下面就以國內(nèi)的流行品牌印刷機（Heidelberg）配置的UPS為例，作出詳細(xì)說明并提出解決方案。讓你以后每年安心放假、舒心過年。

構(gòu)成：我們先來看看UPS的構(gòu)成，一般的由電源，控制器和充電電池組成?，F(xiàn)場的實物如圖1。

其邏輯控制圖如圖2所示：（電源給出24V到控制器，控制器自動檢測電源、電池電壓并控制是否輸出24V到電腦。當(dāng)控制器檢測到電源無24V時，由電池在一段時間內(nèi)作為電源提供輸出24V到電腦）。

案例：先看一個實際故障維修案例，如圖3（控制器上紅燈在閃，無24V直流電輸出）。測量UPS電池電壓，只有6V。更換電池后，UPS工作正常，如圖4所示。

分析：拆開電池盒，可以發(fā)現(xiàn)其使用的是美國艾諾斯公司生產(chǎn)的12支裝可充電的鉛酸蓄電池，如圖5。

每個容量為4.5AH，采用纏繞式純鉛技術(shù)，金屬外殼密封設(shè)計，可以快速充電。說明書標(biāo)明設(shè)計壽命可達(dá)10年，存儲時間可達(dá)12個月。按照此說法，區(qū)區(qū)幾天的春節(jié)假期，何足掛齒！但是大家都知道“理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感“。實際使用過程中常常是用了沒幾年就報廢了。為什么呢？

先了解一下鉛酸蓄電池的工作原理，然后一步一步來分析原因，最后找到電池的失效的原因。明白了其中的道理，這樣我們才能更好地使用和利用電池。

鉛酸蓄電池是利用電能和化學(xué)能互相轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)電能的存儲和釋放的。鉛酸蓄電池的陽極是二氧化鉛，陰極是鉛，電解液是硫酸?？偟碾姵胤磻?yīng)式是：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（這個是一個可逆反應(yīng)）

蓄電池放電時：負(fù)極反應(yīng)（活潑金屬失電子）：Pb-2e+SO42-=PbSO4

正極反應(yīng)：PbO2+2e?-+4H+

+SO24=PbSO4+2H2O

蓄電池充電時：陰極（接電源負(fù)極）要發(fā)生還原反應(yīng)：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

陽極（接電源正極）要發(fā)生氧化反應(yīng)：PbSO4+2H2O=PbO2+2e-+4H++SO42-

鉛酸蓄電池就是這樣充電、放電循環(huán)進行工作的。我們再來看看日常使用和放假時，蓄電池的工作有何不同。

日常使用

在正常使用過程中，UPS一直連接外部電源的。通常，外部電源斷電時，電池放電，電腦維持工作一段時間，此時（極板上會出現(xiàn)硫酸鉛鹽）電量減少、電壓降低，當(dāng)機器上電時，UPS控制器自動檢測電池電壓，當(dāng)較低時，控制器會自動給蓄電池充電，（充電時發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，硫酸鉛會還原成鉛和二氧化鉛）就將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能存儲起來，當(dāng)蓄電池充好電后UPS才對外供電。如此循環(huán)往復(fù)使用，通常不會出現(xiàn)問題。

放假或長時間停電

可是當(dāng)放假或長時間停電時，蓄電池?zé)o法再充電，則還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)就無法進行。而蓄電池的極板——鉛和二氧化鉛在硫酸中會緩慢形成硫酸鉛鹽（若是正常使用過程中，充電時會發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，不會造成硫酸鉛鹽的堆積），時間越長，硫酸鉛鹽的結(jié)晶鹽堆積就越多，極板可使用的有效面積就越來越小，導(dǎo)致蓄電池的不可逆的“硫化”現(xiàn)象。而這種“硫化”無法在正常充電中實現(xiàn)硫酸鉛的還原、氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致電池的容量變小，以至報廢。

解決方案：到這里，我們就明白了其工作原理與報廢原因，那么相應(yīng)的解決方案也就順理成章的出來了：就是要定時開機給電池充電，讓電池極板上形成的硫酸鉛鹽不過度堆積。所以有條件的工廠可以安排隔幾天給機器上電一段時間來解決這一問題。

同時筆者在實踐中測試過另外一種簡單可行的方法，也可以較好地解決放假時廠里無人值守、無法上電的問題。

我們可以看到，在斷電情況下，這時電池就成為電源，而控制器其實變成了負(fù)載，這樣就形成了一個完整的電的回路，如圖7、8。

實際測量其電阻值為115.5千歐（見圖9），則回路電流為：I=24.5V/115.5Kohm=0.212mA。這個電流會加速電池的放電反應(yīng)，從而造成硫酸鉛鹽更快的堆積。不利于電池的電量保存，這可能是放假或長時間放置導(dǎo)致電池快速報廢的主要原因。

如果將插頭拔掉，如圖10。

如此一來，電池就只存在內(nèi)部的自放電問題，短時間內(nèi)完全可以忽略不記，所以對付任何一個假期都是綽綽有余（只是假期后上班要記得將插頭復(fù)原）。

現(xiàn)在我們就可以選擇用這樣一個簡單方法，來解決過年或放長假后可能需要更換昂貴電池的大問題，老板們再不用擔(dān)心過個年可能就要更換電池了，極大地節(jié)省了印刷廠的時間和資金，這對在當(dāng)前艱難情形下的印刷廠來說顯得尤為必要！

作者單位：深圳市第二高級中學(xué)

責(zé)任編輯：李倩 liqian@cprint.cn