Аккумуляторные батареи

Производство источников бесперебойного питания, переносной аппаратуры, современной мобильной техники, а также  уменьшение затрат на обслуживание аккумуляторов, используемых  в связи и энергетике, потребовало разработки  более удобных в эксплуатации аккумуляторов. Все реализованные до настоящего времени герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторы снабжены клапаном, который должен открываться для выброса избыточного газа, в основном, водорода при заряде и хранении. Полной рекомбинации кислорода и водорода достичь невозможно. Поэтому аккумулятор называется не герметичным, а герметизированным.  Важным условием хорошей герметизации является плотное химически- и термостойкое соединение конструктивных элементов. Особое значение имеет технология изготовления пластин, конструкция клапана и герметизация выводов. В герметизированных аккумуляторах используется «связанный» электролит. Рекомбинация газов идет по кислородному циклу. Для связывания электролита существует два способа: 

           -    использование гелеобразного электролита (технология  GEL),

           -  использование стекловолокна, пропитанного жидким электролитом (технология  AGM).

Стационарные герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторы с клапанным регулированием  называют  сокращенно, аккумуляторы с клапанным регулированием  VRLA (американское сокращение). Аккумуляторы VRLA - это герметизированные аккумуляторы   со  связанным  электролитом  GEL  или  AGM  технологии,  обладающие  следующими  достоинствами  при  эксплуатации:

  • нет,  аэрозоли  электролита  на  крышке;
  • конструкция батареи исключает необходимость добавления электролита, поэтому отпадает необходимость обслуживания батареи в течение всего срока службы;
  • газ, образующийся при нормальных условиях эксплуатации рекомбинируется внутри батареи, соответственно малая  потребность  в  вентиляции  помещения.

      Так   как   электролит  из  герметизированных  аккумуляторов   не   выплескивается   (нет аэрозоли),  и  аккумуляторы не нуждаются  в  доливке  воды,  их  монтаж  может  быть  весьма  компактным. Аккумуляторы  могут  быть  размещены  на  многоярусных  стеллажах,  чем  достигается  высокая  плотность  энергии  на  единицу  площади  помещения.  Однако надо иметь  в  виду,  что  не  все  перекрытия  могут  выдержать  столь  большую  нагрузку,  которая  может  быть  от 1 т/м ² и более.

            Конструкция герметизированных аккумуляторов.

  В современных герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах применяются  пастированные электроды. Они могут быть решетчатыми и панцирными. Панцирные электроды применяются в GEL аккумуляторах типа OPzV в качестве положительных пластин, а в остальных типах для положительных электродов применяются решетчатые пластины. Применение различных типов положительных пластин отражается на электрических характеристиках аккумуляторов. В первую очередь это связано с внутренним сопротивлением аккумулятора.  Положительные панцирные пластины состоят из штырей, которые помещаются внутри перфорированных трубок, заполненных активированной массой.  Использование панцирных пластин позволяет изготавливать герметизированные аккумуляторы (технологии GEL) большой ёмкости, такой же, как у классических аккумуляторов. В герметизированных аккумуляторах технологии AGM , как малой, так и большой ёмкости, используются решетчатые пластины, что удешевляет их стоимость и упрощает конструкцию. 

     В настоящее время благодаря высокому уровню обеих технологий (GELи AGM) герметизированные аккумуляторы имеют близкие сроки службы. Срок службы герметизированных аккумуляторов зависит от многих факторов, но наибольшее влияние оказывают режим заряда и температура эксплуатации аккумуляторов. Для постоянной готовности к работе в электропитающих установках (ЭПУ) аккумуляторы должны находиться под напряжением постоянного подзаряда (буферный режим). Напряжение постоянного подзаряда – величина напряжения, непрерывно поддерживаемая на выводах аккумулятора, при которой протекание тока компенсирует процесс саморазряда аккумулятора.  Необходимо учитывать, что ток постоянного подзаряда аккумулятора зависит от  напряжения постоянного подзаряда и температуры аккумулятора.  Оба параметра изменяют силу тока постоянного подзаряда аккумулятора и, тем самым, влияют на расход воды. Особенно важно поддержание оптимального напряжения постоянного подзаряда  для герметизированных аккумуляторов, в которых нет избыточного электролита и невозможно добавлять его  в  процессе эксплуатации.

      На срок службы герметизированных аккумуляторов значительно влияет точность поддержания  напряжения  постоянного  подзаряда,  особенно  вредно  превышение  напряжения  постоянного подзаряда. При превышении этого параметра в течение длительного времени в аккумуляторах  VRLA  начинает  срабатывать  аварийный  клапан  и  со  временем  высыхает  электролит,  отчего  внутреннее  сопротивление  аккумуляторов  увеличивается,  а  емкость  уменьшается.  При  систематическом  занижении  напряжения  постоянного подзаряда на пластинах аккумуляторов (особенно на отрицательных) происходит постепенный переход мелкокристаллического сульфата  свинца  в  плотный  твердый  сульфат с крупными  кристаллами,  после чего заряд аккумуляторов сильно затрудняется. Известно, что срок службы аккумуляторов зависит от температуры. В случае отклонения температуры в помещении от +20ºС на 5ºС и более  следует  корректировать  напряжение  постоянного подзаряда. Температурная корректировка напряжения подзаряда увеличивает срок службы. Чтобы не сокращать срок службы  герметизированных аккумуляторов,  необходимо  регулярно  контролировать  и  подстраивать  напряжение  постоянного  подзаряда  согласно инструкции по эксплуатации аккумуляторов. Современные  контроллеры заряда, ББП комплектуются  устройством  автоматической  корректировки  напряжения постоянного подзаряда при изменении температуры.

   Все  аккумуляторы  при  хранении  подвержены  саморазряду.  Для  герметизированных свинцово-кислотных  аккумуляторов   скорость  саморазряда  составляет  20-40%  в  год  при  нормальной  температуре 20 – 25 ºС.  Если  аккумуляторы  находились  в  состоянии  саморазряда  в  течение  короткого  срока,  то  их  заряд  происходит  без  каких-либо  затруднений.  Обычно  производители  герметизированных  аккумуляторов  устанавливают  максимальный  срок  хранения  без  негативных   последствий  шесть  месяцев.  При  более  длительных  сроках  хранения  снижается  зарядная  емкость.  Физико-химические  причины  этого  явления  состоят  в  следующем: сульфат  свинца (PbSO4), являющийся  продуктом  разряда,  постепенно  переходит  в  менее  активную  форму.  Кроме  того,  отрицательная  пластина  претерпевает  более  глубокий  разряд,  чем  положительная.  Так  как  сульфат  свинца  переходит  в  менее  активную  форму,  зарядный ток  в  начале  процесса  заряда  становится  меньше  по  сравнению  с  зарядным током батареи,  которая  разряжалась  до  такого же  зарядного  состояния,  но  при  нормальных  условиях.  Поскольку  одна  из  пластин  находится  в  состоянии  более  глубокой  разрядки,  вторая  пластина  полностью  зарядится  задолго  до  того,  как  первая  достигнет  нормального  зарядного  состояния.  Это  приводит  к  тому,  что  ток  заряда  упадет  до  низких  значений,  несмотря  на  то,  что  в  аккумуляторах  еще  остается  большое  количество  незаряженного  материала.  Иногда  удается  восстановить  зарядную  емкость  путем  существенного  увеличения  напряжения  заряда  и  времени  заряда. Низкая  температура  при  хранении  аккумуляторов  обеспечивает  замедление  всех  химических  процессов,  в  том  числе  деградационных,  и  способствует  увеличению  срока  хранения.  В  аккумуляторах  GEL  технологии  описанные  выше  физико-химические  процессы  протекают  медленнее,  чем  в  аккумуляторах  AGM  технологии, поэтому  гелевые  аккумуляторы  можно  хранить  дольше. При хранении аккумуляторов,  которые до этого значительное  время  эксплуатировались,  саморазряд  (б/у  аккумуляторов) может быть в 2 – 3 раза  выше,  чем  у  свежеизготовленных  аккумуляторов.

      Обычно  аккумуляторные  элементы  или  моноблоки,  из  которых  составляется  батарея,  должны  иметь  одну  и  ту же  степень  заряда (одинаковую емкость). Если элемент  или  моноблок с низким  зарядным состоянием  включен в одну цепь с элементом или  моноблоком,  имеющим более высокую степень заряда, то он никогда не достигнет полностью  заряженного состояния.  Если такой элемент или моноблок оставить в батарее  на  продолжительный срок,  то он  может деградировать  и  вывести  из  строя  другие  элементы. Деградация аккумулятора может быть оценена только в том случае,  если в архив данных будет заложена  информация  о  начальных его характеристиках.

     Очень  важно  использовать  в  одной  последовательной  цепи  элементы  или  моноблоки  с  одинаковыми   значениями   напряжения  холостого  хода.  Надо взять за правило формировать батареи из элементов,  имеющие  различие  в  напряжении  холостого  хода  в  пределах  0,01 В/элемент. Это  обеспечит  более  длительный  срок  службы.  В  случае  применения  выравнивателей  напряжения  безопасный  диапазон  разброса  напряжения можно расширить до 0,03 В/элемент.

     Окончанием срока службы считается наступление момента времени, в который отдаваемая  ёмкость  составляет  80%  от  номинальной. 

     Правила техники безопасности при эксплуатации герметизированных свинцово-кислотных  аккумуляторов.

        При  нормальных  условиях  эксплуатации  герметизированные аккумуляторы  не  выделяют  паров  электролита  или  значительного  количества  водорода.  Исключительными  условиями,  при  которых  возможно  выделение  электролита  могут  быть: разрушение  клапанов,  уплотнений  борнов  или  корпуса  аккумулятора,  перегрев (при t > 70 º С), пожар. Если аккумулятор уронить, то он  разобьется,  при этом  гель  или  стекловолокнистые  прокладки  станут  открытыми.  Серная  кислота  из  геля  или  прокладок  может  попасть  на  кожу.  Если  электролит  попал  на  кожу,  то  следует, не откладывая, промыть пораженные  места  водой  (желательно промывать не  менее  5  минут).  Если  электролит  попал  в  глаза,  их  немедленно  следует  промыть  водой  и  обязательно  обратиться  к  врачу.   Место  куда  вылился  электролит (пол, стена и др.) засыпать содой. Из герметизированных аккумуляторов, несмотря на их  герметичность, может  через  клапаны  выделяться  значительное  количество  водорода:  при  разряде  батареи  с  выработанным  ресурсом  при  глубоком  разряде  или,  если  она  по  какой  либо  причине  потеряла  емкость  раньше  срока  окончания  эксплуатации.

 

Оформить заявку

Нажатием на «Отправить» подтверждаю согласие с обработкой персональных данных
Введите правильный ответ