Какие параметры аккумуляторных батарей нужно контролировать

Проблемы, которые возникают при эксплуатации аккумуляторов, связаны с их старением, физическим износом, а также во многом – с условиями работы.

В ИБП и в системах электропитания постоянного тока применяются свинцово-кислотные необслуживаемые герметичные батареи VRLA типа, работающие в буферном режиме, когда большую часть времени они подзаряжаются и отдают энергию в нагрузку только при пропадании напряжения внешней сети электроснабжения.

Особенностью батарей этого типа (особенно низкокачественных, производимых из переработанного свинца) является то, что они могут отказать внезапно. Специалисты отмечают, что бывают случаи, когда у рабочей аккумуляторной батареи (АКБ) вдруг осыпается пластина или закорачивает банку, в результате вся батарея или часть ее выходит из строя. И хотя обычно есть какие-то предпосылки надвигающихся неприятностей, но, к сожалению, не в 100% случаев. И все же необратимые процессы возникают в свинцово-кислотных аккумуляторах не сразу и не вдруг, а причина отказа почти всегда определяется условиями эксплуатации: температурой окружающей среды, режимами заряда и разряда, качеством и плотностью электролита, его уровнем в элементах батареи и др.

Необходимость контроля АКБ вытекает уже из того факта, что ее время жизни ограничено, батарея стареет. Теряются начальные параметры, время поддержки уменьшается, развивается процесс сульфатации пластин. Поэтому контролировать состояние АКБ очень важно. Ведь аккумуляторы не подлежат ремонту и ЗИП для них не предусмотрен. Какие же параметры необходимо проверять при мониторинге аккумуляторных батарей?

Основной из них – емкость АКБ или объем энергии, запасаемый батареей. Это своего рода консолидирующий параметр, который находится во взаимосвязи с несколькими другими, влияющими на емкость батареи и срок ее службы. К ним относятся, в частности, температура окружающей среды, внутреннее сопротивление батареи, параметры заряда и разряда.

Температура окружающей среды (рабочая температура) – важный и даже определяющий параметр. Аккумуляторная батарея любого типа подчиняется закону электрохимической активности, ее износ находится в экспоненциальной зависимости от температуры. Чем она выше, тем более активны электрохимические процессы в аккумуляторе и быстрее идет потеря его рабочих характеристик. Поэтому рабочая температура является, пожалуй, самым критичным параметром для свинцово-кислотных АКБ (щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы в меньшей степени подвержены влиянию температурного фактора, поэтому в суровых климатических условиях – арктических, и, наоборот, чересчур жарких – применяют именно этот тип батарей).

Оптимальный температурный диапазон, при котором сохраняется номинальная емкость и обеспечивается максимальный срок службы батареи: от +20° до +25°С. Считается, что ресурс АКБ уменьшается в два раза при увеличении температуры на каждые десять градусов. Это достаточно распространенный в практике и близкий к реальности показатель. Предельные для кислотно-свинцовых аккумуляторов рабочие температуры – не выше +50° – 60°С. С дальнейшим повышением температуры может возникнуть так называемый «тепловой разгон», и батарея выйдет из строя. 

При понижении температуры электрохимические реакции идут медленнее, что должно увеличивать срок службы АКБ. На самом деле это не так, потому что при низких температурах с уменьшением электрохимической активности снижаются и возможности батареи по отдаче в нагрузку энергии, ее емкость уменьшается. При этом АКБ может работать на пределе своих возможностей, что также снижает срок ее службы. Поэтому есть такой своеобразный «остров» стабильной работы аккумуляторов в диапазоне температур от +5 до +25°С.

Не случайно, когда указывается емкость и срок службы АКБ, оговаривается, при какой температуре и в каком режиме эксплуатации: при определенном разряде (обычно 10-часовом С₁₀ или 20-часовом С₂₀) для конечного напряжения на элементе 1,8 В, или ином. 

Внутреннее сопротивление (проводимость или импеданс) аккумуляторной батареи для ИБП – это параметр, который позволяет оценить реальное состояние АКБ и прогнозировать ее время жизни. С увеличением внутреннего сопротивления падает и емкость аккумулятора. По изменению импеданса можно прогнозировать внезапный выход батареи из строя. Внутреннее сопротивление АКБ начинает расти, затем с некоторого момента оно растет очень быстро, и после этого батарея быстро теряет емкость и выходит из строя. Наступление этого события означает, что аккумулятор следует заменить. Высокое внутреннее сопротивление может указать также на возможные ослабления соединений в местах подключения к АКБ или на обрыв внутри нее.

Контроль напряжения на батарее позволяет определить такие отказы, как короткое замыкание между пластинами батареи. Кроме того, контроль напряжения и тока АКБ дает возможность проследить историю эксплуатации батареи: когда и сколько времени она находилась в покое или работала на нагрузку, зафиксировать величину тока разряда и какой была его глубина, как происходил заряд аккумулятора и т.д.

 Пульсар Лимитед – Энергия для Лучшей Жизни!