Експлуатація та обслуговування свинцево-кислотних акумуляторів

1.1 Метод заряду свинцево-кислотних акумуляторів

(Дані надані виробником свинцево-кислотних АКБ EverExceed)

Параметр	Буферний режим	Циклічний  режим
Напруга буф. заряду	2.25В/эл @25°C	2.25~2.30В/эл @25°C
Коеф. темпер. компенсації	-3мВ/°C/ел @ 25°C
Вирівнюючий заряд	2.35В/ел@25°C	2.35~2.40В/ел@25°C
Максимальні струми заряду	0.25C10 A для 6В и 12В;   0.2C10 А для 2В
Струми вирівнюючого і буферного підзаряду	0.005C10 ~ 0.01C10А
Вирівнюючий заряд	a. Буферний заряд кожні 3 місяці	b. При розряді більше 20% ємності

Примітка:

1. Заряджати акумулятор слід відразу ж після розряду. Не можна залишати акумулятор в розрядженому стані.

2. Слід зарядити батарею перед введенням в експлуатацію після зберігання.

 

1.2 Вплив температури навколишнього середовища на термін служби батарей

 

Відповідно до закону хімічної активності Аррениуса швидкість корозії подвоюється при підвищенні температури на 10°C.

Отже, термін служби буде зменшуватися вдвічі при підвищенні Т на 10°C.

Висока температура скорочує термін служби акумулятора. Наприклад, розрахунковий термін служби батареї становить 10 років при 25°C; якщо ж акумулятор працює при 35°C протягом тривалого часу, термін служби складе 5 років. Нижче наведена формула:

L25 = LT х 2(T-25)/10

Примітка:

Т – температура навколишнього середовища

LT – розрахунковий термін служби при температурі Т (град)

L25 – розрахунковий термін служби при температурі 25°С (град)

Підвищення температури навколишнього середовища прискорює корозію пластин батарей і втрату води, що значно скорочує термін служби акумулятора. Тому важливо контролювати температуру навколишнього середовища. Значне підвищення температури може викликати серйозне пошкодження батареї, аж до повного виходу з ладу.

При підвищенні температури в приміщенні, необхідно вжити заходів щодо зниження температури шляхом провітрювання і т.д. Відстань між батареями має бути не менше 10 мм, в той же час необхідно регулювати напругу буферного і вирівнюючого заряду відповідно до вимог керівництва з експлуатації.

 

1.3 Установка АКБ

 

• Акумулятор AGM може працювати практично в будь-якому положенні, крім перевернутого;
• Гелевий акумулятор можна експлуатувати в вертикальному положенні;
• Відстань між батареями має бути не менше 10 мм;
• Батарейний шафа або приміщення повинні бути вентильованими, водень у вигляді газу від перезарядження повинен виходити назовні;
• Чим ближче зарядний пристрій до АКБ, тим краще;
• Всі болти кріплення і гайки повинні бути затягнуті.

 

1.4 Зберігання акумуляторів

 

Умови зберігання:

• Рекомендована температура зберігання 15 ~ 30°C;
• Захищайте елементи/акумулятори від несприятливих погодних умов, вологи і попадання всередину води;
• Захищайте елементи/акумулятори від прямого або непрямого сонячного випромінювання;
• Місце зберігання, відповідно, повинні бути чистим, сухим, не повинно піддаватися морозам і бути під належним наглядом;
• Елементи/акумулятори повинні бути захищені від короткого замикання металевими предметами або струмопровідними забрудненнями;
• Елементи/акумулятори повинні бути захищені від перекидання і від падаючих предметів.

1. VRLA Батареї

• Максимальна тривалість зберігання 12 місяців при 20°C для AGM, 24 місяці для GEL АКБ; рекомендується вирівнюючий підзаряд протягом 24 годин кожні 6 місяців.
• Високі температури призводять до швидкого саморазряду та скороченню тривалості зберігання між операціями заряду (до 3 місяців при 30°C)

2. Заливні батареї (Flooded)  

• Термін зберігання з сухозаряженном стані – 3 місяці
• У залитому стані рекомендується заряджати вирівнюючим зарядом протягом 24 годин кожні 2 місяці

 

1.5 Тест на ємність акумуляторів

 

Випробування проводяться у відповідності до вказівок в МЕК 60896-21: «Батареї свинцево-кислотні стаціонарні. Частина 21. Типи з регулюючим клапаном. Методи випробувань»

Примітка:

Перед проведенням випробувань повинен бути проведений вирівнюючий заряд АКБ, як описано вище.

Вирівнюючий заряд необхідно виконувати не більше, ніж за 7 днів і не менше, ніж за 3 дні до початку випробувань!

Етапи проведення випробування номінальною ємності:

1. Переконайтеся, що всі з'єднання чисті, захищені і не схильні до корозії.

2. Під час нормальної роботи батареї виміряйте і запишіть наступні параметри:

– Напруга кожної батареї.

– Температуру поверхні як мінімум однієї з кожних десяти батарей.

– Напругу ланцюга акумуляторної системи.

3. Разомкніть з'єднання між акумуляторною системою, яку ви хочете перевірити, зарядним пристроєм і всіма споживачами.

4. Підготуйте регульоване навантаження для підключення до акумуляторної системі.

Струм розряду повинен бути встановлений на рівні 0,1C10  Ампер і залишатися постійним.

6. Підготуйте вольтметр, щоб ви могли перевірити загальну напругу батареї.

7. Підключіть навантаження, шунт і вольтметр. При цьому відзначте час.

8. Підтримуйте постійний струм навантаження 0,1С10 Ампер і вимірюйте напругу акумуляторної системи з регулярними інтервалами часу.

9. Перевірте на предмет надмірного нагріву всі з'єднання між навантаженням і АКБ.

10. Розрахуйте відносну ємність системи батарей за такою формулою: Ємність (% при 20°C) = (Ta/Ts) x 100

Ta = фактичний час розряду до досягнення допустимої мінімальної напруги (1,80 В/елемент).

Ts = теоретичний час розряду до досягнення допустимої мінімальної напруги. (Тест номінальної ємності при Ts = 10год)

11. Перепідключить акумуляторну систему, як вона спочатку була підключена, і відразу ж зарядите.

Примітка:

1. Перед тестом ємності необхідно виконати вирівнюючий заряд;

2. Випробування на ємність має проводитися розрядом постійного струму 0,1C₁₀ Ампер;

3. Кінцева напруга розряду дорівнює 1.80В на елемент;

4. C = I x T (ємність розряду = струм розряду x час розряду)

4.6 Обслуговування

1.6.1 Інструменти і обладнання:

a. Цифровий вольтметр.

b. Ізольований гайковий ключ..

c. Прилади з провідним і миттєвим навантаженням і внутрішнім опором.

1.6.2 Щомісячне обслуговування

a. Тримайте приміщення з акумуляторами в чистоті.

b. Заміряйте і записуйте температуру навколишнього середовища в приміщенні з батареями.

c. Перевіряйте чистоту кожної батареї, а також відсутність пошкоджень і слідів перегріву на терміналах, корпусі і кришці.

d. Заміряйте і записуйте загальну напругу ланцюга і ток буферного заряду системи акумуляторних батарей.

1.6.3 Щоквартальне обслуговування

a. Повторіть щомісячний огляд.

b. Заміряйте і запишіть напругу буферного заряду кожної підключеної батареї. Якщо напруга більше двох елементів менш 2,18 В/ел. після температурної компенсації, необхідно провести вирівнюючий заряд.

1.6.4 Щорічне обслуговування

a. Повторіть щоквартальне обслуговування і огляд.

b. Перевіряйте щороку, чи не ослабли роз'єми і затягуйте їх.

c. Щорічно проводьте випробування на розряд з фіксованим точним навантаженням, розряджаючи на 30-40% від номінальної ємності.

 

2. Причини виходу з ладу батарей

 

2.1 Втрата води висушує електроліт

 

Причини втрати води:

1. Перезаряд

Занадто низька напруга заряду призводить до недозаряду і викликає сульфатацію негативних пластин, що призводить до зниження ємності батареї, скорочує термін її служби;

Занадто висока напруга заряду сприяє збільшенню виділення газу при зниженні ефективності рекомбінації, що призводить до збільшення внутрішнього тиску і частому відкриттю ущільнювача клапана. Це тягне за собою втрату води, прискорення корозії позитивних пластин і скорочення терміну служби батареї.

2. Витік води з корпусу або через кришку

3. Корозія решітки позитивної пластини поглинає воду

Pb + 2H2O --> PbO2 + 4H+ + 4e

4. Поглинання води внаслідок саморозряду

Pb + H2SO4 --> PbSO4 + H2

 

2.2 Корозія решітки пластини

 

Корозія решітки пластини є важливою причиною виходу з ладу VRLA батареї.

Незалежно від того, чи знаходиться вона в розімкнутому стані та під час роботи в режимі буферного або циклічного заряду, виникає явище гофрованої корозії.

Це особливо проявляється при перезаряді. Щільність електроліту збільшується через втрату води. Внаслідок цього корозія пластини прискорюється. При неправильній експлуатації АКБ працює в режимі підвищеного заряду протягом тривалого періоду часу. Це може привести до корозії решітки пластини батареї. Пластина деформується, що призводить до серйозних руйнувань решітки пластини. Як наслідок, ємність батареї швидко знижується, батарея виходить з ладу.

Pb + 2H2O --> PbO2 + 4H+ + 4e

 

2.3 Сульфатація негативної пластини

 

При недозаряді АКБ протягом тривалого часу, буде утворюватися все більше і більше сульфату свинцю PbSO₄. Це призводить до утворення великих часток PbSO₄ і зниження хімічної активності з подальшим скрутним або зовсім неможливим відновленням.

Причина сульфатации катода:

1. Занадто низька зарядна напруга, відсутність функції температурної компенсації. Це призводить до недозаряду акумулятора протягом тривалого часу.

2. Несвоєчасний заряд акумулятора після розряду.

3. Циклічний режим з частковим зарядом (PSOC).

4. Частий глибокий розряд (до 1.7-1.8В при 80% -100% DOD)

5. Зберігання батареї при підвищеній температурі прискорює рекристалізацію сульфату свинцю і саморозряд. Це сприяє сульфатації пластин.

 

2.4 Вихід з ладу через перегрів

 

Вихід з ладу через перегрів відбувається зазвичай в AGM батареях. Реакція газової рекомбінації – екзотермічна реакція. Кількість газу, що виділяється з батареї, мала, розсіювання тепла незначне. Якщо VRLA акумулятор працює в теплому середовищі або напруга заряду занадто висока, утворюється велика кількість газу і посилюється рекомбінація. Температура в самій батареї стрімко підвищується, в результаті чого внутрішній опір батареї падає, струм зарядки збільшується.

Так відбувається «терморазгон», поки температура не виходить з-під контролю. Корпус акумулятора серйозно деформується і тріскається.

Для запобігання виходу з ладу батарей через перегрів повинні бути вжиті відповідні заходи:

1. Не допускати перезаряд і недозаряд;

2. Зарядний пристрій повинен мати функцію темп. компенсації;

3. Батарея повинна бути розміщена в добре провітрюваному місці з контролем температури АКБ.

 

2.5 Пом'якшення активних матеріалів позитивної пластини

 

Тривалий розряд великими струмами;

Глибокий розряд;

Малий струм заряду;

 

2.6 Корозія терміналів

 

Причини:

1. Поламаний термінал.

2. На поверхні батареї можуть бути залишки сірчаної кислоти, які вступають в реакцію зі свинцем на полюсах, утворюючи білі кристали.

3. Батарея працює в умовах високої температури протягом тривалого часу, ущільнювальний клапан часто відкривається і відбувається скидання газу з невеликою кількістю сірчаної кислоти, яка осідає на терміналі, викликаючи його корозію.

Як визначити причину корозії терміналу?

Спочатку очистіть термінал, а потім нанесіть трохи вазелінового масла.

Далі, при експлуатації від 2 до 3 місяців, якщо на поверхні терміналу утворюється сірчана кислота або білі кристали, то це наслідок витоку кислоти через термінал; якщо немає - батарея в порядку.

Дивіться далі:

Класифікація свинцево-кислотних акумуляторів

Приклади встановлених систем безперебійного живлення в різних регіонах світу