Понимание и предотвращение выхода из строя свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием (VRLA) являются основой систем бесперебойного питания (ИБП), обеспечивая критически важное резервное питание в чрезвычайных ситуациях.Однако понимание факторов, приводящих к преждевременному выходу из строя свинцово-кислотных аккумуляторов, необходимо для поддержания целостности этих резервных энергосистем.В этой статье рассматриваются различные элементы, которые влияют на долговечность батарей VRLA, подчеркивая важность надлежащего ухода, использования и обслуживания батарей для продления их срока службы.

Основные факторы, влияющие на срок службы батареи

• Срок службы

• Температура

• Перезарядка

• Занижение цены

• Тепловой побег

• Обезвоживание

• Загрязнение

• Катализаторы

Срок службы:

Согласно определению IEEE 1881, срок службы батареи — это продолжительность эффективной работы в определенных условиях, обычно измеряемая временем или количеством циклов, пока емкость батареи не упадет до определенного процента от ее первоначальной номинальной емкости.

В системах ИБП (источники бесперебойного питания) батареи обычно поддерживаются в состоянии плавающего заряда на протяжении большей части срока службы.В этом контексте «цикл» относится к процессу, в котором аккумулятор используется (разряжается), а затем восстанавливается до полного заряда.Количество циклов разрядки и перезарядки, которым может подвергнуться свинцово-кислотный аккумулятор, ограничено.Каждый цикл немного уменьшает общий срок службы батареи.Поэтому понимание вероятных требований к циклическому использованию, основанное на надежности местной электросети, имеет решающее значение в процессе выбора батареи, поскольку это существенно влияет на риск выхода батареи из строя.

Температура:

Температура существенно влияет на то, насколько хорошо и как долго работает аккумулятор.При изучении того, как температура влияет на выход из строя свинцово-кислотных аккумуляторов, важно понимать разницу между температурой окружающей среды (температурой окружающего воздуха) и внутренней температурой (температурой электролита).Хотя температура окружающего воздуха или помещения может влиять на внутреннюю температуру, изменения происходят не так быстро.Например, температура в помещении может сильно меняться в течение дня, но внутренняя температура может изменяться лишь незначительно.

Производители аккумуляторов часто рекомендуют оптимальную рабочую температуру, обычно около 25 °C.Стоит отметить, что цифры обычно относятся к внутренней температуре.Взаимосвязь между температурой и сроком службы батареи часто выражается как «период полураспада»: на каждые 10 °C, превышающие оптимальные 25 °C, ожидаемый срок службы батареи сокращается вдвое.Наиболее существенным риском при высоких температурах является обезвоживание, при котором испаряется электролит аккумулятора.С другой стороны, более низкие температуры могут продлить срок службы батареи, но снизить ее непосредственную доступность энергии.

Перезарядка:

Под перезарядкой понимается процесс подачи слишком большого заряда аккумулятора, что приводит к потенциальному повреждению.Эта проблема может быть связана с человеческими ошибками, например неправильными настройками зарядного устройства или неисправным зарядным устройством.В системах ИБП зарядное напряжение меняется в зависимости от фазы зарядки.Обычно аккумулятор сначала заряжается при более высоком напряжении (известный как «объемный заряд»), а затем поддерживает более низкое напряжение (известный как «плавающий заряд»).Чрезмерная зарядка может значительно сократить срок службы батареи и, в тяжелых случаях, привести к перегреву.Для систем мониторинга крайне важно выявлять и предупреждать пользователей о любых случаях завышения цен.

Занижение цены:

Недостаточная зарядка происходит, когда аккумулятор в течение длительного периода времени получает меньше напряжения, чем необходимо, и не может поддерживать необходимый уровень заряда.Постоянная недозарядка аккумулятора приводит к снижению его емкости и сокращению срока службы аккумулятора.Как перезарядка, так и недостаточная зарядка являются критическими факторами выхода из строя аккумулятора.Необходимо тщательно следить за тем, чтобы обеспечить правильное напряжение питания для поддержания работоспособности и долговечности аккумулятора.

Термический побег:

Термический разгон представляет собой серьезную форму отказа свинцово-кислотных аккумуляторов.Когда зарядный ток слишком велик из-за внутреннего короткого замыкания или неправильных настроек зарядки, тепло увеличивает сопротивление, которое, в свою очередь, генерирует больше тепла, растущего по спирали.Пока тепло, выделяемое внутри батареи, не превысит ее способность охлаждаться, происходит тепловой выход из-под контроля, в результате чего батарея высыхает, воспламеняется или плавится.

Чтобы бороться с этим, существует несколько стратегий по обнаружению и предотвращению теплового неконтроля в самом его начале.Одним из широко используемых методов является зарядка с температурной компенсацией.При повышении температуры зарядное напряжение автоматически снижается, и в конечном итоге зарядка при необходимости прекращается.Этот подход основан на датчиках температуры, размещенных на элементах батареи, для контроля уровня тепла.Хотя некоторые системы ИБП и внешние зарядные устройства предлагают эту функцию, часто важные датчики температуры являются дополнительными.

Обезвоживание:

Как вентилируемые батареи, так и батареи VRLA подвержены потере воды.Такое обезвоживание может привести к снижению емкости и сокращению срока службы батареи, что подчеркивает необходимость регулярных проверок технического обслуживания.Вентилируемые батареи постоянно теряют воду в результате испарения.Они оснащены видимыми индикаторами, позволяющими проверять уровень электролита и при необходимости легко доливать воду.

Свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием (VRLA) содержат гораздо меньше электролита по сравнению с вентилируемыми типами, а их корпус обычно непрозрачен, что затрудняет внутренний осмотр.В идеале в батареях VRLA газы, образующиеся в результате испарения (водород и кислород), должны рекомбинироваться обратно в воду внутри устройства.Однако в условиях чрезмерного нагрева или давления предохранительный клапан VRLA может выпустить газ.Хотя нечастое выделение газа является нормальным и, как правило, безвредным, непрерывное выделение газа проблематично.Потеря газов приводит к необратимому обезвоживанию батареи, что способствует тому, что срок службы батарей VRLA обычно составляет примерно половину от срока службы традиционных батарей с затопленным электролитом (VLA).

Загрязнение:

Примеси в электролите аккумулятора могут серьезно повлиять на его производительность.Регулярные проверки и техническое обслуживание жизненно важны, особенно для старых или неправильно обслуживаемых батарей, чтобы избежать проблем, связанных с загрязнением.В свинцово-кислотных аккумуляторах с клапанным регулированием (VRLA) загрязнение электролита происходит нечасто и часто возникает из-за производственных дефектов.Однако проблемы загрязнения более распространены в свинцово-кислотных батареях с вентиляцией (VLA), особенно когда в электролит периодически добавляется вода.Использование нечистой воды, например, водопроводной, вместо дистиллированной, может привести к загрязнению.Такое загрязнение может в значительной степени способствовать выходу из строя свинцово-кислотных аккумуляторов, и его следует старательно избегать, чтобы обеспечить работоспособность аккумулятора.

Катализаторы:

В батареях VRLA катализаторы могут значительно усилить рекомбинацию водорода и кислорода, уменьшая последствия высыхания и тем самым продлевая срок их службы.В некоторых случаях катализаторы можно установить после покупки в качестве дополнительного аксессуара и даже помочь оживить старый аккумулятор.Однако важно действовать осторожно;любые модификации на местах несут в себе такие риски, как потенциальная человеческая ошибка или загрязнение.Такие изменения должны выполняться только техническими специалистами, прошедшими специальную заводскую подготовку, чтобы избежать выхода из строя батареи.

Заключение

Преждевременный выход из строя свинцово-кислотных аккумуляторов можно в значительной степени предотвратить за счет правильного понимания, мониторинга и технического обслуживания.Распознавая признаки потенциальных проблем, таких как перезаряд, недозаряд и температурный разгон, срок службы аккумуляторов VRLA можно значительно продлить.Тем, кто ищет дополнительную информацию и рекомендации, Dfun Tech предоставляет комплексную информацию и решения для поддержания работоспособности и эффективности свинцово-кислотных аккумуляторов.Понимание сложного баланса физических и химических факторов, влияющих на производительность аккумуляторов, имеет решающее значение для всех, кто полагается на эти критически важные системы резервного питания.