Герметичные свинцовые аккумуляторы обычно производятся по двум технологиям - гелевые и AGM. В статье подробнее рассмотрены отличия и особенности этих двух технологий. Даны общие рекомендации по эксплуатации таких аккумуляторов.
Основные типы АКБ рекомендованные для применения в автономных солнечных энергосистемах:Неотъемлемой компонентом автономных солнечных энергосистем являются необслуживаемые аккумуляторные батареи большой емкости. Такие АКБ гарантируют неизменное качество и сохранение функциональных возможностей на протяжения всего заявленного жизненного цикла.
Технология AGM - (Absorbent Glass Mat) На русский язык это можно перевести как “поглощающее стекловолокно”. В качестве электролита также используется кислота в жидком виде. Но пространство между электродами заполнено микропористым материалом-сепаратором на основе стекловолокна. Это вещество действует как губка, оно полностью всасывает всю кислоту и удерживает её, не давая растекаться.
При протекании химической реакции внутри такого аккумулятора также образуются газы (в основном водород и кислород, их молекулы являются составными частями воды и кислоты). Их пузырьки заполняют некоторые из пор, при этом газ не улетучивается. Он принимает непосредственное участие в химических реакциях при подзарядке батареи, возвращаясь обратно в жидкий электролит. Этот процесс называется рекомбинацией газов. Из школьного курса химии известно, что круговой процесс не может быть 100% эффективным. Но в современных AGM аккумуляторах эффективность рекомбинации достигает 95-99%. Т.е. внутри корпуса такого аккумулятора образуется ничтожно малое количество свободного ненужного газа и электролит не меняет своих химических свойств на протяжении многих лет. Тем не менее, истечению очень долгого времени свободный газ создает внутри батареи избыточное давление, когда оно достигает определенного уровня, срабатывает специальный выпускной клапан. Этот клапан также защищает батарею от разрыва в случае возникновения внештатных ситуаций: работа в экстремальных режимах, резкое повышение температуры в помещении из-за внешних факторов и тому подобное.
Основные преимуществом аккумуляторов AGM перед технологией GEL, является более низкое внутреннее сопротивление аккумулятора. Прежде всего это влияет на время заряда АКБ, которое в автономных системах сильно ограничено, особенно в зимнее время. Таким образом, АКБ AGM быстрее заряжается, а значит быстрее выходит из режима глубокого разряда, который губителей для обоих типов АКБ. Если система автономная, то при использовании АКБ AGM ее КПД будет выше, чем у такой же системы с АКБ GEL, т.к. для заряда АКБ GEL требуется больше времени и мощности, которых может не хватать в пасмурные зимние дни. При отрицательных температурах гелевый аккумулятор сохраняет больше емкости и считается более стабильным, но как показывает практика, в пасмурную погоду при слабых токах заряда и отрицательный температурах, гелевый аккумулятор не будет заряжаться из-за высокого внутреннего сопротивления и "задубевшего" гелевого электролита, в то время как аккумулятор AGM будет заряжаться при малых токах зарядки.
Специальное техническое обслуживание батарей AGM не требуется. АКБ изготовленные по технологии AGM не требуют обслуживания и дополнительной вентиляции помещения. Недорогие АКБ AGM прекрасно работают в буферном режиме с глубиной разряда не более 20%. В таком режиме служат до 10-15 лет.
Если же их использовать в циклическом режиме и разряжать хотя бы до 30-40%, то их срок службы существенно сокращается. АКБ AGM часто используются в недорогих бесперебойниках (UPS) и небольших автономных солнечных энергосистемах. Тем не менее, в последнее время появились AGM батареи, которые рассчитаны на более глубокие разряды и цикличные режимы работы. Конечно, по своим характеристикам они уступают АКБ GEL, но прекрасно работают в автономных солнечных системах энергоснабжения.
Но главная техническая особенность AGM аккумуляторов, в отличие от стандартных свинцово-кислотных АКБ, - возможность работы в режиме глубокого разряда. Т.е. они могут отдавать электрическую энергию на протяжении длительного времени (часы и даже сутки) до состояния, когда запас энергии падает до 20-30 % от первоначального значения. После проведения зарядки такого аккумулятора он практически полностью восстанавливает свою рабочую емкость. Конечно, совсем бесследно такие ситуации проходить не могут. Но современные AGM аккумуляторы выдерживают от 600 и выше циклов глубокой разрядки.
Кроме того, у AGM батарей очень малый ток саморазряда. Заряженная батарея может храниться неподключенной долгое время. Например, за 12 месяцев простоя заряд аккумулятора упадет всего до 80% от первоначального. AGM аккумуляторы обычно имеют максимальный разрешенный ток заряда 0,3С, и конечное напряжение заряда 15-16В. Такие характеристики достигаются не только за счет конструктивных особенностей AGM технологии. При изготовлении батарей используются более дорогие материалы с особыми свойствами: электроды изготавливаются из особо чистого свинца, сами электроды делают более толстыми, в электролит входит серная кислота высокой степени очистки.
Технология GEL - (Gel Electrolite) В жидкий электролит добавляют вещество на основе двуокиси кремния (SiO2), в результате чего образуется густая масса, напоминающая по консистенции желе. Этой массой и заполнено пространство между электродами внутри аккумулятора. В процессе химических реакций в толще электролита возникают многочисленные газовые пузыри. В этих порах и раковинах происходит встреча молекул водорода и кислорода, т.е. газовая рекомбинация.
В отличие от AGM технологии, гелевые аккумуляторы ещё лучше восстанавливаются из состояния глубокого разряда, даже в том случае, когда к процессу заряда не приступили сразу же после зарядки батарей. Они способны перенести более 1000 циклов глубокой разрядки без принципиальной потери своей емкости. Так как электролит находится в густом состоянии, то он менее подвержен расслоению на составные части воду и кислоту, поэтому гелевые аккумуляторы лучше переносят плохие параметры тока подзаряда.
Пожалуй, единственный минус гелевой технологии – цена, она выше, чем у AGM батарей такой же емкости. Поэтому использовать гелевые аккумуляторы рекомендуется в составе сложных и дорогих систем автономного и резервного электроснабжения. А так же в случаях, когда отключения внешней электрической сети происходят постоянно, с завидной цикличностью. АКБ GEL лучше выдерживают циклические режимы заряда-разряда. Также, они лучше переносят сильные морозы. Снижение емкости при понижении температуры аккумуляторов также меньше, чем у других типов аккумуляторов. Их применение более желательно в системах автономного электроснабжения, когда батареи работают в циклических режимах (заряжаются и разряжаются каждый день) и нет возможности поддерживать температуру аккумуляторов в оптимальных пределах.
Почти все герметичные аккумуляторы могут устанавливаться на боку.
Гелевые аккумуляторы тоже отличаются по назначению - есть как общего назначения, так и глубокого разряда. Гелевые батареи лучше выдерживают циклические режимы заряда-разряда. Их применение более желательно в системах автономного электроснабжения. Однако они дороже AGM батарей и тем более стартерных.
Гелевые аккумуляторы имеют примерно на 10-30% больший срок службы, чем AGM аккумуляторы. Также, они менее болезненно переносят глубокий разряд. Одним из основных преимуществ гелевых аккумуляторов перед AGM является существенно меньшая потеря емкости при понижении температуры аккумулятора. К недостаткам можно отнести необходимость строгого соблюдения режимов заряда.
Батареи AGM идеальны для работы в буферном режиме, в качестве запасного варианта при редких перебоях электроэнергии. В случае слишком частого подключения в работу просто уменьшается их жизненный цикл. В таких случаях использование гелевых аккумуляторов бывает экономически более оправдано.
Системы на основе технологий AGM и GEL обладают особыми свойствами, которые просто необходимы для решения задач в области автономного энергоснабжения.
Аккумуляторы, изготовленные по технологиям AGM и GEL, являются свинцово-кислотными АКБ. Они состоят из схожего набора составных частей. В надежный пластиковый корпус, обеспечивающий необходимую степень герметизации, помещены пластины-электроды изготовленные из свинца или его особых сплавов с другими металлами. Пластины погружены в кислотную среду - электролит, который может выглядеть как жидкость, или быть в другом, более густом и менее текучем состоянии. В результате протекающих химических реакций между электродами и электролитом вырабатывается электрический ток. При подаче внешнего электрического напряжения заданной величины на клеммы свинцовых пластин, происходят обратные химические процессы, в результате которых батарея восстанавливает свои первоначальные свойства, заряжается.
Также существуют специальные АКБ по технологии OPzS, которые специально разработаны для "тяжелых" цикличных режимов.
Данный тип АКБ создавались специально для использования в системах автономного электроснабжения. Они имеют пониженное газовыделение, допускают много циклов заряд/разряда до 70% от номинальной емкости без повреждения и значительного сокращения срока службы. Но данный тип АКБ не пользуется высоким спросом в России из-за достаточно высокой стоимостью АКБ по сравнению с технологиями AGM и GEL.
Основные правила эксплуатации аккумуляторных батарей
1. Не допускайте хранения АКБ в разряженном состоянии. В этом случае происходит сульфатация электродов. В этом случае АКБ теряет емкость и существенно сокращается срок службы АКБ.
2. Не допускайте короткого замыкания клемм АКБ. Это может происходить при монтаже АКБ неквалифицированным персоналом. Сильный ток короткого замыкания заряженного АКБ способен расплавить контакты клемм и нанести термический ожог. Короткое замыкание также наносит серьезный ущерб АКБ.
3. Не пытайтесь вскрывать корпус необслуживаемого аккумулятора. Содержащийся внутри электролит способен вызвать химический ожог.
4. Подключайте АКБ в устройство только в правильном соответствии с полярностью. Полностью заряженный АКБ имеет значительный запас энергии и способен при неправильном подключении вывести устройство (инвертор, контроллер и т.д.) из строя.
5. Не забудьте утилизировать отслужившую свой срок батарею в соответствии с правилами утилизации для изделий, содержащих тяжелые металлы и кислоты.
Страница 26 из 26
9.5 Техническое обслуживание аккумуляторных батарей
В процессе эксплуатации через определенные промежутки времени для поддержания аккумуляторных батарей в исправном состоянии необходимо проводить следующие виды технического обслуживания:
Текущие и капитальные ремонты аккумуляторных батарей следует выполнять по мере необходимости.
Текущие осмотры аккумуляторных батарей проводит персонал, обслуживающий батарею. В установках с постоянным дежурным персоналом такой осмотр необходимо делать один раэ в сутки, а в установках без постоянного дежурного персонала текущий осмотр батареи нужно проводить во время осмотра другого оборудования установки по специальному графику (но не реже одного раза и 10 дней).
Во время текущего осмотра необходимо проверить:
Если в процессе осмотра выявлены дефекты, которые могут быть устранены единолично осматривающим, он должен получить по телефону разрешение начальника электроцеха на проведение этой работы. Если дефект не может быть устранен единолично, способ и срок устранения дефекта определяется начальником цеха.
Инспекторские осмотры проводят два работника: лицо, обслуживающее батарею, и ответственное лицо инженерно-технического персонала. Инспекторские осмотры проводят в сроки, определяемые местными инструкциями (но не реже одного раза в месяц), а также после монтажа, замени электродов или электролита.
Во время инспекторского осмотра необходимо повторить объем текущего осмотра и дополнительно проверить:
При обнаружении во время инспекторского осмотра дефектов необходимо наметить сроки и порядок их устранения.
Результаты осмотров и сроки устранения дефектов заносят в аккумуляторный журнал.
Профилактический контроль проводят в целях проверки состояния и работоспособности аккумуляторной батареи.
Проверка работоспособности аккумуляторной батареи на ПС предусматривается вместо проверки емкости. Допускается производить ее при включении ближайшего к AБ выключателя с наиболее мощным электромагнитом включения.
При контрольном разряде пробы электролита необходимо отбирать в конце разряда, так как во время разряда ряд вредных примесей переходит в электролит.
Внеплановый анализ электролита из контрольных аккумуляторов следует проводить при обнаружении массовых дефектов в работе батареи:
При внеплановом анализе, кроме железа и хлора, определяются следующие примеси при наличии соответствующих показаний:
Пробу нужно отбирать резиновой грушей со стеклянной трубкой, доходящей до нижней трети аккумуляторного бака. Пробу заливают в банку с притертой пробкой. Банку следует предварительно помыть горячей водой и ополоснуть дистиллированной водой. На банку наклеить этикетку с названием батареи, номером аккумулятора и датой отбора пробы.
Предельное содержание примесей в электролите работающих аккумуляторов ориентировочно может быть принято в два раза больше, чем в свежеприготовленном электролите из аккумуляторной кислоты 1 сорта.
Сопротивление заряженной аккумуляторной батареи измеряют с помощью устройства контроля изоляции на шинах щита постоянного тока или вольтметром с внутренним сопротивлением не менее 50 кОм.
Расчет сопротивления изоляции (Rиз
) в килоомах при измерении вольтметром производится по формуле:
,
где Rи
з - сопротивление вольтметра, кОм;
U
- напряжение аккумуляторной батареи, В;
U+,U_ -
напряжение плюса и минуса относительно «земли», В.
По результатам этих же измерений могут быть определены сопротивления изоляции полюсов (Rи
з+и Rи
з-) в килоомах.
К текущему ремонту относят работы по устранению различных неисправностей аккумуляторных батарей, выполняемые, как правило, силами эксплуатационного персонала.
Определить наличие сульфатации по внешним признакам часто трудно из-за невозможности или недостаточности обзора электродов, а также потому, что более определенные признаки проявля-ктся при значительной.и глубокой сульфатации.
Явным признаком сульфатации является специфический характер зависимости зарядного напряжения по сравнению с исправным аккумулятором. При заряде сульфатированного аккумулятора напряжение сразу и быстро, в зависимости от степени сульфатации, достигает максимального значения и только по мере растворения сульфата начинает снижаться. У исправного аккумулятора напряжение по мере заряда увеличивается
Систематические недозаряды возможны из-за недостаточности напряжения и тока подзаряда. Своевременное проведение уравнительных зарядов обеспечивает предотвращение сульфатации ипозволяет устранить незначительную сульфатацию.
Устранение сульфатации требует значительных затрат времени и не всегда является успешной, поэтому целесообразней не допускать ее возникновения.
Незапущенную и неглубокую сульфатацию рекомендуется устранять проведением следующего режима.
После нормального заряда батарею разряжают током десятичасового режима до напряжения 1,8 В на аккумулятор и оставляют в покое на 10 - 12 ч. Затем батарею заряжают током 0,1·С10 до газообразования и выключают на 15 мин, после чего подвергают заряду током 0,1Iзар.max
до наступления интенсивного газообразования на электродах обеих полярностей и достижения нормальной плотности электролита.
При запущенных явлениях сульфатации рекомендуется проводить указанный режим заряда в разбавленном электролите. Для этого электролит после разряда разбавляют дистиллированной водой до плотности 1,03-1,05 г/см 3 , заряжают иперезаряжают.
Эффективность режима определяется по систематическому росту плотности электролита.
Заряд ведется до получения неизменной плотности электролита (обычно меньшей 1,21 г/см 3) и сильного равномерного газовыделения. После этого доводят плотность электролита до 1,21 г/см 3 .
Если сульфатация оказалась настолько значительной, что указанные режимы могут оказаться безрезультатными, чтобы восстановить работоспособность батареи, то необходима замена электродов.
При появлении признаков короткого замыкания аккумуляторы в стеклянных баках должна быть тщательно осмотрена с просвечиванием переносной лампой. Аккумуляторы в эбонитовых и деревянных баках осматриваются сверху.
В аккумуляторах, работающих при постоянном подзаряде с повышенным напряжением, на отрицательных электродах могут образовываться древовидные наросты губчатого свинца, которые могут вызвать короткое замыкание. При обнаружении наростов наверхних кромках электродов необходимо их соскоблить полоской стекла или другого кислотостойкого материала. Профилактику и удаление наростов в других местах электродов рекомендуется выполнять небольшими перемещениями сепараторов вверх и вниз.
Короткое замыкание через шлам в аккумуляторе в деревянном баке со свинцовой обкладкой можно определить по результатам измерения напряжения между электродами и обкладкой. При наличии замыкания напряжение будет равно нулю.
У исправного аккумулятора, находящегося в покое, напряжение «плюс-обкладка» близко к 1,3 В, а «минус-обкладка» близко к 0,7 В.
При обнаружении замыкания через шлам необходимо шлам откачать. При невозможности немедленной откачки необходимо попытаться разравнять шлам угольником, и устранить соприкосновение с электродами.
Для определения короткого замыкания можно пользоваться компасом в пластмассовом корпусе. Компас перемещается вдоль соединительных полос над ушками электродов сначала одной полярности аккумулятора, затем другой.
Резкое изменение отклонения стрелки компаса с двух сторон электрода указывает на короткое замыкание этого электрода с электродом другой полярности, который определяется аналогичным способом с другой стороны аккумулятора (рис. 9.2).
Если в аккумуляторе окажутся еще короткозамкнутые электроды, стрелка будет отклоняться около каждого из них.
Рис. 9.2. Определение места короткого замыкания компасом
1 – отрицательная пластина; 2 – положительная пластина; 3 – сосуд; 4 - компас
Коробление электродов возникает главным образом при неравномерном распределении тока между электродами.
Неравномерное распределение тока по высоте электродов, например, при расслоении электролита, при чрезмерно больших и длительных зарядных и разрядных токах ведет к неравномерному ходу реакций на различных участках электродов, и, как следствие, появление механических напряжений, а также возможности коробления. Наличие в электролите примесей азотной и уксусной кислоты усиливает окисление более глубоких слоев положительных электродов. Поскольку двуокись свинца занимает больший объем, чем свинец, из которого она образовалась, имеет место рост и искривление электродов.
Глубокие разряды до напряжения ниже допустимого также ведут к искривлению и росту положительных электродов.
Короблению и росту подвержены положительные электроды. Искривление отрицательных электродов имеет место главным образом в результате давления на них со стороны соседних покоробленных положительных.
Выправить покоробленные электроды можно только после удаления их из аккумулятора. Исправлению подлежат электроды, незасульфатированные и полностью заряженные, так как в этом состоянии они мягче и легче поддаются правке.
Вырезанные покоробленные электроды обмывают водой и помещают между гладкими досками твердой породы (бук, дуб, береза). На верхнюю доску необходимо установить груз, увеличиваемый по мере правки электродов. Запрещается правка электродов ударами киянки или молотка, непосредственно или через доску во избежание разрушения активного слоя.
Если покоробленные электроды не опасны для соседних отрицательных электродов, допускается ограничиться мерами, предупреждающими возникновение короткого замыкания, для этого с выпуклой стороны покоробленного электрода необходимо проложить дополнительный сепаратор. Замену таких электродов следует производить при очередном ремонте батареи.
При значительном и прогрессирующем короблении необходимо заменить в аккумуляторе все положительные электроды на новые. Замена только покоробленных электродов на новые не допускается.
К числу видимых признаков неудовлетворительного качества электролита относится его цвет, а именно:
Главным источником вредных примесей в электролите во время эксплуатации является доливочная вода. Поэтому для предупреждения попадания в электролит вредных примесей, для доливки необходимо использовать дистиллированную или равноценную ей воду.
Применение электролита с содержанием примесей выше допустимых норм влечет за собой:
При попадании в электролит хлоридов (могут быть внешние признаки - запах хлора и отложения светло-серого шлама) или окислов азота (внешние признаки отсутствуют) аккумуляторы подвергаются 3-4 циклам разряд-заряд, во время которых за счет электролиза эти примеси, как правило, удаляются.
Для удаления железа аккумуляторы разряжают, загрязненный электролит удаляют вместе со шламом и промывают дистиллированной водой. После промывки аккумуляторы заполняют электролитом плотностью 1,04-1,06 г/см 3 и заряжают до получения неизменного значения напряжения и плотности электролита. Затем раствор из аккумулятора необходимо удалить, заменить свежим электролитом плотностью 1,20 г/см 3 и аккумуляторы разрядить до 1,8 В. В конце разряда электролит проверяют на содержание железа. При благоприятном анализе аккумуляторы нормально заряжают. В случае неблагоприятного анализа цикл обработки необходимо повторить.
Для удаления загрязнения марганцем аккумуляторы разряжают. Электролит заменяют свежим и аккумуляторы нормально заряжают. Если загрязнение свежее, достаточно одной замены электролита.
Медь из аккумуляторов с электролитом не удаляют. Для ее удаления аккумуляторы заряжают. При заряде медь переносится на отрицательные электроды, которые после заряда заменяют. Установка новых отрицательных электродов к старым положительным ведет к ускоренному выходу из строя последних. Поэтому такая замена целесообразна при наличии в запасе старых исправных отрицательных электродов.
Пои обнаружении большого количества загрязненных медью аккумуляторов выгоднее заменить все электроды и сепарацию.
Если в аккумуляторах отложения шлама достигли уровня, при которой расстояние до нижней кромки электродов в стеклянных баках сократилось до 10 мм, а в непрозрачных до 20 мм, необходима откачка шлама.
В аккумуляторах с непрозрачными баками проверить уровень шлама можно при помощи угольника из кислостойкого материала. Необходимо вынуть сепаратор из середины аккумулятора, а также приподнять несколько сепараторов рядом и в зазор между электродами опустить угольник до соприкосновения со шламом. Затем угольник повернуть на 90° и поднять вверх до соприкосновения с нижней кромкой электродов. Расстояние от поверхности шлака до нижней кромки электродов будет равно разнице измерений по верхнему концу угольника плюс 10 мм. Если угольник не проворачивается или проворачивается с трудом, то шлам или уже соприкасается с электродами или близок к этому.
При откачке шлама одновременно удаляется и электролит. Чтобы заряженные отрицательные электроды на воздухе не разогревались и не потеряли емкость при откачке требуется предварительно заготовить необходимое количество электролита и залить его в аккумулятор сразу после откачки.
Откачку производят при помощи вакуум-насоса или воздуходувки. В качестве посуды, в которую откачивают шлам, берут бутыль, через пробку в которую пропускают две стеклянные трубки диаметром 12-15 мм. Короткая трубка может быть латунной диаметром 8–10 мм. Для пропуска шлама из аккумулятора иногда приходится вынимать пружины и даже вырезать по одному боковому электроду. Шлам необходимо осторожно размешивать угольником из текстолита или винипласта.
Чрезмерный саморазряд является следствием низкого сопротивления изоляции батареи, высокой плотности электролита, недопустимо высокой температуры аккумуляторного помещения.
Последствия саморазряда от трех первых причин обычно не требуют специальных мер исправления аккумуляторов. Достаточно найти и устранить причину понижения сопротивления изоляции батареи, привести в норму плотность электролита и температуру помещения.
Чрезмерный саморазряд из-за коротких замыканий или загрязнения электролита вредными примесями, если он допущен в течение длительного времени, приводит к сульфатации электродов и к потере емкости. Электролит должен быть заменен, а дефектные аккумуляторы десульфатированы и подвергнуты контрольному разряду.
Переполюсовка аккумуляторов возможна при глубоких разрядах батареи, когда отдельные аккумуляторы, имеющие попиленную емкость, полностью разрядятся, а затем зарядятся в обратном направлении током нагрузки от исправных аккумуляторов.
Переполюсованный аккумулятор имеет обратное по знаку напряжение 2 В. Такой аккумулятор снижает разрядное напряжение батареи на 4 В.
Для исправления переполюсованный аккумулятор разряжают, а затем заряжают небольшим током в правильном направлении до постоянства плотности электролита. Потом разряжают током десятичасового режима и повторно заряжают и так повторяют пока напряжение не достигнет неизменного в течение двух часов значения 2,5 -2,7 В, а плотность электролита значения - 1,20-1,21 г/см 3 .
Повреждения стеклянных баков начинается обычно с трещин. Поэтому при регулярных осмотрах батареи дефект можно обнаружить в начальной стадии. Наибольшее количество трещин появляется в первые годы эксплуатации батареи из-за неправильной установки изоляторов под баки (разной толщины или отсутствия прокладок между дном бака и изоляторами), а также из-за деформации стеллажей, сделанных из сырой древесины. Трещины могут также появляться из-за местного нагрева стенки бака, вызванного коротким замыканием.
Повреждения деревянных баков, выложенных свинцом, наиболее часто возникают из-за повреждений свинцовой обкладки. Причинами являются: плохая пропайка швов, дефекты свинца, установка подпорных стекол без желобков, при замыкании положительных электродов с обкладкой непосредственно или через шлам.
При замыкании положительных электродов на обкладку на ней формируется двуокись свинца. В результате обкладка теряет свою прочность, и в ней могут появиться сквозные отверстия.
При необходимости вырезки дефектного аккумулятора из работающей батареи ее сначала шунтируют перемычкой с сопротивлением 0,25-1,0 Ом, рассчитанным на прохождение нормального тока нагрузки. Разрезают вдоль соединительную полосу с одной стороны аккумулятора. В разрез вставляют полоску изоляционного материала.
Если устранение неисправности требует длительного времени (например, устранение переполюсовазнного аккумулятора), шунтирующее сопротивление заменяет медной перейычкой, рассчитанной на ток аварийного разряда.
Поскольку применение шунтирующих сопротивлений недостаточно хорошо зарекомендовало себя в эксплуатации, предпочтительно применение аккумулятора, включаемого параллельно дефектному, для вывода последнего в ремонт.
Замену поврежденного бака на работающей батарее выполняют при шунтировании аккумулятора сопротивлением с вырезкой только электродов.
Заряженные отрицательные электроды в результате взаимодействия оставшегося в порах электролита и кислорода воздуха окисляются с выделением большого количества тепла, сильно разогреваясь. Поэтому при повреждении бака с вытеканием электролита в первую очередь необходимо вырезать отрицательные электроды и поместить в бак с дистиллированной водой, а после замены бака установить после положительных электродов.
Вырезку из аккумулятора одного положительного электрода для правки на работающей батарее допускается производить в многоэлектродных аккумуляторах. При малом числе электродов во избежание переполюсовывания аккумулятора при переходе батареи в режим разряда необходимо шунтировать его перемычкой с диодом, рассчитанным на разрядный ток.
Если в батарее обнаружен аккумулятор с пониженной емкостью при отсутствии короткого замыкания и сульфатации, то следует с помощью кадмиевого электрода определить электроды какой полярности имеют недостаточную емкость.
Проверку емкости электродов следует производить на аккумуляторе разряженном до 1,8 В в конце контрольного разряда. В таком аккумуляторе потенциал положительных электродов по отношению к кадмиевому электроду должен быть примерно равным 1,96 В, а отрицательных - 0,16 В. Признаком недостаточности емкости положительных электродов служит понижение их потенциала ниже 1,96 В, а отрицательных электродов - повышение их потенциала более 0,2 В.
Измерения производят на аккумуляторе, включенном на нагрузку вольтметром с большим внутренним сопротивлением (более 1000 Ом).
Кадмиевый электрод (монет быть стержень диаметром 5-5 мм и длиной 8-10 см) за 0,5 ч до начала измерении необходимо опустить в электролит плотностью 1,18 г/см 3 . При перерывах в измерениях следует не допускать высыхание кадмиевого электрода. Новый кадмиевый электрод должен быть выдержан в электролите в течение двух-трех суток. После измерений электрод необходимо тщательно промыть водой. на кадмиевый электрод должка быть надета перфорированная трубка из изоляционного материала.
При смене электролита аккумулятор разряжают 10-часовым режимом до напряжение 1,8 В и выливают электролит, затем заливают его дистиллированной водой до верхней отметки и оставляют на 3-4 ч. Числе чего выливают воду, заливают электролит плотностью 1,210±0,005 r/см 3 , приведенной к температуре 20°С, и заряжают аккумулятор до достижения постоянного напряжения и плотности электролита в течение двух часов. После заряда корректируют плотность электролита до 1,230±1, 005 г/см 3 .
К капитальным ремонтам аккумуляторных батарей типа СК относятся следующие работы:
Замену электродов следует производить, как правило, не ранее чем через 15-30 лет эксплуатации.
Капитальный ремонт аккумуляторов СН не производят, аккумуляторы заменяют. Замену необходимо производить не ранее, чем через 10 лет эксплуатации.
Для проведения капитального ремонта целесообразно приглашать специализированные ремонтные предприятия. Ремонт выполняют согласно действующим технологическим инструкциям ремонтных предприятий.
В зависимости от условий работы батареи в капитальный ремонт выводят всю батарею целиком или часть ее.
Количество аккумуляторов, выводимых в ремонт по частям, определяют из условия обеспечения минимально допустимого напряжения на шинах постоянного тока для конкретных потребителей данной батареи.
Для замыкания цепи батареи при ремонте ее по группам должны быть изготовлены перемычки из изолированного гибкого медного провода. Сечение провода выбирают так, чтобы его сопротивление (R) в омах не превышало сопротивления группы отключенных аккумуляторов, определяемое по формуле:
,
где n
- количество отключенных аккумуляторов;
№А - номер аккумулятора.
Концы перемычек должны быть зажаты струбцинами.
При частичной замене электродов необходимо руководствоваться следующими правилами:
1). Следить за уровнем электролита в аккумуляторах и степенью разряженности АБ. Степень разряженности АБ может быть проверена по напряжению, или более точно по плотности электролита. Для этого применяется аккумуляторный пробник и кислотомер (ареометр). Уровень электролита замеряется с помощью стеклянной трубочки. Он должен быть выше предохранительного щитка для АБ типа САМ на 6-8 мм.
2). Перед каждым полетом проверять степень заряженности АБ по бортовому вольтметру. Для этого при выключенных потребителях и при отключенном источнике наземного питания включается аккумулятор и на 3-5 сек. нагрузка 50-100 А, напряжение должно быть не менее 24 В. Батареи, разряженные более чем на 25%, отправляются не позднее 8 часов после полета на зарядную станцию для подзарядки.
3). Батареи содержать в чистоте, не допускать механических повреждений и прямого воздействия солнечных лучей. Металлические детали батарей очищать от окислов и смазывать тонким слоем технического вазелина.
4). При температуре окружающего воздуха ниже -15 батареи снимать ЛА и хранить в специальных помещениях.
5). Систематически, каждый месяц проводить глубокие заряды батарей во избежание их сульфатации. Один раз в три месяца проводить КТЦ для предупреждения сульфатации и определения фактической емкости АБ. Батареи, имеющие емкость менее 75% от номинальной, к дальнейшей эксплуатации непригодны.
6). На ЛА устанавливать только заряженные АБ.
1. Типы, принцип работы и основные ттд серебрянно-цинковых аб.
2. Виды зарядов серебрянно-цинковых аккумуляторов и правила их эксплуатации.
3. Правила эксплуатации серебрянно-цинковых АБ.
4. Интегрирующий счетчик ампер-часов типа "ИСА".
В настоящее время находят применение батареи типа 15-СЦС-45Б (на МиГ-23 установлены две батареи).
- "15" - количество аккумуляторов в батарее, соединенных последовательно;
- "СЦС" - серебрянно-цинковая стартерная;
- "45" - емкость в ампер-часах;
- "Б" - конструктивное исполнение (модификация).
Принцип действия основан необратимых электрохимических реакциях, протекающих в две ступени:
1). 2AgO + KOH +Zn Ag 2 + KOH +ZnO
AgO = 0,62 В; Zn = -1,24 В; Eак = 0,62 + 1,24 = 1,86 В.
c2). Ag 2 O + KOH +Zn 2Ag + KOH +ZnO
AgO = 0,31 В; Zn = -1,24 В; Eак = 0,31 + 1,24 = 1,55 В.
ТТД и характеристики АБ 15-СЦС-45Б:
Вес с электролитом не более 17 кг;
Высотность до 25 км;
Номинальное напряжение не менее 21 В;
Минимально допустимое напряжение разряда аккумулятора от 0,6 до 1,0 В;
Номинальный ток разряда 9 А;
Максимальный ток разряда не более 750 А;
Номинальная емкость 40-45 ампер-часов;
Срок службы 12 месяцев; из них первые 6 месяцев с отдачей емкости не менее 45 АЧ,а вторые 6 месяцев - не менее 40АЧ; за этот срок обеспечивается 180 автономных запусков при расходе на каждый около 5 АЧ;
Внутреннее сопротивление не более 0,001 Ом;
Саморазряд при температуре 20 гр.Цельсия не более 10-15% в месяц.
color:black">Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи
- наиболее распространенный, на сегодняшний день, тип аккумуляторов, изобретен в 1859 г. французским физиком Гастоном Планте.
Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов свинцово-кислотные герметичные аккумуляторные батареи
(далее - АКБ) в короткий срок завоевали популярность у пользователей и разработчиков, особенно в области резервирования различных систем.
Достоинства этих аккумуляторных батарей очевидны:
- герметичность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу, что позволяет их использовать в помещениях с естественной вентиляцией , где находятся люди;
- не требуются замена электролита и доливка воды;
- возможность эксплуатации в любом положении;
- устойчивость без повреждений к глубокому разряду;
- малый саморазряд (менее 0,1%) от номинальной емкости в сутки при температуре окружающей среды плюс 20°С;
- сохранение работоспособности при более чем 1000 циклов 30% разряда и свыше 200 циклов полного разряда;
- возможность хранения в заряженном состоянии без подзаряда в течение двух лет при температуре окружающей среды плюс 20°С;
- возможность быстрого восстановления емкости (до 70% за два часа) при заряде полностью разряженного аккумулятора;
- простота заряда;
- при обращении с изделиями не требуется соблюдение особых мер предосторожности, так как электролит находится в «связанном» состоянии (отсутствует утечка кислоты при повреждении корпуса).
Принцип работы свинцово-кислотных АКБ основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в сернокислотной среде. Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде . При заряде протекают обратные реакции, к которым в конце заряда добавляется реакция электролиза воды, сопровождающаяся выделением кислорода на положительном электроде и водорода - на отрицательном
В герметичных необслуживаемых АКБ используется принцип рекомбинации газов по кислородному циклу, в результате которой выделяющиеся внутри аккумулятора кислород и водород вновь соединяются с образованием воды. В свинцово-кислотных аккумуляторах такая реакция возможна благодаря использованию «связанного» электролита, который имеет внутри поры, позволяющие ионам газов свободно перемещаться от одного электрода к другому.
Существует два основных способа «связывания» электролитов:
Absorptive
Glass
Mat
(AGM) –
применяется пористый заполнитель имеющий такую конструкцию, так, что пропитанный жидким электролитом, он имеет незаполненные поры, которые используются для процесса рекомбинации газов. Применяется для изготовления герметичных аккумуляторов (Исключается доливка воды).
Gelled
Electrolite
(GEL)
– применяется добавление в электролит двуокиси кремния SiO2 и через несколько часов электролит становится желеобразным, что приводит к образованию незаполненных раковин и пор пространство которых используется для процесса рекомбинации газов. Применяется для изготовления герметичных аккумуляторов (Исключается доливка воды).
Характеристики АКБ
Одной из основных характеристик является емкость АКБ - С (произведение тока разряда А на время разряда ч). Номинальная емкость (значение указано на АКБ) равна емкости, которую отдает АКБ при 20-часовом разряде до напряжения 1,75 В на каждой ячейке. Для 12-вольтовой АКБ, содержащей шесть ячеек, это напряжение равно 10,5 В. Например, АКБ с номинальной емкостью 7 Ач обеспечивает работу в течение 20 ч при токе разряда 0,35 А. При расчете времени работы АКБ при токе разряда, отличном от 20-часового, реальная емкость его будет отличаться от номинальной. Так, при более 20-часовом токе разряда реальная емкость АКБ будет меньше номинальной (рисунок 1).
Рисунок 1
- Зависимость времени разряда АКБ от тока разряда
Определение времени резерва в зависимости от величины тока нагрузки, температуры и емкости АКБ
Емкость АКБ также зависит от температуры окружающей среды (рисунок 2).
Рисунок 2
- Зависимость емкости АКБ от температуры окружающей среды
В основном выпускаются АКБ двух номиналов: 6 и 12 В с номинальной емкостью от 1,2 до 200 Ач.
При эксплуатации АКБ необходимо соблюдать требования, предъявляемые к их разряду, заряду и хранению.
При разряде АКБ температура окружающей среды должна поддерживаться в пределах от минус 20 (для некоторых типов аккумуляторов от минус 40°С) до плюс 50 °С. Такой широкий температурный диапазон позволяет устанавливать АКБ в не отапливаемых помещениях без дополнительного подогрева.
Не рекомендуется подвергать АКБ так называемому «глубокому» разряду, так как это может привести к её порче. В таблице 1 приведены значения допустимого напряжения разряда АКБ для различных значений тока разряда.
Таблица 1
Ток разряда, А | Допустимое напряжение разряда, В/ячейка |
0,2 С и менее | 1,75 |
От 0,2 С до 0,5 С | 1,70 |
От 0,5 С до 1,0 С | 1,55 |
От 1,0 С и более | 1,30 |
АКБ после разряда следует немедленно зарядить. Это особенно касается АКБ, которая была подвергнута «глубокому» разряду. Если АКБ в течение длительного периода времени находится в разряженном состоянии, то возможна ситуация, при которой восстановить полностью её емкость будет невозможно.
Для получения номиналов напряжений свыше 12 В (например, 24 или 36 В и выше), используемых для резервирования оборудования, применяется последовательное соединение нескольких АКБ. При этом следует соблюдать следующие правила:
Допускается хранить АКБ при температуре окружающей среды от минус 20 до плюс 40 °С.
АКБ, поставляемые фирмами-изготовителями в полностью заряженном состоянии, имеют достаточно малый ток саморазряда, однако при длительном хранении или использовании циклического режима заряда возможно уменьшение их емкости (рисунок 3).
Рисунок 3
- Зависимость изменения емкости аккумулятора от времени
хранения при различной температуре
Условные обозначения:
_____ свинцово-кислотная герметичная АКБ;
традиционная свинцово-кислотная АКБ (открытого типа).
Заряд АКБ можно осуществлять при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40°С.
При заряде АКБ нельзя помещать его в герметично закрытую емкость, так как возможно выделение газов (при заряде большим током).
Необходимость правильного выбора зарядного устройства продиктована тем, что чрезмерный заряд будет не только уменьшать количество электролита, а приведет к быстрому выходу из строя элементов АКБ. Уменьшение тока заряда обеспечивает качественный заряд АКБ, но, в то же время, приводит к увеличению продолжительности заряда, что не всегда желательно, особенно при резервировании оборудования на объектах, где часто происходят отключения электроэнергии.
Срок службы аккумулятора существенно зависит от методов заряда и температуры окружающей среды (рисунки 4, 5, 6).
Рисунок 4
- Зависимость срока службы аккумулятора от
температуры окружающей среды
При буферном режиме заряда АКБ всегда подключена к источнику постоянного тока. В начале заряда источник работает как ограничитель тока, в конце (когда напряжение на батарее достигает необходимого значения) - начинает работать как ограничитель напряжения. С этого момента ток заряда начинает падать и достигает величины, компенсирующей саморазряд АКБ.
При циклическом режиме заряда производится заряд аккумулятора, затем он отключается от зарядного устройства. Следующий цикл заряда осуществляется только после разряда аккумулятора или через определенное время для компенсации саморазряда.
