Новые аккумуляторы до приведения в рабочее состояние находятся на хранении.
Хранение новых аккумуляторов, не запитых электролитом , можно осуществлять в неотапливаемых помещениях при температуре до минус 30 °С. Хранение при более низких температурах (до минус 50 °С) допускается, но не рекомендуется из-за возможности образования трещин мастики. Перед постановкой на хранение следует проверить, чтобы пробки на батареях были герметичными и плотно ввинченными, а герметизирующие детали, уплотнительные диски, герметизирующие пленки и стержни в вентиляционных отверстиях аккумуляторных крышек не были удалены.
Аккумуляторы должны храниться на стеллажах в чистом, сухом, закрытом помещении. Батареи устанавливают в один ряд в нормальном положении, выводными клеммами вверх, и защищают от воздействия прямых солнечных лучей. Максимальный срок хранения батарей в сухом виде не должен превышать двух лет.
После окончания срока хранения необходимо проверить на аккумуляторной батарее состояние мастики и в случае обнаружения трещин удалить их путем оплавления слабым пламенем газовой горелки, разогретым металлическим прутом или электрическим паяльником. Затем батареи заливают электролитом, заряжают и сдают в эксплуатацию.
Хранение действующих аккумуляторов с электролитом . При длительных, свыше одного месяца, перерывах в эксплуатации и временном снятии с машин аккумуляторы подлежат постановке на хранение. Такие аккумуляторы следует полностью зарядить и довести плотность электролита до нормы, соответствующей климатическим условиям.
Если аккумуляторы в период хранения будут находиться при положительных температурах, то ежемесячно их следует подзаряжать. Кроме того, рекомендуется каждые 3-6 месяцев проводить контрольно-тренировочный цикл. При положительных температурах сроки хранения свинцово-кислотных аккумуляторов, залитых электролитом в пределах срока эксплуатации, не должны превышать 9 месяцев.
Если аккумуляторы хранятся при отрицательной температуре, то в период хранения следует ограничиться ежемесячной проверкой плотности электролита и подзаряжать их только в тех случаях, когда установлено падение плотности электролита более чем на 0,04 г/см 3 . При отрицательных температурах срок хранения свинцово-кислотных аккумуляторов не должен превышать 1,5 года.
Хранение аккумуляторов, бывших в эксплуатации, с раствором борной кислоты . В последние годы разработан нетрадиционный способ хранения стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов. Сущность метода заключается в том, что на период хранения в аккумуляторах заменяют электролит из серной кислоты 5 %-м водным раствором борной кислоты. Такие аккумуляторы хранятся только при положительных температурах.
Главное преимущество этого способа в том, что во время хранения аккумуляторы не нуждаются в периодическом уходе и заряде.
Для хранения таким способом отбирают аккумуляторы, которые по результатам КГЦ имеют приведенную емкость не менее 80 % номинальной емкости, и полностью их заряжают. Далее необходимо выполнить -операции по консервации в следующей последовательности:
Слить кислотный электролит при легком покачивании аккумулятора или аккумуляторной батареи в течение не менее 15 мин (слитый электролит можно использовать повторно);
Дважды промыть аккумулятор водой: первый раз - водопроводной; второй ˗ обязательно дистиллированной, с выдержкой взалитом состоянии 15-20 мин;
Сразу же после промывки залить аккумулятор приготовленным 5 %-м раствором борной кислоты, температура раствора не должна превышать 35 °С;
Ввернуть в аккумулятор пробки с открытыми вентиляционными отверстиями;
Протереть аккумулятор ветошью и поставить на хранение при положительной температуре.
Для приготовления 5 %-го раствора борной кислоты берется 50 мг кислоты на 1 л нагретой до 70 - 80 °Сдистиллированной воды.
Рассмотренный способ хранения аккумуляторов предлагается как возможный, Но не обязательный. Однако при определенных условиях способ может оказаться рациональнее традиционного.
Рассмотрены вопросы применения и эксплуатации кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторных батарей, наиболее широко используемых для резервирования аппаратуры охранно-пожарной сигнализации (ОПС)
* Все рисунки и технические характеристики, использованные в данной статье, приведены из документации для аккумуляторов фирмы «Fiamm», а также полностью соответствуют техническим характеристикам параметров аккумуляторов, производимых фирмами «Cobe» и «Yuasa».
Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов кислотно-свинцовые герметичные аккумуляторные батареи (далее — аккумуляторы), предназначенные для использования в качестве источников постоянного тока для электропитания или резервирования аппаратуры ОПС, связи и видеонаблюдения, в короткий срок завоевали популярность у пользователей и разработчиков. Наиболее широкое применение получили аккумуляторы, производимые фирмами: «Power Sonic», «CSB», «Fiamm», «Sonnenschein», «Cobe», «Yuasa», «Panasonic», «Vision».
Аккумуляторы такого типа имеют следующие достоинства:
Рисунок 1 — Зависимость времени разряда аккумулятора от тока разряда
Рисунок 2 — Зависимость емкости аккумулятора от температуры окружающей среды
Одной из основных характеристик является ёмкость аккумулятора С (произведение тока разряда А на время разряда ч). Номинальная ёмкость (значение указано на батарее) равна ёмкости, которую отдает аккумулятор при 20-часовом разряде до напряжения 1,75 В на каждой ячейке. Для 12-вольтового аккумулятора, содержащего шесть ячеек, это напряжение равно 10,5 В. Например, аккумулятор с номинальной ёмкостью 7 Ач обеспечивает работу в течение 20 ч при токе разряда 0,35 А. При расчете времени работы аккумулятора при токе разряда, отличном от 20-часового, реальная ёмкость его будет отличаться от номинальной. Так, при более 20-часовом токе разряда реальная ёмкость аккумулятора будет меньше номинальной (рисунок 1 ).
Ёмкость аккумулятора также зависит от температуры окружающей среды (рисунок 2
).
Все фирмы-производители выпускают аккумуляторы двух номиналов: 6 и 12 В с номинальной ёмкостью 1,2 … 65,0 А*ч.
При эксплуатации аккумуляторов необходимо соблюдать требования, предъявляемые к их разряду, заряду и хранению.
При разряде аккумулятора температура окружающей среды должна поддерживаться в пределах от минус 20 (для некоторых типов аккумуляторов от минус 30 °С) до плюс 50 °С. Такой широкий температурный диапазон позволяет устанавливать аккумуляторы в неотапливаемых помещениях без дополнительного подогрева.
Не рекомендуется подвергать аккумулятор «глубокому» разряду, так как это может привести к его порче. В таблице 1
приведены значения допустимого напряжения разряда для различных значений тока разряда.
Таблица 1
Аккумулятор после разряда следует немедленно зарядить. Это особенно касается аккумулятора, который был подвергнут «глубокому» разряду. Если аккумулятор в течение длительного периода времени находится в разряженном состоянии, то возможна ситуация, при которой восстановить полностью его ёмкость будет невозможно.
Некоторые разработчики источников питания со встроенным аккумулятором устанавливают напряжение отключения батареи при ее разряде предельно низким (9,5…10,0 В), пытаясь увеличить время работы в резерве. На самом деле увеличение продолжительности ее работы в этом случае незначительно. Например, остаточная ёмкость батареи при ее разряде током 0,05 С до 11 В составляет 10% от номинальной, а при разряде большим током это значение уменьшается.
Для получения номиналов напряжений свыше 12 В (например, 24 В), используемых для резервирования приемно-контрольных приборов и извещателей для открытых площадок, допускается последовательное соединение нескольких аккумуляторов. При этом следует соблюдать следующие правила:
Допускается хранить аккумуляторы при температуре окружающей среды от минус 20 до плюс 40 °С.
Рисунок 3 — Зависимость изменения емкости аккумулятора от времени хранения при различной температур
Аккумуляторы, 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 ). Во время хранения аккумуляторов рекомендуется перезаряжать их не реже 1 раза в 6 месяцев.
Рисунок 4 — Зависимость срока службы аккумулятора от температуры окружающей среды
Заряд аккумулятора можно осуществлять при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40 °С.
При заряде аккумулятора нельзя помещать его в герметично закрытую емкость, так как возможно выделение газов (при заряде большим током).
Рисунок 5 — Зависимость изменения относительной емкости аккумулятора от срока службы в буферном режиме заряда
Необходимость правильного выбора зарядного устройства продиктована тем, что чрезмерный заряд будет не только уменьшать количество электролита, а приведет к быстрому выходу из строя элементов аккумулятора. В то же время уменьшение тока заряда приводит к увеличению продолжительности заряда. Это не всегда желательно, особенно при резервировании аппаратуры ОПС на объектах, где часто происходят отключения электроэнергии,
Срок службы аккумулятора существенно зависит от методов заряда и температуры окружающей среды (рисунки 4, 5, 6
).
Рисунок 6 — Зависимость количества циклов разряда аккумулятора от глубины разряда* % показывает глубину разряда на каждый цикл номинальной емкости, взятой как 100%
При буферном режиме заряда аккумулятор всегда подключен 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 аккумулятора.
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. Характеристики заряда аккумулятора приведены в таблице 2 .
Таблица 2
Примечание — Температурный коэффициент не следует принимать во внимание, если заряд протекает при температуре окружающей среды 10…30° С.
На рисунке 6 показано количество циклов разряда, которым можно подвергнуть аккумулятор в зависимости от глубины разряда.
Допускается проведение ускоренного заряда аккумулятора (только для циклического режима заряда). Для данного режима характерно наличие цепей температурной компенсации и встроенных температурных защитных устройств, так как при протекании большого тока заряда возможен разогрев аккумулятора. Характеристики ускоренного заряда аккумулятора приведены в таблице 3.
Таблица 3
Примечание — следует использовать таймер, чтобы предотвратить заряд аккумулятора.
Для аккумуляторов, имеющих ёмкость более чем 10 Ач, начальный ток не должен превышать 1C.
Срок службы кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторов может составлять 4…6 лет (при соблюдении требований, предъявляемых к заряду, хранению и эксплуатации аккумуляторов). При этом в течение указанного срока их эксплуатации никакого дополнительного обслуживания не требуется.
Эксплуатационный ресурс герметичных свинцовых аккумуляторных батарей в составе электронного оборудования Мерунко Александр Анатольевич Технический директор ООО «Диск», г.Томск В настоящее время на потребительском рынке вторичных источников тока лидирующее положения (вследствие относительно низкой стоимости) занимают герметичные свинцовые аккумуляторные батареи. Их применяют…
Какая емкость АБ Вам нужна? При расчете системы автономного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Специалисты компании "Ваш Солнечный Дом" помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ для вашей энергосистемы. Для предварительного расчета Вы можете руководствоваться следующими простыми…
Страница 9 из 10
9. Техническое обслуживание аккумуляторных батарей.
Сопротивление изоляции аккумуляторных батарей измеряют по специальной программе не реже 1 раза в 3 месяца. В зависимости от номинального напряжения оно должно быть не менее значений, указанных в таблице №11.
Таблица №11.
Техническое обслуживание щитов постоянного тока необходимо проводить один раз в 6-8 лет, включая ревизию контактных соединений, проверку сечения соединительных перемычек и сборных шин.
Техническое обслуживание автоматических выключателей щитов постоянного тока необходимо проводить один раз в 6 месяцев.
Во время эксплуатации через определенные промежутки времени для поддержания АБ в исправном состоянии необходимо проводить такие виды технического обслуживания:
Текущие и капитальные ремонты аккумуляторных батарей следует выполнять по необходимости.
Объемы и периодичность технического обслуживания должен утверждать технический руководитель предприятия.
Объемы технического обслуживания для некоторых типов фирменных аккумуляторных батарей, в особенности относительно электролита (доливка, контроль плотности, температуры и др.), могут быть сокращены, что должно быть отображено в местных инструкциях предприятия.
Текущие осмотры АБ проводит персонал, который обслуживает аккумуляторные батареи. В электроустановках с постоянным дежурным персоналом такой осмотр необходимо проводить один раз в сутки, а в электроустановках без постоянного дежурного персонала текущий осмотр АБ нужно проводить во время осмотра другого оборудования электроустановки по карте-графику работы оперативного персонала. Неполадки в аккумуляторах развиваются довольно медленно и могут быть выявлены в начальной стадии во время осмотров.
Во время текущего осмотра необходимо проверить:
Если в процессе осмотра выявлены дефекты, которые могут быть устранены персоналом, который обслуживает аккумуляторные батареи, персонал должен получить разрешение руководителя подразделения на проведение этой работы. Если дефект не может быть устранен персоналом, способ и срок устранения дефекта определяется также руководителем подразделения.
Инспекторские осмотры проводят два работника: работник, который обслуживает аккумуляторные батареи (электромонтер), и ответственный работник инженерно-технического персонала (начальник группы подстанций), при необходимости привлекается аккумуляторщик. Инспекторские осмотры проводить один раз в месяц, а также после монтажа, замены электродов или электролита.
Для некоторых фирменных аккумуляторов типа (GroE, OPzS, Vb VARTA и др.) при ежемесячных осмотрах проверку состояния допускается проводить по данным измерений:
Проверка состояния аккумуляторных батарей должна быть отображена в инструкции предприятия по эксплуатации.
При выявлении во время инспекторского осмотра дефектов необходимо указать срок и порядок их устранения.
Результаты осмотров, измерений и срок устранения дефектов должны быть занесены в журнал АБ (Приложение 2).
Профилактический контроль аккумуляторных батарей проводят с целью проверки ее состояния и работоспособности.
Объем работ, периодичность и технические критерии во время профилактического контроля АБ приведены в таблице 12.
Проверка работоспособности аккумуляторных батарей предполагается вместо проверки емкости. Допускается выполнять ее в соответствии с п. 5.
Расчет АБ относительно нагрузочных характеристик и учета падения напряжения в кабельных линиях предоставляет фирма-поставщик или проектная организация. Расчет аккумуляторных батарей для питания соленоидов включения выключателей (определение количества АЭ АБ) ведется при проектировании сети постоянного тока, то есть проектной организацией.
Пробы электролита для технического анализа необходимо отбирать во время контрольного разряда (в конце разряда), так как во время разряда ряд вредных примесей переходит в электролит.
В фирменных аккумуляторах при правильной эксплуатации и использовании воды и серной кислоты, которые отвечают стандартам, допускается или не отбирать пробы электролита на наличие хлора, железа и других примесей или увеличить период отбора проб из контрольных аккумуляторов соответственно рекомендациям фирм-поставщиков.
При внеплановом анализе, кроме анализа железа и хлора, при наличии соответствующих показателей определяются такие примеси:
Пробу нужно отбирать резиновой грушей со стеклянной трубкой, которая доходит до нижней трети аккумуляторного бака. Пробу заливают в банку с притертой пробкой. Банку следует предварительно вымыть горячей водой и всполоснуть дистиллированной водой. На банку наклеить этикетку с названием АБ, номером аккумулятора и датой отбора пробы.
Таблица №12.
Наименование работы |
Периодичность |
Технические критерии |
||||
|
Проверка емкости (контрольный разряд |
По необходимости |
Один раз в 1- 2 года |
Должны соответствовать заводским данным |
|||
|
Не менее 70% номинальной после 15 лет эксплуатации |
Не менее 80 % номинальной после 10 лет эксплуатации |
|||||
|
Проверка работоспособности АБ во время разряда не более 5 с наиболее возможным током, который превышает значение силы тока одночасового режима разряда не более чем в 2,5 раза (но не ниже чем в 1,5 раза) |
Не менее одного раза в год. |
Результаты сравниваются с предыдущими. (Напряжение снизилась не более 0,4 В на АЭ от прежнего значения напряжения, которое было измерено перед разрядом. | ||||
|
Проверка напряжения, плотности уровня и температуры электролита на в контрольных элементах со сниженным напряжением. |
По утвержденному графику. |
(2,2 ± 0,05) В (1,205 ± 0,005) г/см 3 |
(2,18 ± 0,04)В (1,24 ± 0,005) г/см 3 |
|||
|
Химический анализ электролита на содержание железа и хлора в контрольных АЭ. |
1 раз в год |
1 раз в год |
Fе, %, не более 0,008 Сl, %, не более 0,0003 |
|||
|
Измерение сопротивления изоляции |
Один раз в 3 месяца |
Напряжение АБ, В 24 48 60 110 220 |
Сопротивление, кОм, не менее 15 25 ЗО 50 100 |
|||
|
Промывка пробок |
Один раз в 6 месяцев |
Должно обеспечивать свободный выход газов из АЭ |
||||
Предельное содержание примесей в электролите работающих аккумуляторов ориентировочно может быть в два раза выше в свежеприготовленном электролите из аккумуляторной кислоты первого сорта.
Сопротивление изоляции заряженной АБ измеряют с помощью вольтметра с внутренним сопротивлением не менее 50 кОм или мегомметром. При этом измерения проводят по специальной программе. АБ во время измерений нужно отключать от нагрузки и выпрямительных (подзарядных) устройств.
Расчет сопротивления изоляции RИЗв кОм во время измерения вольтметром производится по формуле
RИЗ = , где
где RВ - сопротивление вольтметра, кОм;
U - напряжение АБ, В;
U+,U- - напряжение плюса и минуса АБ относительно «земли», В.
По результатам этих же измерений можно определить сопротивления изоляции полюсов RИЗ+ и RИЗ-_ в кОм по формулам: 
,
.
К текущему ремонту относятся работы по устранению разных неполадок аккумуляторных батарей, которые выполняются, как правило, силами эксплуатационного персонала.
Нормальное состояние АЭ во время эксплуатации характеризуется:
Характерные неполадки аккумуляторов типа СК приведен в таблице №13.
Таблица №13.
Характеристики и признака неполадок |
Возможная причина |
Метод устранения |
|
Сульфатация электродов |
||
|
Снижено разрядное напряжение, снижение емкости при контрольном разряде |
Недостаточность первого заряда |
В соответствии с 9.4 |
|
Повышенное напряжение во время заряда, а плотность электролита ниже, чем у исправных аккумуляторов |
Систематические недозаряды |
|
|
Во время заряда постоянной силой тока или плавно нисходящим током газообразование начинается раньше, чем в исправных аккумуляторах |
Чрезмерные разряды |
|
|
Температура электролита во время заряда повышенная при одновременном высоком напряжении. |
Очень незначительное использование АБ |
|
Продолжение таблицы №13.
Положительные электроды в начальной стадии - светло-коричневого цвета, при глубокой сульфатации - оранжево-коричневого, иногда с белыми пятнами хрустального сульфата или если цвет электродов темно- или оранжево-коричневый, то поверхность электродов на прикосновенье твердая и песчаная, при нажатии ногтем дает хрустящий звук |
Продолжительное пребывание АБ в разряженном состоянии |
В соответствии с 9.4 |
|
Часть активной массы отрицательных электродов вытеснен в шлам, масса, которая осталась в электродах, на прикосновенье песчаная, и при сильной сульфатации выдавливается из ячеек электродов. Электроды приобретают беловатый оттенок, появляются белые пятна |
Неполное покрытие электродов электролитом. Доливка аккумуляторов кислотой вместо воды |
|
|
Сниженные разрядное и зарядное напряжения, а также плотность электролита. Отсутствует газовыделение или отставание в газовыделении во время заряда постоянной силой тока или плавно нисходящим током. Повышенная температура электролита во время заряда совместно с низким напряжением |
Коробление положительных электродов. Повреждение или дефект сепарации. Замыкание наростами губчатого свинца |
Необходимо немедленно обнаружить и устранить место КЗ в соответствии с 9.4 |
|
Положительные электроды покороблены |
Чрезмерный зарядный ток во время введения АБ в работу. Следствие сильной сульфатации. Следствие КЗ данного электрода с соседним отрицательным. Присутствие азотной или уксусной кислоты в электролите |
Выправить электрод, который должен быть предварительно заряженным. Произвести анализ электролита, и, если он окажется загрязненным, заменить его. Нормально производить зарядные процессы |
|
Отрицательные электроды покороблены |
Повторные изменения направления заряда при изменении электрода. Результаты давления со стороны соседнего положительного электрода |
Выправить электрод в заряженном состоянии |
|
Усадка отрицательных электродов |
Сильное интенсивное использование активной массы вместе с высоким зарядным током или чрезмерной перезарядкой при беспрерывном газообразовании |
Заменить дефектный электрод |
|
Разъедание ушек на границе электролита с воздухом |
Наличие хлора или его соединений в электролите или в помещении АБ |
Проверить помещения АБ и электролит на наличие хлора |
Продолжение таблицы №13.
1 | ||
|
Изменения размеров положительных электродов |
Разряды до конечного напряжения ниже допустимого значения. Загрязнение электролита азотной или уксусной кислотой |
Проводить разряд только до снятия гарантированной емкости. Проверить качество электролита та, в случае выявления вредных примесей, заменить. |
|
Разъедание нижней части положительных электродов |
Заряд систематически проводят не до конца, поэтому после доливки электролита он плохо перемешивается |
Проводить процессы заряда в соответствии с инструкцией по эксплуатации |
|
На дне баков значительный пласт шлама темного цвета |
Систематические чрезмерные заряды и перезаряды |
Откачать шлам |
|
Саморазряд и газовыделение |
||
|
Выделения газа из аккумуляторов, которые находятся в состоянии покоя, через 2-3 часа после окончания заряда или во время заряда |
Загрязнение электролита соединениями из металлов меди, железа, мышьяка, висмута, горна и др. |
Проверить качество электролита и, в случае выявления вредных примесей, заменить его |
Определить наличие сульфатации по внешним признаками часто тяжело из-за невозможности или недостаточности осмотра электродов, а также потому, что более определенные признаки обнаруживаются уже во время значительной и глубокой сульфатации.
Явным признаком сульфитации является специфический характер зависимости зарядного напряжения сравнительно с исправным аккумулятором. Во время заряда сульфатного аккумулятора напряжение сразу и быстро, в зависимости от степени сульфатации, достигает максимального значения и только по мере растворения сульфата начинает снижаться. В исправном аккумуляторе напряжение по мере заряда увеличивается.
Систематические недозаряды возможны из-за недостаточности напряжения и тока подзаряда. Своевременное проведение уравнительных зарядов обеспечивает предотвращение сульфатации и дает возможность устранить незначительную сульфатацию.
Устранение сульфатации требует значительных затрат времени и не всегда может быть успешным, поэтому целесообразно не допускать его возникновения.
Незапущенную и неглубокую сульфатацию рекомендуется устранять проведением такого режима. После нормального заряда аккумуляторные батареи разряжают током 10-часового режима разряда до напряжения 1,8 В/эл. и оставляют на 10-12 ч. Потом аккумуляторные батареи заряжают током 0,1 С10 до газообразования и отключают на 15 мин, после чего заряжают током 0,1 IЗАР,МАКС, до возникновения интенсивного газообразования на электродах обоих полярностей и достижения нормальной плотности электролита.
При глубокой сульфатации указанный режим заряда рекомендуется проводить в разбавленном электролите. Для этого электролит после разряда разбавляют дистиллированной водой до плотности 1,03-1,05 г/см 3 , заряжают и перезаряжают, как описано выше.
Эффективность режима заряда определяется по систематическому возрастанию плотности электролита.
Заряд проводят до получения неизменной плотности электролита (обычно ниже 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 заряда могут оказаться безрезультатными для восстановления работоспособности аккумуляторных батарей, то электроды необходимо заменить.
При появлении признаков КЗ аккумуляторы в стеклянных баках нужно тщательно осмотреть с просвечиванием переносной лампой. Аккумуляторы в эбонитовых и деревянных баках осматривают сверху.
В аккумуляторах, которые работают при постоянном подзаряде с повышенным напряжением, на отрицательных электродах могут образоваться древовидные наросты губчатого свинца, которые могут вызвать КЗ. При выявлении наростов на верхних краях электродов необходимо их удалить полоской стекла или другого кислотостойкого материала. Профилактику и удаление наростов в других местах электродов рекомендуется выполнять небольшими перемещениями сепараторов вверх и вниз.
КЗ через шлам в аккумуляторе в обшитом свинцом деревянном баке можно определить по результатам измерения напряжения между электродами и обкладкой. При наличии КЗ напряжение равняется нулю (рис. №2).
Рис №2. КЗ через шлам.
В исправном аккумуляторе, который находится в покое, напряжение «плюс-обкладка» составляет около 1,3 В, а напряжение «минус-обкладка» - приблизительно 0,7 В.
При выявлении КЗ через шлам необходимо шлам откачать (отобрать). Если немедленно откачать шлам невозможно, то необходимо попробовать разровнять его угольником и устранить столкновенье с электродами.
Для определения КЗ можно пользоваться компасом в пластмассовом корпусе. Компас перемещается вдоль соединительных полос над ушками электродов сначала одной полярности аккумулятора, а потом другой, при наличии тока заряда или тока разряда (Рис №3).
При поиске КЗ с помощью компаса достаточно ток заряда (подзаряда) или разряда АЭ который составляет приблизительно 1,5-3,0 А.
Рис №3. Определение КЗ с помощью компаса.
Резкое изменение отклонения стрелки компаса с обоих сторон электрода указывает на КЗ этого электрода с электродом другой полярности, которая определяется аналогичным способом с другой стороны аккумулятора.
Если в аккумуляторе окажутся еще короткозамкнутые электроды, стрелка будет поворачиваться возле любого из них.
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 продолжительных зарядных и разрядных токах приводит к неравномерному ходу реакций на разных участках электродов, и как следствие - к появлению механических напряжений, а также возможности коробления. Наличие в электролите примесей азотной и уксусной кислоты усиливает окисление более глубоких пластов положительных электродов. Поскольку двуокись свинца занимает больший объем, чем свинец, из которого он образовался, то происходит увеличение и искривление электродов.
Глубокие разряды по напряжению, ниже допустимого, также приводят к искривлению и увеличению положительных электродов.
Короблению и увеличению поддаются положительные электроды. Искривление отрицательных электродов происходит главным образом в результате давления на них со стороны соседних покоробленных положительных электродов (Рис №4).
Исправлять покоробленные электроды можно только после удаления их из аккумулятора. Исправлению подлежат электроды незасульфатированные и полностью заряженные, так как в этом состоянии они более мягкие и легче поддаются исправлению.
Вырезанные покоробленные электроды промывают водой и размещают между гладкими досками твердой породы (бук, дуб, береза). На верхнюю доску необходимо установить груз, который по мере исправления электродов нужно увеличивать. Запрещается выправлять электроды ударами киевлянки или молотка непосредственно или через доску, во избежание разрушения активного пласта. 
Рис №4. Коробление пластин АЭ.
Если покоробленные электроды безопасны для соседних отрицательных электродов, допускается ограничиться мероприятиями, которые предупреждают возникновение КЗ. Для этого из выпуклой стороны покоробленного электрода необходимо проложить дополнительный сепаратор. Заменять такие электроды следует во время очередного ремонта АБ.
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:
фиолетовый цвет электролита указывает на присутствие соединений марганца, при разряде
Главной причиной возникновения вредных примесей в электролите во время эксплуатации является вода для доливки. Поэтому для предупреждения попадания в электролит вредных примесей доливать его необходимо дистиллированной или равноценной ей водой.
Применение электролита с содержимым примесей выше допустимых норм (соответственно ГОСТов, «Правил устройства электроустановок») причиняет:
При наличии в электролите хлоридов (внешние признаки - запах хлора и отложения светло-серого шлама) или окислов азота (внешние признаки отсутствуют) аккумуляторы поддаются 3-4 циклам разряда-заряда, во время которых благодаря электролизу эти примеси, как правило, удаляются.
Для удаления железа аккумуляторы разряжают, загрязненный электролит удаляют вместе со шламом и промывают дистиллированной водой. После промывания аккумуляторы заполняют электролитом плотностью 1,04-1,06 г/см 3 и заряжают до получению неизменного значения напряжения и плотности электролита. Потом раствор из аккумулятора необходимо удалить, заменить свежим электролитом плотностью 1,20 г/см 3 и разрядить аккумуляторы до 1,8 В. В конце разряда электролит проверяют на содержимое железа. При положительном результате анализа аккумуляторы заряжают. В случае неблагоприятного результата анализа цикл обработки необходимо повторить.
Для удаления загрязнения марганцем аккумуляторы разряжают, электролит заменяют свежим и снова заряжают. Если загрязнение свежее, достаточно заменить электролит один раз.
Медь из аккумуляторов с электролитом не удаляется. Для ее удаления аккумуляторы заряжают. Во время заряда медь переносится на отрицательные электроды, которые после заряда меняют. Установка новых отрицательных электродов к старым положительным приводит к ускоренному выходу из строя последних. Поэтому менять такие электроды целесообразно при наличии в запасе старых исправных отрицательных электродов.
При выявлении большого количества загрязненных медью аккумуляторов выгоднее заменить все электроды и сепаратор или полностью АЭ.
Если в аккумуляторах отложения шлама достигло уровня, при котором расстояние до нижней кромки электродов в стеклянных баках сократилась до 10 мм, а в непрозрачных -до 20 мм, необходимо откачать шлам.
Во время откачивания шлама одновременно удаляется и электролит, который может обусловить выход заряженных отрицательных электродов в воздух, их нагревание и следующую потерю емкости. Поэтому во время откачивания нужно предварительно подготовить необходимое количество электролита и залить его в аккумулятор сразу после откачивания шлама.
В аккумуляторах с непрозрачными баками проверить уровень шлама можно с помощью угольника из кислотостойкого материала. Необходимо вынуть сепаратор из середины аккумулятора, немного поднять несколько сепараторов рядом, в зазор между электродами опустить угольник к столкновенью с шламом и измерять расстояние от поверхности шлама до нижней кромке электродов.
Чрезмерный саморазряд – это следствием низкого сопротивления изоляции аккумуляторных батарей, высокой плотности электролита, недопустимо высокой температуры помещения АБ, КЗ, загрязнение электролита вредными примесями.
Следствия саморазряда из трех первых причин обычно не требуют специальных мероприятий по исправлению аккумуляторов. Довольно найти и устранить причину снижения сопротивления изоляции АБ, привести к норме плотность электролита и температуру помещения.
Чрезмерный саморазряд через КЗ или загрязнение электролита вредными примесями, если он происходит на протяжении продолжительного времени, приводит к сульфатации электродов и потери емкости. После определения и устранения причины электролит нужно заменить, а дефектные аккумуляторы десульфатировать и подвергнуть контрольному разряду.
Переполюсовка аккумуляторов возможна во время глубоких разрядов аккумуляторных батарей, если отдельные аккумуляторы, которые имеют сниженную емкость, полностью разряжают, а потом заряжают в обратном направлении током нагрузки от исправных аккумуляторов.
Переполюсованный аккумулятор имеет обратное по знаку напряжение 2 В. Такой аккумулятор снижает разрядное напряжение АБ на 4 В.
Для исправления переполюсованного аккумулятора его разряжают, а потом заряжают небольшим током в правильном направлении до постоянной плотности электролита. Потом разряжают током 10-часовым режима и повторно заряжают. Так повторяют, пока напряжение не достигнет неизменного значения 2,5-2,7 В на протяжении 2 ч, а плотность электролита - 1,20-1,21 г/см 3 .
Повреждение баков начинается обычно из трещин. Поэтому при регулярных осмотрах аккумуляторных батарей эти повреждения можно найти в начальной стадии. Наибольшее количество трещин появляется в первые года эксплуатации АБ из-за неправильной установки изоляторов под баки (разной толщины или из-за отсутствия прокладок между дном бака и изоляторами), а также из-за деформации стеллажей, сделанных из сырой древесины. Трещины могут также появляться из-за местных нагревов стенок бака, вызванным КЗ.
Поскольку применение шунтирующих сопротивлений недостаточно, хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации, лучше применять аккумулятор, который включается параллельно дефектному для вывода последнего в ремонт.
Меняют поврежденный или неисправный бак аккумулятора в аккумуляторных батареях, которая находится в работе, исправным аккумулятором, который включается параллельно дефектному.
Заряженные отрицательные электроды в результате взаимодействия электролита, который остался в порах, 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 их в бак с дистиллированной водой, а после замены бака установить после положительных электродов.
Вырезать из аккумулятора один положительный электрод для его ремонта в аккумуляторных батареях, которая работает, допускается в многоэлектродных аккумуляторах. При маленьком числе электродов, во избежание переполюсовки аккумулятора во время перехода АБ к режиму разряда необходимо шунтировать аккумулятор перемычкой с диодом, рассчитанным на разрядный ток.
Если в АБ выявлен аккумулятор со сниженной емкостью при отсутствии КЗ и сульфатации, то с помощью кадмиевого электрода следует определить, какой полярности электроды имеют недостаточную емкость.
Проверять емкость электродов следует на аккумуляторе, разряженном до 1,8 В, в конце контрольного разряда. В таком аккумуляторе потенциал положительных электродов относительно кадмиевого электрода должен равняться приблизительно 1,96 В, а отрицательных - 0,16 В. Признаком недостаточной емкости положительных электродов является снижение их потенциала ниже 1,96 В, а отрицательных электродов - увеличение их потенциала более 0,20 В.
Измеряют емкость на аккумуляторе, включенном на нагрузку, вольтметром с большим внутренним сопротивлением (более 1000 Ом).
Кадмиевый электрод (стрежень может быть диаметром 5-6 мм и длиной 80-100 мм) за 0,5 ч до начала измерений необходимо опустить в электролит плотностью 1,18 г/см 3 . Во время перерыва в измерениях следует не допускать высыхания кадмиевого электрода. Новый кадмиевый электрод нужно выдержать в электролите на протяжении двух - трех суток. После измерений электрод необходимо тщательно промыть водой. На кадмиевый электрод необходимо надевать перфорированную трубку из изоляционного материала.
Характерные неполадки аккумуляторов типа СН и методы их устранения приведены в таблице 14.
Таблица №14.
Неполадки |
Возможная причина |
Метод устранения |
|
Течь электролита |
Повреждение бака |
Заменить аккумулятор |
|
Занижено разрядное и зарядное напряжение. Занижена плотность электролита. Увеличена температура электролита. |
Образование К.З. внутри аккумулятора. | |
|
Занижено разрядное напряжение и емкость при контрольных разрядах. |
Сульфатация электродов |
Выполнить тренировочные циклы разряда-заряда. |
|
Занижена емкость и разрядное напряжение. Потемнение или помутнение электролита. |
Загрязнение электролита вредными примесями |
Промыть аккумулятор дистиллированной водой и заменить электролит. |
При замене электролита аккумулятор разряжают 10-часовым режимом до напряжения 1,80 В и выливают электролит, потом заливают его дистиллированной водой до верхней метки и оставляют на 3-4 ч. После этого выливают воду, заливают электролит плотностью 1,210 ± 0,005 г/см 3 , приведенной к температуре 20 °С, и заряжают аккумулятор до достижения постоянного напряжения и плотности электролита на протяжении 2 ч. После заряда корректируют плотность электролита до 1,240 ± 0,005 г/см 3 .
Во время капитальных ремонтов АБ типа СК выполняются такие работы:
Менять электроды следует во время капитальных ремонтов, как правило, не ранее чем через 15-20 лет эксплуатации. Ремонт аккумуляторных батарей выполняют после снижения ее фактической емкости до 70%.
Капитальный ремонт аккумуляторов типа СН не выполняют, их меняют полностью. Менять аккумуляторы необходимо не ранее, чем через 10 лет эксплуатации.
Для проведения капитального ремонта целесообразно приглашать специализированные ремонтные предприятия. Ремонт выполняют в соответствии с действующими технологическими инструкциями ремонтных предприятий.
В зависимости от условий работы АБ в капитальный ремонт выводят всю АБ полностью или ее часть.
Количество аккумуляторов, выведенных в ремонт врозь, определяют при условии обеспечения минимально допустимого напряжения на шинах постоянного тока для конкретных потребителей данной аккумуляторной батареи.
Капитальных ремонтов с заменой электродов, баков, крышек и др. фирменных аккумуляторов практически не предполагается, в случае неисправностей меняют полностью весь АЭ.
Если фактическая емкость фирменной АБ снизилась и составляет менее 80 % номинальной емкости, это означает, что срок службы аккумуляторной батареи исчерпанный и ее нужно менять.
На любую АБ нужно иметь следующую техническую документацию:
С момента введения аккумуляторной батареи в эксплуатацию на нее заводят журнал.
Форма рекомендованного журнала приведена в Приложении 2.
Вовремя проведения уравнительных зарядов, контрольных разрядов, следующих зарядов, измерение сопротивления изоляции аккумуляторной батареи записи измерений, параметров и других данных выполняются в журнале АБ или на отдельных листах (протоколах), которые подшиваются к журналу
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.
Справочная информация по СКС > Правила и условия эксплуатации АКБ для систем безопасности
Применение и эксплуатация герметичных аккумуляторов
Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов кислотно-свинцовые герметичные аккумуляторные батареи (далее - аккумуляторы), предназначенные для использования в качестве источников постоянного тока для электропитания или резервирования аппаратуры ОПС, связи и видеонаблюдения, в короткий срок завоевали популярность у пользователей и разработчиков. Наиболее широкое применение получили аккумуляторы, производимые фирмами: "Power Sonic", "CSB", "Fiamm", "Sonnenschein", "Cobe", "Yuasa", "Panasonic", "Vision".
Аккумуляторы такого типа имеют следующие достоинства:
герметичность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
не требуются замена электролита и доливка воды;
возможность эксплуатации в любом положении;
не вызывает коррозии аппаратуры ОПС;
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 складирования 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 каких-либо мер предосторожности (так как электролит находится в виде геля, отсутствует утечка кислоты при повреждении корпуса).
Одной из основных характеристик является емкость аккумулятора С (произведение тока разряда А на время разряда ч). Номинальная емкость (значение указано на батарее) равна емкости, которую отдает аккумулятор при 20-часовом разряде до напряжения 1,75 В на каждой ячейке. Для 12-вольтового аккумулятора, содержащего шесть ячеек, это напряжение равно 10,5 В. Например, аккумулятор с номинальной емкостью 7 Ач обеспечивает работу в течение 20 ч при токе разряда 0,35 А. При расчете времени работы аккумулятора при токе разряда, отличном от 20-часового, реальная емкость его будет отличаться от номинальной. Так, при более 20-часовом токе разряда реальная емкость аккумулятора будет меньше номинальной (рисунок 1).
Рисунок 1 - Зависимость времени разряда аккумулятора от тока разряда
Рисунок 2 - Зависимость емкости аккумулятора от температуры окружающей среды
Емкость аккумулятора также зависит от температуры окружающей среды (рисунок 2).
Все фирмы-производители выпускают аккумуляторы двух номиналов: 6 и 12 В с номинальной емкостью 1,2 … 65,0 Ач.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРОВ
При эксплуатации аккумуляторов необходимо соблюдать требования, предъявляемые к их разряду, заряду и хранению.
1. Разряд аккумулятора
При разряде аккумулятора температура окружающей среды должна поддерживаться в пределах от минус 20 (для некоторых типов аккумуляторов от минус 30 °С) до плюс 50 °С. Такой широкий температурный диапазон позволяет устанавливать аккумуляторы в неотапливаемых помещениях без дополнительного подогрева.
Не рекомендуется подвергать аккумулятор "глубокому" разряду, так как это может привести к его порче. В таблице 1 приведены значения допустимого напряжения разряда для различных значений тока разряда.
Аккумулятор после разряда следует немедленно зарядить. Это особенно касается аккумулятора, который был подвергнут "глубокому" разряду. Если аккумулятор в течение длительного периода времени находится в разряженном состоянии, то возможна ситуация, при которой восстановить полностью его емкость будет невозможно.
Некоторые разработчики источников питания со встроенным аккумулятором устанавливают напряжение отключения батареи при ее разряде предельно низким (9,5…10,0 В), пытаясь увеличить время работы в резерве. На самом деле увеличение продолжительности ее работы в этом случае незначительно. Например, остаточная емкость батареи при ее разряде током 0,05 С до 11 В составляет 10% от номинальной, а при разряде большим током это значение уменьшается.
2. Соединение нескольких аккумуляторов
Для получения номиналов напряжений свыше 12 В (например, 24 В), используемых для резервирования приемно-контрольных приборов и извещателей для открытых площадок, допускается последовательное соединение нескольких аккумуляторов. При этом следует соблюдать следующие правила:
Необходимо использовать одинаковый тип аккумуляторов, производимых одной фирмой-изготовителем.
Не рекомендуется соединять аккумуляторы с разницей даты времени изготовления больше чем 1 месяц.
Необходимо поддерживать разницу температур между аккумуляторами в пределах 3 °С.
Рекомендуется соблюдать необходимое расстояние (10 мм) между батареями.
3. Хранение
Допускается хранить аккумуляторы при температуре окружающей среды от минус 20 до плюс 40 °С.
Аккумуляторы, 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). Во время хранения аккумуляторов рекомендуется перезаряжать их не реже 1 раза в 6 месяцев.
Рисунок 3 - Зависимость изменения емкости аккумулятора от времени хранения при различной температур
Рисунок 4 - Зависимость срока службы аккумулятора от температуры окружающей среды
4. Заряд аккумулятора
Заряд аккумулятора можно осуществлять при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40 °С.
При заряде аккумулятора нельзя помещать его в герметично закрытую емкость, так как возможно выделение газов (при заряде большим током).
ВЫБОР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА
Необходимость правильного выбора зарядного устройства продиктована тем, что чрезмерный заряд будет не только уменьшать количество электролита, а приведет к быстрому выходу из строя элементов аккумулятора. В то же время уменьшение тока заряда приводит к увеличению продолжительности заряда. Это не всегда желательно, особенно при резервировании аппаратуры ОПС на объектах, где часто происходят отключения электроэнергии,
Срок службы аккумулятора существенно зависит от методов заряда и температуры окружающей среды (рисунки 4, 5, 6).
Рисунок 5 - Зависимость изменения относительной емкости аккумулятора от срока службы в буферном режиме заряда
Рисунок 6 - Зависимость количества циклов разряда аккумулятора от глубины разряда* % показывает глубину разряда на каждый цикл номинальной емкости, взятой как 100%
Буферный режим заряда
При буферном режиме заряда аккумулятор всегда подключен 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 аккумулятора.
Циклический режим заряда
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. Характеристики заряда аккумулятора приведены в таблице 2.
Примечание - Температурный коэффициент не следует принимать во внимание, если заряд протекает при температуре окружающей среды 10…30° С.
На рисунке 6 показано количество циклов разряда, которым можно подвергнуть аккумулятор в зависимости от глубины разряда.
Ускоренный заряд аккумулятора
Допускается проведение ускоренного заряда аккумулятора (только для циклического режима заряда). Для данного режима характерно наличие цепей температурной компенсации и встроенных температурных защитных устройств, так как при протекании большого тока заряда возможен разогрев аккумулятора. Характеристики ускоренного заряда аккумулятора приведены в таблице 3.
Примечание - следует использовать таймер, чтобы предотвратить заряд аккумулятора.
Для аккумуляторов, имеющих емкость более чем 10 Ач, начальный ток не должен превышать 1C.
Срок службы кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторов может составлять 4…6 лет (при соблюдении требований, предъявляемых к заряду, хранению и эксплуатации аккумуляторов). При этом в течение указанного срока их эксплуатации никакого дополнительного обслуживания не требуется.
* Все рисунки и технические характеристики приведены из документации для аккумуляторов фирмы "Fiamm", а также полностью соответствуют техническим характеристикам параметров аккумуляторов, производимых фирмами "Cobe" и "Yuasa".
