Comprendre i prevenir la fallada de la bateria de l’àcid de plom

Les bateries de plom-àcid (VRLA) regulades per vàlvules són la columna vertebral dels sistemes de potència ininterruptibles (SAI), proporcionant un poder de còpia de seguretat crític en les emergències. Tanmateix, comprendre els factors que condueixen a una fallada prematura de la bateria d’àcid de plom és essencial per mantenir la integritat d’aquests sistemes d’energia en espera. Aquest article aprofundeix en els diferents elements que afecten la longevitat de les bateries VRLA, destacant la importància de la cura, l’ús i el manteniment adequats de la bateria per ampliar la seva vida útil.

Factors principals que afecten la durada de la bateria

• Vida útil

• Temperatura

• Sobrecàrrega

• Descarregat

• Fugida tèrmica

• Deshidratació

• Contaminació

• Catalitzadors

Vida del servei:

Tal com es defineix l’IEEE 1881, la vida del servei de bateries fa referència a la durada d’un funcionament efectiu en condicions específiques, normalment mesurades pel temps o el nombre de cicles fins que la capacitat de la bateria caigui a un determinat percentatge de la seva capacitat inicial.

En els sistemes SAI (subministraments elèctrics ininterruptibles), les bateries es mantenen generalment en un estat de càrrega flotant durant la majoria de la seva vida. En aquest context, un 'cicle' es refereix al procés on s'utilitza la bateria (descarregada) i després es restableix a la càrrega completa. El nombre de descàrrega i recàrrega cicles que pot patir una bateria de plom-àcid és finit. Cada cicle disminueix lleugerament la vida general de la bateria. Per tant, comprendre les probabilitats de ciclisme probables basades en la fiabilitat de la xarxa elèctrica local és crucial durant el procés de selecció de la bateria, ja que influeix significativament en el risc de fallada de la bateria.

Temperatura:

La temperatura afecta significativament el bé i el temps que funciona una bateria. A l’hora d’explorar com afecta la temperatura en la fallada de les bateries d’àcid de plom, és imprescindible comprendre la diferència entre la temperatura ambient (la temperatura de l’aire circumdant) i la temperatura interna (la temperatura de l’electròlit). Tot i que l’aire que l’envolta o la temperatura ambient pot afectar la temperatura interna, el canvi no es produeix tan ràpidament. Per exemple, la temperatura ambient pot canviar molt durant el dia, però la temperatura interna només pot veure canvis menors.

Els fabricants de bateries solen recomanar una temperatura de funcionament òptima, normalment al voltant de 25 ° C. Val la pena assenyalar que les xifres generalment fan referència a la temperatura interna. La relació entre la temperatura i la durada de la bateria sovint es quantifica com a 'mitja vida ': per cada 10 ° C augmenta per sobre dels 25 ° C òptims, l'esperança de vida de la bateria es redueix. El risc més significatiu amb temperatures elevades és la deshidratació, on s’evapora l’electròlit de la bateria. Al costat del flip, les temperatures més fredes podrien ampliar la vida de la bateria, però reduir la seva disponibilitat energètica immediata.

Sobrecàrrega:

El sobrecàrrega es refereix al procés d’aplicació de massa càrrega a una bateria, provocant danys potencials. Aquesta qüestió pot derivar d’errors humans, com ara configuracions incorrectes del carregador o d’un carregador mal funcionant. En els sistemes UPS, la tensió de càrrega canvia en funció de la fase de càrrega. Normalment, una bateria es carregarà inicialment a una tensió més alta (coneguda com a 'càrrega massiva') i després es mantindrà a una tensió inferior (coneguda com a 'càrrega flotant'). La càrrega excessiva pot reduir significativament la vida útil de la bateria i, en casos greus, causar despreniment tèrmic. És crucial que els sistemes de control identifiquin i alerin els usuaris de qualsevol cas de sobrecàrrega.

Undowning:

El subministrament es produeix quan una bateria rep menys tensió del necessari durant un període prolongat, no mantenint el nivell de càrrega necessari. La reducció de la bateria es produeix una disminució de la capacitat i una durada de la bateria més curta. Tant el sobrecàrrega com el subocament són factors crítics en la fallada de la bateria. S’ha de gestionar acuradament per assegurar un subministrament de tensió correcte per mantenir la salut i la longevitat de la bateria.

Desplaçament tèrmic:

La fugida tèrmica representa una forma severa de fracàs en les bateries d’àcid de plom. Quan hi ha massa corrent de càrrega a causa d’una configuració de càrrega curta o incorrecta interna, la calor augmenta la resistència, que al seu torn genera més calor, en espiral. Fins que la calor generada dins d’una bateria superi la seva capacitat per refredar -se, es produeix un desbordament tèrmic, fent que la bateria s’assequi, s’encengui o es fongui.

Per combatre això, existeixen diverses estratègies per detectar i prevenir el desnivell tèrmic al seu principi. Un mètode àmpliament utilitzat és la càrrega compensada per la temperatura. A mesura que augmenta la temperatura, la tensió de càrrega es redueix automàticament i, eventualment, la càrrega s’atura si cal. Aquest enfocament es basa en els sensors de temperatura col·locats a les cèl·lules de la bateria per controlar els nivells de calor. Si bé alguns sistemes SAI i carregadors externs ofereixen aquesta característica, sovint, els sensors de temperatura crucials són opcionals.

Deshidratació:

Tant les bateries ventinades com les VRLA són susceptibles a la pèrdua d’aigua. Aquesta deshidratació pot provocar una disminució de la capacitat i una durada reduïda de la bateria, posant èmfasi en la necessitat de controls de manteniment regulars. Les bateries ventilades perden contínuament aigua per evaporació. Estan dissenyats amb indicadors visibles per comprovar els nivells d’electròlits i omplir fàcilment l’aigua quan sigui necessari.

Les bateries de plom-àcid (VRLA) regulades per vàlvules contenen molt menys electròlit en comparació amb els tipus ventilats, i la seva carcassa normalment no és transparent, fent que la inspecció interna sigui un repte. L’ideal seria que en les bateries VRLA, els gasos produïts a partir d’evaporació (hidrogen i oxigen) s’haurien de recombinar de nou a l’aigua dins de la unitat. No obstant això, en condicions de calor o pressió excessiva, la vàlvula de seguretat de la VRLA podria expulsar el gas. Si bé un alliberament poc freqüent és normal i generalment inofensiu, l'expulsió contínua de gas és problemàtica. La pèrdua de gasos comporta una deshidratació irreversible de la bateria, contribuint a per què les bateries VRLA generalment tenen una vida útil aproximada a la meitat de les bateries tradicionals inundades (VLA).

Contaminació:

Les impureses dins de l'electròlit de la bateria poden afectar greument el rendiment. Els xecs i el manteniment periòdics són vitals, especialment per a les bateries més antigues o de manera inadequada, per evitar problemes relacionats amb la contaminació. En les bateries de l’àcid de plom regulat per vàlvules (VRLA), la contaminació de l’electròlit és una aparició poc freqüent, sovint derivada de defectes de fabricació. No obstant això, les preocupacions de contaminació són més prevalents en les bateries de l’àcid de plom ventilats (VLA), sobretot quan l’aigua s’afegeix periòdicament a l’electròlit. L'ús d'aigua impur, com l'aigua de l'aixeta en lloc de l'aigua destil·lada, pot provocar contaminació. Aquesta contaminació pot contribuir significativament a la fallada de la bateria d’àcid i s’ha d’evitar amb diligència per assegurar el rendiment de la bateria.

Catalitzadors :

En les bateries VRLA, els catalitzadors poden millorar significativament la recombinació d’hidrogen i oxigen, reduint els efectes de l’assecat i, per tant, allarga la seva vida. En alguns casos, els catalitzadors es poden instal·lar després de la compra com a accessori addicional i fins i tot pot ajudar a revitalitzar una bateria més antiga. Tot i això, és important procedir amb precaució; Qualsevol modificació de camp comporta riscos com un possible error humà o contaminació. Aquestes alteracions només han de ser realitzades per tècnics amb formació específica a la fàbrica per evitar que no es produeixi bateria.

Conclusió

La fallada prematura de les bateries de plom-àcid es pot mitigar en gran mesura mitjançant una comprensió, un seguiment i un manteniment adequats. En reconèixer els signes de problemes potencials com la sobrecàrrega, el subratllament i la fugida tèrmica, la vida de les bateries VRLA es pot ampliar significativament. Per a aquells que busquen més informació i orientació, DFUN Tech proporciona informació i solucions completes per mantenir la salut i l'eficiència de les bateries de plom-àcid. Comprendre l’equilibri complex de factors físics i químics que afecten el rendiment de la bateria és crucial per a qualsevol persona que es basa en aquests sistemes crítics de còpia de seguretat.