Pochopení a prevence selhání kyselé baterie olověné

Baterie olovo-kyseliny (VRLA) regulované ventilem jsou páteří nepřerušitelných energetických systémů (UPS), což poskytuje kritický záložní výkon v případě nouze. Porozumění faktorům, které vedou k předčasnému selhání olověné kyselé baterie, je však nezbytné pro zachování integrity těchto systémů pohotovostního režimu. Tento článek se ponoří do různých prvků, které ovlivňují dlouhověkost baterií VRLA, což zdůrazňuje důležitost správné péče o baterie, použití a údržbu pro prodloužení jejich životnosti.

Hlavní faktory ovlivňující životnost baterie

• Životnost

• Teplota

• Přebíjení

• Podřízení

• Tepelný útěk

• Dehydratace

• Kontaminace

• Katalyzátory

Životnost:

Jak je definováno IEEE 1881, životnost baterie odkazuje na dobu trvání efektivního provozu za specifických podmínek, obvykle měřeno časem nebo počtem cyklů, dokud kapacita baterie neklesne na určité procento své počáteční hodnocené kapacity.

V systémech UPS (nepřerušitelných napájecích zdrojů) jsou baterie obecně udržovány ve stavu plováku po většinu jejich životnosti. V této souvislosti se „cyklus“ týká procesu, ve kterém je baterie použita (vybíjená) a poté se obnoví na plné nabití. Počet vypouštěcí a dobíjecího cyklu, které může podstoupit baterie olova-kyseliny, je konečný. Každý cyklus mírně snižuje celkovou životnost baterie. Pochopení pravděpodobných požadavků na cyklistiku na základě spolehlivosti lokální napájecí sítě je proto během procesu výběru baterie zásadní, protože významně ovlivňuje riziko selhání baterie.

Teplota:

Teplota významně ovlivňuje, jak dobře a jak dlouho baterie funguje. Při zkoumání toho, jak teplota ovlivňuje selhání baterií olověných kyselin, je nezbytné porozumět rozdílu mezi teplotou okolního (teploty okolního vzduchu) a vnitřní teplotou (teplota elektrolytu). Zatímco okolní teplota vzduchu nebo místnosti může ovlivnit vnitřní teplotu, ke změně nedochází tak rychle. Například teplota místnosti se může během dne hodně měnit, ale vnitřní teplota může vidět jen drobné změny.

Výrobci baterií často doporučují optimální provozní teplotu, obvykle kolem 25 ° C. Stojí za zmínku, že čísla se obecně vztahují na vnitřní teplotu. Vztah mezi teplotou a životností baterie je často kvantifikován jako 'Half-Life ': Pro každých 10 ° C se zvyšuje nad optimálním 25 ° C, na délce života baterie. Nejvýznamnějším rizikem vysokých teplot je dehydratace, kde se elektrolyt baterie vypařuje. Na druhou stranu mohou teploty chladiče prodloužit životnost baterie, ale snížit její okamžitou dostupnost energie.

Přehnění:

Přehnění se týká procesu použití příliš velkého náboje na baterii, což vede k potenciálnímu poškození. Tento problém může pramenit z lidských chyb, jako je nesprávné nastavení nabíječky nebo z nefunkční nabíječky. V systémech UPS se změní nabíjecí napětí na základě fáze nabíjení. Obvykle se baterie zpočátku nabije při vyšším napětí (známém jako „hromadný náboj“) a poté bude udržovat při nižším napětí (známém jako „plovák“). Nadměrné nabíjení může výrazně snížit životnost baterie a v těžkých případech způsobit tepelný útěk. Pro monitorování systémů je zásadní identifikovat a upozornit uživatele na jakékoli případy přebíjení.

Nedostatek:

Nedostatečné nabíjení dochází, když baterie dostává menší napětí, než je potřeba po delší dobu, což nedokáže udržet nezbytnou úroveň nabíjení. Trvalé podřízení baterie má za následek sníženou kapacitu a kratší výdrž baterie. Přehnění i nedostatečné nabíjení jsou kritickými faktory při selhání baterie. Mělo by být pečlivě zvládnuto, aby bylo zajištěno správné napájení napětí pro udržení zdraví a dlouhověkosti baterie.

Tepelný útěk:

Tepelný útěk představuje závažnou formu selhání v olověných bateriích. Když je příliš mnoho nabíjecího proudu v důsledku vnitřního nastavení krátkého nebo nesprávného nabíjení, teplo zvyšuje odpor, což zase generuje více tepla a spirály nahoru. Dokud teplo generované v baterii nepřekročí jeho kapacitu pro ochlazení, dojde k tepelnému útěku, což způsobí, že baterie vyschne, vznítí nebo roztaví.

Abychom to bojovali proti tomu, existuje několik strategií pro detekci a zabránění tepelnému útěku při svém nástupu. Jednou široce používanou metodou je nabíjení kompenzované teplotou. Jak teplota stoupá, nabíjecí napětí se automaticky sníží a v případě potřeby se nabíjení zastaví. Tento přístup se opírá o teplotní senzory umístěné na bateriových článcích pro sledování hladin tepla. Zatímco některé systémy UPS a externí nabíječky nabízejí tuto funkci, často jsou rozhodující teplotní senzory volitelné.

Dehydratace:

Baterie odvzdušňovaných i VRLA jsou náchylné ke ztrátě vody. Tato dehydratace může vést ke snížené kapacitě a snížení výdrže baterie, což zdůrazňuje potřebu pravidelné kontroly údržby. Odvětrané baterie nepřetržitě ztrácejí vodu odpařováním. Jsou navrženy s viditelnými indikátory pro kontrolu hladin elektrolytu a v případě potřeby snadno doplňte vodu.

Baterie olovo-kyseliny regulované ventilem (VRLA) obsahují ve srovnání s odvzdušňovanými typy mnohem méně elektrolytu a jejich kryt obvykle není transparentní, což způsobuje náročnou interní inspekci. V ideálním případě by se ve VRLA baterií měly plyny produkované z odpařování (vodík a kyslík) rekombinovat zpět do vody uvnitř jednotky. Přesto, za podmínek nadměrného tepla nebo tlaku, může bezpečnostní ventil VRLA vyloučit plyn. Zatímco vzácné uvolňování je normální a obecně neškodné, je problematické vyloučení kontinuálního plynu. Ztráta plynů vede k nevratné dehydrataci baterie a přispívá k tomu, proč baterie VRLA mají obecně životnost asi polovinu tradičních zatopených baterií (VLA).

Kontaminace:

Nečistoty v elektrolytu baterie mohou vážně ovlivnit výkon. Pravidelné kontroly a údržba jsou zásadní, zejména u starších nebo nesprávně udržovaných baterií, aby se zabránilo problémům souvisejícím s kontaminací. V bateriích s olověnou kyselinou (VRLA) regulovaných ventilem je kontaminace elektrolytu vzácným výskytem, ​​často vyplývajícím z výrobních vad. Obavy o kontaminaci však převládají v bateriích s odvětrávanou olověnou kyselinou (VLA), zejména pokud je voda pravidelně přidávána do elektrolytu. Použití nečisté vody, jako je voda z vodovodu místo destilované vody, může vést ke kontaminaci. Taková kontaminace může významně přispět k vedení kyselé baterie a mělo by se usilovně vyhnout, aby bylo zajištěno výkon baterie.

Katalyzátory :

Ve VRLA baterií mohou katalyzátory významně zvýšit rekombinaci vodíku a kyslíku, čímž se snižují účinky vyschnutí a tím prodlužují jeho životnost. V některých případech mohou být katalyzátory nainstalovány po zakoupení jako další příslušenství a mohou dokonce pomoci oživit starší baterii. Je však důležité postupovat opatrně; Jakékoli úpravy pole nesou rizika, jako je potenciální lidská chyba nebo kontaminace. Takové změny by měly provádět pouze technici se specifickým továrním tréninkem, aby se zabránilo neschopnosti jít do baterie.

Závěr

Předčasné selhání baterií olova-kyseliny může být do značné míry zmírněno správným porozuměním, monitorováním a údržbou. Rozpoznáním příznaků potenciálních problémů, jako je přebíjení, nedostatek a tepelný útěk, lze život baterií VRLA výrazně prodloužit. Pro ty, kteří hledají další informace a pokyny, poskytuje DFUN Tech komplexní poznatky a řešení pro udržení zdraví a efektivity baterií s kyselinou. Pochopení složité rovnováhy fyzikálních a chemických faktorů, které ovlivňují výkon baterie, je zásadní pro kohokoli, kdo se spoléhá na tyto kritické zálohovací systémy.