Comprender e previr o fallo da batería do ácido de chumbo

As baterías de chumbo-ácido (VRLA) reguladas por válvulas son a columna vertebral dos sistemas de enerxía ininterrompida (UPS), proporcionando potencia de copia de seguridade crítica en emerxencias. Non obstante, a comprensión dos factores que conducen a un fallo da batería de ácido prematuro é esencial para manter a integridade destes sistemas de enerxía de espera. Este artigo afonda nos distintos elementos que afectan á lonxevidade das baterías VRLA, destacando a importancia dunha boa batería, uso e mantemento para prolongar a súa vida útil.

Principais factores que afectan a duración da batería

• Vida de servizo

• Temperatura

• Sobrecarga

• Subcontratación

• Desbocado térmico

• Deshidratación

• Contaminación

• Catalizadores

Vida de servizo:

Como o define IEEE 1881, a duración da batería refírese á duración dun funcionamento efectivo en condicións específicas, normalmente medido polo tempo ou o número de ciclos ata que a capacidade da batería caia ata unha determinada porcentaxe da súa capacidade nominal inicial.

Nos sistemas de alimentación ininterrompida), as baterías móstranse xeralmente nun estado de carga flotante durante a maioría da súa vida útil. Neste contexto, un 'ciclo' refírese ao proceso onde se usa a batería (descargada) e logo restaurouse a carga completa. O número de ciclos de descarga e recarga que pode sufrir unha batería de chumbo-ácido é finito. Cada ciclo diminúe lixeiramente a vida útil da batería. Polo tanto, a comprensión das probables demandas de ciclismo en función da fiabilidade da rede eléctrica local é crucial durante o proceso de selección de baterías, xa que inflúe significativamente no risco de fallo da batería.

Temperatura:

A temperatura afecta significativamente o ben e o tempo que funciona unha batería. Ao explorar como a temperatura afecta ao fracaso das baterías de ácido de chumbo, é esencial comprender a diferenza entre a temperatura ambiente (a temperatura do aire circundante) e a temperatura interna (a temperatura do electrólito). Aínda que o aire circundante ou a temperatura ambiente poden afectar a temperatura interna, o cambio non sucede tan rápido. Por exemplo, a temperatura ambiente pode cambiar moito durante o día, pero a temperatura interna só pode ver pequenos cambios.

Os fabricantes de baterías adoitan recomendar unha temperatura de funcionamento óptima, normalmente ao redor de 25 ° C. É de destacar que as cifras xeralmente se refiren á temperatura interna. A relación entre a temperatura e a duración da batería adoita cuantificarse como unha 'vida media ': por cada 10 ° C aumenta por encima dos 25 ° C óptimos, as metades da expectativa de vida da batería. O risco máis significativo con altas temperaturas é a deshidratación, onde o electrólito da batería se evapora. No lado do flip, as temperaturas máis frías poden ampliar a vida da batería pero reducir a súa dispoñibilidade de enerxía inmediata.

Sobrecarga:

A sobrecarga refírese ao proceso de aplicar demasiado carga a unha batería, provocando danos potenciais. Este problema pode derivar dos erros humanos, como a configuración do cargador incorrecto ou dun cargador mal funcionando. Nos sistemas UPS, a tensión de carga cambia en función da fase de carga. Normalmente, unha batería cargará inicialmente a unha tensión máis alta (coñecida como 'carga a granel') e logo manterase a unha tensión máis baixa (coñecida como 'carga flotante'). A carga excesiva pode reducir significativamente a vida útil dunha batería e, en casos graves, causar desbocado térmico. É crucial para os sistemas de vixilancia identificar e alertar aos usuarios sobre calquera caso de sobrecarga.

Subcontratación:

A subcambio prodúcese cando unha batería recibe menos tensión da necesaria durante un período prolongado, ao non manter o nivel de carga necesario. A subida persistentemente unha batería produce unha diminución da capacidade e unha duración da batería máis curta. Tanto a sobrecarga como a subcontratación son factores críticos na falla de batería. Debe xestionarse coidadosamente para garantir unha subministración de tensión correcta para manter a saúde e a lonxevidade da batería.

Fugaz térmica:

O desbroce térmico representa unha grave forma de fallo nas baterías de ácido de chumbo. Cando hai moita corrente de carga debido a unha configuración de carga curta ou incorrecta interna, a calor aumenta a resistencia, o que á súa vez xera máis calor, en espiral. Ata que a calor xerada dentro dunha batería supera a súa capacidade para arrefriarse, prodúcese un desbordamento térmico, facendo que a batería se secase, acende ou se derrete.

Para combatelo, existen varias estratexias para detectar e evitar o desbordamento térmico ao seu principio. Un método moi utilizado é a carga compensada pola temperatura. A medida que aumenta a temperatura, a tensión de carga redúcese automaticamente e, eventualmente, a carga se detén se é necesario. Este enfoque depende de sensores de temperatura colocados nas células da batería para controlar os niveis de calor. Aínda que algúns sistemas UPS e cargadores externos ofrecen esta característica, a miúdo, os sensores de temperatura cruciais son opcionais.

Deshidratación:

Tanto as baterías de ventilación como as VRLA son susceptibles á perda de auga. Esta deshidratación pode levar a unha diminución da capacidade e á duración da batería reducida, destacando a necesidade de comprobacións regulares de mantemento. As baterías ventiladas perden continuamente a auga por evaporación. Están deseñados con indicadores visibles para comprobar os niveis de electrólitos e encher facilmente a auga cando sexa necesario.

As baterías de chumbo-ácido (VRLA) reguladas por válvulas conteñen moito menos electrólito en comparación cos tipos de ventilación, e a súa carcasa normalmente non é transparente, facendo que a inspección interna sexa desafiante. O ideal sería que nas baterías VRLA, os gases producidos a partir da evaporación (hidróxeno e osíxeno) deberían recombinarse de novo na auga dentro da unidade. Non obstante, en condicións de calor ou presión excesiva, a válvula de seguridade do VRLA pode expulsar o gas. Aínda que unha liberación pouco frecuente é normal e xeralmente inofensiva, a expulsión continua do gas é problemática. A perda de gases leva a deshidratación irreversible da batería, contribuíndo a por que as baterías VRLA xeralmente teñen unha vida útil aproximadamente a das baterías tradicionais inundadas (VLA).

Contaminación:

As impurezas dentro do electrólito da batería poden afectar severamente o rendemento. As comprobacións regulares e o mantemento son vitais, especialmente para as baterías máis antigas ou de forma inadecuada, para evitar problemas relacionados coa contaminación. Nas baterías de ácido de chumbo regulado por válvulas (VRLA), a contaminación do electrólito é unha aparición pouco frecuente, a miúdo derivada de defectos de fabricación. Non obstante, as preocupacións de contaminación son máis frecuentes nas baterías de ácido de chumbo ventilado (VLA), especialmente cando se engade a auga periódicamente ao electrólito. O uso de auga impura, como a auga da billa en lugar de auga destilada, pode levar a contaminación. Esta contaminación pode contribuír significativamente ao fallo da batería de ácido e debe evitarse con dilixencia para asegurar o rendemento da batería.

Catalizadores :

Nas baterías VRLA, os catalizadores poden mellorar significativamente a recombinación de hidróxeno e osíxeno, reducindo os efectos do secado e prolonga así a súa vida útil. Nalgúns casos, os catalizadores pódense instalar despois da compra como accesorio adicional e incluso poden axudar a revitalizar unha batería máis antiga. Non obstante, é importante proceder con precaución; Todas as modificacións de campo levan riscos como o potencial erro humano ou a contaminación. Tales alteracións só deben ser empregadas por técnicos con formación específica de fábrica para evitar a falla de entrar na batería.

Conclusión

O fracaso prematuro das baterías de chumbo-ácido pódese mitigar en gran medida mediante unha comprensión, seguimento e mantemento adecuados. Ao recoñecer os signos de problemas potenciais como a sobrecarga, o subcambio e o desbordamento térmico, a vida das baterías VRLA pode ampliarse significativamente. Para aqueles que buscan máis información e orientación, DFun Tech ofrece información e solucións completas para manter a saúde e a eficiencia das baterías de chumbo. Comprender o complexo equilibrio de factores físicos e químicos que afectan o rendemento da batería é crucial para calquera que confíe nestes sistemas críticos de copia de seguridade de enerxía.