הבנה ומניעה של כשל בסוללת חומצה עופרת

סוללות Lead-red-red-redid (VRLA) המווסתות שסתום הן עמוד השדרה של מערכות כוח ללא הפרעה (UPS), ומספקות כוח גיבוי קריטי במקרי חירום. עם זאת, הבנת הגורמים המובילים לכישלון סוללת חומצת עופרת מוקדמת חיונית לשמירה על שלמותן של מערכות כוח המתנה אלה. מאמר זה מתעמק באלמנטים השונים המשפיעים על אורך החיים של סוללות VRLA, ומדגיש את החשיבות של טיפול, שימוש ותחזוקה נאותים של סוללות כדי להאריך את חיי השירות שלהם.

גורמים עיקריים המשפיעים על חיי הסוללה

• חיי שירות

• טֶמפֶּרָטוּרָה

• טעינת יתר

• טעינה תחתונה

• בורח תרמי

• התייבשות

• נְגִיעוּת

• זרזים

חיי שירות:

כפי שהוגדר על ידי IEEE 1881, חיי שירות הסוללות מתייחסים למשך הפעולה האפקטיבית בתנאים ספציפיים, בדרך כלל נמדדים לפי מחזורים או מספר מחזורים עד שקיבולת הסוללה יורדת לאחוז מסוים מהיכולת המדורגת הראשונית שלה.

במערכות UPS (ספקי כוח לא ניתנים להפרעה), הסוללות נשמרות בדרך כלל במצב מטען צף עבור רוב תוחלת החיים שלהן. בהקשר זה, 'מחזור' מתייחס לתהליך בו משתמשים בסוללה (משוחרר) ואז משוחזר לטעינה מלאה. מספר מחזורי הפריקה והטענה שסוללת חומצת עופרת יכולה לעבור הוא סופי. כל מחזור מעט מצמצם את אורך החיים הכולל של הסוללה. לפיכך, הבנת דרישות האופניים הסבירות על בסיס אמינות רשת החשמל המקומית היא קריטית במהלך תהליך בחירת הסוללה, מכיוון שהיא משפיעה באופן משמעותי על הסיכון לכישלון סוללה.

טֶמפֶּרָטוּרָה:

הטמפרטורה משפיעה באופן משמעותי עד כמה טוב וכמה זמן עובדת סוללה. כאשר בוחנים כיצד טמפרטורה משפיעה על כישלון סוללות חומצת עופרת, הבנת ההבדל בין טמפרטורת הסביבה (טמפרטורת האוויר הסובבת) לטמפרטורה פנימית (טמפרטורת האלקטרוליט) חיונית. בעוד שהאוויר או טמפרטורת החדר הסובבים יכולים להשפיע על הטמפרטורה הפנימית, השינוי לא מתרחש במהירות. לדוגמה, טמפרטורת החדר עשויה להשתנות הרבה במהלך היום, אך הטמפרטורה הפנימית עשויה לראות רק שינויים קלים.

יצרני הסוללות ממליצים לרוב על טמפרטורת הפעלה אופטימלית, בדרך כלל סביב 25 מעלות צלזיוס. ראוי לציין כי הנתונים בדרך כלל מתייחסים לטמפרטורה הפנימית. הקשר בין טמפרטורה לחיי הסוללה מכמת לעתים קרובות כ- 'מחצית החיים ': עבור כל 10 מעלות צלזיוס עלייה מעל 25 מעלות צלזיוס, חצאי תוחלת החיים של הסוללה. הסיכון המשמעותי ביותר בטמפרטורות גבוהות הוא התייבשות, שם האלקטרוליט של הסוללה מתאדה. בצד ההפוך, טמפרטורות קרירות יותר עשויות להאריך את חיי הסוללה אך להפחית את זמינות האנרגיה המיידית שלה.

טעינת יתר:

טעינת יתר מתייחסת לתהליך החלת טעינה רבה מדי על סוללה, מה שמוביל לנזק פוטנציאלי. סוגיה זו עשויה לנבוע מטעויות אנושיות, כמו הגדרות מטען שגויות, או ממטען לא תקין. במערכות UPS, מתח הטעינה משתנה על בסיס שלב הטעינה. בדרך כלל, סוללה תטען בתחילה במתח גבוה יותר (המכונה 'מטען בתפזורת') ואז ישמור במתח תחתון (המכונה 'מטען צף'). טעינה מוגזמת יכולה להפחית משמעותית את אורך החיים של הסוללה, ובמקרים חמורים לגרום לברחה תרמית. חיוני כי מערכות ניטור לזיהוי ולהתריע למשתמשים בכל מקרים של טעינת יתר.

טעינה תחתון:

טעינה תחתון מתרחשת כאשר סוללה מקבלת פחות מתח מהנדרש לאורך תקופה ממושכת, ולא מצליחה לשמור על רמת הטעינה הדרושה. הטענה מתמדת של סוללה גורמת לירידה בקיבולת ולחיי סוללה קצרים יותר. גם טעינת יתר וגם טעינה תחתונים הם גורמים קריטיים בכישלון הסוללה. יש לנהל בזהירות כדי להבטיח אספקת מתח נכון לשמירה על בריאות הסוללה ואורך החיים.

בריחה תרמית:

בורח תרמי מייצג צורה חמורה של כישלון בסוללות חומצת עופרת. כאשר יש יותר מדי זרם טעינה בגלל הגדרות טעינה קצרות או לא נכונות, חום מגביר את ההתנגדות, מה שבתורו מייצר יותר חום, מסתובב. עד שהחום שנוצר בסוללה עולה על יכולתו להתקרר, מתרחש בורח תרמי, וגורם לסוללה להתייבש, להצית או להמיס.

כדי להילחם בכך, קיימות מספר אסטרטגיות לאיתור ולמנוע בורח תרמי עם הופעתו. שיטה אחת הנמצאת בשימוש נרחב היא טעינה עם פיצוי טמפרטורה. ככל שהטמפרטורה עולה, מתח הטעינה מצטמצם אוטומטית, ובסופו של דבר, טעינה נעצרת במידת הצורך. גישה זו מסתמכת על חיישני טמפרטורה המונחים על תאי הסוללה כדי לפקח על רמות החום. בעוד שמערכות UPS ומטענים חיצוניים מציעים תכונה זו, לעיתים קרובות, חיישני הטמפרטורה המכריעים הם אופציונליים.

התייבשות:

גם סוללות האוורור וגם VRLA רגישות לאובדן מים. התייבשות זו יכולה להוביל ליכולת מופחתת ולהפחתת חיי הסוללה, תוך הדגשת הצורך בבדיקות תחזוקה שוטפות. סוללות מאווררות מאבדות ברציפות מים באמצעות אידוי. הם מעוצבים עם אינדיקטורים גלויים לבדיקת רמות האלקטרוליטים ולמלא בקלות מים במידת הצורך.

סוללות עופרת המווסתות על ידי שסתום (VRLA) מכילות הרבה פחות אלקטרוליט בהשוואה לסוגים מאווררים, ומעטפתם בדרך כלל אינה שקופה, מה שהופך את הבדיקה הפנימית למאתגרת. באופן אידיאלי, בסוללות VRLA, הגזים המיוצרים מאידוי (מימן וחמצן) צריכים להתחבר מחדש למים בתוך היחידה. עם זאת, בתנאים של חום או לחץ מוגזמים, שסתום הבטיחות של VRLA עשוי לגרש גז. בעוד ששחרור נדיר הוא תקין ובאופן כללי לא מזיק, גירוש גז רציף הוא בעייתי. אובדן הגזים מוביל להתייבשות בלתי הפיכה של הסוללה, ותורם מדוע לסוללות VRLA בדרך כלל יש תוחלת חיים כמחצית מזה של הסוללות המוצפות המסורתיות (VLA).

נְגִיעוּת:

זיהומים בתוך האלקטרוליט הסוללה יכולים להשפיע מאוד על הביצועים. בדיקות ותחזוקה קבועות חיוניות, במיוחד עבור סוללות ישנות או לא מתוחזקות באופן לא ראוי, כדי להימנע מבעיות הקשורות לזיהום. בסוללות חומצת עופרת המווסתת על ידי שסתום (VRLA), הזיהום של האלקטרוליט הוא התרחשות נדירה, הנובעת לעתים קרובות מפגמים בייצור. עם זאת, חששות לזיהום נפוצים יותר בסוללות חומצת עופרת מאווררת (VLA), במיוחד כאשר מים מתווספים מעת לעת לאלקטרוליט. שימוש במים טמאים, כמו מי ברז במקום מים מזוקקים, יכול להוביל לזיהום. זיהום כזה יכול לתרום באופן משמעותי לכישלון סוללות חומצה מובילה ויש להימנע ממנו בשקדנות כדי להבטיח את ביצועי הסוללה.

זרזים :

בסוללות VRLA, זרזים יכולים לשפר משמעותית את השילוב מחדש של מימן וחמצן, ולהפחית את ההשפעות של ייבוש ובכך מאריך את אורך חייו. במקרים מסוימים ניתן להתקין זרזים לאחר הרכישה כאביזר נוסף ואף עשוי לעזור להחיות את הסוללה הישנה יותר. עם זאת, חשוב להמשיך בזהירות; כל שינויים בשדה נושאים סיכונים כמו טעות אנושית או זיהום פוטנציאלי. שינויים כאלה צריכים להתבצע רק על ידי טכנאים עם הכשרה ספציפית למפעל כדי להימנע מכישלון בסוללה.

מַסְקָנָה

ניתן להקל ברובו את הכישלון המוקדם של סוללות חומצה עופרת באמצעות הבנה, פיקוח ותחזוקה נאותים. על ידי הכרה בסימנים של סוגיות פוטנציאליות כמו טעינת יתר, טעינת תחתון ובריחה תרמית, ניתן להרחיב משמעותית את חיי סוללות VRLA. למי שמחפש מידע והדרכה נוסף, DFun Tech מספק תובנות ופתרונות מקיפים לשמירה על בריאות ויעילותן של סוללות חומצות עופרת. הבנת האיזון המורכב של גורמים פיזיים וכימיים המשפיעים על ביצועי הסוללה היא קריטית עבור כל מי שהסתמך על מערכות גיבוי כוח קריטיות אלה.