Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) rafhlöður eru burðarás óstöðvandi raforkukerfa (UPS), sem veita mikilvæga varaafl í neyðartilvikum. Hins vegar er nauðsynlegt að skilja þá þætti sem leiða til ótímabærrar bilunar í blýsýru rafhlöðu til að viðhalda heilleika þessara biðstöðvaorkukerfa. Í þessari grein er kafað ofan í hina ýmsu þætti sem hafa áhrif á endingu VRLA rafhlaðna og undirstrikar mikilvægi þess að umhirða, notkun og viðhald rafhlöðunnar sé rétt til að lengja endingartíma þeirra.
Helstu þættir sem hafa áhrif á endingu rafhlöðunnar
Þjónustulíf
Hitastig
Ofhleðsla
Vanhleðsla
Thermal Runaway
Ofþornun
Mengun
Hvatar
Þjónustulíf:
Eins og skilgreint er af IEEE 1881, vísar endingartími rafhlöðunnar til lengdar virkra notkunar við sérstakar aðstæður, venjulega mældur með tíma eða fjölda lota þar til rafgeymi rafhlöðunnar fer niður í ákveðið hlutfall af upphaflegri getu hennar.
Í UPS (uninterruptible Power Supplies) kerfum er rafhlöðum almennt haldið í flothleðsluástandi meirihluta líftíma þeirra. Í þessu samhengi vísar „hringrás“ til þess ferlis þar sem rafhlaðan er notuð (tæmd) og síðan aftur fullhlaðin. Fjöldi afhleðslu- og endurhleðslulota sem blýsýrurafhlaða getur gengist undir er takmarkaður. Hver hringrás dregur aðeins úr heildarlíftíma rafhlöðunnar. Þess vegna er mikilvægt að skilja líklegar kröfur um hjólreiðar byggðar á áreiðanleika staðbundnu raforkukerfisins í rafhlöðuvalsferlinu, þar sem það hefur veruleg áhrif á hættuna á rafhlöðubilun.
Hitastig:
Hitastig hefur veruleg áhrif á hversu vel og hversu lengi rafhlaða virkar. Þegar kannað er hvernig hitastig hefur áhrif á bilun í blýsýrurafhlöðum er mikilvægt að skilja muninn á umhverfishita (hitastig loftsins í kring) og innra hitastig (hitastig raflausnarinnar). Þó að umhverfisloftið eða stofuhiti geti haft áhrif á innra hitastig, gerist breytingin ekki eins fljótt. Til dæmis gæti stofuhitinn breyst mikið yfir daginn, en innra hitastigið gæti aðeins séð smávægilegar breytingar.
Rafhlöðuframleiðendur mæla oft með ákjósanlegu vinnsluhitastigi, venjulega um 25 °C. Þess má geta að tölurnar vísa almennt til innra hitastigs. Sambandið milli hitastigs og endingartíma rafhlöðunnar er oft metið sem 'helmingunartími': fyrir hverja 10°C hækkun yfir ákjósanlega 25°C helmingast líftíma rafhlöðunnar um helming. Mikilvægasta hættan við háan hita er ofþornun, þar sem raflausn rafhlöðunnar gufar upp. Á bakhliðinni gæti kaldara hitastig lengt endingu rafhlöðunnar en dregið úr strax orkuframboði hennar.
Ofhleðsla:
Ofhleðsla vísar til þess ferlis að hlaða of mikilli hleðslu á rafhlöðu, sem leiðir til hugsanlegs skemmda. Þetta vandamál gæti stafað af mannlegum mistökum, eins og rangar stillingar hleðslutækis, eða vegna bilaðs hleðslutækis. Í UPS kerfum breytist hleðsluspennan miðað við hleðslustigið. Venjulega mun rafhlaða upphaflega hlaðast við hærri spennu (þekkt sem „magnhleðsla“) og halda síðan við lægri spennu (þekkt sem „flothleðsla“). Of mikil hleðsla getur dregið verulega úr endingu rafhlöðunnar og í alvarlegum tilfellum valdið hitauppstreymi. Það er mikilvægt fyrir eftirlitskerfi til að bera kennsl á og vara notendur við hvers kyns tilvik um ofhleðslu.
Vanhleðsla:
Vanhleðsla á sér stað þegar rafhlaða fær minni spennu en þörf er á í langan tíma, og nær ekki nauðsynlegu hleðslustigi. Viðvarandi vanhleðsla rafhlöðu leiðir til minni afkastagetu og styttri endingu rafhlöðunnar. Bæði ofhleðsla og ofhleðsla eru mikilvægir þættir í bilun rafhlöðunnar. Það ætti að vera vandlega stjórnað til að tryggja rétta spennu til að viðhalda heilsu rafhlöðunnar og endingu.
Thermal Runaway:
Hitahlaup táknar alvarlega bilun í blýsýrurafhlöðum. Þegar of mikill hleðslustraumur er vegna innri stutts eða rangra hleðslustillinga, eykur hiti viðnám, sem aftur framleiðir meiri hita og fer upp. Þar til hitinn sem myndast í rafhlöðu fer yfir getu hennar til að kólna, verður hitauppstreymi sem veldur því að rafhlaðan þornar, kviknar eða bráðnar.
Til að berjast gegn þessu eru nokkrar aðferðir til til að greina og koma í veg fyrir hitauppstreymi við upphaf þess. Ein mikið notuð aðferð er hitauppjöfnuð hleðsla. Þegar hitastigið hækkar minnkar hleðsluspennan sjálfkrafa og að lokum hættir hleðslan ef þörf krefur. Þessi nálgun byggir á hitaskynjara sem eru settir á rafhlöðufrumurnar til að fylgjast með hitastigi. Þó að sum UPS kerfi og ytri hleðslutæki bjóða upp á þennan eiginleika, eru mikilvægir hitaskynjarar oft valfrjálsir.
Ofþornun:
Bæði loftræstir og VRLA rafhlöður eru næmar fyrir vatnstapi. Þessi ofþornun getur leitt til skertrar afkastagetu og minni endingartíma rafhlöðunnar, sem leggur áherslu á þörfina fyrir reglubundið viðhaldseftirlit. Loftræstir rafhlöður tapa stöðugt vatni við uppgufun. Þau eru hönnuð með sýnilegum vísum til að athuga magn raflausna og fylla auðveldlega á vatn þegar þörf krefur.
Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) rafhlöður innihalda mun minna salta samanborið við loftræstar tegundir og hlíf þeirra er venjulega ekki gegnsætt, sem gerir innri skoðun krefjandi. Helst, í VRLA rafhlöðum, ætti lofttegundin sem myndast við uppgufun (vetni og súrefni) að sameinast aftur í vatn innan einingarinnar. Samt, við of mikla hita eða þrýsting, gæti öryggisventill VRLA losað gas. Þó að sjaldgæf losun sé eðlileg og almennt skaðlaus, er samfelld gasúthreinsun erfið. Tap á lofttegundum leiðir til óafturkræfra ofþornunar á rafhlöðunni, sem stuðlar að því hvers vegna VRLA rafhlöður hafa almennt um helming líftíma en hefðbundin flóð rafhlöður (VLA).
Mengun:
Óhreinindi í raflausn rafhlöðunnar geta haft alvarleg áhrif á frammistöðu. Reglulegt eftirlit og viðhald er mikilvægt, sérstaklega fyrir eldri eða óviðeigandi rafhlöður, til að forðast vandamál sem tengjast mengun. Í VRLA-rafhlöðum (Venve-Regulated Lead Acid) er mengun raflausnarinnar sjaldgæf viðburður, sem oft stafar af framleiðslugöllum. Hins vegar eru áhyggjur af mengun algengari í loftræstum blýsýru (VLA) rafhlöðum, sérstaklega þegar vatni er bætt reglulega við raflausnina. Notkun óhreins vatns, eins og kranavatns í stað eimaðs vatns, getur leitt til mengunar. Slík mengun getur verulega stuðlað að bilun í blýsýru rafhlöðu og ætti að forðast hana af kostgæfni til að tryggja afköst rafhlöðunnar.
Hvatar :
Í VRLA rafhlöðum geta hvatar aukið verulega endursamsetningu vetnis og súrefnis, dregið úr áhrifum þurrkunar og þar með lengt líftíma þess. Í sumum tilfellum er hægt að setja hvata upp eftir kaup sem aukabúnað og geta jafnvel hjálpað til við að endurlífga eldri rafhlöðu. Hins vegar er mikilvægt að fara varlega; allar breytingar á sviði hafa í för með sér áhættu eins og hugsanleg mannleg mistök eða mengun. Slíkar breytingar ættu aðeins að vera framkvæmdar af tæknimönnum með sérstaka verksmiðjuþjálfun til að forðast bilun í að fara í rafhlöðu.
Niðurstaða
Ótímabæra bilun í blýsýru rafhlöðum er að mestu leyti hægt að draga úr með réttum skilningi, eftirliti og viðhaldi. Með því að þekkja merki um hugsanleg vandamál eins og ofhleðslu, vanhleðslu og hitauppstreymi er hægt að lengja endingu VRLA rafhlaðna verulega. Fyrir þá sem leita að frekari upplýsingum og leiðbeiningum, veitir Dfun Tech alhliða innsýn og lausnir til að viðhalda heilsu og skilvirkni blýsýru rafhlöðu. Skilningur á flóknu jafnvægi eðlisfræðilegra og efnafræðilegra þátta sem hafa áhrif á afköst rafhlöðunnar er afar mikilvægt fyrir alla sem treysta á þessi mikilvægu öryggisafritunarkerfi.
