Comprensione e prevenzione del guasto della batteria al piombo

Le batterie di piombo-acid-acid (VRLA) sono la spina dorsale dei sistemi di alimentazione (UPS) ininterrotti, fornendo energia di backup critica nelle emergenze. Tuttavia, comprendere i fattori che portano a un fallimento prematuro della batteria al piombo è essenziale per mantenere l'integrità di questi sistemi di alimentazione di standby. Questo articolo approfondisce i vari elementi che incidono sulla longevità delle batterie VRLA, evidenziando l'importanza di un'adeguata assistenza alla batteria, utilizzo e manutenzione per prolungare la loro durata di servizio.

Fattori principali che influenzano la durata della batteria

• Durata di servizio

• Temperatura

• Sovraccarico

• Sottocusca

• In fuga termica

• Disidratazione

• Contaminazione

• Catalizzatori

Vita di servizio:

Come definito da IEEE 1881, la durata della batteria si riferisce alla durata di un funzionamento efficace in condizioni specifiche, tipicamente misurate dal tempo o dal numero di cicli fino a quando la capacità della batteria non scende a una certa percentuale della sua capacità di valutazione iniziale.

Nei sistemi UPS (alimentatori non interrompenti), le batterie sono generalmente mantenute in uno stato di carica galleggiante per la maggior parte della loro durata della vita. In questo contesto, un 'ciclo' si riferisce al processo in cui viene utilizzata la batteria (scaricata) e quindi ripristinato a pieno carico. Il numero di cicli di scarico e ricarica che una batteria al piombo-acido può subire è finito. Ogni ciclo diminuisce leggermente la durata complessiva della batteria. Pertanto, comprendere le probabili richieste di ciclo in base all'affidabilità della rete elettrica locale è cruciale durante il processo di selezione della batteria, in quanto influenza significativamente il rischio di guasto della batteria.

Temperatura:

La temperatura influisce in modo significativo su come funziona una batteria. Nell'esplorare il modo in cui la temperatura influisce sul fallimento delle batterie al piombo, è essenziale comprendere la differenza tra la temperatura ambiente (la temperatura dell'aria circostante) e la temperatura interna (la temperatura dell'elettrolita). Mentre l'aria circostante o la temperatura ambiente possono influire sulla temperatura interna, il cambiamento non si verifica così rapidamente. Ad esempio, la temperatura ambiente potrebbe cambiare molto durante il giorno, ma la temperatura interna può vedere solo piccoli cambiamenti.

I produttori di batterie spesso raccomandano una temperatura operativa ottimale, in genere circa 25 ° C. Vale la pena notare che le cifre generalmente si riferiscono alla temperatura interna. La relazione tra temperatura e durata della batteria è spesso quantificata come 'Half-Life ': per ogni 10 ° C aumenta al di sopra dei 25 ° C ottimale, le metà della batteria si metà della batteria. Il rischio più significativo con le alte temperature è la disidratazione, in cui gli elettroliti della batteria evaporano. Il rovescio della medaglia, le temperature più fredde potrebbero prolungare la durata della batteria ma ridurre la disponibilità immediata dell'energia.

Sovraccarico:

Il sovraccarico si riferisce al processo di applicazione di troppa carica a una batteria, portando a potenziali danni. Questo problema potrebbe derivare da errori umani, come impostazioni di caricabatterie errate o da un caricabatterie malfunzionanti. Nei sistemi UPS, la tensione di ricarica cambia in base alla fase di ricarica. In genere, una batteria inizialmente caricherà a una tensione più elevata (nota come 'carica di massa') e quindi manterrà a una tensione inferiore (nota come 'carica float'). La ricarica eccessiva può ridurre significativamente la durata della durata di una batteria e, nei casi più gravi, causare in fuga termica. È fondamentale per i sistemi di monitoraggio identificare e avvisare gli utenti di qualsiasi istanza di sovraccarico.

Sottocarre:

La sottocusta si verifica quando una batteria riceve meno tensione di quanto necessario per un periodo prolungato, non mantenendo il livello di carica necessario. La sottocarnatura persistentemente una batteria comporta una riduzione della capacità e una durata della batteria più breve. Sia il sovraccarico che la sottocarre sono fattori critici nell'errore della batteria. Dovrebbe essere gestito con cura per garantire una corretta fornitura di tensione per mantenere la salute e la longevità della batteria.

In fuga termica:

La fuga termica rappresenta una grave forma di fallimento nelle batterie al piombo. Quando c'è troppa corrente di ricarica a causa di un corto interno o delle impostazioni di ricarica errate, il calore aumenta la resistenza, che a sua volta genera più calore, a spirale. Fino a quando il calore generato all'interno di una batteria supera la sua capacità di raffreddare, si verifica in fuga termica, causando l'asciugatura della batteria, l'accensione o la fusione.

Per combattere questo, esistono diverse strategie per rilevare e prevenire la fuga termica all'inizio. Un metodo ampiamente utilizzato è la ricarica compensata dalla temperatura. Man mano che la temperatura aumenta, la tensione di ricarica viene automaticamente ridotta e, alla fine, la ricarica si arresta se necessario. Questo approccio si basa sui sensori di temperatura posizionati sulle celle della batteria per monitorare i livelli di calore. Mentre alcuni sistemi UPS e caricabatterie esterni offrono questa funzione, spesso i sensori di temperatura cruciali sono opzionali.

Disidratazione:

Le batterie ventilate e VRLA sono suscettibili alla perdita d'acqua. Questa disidratazione può portare a una capacità ridotta e una ridotta durata della batteria, sottolineando la necessità di regolari controlli di manutenzione. Le batterie ventilate perdono continuamente l'acqua attraverso l'evaporazione. Sono progettati con indicatori visibili per controllare i livelli di elettroliti e ricaricare facilmente l'acqua quando necessario.

Le batterie a acido di piombo-regolate di valvole (VRLA) contengono molto meno elettrolita rispetto ai tipi ventilati e il loro involucro non è in genere trasparente, rendendo impegnativo l'ispezione interna. Idealmente, nelle batterie VRLA, i gas prodotti dall'evaporazione (idrogeno e ossigeno) dovrebbero ricombinare di nuovo in acqua all'interno dell'unità. Tuttavia, in condizioni di calore o pressione eccessivi, la valvola di sicurezza del VRLA potrebbe espellere il gas. Mentre un rilascio raro è normale e generalmente innocuo, l'espulsione del gas continua è problematica. La perdita di gas porta a disidratazione irreversibile della batteria, contribuendo al perché le batterie VRLA hanno generalmente una durata di circa la metà di quella delle tradizionali batterie allagate (VLA).

Contaminazione:

Le impurità all'interno dell'elettrolita della batteria possono influire fortemente sulle prestazioni. Controlli regolari e manutenzione sono fondamentali, in particolare per le batterie più antiche o in modo improprio, per evitare problemi legati alla contaminazione. Nelle batterie di leadacid (VRLA) regolate dalla valvola, la contaminazione dell'elettrolita è un evento raro, spesso derivante da difetti di produzione. Tuttavia, le preoccupazioni di contaminazione sono più diffuse nelle batterie a piombo ventilato (VLA), specialmente quando l'acqua viene aggiunta periodicamente all'elettrolita. L'uso di acqua impura, come l'acqua del rubinetto anziché l'acqua distillata, può portare alla contaminazione. Tale contaminazione può contribuire in modo significativo al fallimento della batteria al piombo e deve essere evitata diligentemente per garantire le prestazioni della batteria.

Catalizzatori :

Nelle batterie VRLA, i catalizzatori possono migliorare significativamente la ricombinazione di idrogeno e ossigeno, riducendo gli effetti dell'asciugatura e quindi prolunga la sua durata. In alcuni casi, i catalizzatori possono essere installati dopo l'acquisto come accessorio aggiuntivo e possono persino aiutare a rivitalizzare una batteria più vecchia. Tuttavia, è importante procedere con cautela; Eventuali modifiche al campo comporta rischi come potenziali errori umani o contaminazione. Tali alterazioni dovrebbero essere effettuate solo da tecnici con una formazione specifica di fabbrica per evitare la mancata entrata in batteria.

Conclusione

Il fallimento prematuro delle batterie al piombo-acido può essere ampiamente mitigato attraverso una corretta comprensione, monitoraggio e manutenzione. Riconoscendo i segni di potenziali problemi come sovraccarico, sottocarre e fuga termica, la vita delle batterie VRLA può essere significativamente estesa. Per coloro che cercano ulteriori informazioni e indicazioni, DFUN Tech fornisce approfondimenti e soluzioni complete per mantenere la salute e l'efficienza delle batterie al piombo acido. Comprendere l'equilibrio intricato dei fattori fisici e chimici che incidono sulle prestazioni della batteria è cruciale per chiunque si basi su questi sistemi di backup di alimentazione critici.