Compreender e prevenir a falha da bateria de chumbo ácido

As baterias de chumbo-ácido regulado por válvula (VRLA) são a espinha dorsal dos sistemas de energia ininterrupta (UPS), fornecendo poder de backup crítico em emergências. No entanto, entender os fatores que levam à falha prematura da bateria com ácido de chumbo é essencial para manter a integridade desses sistemas de energia em espera. Este artigo investiga os vários elementos que afetam a longevidade das baterias do VRLA, destacando a importância de cuidados com bateria, uso e manutenção adequados para prolongar sua vida útil.

Principais fatores que afetam a duração da bateria

• Vida de serviço

• Temperatura

• Sobrecarregando

• Submarcagem

• Fuga térmica

• Desidratação

• Contaminação

• Catalisadores

Vida de serviço:

Conforme definido pelo IEEE 1881, a vida útil do serviço da bateria refere -se à duração da operação efetiva em condições específicas, normalmente medidas pelo tempo ou número de ciclos até que a capacidade da bateria caia para uma certa porcentagem de sua capacidade nominal inicial.

Nos sistemas UPS (fontes de alimentação ininterrupta), as baterias geralmente são mantidas em um estado de carga de flutuação durante a maior parte de sua vida útil. Nesse contexto, um 'ciclo' refere -se ao processo em que a bateria é usada (descarregada) e depois restaurada à carga total. O número de ciclos de descarga e recarga que uma bateria de chumbo-ácido pode sofrer é finita. Cada ciclo diminui ligeiramente a vida útil geral da bateria. Portanto, entender as prováveis ​​demandas de ciclismo com base na confiabilidade da rede de energia local é crucial durante o processo de seleção de bateria, pois influencia significativamente o risco de falha da bateria.

Temperatura:

A temperatura afeta significativamente o quão bem e quanto tempo uma bateria funciona. Ao explorar como a temperatura afeta a falha das baterias ácidas de chumbo, é essencial entender a diferença entre a temperatura ambiente (a temperatura do ar circundante) e a temperatura interna (a temperatura do eletrólito) é essencial. Enquanto a temperatura ambiente ou a temperatura ambiente pode afetar a temperatura interna, a mudança não acontece tão rapidamente. Por exemplo, a temperatura ambiente pode mudar muito durante o dia, mas a temperatura interna pode ver apenas pequenas alterações.

Os fabricantes de baterias geralmente recomendam uma temperatura de operação ideal, normalmente em torno de 25 ° C. Vale a pena notar que os números geralmente se referem à temperatura interna. A relação entre temperatura e duração da bateria é frequentemente quantificada como uma 'meia-vida': para cada aumento de 10 ° C acima dos 25 ° C ideais, as metades da expectativa de vida da bateria. O risco mais significativo com altas temperaturas é a desidratação, onde o eletrólito da bateria evapora. Por outro lado, as temperaturas mais baixas podem prolongar a vida útil da bateria, mas reduzem sua disponibilidade imediata de energia.

Sobrecarga:

A sobrecarga refere -se ao processo de aplicar muita carga a uma bateria, levando a possíveis danos. Essa questão pode resultar de erros humanos, como configurações incorretas do carregador ou de um carregador com defeito. Nos sistemas UPS, a tensão de carregamento muda com base na fase de carregamento. Normalmente, uma bateria carrega inicialmente em uma tensão mais alta (conhecida como 'carga em massa') e depois mantém em uma tensão mais baixa (conhecida como 'carga de flutuação'). O carregamento excessivo pode reduzir significativamente a vida útil de uma bateria e, em casos graves, causar fuga térmica. É crucial que os sistemas de monitoramento identifiquem e alertem os usuários sobre qualquer instância de sobrecarga.

Underfarging:

O abundante ocorre quando uma bateria recebe menos tensão do que o necessário durante um período prolongado, deixando de manter o nível de carga necessário. O sobrecarregamento persistente de uma bateria resulta em capacidade reduzida e uma duração mais curta da bateria. Tanto a sobrecarga quanto o abundante são fatores críticos na falha da bateria. Deve ser gerenciado cuidadosamente para garantir um suprimento de tensão correto para manter a saúde e a longevidade da bateria.

Fuga térmica:

A fuga térmica representa uma forma grave de falha nas baterias ácidas de chumbo. Quando há muita corrente de carregamento devido a configurações internas de carregamento curtas ou incorretas, o calor aumenta a resistência, o que, por sua vez, gera mais calor, em espiral. Até que o calor gerado dentro de uma bateria exceda sua capacidade de esfriar, ocorre a fuga térmica, fazendo com que a bateria seque, acenda ou derrete.

Para combater isso, existem várias estratégias para detectar e impedir a fuga térmica em seu início. Um método amplamente utilizado é o carregamento compensado pela temperatura. À medida que a temperatura aumenta, a tensão de carregamento é reduzida automaticamente e, eventualmente, o carregamento para, se necessário. Essa abordagem depende de sensores de temperatura colocados nas células da bateria para monitorar os níveis de calor. Enquanto alguns sistemas da UPS e carregadores externos oferecem esse recurso, geralmente, os sensores de temperatura cruciais são opcionais.

Desidratação:

As baterias ventiladas e VRLA são suscetíveis à perda de água. Essa desidratação pode levar a capacidade diminuída e redução da duração da bateria, enfatizando a necessidade de verificações regulares de manutenção. As baterias ventiladas perdem continuamente a água através da evaporação. Eles são projetados com indicadores visíveis para verificar os níveis de eletrólitos e reabastecer facilmente a água quando necessário.

As baterias de chumbo-ácido regulado por válvula (VRLA) contêm muito menos eletrólito em comparação com os tipos ventilados, e seu invólucro normalmente não é transparente, tornando a inspeção interna desafiadora. Idealmente, nas baterias VRLA, os gases produzidos a partir de evaporação (hidrogênio e oxigênio) devem recombinar de volta à água dentro da unidade. No entanto, sob condições de calor ou pressão excessiva, a válvula de segurança do VRLA pode expulsar o gás. Embora uma liberação pouco frequente seja normal e geralmente inofensiva, a expulsão contínua do gás é problemática. A perda de gases leva à desidratação irreversível da bateria, contribuindo para o motivo pelo qual as baterias VRLA geralmente têm uma vida útil cerca da metade da das baterias tradicionais inundadas (VLA).

Contaminação:

As impurezas dentro do eletrólito da bateria podem afetar severamente o desempenho. Verificações e manutenção regulares são vitais, principalmente para baterias mais antigas ou mantidas incorretamente, para evitar problemas relacionados à contaminação. Nas baterias de ácido de chumbo regulado por válvula (VRLA), a contaminação do eletrólito é uma ocorrência pouco frequente, geralmente decorrente de defeitos de fabricação. No entanto, as preocupações de contaminação são mais prevalentes nas baterias de ácido de chumbo ventilado (VLA), especialmente quando a água é adicionada periodicamente ao eletrólito. Usar água impura, como água da torneira em vez de água destilada, pode levar à contaminação. Essa contaminação pode contribuir significativamente para o chumbo de falha da bateria do ácido e deve ser diligentemente evitada para garantir o desempenho da bateria.

Catalisadores :

Nas baterias do VRLA, os catalisadores podem aumentar significativamente a recombinação de hidrogênio e oxigênio, reduzindo os efeitos da secagem e, assim, prolonga sua vida útil. Em alguns casos, os catalisadores podem ser instalados após a compra como acessório adicional e podem até ajudar a revitalizar uma bateria mais antiga. No entanto, é importante prosseguir com cautela; Quaisquer modificações de campo carregam riscos como possíveis erros ou contaminação humana. Tais alterações só devem ser realizadas por técnicos com treinamento específico de fábrica para evitar a falha em entrar em bateria.

Conclusão

A falha prematura das baterias de chumbo-ácido pode ser amplamente mitigada através do entendimento, monitoramento e manutenção adequados. Ao reconhecer os sinais de questões em potencial, como sobrecarga, submarca e fuga térmica, a vida das baterias VRLA pode ser significativamente estendida. Para aqueles que buscam mais informações e orientações, a DFUN Tech fornece informações e soluções abrangentes para manter a saúde e a eficiência das baterias de chumbo-ácido. Compreender o intrincado equilíbrio de fatores físicos e químicos que afetam o desempenho da bateria é crucial para quem se baseia nesses sistemas críticos de backup de energia.