Porozumenie a predchádzanie zlyhaniu batérie oloveného kyseliny

Batérie olovo regulované olovom (VRLA) sú chrbtovou kosťou neinterruptibilných energetických systémov (UPS), ktoré poskytujú kritický záložný výkon v mimoriadnych udalostiach. Pochopenie faktorov, ktoré vedú k predčasnému zlyhaniu batérie olova olova, je však nevyhnutné na udržanie integrity týchto pohotovostných energetických systémov. Tento článok sa ponorí do rôznych prvkov, ktoré ovplyvňujú dlhovekosť batérií VRLA, pričom zdôrazňuje dôležitosť správnej starostlivosti o batérií, používaní a údržby na predĺženie životnosti.

Hlavné faktory ovplyvňujúce výdrž batérie

• Životnosť

• Teplota

• Nadmerné nabíjanie

• Nedostatočne nabíjanie

• Tepelný útek

• Dehydratácia

• Kontaminácia

• Katalyzátory

Servisná životnosť:

Ako je definované v IEEE 1881, životnosť batérie sa týka trvania efektívnej prevádzky za špecifických podmienok, ktoré sa zvyčajne merajú časom alebo počtom cyklov, až kým kapacita batérie klesne na určité percento jej počiatočnej kapacity.

V systémoch UPS (neprerušiteľné napájacie zdroje) sa batérie vo všeobecnosti udržiavajú v stave plavákového náboja po väčšinu svojej životnosti. V tejto súvislosti sa „cyklus“ týka procesu, v ktorom sa používa batéria (prepustená) a potom sa obnoví na plné nabíjanie. Počet cyklov výbojov a nabíjania, ktorú môže batéria olovo podstúpiť, je konečný. Každý cyklus mierne znižuje celkovú životnosť batérie. Pochopenie pravdepodobných požiadaviek na cyklistiku založené na spoľahlivosti miestnej mriežky je preto rozhodujúce počas procesu výberu batérie, pretože výrazne ovplyvňuje riziko zlyhania batérie.

Teplota

Teplota výrazne ovplyvňuje, ako dobre a ako dlho funguje batéria. Pri skúmaní toho, ako teplota ovplyvňuje zlyhanie batérií olovnatej kyseliny, je nevyhnutné porozumieť rozdielu medzi teplotou okolia (teplota okolitého vzduchu) a vnútornou teplotou (teplota elektrolytu). Zatiaľ čo okolitý vzduch alebo teplota miestnosti môže ovplyvniť vnútornú teplotu, zmena sa nestane tak rýchlo. Napríklad teplota miestnosti sa môže počas dňa veľa zmeniť, ale vnútorná teplota môže vidieť iba menšie zmeny.

Výrobcovia batérií často odporúčajú optimálnu prevádzkovú teplotu, zvyčajne okolo 25 ° C. Je potrebné poznamenať, že čísla sa vo všeobecnosti vzťahujú na vnútornú teplotu. Vzťah medzi teplotou a životnosťou batérie sa často kvantifikuje ako 'polčas ': za každých 10 ° C sa zvýši nad optimálnym 25 ° C, polovice dĺžky životnosti batérie. Najvýznamnejšie riziko pri vysokých teplotách je dehydratácia, kde sa elektrolyt batérie odparuje. Na druhej strane by chladnejšie teploty mohli predĺžiť životnosť batérie, ale znížiť jej okamžitú dostupnosť energie.

Preplachovanie:

Nadmerné nabíjanie sa týka procesu použitia príliš veľkého náboja na batériu, čo vedie k potenciálnemu poškodeniu. Táto otázka by mohla prameniť z ľudských chýb, ako je nesprávne nastavenie nabíjačky alebo z nefunkčnej nabíjačky. V systémoch UPS zmeny nabíjacieho napätia na základe fázy nabíjania. Typicky sa batéria spočiatku nabije pri vyššom napätí (známeho ako „objemový náboj“) a potom sa bude udržiavať pri nižšom napätí (známeho ako „plavákový náboj“). Nadmerné nabíjanie môže výrazne znížiť životnosť batérie a v ťažkých prípadoch spôsobiť tepelný útek. Je rozhodujúce pre monitorovacie systémy, aby identifikovali a upozornili používateľov na akékoľvek prípady nadmerného nabíjania.

Nedostatočné nabíjanie:

Nedostatočné nabíjanie nastane, keď batéria prijíma menšie napätie, ako je potrebné počas dlhšej doby, pričom nedokáže udržať potrebnú úroveň nabíjania. Trvalo nedostatočné nabíjanie batérie vedie k zníženiu kapacity a kratšej výdrže batérie. Nadmerné nabíjanie aj nedostatočné nabíjanie sú kritickými faktormi zlyhania batérie. Malo by sa starostlivo spravovať, aby sa zabezpečilo správne napájanie na udržanie zdravia a dlhovekosti batérií.

Tepelný útek:

Tepelný útek predstavuje závažnú formu zlyhania v batériách oloveného kyseliny. Ak je príliš veľa nabíjacieho prúdu v dôsledku vnútorných alebo nesprávnych nastavení nabíjania, teplo zvyšuje odpor, čo následne vytvára viac tepla a špirálovi sa zvyšuje. Kým teplo generované v batérii neprekračuje svoju kapacitu na ochladenie, dochádza k tepelnému úteku, čo spôsobuje, že batéria vyschne, zapáli alebo roztaví.

Aby sa bojil proti tomu, existuje niekoľko stratégií na detekciu a zabránenie tepelnému úteku na svojom začiatku. Jednou z široko používaných metód je nabíjanie kompenzované teplotou. Keď teplota stúpa, nabíjacie napätie sa automaticky zníži a prípadne sa nabíjanie zastaví, ak je to potrebné. Tento prístup sa spolieha na teplotné senzory umiestnené na bunkách batérií na monitorovanie hladín tepla. Zatiaľ čo niektoré systémy UPS a externé nabíjačky ponúkajú túto funkciu, často sú rozhodujúce teplotné senzory voliteľné.

Dehydratácia:

Venované aj batérie VRLA sú náchylné na stratu vody. Táto dehydratácia môže viesť k zníženej kapacite a zníženej životnosti batérie, pričom zdôrazňuje potrebu pravidelných kontrol údržby. Odvzdušňované batérie neustále strácajú vodu odparovaním. Sú navrhnuté s viditeľnými ukazovateľmi na kontrolu hladín elektrolytu a v prípade potreby ľahko doplňujú vodu.

Batérie olovo regulované olovo regulované ventilom obsahujú oveľa menej elektrolytu v porovnaní s vetranými typmi a ich puzdro zvyčajne nie je priehľadné, čo robí vnútornú inšpekciu náročnou. V ideálnom prípade by sa v batériách VRLA mali plyny produkované odparovaním (vodík a kyslík) rekombinovať späť do vody v jednotke. Bezpečnostný ventil VRLA by však za podmienok nadmerného tepla alebo tlaku mohol vylúčiť plyn. Zatiaľ čo zriedkavé uvoľňovanie je normálne a všeobecne neškodné, nepretržité vyhostenie plynu je problematické. Strata plynov vedie k nezvratnej dehydratácii batérie, ktorá prispieva k tomu, prečo batérie VRLA majú vo všeobecnosti životnosť približne polovicu tradičných zaplavených batérií (VLA).

Kontaminácia:

Nečistoty v elektrolyte batérie môžu výrazne ovplyvniť výkon. Pravidelné kontroly a údržba sú dôležité, najmä pre staršie alebo nesprávne udržiavané batérie, aby sa predišlo problémom súvisiacim s kontamináciou. V batériách oloveného kyseliny regulovanej chlopňou (VRLA) je kontaminácia elektrolytu zriedkavým výskytom, ktorý často vyplýva z výrobných defektov. Obavy kontaminácie sú však častejšie v batériách kyseliny oloveného (VLA), najmä ak sa voda pravidelne pridáva k elektrolytu. Použitie nečistej vody, ako voda z vodovodu namiesto destilovanej vody, môže viesť k kontaminácii. Takáto kontaminácia môže významne prispieť k zlyhaniu batérie olova a malo by sa im usilovne vyhnúť, aby sa zabezpečila výkon batérie.

Katalyzátory :

V batériách VRLA môžu katalyzátory významne zvýšiť rekombináciu vodíka a kyslíka, čím sa zníži účinky vyschnutia, a tým predlžuje jeho životnosť. V niektorých prípadoch je možné katalyzátory nainštalovať po zakúpení ako ďalšie príslušenstvo a môže dokonca pomôcť revitalizovať staršiu batériu. Je však dôležité postupovať opatrne; Akékoľvek úpravy poľa nesú riziká, ako je potenciálna ľudská chyba alebo kontaminácia. Takéto zmeny by mali vykonávať iba technici so špecifickým výcvikom v továrni, aby sa predišlo zlyhaniu batérie.

Záver

Predčasné zlyhanie batérií na olovo sa môže do značnej miery zmierniť správnym porozumením, monitorovaním a údržbou. Rozpoznaním príznakov potenciálnych problémov, ako je preplnenie, nedostatočné nabíjanie a tepelný útek, môže byť životnosť batérií VRLA výrazne predĺžená. Pre tých, ktorí hľadajú ďalšie informácie a vedenie, DFUN Tech poskytuje komplexné poznatky a riešenia na udržiavanie zdravia a efektívnosti batérií olovených na olova. Pochopenie zložitej rovnováhy fyzikálnych a chemických faktorov, ktoré ovplyvňujú výkon batérie, je rozhodujúce pre kohokoľvek, kto sa spolieha na tieto kritické systémy zálohovania energie.