Про особливості експлуатації акумуляторних батарей різних видів. Свинцево-кислотний акумулятор Типові характеристики свинцево-кислотних акумуляторів

3. Обслуговування свинцево-кислотних акумуляторних батарей

Сучасні свинцево-кислотні акумуляторні батареї є надійними пристроями і мають значні терміни експлуатації. Батареї гарної якості мають термін служби не менше п'яти років за умови ретельного та своєчасного догляду. Тому ми розглянемо правила експлуатації акумуляторів та методи регулярного технічне обслуговування, які дозволять суттєво підвищити їхній ресурс при мінімальних витратах часу та фінансів.

ЗАГАЛЬНІ ПРАВИЛА ЕКСПЛУАТАЦІЇ АКУМУЛЯТОРНИХ БАТАРІВ

Акумуляторну батарею в процесі експлуатації необхідно періодично оглядати на наявність тріщин корпусу, утримувати в чистоті та зарядженому стані.
Забруднення поверхні акумулятора, наявність оксидів або бруду на штирях, а також нещільне затягування затискачів проводів викликають швидкий розряд акумуляторної батареї і перешкоджають нормальному заряду. Щоб уникнути цього слід:

• Утримувати в чистоті поверхню акумулятора та стежити за ступенем затягування контактних клем. Електроліт, що потрапив на поверхню батареї, витирати сухою ганчіркою або ганчіркою, змоченою в нашатирному спирті або розчині кальцинованої соди (10% розчин). Окислені контактні штирі акумуляторної батареї та клеми проводів очистити, неконтактні поверхні змастити технічним вазеліном або солідолом.
• Слідкуйте за чистотою дренажних отворів акумулятора. У процесі роботи електроліт виділяє пари, і забиванні дренажних отворів ці пари виділяються у інших різноманітних місцях. Як правило, це відбувається біля контактних штирів акумуляторної батареї, що призводить до посиленого їх окиснення. За потреби очистити їх.
• Періодично перевіряти напругу на контактних штирях акумулятора при працюючому двигуні. Ця процедура дозволить оцінити рівень заряду, який забезпечує генератор. Якщо напруга, залежно від оборотів колінчастого валу, знаходиться в межах 12,5 -14,5 В для легкових машинта 24,5 - 26.5 В для вантажних машин, Це означає що агрегат справний. Відхилення від зазначених параметрів говорить про утворення різних оксидів на контактах проводки на лінії підключення генератора, його зносі та необхідності зробити діагностику та усунення несправностей. Після ремонту повторити контрольні заходи у різних режимах роботи двигуна, у тому числі при увімкнених фарах та інших споживачах електричного живлення.
• При тривалому простої автомобіля відключати від "маси" акумуляторну батарею, а при тривалому зберіганні - періодично заряджати її. Якщо акумуляторна батарея часто і тривалий час перебуває у розрядженому або навіть напівзарядженому стані, виникає ефект сульфатації пластин (покриття пластин акумулятора великокристалічним сірчанокислим свинцем). Це призводить до зниження ємності акумуляторної батареї, збільшення її внутрішнього опору і поступової повної непрацездатності. Для підзарядки використовуються спеціальні пристрої, які знижують напругу до необхідного рівня і після цього переходять у режим заряджання акумулятора. Сучасні зарядні пристрої здебільшого автоматичні й у процесі застосування не вимагають контролю з боку людини.
• Уникати тривалого пуску двигуна особливо, в холодну пору року. При запуску холодного двигуна стартер споживає великий пусковий струм, який може спричинити "короблення" пластин акумуляторної батареї та випадання активної маси з них. Це призведе до повної непрацездатності акумулятора.

Справність акумуляторної батареї перевіряється спеціальним приладом - вилкою навантаження. Акумулятор вважається робочим у випадку, якщо його напруга не падає протягом мінімум 5 секунд.

ДОГЛЯД ЗА НЕОБСЛУГОВУВАНОЮ АКУМУЛЯТОРНОЮ БАТАРЕЄЮ

Акумулятори даного типу набувають все більшого поширення і користуються все більшою популярністю. Догляд за необслуговуваним акумуляторомзводиться до стандартних дій, потрібних всім типів акумуляторних батарейописаний вище.

Акумуляторні батареї, що не обслуговуються, не мають технологічних отворів з пробками для контролю рівня та доливання електроліту до потрібного рівня та щільності. Деякі акумулятори цього типу вбудовані ареометри. У разі критичного падіння рівня електроліту або зниження його щільності акумулятор підлягає заміні.

ДОГЛЯД ЗА ОБСЛУГОВУВАНОЮ АКУМУЛЯТОРНОЮ БАТАРЕЄЮ

Акумуляторні батареї даного типу мають технологічні отвори для заливки електроліту із щільними різьбовими пробками. Загальне технічне обслуговування автомобільного акумулятораданого типу проводиться в тому ж порядку, що і для всіх, але додатково необхідно виконати роботи з перевірки щільності та рівня електроліту.

Перевірку рівня електроліту проводять візуально або з використанням спеціальної мірної трубки. На оголених (внаслідок падіння рівня електроліту) частинах пластин відбувається процес сульфатації. Для підвищення рівня електроліту, в банки акумуляторної батареї доливають дистильовану воду.

Щільність електроліту перевіряється кислотоміром-ареометром і оцінюється рівень заряду акумуляторної батареї.
Перед перевіркою щільності, якщо доливали електроліт в акумулятор, потрібно запустити двигун і дати йому попрацювати, щоб при підзаряді акумулятора електроліт перемішався або скористайтеся зарядним пристроєм.

У районах із різко континентальним кліматом при переході із зимової експлуатації на літню, і навпаки, акумуляторну
батарею зняти з автомобіля, підключити до зарядного пристрою, виконати заряд силою струму 7 А. Наприкінці процесу заряджання, не відключаючи зарядний пристрій, довести щільність електроліту до значень, зазначених у табл.1 та табл.2. Процедуру необхідно проводити в кілька прийомів, за допомогою гумової груші, шляхом відсмоктування або доливання електроліту або дистильованої води. При переході на літню експлуатаціюдоливати дистильовану воду, при переході на зимову експлуатацію доливати електроліт щільністю 1400 г/см 3 .
Різницю в щільності електроліту в різних банках акумуляторної батареї теж вирівняють доливанням дистильованої води або електроліту.
Проміжок між двома добавками води або електроліту має бути не менше 30 хв.

ДОГЛЯД ЗА РОЗБІРНОЮ АКУМУЛЯТОРНОЮ БАТАРЕЄЮ

Технічне обслуговування розбірних акумуляторів не відрізняється від умов обслуговування нерозбірних батарей, що обслуговуються, тільки додатково потрібно стежити за станом поверхні мастики. Якщо поверхні мастики з'явилися тріщини, їх необхідно усунути оплавленням мастики з допомогою електричного паяльника чи іншого нагрівального приладу. Не слід допускати натягу дротів при підключенні акумулятора до автомобіля, оскільки це призводить до утворення тріщин у мастиці.

ОСОБЛИВОСТІ ЗАПУСКУ СУХОЗЯРЖЕНИХ БАТАРІВ.

У разі придбання вами не залитої сухозарядженої батареї її необхідно заправити електролітом із щільністю 1,27 г/см 3 до встановленого рівня. Через 20 хвилин після заливки, але не пізніше двох годин, зробити вимірювання щільності електроліту за допомогою кислотоміра-ареометра. Якщо падіння щільності не перевищує 0,03 г/см3, батарею можна встановлювати на автомобіль для експлуатації. Якщо ж сталося падіння щільності електроліту вище за норму, необхідно підключити зарядний пристрій і зробити зарядку. Струм заряду не повинен перевищувати 10% від номінального значення і процедура проводиться до появи рясно виділення газів у банках акумулятора. Після цього повторно контролюється щільність та рівень. При необхідності до банки доливається дистильована вода. Потім знову підключається зарядний пристрій півгодини для рівномірного розподілу електроліту по всьому обсягу банок. Тепер акумулятор готовий до використання та може бути встановлений на автомобіль для експлуатації.

Регулярний догляд за акумуляторною батареєю дозволить продовжити термін її експлуатації та уникнути сульфатизації пластин або їх механічної руйнації. Правильна експлуатація акумулятора значно підвищує його ресурс, що дозволяє знизити витрати на експлуатацію автомобіля.

Акумуляторна батарея - саме те, що зустрічається на всіх сучасних транспортних засобах. Основне призначення даного вузла завжди полягало і полягає сьогодні в подачі електроенергії на електронні пристрої машини, якщо така їм потрібна в обхід генератора. Взагалі перші акумулятори з'явилися кілька сотень років тому. Починаючи з 1800-х років, конструкційне та технічний розвитокакумуляторних батарей призвело до створення одного з найвідоміших у світі видів вузла – свинцево-кислотного акумулятора. Взявши до уваги затребуваність подібних батарей для автомобілістів, наш ресурс вирішив детальніше розглянути саме їх.

Історія появи подібних АКБ

Першим, хто створив та спроектував реально робочу свинцево-кислотну АКБ, був французький вчений – Гастон Планте. Ця людина була всерйоз зацікавлена ​​у створенні універсальних на той момент акумуляторних батарей, оскільки мала не тільки науковий інтерес, але й фінансовий. Згідно з історичними даними, Гастон Плант виробники акумуляторів, яких на той момент було небагато, пропонували чималі гроші за створення нового виду акумулятора і зручної зарядки до нього.

У результаті французькому вченому частково вдалося досягти поставленої мети. Якщо бути точніше, Планте створив конструкцію АКБ з використанням свинцевих електродів та 10% розчином сірчаної кислоти. Незважаючи на інноваційність кислотного акумулятора в ті роки, недолік у нього був суттєвий - необхідність проходження величезної кількості циклів заряд-розряд для зарядки батареї на повну. До речі, кількість цих циклів була настільки велика, що для повного вміщення в АКБ електроенергії могло знадобитися кілька років. Багато в чому це відбувалося через використовувану в батареях конструкції свинцевих електродів і сепараторів, внаслідок чого наступні кілька десятиліть уми «акумуляторної справи» боролися саме з цим недоліком батарей.

Так, у період з 1880-1900 років такі вчені як Фор і Фолькмар спроектували чи не ідеальний серед усіх типів конструкції свинцево-кислотних акумуляторів. Суть такої батареї полягала у використанні не цілісних пластин зі свинцю, а лише його оксиду, об'єднаного з сурмою та нанесеного на спеціальні пластини. Пізніше, Селлон запатентував найбільш зручний вид конструкції цієї АКБ, впровадивши в неї намащену оксидами свинцю і сурми металеві грати, що в результаті:

• збільшило ємність акумуляторів у кілька разів;
• посилило комерційний інтерес із боку компаній до АКБ;
• і, в цілому, здійснило деякий еволюційний стрибок в акумуляторній справі.

Відзначимо, що з початку 1890 року свинцево-кислотні батареї пішли у серійний випуск і стали широко застосовуватися повсюдно.

У 1970 року відбулася герметизація акумуляторів, внаслідок заміни у яких стандартних кислотних електролітів , на вдосконалені гази і гелі. У результаті, АКБ стала герметичною. Однак повної герметизації добитися не вдалося, так як, у будь-якому випадку, при зарядці та розрядці батареї утворюються деякі гази, які важливо випускати з нутрощів акумулятора для його блага. Саме з тих пір герметизовані свинцево-кислотні акумулятори стали використовуватися у найбільших масштабах і практично не змінювалися, за винятком незначних удосконалень електролітів та електродів, що використовуються у їх конструкції.

Влаштування свинцево-кислотного акумулятора

За своєю загальної конструкціїсвинцево-кислотні АКБ вже понад 110 років незмінні. Загалом батарея складається з наступних елементів:

• пластмасовий чи гумовий корпус у формі призми;
• металеві ґрати, що мають відповідну намазку із свинцю та підрозділи на позитивний, негативний електроди;
• клапан для скидання газів;
• області для наповнення електролітом, інакше – сепаратори;
• міжпросторові області, заповнені мастикою;
• кришка.

Всі елементи як стаціонарного свинцево-кислотного акумулятора, так і нестаціонарної батареї подібного виду є герметизованим комплексом. Частково-повна герметизація є у більшості сучасних АКБ, бо має системи відведення надмірно давлять газів. Повна ж герметизація конструкційно передбачена лише у високих акумуляторах з використанням особливої ​​конструкції електродів, що дозволяє зовсім не додавати електроліт у процесі експлуатації та не виводити гази відпрацьовування. У будь-якому випадку, що АКБ з частково-повною герметизацією, що з цілком повною ізоляцією прийнято називати герметизованими свинцево-кислотними акумуляторами, тому в цьому плані між різними типами батарей відмінностей немає.

Різновиди АКБ та принцип їх роботи

Раніше вже було згадано, що свинцево-кислотні АКБ поділяються на різні види. Незалежно від типу організації вони працюють за принципом електролітичних хімічних реакцій. В основі таких лежить взаємодія свинцю (або іншого металу), оксиду свинцю (з сурмою) та сірчаної кислоти (або іншого електроліту). Саме такий тип взаємодії в кислотних батареях був визнаний найкращим, так як при гідроліз кислоти інші комбінації взаємодії речовин призводять або до низького ресурсу акумуляторів (при додаванні кальцію), або до надмірного «кипіння» всередині деталі (за відсутності сурми), або до недостатньої потужності (При використанні тільки свинцю пластин).

На сьогоднішній день є три основні різновиди свинцево-кислотних акумуляторів, а точніше:

1. Свинцево-кислотні акумулятори 6V. Побудовані за принципом використання 6 елементів, тобто, АКБ зсередини розділений на 6 працюючих разом блоків, кожен з яких у загальному випадку виробляє близько 2,1 Вольт напруги, що в результаті дає 12,6 Вольт на цілу батарею. На даний момент свинцево-кислотні акумулятори 6V найбільш використовуються у сфері автомобілебудування, так як виконані найякісніші з усіх боків розгляду їх роботи;
2. Гібридні АКБ. Ці «звірі» є сумішшю, де використовується один електрод (часто позитивний) зі свинцево-сурмистим оксидом, а інший (як правило, негативний) зі свинцево-кальцієвим. Такі АКБ через використання кальцію у їх конструкції менш довговічні;
3. Гелеві свинцево-кислотні батареї. Злегка відрізняються від конструкції описаних вище видів АКБ, тому що мають гелеподібний електроліт, що дозволяє їх використовувати у будь-якому положенні. За характеристиками гелеві акумулятори схожі зі звичайними свинцево-сурмистими батареями і вже сьогодні активно завойовують ринок автоіндустрії у своєму сегменті.

Як показує практика, найбільш вдалі конструкції свинцево-кислотних АКБ – це стандартна з наявністю сурми на електродній сітці та гелева відносно молода. Що стосується гібридних, то через свої особливості попиту на ринку вони так і не мають, тому практично не продаються і зустріти їх можна вкрай рідко.

Правила експлуатації

У порівнянні з іншими типами АКБ свинцево-кислотні акумулятори менш вибагливі до використання. Загальні вимоги до експлуатації батарей пред'являють спеціальні організації та їх виробника. До речі, вимоги різні для стаціонарних та нестаціонарних АКБ. Для перших видів акумуляторів вони такі:

• Перевірка та огляд – щотижня, що спеціалізується на цьому персоналом;
• Поточний ремонт – не менше одного разу на 1 рік;
• Капітальне відновлення – не менше разу на 3 роки, і лише якщо це можливо;
• Надійне кріплення АКБ під час експлуатації на спеціальних стендах;
• Обов'язкова наявність освітлення у місці зберігання;
• Фарбування поверхні, на якій стоїть акумулятор, в кислостійку фарбу;
• Підтримка у сепараторах батареї електроліту на належному рівні (перевірка/доливши щомісячні);
• Наявність зарядних пристроїв та дотримання правил зарядки;
• Номінальна напруга в мережі на 5% більше, ніж видають АКБ, що заряджаються в ній;
• Недопущення зберігання батареї у розрядженому стані понад 12 годин;
• Температура зберігання від -20 до +45 градусів за Цельсієм, для заряджених на 50% АКБ – від -20 до +30. Незаряджені батареї зберігати не можна.

У разі не зі стаціонарними свинцево-кислотними акумуляторами умови зберігання полягають лише у своєчасному їх зарядженні, контролі електроліту (при необхідності) та використанні батареї строго за призначенням.

Правила заряджання

Заряджання будь-якого акумулятора - саме та процедура, яка повинна проводитися в єдино правильному режимі. Інакше парочка неправильних операцій із зарядки АКБ зробить із нього або малопотужний джерело струму, або зовсім «вб'є» деталь. Знаючи подібну особливість акумуляторних батарей, їх власники нерідко задаються двома питаннями:

1. Як правильно заряджати АКБ?
2. Який зарядний пристрій для свинцево-кислотної апаратури краще використовувати?

Щодо другого питання можна однозначно сказати, що заряджати АКБ можна будь-якою апаратурою, головне – щоб вона була справна. А про те, як заряджати свинцево-кислотний акумулятор, поговоримо детальніше. У загальному вигляді правильний порядок заряджання такий:

1. Акумулятор ставиться в спеціально обладнане місце для зарядки: поверхня пофарбована в антикислотну фарбу, відкритих джерел води та вогню немає, доступ до території обмежений;
2. Після цього АКБ згідно з усіма нормами підключається до зарядного пристрою;
3. Потім на зарядній апаратурі виставляється режим заряджання з дотриманням двох основних умов:
   • напруга постійно і дорівнює порядку 2,35-2,45 Вольт;
   • струм на початку заряду найвищий, до кінця - поступово і помітно знижується.

Безпосередньо процес зарядки батареї в стандартному режимі триває близько 3-6 годин, за винятком випадків з використанням дешевої та слабкої апаратури, а також при зарядці «убитої» АКБ, що відновлює.

Відновлення акумулятора

На завершення сьогоднішнього матеріалу звернемо увагу на процес відновлення свинцево-кислотних АКБ. Прийнято вважати, що з глибокому розряді цей тип акумуляторів або зовсім «мертвіє», або тримає дуже слабкий заряд. Насправді, ситуація інша.

Згідно з численними дослідженнями, свинцево-кислотні батареї здатні не втратити номінальну ємністьнавіть після 2-4 повних розрядів. І тому досить грамотного проведення процедури їх відновлення. Як відновити цей АКБ? В наступному порядку:

1. Акумулятор ставиться у спеціально підготовлене місце з температурою повітря близько 5-35 градусів вище за Цельсієм;
2. Відбувається з'єднання АКБ та зарядного пристрою;
3. На останньому виставляються такі показники як:
   • напруга – 2,45 Вольт;
   • сила струму - 0,05 СА.
4. Відбувається циклічний заряд із невеликими перервами порядку 2-3 разів;
5. Батарею відновлено.

Зазначимо, що далеко не в кожній ситуації подібна процедура закінчується успіхом, але якщо правила відновлення АКБ дотримані і сама батарея виконана з якісних матеріалів, то в успішності заходу сумніватися не варто.

На цьому, мабуть, найбільше важлива інформаціяпо свинцево-кислотних акумуляторах добігла кінця. Сподіваємося, сьогоднішній матеріал був для вас корисним і дав відповіді на запитання.

Якщо у вас виникли питання – залишайте їх у коментарях під статтею. Ми чи наші відвідувачі з радістю відповімо на них

Аналіз причин відмов герметизованих свинцево-кислотних акумуляторів

Близько сорока років тому вдалося створити герметизований свинцево-кислотний акумулятор. Всі реалізовані дотепер герметизовані свинцево-кислотні акумулятори забезпечені клапаном, який повинен відкриватися для викиду надлишкового газу, переважно водню, при заряді та зберіганні. Повної рекомбінації кисню та водню досягти неможливо. Тому акумулятор називається не герметичним, а герметизованим. Важливою умовою хорошої герметизації є щільна хімічна та термостійка сполука конструктивних елементів. Особливого значення має технологія виготовлення пластин, конструкція клапана та герметизація висновків. У герметизованих акумуляторах використовується "пов'язаний" електроліт. Рекомбінація газів відбувається за кисневим циклом.

Для зв'язування електроліту існує два способи:

Використання гелеподібного електроліту (технологія GEL);

Використання скловолокна, просоченого рідким електролітом (технологія AGM).

Кожен спосіб має свої переваги та недоліки.

Під надійністю акумулятора розуміють його здатність зберігати обумовлені виробником характеристики при експлуатації протягом заданого часу в заданих умовах. За умови відмови акумулятора приймається невідповідність його параметрів встановленим нормам. Вимоги до герметизованих свинцево-кислотних акумуляторів та методи їх випробувань викладені у стандартах ГОСТ Р МЕК 60896-2-99 (IEC 896-2, DIN EN 60896 Teil 2). Існує ряд факторів, що обмежують досягнення високого ступеня надійності герметизованих свинцево-кислотних акумуляторів будь-якої технології:

Сильне вплив незначних домішок на властивості активних мас пластин;

Велика кількість технологічних процесів під час виробництва акумуляторів;

Використання широкого асортименту матеріалів та комплектуючих для виготовлення акумуляторів, які можуть проводитись на різних заводах (у різних країнах, де не завжди забезпечується належний вхідний контроль та уніфікація виробів).

Підвищення надійності пов'язано, насамперед, з ретельним вхідним контролем всієї сировини, що використовуються, використовуваних матеріалів і комплектуючих. Необхідний суворий контроль технології виготовлення всіх етапах виробництва. Щоб досягти точності технологічних операцій, виробництво повинно мати високий рівень автоматизації та єдиний технологічний цикл (повний цикл виробництва).

Звичайна (класична з рідким електролітом) конструкція акумуляторів забезпечує їх високу надійність за рахунок надмірності активної маси електродів, електроліту та струмопровідних елементів. Вони надлишок реагентів і електроліту становить 75–85% від теоретично необхідних. Герметизовані акумулятори мають меншу надійність, ніж класичні свинцево-кислотні акумулятори. Акумулятори технології AGM мають малий запас електроліту. В акумуляторах технології GEL використовується складний багатокомпонентний склад електроліту, а також важко досягти рівномірного розподілу гелю всередині акумулятора. З'являються нові конструктивні елементи(Герметизований корпус з кришкою, спеціальний газовий клапан з фільтром, спеціальне ущільнення струмовивідів, спеціальні добавки в електроліт, спеціальні сепаратори та ін.). Поляризація позитивного електрода в герметизованих акумуляторах більша, ніж у класичних, і може досягати 50 мВ. Це призводить до прискорення корозійних процесів, особливо у буферному режимі експлуатації.

КОНСТРУКЦІЯ ГЕРМЕТИЗОВАНИХ АКУМУЛЯТОРІВ

У герметизованих свинцево-кислотних акумуляторах використовуються пастовані електроди. Вони можуть бути гратчастими та панцирними. Панцирні електроди застосовуються в GEL акумуляторах типу OPzV як позитивні пластини, а в інших типах для позитивних електродів застосовуються гратчасті пластини. Застосування різних типів позитивних пластин відбивається на електричних характеристиках акумуляторів. Це пов'язано із внутрішнім опором акумулятора. Позитивні панцирні пластини складаються зі штирів, що поміщаються всередині перфорованих трубок, заповнених активованою масою (див. рис. 1). Використання панцирних пластин дозволяє виготовляти герметизовані акумулятори (технології GEL) великої ємності, такий самий як у класичних акумуляторів. У герметизованих акумуляторах технології AGM (див. мал. 2) як малої, так і великої ємності використовуються гратчасті пластини, що здешевлює їх вартість та спрощує конструкцію.

У виробництві акумуляторів використовується як чистий свинець, і його сплави. Сурма, яка неоднозначно впливає на експлуатаційні характеристикиакумуляторів для виробництва пластин герметизованих акумуляторів не застосовується.

У герметизованих свинцево-кислотних акумуляторах використовуються сплави свинцю з кальцієм або з оловом та сплав свинцю, кальцію, олова, можуть бути добавки алюмінію. Тут електроліз води починається при більш високих напругах. Кристали, що утворюються в пластинах, дрібні та однорідні, які зростання обмежений. Осипання активної маси та внутрішній опір акумулятора при використанні кальцієвих грат дещо більше, ніж у разі свинцево-сурм'яних. Руйнування пластин переважно відбувається при заряді акумулятора. Для зменшення обсипання в активну масу вводять волокнисті матеріали, наприклад, фторопласт, і використовують скловолокно, притиснуте до пластин (технологія AGM) або пористі сепаратори (сумки, конверти, що утримують активну масу) з міпласту, PVC, скловолокна (технологія GEL); можуть використовуватись подвійні сепаратори. Подвійні сепаратори збільшують внутрішній опір, але збільшують надійність акумуляторів. Не всі виробники герметизованих акумуляторів використовують подвійні сепаратори. У деяких моделях акумуляторів зустрічаються багатошарові сепаратори, дефекти в одному з шарів захищені іншим, і зростання дендритів утруднений при переході від шару до шару.

Надійність герметизованих акумуляторів також залежить і від матеріалу корпусу, якості та конструкції струмовивідів, конструкції газового клапана. Деякі виробники для мінімізації витрат роблять корпус із товщиною стінки 2,5–3 мм, що не завжди забезпечує високу надійність. Для більш високої надійностітовщина стінки має бути 6 мм і більше. Деякі збільшують пористість електродів, що не завжди позитивно впливає на надійність акумуляторів. У гонитві за збільшенням прибутку багато фірм наперед завищують параметри акумуляторів і спотворюють реальний термін служби, роблять гібриди, в акумулятори AGM-технології заливають гелевий електроліт та ін.

Рис. 1. Конструкція електродів свинцево-кислотного акумулятора технології GEL із панцирними пластинами (типу OPzV)

Рис. 2. Конструкція герметизованого свинцево-кислотного акумулятора AGM-технології

ВИДИ ВІДМОВИ ГЕРМЕТИЗОВАНИХ АКУМУЛЯТОРІВ

Відомо, що погіршення електричних характеристик герметизованих акумуляторів та виходу з ладу (відмова) при експлуатації обумовлені корозією основи (решітки) та зсувом активної маси позитивного електрода, які іноді називають деградацією позитивного електрода. Деградація позитивного електрода в класичних акумуляторах з рідким електролітом має плавну залежність від терміну служби, її можна простежити за період експлуатації. У герметизованих акумуляторах деградація позитивних пластин різкіша і до кінця не вивчена, корпуси акумуляторів непрозорі, що ускладнює візуальний контроль рівня електроліту та стану пластин. Щільність електроліту виміряти не можна.

Корозія ґрат позитивних пластин- Найчастіший дефект герметизованих акумуляторів, що експлуатуються в буферному режимі. На швидкість корозії решіток впливає багато факторів: склад сплаву, конструкція самої ґрати, якість технології виливки ґрат на заводі, температура, при якій працює акумулятор. У якісно відлитих ґратах із сплаву Pb-Ca-Sn швидкість корозії мала. А в погано відлитих ґратах швидкість корозії висока, окремі ділянки решітки піддаються глибокій корозії, що спричиняє локальне зростання решітки та її деформацію. Локальні нарости призводять до короткого замикання при контакті з негативним електродом. Корозія позитивних ґрат може призводити до втрати контакту з нанесеною на неї активною масою, а також із сусідніми позитивними електродами, які з'єднуються один з одним за допомогою мостів або бареток. У герметизованих акумуляторах простір під пластинами для скупчення шламу або дуже мало, або зовсім відсутній - пластини мають щільну упаковку, тому сповзання активної маси, що викликане корозією, може призвести до короткого замикання пластин. Коротке замикання пластин – найнебезпечніший дефект у герметизованих акумуляторах. Замикання пластин в одному герметизованому акумуляторі, якщо це не помітить, персонал виведе з ладу всі інші. Час, протягом якого акумулятори вийдуть з ладу, обчислюється періодом від декількох годин до півгодини.

При експлуатації акумуляторів у буферному режимі через малі струми підзаряду може спостерігатися дефект. пасивація негативного електрода. У герметизованих акумуляторах будь-якої технології негативні електроди виготовляються з гратчастих пластин. Механізми процесів, що протікають на електродах, складні та остаточно не встановлені. Вважають, що при роботі акумулятора на негативному електроді переважно йдуть рідкофазні процеси (розчинення-осадження), і обмеження його розряду пов'язане з утворенням шару, що пасивує. Ознакою пасивації негативного електрода зазвичай буває зниження напруги розімкнутого ланцюга (НРЦ) на зарядженому акумуляторі нижче 2,10 В/ел. Проведення додаткових зрівняльних зарядів (наприклад, в акумуляторах типу OPzV) може відновити напругу, але після цього акумулятори повинні бути постійно на контролі, так як це може знову повторитися. Для зниження пасивації негативного електрода деякі виробники вводять у нього спеціальні добавки, які працюють як розширювачі активної маси негативного електрода та перешкоджають її усадці.

Якщо герметизовані акумулятори працюють у режимі циклування (при частих відключеннях електроенергії або циклічному режимі), то частіше виникають дефекти, пов'язані з деградацією активної маси позитивного електрода(її розпушування та сульфатація), що призводять до зниження ємності при контрольному розряді. Проведення тренувальних зарядів для руйнування сульфату, як радять у своїх інструкціях з експлуатації деякі виробники, нічого не дає, а навіть призводить до ще більш швидкого зниження ємності. Розпушування призводить до втрати контакту між частинками двоокису свинцю, вони стають електрично ізольованими. Великі розрядні струми прискорюють процес розпушування. Наявність та ступінь сульфатації активної маси можна проконтролювати, оскільки вона супроводжується зміною щільності електроліту, яка в AGM акумуляторах може бути грубо оцінена за вимірюванням НРЦ акумулятора після закінчення заряду. НРЦ зарядженого герметизованого акумулятора дорівнює 2,10-2,15 В/ел залежно від щільності електроліту, в акумуляторах технології AGM щільність електроліту дорівнює 1,29-1,34 кг/л, в гелевих акумуляторах щільність нижче і має значення 1,24 –1,26 кг/л (через високу щільність електроліту акумулятори технології AGM можуть працювати за нижчих температур, ніж гелеві). При розряді, при розведенні електроліту, НРЦ герметизованого акумулятора зменшується і після розряду стає рівним 2,01–2,02 В/ел. Якщо НРЦ розрядженого герметизованого акумулятора менше 2,01 В/ел, то акумулятор має високий рівень сульфатації активної маси, яка може бути вже незворотною.

При недозаряді герметизованих акумуляторів при експлуатації (наприклад, через неправильно встановленої напруги постійного підзаряду, несправності ЕПУ, відсутності термокомпенсації) на негативному електроді, відбувається сульфатація, поступовий перехід дрібнокристалічного сульфату свинцю в щільний твердий шар сульфату з крупними. При цьому погано розчинний у воді сульфат свинцю обмежує ємність акумулятора і сприяє виділенню водню при заряді.

Якщо на позитивному електроді акумулятора спостерігається товстий оксид коричневого кольору, це ознака корозії решітки. Можливі причиникорозії:

Перед експлуатацією акумулятори довго лежали на складі без підзаряду;

При експлуатації подавався змінний струм (~ I), проблеми із зарядним пристроєм (випрямлячем, ЕПУ).

У герметизованих акумуляторах можуть виявлятися і специфічні корозійні процеси на мостах (частіше негативних) і борні. Оскільки продукти корозії мають більший об'єм, ніж свинець, може видавлюватися компаунд, що герметизує висновок, пошкоджено гумове ущільнення борна, кришка і корпус акумулятора. Дефекти такого роду часто спостерігаються в акумуляторах, якщо не було суворого дотримання технологічного процесупри їх виготовленні (наприклад, великий розрив часу між технологічними операціями).

РОБОЧЕ ПОЛОЖЕННЯ ГЕРМЕТИЗОВАНИХ АКУМУЛЯТОРІВ

Багато виробників герметизованих акумуляторів у своїх інструкціях з експлуатації вказують на можливу експлуатацію акумуляторів у будь-якому положенні.

У процесі експлуатації герметизованих акумуляторів через неминучі втрати води при відкриванні газового клапана відбувається деяке висихання електроліту, при цьому збільшується внутрішній опір і знижується напруга, як при пасивації негативного електрода.

У герметизованих акумуляторах технології AGM крім висихання електроліту може відбуватися розшарування електроліту: сірчана кислота, яка знаходиться в рідкому вигляді, стікає вниз через вищу питому вагу порівняно з водою, внаслідок чого виникає концентраційний градієнт у верхній та нижній частині акумулятора, що погіршує розрядні характеристики та збільшує температуру акумулятора. Цей ефект в акумуляторах малої та середньої ємності спостерігається рідко, а використання дрібнопористого скловолоконного сепаратора з високим ступенем стиснення всього пакета позитивних та негативних пластин зменшує його. Високі герметизовані AGM-акумулятори великої ємності краще експлуатувати «лежачи» на боці, але використовувати лише той бік, при якому пластини будуть перпендикулярно до землі (необхідно дізнатися у виробника). Китайські та японські виробники виготовляють герметизовані акумулятори великої ємності низької висоти призматичної форми, що дозволяє їх експлуатувати вертикально, як і акумулятори типу OPzV.

У герметизованих акумуляторах технології GEL, особливо в OPzV, при експлуатації лежачи на боці можуть виникати дефекти, пов'язані з протіканням гелевого електроліту. У процесі роботи газового клапана через силікагель та інші компоненти гелевого електроліту забиваються гідрофобні пористі фільтри (круглі пластини), які повинні пропускати газ, але не пропускати електроліт. Після того, як клапан перестає пропускати газ, внутрішній тиск може зрости до 50 кПа і більше. Газ знаходить слабке конструктивне місце: це може бути герметизуюче ущільнення клапана або борна, місце в корпусі, особливо біля ребер жорсткості (у деяких виробників), місце кріплення кришки корпусу акумулятора, що призводить до аварійного розриву, що супроводжується викидом електроліту назовні; електроліт проводить електричний струм - може виникнути коротке замикання. Були випадки, коли протікання електроліту, вчасно не виявлене персоналом, призводило до займання ізоляційних ковпачків. Електроліт може «проїсти» підлогу тощо. (Див. Фото 1).

Фото 1. Наслідки від протікання електроліту з корпусу OPzV, що лопнув.

Гелеві акумулятори краще розташовувати вертикально, щоб аерозолі речовин, що становлять гелевий електроліт, не могли потрапити у фільтр газового клапана. Деякі виробники гелевих 2В акумуляторів подовжують корпус акумулятора, розробляють різні уловлювачі аерозолів, роблять складну лабіринтну конструкцію клапана, щоб експлуатувати гелеві акумулятори «лежачи» на боці.

Надійніше експлуатувати гелеві акумулятори типу OPzV у вертикальному положенні!

ПАРАЛЕЛЬНЕ З'ЄДНАННЯ БАТАРІВ

Для збільшення ємності та надійності системи живлення можна здійснювати паралельне підключення батарей. Європейські виробники не рекомендують встановлювати паралель більше чотирьох груп. Азіатські виробники рекомендують використовувати паралельне підключення трохи більше двох груп. Це пов'язано з однорідністю елементів акумуляторної батареї, яка пов'язана з технологією виготовлення та якістю виробництва. Однорідність елементів у європейських виробників краща. Рекомендується, щоб батареї в акумуляторних групах були одного типу та одного року випуску. Не допускається заміна одного елемента в групі елементом іншого типу або встановлювати паралельно групи з акумуляторів різних типів.

ТЕРМІН СЛУЖБИ ГЕРМЕТИЗОВАНИХ АКУМУЛЯТОРІВ

За класифікацією Європейської асоціації виробників акумуляторів (Євробат) акумулятори поділяються на чотири основні групи (можуть бути підгрупи):

10 років і більше ( спеціальне призначення ) – телекомунікації та зв'язок, атомні та звичайні електростанції, нафтохімічна та газова промисловість та ін;

10 років ( покращені характеристики) – в основному ця група батарей відповідає попередній групі (спеціальне призначення), але вимоги з технічних характеристик та надійності не настільки високі;

5-8 років ( універсальне застосування) – технічні характеристикицієї групи такі ж, як і для групи «покращені характеристики», але вимоги до надійності та випробувань нижче;

3-5 років ( широке застосування ) – ця група батарей знаходить застосування в установках, наближених до побутового споживача, популярна у UPS, надзвичайно популярна у нестаціонарних умовах.

Закінченням терміну служби вважається настання моменту часу, коли ємність, що віддається, становить 80% від номінальної.

Термін служби герметизованих акумуляторів залежить від багатьох факторів, але найбільший вплив надають режим заряду та температура експлуатації акумуляторів. Для постійної готовності до роботи в електроживлення установках (ЕПУ) акумулятори повинні бути під напругою постійного підзаряду (буферний режим). Напруга постійного підзаряду – напруга, що безперервно підтримується на висновках акумулятора, при якому протікання струму компенсує процес саморозряду акумулятора. Необхідно враховувати, що струм постійного заряду акумулятора залежить від напруги постійного підзаряду і температури акумулятора. Обидва параметри змінюють силу струму постійного заряду акумулятора і тим самим впливають на витрату води, в герметизованих акумуляторах додати воду не можна. Для забезпечення максимального терміну служби герметизованих акумуляторів важлива підтримка оптимальної напруги постійного підзаряду та оптимальної температури у приміщенні.

При збільшенні температури акумулятора на кожні 10°С усі хімічні процеси, включаючи корозію грат, прискорюються. Слід пам'ятати, що при заряді герметизованих акумуляторів температура може бути вище температури навколишнього середовища на 10-15°С. Це пов'язано з розігрівом акумуляторів через процес рекомбінації кисню та герметичною конструкцією. Різниця температур особливо помітна при прискорених режимах заряду та у разі розташування батареї всередині стійки ЕПУ. Експлуатація акумуляторів при температурі вище +20°С призводить до зменшення терміну служби. У наведеній нижче таблиці. показано залежність терміну служби від температури. Необхідно вводити коригування напруги постійного підзаряду від температури. Компенсація впливу підвищеної температури за рахунок регулювання напруги постійного підзаряду може пом'якшити цей ефект та покращити наведені у табл. цифри, але не більш як на 20%.

Необхідно розміщувати герметизовані батареї так, щоб забезпечувалася вентиляція приміщення та охолодження акумуляторів. З цієї точки зору, переважно розміщення акумуляторів так, щоб клапани розміщувалися фронтально. В даний час виробники пропонують акумулятори з фронтальними висновками, так звані фронттермінальні (клеми-висновки розташовані спереду), але клапани цих акумуляторів розташовані зверху, як і у звичайних акумуляторів. Досвід експлуатації фронттермінальних акумуляторів у різних країнах показує їхню меншу надійність у порівнянні зі звичайними акумуляторами. Фронттермінальні AGM-акумулятори схильні до явища термічного мимовільного розігріву - терморозгону. Застосування даних акумуляторів обов'язково має здійснюватися після розрахунку та дослідження теплових полів у відсіках ЕПУ, стійках та шафах.

У герметизованих акумуляторів при заряді виділяється невелика кількість водню. Потрібен невеликий (природний) обдув батареї. При тривалій роботі батареї з акумуляторами великої ємності слід пам'ятати про необхідність вентиляції приміщень через можливість накопичення водню та дотримання температурного режиму. Раніше вважалося, що для герметизованих батарей великої ємності не потрібна вентиляція як для батарей малої та середньої ємності. Але з урахуванням досвіду монтажу та сервісу імпортних герметизованих батарей ми рекомендуємо встановлювати обладнання для вентиляції та кондиціювання акумуляторних приміщень.

Герметизовані акумулятори виділяють більше тепла при заряді та сильніше самі нагріваються, ніж класичні акумулятори (наприклад, типу OPzS):

Qm = 0,77 ∙ N ∙ I ∙ h, (1)

де Qm- Джоулеве нагрівання, Вт ∙ год;

0,77 - псевдополяризація, при 2,25 В / ел;

N- Число 2 В елементів;

I- Струм заряду, А;

h- Час тривалості заряду, год.

Акумулятори класичні (OPzS): Qm= 0,04 Вт/100 А∙год ел/год. Відбувається Джоулеве нагрівання - випаровування газу (з газом виходить тепло).

Герметизовані акумулятори: Qm= 0,10 Вт/100 А∙год ел/год. Відбувається Джоулеве нагрівання + рекомбінація газу.

Місткість, %

Рис. 3. Вплив глибини розряду. Інформація для акумуляторів AGM-технології. Акумулятори технології GEL – стійкіші до глибокого розряду

Для герметизованих акумуляторів AGM-технології (див. рис. 3) шкідливі часті розряди-заряди, кращу циклічність мають акумулятори з гелевим електролітом. Але GEL-акумулятори більше виділяють водню при заряді, ніж AGM-акумулятори. У гелевих акумуляторів за низьких температур раніше, ніж у AGM-акумуляторів, замерзає електроліт, і можуть виникати розриви корпусу, оскільки електроліт займає весь об'єм банки.

Герметизовані акумулятори обох технологій дуже чутливі до перезаряду. На рис. 4 показано, як швидко знижується термін служби під час роботи в буферному режимі зі збільшенням напруги постійного підзаряду. Недозаряд акумуляторів також шкідливий.

Рис. 4. Залежність терміну служби від напруги постійного підзаряду

Для забезпечення тривалого терміну служби герметизованого акумулятора в буферному режимі необхідно, щоб відхилення вихідної напруги, що встановилося. постійного струмуЕПУ не перевищувало 1%. Змінна складова вихідної напруги постійного підзаряду є шкідливою для герметизованих акумуляторів. Максимальне критичне значення ~ I(АС) = 2 – 5 А (rms) на 100 А∙год. Сплески (піки) та інші види пульсуючої напруги (при відключеній батареї, але з приєднаним навантаженням) вважаються допустимими, якщо розкид пульсацій напруги ЕПУ, включаючи межі регулювання, не перевищує 2,5% рекомендованої напруги постійного підзаряду батареї. Великі пульсації змінного струму можуть призвести до термічного розігріву (терморозгону) акумуляторів. AGM-акумулятори схильні до терморозгону, ніж гелеві акумулятори. При використанні герметизованих акумуляторів в інверторах критичною вважається частота менше 50 Гц (46-35 Гц). Зазвичай це відбувається через несправність інвертора. Наприклад, частота 20 Гц може призвести до великого перезаряду акумулятора і виходу з експлуатації протягом декількох днів. Особливо чутливі до таких несправностей акумулятори AGM. При частотах нижче 20 Гц в акумуляторах може зупинитися електрохімічна реакція.

Для тривалого терміну служби герметизованих акумуляторів важливі: товщина позитивної пластини (4-5 мм), склад сплаву та конструкція ґрат. Деякі виробники заявляють великий термін служби акумуляторів, використовуючи стандартні (тонкі 2,5-3 мм) пластини; реальний термін служби таких акумуляторів залишається невідомим та може бути визначений лише у процесі експлуатації. При виборі акумуляторів рекомендуємо звернути увагу на вагу, пов'язану з товщиною пластин.

У GEL-акумуляторах типу OPzV з панцирними пластинами термін служби багато в чому залежить від швидкості корозії стрижня електрода. Товщина пластин велика і дорівнює 8–10 мм, що зумовлює великий термін їхньої служби та низьку швидкістькорозії стрижня.

Статистику причин відмов герметизованих акумуляторів у Росії простежити дуже важко. Фірми-постачальники акумуляторів ретельно приховують, щоб не втратити авторитет і ринок збуту. Багато відмов відбувається через порушення умов експлуатації, а також застарілу техніку. У тому числі слід зазначити негативний вплив випрямлячів типу ВУК термін служби акумуляторних батарей. Технічний ресурс використання цих випрямлячів перевищив усі мислимі межі. Випрямлячі типу ВУК не мають ні стабільної, ні фільтрованої напруги на виході. Можна звернути увагу на випрямлячі застарілого типу ВУТ: неправильне чергування фаз живильної промислової мережі призводить до відмови випрямлячів. Ця відмова є відновлюваним і проявляється у неприпустимому завищенні вихідної напруги з подальшим аварійним відключенням випрямляча. У разі збігу неправильного чергування фаз із відмовою завищена напруга живлення викликає пошкодження батареї (сильний перезаряд), яку відновити вже не можна. У ВУТах відсутній пристрій автоматичного перемикання з режиму стабілізації струму режим стабілізації напруги. Герметизовані акумулятори з пристроями старого типу (ВУТ, ВУК) працюють недовго, і їх використання з даними випрямлячами неприпустимо.

При виборі акумулятора для стаціонарних умов роботи слід керуватися насамперед умовами експлуатації. Якщо є акумуляторне приміщення, обладнане припливно-витяжною вентиляцією для розміщення класичних акумуляторів, то його слід використовувати за призначенням і тільки для класичних акумуляторів з рідким електролітом (наприклад, типу OPzS (в Росії - типу ССАП, ТБ-М), OGi (типу Герметизовані акумулятори краще застосовувати за наявності хорошого сучасного випрямляча (наприклад, УЕПС-3 виробництва ВАТ «ЮПЗ «Промзв'язок»). Герметизовані акумулятори тільки на перший погляд завдають менше клопоту своїм господарям. Застосування не означає, що обслуговування взагалі виключається У будь-якому випадку необхідно контролювати стан акумуляторів (напруга, ємність, стан корпусу та висновків, температуру акумуляторів та приміщення) Для успішної експлуатації герметизованих акумуляторів важливо, щоб у випрямлячах (ЕПУ), що використовуються для заряду акумуляторів , були реалізовані всі вимоги, що пред'являються до заряду герметизир свинцево-кислотних акумуляторів.

Для того щоб підняти надійність ЕПУ з герметизованими акумуляторами, необхідно частіше отримувати оперативну інформацію про стан та режими роботи системи електроживлення. Це можливо за рахунок використання систем сигналізації та моніторингу електроживлення. Для цього можна використовувати пристрій контролю розряду-заряду (УКРЗ) акумуляторних батарей. УКРЗ може автоматично виконувати тести перевірки акумуляторів, автоматично контролювати параметри. За результатами тестів можна прогнозувати терміни заміни та планувати технічне обслуговування. Сучасні ЕПУ типу УЕПС-3 можуть комплектуватися пристроями поелементного контролю батарей УПКБ, які дозволяють дистанційно контролювати напругу та температуру кожного 2В елемента або моноблоку та передавати через Ethernet, GSM, PSTN, RS-485 (тип модуля визначається при замовленні). Можна використовувати пристрій контролю напруги буферного режиму акумуляторної батареї з дистанційною сигналізацією для оповіщення чергового персоналу. Оператори мобільного зв'язку рекомендують будувати систему моніторингу на базі радіомережі та сучасних універсальних мікроконтролерів, забезпечених радіомодемами, які регулярно відправляють інформацію до центру та на мобільні телефонитехнічний персонал. Крім того, системи моніторингу послужать основою для інтеграції з АСКУЕ та системою управління кліматом, які активно впроваджуються на об'єктах зв'язку, енергетики, транспорту та промислових підприємствах.

Незважаючи на те, що свинцевий акумулятор відомий понад сто років, продовжуються роботи з його вдосконалення. Вдосконалення свинцевих акумуляторівйде шляхом пошуку нових сплавів для решіток, полегшених і міцних матеріалів корпусів та поліпшення якості сепараторів.

Для герметизованих свинцево-кислотних акумуляторів характерний великий розкид параметрів, пов'язаних з технологією виготовлення, якістю вихідної сировини та технічним рівнем обладнання, що використовується для виготовлення акумуляторів.

«…Незважаючи на складність систем електроживлення (ЕПУ), сучасні технології випрямлення змінного струму та інвертування постійного струму, акумулятор є найголовнішою та найвідповідальнішою частиною цих систем електроживлення…», – зі статті М.М. Петрова.

Основне завдання, яке необхідно вирішити найближчим часом - створити виробництво герметизованих свинцево-кислотних акумуляторів в Росії!

При створенні виробництва треба враховувати накопичений досвід інших країнах й у Росії.

Винайдений французьким фізиком Реймондом Луї Гастоном Планте в 1859, свинцево-кислотний акумулятор був першим акумулятором для комерційного використання. Сьогодні, заливні свинцево-кислотні акумулятори широко використовують у автомобілях, електронавантажувачах, джерелах безперебійного живлення (ДБЖ).

Заливні свинцево-кислотні батареї складаються з свинцевих пластин, що виступають як електроди, занурені у воду і сірчану кислоту. Ці батареї вимагають деякого технічного обслуговування за рахунок втрати водню з часом.

У середині 1970-х років, дослідники розробили свинцево-кислотні акумулятори, що не обслуговуються, які можуть працювати в будь-якому положенні в просторі. Рідкий електроліт було замінено зволоженими сепараторами та вирішено проблему ізоляції. Були додані запобіжні клапани, які уможливили видалення повітря під час заряду та розряду. Тим не менш, батареї, що не обслуговуються, коштують дорожче і мають більш короткий термін експлуатації, ніж заливні батареї.

Свинцево-кислотні батареї можуть мати рідкий або гелеподібний електроліт.

Залежно від областей застосування, з'явилися два позначення свинцево-кислотних батарей. Це невеликі герметичні свинцево-кислотні (SLA, sealed lead acid) батареїі великі клапанні регульовані свинцево-кислотні (VRLA, valve regulated lead acid) батареї. Конструктивно, обидві батареї однакові. (Дехто може заперечити, що назва « герметична свинцево-кислотна батарея» є неправильним, тому що свинцево-кислотний акумулятор не може бути повністю герметичним. Я погоджуся - це дійсно так, назва не зовсім коректна, але це не заважає йому бути поширеною). Я зроблю акцент на портативних батареях, тому орієнтуватимуся на SLA.

На відміну від заливної свинцево-кислотної батареї, як SLA, так і VRLAмають низький потенціал перенапруги, щоб унеможливити виділення газу під час зарядки. Перезаряд викликає газоутворення та зневоднення батареї. Отже, ці батареї не можуть бути заряджені до їх повного потенціалу.

Свинцево-кислотні батареї не мають ефекту пам'яті. Якщо залишити акумулятор на підзарядці протягом тривалого часу, це не спричинить його пошкодження. Час утримання заряду свинцево-кислотним акумулятором є найкращим серед різних типів акумуляторних батарей. У той час, як нікель-кадмієва батарея саморозряджається приблизно на 40 відсотків від її накопиченої енергії за три місяці, SLAсаморозряджається на ту саму величину протягом одного року. SLAє відносно дешевими джерелами енергії.

SLAне піддається швидкій зарядці - типовий цикл заряду триває 8-16 годин.

SLAзавжди повинні зберігатися у зарядженому стані. Залишивши батарею у розрядженому стані, ви запустите в ній процес під назвою сульфатація(по суті, це окислення та кристалізація), що може призвести до неможливості її подальшої перезарядки.

На відміну від нікель-кадмієвих акумуляторів, SLAне любить глибокого розряду. Повний розряд викликає додаткову деформацію і кожен цикл позбавляє батарею невеликої кількості потужності. Ця спадаюча характеристика зносу відноситься і до інших хімічних батарей тією чи іншою мірою. Для того, щоб запобігти частим глибоким розрядам батареї, краще використовувати SLAтрохи більшої, ніж потрібно ємності.

Залежно від глибини розряду та робочої температури, SLAзабезпечує від 200 до 300 циклів заряду/розряду. Основною причиною настільки відносно короткого життєвого циклу є корозія сітки позитивного електрода, виснаження активного матеріалу та розширення плюсових пластин. Ці зміни більш яскраво виражені за більш високих робочих температур.

Оптимальною робочою температурою для батарей SLAі VRLA, є температура 25°C . Як правило, підвищення температури на 8°C скорочує термін служби батареї вдвічі. VRLA, що працює протягом 10 років при 25°C, пропрацює тільки 5 років при 33°C, і трохи більше року при температурі 42°C.

Серед сучасних акумуляторних батарей, сімейство свинцево-кислотних акумуляторів має найнижчу щільність енергії, яка вимірюється у Ватт/кг, що робить його непридатним для портативних пристроїв, яким потрібне компактне джерело живлення. Крім того, ККД таких акумуляторів за низьких температур залишає бажати кращого.

Свинцево-кислотні батареї добре працюють на високих імпульсних струмах. Повна потужністьможе бути видана навантаження за короткий час. Це робить їх ідеальними для використання там, де може раптово знадобитися багато енергії. Саме тому вони використовуються для електричного запуску двигунів внутрішнього згорянняу більшості транспортних засобів.

З погляду утилізації, SLAє менш шкідливими, ніж нікель-кадмієві батареї, але високий вміст свинцю робить SLAнеекологічні.

Переваги свинцево-кислотних акумуляторів

• Недорогі та прості у виготовленні - з точки зору витрат на Вт·ч, SLAє найменш дорогими. Наприклад, акумулятор 12В ємністю 3.2 А · год, що має розміри 134x67x60мм, коштує близько 400 рублів.
• Зріла, надійна і добре освоєна технологія - при правильному використанні, SL A досить довговічні
• Низький саморозряд - швидкість саморозряду є однією з найнижчих в акумуляторних системах (3-20% на місяць)
• Низькі вимоги до обслуговування - немає ефекту пам'яті, немає необхідності доливати електроліт
• Здатність до великої струмовіддачі. Для вищезгаданого акумулятора з C = 3.2 А·год струмовіддача становить не менше 16А. Акумулятор віддає великий пусковий струм у навантаження, не просаджуючи напругу живлення.

Недоліки свинцево-кислотних акумуляторів

• Не можуть зберігатися у розрядженому стані
• Висока чутливість до зміни температури впливає і на тривалість роботи і на термін життя акумулятора
• Низька щільність енергії - слабка вагово-енергетична щільність акумулятора обмежує область застосування стаціонарними та колісними додатками, тому їх доцільно використовувати тільки у великих та середніх за розмірами роботах (якщо вже говорити про роботи)
• Дозволяє лише обмежену кількість повних циклів розряду – добре підходить для резервних додатків, у яких відбуваються лише випадкові глибокі розряди
• Екологічно шкідливі — електроліт та вміст свинцю роблять їх небезпечними для довкілля.
• Транспортні обмеження для заливних свинцево-кислотних батарей - у разі аварії може статися витік кислоти

Типові характеристики свинцево-кислотних акумуляторів

Наведу типові значення параметрів, що зустрічаються для 6 і 12 вольтових батарей, що не обслуговуються, з ємністю порядку 0.8-7 А·ч:

• Теоретична енергоємність: 135 Вт · год / кг
• Питома енергоємність: 30-60 Вт · год / кг
• Питома енергощільність: 1250 Вт · год / дм 3
• ЕРС зарядженого акумулятора: 2.11В
• Робоча напруга: 2.1В (3 або 6 секцій дають стандартні 6.3 або 12.6В)
• Напруга повністю розрядженого акумулятора: 1.75-1.8В (на одну секцію). Нижчий заряд не допускається

• Робоча температура: від -40 до +40 ºС
• ККД: 80-90%

Ми живемо у світі, який вже неможливо уявити без усіляких акумуляторів та батарейок. На батареях працюють стільникові телефони, ноутбуки, дитячі іграшки та автомобілі. Вони також використовуються для підтримки пристроїв, що працюють від мережі. Коли трапляються аварії і вимикається електрика, джерела безперебійного живлення підтримують функціонування обладнання. Ми скрізь стикаємося з батарейками і акумуляторами, але практично не замислюємося про те, що вони мають не тільки корисні для нас властивості. Також треба знати, що за неправильної і вони несуть у собі потенційну загрозу для здоров'я та навколишнього середовища.

До винаходу батарей виробництво електроенергії вимагало прямого підключення до джерела електроенергії, оскільки було неможливо зберігати електроенергію. Батареї працюють шляхом перетворення хімічної енергії на електричну енергію. Протилежні кінці батареї анод і катод створюють електричний ланцюг завдяки хімічним речовинам, які називають електроліти, які пропускають електричний струм на пристрій, коли він підключений до батареї.

Взагалі, батареї безпечні, але поводитися з ними варто акуратно, особливо зі свинцево-кислотними акумуляторами, в яких є доступ до свинцю та сірчаної кислоти. Також треба дуже акуратно поводитися з пошкодженими батареями. У деяких країнах свинцево-кислотні батареї маркуються як пристрій із небезпечними матеріалами, і це правильно. Давайте подивимося на те, якою може бути шкода акумуляторів та батарейок для здоров'я, якщо з ними поводитися не належним чином.

Свинцево-кислотні батареї

Свинець є токсичним металом, який може потрапити до організму при вдиханні свинцевого пилу або при дотику до рота руками, якими до цього торкали свинець. Потрапляючи в землю, частки свинцю забруднюють ґрунт і, коли він просихає, потрапляють у повітря. Діти, оскільки їхні тіла лише розвиваються, найбільш уразливі до дії свинцю. Надмірний вміст свинцю може вплинути на ріст дитини, спричинити ушкодження головного мозку, пошкодити нирки, погіршують слух і спричиняти поведінкові проблеми. Свинець також небезпечний для дітей, які ще знаходяться в утробі матері. У дорослих свинець може призвести до втрати пам'яті та зниження здатності концентрації уваги, а також завдати шкоди репродуктивній системі. Відомо, що свинець викликає підвищений кров'яний тиск, неврологічні порушення та м'язові та суглобові болі. Дослідники вважають, що Людвіг ван Бетховен захворів і помер через отруєння свинцем.

Сірчана кислота в свинцево-кислотних батареяхнадзвичайно агресивна і потенційно шкідливіша, ніж кислоти, що використовуються в інших акумуляторних системах. При попаданні у вічі вона може призвести до постійної сліпоти; при ковтанні вона ушкоджує внутрішні органи, що може призвести до смерті. Перша допомога при попаданні на шкіру сірчаної кислоти – це промивання великою кількістю води протягом 10-15 хвилин, вода дещо охолоджує уражені тканини та запобігає вторинному пошкодженню. При попаданні на одяг її треба негайно зняти та ретельно промити шкіру під нею. При роботі із сірчаною кислотою завжди необхідно носити захисний одяг.

Нікель-кадмієві батареї

Кадмій, який використовується в нікель-кадмієвих батареях, вважається шкідливішим при потраплянні всередину, ніж свинець. Робітники на заводах у Японії, які працюють із нікель-кадмієвими батареями, випробовують серйозні проблемизі здоров'ям, пов'язані з тривалим впливом металу. Утилізація на звалищі таких батарей заборонена у багатьох країнах. М'який, білуватий метал, який зустрічається у природі, може призвести до пошкодження нирок. При дотику до батареї, що протекла, кадмій може всмоктуватися через шкіру. Оскільки більшість NiCd батарей герметизовано, то при поводженні з ними практично не існує ризику для здоров'я. Але дуже обережно треба поводитися з відкритими батареями.

Нікель-метал-гідридні та літій-іонні батареї

Нікель-метал-гідридні батареї вважається нетоксичними і єдине, що слід побоюватися – це електроліт. Токсичний для рослин, нікель тим не менш не становить небезпеки для людини. Літій-іонні батареї також досить безпечні, вони містять мало токсичних матеріалів. Проте з пошкодженими батареями необхідно звертатися з обережністю. При роботі з батареєю, що протекла, не торкайтеся до рота, носа і очей і ретельно мийте руки.

Батарейки та небезпека для маленьких дітей

Тримайте батареї в недоступному для дітей місці. Діти до чотирьох років дуже легко можуть проковтнути батарейку. Найчастіше вони ковтають кнопкові елементи. Батарея часто застряє у стравоході у дитини і при цьому електричний струм може спалювати навколишні тканини. Лікарі часто неправильно діагностують симптоми, які можуть бути такими як лихоманка, блювання, відсутність апетиту та втома. Батареї, які вільно проходять через травний тракт, практично не завдають тривалої шкоди здоров'ю. Батькам варто вибирати не тільки безпечні іграшки, а й зберігати батареї подалі від маленьких дітей.

Безпека заряджання акумуляторів

Заряджання акумуляторів у житлових приміщеннях, що добре провітрюються, коли вона виконується правильно, цілком безпечна. При зарядці свинцево-кислотні акумулятори виділяють кілька водню, яке, проте, негаразд велике. Водень стає вибухонебезпечним при концентрації 4%. Така кількість водню може виділитися тільки при зарядженні великих акумуляторів в герметично закритому приміщенні.

Перезаряджання свинцево-кислотних акумуляторів також може призвести до виділення сірководню. Це безбарвний, дуже отруйний легкозаймистий газ, який пахне тухлими яйцями. Сірководень також зустрічається в природі, хоча і не дуже часто, він утворюється в результаті розпаду органічних речовин у болотах та каналізації; присутній у вулканічних газах, у складі природного газу, попутних нафтових газів, іноді зустрічається у розчиненому вигляді у воді. Будучи важчим за повітря, газ накопичується внизу в просторах, що погано вентилюються. Сірководень небезпечний ще й тим, що хоч спочатку запах газу можна відчути, потім нюх притупляється і його перестаєш помічати. Тому потенційна жертва може й не знати про наявність газу. Слід зазначити, що коли запах сірководню стає помітним, то концентрація газу є небезпечною для життя людини. При цьому треба вимкнути зарядний пристрій та добре провітрити приміщення, поки весь запах не зникне.

Заряджання літій-іонних батарей поза безпечними обмеженнями пов'язане з небезпекою вибуху та займання. Більшість виробників забезпечують Li-ion елементи пристроєм захисту, але це робиться не завжди, оскільки це пов'язано зі збільшенням вартості. Не треба заряджати акумулятори, що вийшли з ладу. Це може призвести до вибуху та займання пристрою.

Для захисту герметизованих свинцево-кислотних акумуляторів (SLA) під час заряджання з перенапругою слід застосовувати обмежувачі струму. Завжди встановлюйте обмеження струму на мінімальне значення та слідкуйте за напругою та температурою батареї під час заряджання.
У разі витоку електроліту або в будь-якому іншому випадку впливу електроліту на шкіру негайно промийте пошкоджену ділянку великою кількістю води. При попаданні у вічі також необхідно промити їх великою кількістю води та негайно звернутися до лікаря.
Одягайте захисні рукавички під час роботи з електролітом, свинцем та кадмієм.

Читайте також статті:

(Посмотрели48 167 | Подивилися сьогодні 3)

Екологічні проблеми океану. 5 загроз майбутньому
Зниклі види тварин та рослин. Статистика та тенденції

Головна » Штрафи » Про особливості експлуатації акумуляторних батарей різних видів. Свинцево-кислотний акумулятор Типові характеристики свинцево-кислотних акумуляторів