Типы свинцово-кислотных АБ

Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Серийный выпуск и массовая эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей были начаты еще в конце 19 века. В начале 20 века они начали широко применяться в автомобилях, развивая далее сферу своего применения, легко перешагнули рубеж тысячелетия и до сих пор продолжают оставаться надежными, долговечными, не требующими высоких эксплуатационных затрат и относительно дешевыми источниками энергии.

Аккумулятор — это химический источник тока, способный многократно преобразовывать химическую энергию в электрическую и аккумулировать, запасать ее на длительное время. Упрощенно аккумулятор можно представить следующим образом: два электрода, в виде пластин, помещены в раствор серной кислоты с плотностью 1,27-1,29 г/см3. При этом положительный электрод выполнен из двуокиси свинца (PbO2), а отрицательный из свинца (Pb). При прохождении тока между ними протекают окислительно-восстановительные реакции.

При разряде происходит химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет изменять свой химический состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца — PbSO4), а плотность электролита начнет падать. В результате внутри батареи образуется направленное движение ионов и в цепи потечет электрический ток. При заряде аккумулятора происходит обратный процесс — направление тока меняется на противоположное, активные массы восстанавливают свой первоначальный химический состав, а плотность электролита растет. Процесс этот, называемый циклом, может быть многократным. Количество запасаемой при этом электрической энергии зависит от площади активного взаимодействия электродов и электролита и его объема. Номинальное напряжение, вырабатываемое таким аккумулятором, составляет 2 вольта. Для получения большего значения напряжения одиночные аккумуляторы соединяют последовательно. Например: 12-ти вольтовый аккумулятор состоит из шести аккумуляторов, последовательно соединенных в общем корпусе .

По конструкции свинцово-кислотные аккумуляторы бывают обслуживаемые и необслуживаемые. Обслуживаемые требуют в процессе эксплуатации определенного ухода (контроля уровня и плотности электролита). Необслуживаемые — являются герметичными (точнее, герметизированными), работают в любом положении и не требуют ухода.

В международной интерпретации принято обозначение в виде SEALED LEAD ACID BATTERY (герметичная свинцово-кислотная батарея) или сокращенно SLA, а также VRLA — Valve Regulated Lead Acid (свинцово-кислотные с регулируемым клапаном) батареи, имеющие сернокислый электролит в виде геля или связанная в стекловолокне (AGM). Такие аккумуляторные батареи имеют более высокие электрические и эксплуатационные параметры.
Применение такие батареи находят в качестве резервных источников в системах сигнализации и охраны и медицинском оборудовании. Однако самое широкое применение они имеют в источниках бесперебойного питания (ИБП), а также в системах автономного электроснабжения на базе возобновляемых источников энергии.

Есть следующие основные типы свинцовых аккумуляторных батарей, которые можно применять в системах автономного электроснабжения:

  • стартерные — все вы их прекрасно знаете, требуют обслуживания и вентиляции. Имеют высокий саморазряд.
  • AGM — эти герметизированные, необслуживаемые батареи не требуют вентилируемого помещения для установки. Недорогие батареи AGM типа прекрасно работают в буферном режиме, т.е. в режиме подзарядки. В таком режиме служат до 10-15 лет. Если же их использовать в циклическом режиме (т.е. постоянно заряжать-разряжать на хотя бы 30% от емкости), то их срок службы существенно сокращается.
    AGM батареи общего назначения обычно используются в недорогих бесперебойниках (UPS); вообще UPS предназначены для аварийного завершения работ, а не для питания нагрузки в постоянном режиме. Поэтому, учитывая что обычно они стоят в офисах, там и ставят AGM батареи. Если АБ и выйдет из строя преждевременно, все же это во многих случаях дешевле, чем риск потери информации и результатов работы. Нельзя заряжать AGM аккумуляторы током более 0,3С, иначе они могут вспучиться.
    Для резервных систем электроснабжения необходимо применять AGM батареи глубокого разряда, в которых применены специальные технологии, увеличивающие их срок службы в цикличных режимах работы.
  • Гелевые батареи лучше выдерживают циклические режимы заряда-разряда. Также, они лучше переносят сильные морозы. Снижение емкости при понижении температуры аккумуляторов  меньше, чем у других типов аккумуляторов. Их применение более желательно в системах автономного электроснабжения, когда батареи работают в циклических режимах (заряжаются и разряжаются каждый день) и нет возможности поддерживать температуру аккумуляторов в оптимальных пределах. Гелевые батареи немного дороже AGM батарей и тем более стартерных.
    Почти все герметичные аккумуляторы могут устанавливаться на боку.
    Гелевые аккумуляторы тоже отличаются по назначению — есть как общего назначения, так и глубокого разряда.
  • тяговые — предназначены для цикличных режимов. Более подходят для автономных систем энергоснабжения). Но и значительно дороже стартерных и гелевых АБ, обычно имеют жидкий электролит, требуют обслуживания и вентилируемого помещения для эксплуатации.
  • Есть еще специальные «солнечные» — специально разработаны для «тяжелых» цикличных режимов. Лучше всего работают заливные батареи с намазными пластинами (серия OPzS).
    Эти батареи спроектированы специально для использования в системах автономного электроснабжения. «Солнечные » батареи в России пока не очень распространены, фирмы их возят на заказ до 3 месяцев, и стоят они гораздо дороже.
    Имеют пониженное газовыделение. Допускают много циклов заряд-разряда до 60% от номинальной емкости без повреждения и значительного сокращения срока службы.
  • Есть и вариант с герметичным исполнением — серия OPzV.  Эти аккумуляторы имеют трубчатые электроды намазного типа и гелевый электролит.  В последнее время появились китайские аккумуляторы такого типа, цена их значительно меньше европейских и американских. Такие аккумуляторы выпускаются как отдельные банки напряжением 2 В емкостью от 200 Ач и выше. Есть также и батареи напряжением 6 и 12 В емкостью до 260 А*ч. По цене цикла аккумуляторы OPzV являются самыми оптимальными, цена цикла дешевле, чем у гелевых и тяговых аккумуляторов, они не требуют обслуживания и замена нужна гораздо реже (что тоже снижает стоимость эксплуатационных расходов).

Ниже приведена более подробная информация по герметизированным аккумуляторам.

Аккумуляторные батареи с технологией AGM

AGM батареи — герметичные, необслуживаемые, не требуют вентилируемого помещения для установки. Батареи AGM прекрасно работают в буферном режиме, т.е. в режиме подзарядки. В таком режиме служат до 10-12 лет (батареи напряжением 12В) или даже до 18 лет (батареи напряжением 2В). Если же их использовать в циклическом режиме (т.е. постоянно заряжать-разряжать на хотя бы 30%-40% от емкости), то их срок службы сокращается. Смотрите замечания по определению срока службы аккумуляторов.

Такие АБ имеют большую, по сравнению со стартерными батареями, толщину пластин электродов, поэтому срок их службы в режиме длительного разряда намного превышает срок работы стартерных батарей.

AGM аккумуляторы обычно используются в резервных системах электроснабжения, т.е. там, где батареи в основном находятся на подзаряде, и иногда, во время перебоев в электроснабжении, отдают запасенную энергию.

Тем не менее, в последнее время появились AGM батареи, которые рассчитаны на более глубокие разряды и цикличные режимы работы. Конечно, они не «дотягивают» до гелевых, но работают удовлетворительно и с автономных системах электроснабжения, в т.ч. и солнечных. Смотрите более подробно о таких аккумуляторах. AGM аккумуляторы обычно имеют максимальный разрешенный ток заряда 0,3С, и конечное напряжение заряда 14,8-15В. Для их заряда лучше применять специальные зарядные устройства для герметизированных аккумуляторов.

Гелевые аккумуляторные батареи

Гелевые аккумуляторные батареи имеют ряд преимуществ по сравнению с аккумуляторами с технологией AGM при сохранении всех их достоинств — герметичности, необслуживаемости, практическом отсутствии вредных газовыделений при работе, большой срок службы.

Гелевые батареи лучше выдерживают циклические режимы заряда-разряда. Их применение более желательно в системах автономного электроснабжения. Однако они дороже AGM батарей и тем более стартерных.

Гелевые аккумуляторы имеют примерно на 10-30% больший срок службы, чем AGM аккумуляторы. Также, они менее болезненно переносят глубокий разряд. Одним из основных преимуществ гелевых аккумуляторов перед AGM является существенно меньшая потеря емкости при понижении температуры аккумулятора. К недостаткам можно отнести необходимость строгого соблюдения режимов заряда.

Поэтому гелевые аккумуляторы рекомендуется применять там, где требуется обеспечить долгий срок службы при более глубоких режимах разряда, а также, если температура аккумуляторов опускается ниже 5 градусов Цельсия.

Плюсы гелевых аккумуляторов

Плюсов этой технологии действительно много:

  • Абсолютно необслуживаемая технология — не нужно туда лезть, там и без вас хорошо.
  • Гель между пластинами, который держит электролит, является диэлектриком, и защитой от осыпания электродов.
  • Нет испарения электролита, он всегда находится в геле – газ рекомбинируется обратно внутрь. Поэтому можно применять дома в системах альтернативного энергоснабжения, ведь водород и кислород не улетучиваются.
  • Может дать большие токи запуска – зимой авто запускается практически всегда.
  • Увеличенный срок службы – если сравнить с обычной стартерной АКБ, то разница может достигать трех раз. Обычный работает в среднем 2-3 года, гелевый 6 – 10 лет.

Общие замечания

Почти все герметичные аккумуляторы могут на какое-то время устанавливаться на боку. Некоторые производители даже разрешают эксплуатировать батареи в положении на боку. Поэтому ориентируйтесь на рекомендации производителя при выборе метода установки батарей.

Для облегчения выбора типа аккумуляторных батарей для вашей системы электроснабжения, мы поместили на сайт таблицу основных особенностей различных типов свинцово-кислотных аккумуляторов

Аккумуляторы общего назначения в основном используются в буферных режимах эксплуатации. Это наиболее распространенный тип аккумуляторов из представленных на российском рынке. Они в основном используются в системах бесперебойного питания (UPS) для систем телекоммуникации (основной потребитель), компьютеров и т.п. Такие аккумуляторы не предназначены для регулярных циклических режимов работы, которые имеют место в автономных энергосистемах — солнечных, дизельных, ветровых и различных гибридных.

Для работы в циклических режимах нужно использовать специальные аккумуляторы, которые более безболезненно переносят глубокий разряд. Такие аккумуляторы обычно имеют более толстые пластины и в них применяются специальные технологии для продления срока их службы при регулярных глубоких разрядах. Также, еще одной особенностью автономных систем является то, что в них аккумуляторы заряжаются определенный период времени, и за это период они должны успеть полностью зарядиться. В буферном режиме это не представляет проблемы, так как большую часть времени эксплуатации аккумуляторы находятся на подзаряде. Именно в таком режиме обеспечиваются заявляемые производителем сроки службы в 10-18 лет.

При циклическом режиме эксплуатации, когда АБ разряжается на 30-50%, потом заряжается до 90-100%, затем опять разряжается, и т.д., срок службы аккумуляторов резко уменьшается. Для сравнения, у AGM аккумуляторов общего назначения срок службы снижается с 10000 циклов до 200 (а по нашему опыту, бывает даже меньше). Более подробно написано в этой статье.

Для автономных систем электроснабжения нужно выбирать аккумуляторы «глубокого разряда» (например ProSolar серий D или DG, а еще лучше аккумуляторы OPzV). Если можно выделить специальное помещение для аккумуляторов с соблюдение всех условий (вентиляция, пожаробезопасность) и есть обученный персонал, которые может обслуживать аккумуляторы с жидким электролитом, можно применять аккумуляторы глубокого разряда с жидким электролитом — OPzS, тяговые для электрических машин или другие с повышенным допустимым разрядом (например, Rolls).

Если такие условия не выполняются, лучше остановиться на герметичных аккумуляторах — они немного дороже, но гораздо проще в эксплуатации.

Эта статья прочитана 5455 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 74
    Какой тип аккумулятора выбрать - AGM, гелевый или с жидким электролитом? Определяющими факторами при выборе аккумуляторных батарей для вашей системы являются цена, условия, при которых будет работать батарея (температура, условия обслуживания, наличие специального помещения и т.п.), а также ожидаемый срок…
  • 69
    Технологии аккумулирования энергии в системах автономного электроснабжения По материалам сайта:modernoutpost.com В этой заметке содержатся общие советы по выбору аккумуляторов для систем с возобновляемыми источниками энергии. В заметке затронуты 3 основные технологии: литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные (AGM, или Gel). Мы постараемся…
  • 64
    Техническая спецификация AGM аккумуляторных батарей Leoch Вы можете посмотреть основные параметры аккумуляторных батарей в таблице ниже; по соответствующим ссылкам можно скачать спецификации на эти АБ (грузятся pdf файлы с характеристиками аккумуляторов с сайта производителя, на английском языке). Цены на батареи…
  • 61
    Литий-железо-фосфатные аккумуляторы производства Лиотех Использование литий-железо-фосфатных аккумуляторов (lifepo4) сейчас набирает всё большую популярность, так-как они стали более доступны и подешевели относительно других типов аккумуляторов. На сегодняшний день эти аккумуляторы самые неприхотливые и выносливые. Они служат значительно дольше чем свинцово-кислотные, только…
  • 57
    Герметичные аккумуляторные батареи общего назначения Герметизированные батареи - гелевые и AGM - разделяются также на подгруппы. Различные подгруппы имеют различные области применения - например, общего назначения (для работы в буферном режима), глубокого разряда, для электромобилей, тяговые и т.д. Аккумуляторы общего…
  • 51
    СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ДЛЯ СТАЦИОНАРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ СВЯЗИ О. Чекстер, И. Джосан Источник: Технологии и средства связи № 2, 2004 При организации электропитания аппаратуры связи широкое применение находят аккумуляторные установки: их применяют для обеспечения бесперебойности и надлежащего качества электропитания оборудования связи, в…
Реклама

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *