Эксплуатационный ресурс герметичных свинцовых аккумуляторных батарей в составе электронного оборудования

Мерунко Александр Анатольевич
Технический директор
ООО «Диск», г.Томск

В настоящее время на потребительском рынке вторичных источников тока лидирующее положения (вследствие относительно низкой стоимости) занимают герметичные свинцовые аккумуляторные батареи. Их применяют в источниках бесперебойного электропитания, компьютерных комплексах, системах охранно-пожарной сигнализации в приборах автоматики и телемеханики.

К сожалению, массовое распространение и нередкое отсутствие квалифицированных технических специалистов в эксплуатирующих и торгующих организациях, привело к тому, что сформировался стереотип «необслуживаемости» герметичных свинцовых аккумуляторных батарей. При приобретении аккумуляторов (или приборов, в состав которых они входят), как правило, мало интересуются, как и где должны они работать. Серьезные вопросы могут возникнуть через год-два, когда аккумуляторные батареи «вдруг» перестанут отдавать требуемую емкость, время работы систем бесперебойного электропитания уменьшится до минимума.

Чтобы прогнозировать ресурс аккумуляторных батарей, предлагается нижеследующий обобщенный обзор данных наиболее крупных производителей аккумуляторов FIAMM, OLDHAM, СSB, Sonnenschein.

Обычно производители называют срок службы аккумуляторных батарей 5-10 лет (и даже до 12-18 лет Прим. solarhome.ru), что соответствует “тепличным” условиям эксплуатации при непрерывном подзаряде (рис.1). Однако реальный срок службы определяется многими факторами.

Наиболее значимыми из них являются:

• температура окружающей среды;
• количество циклов перезаряда;
• режимы разряда, заряда;
• глубина разряда;

Свинцовые аккумуляторы можно заряжать и разряжать в диапазоне температур от –20 до +50 °С. Кратковременно (в течение нескольких часов) аккумулятор может работать и при температурах до +75 °С. Не требуется принимать никаких мер против воздействия низких температур вплоть до значения порядка -50 °С в заряженном состоянии аккумулятора. Однако, это не означает, что при воздействии экстремальных температур аккумулятор прослужит длительное время.

На рис. 2 представлена зависимость срока службы от температуры. Длительная работа при высоких температурах отрицательно сказывается на сроке службы аккумуляторов, эксплуатации батарей при температурах выше +50 °С следует вообще избегать. Если условия эксплуатации предусматривают частые температурные колебания, выходящие за диапазон 0 — 40 °С, то для оптимизации процесса заряда следует использовать датчик температурной компенсации напряжения заряда.

Количество циклов заряда-разряда, глубина разряда — немаловажные факторы, влияющие на срок службы аккумуляторной батареи.

Если требуется повышенная надежность источника тока, то необходимо выбрать батарею большей емкости (безусловно следует при этом учитывать весо-габаритные показатели и экономические расчеты). Из рис.3 видно, что от аккумулятора можно ожидать 1200 циклов при разряде до 30 % от номинальной емкости в каждом цикле, в то же время другой такой же аккумулятор, отдающий в каждом цикле 100% полезной емкости , будет иметь ресурс, составляющий лишь около 200 циклов (температура окружающей среды 20-25 ° С).

При покупке источников бесперебойного питания, других приборов, использующих в своем составе свинцовые аккумуляторные батареи, следует обращать внимание на то, как в их составе осуществляется контроль за зарядом и разрядом аккумуляторов.

Предпочтительным методом является зарядка при постоянном напряжении. За счет выбора соответствующего зарядного напряжения аккумулятор можно благополучно зарядить независимо от глубины разряда, достигнутой в предшествующих разрядных циклах, кроме того при этом обеспечивается постоянный подзаряд. Для поддержания аккумуляторов в хорошем рабочем состоянии рекомендуется производить непрерывный подзаряд их в составе прибора при зарядном напряжении 2,25-2,3 В на элемент.

Соответственно начальные токи заряда должны ограничиваться значением не более 0,25С.

Разряд рекомендуется производить током не более 0,1С, при этом следует прекращать разряд при снижении напряжения до 1,75В на элемент.

Таким образом, правильный выбор аккумуляторной батареи, температурного режима работы, способов разряда и заряда – способствуют продлению ресурса источника тока.

Продлить срок службы аккумуляторных батарей можно и с помощью проведения регламентных работ. Это прежде всего заряд во время длительного хранения, дозаряд батарей перед их вводом в эксплуатацию, периодическое (не реже одного раза в год) выравнивание аккумуляторов по напряжению в составе батареи путем проведения выравнивающего заряда.

Герметичные свинцовые аккумуляторы имеют конструктивные особенности, благодаря которым они не требуют пополнения электролита в течение всего срока службы, не нуждаются в сверх зарядке для обеспечения полной зарядной ёмкости, работоспособны в любом положении. Благодаря использованию специальных сплавов, аккумуляторы имеют очень низкую скорость саморазряда и, следовательно, могут храниться в течение длительного времени (рис.4).

Если средняя температура хранения до 40 °С аккумуляторы рекомендуется перезаряжать не реже двух раз в год. При более низких температурах хранения промежуток времени между подзарядами увеличивается. Перед вводом в эксплуатацию рекомендуется провести выравнивающий заряд при постоянном напряжении или при постоянном токе. Заряд при постоянном токе проходит быстрее, но при этом существует опасность чрезмерного нагрева электролита, поэтому необходим контроль процесса заряда, ток заряда не должен превышать по возможности 0,05С. Заряд при постоянном напряжении осуществляется с ограничением начального тока заряда на уровне не более 0,1С. Заряд длится 48 часов при напряжении до 14,5В (для батарей с напряжением 12В). Хранение аккумуляторных батарей частично или полностью разряженными недопустимо.

Литература

•  Кромптон Т. «Вторичные источники тока» М., «Мир» 1985.
• Лаврус В.С журнал «Наука и техника» серия «Информационное Издание», Выпуск 3 «Источники энергии» М., 1997.
•  Технические материалы фирмы FIAMM .

Эта статья прочитана 13989 раз(а)!

Продолжить чтение