С. М. Костиков Аналіз причин відмов герметизованих свинцево-кислотних акумуляторів. Автомобільні акумуляторні батареї, загальні відомості, підбір, технічне обслуговування. Експлуатація свинцевих акумуляторів

У статті розглянуто питання застосування та експлуатації кислотно-свинцевих герметичних. акумуляторних батарей, що найбільш широко використовуються для резервування апаратури охоронно-пожежної сигналізації (ОПС)

З'явилися на російському ринкуна початку 90-х років кислотно-свинцеві герметичні акумуляторні батареї (далі - акумулятори), призначені для використання як джерела постійного струму для електроживлення або резервування апаратури ОПС, зв'язку та відеоспостереження, в короткий термін завоювали популярність у користувачів і розробників. Найбільш широке застосування отримали акумулятори, вироблені фірмами: "Power Sonic", "CSB", "Fiamm", "Sonnenschein", "Cobe", "Yuasa", "Panasonic", "Vision".

Акумулятори такого типу мають такі переваги:

Рисунок 1 - Залежність часу розряду акумулятора від струму розряду

• герметичність; відсутність шкідливих викидів в атмосферу;
• не потрібні заміна електроліту та доливання води;
• можливість експлуатації у будь-якому положенні;
• не викликає корозії апаратури ОПС;
• стійкість без пошкоджень до глибокого розряду;
• малий саморозряд (менше 0,1%) від номінальної ємності на добу за температури довкілляплюс 20 ° С;
• збереження працездатності при більш ніж 1000 циклів 30% розряду та понад 200 циклів повного розряду;
• можливість складування в зарядженому стані без підзаряду протягом двох років за температури навколишнього середовища плюс 20 °С;
• можливість швидкого відновлення ємності (до 70% за дві години) заряду повністю розрядженого акумулятора;
• простота заряду;
• при поводженні з виробами не потрібне дотримання будь-яких запобіжних заходів (оскільки електроліт знаходиться у вигляді гелю, відсутній витік кислоти при пошкодженні корпусу).

Рисунок 2 – Залежність ємності акумулятора від температури навколишнього середовища

Однією з основних характеристик є ємність акумулятора С (твір розряду А на час розряду год). Номінальна ємність (значення вказано на батареї) дорівнює ємності, яку віддає акумулятор при 20-годинному розряді до напруги 1,75 на кожному осередку. Для 12-вольтового акумулятора, що містить шість осередків, ця напруга дорівнює 10,5 В. Наприклад, акумулятор з номінальною ємністю 7 Ач забезпечує роботу протягом 20 год при струмі розряду 0,35 А. При розрахунку часу роботи акумулятора при струмі розряду, відмінному від 20-годинного, реальна ємність його відрізнятиметься від номінальної. Так, при більш 20-годинному струмі розряду реальна ємність акумулятора буде меншою за номінальну ( малюнок 1).

Місткість акумулятора також залежить від температури навколишнього середовища ( малюнок 2).
Всі фірми-виробники випускають акумулятори двох номіналів: 6 і 12 В з номінальною ємністю 1,2...65,0 А*год.

ЕКСПЛУАТАЦІЯ АКУМУЛЯТОРІВ

При експлуатації акумуляторів необхідно дотримуватись вимог, що пред'являються до їх розряду, заряду та зберігання.

1. Розряд акумулятора

При розряді акумулятора температура навколишнього середовища повинна підтримуватися в межах від мінус 20°С (для деяких типів акумуляторних батарей від мінус 30°С) до плюс 50°С. Такий широкий температурний діапазон дозволяє встановлювати акумулятори в приміщеннях, що не опалюються, без додаткового підігріву.
Не рекомендується акумулятор піддавати «глибокому» розряду, оскільки це може призвести до його псування. У таблиці 1наведено значення допустимої напруги розряду для різних значень струму розряду.

Таблиця 1

Після розрядження акумулятора слід негайно зарядити. Це особливо стосується акумулятора, який було піддано «глибокому» розряду. Якщо акумулятор протягом тривалого часу знаходиться в розрядженому стані, то можлива ситуація, при якій повністю відновити його ємність буде неможливо.

Деякі розробники джерел живлення із вбудованим акумулятором встановлюють напругу відключення батареї при її розряді гранично низьким (9,5…10,0 В), намагаючись збільшити час роботи у резерві. Насправді, збільшення тривалості її роботи в цьому випадку незначне. Наприклад, залишкова ємність батареї при її розряді струмом 0,05 С до 11 становить 10% від номінальної, а при розряді великим струмом це значення зменшується.

2. З'єднання кількох акумуляторів

Для отримання номіналів напруги понад 12 В (наприклад, 24 В), що використовуються для резервування приймально-контрольних приладів та сповіщувачів для відкритих майданчиків, допускається послідовне з'єднання кількох акумуляторів. При цьому слід дотримуватись наступних правил:

• Необхідно використовувати однаковий тип акумуляторів, які виробляються однією фірмою-виробником.
• Не рекомендується з'єднувати акумулятори з різницею дати виготовлення більше 1 місяця.
• Необхідно підтримувати різницю температур між акумуляторами в межах 3 °С.
• Рекомендується дотримуватися необхідної відстані (10 мм) між батареями.

3. Зберігання

Допускається акумулятори зберігати при температурі навколишнього середовища від мінус 20 до плюс 40 °С.

Акумулятори, що постачаються фірмами-виробниками в повністю зарядженому стані, мають досить малий струм саморозряду, проте при тривалому зберіганні або використанні циклічного режиму заряду можливе зменшення їх ємності ( малюнок 3). Під час зберігання акумуляторів рекомендується перезаряджати їх не менше 1 разу на 6 місяців.

4. Заряд акумулятора

Рисунок 4 - Залежність терміну служби акумулятора від температури навколишнього середовища

Заряд акумулятора можна здійснювати за температури навколишнього середовища від 0 до плюс 40 °С.
При заряді акумулятора не можна поміщати його в герметично закриту ємність, оскільки можливе виділення газів (при заряді великим струмом).

ВИБІР ЗАРЯДНОГО ПРИСТРОЇ

Рисунок 5 - Залежність зміни відносної ємності акумулятора від терміну служби буферного режиму заряду

Необхідність правильного виборузарядного пристрою продиктована тим, що надмірний заряд не лише зменшуватиме кількість електроліту, а й призведе до швидкого виходу з ладу елементів акумулятора. У той самий час зменшення струму заряду призводить до збільшення тривалості заряду. Це не завжди бажано, особливо при резервуванні апаратури ОПС на об'єктах, де часто відбуваються відключення електроенергії,
Термін служби акумулятора залежить від методів заряду та температури навколишнього середовища ( малюнки 4, 5, 6).

Буферний режим заряду

Рисунок 6 - Залежність кількості циклів розряду акумулятора від глибини розряду* % показує глибину розряду на кожний цикл номінальної ємності, взятої як 100%

У разі заряду буфера акумулятор завжди підключено до джерела постійного струму. На початку заряду джерело працює як обмежувач струму, наприкінці (коли напруга на батареї досягає необхідного значення) – починає працювати як обмежувач напруги. З цього моменту струм заряду починає падати та досягає величини, що компенсує саморозряд акумулятора.

Циклічний режим заряду

При циклічному режимі заряду відбувається заряд акумулятора, потім він відключається від зарядного пристрою. Наступний цикл заряду здійснюється лише після розряду акумулятора або через певний час компенсації саморозряду. Характеристики заряду акумулятора наведені в таблиці 2.

Таблиця 2

Примітка - Температурний коефіцієнт не слід брати до уваги, якщо заряд протікає за температури навколишнього середовища 10...30°С.

на малюнку 6показано кількість циклів розряду, яким можна піддати акумулятор залежно від глибини розряду.

Прискорений заряд акумулятора

Використовуйте прискорений заряд акумулятора (лише для циклічного режиму заряду). Для даного режимухарактерна наявність ланцюгів температурної компенсації та вбудованих температурних захисних пристроїв, оскільки при протіканні великого струму заряду можливе розігрів акумулятора. Характеристики прискореного заряду акумулятора наведено в таблиці 3.

Таблиця 3

Примітка - Використовуйте таймер, щоб запобігти заряду акумулятора.

Для акумуляторів, що мають ємність більше 10 Ач, початковий струм не повинен перевищувати 1C.
Термін служби кислотно-свинцевих герметичних акумуляторів може становити 4...6 років (при дотриманні вимог, що висуваються до заряду, зберігання та експлуатації акумуляторів). При цьому протягом зазначеного терміну їхньої експлуатації жодного додаткового обслуговування не потрібно.

* Всі малюнки та технічні характеристики, використані в цій статті, наведені з документації для акумуляторів фірми Fiamm, а також повністю відповідають технічним характеристикам параметрів акумуляторів, вироблених фірмами Cobe і Yuasa.

Продовжити читання

Яка ємність АБ Вам потрібна? При розрахунку системи автономного електропостачаннядуже важливо правильно вибрати ємність акумуляторної батареї. Спеціалісти компанії "Ваш Сонячний Дім" допоможуть Вам правильно розрахувати необхідну ємність АБ для енергосистеми. Для попереднього розрахунку Ви можете керуватись такими простими…

Тягові свинцево-кислотні акумуляторні батареї (АКБ) з позитивними трубчастими пластинами призначені для забезпечення безперервної роботи транспортних засобівна електротязі - електронавантажувачів, штабелерів, візків, підлогомийних машин, а також шахтних тягачів, електровозів, трамваїв та тролейбусів.

Основні параметри акумуляторів

Основними параметрами АКБ є номінальна напруга, номінальна ємність, габаритні розміри та термін служби.

Номінальна напругаодного акумуляторного елемента становить 2, відповідно загальна номінальна напруга АКБ, що складається з з'єднаних послідовно N акумуляторів, дорівнює сумі напруг кожного з них. Наприклад, напруга батареї, що складається з 24 елементів, 48 В. Нормальне значення напруги при правильній експлуатації може змінюватись в процесі роботи від 1,86 до 2,65 В/елемент для батарей з рідким електролітом та від 1,93 до 2,65 В / Елемент для гелевих батарей.

Історична довідка

Ідея загуснути електроліт батареї до стану гелю з'явилася у доктора Якобі, розробника компанії Sonnenschein, в 1957 р. У тому ж році було запатентовано технологію dryfit і розпочато виробництво гелевих батарей. Цікаво, що перші їх аналоги почали з'являтися на ринку лише в середині 1980-х, в той час Sonnenschein мала вже майже 30-річний досвід виробництва таких батарей.

Електричною ємністюАКБ називається кількість електрики, що знімається при розряді АКБ. Місткість може вимірюватися в різних режимах, наприклад, при 5-годинному розряді (5) і 20-годинному розряді (20). При цьому в однієї батареї вийде різне значення ємності. Так, при ємності батареї З 5 = 200 А·год ємність З 20 тієї ж батареї дорівнюватиме 240 А·год. Цим іноді користуються завищення ємності батареї. Як правило, ємність тягових акумуляторів вимірюють у 5-годинному режимі розряду, стаціонарних – у 10-годинному або 20-годинному, стартерних – лише у 5-годинному режимі. Крім того, при зниженні температури батареї її корисна ємність зменшується.

Габаритні розміри,зазвичай мають визначальне значення, оскільки в будь-якій техніці на електротязі для акумулятора передбачено спеціальне посадкове місце. Точний розмір ящика часто можна дізнатися за моделлю машини.

Строк службиАКБ (для провідних західноєвропейських виробників) визначається DIN/EN 60254-1, IEC 254-1 і становить 1500 циклів для батарей з рідким електролітом та 1200 циклів для гелевих батарей. Однак реальний термін служби може сильно відрізнятись від цих цифр, причому, як правило, у менший бік. Він залежить насамперед від якості виробництва та матеріалів, від правильності експлуатації та своєчасності обслуговування, від режиму роботи, а також типу використовуваного зарядного пристрою.

Експлуатація

Умовно процедури експлуатації та обслуговування можна розділити на чотири групи – щоденні, щотижневі, щомісячні та щорічні операції.

Щоденні операції:

• зарядити батарею після розряду;
• перевірити рівень електроліту і за необхідності відкоригувати його, долив дистильовану воду.

Щотижневі операції:

• очистити батарею від забруднень;
• провести візуальний огляд;
• провести вирівнюючий заряд (бажано).

Щомісячні операції:

• перевірити справність зарядного пристрою;
• перевірити та записати в журнал значення щільності електроліту на всіх елементах (після заряду);
• перевірити та записати в журнал значення напруги на всіх елементах (після заряду).

Щорічні операції:

• виміряти опір ізоляції між батареєю та корпусом машини. Опір ізоляції тягових батарейвідповідно до DIN VDE 0510, ч. 3 має бути не менше 50 Ом на кожен вольт номінальної напруги.

Взагалі кажучи, доливання води потрібно приблизно 1 раз на 7 циклів (1 раз на тиждень при однозмінній роботі), але перевірка потрібна після кожного заряду, оскільки вода витрачається нерівномірно.

На замітку

При заміні лужних АКБ на свинцево-кислотні треба мати на увазі, що ці акумулятори не можна заряджати разом, тому потрібно або відразу переводити весь парк акумуляторів на свинцево-кислотні або використовувати два ізольованих зарядних приміщення. Крім того, при заміні лужних АКБ на свинцево-кислотні потрібно змінити зарядний пристрій.

Електроліт

Електроліт у тягових акумуляторах відіграє ключову роль. Заливають його один раз, при введенні в експлуатацію, і від його якості залежить стабільність експлуатації батареї протягом терміну служби (саме тому краще купувати батареї, залиті та заряджені в заводських умовах). При експлуатації АКБ під час заряду в результаті електролізу вода розкладається на кисень і водень (візуально це виглядає як кипіння електроліту), тому потрібно періодично доливати воду. Рівень електроліту, як правило, визначають за мітками min та max на заливній пробці. Крім того, існує система автоматичного доливання води Aquamatic, яка суттєво прискорює цей процес.

Золоті правила

При експлуатації батарей потрібно дотримуватися таких основних правил:

У жодному разі не залишати батарею в розрядженому стані.Після кожного розряду необхідно ставити батарею на підзарядку, інакше почнеться незворотний процес сульфатації пластин. Це призводить до зниження ємності та терміну служби батарей.

Розряджати батарею не більше ніж на 80% (для гелевих АКБ – 60%). Як правило, за це відповідає датчик розряду, встановлений на машині, проте його поломка, відсутність або неправильне налаштування може також призвести до сульфатації пластин, перегріву батарей при заряді та в кінцевому підсумку скорочення терміну їхньої служби.

В АКБ можна доливати лише дистильовану воду.У звичайній водіміститься безліч домішок, що надають негативний впливна акумуляторну батарею. Доливання електроліту в АКБ збільшення щільності заборонено: по-перше, це дасть приросту ємності, а по-друге, викличе незворотну корозію пластин.

На замітку

Температура електроліту батареї не повинна опускатися нижче за +10 °С перед зарядом, проте це не забороняє роботу в зонах з низькою температурою аж до –40 °С. При цьому необхідно давати батареї достатньо часу для нагрівання перед зарядом. Під час заряду акумулятор нагрівається приблизно на 10 °С.

Оскільки при зниженні температури АКБ знижується її корисна ємність, звичайні зарядні пристрої, засновані на методі заряду Wa або WoWa, недозаряджатимуть батарею.

Для заряду рекомендується використовувати «розумні» пристрої, які контролюють стан АКБ у процесі заряду, не допускають недозаряд чи перезаряд, наприклад Tecnys R, або використовувати термокомпенсацію – коригування зарядного струму в залежності від температури АКБ.

Чистка АКБ

Чистота абсолютно необхідна не тільки для хорошого зовнішнього виглядубатареї, але значно більшою мірою – для запобігання нещасним випадкам та шкоді, зменшенню терміну служби, а також для того, щоб АКБ знаходилася в стані, придатному до експлуатації. Акумуляторні корпуси, ящики, ізолятори необхідно чистити для забезпечення необхідної ізоляції елементів по відношенню один до одного, по відношенню до землі (маси) або зовнішніх провідних частин. Крім того, очищення дозволяє уникнути корозійних пошкоджень і виникнення блукаючих струмів. Незалежно від часу роботи та місця на АКБ неминуче осідає пил.

Невелика кількість електроліту, що виступає з батареї під час заряду після досягнення напруги газоутворення, утворює більш-менш струмопровідний шар на кришках елементів або блоків, яким протікають блукають струми. Результатом є підвищений та неоднорідний саморозряд елементів або блоків. Це одна з причин того, чому оператори електричних машин скаржаться на ємність батареї, що впала, після того, як техніка не експлуатувалася протягом вихідних днів.

Існує думка, що системи, що не обслуговуються, можливі тільки на базі гелевих батарей, використання яких тягне за собою природні обмеження (великий час заряду, знижена ємність і висока вартість). Однак мало хто знає, що системи, що не обслуговуються і надмалообслуговуються, можливі також на базі батарей з рідким електролітом (наприклад, батареї Liberator).

Акумуляторний журнал та організація роботи

При використанні парку електронавантажувачів доцільно закріплювати за кожним навантажувачем свої АКБ. Для цього їх нумерують: 1а, 1б, 2а, 2б і т. д. (батареї з однаковим номером використовуються на тому самому навантажувачі). Після цього заводять журнал, у якому про кожну АКБ щодня відбивається інформація, проілюстрована з прикладу.

Таким чином, за допомогою цього заходу можна уникнути використання недозаряджених батарей, а також спрогнозувати та спланувати заміну АКБ до повного виходу її з ладу. Крім цього, по кожній батареї доцільно вести ще один журнал, в якому раз на місяць відображається інформація про батарею, перерахована в прикладі 2. Ці дані є основним джерелом інформації для сервісної служби, тому найчастіше ведення такого журналу є обов'язковою умовою гарантійного обслуговування. За все акумуляторне господарство має бути відповідальна одна чи дві (у разі двозмінної роботи) людини. До їхніх обов'язків по цій зоні відповідальності повинні входити прийом і видача АКБ, їх обслуговування та заряд, ведення акумуляторних журналів, прогнозування виходу АКБ з ладу.

6.5.1. Пристрій та принцип дії кислотного акумуляторного елемента.

Електролітична дисоціація – це розпад молекул сірчаної кислоти під впливом молекул води. H 2 ? 4 2Н + + ? 4 − − , в результаті у воді утворюються іони незалежно, чи є в розчині пластини. Загалом розчин електрично нейтральний. Якщо цей розчин - електроліт, залити в конструкцію, що складається з набору позитивних та негативних пластин, розділених секторами та поміщених у ебонітову ємність, закриту кришкою з висновками позитивних пластин та негативних пластин, отримаємо елемент позитивного акумулятора.

Утворення іонів в електроліті

Внаслідок взаємодії електроліту з атомами свинцю негативної пластини деяка кількість атомів свинцю іонізується. При цьому двозарядні позитивні іони свинцю переходять в електроліт, а на поверхні негативної пластини від кожного атома свинцю залишається по два електрони, тому негативна пластина заряджена негативно щодо електроліту. Внаслідок взаємодії активної речовини пластини з електролітом на обох пластинах утворюються електричні заряди.

Рис.6.5. Пристрій кислотного акумулятора

На позитивній – чотиризарядні іони свинцю, на негативній – електрони.

Такий стан елемента може бути теоретично скільки завгодно довго, поки не буде замкнутий ланцюг на споживач електроенергії. Як тільки замкнемо ланцюг електрони з негативної пластини переміщаються до позитивної пластини зовнішнього ланцюга. Кожен атом свинцю негативної пластини віддає два електрони. Вони переходять на позитивну пластину і з'єднуються з (Pb++++), утворюючи іон свинцю (Pb++) двозарядний, який з'єднуючись з позитивним залишком ЅO 4 ¯ утворює молекулу сульфату свинцю (PbЅO 4). Так як розчинність сульфату мала, то розчин стає перенасиченим і сульфат випадає на (+) пластині у вигляді кристалів, одночасно біля позитивної пластини утворюються молекули води PbO 2 + 4Н + ЅO 4 ?

На негативній пластині Pb ++ + ЅO 4 ¯ −2е- → PbЅO 4

Кожен елемент має ємність в АЧ. Це кількість електрики, що віддається елементом до кінцевого розряду 1,8В. Місткість залежить від кількості активних речовин. При проходженні кількості електрики, що дорівнює одному фарадею на утворення сульфату свинцю у негативної пластини буде витрачено 103,6 гр свинцю. 1Фарадей-26,8 А.Ч. атомна і молекулярна вага свинцю дорівнює 207,21 а в реакції у негативних пластин беруть участь два електрони, то грам еквівалент свинцю дорівнює

а при віддачі 1 А.Ч. у 26,8 рази свинцю буде менше, тобто 3,6 г.

Так само можна знайти, що з віддачі 1 А.Ч. з позитивної пластини на утворення сульфату свинцю буде витрачено 4,46 г двоокису свинцю, а в електроліті з 3,66 г утворюється 0,672 г води.

Номінальна напруга 1 елемента становить 2,1 В робоча напруга на початку розряду швидко досягає 2, потім поступово знижується до кінцевого = 1,8 В. Якщо продовжувати розряд, воно дійде до 0.

6.5.2.Загальні правила експлуатації кислотних акумуляторних батарей

1. Підтримувати рівень електроліту 12÷15м

2. Не допускати розряд нижче 1,75 ст.

3. Заряд проводити до повної ємності

4. Регулярно перезаряджайте акумулятор.

5. Не допускайте перебування акумулятора у напіврозрядженому стані.

6. Регулярно очищати поверхню акумулятора від бруду та оксидів.

7. Не допускати забруднення електроліту.

8. Не допускати перезаряджання і не заряджати струмом вище нормованого.

10. Не допускати підвищення температури акумуляторної батареї під час заряду понад +45ºС. Необхідно переривати заряди та давати акумулятору охолонути до +30ºС.

11. Експлуатаційна щільність електроліту визначається наведеною до +15ºС і має відрізнятися не більше ніж на ±50.

12. Після заливання електроліту в акумулятор дати постояти 4-6 годин.

13. Зарядний струм визначається за таблицями залежно від ємності акумуляторної батареї.

14. Під час заряджання акумуляторної батареї в суднових умовах попередньо вмикається вентиляція.

Стаціонарні кислотні акумуляторні батареї на підстанціях та у виробничих цехах промислових та інших підприємств повинні встановлюватись відповідно до вимог ПУЕ. Встановлювати кислотні та лужні акумуляторні батареї в одному приміщенні забороняється.

Стіни, стелі, двері, віконні палітурки, металеві конструкції, стелажі та інші частини приміщення, призначеного для встановлення кислотних акумуляторних батарей, мають бути пофарбовані кислотостійкою фарбою. Вентиляційні короби повинні бути пофарбовані із зовнішньої та внутрішньої сторони.

Для освітлення таких приміщень використовуються світильники, встановлені у вибухозахищеній арматурі. Вимикачі, штепсельні розетки та запобіжники повинні розташовуватися поза акумулятором. Освітлювальна електропроводка виконується дротом у кислотостійкій оболонці.

Напруга на шинах оперативного постійного струму в нормальних експлуатаційних умовах підтримується на 5% вище від номінальної напруги струмоприймачів.

Акумуляторна установка має бути укомплектована: принциповими та монтажними електричними схемамиз'єднань; денсиметрами (ареометрами) та термометрами для вимірювання щільності та температури електроліту; переносним вольтметром постійного струму з межами виміру 0-3 В; переносною герметичною лампою із запобіжною сіткою або акумуляторним ліхтарем; кухлем з хімічно стійкого матеріалу з носиком (або глечиком) місткістю 1,5-2 л для приготування електроліту та доливання його в судини; запобіжним склом для покриття елементів; кислотостійким костюмом, гумовим фартухом, гумовими рукавичками та чоботями, захисними окулярами; розчином соди для кислотних батарей та борної кислоти або оцтової есенції для лужних батарей; переносною перемичкою для шунтування елементів батареї.

Для установок без постійного оперативного персоналу допускається все перелічене вище мати в комплекті, що привозиться.

При прийманні акумуляторної батареї, що знову змонтована або вийшла з капітального ремонту, перевіряються: наявність документів на монтаж або капітальний ремонтакумуляторної батареї ( технічного звіту); ємність батарей (струмом 3-5 А або 10-годинним режимом розряду); якість електроліту; щільність електроліту та напруга елементів в кінці заряду та розряду батарей; опір ізоляції батареї щодо землі; справність окремих елементів; справність припливно-витяжної вентиляції; відповідність будівельної частини акумуляторних приміщень до вимог ПУЕ.

Кислотні батареї, що працюють за методами постійного підзаряду або «заряд-розряд», піддаються зрівняльному заряду (перезаряду) 1 раз на 3 міс напругою 2,3-2,35 на елемент до досягнення встановленого значення щільності електроліту у всіх елементах 1,2- 1,21 г/см3. Тривалість дозаряду залежить від стану батареї, але не менше 6 год.

Заряджати та розряджати батарею допускається струмом не вище максимального, гарантованого для даної батареї. Температура електроліту в кінці заряду повинна бути не вищою за +40 °С. Під час зрівняльного заряду батареї необхідно повідомити щонайменше триразову номінальну ємність. Крім того, на підстанціях 1 раз на 3 місяці перевіряється працездатність батарей з падіння напруги при короткочасному включенні струму.

Припливно-витяжна вентиляція приміщення вмикається перед початком заряду акумуляторної батареї і відключається після повного видалення газів не раніше ніж через 1,5 години після закінчення заряду, а при роботі за методом постійного підзаряду — у міру необхідності відповідно до місцевої інструкції.

Вимірювання напруги, щільності та температури електроліту кожного елемента стаціонарних акумуляторних батарей виконуються не рідше ніж 1 раз на місяць.

При зниженні напруги на елементах кислотної акумуляторної батареї до 1,8 розряд батареї припиняють, а батарею ставлять на заряд. Залишати батарею розрядженої більш ніж на 12 годин не можна, оскільки при цьому знижується ємність акумуляторів.

Приступаючи до заряду акумуляторної батареї спочатку включають припливно-витяжну вентиляцію приміщення і перевіряють її дію, потім приєднують батарею до зарядного агрегату, дотримуючись полярності полюсів. Значення зарядного струму на початку процесу заряду батареї беруть із таблиць, рекомендованих в інструкції заводом-виробником (приблизно на 20 % більше за номінальне значення зарядного струму). При цьому режимі заряджання триває доти, доки напруга на акумуляторах не стане рівною 2,4 В. Потім зарядний струмзменшують удвічі, процес зарядки продовжується до його закінчення. Зарядку вважають закінченою, якщо напруга на елементах досягає 2,6-2,8 і більше не збільшується, а щільність електроліту 1,20-1,21 г/см3 не змінюється протягом години. У цей час спостерігається "кипіння" електроліту обох полярностей.

Під час заряджання кислотної акумуляторної батареї контролюють температуру електроліту. Досягши +40 °С заряд припиняють і дають електроліту охолонути до +30 °С. Одночасно вимірюють щільність електроліту та напругу на затискачах окремих елементів. Висока температура електроліту прискорює зношування елементів і збільшує їх саморозряд. Низька температура підвищує в'язкість електроліту, що погіршує процес розряду та зменшує ємність елементів. Тому температуру в елементах акумуляторної батареї підтримують на рівні не менше +10. При зарядці може виявитися, що окремі елементи акумуляторної кислоти заряджені не повністю; такі елементи підлягають дозарядки окремо.

Кислотну акумуляторну батарею не можна розряджати до глибокого розряду, що викликає сульфатацію. При сульфатації на пластинах свинцевого акумулятора утворюються суцільні маси свинцевого сульфату, які закупорюють пори в пластинах. У зв'язку з цим важко проходження електроліту, що перешкоджає відновленню акумулятора в умовах нормального заряду. При нормальному розряді на пластинах утворюється дрібнозернистий сульфат свинцю, який не перешкоджає подальшому відновленню акумуляторів при заряді. Щільність електроліту в кінці заряду досягає значення 1,15 - 1,17 г/см3.
Щільність електроліту вимірюється денсиметром (аріометром). У процесі експлуатації рівень електроліту поступово знижується і іноді його доливають.

Черговий персонал здійснює систематичне спостереження за умовами експлуатації кислотної акумуляторної батареї (всі дані про струм, напругу, щільність електроліту, температуру заносять у протоколи відповідно до заводської інструкції).

Огляд акумуляторної батареїпроводиться: черговим персоналом – 1 раз на добу; майстром або начальником підстанції - 2 рази на міс; на підстанціях без постійного чергового персоналу — експлуатаційним персоналом одночасно з оглядом обладнання, а також спеціально виділеною особою за графіком, затвердженим головним енергетиком підприємства.

Для збільшення терміну служби кислотних акумуляторних батарей їх експлуатацію здійснюють у режимі постійного підзаряду (підключення зарядженої батареї паралельно з зарядним пристроєм). Це пов'язано з тим, що з роботі кислотної акумуляторної батареї за методом заряд — розряд (живлення навантаження зарядженої акумуляторною батареєю з наступним зарядом її після розрядки) знос позитивних пластин акумуляторів відбувається значно швидше, аніж за режимі постійного підзаряду.

Перевагою режиму постійного підзаряду є те, що акумуляторна пластина постійно перебуває в стані повного заряду і може забезпечити забезпечення нормального живлення навантаження в будь-який момент.
Під час експлуатації кислотних батарей не всі акумулятори мають однаковий саморозряд. Причиною цього можуть бути різні температурні умови (різна відстань від опалювальних приладів), а також різний ступінь забруднення електроліту в акумуляторах. Акумулятори, що мають великий саморозряд (відстаючі), схильні до більш глибокої сульфатації. Тому кислотні батареї 1 раз на 3 міс піддають зрівняльному заряду.

Поточний ремонтакумуляторної батареї проводиться за системою ППТОР, але не рідше 1 разу на рік.

При поточному ремонтіакумуляторної батареї здійснюються: перевірка стану пластин та заміна їх у окремих елементах(за потреби); заміна частини сепараторів; видалення шламу із елементів; перевірка якості електроліту; перевірка стану стелажів та їх ізоляції щодо землі; усунення інших несправностей акумуляторної батареї; перевірка та ремонт будівельної частини приміщення.
Усі роботи при експлуатації кислотних акумуляторних батарей у період операції з кислотою та електролітом проводять у гумових чоботях, фартуху, рукавичках та вовняному спецодязі. Для захисту очей обов'язкові запобіжні окуляри. Біля робочого місця завжди повинен знаходитися 5% розчин питної соди для промивання уражених кислотою або електролітом ділянок шкіри.

Капітальний ремонтбатареї проводиться за системою ППТОР, але не рідше 1 разу на 3 роки.

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 гарної герметизації є щільна хімічна та термостійка сполука конструктивних елементів. Особливе значеннямає 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.

p align="justify"> 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, які 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, в першу чергу, 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 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, які містяться всередині перфорованих трубок, заповнених активованою масою (див. рис. 1). Використання панцирних пластин дозволяє виготовляти герметизовані акумулятори (технології GEL) великої ємності, такої, як і у класичних акумуляторів. У герметизованих акумуляторах технології AGM (див. рис. 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 і сплав свинцю, кальцію, олова можуть бути добавки алюмінію. Тут електроліз води починається при більш високих напругах. Кристали, що утворюються в пластинах, дрібні та однорідні, а їхнє зростання обмежене. Осипання активної маси та внутрішній опір акумулятора при використанні кальцієвих решіток дещо більше, ніж у разі свинцево-сурм'яних. Руйнування пластин переважно відбувається при заряді акумулятора. Для зменшення осипання 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 надійності товщина 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 свідомо завищують параметри акумуляторів і спотворюють реальний термін служби, роблять гібриди, 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 ВІДМОВ ГЕРМЕТИЗОВАНИХ АКУМУЛЯТОРІВ

Відомо, що погіршення електричних характеристик герметизованих акумуляторів та вихід з ладу (відмова) при експлуатації зумовлені 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 і 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 грат позитивних пластин- Найчастіший дефект герметизованих акумуляторів, що експлуатуються в буферному режимі. На швидкість корозії решіток впливає багато факторів: склад сплаву, конструкція самої решітки, якість технології виливки решітки на заводі, температура, за якої 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 зрівнювальних 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 циклювання (при частих відключеннях електроенергії або циклічному режимі), то частіше виникають дефекти, пов'язані з деградацією активної маси позитивного електрода(її розпушення та сульфатація), які 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 більш низьких температурах, Чим гелеві). При розряді в міру розведення 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 встановлену напругу 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:

Акумулятори перед експлуатацією 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. Такі дефекти 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 підвищує 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 виробникивиготовляють 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 і т.д. (Див. Фото 1).

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

Гелеві акумулятори найкраще 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 акумулятори гелю «лежачи» на боці.

Надійніше використовувати 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 в паралель понад чотири групи. 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 щодо технічних характеристик та надійності не такі високі;

5-8 років ( універсальне застосування) – технічні характеристики цієї 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 найбільше впливають режим заряду та температура експлуатації акумуляторів. Для постійної готовності до роботи в електроживлення установках (ЕПУ) акумулятори повинні знаходитися 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 їх температура може бути вищою за температуру 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, краще 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 акумулятори AGM найбільш 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 кількістьводню. 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. Дані для акумуляторів AGM технології. Акумулятори технології GEL – більш стійкі 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 постійного струму ЕПУ 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 більш схильні до терморозгону, ніж акумулятори гелю. 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 перезарядження акумулятора та виходу його з ладу протягом кількох 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 важливими є: товщина позитивної пластини (4–5 мм), склад сплаву та конструкція решітки. 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 швидкість корозії 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 терміном служби акумуляторних батарей. Технічний ресурс використання цих випрямлячів перевищив усі можливі 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 відновлюваною і проявляється у неприпустимому завищенні вихідної напруги з подальшим аварійним відключенням випрямляча. У разі збігу неправильного чергування фаз із відмовою завищена напруга живлення спричиняє пошкодження батареї (сильний перезаряд), яку відновити вже не можна. У ВУТах відсутній пристрій автоматичного перемикання режиму стабілізації струму в режим стабілізації напруги. Герметизовані акумулятори з пристроями старого типу (ВУТ, ВУК) працюють недовго, і їх використання з цими випрямлячами неприпустимо.

При виборі акумулятора для стаціонарних умов роботи слід керуватися в першу чергу умовами експлуатації. Якщо є акумуляторне приміщення, обладнане припливно-витяжною вентиляцією для розміщення класичних акумуляторів, що обслуговуються, 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 гарного сучасного випрямляча (наприклад, УЕПС-3 виробництва ВАТ «ЮПЗ «Промзв'язок»). Герметизовані акумулятори тільки на перший погляд завдають менше клопоту своїм господарям. 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 ованих свинцево-кислотних акумуляторів.

Для того щоб підняти надійність ЕПУ з герметизованими акумуляторами, необхідно частіше отримувати оперативну інформацію про стан та режим 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 комплектуватись 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 акумулятора (УКН) 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 надсилають інформацію до центру та на мобільні телефони технічного персоналу. Крім того, системи моніторингу стануть 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 щодо 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 рівнемобладнання, що застосовується 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 врахувати накопичений досвід інших країнах і в самій Росії.