Рассмотрены вопросы применения и эксплуатации кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторных батарей, наиболее широко используемых для резервирования аппаратуры охранно-пожарной сигнализации (ОПС)

* Все рисунки и технические характеристики, использованные в данной статье, приведены из документации для аккумуляторов фирмы «Fiamm», а также полностью соответствуют техническим характеристикам параметров аккумуляторов, производимых фирмами «Cobe» и «Yuasa».

Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов кислотно-свинцовые герметичные аккумуляторные батареи (далее — аккумуляторы), предназначенные для использования в качестве источников постоянного тока для электропитания или резервирования аппаратуры ОПС, связи и видеонаблюдения, в короткий срок завоевали популярность у пользователей и разработчиков. Наиболее широкое применение получили аккумуляторы, производимые фирмами: «Power Sonic», «CSB», «Fiamm», «Sonnenschein», «Cobe», «Yuasa», «Panasonic», «Vision».

Аккумуляторы такого типа имеют следующие достоинства:

Рисунок 1 — Зависимость времени разряда аккумулятора от тока разряда

• герметичность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
• не требуются замена электролита и доливка воды;
• возможность эксплуатации в любом положении;
• не вызывает коррозии аппаратуры ОПС;
• устойчивость без повреждений к глубокому разряду;
• малый саморазряд (менее 0,1%) от номинальной ёмкости в сутки при температуре окружающей среды плюс 20 °С;
• сохранение работоспособности при более чем 1000 циклов 30% разряда и свыше 200 циклов полного разряда;
• возможность складирования в заряженном состоянии без подзаряда в течение двух лет при температуре окружающей среды плюс 20 °С;
• возможность быстрого восстановления ёмкости (до 70% за два часа) при заряде полностью разряженного аккумулятора;
• простота заряда;
• при обращении с изделиями не требуется соблюдение каких-либо мер предосторожности (так как электролит находится в виде геля, отсутствует утечка кислоты при повреждении корпуса).

Рисунок 2 — Зависимость емкости аккумулятора от температуры окружающей среды

Одной из основных характеристик является ёмкость аккумулятора С (произведение тока разряда А на время разряда ч). Номинальная ёмкость (значение указано на батарее) равна ёмкости, которую отдает аккумулятор при 20-часовом разряде до напряжения 1,75 В на каждой ячейке. Для 12-вольтового аккумулятора, содержащего шесть ячеек, это напряжение равно 10,5 В. Например, аккумулятор с номинальной ёмкостью 7 Ач обеспечивает работу в течение 20 ч при токе разряда 0,35 А. При расчете времени работы аккумулятора при токе разряда, отличном от 20-часового, реальная ёмкость его будет отличаться от номинальной. Так, при более 20-часовом токе разряда реальная ёмкость аккумулятора будет меньше номинальной (рисунок 1 ).

Ёмкость аккумулятора также зависит от температуры окружающей среды (рисунок 2 ).
Все фирмы-производители выпускают аккумуляторы двух номиналов: 6 и 12 В с номинальной ёмкостью 1,2 … 65,0 А*ч.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРОВ

При эксплуатации аккумуляторов необходимо соблюдать требования, предъявляемые к их разряду, заряду и хранению.

1. Разряд аккумулятора

При разряде аккумулятора температура окружающей среды должна поддерживаться в пределах от минус 20 (для некоторых типов аккумуляторов от минус 30 °С) до плюс 50 °С. Такой широкий температурный диапазон позволяет устанавливать аккумуляторы в неотапливаемых помещениях без дополнительного подогрева.
Не рекомендуется подвергать аккумулятор «глубокому» разряду, так как это может привести к его порче. В таблице 1 приведены значения допустимого напряжения разряда для различных значений тока разряда.

Таблица 1

Аккумулятор после разряда следует немедленно зарядить. Это особенно касается аккумулятора, который был подвергнут «глубокому» разряду. Если аккумулятор в течение длительного периода времени находится в разряженном состоянии, то возможна ситуация, при которой восстановить полностью его ёмкость будет невозможно.

Некоторые разработчики источников питания со встроенным аккумулятором устанавливают напряжение отключения батареи при ее разряде предельно низким (9,5…10,0 В), пытаясь увеличить время работы в резерве. На самом деле увеличение продолжительности ее работы в этом случае незначительно. Например, остаточная ёмкость батареи при ее разряде током 0,05 С до 11 В составляет 10% от номинальной, а при разряде большим током это значение уменьшается.

2. Соединение нескольких аккумуляторов

Для получения номиналов напряжений свыше 12 В (например, 24 В), используемых для резервирования приемно-контрольных приборов и извещателей для открытых площадок, допускается последовательное соединение нескольких аккумуляторов. При этом следует соблюдать следующие правила:

• Необходимо использовать одинаковый тип аккумуляторов, производимых одной фирмой-изготовителем.
• Не рекомендуется соединять аккумуляторы с разницей даты времени изготовления больше чем 1 месяц.
• Необходимо поддерживать разницу температур между аккумуляторами в пределах 3 °С.
• Рекомендуется соблюдать необходимое расстояние (10 мм) между батареями.

3. Хранение

Допускается хранить аккумуляторы при температуре окружающей среды от минус 20 до плюс 40 °С.

Рисунок 3 — Зависимость изменения емкости аккумулятора от времени хранения при различной температур

Аккумуляторы, поставляемые фирмами-изготовителями в полностью заряженном состоянии, имеют достаточно малый ток саморазряда, однако при длительном хранении или использовании циклического режима заряда возможно уменьшение их емкости (рисунок 3 ). Во время хранения аккумуляторов рекомендуется перезаряжать их не реже 1 раза в 6 месяцев.

4. Заряд аккумулятора

Рисунок 4 — Зависимость срока службы аккумулятора от температуры окружающей среды

Заряд аккумулятора можно осуществлять при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40 °С.
При заряде аккумулятора нельзя помещать его в герметично закрытую емкость, так как возможно выделение газов (при заряде большим током).

ВЫБОР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА

Рисунок 5 — Зависимость изменения относительной емкости аккумулятора от срока службы в буферном режиме заряда

Необходимость правильного выбора зарядного устройства продиктована тем, что чрезмерный заряд будет не только уменьшать количество электролита, а приведет к быстрому выходу из строя элементов аккумулятора. В то же время уменьшение тока заряда приводит к увеличению продолжительности заряда. Это не всегда желательно, особенно при резервировании аппаратуры ОПС на объектах, где часто происходят отключения электроэнергии,
Срок службы аккумулятора существенно зависит от методов заряда и температуры окружающей среды (рисунки 4, 5, 6 ).

Буферный режим заряда

Рисунок 6 — Зависимость количества циклов разряда аккумулятора от глубины разряда* % показывает глубину разряда на каждый цикл номинальной емкости, взятой как 100%

При буферном режиме заряда аккумулятор всегда подключен к источнику постоянного тока. В начале заряда источник работает как ограничитель тока, в конце (когда напряжение на батарее достигает необходимого значения) — начинает работать как ограничитель напряжения. С этого момента ток заряда начинает падать и достигает величины, компенсирующей саморазряд аккумулятора.

Циклический режим заряда

При циклическом режиме заряда производится заряд аккумулятора, затем он отключается от зарядного устройства. Следующий цикл заряда осуществляется только после разряда аккумулятора или через определенное время для компенсации саморазряда. Характеристики заряда аккумулятора приведены в таблице 2 .

Таблица 2

Примечание — Температурный коэффициент не следует принимать во внимание, если заряд протекает при температуре окружающей среды 10…30° С.

На рисунке 6 показано количество циклов разряда, которым можно подвергнуть аккумулятор в зависимости от глубины разряда.

Ускоренный заряд аккумулятора

Допускается проведение ускоренного заряда аккумулятора (только для циклического режима заряда). Для данного режима характерно наличие цепей температурной компенсации и встроенных температурных защитных устройств, так как при протекании большого тока заряда возможен разогрев аккумулятора. Характеристики ускоренного заряда аккумулятора приведены в таблице 3.

Таблица 3

Примечание — следует использовать таймер, чтобы предотвратить заряд аккумулятора.

Для аккумуляторов, имеющих ёмкость более чем 10 Ач, начальный ток не должен превышать 1C.
Срок службы кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторов может составлять 4…6 лет (при соблюдении требований, предъявляемых к заряду, хранению и эксплуатации аккумуляторов). При этом в течение указанного срока их эксплуатации никакого дополнительного обслуживания не требуется.

Продолжить чтение

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…

Какая емкость АБ Вам нужна? При расчете системы автономного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Специалисты компании "Ваш Солнечный Дом" помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ для вашей энергосистемы. Для предварительного расчета Вы можете руководствоваться следующими простыми…

Правила ухода за свинцово-кислотными АКБ

color:black">Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи - наиболее распространенный, на сегодняшний день, тип аккумуляторов, изобретен в 1859 г. французским физиком Гастоном Планте.
Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов свинцово-кислотные герметичные аккумуляторные батареи (далее - АКБ) в короткий срок завоевали популярность у пользователей и разработчиков, особенно в области резервирования различных систем.

Достоинства этих аккумуляторных батарей очевидны:
- герметичность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу, что позволяет их использовать в помещениях с естественной вентиляцией , где находятся люди;
- не требуются замена электролита и доливка воды;
- возможность эксплуатации в любом положении;
- устойчивость без повреждений к глубокому разряду;
- малый саморазряд (менее 0,1%) от номинальной емкости в сутки при температуре окружающей среды плюс 20°С;
- сохранение работоспособности при более чем 1000 циклов 30% разряда и свыше 200 циклов полного разряда;
- возможность хранения в заряженном состоянии без подзаряда в течение двух лет при температуре окружающей среды плюс 20°С;
- возможность быстрого восстановления емкости (до 70% за два часа) при заряде полностью разряженного аккумулятора;
- простота заряда;
- при обращении с изделиями не требуется соблюдение особых мер предосторожности, так как электролит находится в «связанном» состоянии (отсутствует утечка кислоты при повреждении корпуса).

Принцип работы свинцово-кислотных АКБ основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в сернокислотной среде. Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде . При заряде протекают обратные реакции, к которым в конце заряда добавляется реакция электролиза воды, сопровождающаяся выделением кислорода на положительном электроде и водорода - на отрицательном

В герметичных необслуживаемых АКБ используется принцип рекомбинации газов по кислородному циклу, в результате которой выделяющиеся внутри аккумулятора кислород и водород вновь соединяются с образованием воды. В свинцово-кислотных аккумуляторах такая реакция возможна благодаря использованию «связанного» электролита, который имеет внутри поры, позволяющие ионам газов свободно перемещаться от одного электрода к другому.

Существует два основных способа «связывания» электролитов:
Absorptive Glass Mat (AGM) – применяется пористый заполнитель имеющий такую конструкцию, так, что пропитанный жидким электролитом, он имеет незаполненные поры, которые используются для процесса рекомбинации газов. Применяется для изготовления герметичных аккумуляторов (Исключается доливка воды).
Gelled Electrolite (GEL) – применяется добавление в электролит двуокиси кремния SiO2 и через несколько часов электролит становится желеобразным, что приводит к образованию незаполненных раковин и пор пространство которых используется для процесса рекомбинации газов. Применяется для изготовления герметичных аккумуляторов (Исключается доливка воды).

Характеристики АКБ

Одной из основных характеристик является емкость АКБ - С (произведение тока разряда А на время разряда ч). Номинальная емкость (значение указано на АКБ) равна емкости, которую отдает АКБ при 20-часовом разряде до напряжения 1,75 В на каждой ячейке. Для 12-вольтовой АКБ, содержащей шесть ячеек, это напряжение равно 10,5 В. Например, АКБ с номинальной емкостью 7 Ач обеспечивает работу в течение 20 ч при токе разряда 0,35 А. При расчете времени работы АКБ при токе разряда, отличном от 20-часового, реальная емкость его будет отличаться от номинальной. Так, при более 20-часовом токе разряда реальная емкость АКБ будет меньше номинальной (рисунок 1).

Рисунок 1 - Зависимость времени разряда АКБ от тока разряда

Определение времени резерва в зависимости от величины тока нагрузки, температуры и емкости АКБ

Емкость АКБ также зависит от температуры окружающей среды (рисунок 2).

Рисунок 2 - Зависимость емкости АКБ от температуры окружающей среды

В основном выпускаются АКБ двух номиналов: 6 и 12 В с номинальной емкостью от 1,2 до 200 Ач.

Эксплуатация АКБ

При эксплуатации АКБ необходимо соблюдать требования, предъявляемые к их разряду, заряду и хранению.

При разряде АКБ температура окружающей среды должна поддерживаться в пределах от минус 20 (для некоторых типов аккумуляторов от минус 40°С) до плюс 50 °С. Такой широкий температурный диапазон позволяет устанавливать АКБ в не отапливаемых помещениях без дополнительного подогрева.
Не рекомендуется подвергать АКБ так называемому «глубокому» разряду, так как это может привести к её порче. В таблице 1 приведены значения допустимого напряжения разряда АКБ для различных значений тока разряда.

Таблица 1

АКБ после разряда следует немедленно зарядить. Это особенно касается АКБ, которая была подвергнута «глубокому» разряду. Если АКБ в течение длительного периода времени находится в разряженном состоянии, то возможна ситуация, при которой восстановить полностью её емкость будет невозможно.

Для получения номиналов напряжений свыше 12 В (например, 24 или 36 В и выше), используемых для резервирования оборудования, применяется последовательное соединение нескольких АКБ. При этом следует соблюдать следующие правила:

Необходимо использовать одинаковый тип АКБ, производимых одной фирмой-изготовителем Не рекомендуется соединять АКБ с разницей даты времени изготовления больше чем 1 месяц Необходимо поддерживать разницу температур между аккумуляторами в пределах 3 °С Рекомендуется соблюдать необходимое расстояние (10 мм) между батареями.

Допускается хранить АКБ при температуре окружающей среды от минус 20 до плюс 40 °С.
АКБ, поставляемые фирмами-изготовителями в полностью заряженном состоянии, имеют достаточно малый ток саморазряда, однако при длительном хранении или использовании циклического режима заряда возможно уменьшение их емкости (рисунок 3).

Рисунок 3 - Зависимость изменения емкости аккумулятора от времени
хранения при различной температуре

Условные обозначения:
_____ свинцово-кислотная герметичная АКБ;
традиционная свинцово-кислотная АКБ (открытого типа).

Заряд АКБ можно осуществлять при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40°С.
При заряде АКБ нельзя помещать его в герметично закрытую емкость, так как возможно выделение газов (при заряде большим током).

Выбор зарядного устройства

Необходимость правильного выбора зарядного устройства продиктована тем, что чрезмерный заряд будет не только уменьшать количество электролита, а приведет к быстрому выходу из строя элементов АКБ. Уменьшение тока заряда обеспечивает качественный заряд АКБ, но, в то же время, приводит к увеличению продолжительности заряда, что не всегда желательно, особенно при резервировании оборудования на объектах, где часто происходят отключения электроэнергии.
Срок службы аккумулятора существенно зависит от методов заряда и температуры окружающей среды (рисунки 4, 5, 6).

Рисунок 4 - Зависимость срока службы аккумулятора от
температуры окружающей среды

Буферный режим заряда

При буферном режиме заряда АКБ всегда подключена к источнику постоянного тока. В начале заряда источник работает как ограничитель тока, в конце (когда напряжение на батарее достигает необходимого значения) - начинает работать как ограничитель напряжения. С этого момента ток заряда начинает падать и достигает величины, компенсирующей саморазряд АКБ.

Циклический режим заряда

При циклическом режиме заряда производится заряд аккумулятора, затем он отключается от зарядного устройства. Следующий цикл заряда осуществляется только после разряда аккумулятора или через определенное время для компенсации саморазряда.

Новые аккумуляторы до приведения в рабочее состояние находятся на хранении.

Хранение новых аккумуляторов, не запитых электролитом , можно осуществлять в неотапливаемых помещениях при температуре до минус 30 °С. Хранение при более низких температурах (до минус 50 °С) допускается, но не рекомендуется из-за возможности образования трещин мастики. Перед постановкой на хранение следует проверить, чтобы пробки на батареях были герметичными и плотно ввинченными, а герметизирующие детали, уплотнительные диски, герметизирующие пленки и стержни в вентиляционных отверстиях аккумуляторных крышек не были удалены.

Аккумуляторы должны храниться на стеллажах в чистом, сухом, закрытом помещении. Батареи устанавливают в один ряд в нормальном положении, выводными клеммами вверх, и защищают от воздействия прямых солнечных лучей. Максимальный срок хранения батарей в сухом виде не должен превышать двух лет.

После окончания срока хранения необходимо проверить на аккумуляторной батарее состояние мастики и в случае обнаружения трещин удалить их путем оплавления слабым пламенем газовой горелки, разогретым металлическим прутом или электрическим паяльником. Затем батареи заливают электролитом, заряжают и сдают в эксплуатацию.

Хранение действующих аккумуляторов с электролитом . При длительных, свыше одного месяца, перерывах в эксплуатации и временном снятии с машин аккумуляторы подлежат постановке на хранение. Такие аккумуляторы следует полностью зарядить и довести плотность электролита до нормы, соответствующей климатическим условиям.

Если аккумуляторы в период хранения будут находиться при положительных температурах, то ежемесячно их следует подзаряжать. Кроме того, рекомендуется каждые 3-6 месяцев проводить контрольно-тренировочный цикл. При положительных температурах сроки хранения свинцово-кислотных акку­муляторов, залитых электролитом в пределах срока эксплуатации, не должны превышать 9 месяцев.

Если аккумуляторы хранятся при отрицательной температуре, то в период хранения следует ограничиться ежемесячной проверкой плотности электролита и подзаряжать их только в тех случаях, когда установлено падение плотности электролита более чем на 0,04 г/см 3 . При отрицательных температурах срок хранения свинцово-кислотных аккумуляторов не должен превышать 1,5 года.

Хранение аккумуляторов, бывших в эксплуатации, с раствором борной кислоты . В последние годы разработан нетрадиционный способ хранения стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов. Сущность метода заключается в том, что на период хранения в аккумуляторах заменяют электролит из серной кислоты 5 %-м водным раствором борной кислоты. Такие аккумуляторы хранятся только при положительных температурах.

Главное преимущество этого способа в том, что во время хранения аккумуляторы не нуждаются в периодическом уходе и заряде.

Для хранения таким способом отбирают аккумуляторы, которые по результатам КГЦ имеют приведенную емкость не менее 80 % номинальной емкости, и полностью их заряжают. Далее необходимо выполнить -операции по консервации в следующей последовательности:

Слить кислотный электролит при легком покачивании аккумулятора или аккумуляторной батареи в течение не менее 15 мин (слитый электролит можно использовать повторно);

Дважды промыть аккумулятор водой: первый раз - водопроводной; второй ˗ обязательно дистиллированной, с выдержкой взалитом состоянии 15-20 мин;

Сразу же после промывки залить аккумулятор приготовленным 5 %-м раствором борной кислоты, температура раствора не должна превышать 35 °С;

Ввернуть в аккумулятор пробки с открытыми вентиляционными отверстиями;

Протереть аккумулятор ветошью и поставить на хранение при положительной температуре.

Для приготовления 5 %-го раствора борной кислоты берется 50 мг кислоты на 1 л нагретой до 70 - 80 °Сдистиллированной воды.

Рассмотренный способ хранения аккумуляторов предлагается как возможный, Но не обязательный. Однако при определенных условиях способ может оказаться рациональнее традиционного.

Своевременная диагностика и обслуживание деталей обеспечивает безупречную работу автомобиля и предотвращает серьезные неисправности. Внимательное отношение к снизит риск поломки и предотвратит изменение его основных технических характеристик в течение долгого времени.

Гелевый аккумулятор – зарядка и обслуживание

Ввиду особенностей конструкции обслуживание аккумулятора гелевого типа ограничивается одной лишь зарядкой . Произвести ее можно при помощи специального , созданного для различных типов гелиевых батарей.

Следует помнить главное правило зарядки гелевого аккумулятора: нельзя допускать превышение подаваемого напряжения порогового значения. Результатом несоблюдения этого правила станет выход батареи из строя без возможности восстановления работоспособности.

Найти точное значение порогового напряжения для каждой модели аккумулятора можно в инструкции, прилагаемой к устройству, или на боковой поверхности устройства. Чаще всего его диапазон – от 14,3 до 14,5 вольт .

Перед зарядкой гелевого аккумулятора не лишним будет осмотр детали. Высокое напряжение при зарядке особенно опасно при наличии механических дефектов, которые можно определить невооруженным глазом.

Обслуживание щелочных аккумуляторов

Ключевой особенностью щелочных аккумуляторов является возможность увеличения срока службы за счет регулярных профилактических мер по предотвращению старения. Улучшить работу аккумулятора позволят циклы заряд-разряд, которые можно провести при помощи автоматических зарядных устройств.

При осуществлении цикла ток не должен быть слабым. Это негативно скажется на работе аккумулятора. Следует избегать зарядки АКБ при температуре ниже -10 градусов Цельсия и уж тем более при -30.

Параллельно профилактическим циклам заряд-разряд стоит провести осмотр аккумулятора на предмет повреждений корпуса, появления следов электролита или других аномалий. После каждой 10-й зарядки следует определить уровень электролита и восполнить его при отклонении от нормального значения.

Для понадобится специальный прибор – денсиметр. Погрузив его в отверстие для заливки можно измерить точное значение и сравнить его с приемлемым порогом (указанным в инструкции). В качестве аналога для измерения можно использовать ареометр. Для проверки этим прибором понадобится стеклянная мензурка и резиновая груша. Отобрав 100 мг электролита, можно поместить в него ареометр и проверить значение плотности.

Сделать это можно при помощи стеклянной трубки с отметками. Оптимальным считается уровень от 5 до 12 мм над краем пластин. Если он не соблюден, то можно увеличить количество электролита путем доливки дистиллированной воды. При малых значениях плотности вместо воды следует доливать электролит.

Кислотные аккумуляторы – обслуживание

На данный момент существует два типа свинцово-кислотных аккумуляторов: традиционный и герметичный (необслуживаемый).

Для обслуживания классического типа АКБ характерны следующие действия:

• Осмотр электрических соединений.
• Проверка уровня электролита и его плотности.
• Диагностика емкости свинцово-кислотного аккумулятора (метод контрольного разряда).
• Поиск следов электролита на крышке аккумулятора.

Заметив проблему, ее стоит как можно быстрее купировать, до того, как аккумулятор придет в негодность или вызовет ряд других нежелательных проблем.

Правила обслуживания кислотного аккумулятора

Обслуживание и уход за АКБ своими руками

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы практически не нуждаются в обслуживании. Современные технологии позволили избежать проблем, которые могли привести к быстрому износу.Тем не менее, профилактическая проверка электрических соединений будет не лишней. Во время нее следует обследовать как клеммы, так и саму поверхность аккумулятора. Нежелательными признаками окажутся:

• Следы окислов и белого налета.
• Разболтанные соединения (болтовые или винтовые).
• Не укрепленные клеммы.
• Видимые механические повреждения.

В случае обнаружения перечисленных проблем следует избавиться от них самостоятельно или при помощи специалистов.

После внешней проверки стоит прибегнуть к использованию тестера аккумулятора. Специальное устройство позволит точно определить емкость без традиционного контрольного разряда.