Необходимо учитывать, что ток постоянного подзаряда
зависит от:
напряжения постоянного подзаряда;
температуры аккумулятора.
Оба параметра изменяют силу тока постоянного подзаряда и,
тем самым, влияют на расход воды посредством электролиза.
1 Ач сообщаемого аккумулятору заряда разлагает 0,34 г
воды. При этом образуется:
0,42 л водорода;
0,22 л кислорода.
В герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах газ не
выделяется.
На рис. p075 показано, что при повышении напряжения
закрытого свинцового аккумулятора только на 200 мВ ток
постоянного подзаряда увеличивается в 10 раз. При возрастании
напряжения на аккумуляторе только на 2,5%, что составляет 50
мВ, ток почти удваивается. Увеличение напряжения на
аккумуляторах увеличивает скорость коррозии решеток и, тем
самым, приводит к уменьшению срока службы.
Ток постоянного подзаряда зависит от типа аккумулятора.
При постоянном подзаряде с напряжением 2,23 В/эл. и +20oС
значения тока подзаряда на каждые 100 Ач аккумуляторов
закрытого типа составят:
GroE -- 15 мА;
OPzS -- 20 мА;
Vb -- 25 мА.
Особенно важно поддержание оптимального напряжения
постоянного подзаряда для герметизированных аккумуляторов, в
которых нет избыточного электролита и не представляется
возможным добавлять его в процессе эксплуатации.
Влияние температуры
Аналогичное влияние, связанное с увеличением тока
подзаряда, оказывает и температура. При повышении температуры
на 10oС удваивается ток постоянного подзаряда и, тем самым,
расход воды.
С ростом температуры увеличивается скорость коррозионных
процессов, что сокращает срок службы аккумуляторных батарей.
Повышение температуры аккумулятора на 10oС удваивает
скорость коррозионных процессов и вдвое сокращает срок службы.
От температуры зависит и отдаваемая емкость, что
иллюстрирует рис. p076.
Режим разряда аккумулятора
При выборе аккумулятора необходимо учитывать то
обстоятельство, что разные типы аккумуляторов имеют различные
разрядные характеристики. В зависимости от скорости разряда
отдаваемая емкость у разных типов батарей изменяется не
одинаково. Рис. p086 показывает, что при токе 200 А требуемая
номинальная емкость разных типов аккумуляторных батарей
различна. Поэтому стоимость батареи, состоящей из дорогих
аккумуляторов (Vb), может оказаться не выше стоимости батареи
выбранной для тех же условий, но состоящей из более дешевых
аккумуляторов (OPzS).
2.3. СТАЦИОНАРНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ FIAMM
Стационарные аккумуляторы -- абстрактные и зачастую
малоизвестные спутники будничной жизни. Мы не замечаем их
присутствия на электрических подстанциях, в системах связи, в
устройствах автоматики. Стационарные аккумуляторы предназначены
для эксплуатации на постоянном месте или в условиях,
исключающих перемещение машин, в которых они установлены.
Традиционные применения включают: источники бесперебойного
питания (UPS), противопожарные и охранные системы сигнализации,
компьютеры и медицинские приборы.
Ведущие аккумуляторные компании, такие, как VARTA, Bosch,
FIAMM, Baren выпускают необслуживаемые аккумуляторные батареи.
Такие аккумуляторные батареи могут эксплуатироваться на
перемещаемых устройствах.
Фирма FIAMM занимает одно из ведущих мест в мире по
производству аккумуляторов. Значительный объем производства
FIAMM-GS составляют герметизированные аккумуляторы с
сорбированным электролитом (AGM).
В первом выпуске серии [8] Вы познакомились с
автомобильными аккумуляторами FIAMM. В этой главе мы
представляем стационарные аккумуляторы. Они характеризуются
сокращением эксплуатационных затрат и перекрывают диапазон
емкостей от 0,5 до 8000 Ач, что позволяет удовлетворить
требования любого потребителя.
2.3.1. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Удельные весовые и объемные характеристики -- наиболее
общие характеристики, отражающие технологический уровень
производства аккумуляторов. Для стационарных аккумуляторов
FIAMM они представлены на рис. p002.
Аккумуляторы типов SD, SDH, SMZA, SMF, SMBF, PMF относятся
к малоуходным. Их следует располагать в специальном помещении.
Все они оснащены вентилями-пробками с керамическими
искрогасителями.
Наиболее удобными и безопасными из кислотных аккумуляторов
являются необслуживаемые герметизированные аккумуляторы VRLA
(Valve Regulated Lead Acid), внешний вид которых показан на
рис. p004.
Электролит в этих аккумуляторах находится в сорбированном
или желеобразном состоянии. Это повышает надежность
аккумуляторов, безопасность их эксплуатации и транспортировки.
Свинцовым аккумуляторам присуща уникальная особенность --
способность выделять водород при перенапряжениях и кислород,
когда напряжение свинцовой батареи приближается к значению,
свойственному полному заряду. При этом происходит существенный
подъем напряжения необходимый для прохождения заряжающего тока
через электролит. Если напряжение, обусловливающее прохождение
зарядного тока, фиксировано и достаточно высоко для заряда
электродов, но не настолько, чтобы вызвать выделение газа,
напряжение элемента будет расти до тех пор, пока не станет
равным напряжению заряжающего источника.
В герметизированных аккумуляторах реализована рекомбинация
газов, выделяющихся при заряде-разряде. Поэтому
эксплуатационные расходы на содержание этих типов батарей
меньше, в сравнении с обслуживаемыми.
Электролит сконструирован так, что генерация кислорода в
процессе заряда компенсируется другими химическими реакциями
поддерживающими условия равновесия, в которых батарея может
длительно работать без потерь воды. Это принципиально важно для
герметизированных аккумуляторов.
Герметизированные аккумуляторы: SMG, SLA, UPS, FG по
степени воздействия на аппаратуру и людей отличаются от своих
предшественников тем, что они могут находиться в помещении с
естественной вентиляцией. Для них не требуется отдельного
помещения. Они оснащены искрогасящим клапаном исключающим
распыление электролита и воспламенения гремучей смеси. Согласно
DIN 43 539 при возрастании давления выше 30 kPa клапан
аккумулятора сбрасывает избыточное давление газа.
2.3.2. КОНСТРУКЦИЯ
В современных стационарных аккумуляторах применяются
только пастированные электроды. Они могут быть решетчатыми,
коробчатыми и панцирными.
В решетчатых электродах активная масса удерживается в
решетке из свинцово-сурьмяного или свинцово-кальциевого сплава
(см. рис. p003) толщиной 1...4 мм.
В коробчатых пластинах решетки с активной массой
закрываются с двух сторон перфорированными свинцовыми листами.
В коробчатых пластинах аккумуляторов SD и SDH сплав Sb-Pb
легируется селеном.
Панцирные пластины (рис. p005) состоят из
свинцово-сурьмяных штырей, которые помещаются внутри
перфорированных трубок заполненных активированной массой.
Использование коробчатых и панцирных пластин позволяет
изготавливать аккумуляторы большой емкости с малым внутренним
сопротивлением.
Для отрицательных электродов используются решетчатые и
коробчатые пластины, для положительных -- поверхностные,
решетчатые и панцирные. В качестве сепараторов применяют
микропористые пластины из вулканизированного каучука (мипор),
поливинилхлорида (мипласт) и стекловолокна.
Традиционно, для увеличения прочности, пластины выполняют
из сплава свинца и сурьмы. В современных моделях используют
сплав свинца и кальция, а также свинца, сурьмы и селена.
Применение сурьмы приводит к тому, что электролиз воды
начинается уже при сравнительно низких напряжениях. Это, в свою
очередь, обусловливает потери воды. Присутствие сурьмы также
вызывает образование дендритов в материале пластин. Поэтому,
если не принимать дополнительных мер, такие пластины сильнее
подвержены коррозии и механическому разрушению. Использование
селена в коробчатых пластинах SD и SDH позволяет предотвратить
сурьмяное отравление аккумуляторов.
Сплав свинца и кальция позволяет изготавливать более
легкие и прочные пластины. Здесь электролиз воды начинается при
более высоких напряжениях. Кристаллы, образующиеся в пластинах
содержащих кальций -- мелкие и однородные, а их рост ограничен.
Во многих моделях стационарных аккумуляторов FIAMM каждая
пластина отделяется двойными сепараторами или упакована в
микропористый конверт-сепаратор. В переводных инструкциях и
проспектах к аккумуляторам часто встречается утверждение о том,
что конверты-сепараторы выполнены из полиэтилена. Это
заблуждение или ошибка перевода. Из полиэтилена (с радиационно
привитой акриловой кислотой) изготавливают мембраны [5].
Конверты выполняют из пористого мипласта. Он инертен по
отношению к электролиту.
Конверт-сепаратор не только повышает стойкость пластин к
вибрациям и ударам, но и предотвращает одну из основных причин
выхода из строя батарей -- иглообразное разрастание активной
массы, ведущее к замыканию пластин внутри аккумулятора.
Пластины, расположенные в конвертах-сепараторах могут
располагаться значительно ближе друг к другу. При этом
изменяются удельные характеристики аккумулятора, в частности,
повышается номинальная емкость. Конверты-сепараторы применены в
следующих моделях аккумуляторов: SD, SDH, SMZA, SMF, SMBF.
Сепараторы из стекловолокна изготавливаются в виде циновок
и используются совместно с пористыми сепараторами PVC. Двойные
сепараторы применены в моделях: SMZA, SMF, SMBF.
Малоуходные и герметизированные аккумуляторы доставляют
меньше хлопот своим хозяевам. Это не означает, что обслуживание
вообще исключается. В любом случае необходим контроль за
состоянием аккумуляторных батарей. Но если они используются в
устройствах с автоматическим контролем степени заряда (см. гл.
3), то не доставляют никаких хлопот.
При выборе аккумулятора для стационарных условий работы
потребителю следует руководствоваться характеристиками,
приведенными в табл. t001 и выбирать аккумуляторы в
соответствии с условиями эксплуатации. Следует помнить, что
приобретение аккумуляторов типов SD, SDH, SMZA, SMF, SMBF, PMF
повлечет дополнительные затраты на обслуживание. Если у вас
есть помещение, оборудованное для размещения обслуживаемых
аккумуляторов, то его следует использовать по назначению.
Выбранный аккумулятор должен соответствовать режиму
эксплуатации. В аккумуляторах находящихся в эксплуатации
непрерывно повторяется замкнутый цикл электрохимических
преобразований. Период заряда-разряда аккумулятора называют
циклом. С каждым циклом аккумуляторы изнашиваются.
Долговечность аккумулятора оценивают количеством циклов
заряда-разряда.
2.3.3. РЕЖИМЫ РАБОТЫ
Различают три режима работы учитывающих особенности
зарядно-разрядных процессов аккумулятора:
буферный;
циклический;
смешанный.
Если периоды разряда непродолжительны, в сравнении с
периодами заряда, такой режим работы аккумулятора называется
буферным. В этом режиме аккумулятор постоянно подзаряжается.
Циклический режим работы характеризуется длительными
периодами заряд-разряд-заряд. Полный циклический режим на
практике используется редко, например, при контрольных
