Дякуємо Вам за звернення до KM Disti
Ми зв'яжемося з Вами максимально швидко.
Ми зв'яжемося з Вами максимально швидко.
Ми зв'яжемося з Вами максимально швидко.
Пн - Пт 9:00 – 18:00
Є кілька термінів, які описують очікуваний термін служби батареї. Ці терміни використовуються виробниками акумуляторів, але в той же час не завжди добре розуміються тими, хто використовує або обслуговує системи з акумуляторними батареями. Метою даної статті є роз'яснення цих термінів і усунення будь-якої двозначності щодо їх значення та використання. Цей документ буде присвячений необслуговуваним свинцево-кислотним герметичним акумуляторним батареям (Valve Regulated Lead Acid - VRLA), але більша частина наданої інформації також може бути застосована і до інших свинцево-кислотних батарей, а також і до багатьох інших хімічних батарей.
Термін служби батареї можна описати кількома термінами, деякі з яких чітко визначені компаніями, що займаються виробництвом батарей, і добре зрозумілі фахівцям в області виробництва батарей, а деякі з них є неформальними термінами без чітких визначень. В результаті терміни, призначені для опису терміну служби батареї, можуть ввести в оману продавців або кінцевих користувачів, які не зовсім знайомі з «жаргоном» ринку батарей.
Крім того, потрібно враховувати, що деякі умови навколишнього середовища істотно впливають на термін служби батареї і обов'язково повинні враховуватися, коли кінцевий користувач вибирає батареї під свої завдання.
Щоб пояснити, що означає термін «час автономної роботи» і чому він використовується, дана стаття описує цей термін і нюанси по ньому.
Перш ніж створювати батарею, R & D вже має всі основні параметри, яким повинна відповідати нова модель батареї. Напруга, сила струму, типорозмір і дизайн, технологія виготовлення і очікуваний термін служби - все це частини оригінальної специфікації на вироблену батарею. Робота R & D полягає в забезпеченні того, щоб в необхідному розмірі корпусу було передбачено досить активного матеріалу і електроліту для забезпечення вимог по напрузі і силі струму протягом періоду, зазначеного в розрахунковому терміні служби батареї. Розрахунковий термін служби - це визначений строк експлуатації, при якому, за даними виробника, акумулятор з незначними відхиленнями забезпечує дотримання всіх параметрів по специфікації батареї.
Специфікації по розрахунковому терміну служби батарей варіюється від виробника до виробника, а також від моделі акумулятора. В основному розрахунковий термін служби для акумуляторів VRLA - 5, 10 і 12 років. Варто відзначити, що існують і кілька нестандартних проектних характеристик від деяких виробників, але вони не є універсальними і не використовуються основним пулом виробників батарей.
Для відповідності зазначеної виробником специфікації розрахункового терміну служби батарей ввраховуються також умови експлуатації, які впливають на термін служби батареї. Щоб термін відповідав специфікації, повинні дотримуватися такі вимоги з боку виробника батарей:
Напруга при "плаваючій" зарядці або зарядці на холостому ходу. Метод зарядки герметичних свинцево-кислотних акумуляторів (sealed lead acid batteries). Зарядний пристрій підтримує на акумуляторах деяку напругу, зване "напругою холостого ходу" ( "float voltage"). Таке напруга ідеальна для продовження терміну служби акумулятора. Коли "холоста напруга" ( "float voltage") застосовується до акумулятора, в ньому виникає "холостий струм" ( "float current"), який точно компенсує власний струм саморазрядкі акумулятора. Герметичні свинцево-кислотні акумулятори повинні хоча б іноді підзаряджатися на холостому ходу, інакше з часом вони втрачають корисні властивості через процес так званий як сульфатация. Максимальний термін служби цих акумуляторів досягається тільки при постійному застосуванні "плаваючій" підзарядки.
Число циклів розрядки, які батарея може зробити, перш ніж її ємність буде зменшена до 80% від її початкової ємності (величина, при якій вважається, що батарея перевищила свій строк корисного використання).
Швидкість зарядки і розрядки акумулятора визначається C-нормою. Ємність батареї зазвичай оцінюється в 1C. Це означає, що повністю заряджена батарея, розрахована на 1Ah, повинна забезпечувати 1A протягом однієї години. Можна зробити швидкий розряд батареї (підключивши на батарею навантаження більш рекомендованого), тобто зробити так, щоб ідентична кількість енергії витрачалася протягом коротшого часу, але внутрішні втрати при цьому перетворюють частину енергії в тепло, впливаючи на термін служби батареї і при цьому знижуючи отриману з неї потужність. Реально більшість акумуляторних батарей можуть бути перевантажені на короткий час, але він дійсно має бути коротким і перевантаження повинен бути не частим. Потрібно врахувати, що термін служби батареї безпосередньо пов'язаний з рівнем і тривалістю впливу, яке включає в себе заряд, розряд і температуру батареї.
Додатково до попереднього параметру, варто відзначити, що даний параметр визначає максимальний струм, при якому батарея може безперервно розряджатися. Цей максимум зазвичай визначається виробником батареї, щоб запобігти надмірній швидкісті розряду (discharge rate), яка може пошкодити батарею або зменшити її заявлену ємність. Це як в прикладі з автомобілем, коли з максимально тривалою високою потужністю двигуна ми отримуємо максимальну швидкість і прискорення автомобіля, але як результат значно збільшуємо і знос двигуна.
Максимальний струм, при якому батарею можна розряджати імпульсами до 30 секунд. Ця межа зазвичай визначається виробником батареї, щоб запобігти надмірній швидкість розряду, яка може пошкодити батарею або зменшити її ємність.
Відсоток ємності розрядженої батареї, виражений по відношенню до максимальної ємності. Розряд до 80% DOD називається глибоким розрядом. Розряд акумуляторної батареї більш ніж на 80% від номінальної, призводить до істотного скорочення терміну служби і також може призвести до повної неможливості заряду батареї. Це пов'язано з тим, що тривала відсутність заряду призводить до утворення в акумуляторної батареї сульфату свинцю.
Гранична напруга зарядки. При більш високій напрузі, ми отримуємо результат швидкої зарядки, що призводить до руйнування електроліту, і відповідно до втрати ємності. З вищесказаного можна зробити висновок, що з кожним циклом зарядки / розрядки накопичена необоротна втрата ємності буде збільшуватися. Хоча це може бути і непомітно, але в кінцевому підсумку зменшення ємності необоротно призведе до того, що комірка не зможе накопичувати енергію, обіцяную специфікацією виробника. Тому втрата ємності яка викликана роботою з високим струмом зменшить термін корисного використання батареї.
Робоча температура. Робоча температура батареї переважно повинна підтримуватися в номінальному діапазоні рекомендованому виробником. Всякий раз, коли батарея заряджається, висока напруга, яка тече через батарею, викликає виділення тепла при електролізі. Більш висока температура дасть додаткову ємність, але в кінцевому підсумку вона зменшить термін служби батареї. Дуже високі температури, можуть привести до пошкодження батареї і передчасного виходу з ладу. В той же час низькі температури так само зменшують ємність батареї.
Це вимоги виробників по експлуатації батарей, яких потрібно дотримуватися, щоб досягти максимального терміну служби зазначеного виробником для конкретного типу батарей. Варто відзначити, що не всі пристрої можуть витримувати необхідні умови щодо користування акумуляторів.
На відміну від розрахункового терміну експлуатації, реальний термін життя батареї не має реальної специфікації. Термін служби батареї в дійсності означає приблизний час, протягом якого акумулятор із заданим / розрахунковим терміном служби від виробника залишатиметься в межах описаних для нього параметрів, враховуючи реальне середовище експлуатації. Як правило, це скоріше схоже на припущення максимального терміну експлуатації при типових (некритичних) умовах експлуатації.
При використанні акумуляторів в системах безперебійного живлення (ДБЖ), варто зазначити, що навколишнє середовище експлуатації, як електричне, так і фізичне, може істотно впливати на термін експлуатації. В сучасних високоефективних ДБЖ використання якісних батарей є дуже важливим критерієм при виборі необхідної моделі під певне обладнання і вимоги з боку споживача. Опис нюансів по навколишньому середовищу експлуатації буде наведено далі.
Температура - Температура в приміщенні (місці), де встановлені батареї, є дуже критичним параметром експлуатації. Температура батареї VRLA зазвичай вказується виробником в 20 ° C для Європи. Цей параметр специфікації вказан виробником для ВНУТРІШНЬОЇ температури батареї, а не для кімнатної. Внутрішня температура зазвичай на ~ 1-2 ° C вище, ніж температура в приміщенні. Різниця температур зверху і внизу в приміщенні, де експлуатуються акумулятори, також може досягати 5 ° C. Важливо відзначити, що підвищення температури на 10 ° C призведе до скорочення терміну служби батареї приблизно на 50%. Зниження температури на ту ж величину також зменшить ємність батареї приблизно на 25%.
Правильне введення батареї в експлуатацію - Вкрай важливо точно слідувати вказівкам виробника для початкової зарядки батареї, перед тестуванням та введенням батареї в експлуатацію. Недотримання цієї процедури призводить до високої ймовірності того, що батарея ніколи не буде працювати в повну силу, і може значно скоротитися термін служби батареї.
Вибір правильного розташування - Акумулятор повинен бути встановлений в стабільному середовищі. Він не дуже добре працює в ситуаціях, коли температура коливається в широких межах або коли одна частина батареї помітно гаряче або холодніше, ніж інша частина. Акумулятори також погано переносять вібрацію.
Агресивне середовище - Акумулятори VRLA спеціально розроблені для установки в звичайних робочих приміщеннях. Але іноді батареї встановлюють в місцях де «потрібніше», в даному випадку потрібно докласти всіх зусиль, що б навколишнє середовище не викликала корозії і батареї були захищені.
Напруга зарядки - Кожна модель батареї має певну зарядну напругу на елемент, на яку вона розрахована для оптимальної роботи. У кожного виробника воно відмінне. Дуже важливо уважно дотримуватися всіх рекомендацій. У батарей VRLA є невеликий діапазон напруги, який дозволяє батареї правильно поляризувати позитивні і негативні пластини. Батарея повинна працювати в цьому діапазоні, щоб забезпечити найкращий термін служби. Потрібно врахувати, що деякі виробники допускають значне збільшення напруги для швидкої зарядки після розряду, але дані нюанси потрібно перевіряти в документації виробника. НЕ перевищуйте напругу для підзарядки, якщо виробник не рекомендує це для конкретної марки і моделі батареї.
Струм зарядки - Кожна марка і модель акумулятора має специфікацію по максимально допустимому струму зарядки. Дуже важливо переконатися, що джерело заряджання не перезаряджуе батарею, так як це може призвести до внутрішніх збоїв акумулятора і відповідно чи скорочення терміну служби або поломки. Так само не варто забувати і про коректність зарядки "float charge" (описано вище), коли зарядний пристрій підтримує певну напругу "float voltage" або "напругу холостого ходу» для компенсації власного струму саморазрядкі акумулятора. Коректне застосування «плаваючій» підзарядки, дозволяє максимально збільшити термін служби акумуляторів.
Змінна напруга і струм - Хоча за специфікаціями виробників, дані параметри можуть варіюватися в деяких межах, але варто відзначити, що будь-який з цих параметрів при надмірному перевищенні рекомендованих параметрів може пошкодити батарею. Настійно рекомендується прислухатися до рекомендацій виробників батарей щодо рекомендованих діапазонів роботи.
Що все описане раніше означає для кінцевого користувача? У чому основна різниця між розрахунковим терміном експлуатації (Design life) і реальним терміном експлуатації (Service Life)?
Якщо поглянути на розглянуті раніше терміни і розглянути їх спрощені пояснення, можна побачити, що розрахунковий термін експлуатації (Design life) - це очікуваний термін служби, на який, як заявляє виробник, здатний акумулятор, за умови збереження всіх параметрів в специфікації. Також з нюансів описаних вище, можна зробити висновок, що через реальні фізичні і електричні перемінні навколишнього середовища дуже малоймовірно, що реальний термін (Service Life) служби акумулятора буде десь близький до розрахункового терміну.
Розрахунковий термін експлуатації (Design life) - це те, як довго буде працювати батарея, враховуючи практично ідеальне середовище і цикл зарядки / розрядки. Часто витримування вимог близьких до вимог виробника зустрічається в правильно спроектованих центрах постачальників телеком послуг або центрах збереження даних, коли акумулятори заряджаються зі стабільною напругою і силою струму, які забезпечуються за рахунок додаткового високоякісного обладнання, а так само при спеціально створених умовах в приміщеннях, де розташовуються батареї. Коли батареї розряджаються, розряд являє собою тривалий процес, з низькою силою струму, і це дозволяє дуже ефективно використовувати наявний активний матеріал в акумуляторах.
Реальний термін експлуатації (Service Life) - це те, як довго, буде працювати батарея, враховуючи, що їй доведеться витримати всі відхилення від вимог виробника, так як зазвичай їх дуже складно дотриматися. Кінцевий споживач, на превеликий жаль, не може контролювати існуючих сьогодні постачальників електроенергії, і того як часто відбуваються коливання в електромережі, а так само не завжди може створити ідеальні температурні умови для експлуатації батарей. В основному батареї експлуатуються з більш високою температурою, ніж рекомендована. Коли відбувається розрядка батареї, то вона зазвичай подає житвлення тільки на короткий період часу, але навантаження під час розряду дуже високе. Розряд відбувається з дуже високою силою струму протягом всього декількох хвилин, і такий процес не дозволяє ефективно використовувати наявний активний матеріал. Потім акумулятор заряджається з дуже високим струмом, щоб якомога швидше відновити ємність, щоб батарея могла бути готова до чергового збою з електроживленням. І це критично впливає як на термін експлуатації батарей, так і на дотримання необхідних параметрів, що на превеликий жаль, вище можливостей більшості кінцевих користувачів.
Приведення умов експлуатації максимально під вимоги, які вказує у документації виробник, використання якісних ІБП, правильний розрахунок навантаження дозволяють максимально наблизити реальний термін експлуатації до прогнозованого терміну експлуатації. Але навіть при цьому отримати точно термін отриманий виробником в тестових умовах, не вийде.
Дуже часто трапляється, що кінцевий користувач вибирає на ринку найкращу батарею з дванадцятирічним терміном служби (Design Life), і в результаті виявляється, що реальний термін її життя становить від трьох до чотирьох років. У «ідеальному світі» ці батареї будуть служити і дев'ять і двадцять років, реалії інші.
