Кислотно-свинцовые герметичные необслуживаемые аккумуляторы

Современные необслуживаемые аккумуляторы являются таковыми лишь с точки зрения отсутствия работ с жидким электролитом. С другой стороны, в связи с невозможностью визуального контроля состояния пластин и плотности электролита (наиболее информативный параметр) повышены требования к тщательному выполнению других процедур обслуживания и соблюдению рекомендуемых условий эксплуатации.

Принцип действия и устройство кислотно-свинцовых аккумуляторов достаточно полно освещены выше.

Развитие технологии производства этих аккумуляторов шло в направлениях избавления от жидкого электролита и уменьшения выделения газов, что позволило создать необслуживаемые системы резервного питания с размещением герметичных аккумуляторов в обычных производственных помещениях.

В настоящее время для производства герметичных необслуживаемых аккумуляторов используют несколько технологий.

Достаточно широко применяются имеющие улучшенные электрические и эксплуатационные характеристики аккумуляторы ,VRLA (Valve 'Regulated Lead Acid) - свинцово-кислотные с регулирующим клапаном, открывающимся при повышении давления внутри корпуса до 100 - 200 мБар. Практически клапан открывается лишь при нарушении правил эксплуатации. Для обозначения таких аккумуляторов также применяется аббревиатура SLA (Sealed Lead Acid) - герметичные свинцово-кислотные.

Существенное уменьшение газообразования достигается путем замены сурьмы в составе электродов кальцием и оловом. В конструкциях корпорации "Hawker Energy Products Inc." используется чистый (99,99 %) свинец с примесью олова (pure lead-tin).

Применение особо чистых материалов, отсутствие доступа атмосферного кислорода и загрязнения поверхности аккумуляторов кислотой существенно уменьшили саморазряд аккумуляторов. Длительность их пребывания в бездействующем состоянии может измеряться годами, в отличие от классических, теряющих до 30% заряда в течение месяца. Повышена устойчивость к глубоким разрядам.

Технология Gelled Electrolile (GEL), разработанная в конце 50-х годов 20 в., предусматривает добавление в электролит двуокиси кремния SiO₂, в результате чего через несколько часов после заполнения аккумулятора электролит приобретает консистенцию желе. В толще желеобразного электролита образуются поры и раковины, имеющие значительные объем и площадь поверхности, где происходят встреча и рекомбинация молекул кислорода и водорода с, образованием воды, В результате, количество электролита остается неизменным, а доливка воды не требуется в течение всего срока службы.

Технология Absorptive Glass Mai (AGM), разработанная в конце 70-х годов 20 в., использует пропитанный жидким электролитом пористый заполнитель из стекловолокна. Микропоры этого материала заполнены электролитом не полностью. Свободный объем используется для рекомбинации газов.

Кроме того, применяются различные гибридные технологии, использующие один или несколько способов улучшения параметров аккумуляторов.

Сравнение параметров аккумуляторов, изготовленных по GEL и ЛОМ технологиям, показывает некоторые преимущества последних, особенно при больших токах, что обусловлено как самой конструкцией, так и другими технологическими усовершенствованиями. Следует отметить, что один из крупнейших производителей аккумуляторов GEL фирма "Sonnenshein" широко внедряет технологию AGM. В названии таких аккумуляторов вместо, буквы А, используется L (LGM).

Основные правила эксплуатации необслуживаемых аккумуляторов отличаются от правил эксплуатации обычных аккумуляторов. Фирмы-производители приводят расчетный срок службы для определенных, назовем их идеальными, условий. В случае отклонения реальных условий от расчетных (что не­избежно) срок службы может быть как существенно уменьшен, так и продлен, что, в свою очередь, зависит от перечисленных ранее факторов и режима работы.

Критерием непрерывного или циклического режима работы аккумуляторов является время между разрядами. Если среднее время между разрядами при отдаче 80 % емкости превышает один месяц, а минимальное - две недели, то речь идет о режиме работы при непрерывном подзаряде (float или standby). При более частых разрядах режим работы считается циклическим (cyclic).

Вне зависимости от типа необслуживаемых аккумуляторов производите­ли рекомендуют соблюдение в режиме постоянного подзаряда следующих условий эксплуатации:

1. Напряжение зарядного устройства, измеряемое на зажимах аккумулятора, должно соответствовать рекомендуемому (зависит от типа аккумулятора и температуры) и поддерживаться с точностью не хуже 1 %. Для стран Восточной Европы, с учетом низкого технического уровня имеющихся выпрямителей, производители могут указывать допустимую точность 2 %. Для промышленно развитых стран точность поддержания напряжения может достигагь 0,1 %, особенно для аккумуляторов большой емкости, эксплуатируемых с имеющими микропроцессорное управление блоками питания. При.этом зарядный ток, протекаюший через полностью заряженный аккумулятор, в зависимости от интенсивности саморазряда может находиться в пределах от единиц до сотен милли­ампер на каждые 100 ампер-часов емкости.

Как правило, рекомендуется эксплуатировать аккумуляторы при постоянном напряжении одного уровня порядка 2,25 - 2,35 В на один аккумулятор. Точное значение напряжения зависит от типа аккумулятора и его температуры. Возможен заряд при повышенном напряжении первого уровня (2,4 - 2,5 В на аккумулятор) с последующим переходом на напряжение содержания. Такой способ дает ощутимый выигрыш во времени заряда лишь с мощным выпрямителем, обеспечивающим ток заряда первой ступени, численно равный 0,2 номинальной емкости.

2. При эксплуатации в широком диапазоне температур необходимо обеспечить зависимость напряжения постоянного подзаряда от температуры в соответствии с рекомендациями для каждого типа аккумулятора. Зависимость нелинейная, минус 2-5 мВ/°С на один аккумулятор.

Температурная зависимость полностью не устраняет отрицательного воздействия изменений температуры, но несколько уменьшает вредные последствия.

3. Зарядный ток в амперах в зависимости от конструкции аккумуляторов не должен численно превышать 0,1 - 0,3 номинальной емкости. Некоторые аккумуляторы, например "CYCLОN", "Genesis", "POWERSAFE", допускают начальный зарядный ток до значения, численно равного номинальной емкости.

4. Допустимая пульсация зарядного тока ограничена. Действующее зна­чение переменной составляющей зарядного тока для аккумуляторов "DRYFIT" ("Sonnenshein"), "YUASA" не должно превышать 5 -10 А на каждые 100 ампер-часов емкости. Фирма "FIAMM" для аккумуляторов "MONOLITE" ограничива­ет напряжение пульсаций выпрямителя, нагруженного максимальным током (при отключенном аккумуляторе) величиной 2,5 % номинального напряжения. Это значит, что необслуживаемые аккумуляторы ориентированы на эксплуатацию с работающими на частотах в десятки килогерц и обеспечивающими по­стоянное напряжение (непульсирующее с частотой 100 Гц) импульсными блоками питания. В противном случае мощность зарядного устройства должна быть ограничена или использованы аккумуляторы большей емкости.

Следует отметить, что при соблюдении таких требований срок службы обычных аккумуляторов может быть существенно продлен.

Таким образом, особенности конструкции этих аккумуляторов определяют. Повышенные требования к выпрямителю, например, такие, как необходи­мость поддержания напряжения заряда с высокой точностью, обеспечение зависимости напряжения от температуры, ограничение пульсаций зарядного тока. Рекомендуется более частая проверка фактической емкости. Большинство типов аккумуляторов предназначено для эксплуатации при положительных температурах.