Батарея с использованием свинцово-кислотного аккумулятора может быть использована на протяжении всего эксплуатационного периода, указанного производителем. Основные эксплуатационные требования – это соблюдение правил использования, хранения и обслуживания, прописанных в Гиде по использованию. Производительность аккумуляторов данного типа и их долговечность напрямую зависят от температурных условий, режимов заряда и разрядов, используемых в работе.
Одним из основных условий эксплуатации, прилагаемых к резервным источникам питания, являются особенности места их установки. Наиболее оптимальные условия для эксплуатации таких батарей обеспечивается в сухом, закрытом помещении. Однако, если зарядное аккумулятор располагается в наружном шкафу, особенности его эксплуатации будут значительно отличаться, так как устройство будет постоянно испытывать температуру окружающей среды. Из-за повышенного теплового воздействия будет нарушаться режим заряда батареи, что характерно для летнего времени года и жарких климатических регионах. Соответственно, из-за этого снижается срок годности такого устройства.
Как влияет на батареи повышение температуры?
Увеличение термических нагрузок происходит при росте испаряемости воды, приводящей к стремительному понижению такого показателя, как концентрация электролитов в батареи. Также, это приводит к повышению коррозии в таком важном параметре конструкции аккумулятора, как токоотвод положительного электрода, в условиях продолжительного хранения, повышается саморазрядность батареи. Нормальным показателем саморазрядность является 3% за месяц хранения в приемлемых температурных условиях, которые должны располагаться в диапазоне 20 – 25 oС.
Повышенная температура среды может приводить к еще одному негативному фактору в работе аккумулятора – бесконтрольному перезаряду батареи, что может нарушить работу некоторых процессов в конструкции устройства.
Необходимо обратить внимание на один фактор. Понижение температур является причиной, по которой снижается емкость батареи, тогда как их увеличение – наоборот сказывается на увеличении емкости. Это приводит к необходимости использования понижающего температурного коэффициента, средний диапазон которого — 0,003 В/С. Иначе создаются условия, при которых аккумулятор перезаряжается, что сопровождается обильным выделением газа и увеличением температуры самого устройства за счет увеличения скорости внутренних реакций. Так называемый «терморазгон» нарушает эксплуатационные характеристики, деформирует конструкцию батареи, нарушает герметизацию устройства и может привести к разрыву аккумулятора.
На развитие химических реакций и, в особенности, быстроту их протекания, существенно влияет увеличение температуры. В среднем, скорость увеличивается на 200% каждый раз, когда температура увеличивается на 10С. В устройстве батареи с свинцово-кислотным аккумулятором, это правило проявляется почти без исключений. Таким образом, если увеличивается температура, то повышается активность электрохимических реакций, а также емкость устройства.
Заряд аккумуляторной батареи из обычного наружного шкафа, осуществляется с использованием преобразователей с нестабильным выпрямителем. Это проявляется в том, что выходное напряжение недостаточно стабильное. Также, они вырабатывают повышенные остаточные пульсации, что приводит к повышенной амплитуде наложенного переменного тока, который протекает через аккумулятор. При этом, напряжение заряде не имеет термокомпенсацию, упоминаемую ранее.
Однако, эти факторы всегда по-разному влияют на процессы нарушения функционирования батареи. В отдельности или в совокупности эти факторы приводят к таким результатам, как перезаряд или недозаряд, а также деформация корпуса батареи. Полностью исключить негативные факторы воздействия невозможно, поэтому всегда следует наблюдать за батареей, чтобы вовремя приложить усилия, направленные на улучшение ее эксплуатационных характеристик. Подобные инструкции прописаны производителем в отдельной инструкции.
Стандартная средняя температура работы батареи составляет 20 — 25С. Так как постоянно поддерживать температурный режим в заданном диапазоне – практически невозможно, рекомендуется эксплуатировать устройство в переделах от 10 до 30С, при условии, температурный коэффициент при заряде не будет использоваться. Многие аккумуляторы работают в таких температурных диапазонах без регулировки такого параметра, как напряжение подзаряда. То есть, для них не нужно использовать температурный коэффициент компенсации.
При этом, эксплуатация батареи в наружном шкафу протекает в условиях повышенных температурных нагрузок. В летний период, температура внутри шкафа может достигать более 60С, что приводит к уменьшению срока эксплуатации устройства. Увеличение стандартной температуры эксплуатации на 10С уменьшает в два раза заданный производителем срок службы батареи. Этот фактор является ключевым, при проведении испытаний аккумуляторов на срок службы, при условии более стремительного старения устройства.
В статье ГОСТ Р МЭК под номером 60896-21-2013 прописаны условия для проверки воздействия на эксплуатационные характеристики батареи температур в диапазон 55- 60С. Прописанный в данном акте метод проверки заключается в помещении батареи в тепловую камеру установки заряда в диапазоне 55- 60С. Для достижения такого параметра используют «флотирующий» режим, который рекомендуется производителем для работы устройства в стандартном тепловом диапазоне — 25 градусов Цельсия. После этого, по завершению 42 дней (для устройств, работающих при температуре 55С) и 30 дней ((для устройств, работающих при температуре 60С) батарею необходимо охладить для дальнейшего замера фактической емкости в условиях трехчасового режима разряда. После этого, испытуемая модель батареи снова заряжается с использованием «флотирующего» режима в используемых ранее температурных режимах в течении 42 и 30 дней. Испытание продолжается пока показатели фактической емкости не достигнут 80% от показателя номинальной емкости, который осуществляется при 3-х часовом разряде, который заявлен производителем. Фактическая емкость — это показатель, влияющий на составление графика для определения того, как зависят эти значения от периода, когда проводились испытания при температурах 55 и 60 градусов Цельсия. Также, на этом этапе проверки можно определить точку, при которой происходит пересечение линии регрессии, которая соединяет индивидуальную точку фактических емкостей устройства и горизонтальной линии. Данные наблюдения дают сведения о том, как реагирует аккумуляторные батареи, когда температура при эксплуатации имеет чрезмерно повышенные показатели. Для приведения сроков испытания к срокам использования батареи при температуре в 25 градусов Цельсия необходимо использовать параметры из уравнения Аррениуса, а именно, тот коэффициент, который демонстрирует энергия активации. Это поможет определить степень зависимости, с которой скорость процессов химических реакций влияют на увеличение температуры. Как результат, получается, определить константу скорости, достигаемую при разных температурных показателях.
Свинцово-кислотные аккумуляторы не предусмотрены для эксплуатации при температурных условиях свыше 60С, потому что даже при 45С их срок годности уменьшается в несколько раз. Согласно проведенным исследованиям, если батарея, предназначенная для работы при 25С постоянно эксплуатируется при температуре, доходящей до 50С, ее срок годности составит всего 1 год, тогда как при соблюдении температурного стандарта, прописанного производителем, такая батарея предназначена для 5 лет службы.
Больше информации можно найти в источнике здесь.
