Герметичные свинцовые аккумуляторы обычно производятся по двум технологиям - гелевые и AGM. В статье подробнее рассмотрены отличия и особенности этих двух технологий. Даны общие рекомендации по эксплуатации таких аккумуляторов.

Основные типы АКБ рекомендованные для применения в автономных солнечных энергосистемах:Неотъемлемой компонентом автономных солнечных энергосистем являются необслуживаемые аккумуляторные батареи большой емкости. Такие АКБ гарантируют неизменное качество и сохранение функциональных возможностей на протяжения всего заявленного жизненного цикла.

Технология AGM - (Absorbent Glass Mat) На русский язык это можно перевести как “поглощающее стекловолокно”. В качестве электролита также используется кислота в жидком виде. Но пространство между электродами заполнено микропористым материалом-сепаратором на основе стекловолокна. Это вещество действует как губка, оно полностью всасывает всю кислоту и удерживает её, не давая растекаться.

При протекании химической реакции внутри такого аккумулятора также образуются газы (в основном водород и кислород, их молекулы являются составными частями воды и кислоты). Их пузырьки заполняют некоторые из пор, при этом газ не улетучивается. Он принимает непосредственное участие в химических реакциях при подзарядке батареи, возвращаясь обратно в жидкий электролит. Этот процесс называется рекомбинацией газов. Из школьного курса химии известно, что круговой процесс не может быть 100% эффективным. Но в современных AGM аккумуляторах эффективность рекомбинации достигает 95-99%. Т.е. внутри корпуса такого аккумулятора образуется ничтожно малое количество свободного ненужного газа и электролит не меняет своих химических свойств на протяжении многих лет. Тем не менее, истечению очень долгого времени свободный газ создает внутри батареи избыточное давление, когда оно достигает определенного уровня, срабатывает специальный выпускной клапан. Этот клапан также защищает батарею от разрыва в случае возникновения внештатных ситуаций: работа в экстремальных режимах, резкое повышение температуры в помещении из-за внешних факторов и тому подобное.

Основные преимуществом аккумуляторов AGM перед технологией GEL, является более низкое внутреннее сопротивление аккумулятора. Прежде всего это влияет на время заряда АКБ, которое в автономных системах сильно ограничено, особенно в зимнее время. Таким образом, АКБ AGM быстрее заряжается, а значит быстрее выходит из режима глубокого разряда, который губителей для обоих типов АКБ. Если система автономная, то при использовании АКБ AGM ее КПД будет выше, чем у такой же системы с АКБ GEL, т.к. для заряда АКБ GEL требуется больше времени и мощности, которых может не хватать в пасмурные зимние дни. При отрицательных температурах гелевый аккумулятор сохраняет больше емкости и считается более стабильным, но как показывает практика, в пасмурную погоду при слабых токах заряда и отрицательный температурах, гелевый аккумулятор не будет заряжаться из-за высокого внутреннего сопротивления и "задубевшего" гелевого электролита, в то время как аккумулятор AGM будет заряжаться при малых токах зарядки.

Специальное техническое обслуживание батарей AGM не требуется. АКБ изготовленные по технологии AGM не требуют обслуживания и дополнительной вентиляции помещения. Недорогие АКБ AGM прекрасно работают в буферном режиме с глубиной разряда не более 20%. В таком режиме служат до 10-15 лет.

Если же их использовать в циклическом режиме и разряжать хотя бы до 30-40%, то их срок службы существенно сокращается. АКБ AGM часто используются в недорогих бесперебойниках (UPS) и небольших автономных солнечных энергосистемах. Тем не менее, в последнее время появились AGM батареи, которые рассчитаны на более глубокие разряды и цикличные режимы работы. Конечно, по своим характеристикам они уступают АКБ GEL, но прекрасно работают в автономных солнечных системах энергоснабжения.

Но главная техническая особенность AGM аккумуляторов, в отличие от стандартных свинцово-кислотных АКБ, - возможность работы в режиме глубокого разряда. Т.е. они могут отдавать электрическую энергию на протяжении длительного времени (часы и даже сутки) до состояния, когда запас энергии падает до 20-30 % от первоначального значения. После проведения зарядки такого аккумулятора он практически полностью восстанавливает свою рабочую емкость. Конечно, совсем бесследно такие ситуации проходить не могут. Но современные AGM аккумуляторы выдерживают от 600 и выше циклов глубокой разрядки.

Кроме того, у AGM батарей очень малый ток саморазряда. Заряженная батарея может храниться неподключенной долгое время. Например, за 12 месяцев простоя заряд аккумулятора упадет всего до 80% от первоначального. AGM аккумуляторы обычно имеют максимальный разрешенный ток заряда 0,3С, и конечное напряжение заряда 15-16В. Такие характеристики достигаются не только за счет конструктивных особенностей AGM технологии. При изготовлении батарей используются более дорогие материалы с особыми свойствами: электроды изготавливаются из особо чистого свинца, сами электроды делают более толстыми, в электролит входит серная кислота высокой степени очистки.

Технология GEL - (Gel Electrolite) В жидкий электролит добавляют вещество на основе двуокиси кремния (SiO2), в результате чего образуется густая масса, напоминающая по консистенции желе. Этой массой и заполнено пространство между электродами внутри аккумулятора. В процессе химических реакций в толще электролита возникают многочисленные газовые пузыри. В этих порах и раковинах происходит встреча молекул водорода и кислорода, т.е. газовая рекомбинация.

В отличие от AGM технологии, гелевые аккумуляторы ещё лучше восстанавливаются из состояния глубокого разряда, даже в том случае, когда к процессу заряда не приступили сразу же после зарядки батарей. Они способны перенести более 1000 циклов глубокой разрядки без принципиальной потери своей емкости. Так как электролит находится в густом состоянии, то он менее подвержен расслоению на составные части воду и кислоту, поэтому гелевые аккумуляторы лучше переносят плохие параметры тока подзаряда.

Пожалуй, единственный минус гелевой технологии – цена, она выше, чем у AGM батарей такой же емкости. Поэтому использовать гелевые аккумуляторы рекомендуется в составе сложных и дорогих систем автономного и резервного электроснабжения. А так же в случаях, когда отключения внешней электрической сети происходят постоянно, с завидной цикличностью. АКБ GEL лучше выдерживают циклические режимы заряда-разряда. Также, они лучше переносят сильные морозы. Снижение емкости при понижении температуры аккумуляторов также меньше, чем у других типов аккумуляторов. Их применение более желательно в системах автономного электроснабжения, когда батареи работают в циклических режимах (заряжаются и разряжаются каждый день) и нет возможности поддерживать температуру аккумуляторов в оптимальных пределах.

Почти все герметичные аккумуляторы могут устанавливаться на боку.
Гелевые аккумуляторы тоже отличаются по назначению - есть как общего назначения, так и глубокого разряда. Гелевые батареи лучше выдерживают циклические режимы заряда-разряда. Их применение более желательно в системах автономного электроснабжения. Однако они дороже AGM батарей и тем более стартерных.

Гелевые аккумуляторы имеют примерно на 10-30% больший срок службы, чем AGM аккумуляторы. Также, они менее болезненно переносят глубокий разряд. Одним из основных преимуществ гелевых аккумуляторов перед AGM является существенно меньшая потеря емкости при понижении температуры аккумулятора. К недостаткам можно отнести необходимость строгого соблюдения режимов заряда.

Батареи AGM идеальны для работы в буферном режиме, в качестве запасного варианта при редких перебоях электроэнергии. В случае слишком частого подключения в работу просто уменьшается их жизненный цикл. В таких случаях использование гелевых аккумуляторов бывает экономически более оправдано.

Системы на основе технологий AGM и GEL обладают особыми свойствами, которые просто необходимы для решения задач в области автономного энергоснабжения.

Аккумуляторы, изготовленные по технологиям AGM и GEL, являются свинцово-кислотными АКБ. Они состоят из схожего набора составных частей. В надежный пластиковый корпус, обеспечивающий необходимую степень герметизации, помещены пластины-электроды изготовленные из свинца или его особых сплавов с другими металлами. Пластины погружены в кислотную среду - электролит, который может выглядеть как жидкость, или быть в другом, более густом и менее текучем состоянии. В результате протекающих химических реакций между электродами и электролитом вырабатывается электрический ток. При подаче внешнего электрического напряжения заданной величины на клеммы свинцовых пластин, происходят обратные химические процессы, в результате которых батарея восстанавливает свои первоначальные свойства, заряжается.

Также существуют специальные АКБ по технологии OPzS, которые специально разработаны для "тяжелых" цикличных режимов.
Данный тип АКБ создавались специально для использования в системах автономного электроснабжения. Они имеют пониженное газовыделение, допускают много циклов заряд/разряда до 70% от номинальной емкости без повреждения и значительного сокращения срока службы. Но данный тип АКБ не пользуется высоким спросом в России из-за достаточно высокой стоимостью АКБ по сравнению с технологиями AGM и GEL.

Основные правила эксплуатации аккумуляторных батарей

1. Не допускайте хранения АКБ в разряженном состоянии. В этом случае происходит сульфатация электродов. В этом случае АКБ теряет емкость и существенно сокращается срок службы АКБ.

2. Не допускайте короткого замыкания клемм АКБ. Это может происходить при монтаже АКБ неквалифицированным персоналом. Сильный ток короткого замыкания заряженного АКБ способен расплавить контакты клемм и нанести термический ожог. Короткое замыкание также наносит серьезный ущерб АКБ.

3. Не пытайтесь вскрывать корпус необслуживаемого аккумулятора. Содержащийся внутри электролит способен вызвать химический ожог.

4. Подключайте АКБ в устройство только в правильном соответствии с полярностью. Полностью заряженный АКБ имеет значительный запас энергии и способен при неправильном подключении вывести устройство (инвертор, контроллер и т.д.) из строя.

5. Не забудьте утилизировать отслужившую свой срок батарею в соответствии с правилами утилизации для изделий, содержащих тяжелые металлы и кислоты.

У всех аккумуляторов есть срок годности, с многочисленными циклами заряда-разряда и множеством проработанных часов аккумулятор теряет свою емкость и держит заряд все меньше и меньше.
Со временем емкость аккумулятора настолько падает что дальнейшая его эксплуатация стает невозможна.
Вероятно у многих уже накопились аккумуляторы от бесперебойников (UPS), систем сигнализаций и аварийного освещения.

В множестве бытовой и офисной техники находятся свинцово-кислотные аккумуляторы, и в независимости от марки аккумулятора и технологии производства, будь то обычный обслуживаемый автомобильный аккумулятор, AGM, гелевий (GEL) или маленький аккумулятор от фонарика, все они имеют свинцовые пластины и кислотный электролит.
По окончание эксплуатации такие аккумуляторы выбрасывать нельзя потому как они содержат свинец, в основном их ждет судьба утилизации где свинец извлекают и перерабатывают.
Но все же, не смотря на то что такие аккумуляторы в основном "необслужываемые", можно попытаться их восстановить вернув им прежнюю емкость и использовать еще некоторое время.

В этой статье я расскажу о том как восстановить 12вольтовый аккумулятор от UPSa на 7ah , но способ подойдет для любого кислотного аккумулятора. Но хочу предупредить что данные меры не следует производить на полностью рабочем аккумуляторе, так как на исправном аккумуляторе добиться восстановления емкости можно всего лишь правильным способом зарядки.

Итак берем аккумулятор, в данном случае старый и разряженный, поддеваем отверткой пластмассовою крышку. Скорее всего она точечно приклеена к корпусу.

Подняв крышку видим шесть резиновых колпачков, их задача не обслуживание аккумулятора, а стравливания образующихся при зарядке и работе газов, но мы воспользуемся ними в наших целях.

Снимаем колпачки и в каждое отверстие, с помощью шприца, наливаем 3мл дистиллированной воды, следует заметить что другая вода не годится для этого. А дистиллированную воду можно легко найти в аптеке или на авторынке, в самом крайнем случае может подойти талая вода от снега или чистая дождевая.

После того как мы долили воду, ставим аккумулятор на зарядку и заряжать его будем с помощью лабораторного (регулируемого) блока питания.
Подбираем напряжения пока не появляются какие то значения зарядного тока. Если аккумулятор в плохом состояние то зарядного тока может не наблюдаться, поначалу, вообще.
Напряжения надо повышать, пока не появится зарядный ток хотя бы в 10-20мА. Добившись таких значений зарядного тока нужно быть внимательным, так как ток будет со временем расти и придется постоянно уменьшать напряжение.
Когда ток дойдет до 100мА дальше напряжения уменьшать не надо. А когда ток заряда дойдет до 200мА нужно отключить аккумулятор на 12 часов.

Дальше снова подключаем аккумулятор на зарядку, напряжение должно быть таким чтоб ток зарядки для нашего 7ah аккумулятора был в 600мА. Также, постоянно наблюдая, поддерживаем заданный ток на протяжении 4 часов. Но смотрим за тем чтоб напряжение зарядки, для 12вольтового аккумулятора, было не больше 15-16 вольт.
После зарядки, спустя примерно час, аккумулятор нужно разрядить до 11 вольт, сделать это можно с помощью любой 12вольтовой лампочки (например на 15ват).

После разрядки аккумулятор нужно снова зарядить с током в 600мА. Лучше всего проделать такую процедуру несколько раз, то есть несколько циклов заряд-разряд.

Скорее всего вернуть номинальную не получится, так как сульфатация пластин уже понизила его ресурс, а к тому же имеют место быть и другие пагубные процессы. Но аккумулятор можно будет дальше использовать в штатном режиме и емкости для этого будет достаточно.

По поводу быстрого износа аккумуляторов в бесперебойниках, было замечено следующие причины. Находясь в одном корпусе с бесперебойником, аккумулятор постоянно поддается пассивному нагреву от активных элементов (силовых транзисторов) которые кстати говоря нагреваются до 60-70 градусов! Постоянный прогрев аккумулятора ведет к быстрому испарению электролита.
В дешевых, а порой и даже некоторых дорогих моделях UPSов отсутствует термокомпенсация заряда, то есть напряжение заряда выставлено на 13,8 вольта, но это допустимо для 10-15градусов, а для 25 градусов, а в корпусе порой и намного больше, напряжение заряда должно быть максимум 13,2-13,5 вольта!
Хорошим решением будет вынести аккумулятор за пределы корпуса, если хотите продлить его срок службы.

Также сказывается "постоянный маленький под заряд" бесперебойником, 13.5 вольтами и токе в 300мА. Такая подзарядка призводит к тому что когда кончается активная губчатая масса внутри аккумулятора то начинается реакция в его электродах что призводит к тому что свинец токоотводов на (+) становится коричневым (PbO2) а на (-) стает "губчатым".
Таким образом, при постоянном пере заряде, мы получаем разрушение токоотводов и "кипение" электролита с выделением водорода и кислорода, что приводит к увеличению концентрации электролита, что опять способствует разрушению электродов. Получается такой замкнутый процесс что призводит быстрому расходу ресурса аккумулятора.
Кроме того такой заряд (пере заряд) большим напряжением и током от которого электролит "кипит" - переводит свинец токоотводов в порошковый оксид свинца который со временем осыпается и может даже замыкать пластины.

При активном использование (частом заряде), рекомендуется раз в год доливать в аккумулятор дистиллированную воду.

Доливать только на полностью заряженный аккумулятор с контролем как уровня электролита так и напряжения. Некоем случае не переливать, лучше ее не долить потому как назад отбирать ее нельзя, потому что отсасывая электролит вы лишаете аккумулятор серной кислоты и в последствие концентрация меняется. Думаю понятно что серная кислота нелетучая поэтому в процессе "кипения" во время зарядки, она вся остается внутри аккумулятора - выходит только водород и кислород.

На клеммы подключаем цифровой вольтметр и шприцем на 5мл с иглой заливаем в каждую банку по 2-3мл дистиллированной воды, одновременно светя внутрь фонариком чтобы остановиться если вода перестала впитываться - после заливки 2-3мл смотрите в банку - увидите как вода быстро впитывается, а напряжение на вольтметре падает (на доли вольта). Повторяем доливку для каждой банки с паузами на впитывание по 10-20сек(примерно) до тех пор пока не увидите что "стекломаты" уже влажные - то есть вода уже не впитывается.

После доливки осматриваем нет ли перелива в каждой банке аккумулятора, вытираем весь корпус, устанавливаем на место резиновые колпачки и приклеиваем на место крышку.
Так как аккумулятор после доливки показывают примерно 50-70% зарядки, вам надо его зарядить. Но зарядку нужно осуществлять или регулируемым блоком питания или же бесперебойником или штатным устройством, но под присмотром, то есть во время зарядки необходимо пронаблюдать за состоянием аккумулятора (нужно видеть верх аккумулятора). В случае с бесперебойником, для этого придется сделать удлинители и вывести аккумулятор за пределы корпуса UPSa.

Под аккумулятор подстелем салфетки или целлофановые мешочки, заряжаем до 100% и смотрим, не протекает из какой либо банки электролит. Если вдруг такое произошло, прекращаем зарядку и убираем салфеткой подтеки. С помощью салфетки смоченной в растворе соды - очищаем корпус, все впадины и клеммы куда попал электролит, для того чтоб нейтрализовать кислоту.
Находим банку откуда произошло "выкипание" и смотрим, если в окошке видно электролит, отсасываем излишки шприцем, а потом аккуратно и плавно заправляем этот электролит обратно внутрь волокна. Часто случается что электролит после доливки не равномерно впитался и вскипел вверх.
При повторной зарядке наблюдаем за аккумулятором как описано выше и если "проблемная" банка аккумулятора снова начнет "изливаться" при зарядке, излишки электролита придется удалить из банки.
Также под осмотром следует проделать хотя бы 2-3 полных цикла разряда-заряда, если все прошло отлично и нет никаких подтеков, аккумулятор не греется (легкий нагрев при заряде не в счет), то аккумулятор можно собирать в корпус.

Ну а теперь рассмотрим особо кардинальные способы реанимации свинцово-кислотных аккумуляторов

Из аккумулятора сливается весь электролит, а внутренности промываются сначала пару раз горячей водой, а потом уже горячим раствором соды (3ч.л соды на 100мл воды) оставив в аккумуляторе раствор на 20 минут. Процесс можно повторить несколько раз, а вконце хорошенько промыв от остатков раствора соды - заливают новый электролит.
Дальше аккумулятор сутку заряжают, а спустя, в течение 10 дней, по 6 часов вдень.
Для автомобильных аккумуляторов током до 10 ампер и напряжением 14-16 вольт.

Второй способ это обратная зарядка, для этой процедуры понадобится мощный источник напряжения, для автомобильных аккумуляторов например сварочный аппарат, рекомендуемый ток - 80ампер напряжением 20 вольт.
Делают переполюсовку, то есть плюс к минусу а минус к плюсу и на протяжение пол часа "кипятят" аккумулятор с его родным электролитом, после чего электролит сливают и промывают аккумулятор горячей водой.
Дальше заливают новый электролит и соблюдая новую полярность, на протяжение сутки заряжают током 10-15 ампер.

Но самый эффективный способ делается с помощью хим. веществ.
Из полностью заряженного аккумулятора сливают электролит и после неоднократной промывки водой, заливают аммиачный раствор трилона Б (ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРАУКСУСНОКИСЛОГО натрия), содержащий 2 весовых процента трилона Б и 5 процентов аммиака. Происходит процесс десульфатации на протяжение 40 - 60 минут, на протяжение которого с небольшими брызгами выделяется газ. По прекращению такого газообразования можно судить о завершение процесса. При особо сильной сульфатации аммиачный раствор трилона Б следует залить снова, убрав перед этим отработавший.
Вконце процедуры внутренности аккумулятора тщательно промывают несколько раз дистиллированной водой и заливают новый электролит нужной плотности. Аккумулятор заряжают стандартным способом до номинальной емкости.
По поводу аммиачного раствора трилона Б, его можно разыскать в химических лабораториях и хранить в герметичных емкостях в темном месте.

А вообще если интересно то состав электролита которые выпускают фирмы Lighting, Electrol, Blitz, akkumulad, Phonix, Toniolyt и некоторые другие, это водный раствор серной кислоты (350-450гр. на литр) с прибавлением сернокислых солей магния, алюминия, натрия, аммония. В составе электролита фирмы Gruconnin кроме того содержатся калиевые квасцы и медный купорос.

После восстановления аккумулятор можно заряжать обычным для данного типа способом (например в UPSe) и не допускать разряда ниже 11вольт.
В многих бесперебойниках присутствует функция "калибровка АКБ" с помощью которой можно осуществлять циклы разряд-заряда. Подключив на выходе бесперебойника нагрузку в 50% от максимума ИБП, запускаем эту функцию и бесперебойник разряжает АКБ до 25% а потом заряжает до 100%

Ну а на совсем примитивном примере зарядка такого аккумулятора выглядит так:
На аккумулятор подается стабилизированное напряжение 14.5 вольта, через проволочный переменный резистор большой мощности или через стабилизатор тока.
Ток заряда расчсчитывается по простой формуле: емкость аккумулятора разделяем на 10, например для аккумулятора в 7ah будет - 700мА. И на стабилизаторе тока или с помощью переменного проволочного резистора необходимо выставить ток в 700мА. Ну а в процессе зарядки ток начнет падать и нужно будет уменьшать сопротивления резистора, со временем ручка резистора придет до упора в начальное положение и сопротивление резистора будет равно нулю. Ток будет дальше постепенно уменьшатся до нуля пока напряжение на аккумуляторе не станет постоянным - 14.5 вольта. Аккумулятор заряжен.
Дополнительную информацию по "правильной" зарядке аккумуляторов можно найти

светлые кристаллы на пластинах - это сульфатация

Отдельная "банка" батарея аккумулятора подвергалась постоянному недозаряду и в результате покрыта сульфатами, ее внутреннее сопротивление росло с каждым глубоким циклом, чтоб привело к тому что, во время заряда она стала "закипать" раньше всех, из-за потери емкости и выведения электролита в нерастворимые сульфаты.
Плюсовые пластины и их решетки превратились по консистенции в порошок, в следствие постоянного подзаряда бесперебойником в режиме "стенд-бай".

Свинцово кислотные аккумуляторы кроме автомобилей, мотоциклов и разнообразной бытовой техники, где только не встречаются и в фонариках и в часах и даже в самой мелкой электронике. И если вам попал в руки такой "нерабочий" свинцово-кислотный аккумулятор без опознавательных знаков и вы не знаете какое напряжение он должен выдавать в рабочем состояние. Это легко можно узнать по количеству банок в аккумуляторе. Отыщите защитную крышку на корпусе аккумулятора и снимите ее. Вы увидите колпачки для стравливание газа. по их количеству станет понятно на сколько "банок" данный аккумулятор.
1 банка - 2вольта (полностью заряженная - 2.17 вольта), то есть если колпачка 2 значит аккумулятор на 4 вольта.
Полностью разряженная банка аккумулятора должна быть не ниже 1.8 вольта, ниже разряжать нельзя!

Ну а вконце дам небольшую идею, для тех кому не хватает средств на покупку новых аккумуляторов. Найдите в вашем городе фирмы которые занимаются компьютерной техникой и УПСами (бесперебойниками для котлов, аккумуляторами для систем сигнализаций), договоритесь с ними чтоб они не выбрасывали старые аккумуляторы от бесперебойников а отдавали вам возможно по символической цене.
Практика показывает что половина AGM (гелевых) аккумуляторов можно восстановить если не до 100% то до 80-90% точно! А это еще пару лет отличной работы аккумулятора в вашем устройстве.

1). Следить за уровнем электролита в аккумуляторах и степенью разряженности АБ. Степень разряженности АБ может быть проверена по напряжению, или более точно по плотности электролита. Для этого применяется аккумуляторный пробник и кислотомер (ареометр). Уровень электролита замеряется с помощью стеклянной трубочки. Он должен быть выше предохранительного щитка для АБ типа САМ на 6-8 мм.

2). Перед каждым полетом проверять степень заряженности АБ по бортовому вольтметру. Для этого при выключенных потребителях и при отключенном источнике наземного питания включается аккумулятор и на 3-5 сек. нагрузка 50-100 А, напряжение должно быть не менее 24 В. Батареи, разряженные более чем на 25%, отправляются не позднее 8 часов после полета на зарядную станцию для подзарядки.

3). Батареи содержать в чистоте, не допускать механических повреждений и прямого воздействия солнечных лучей. Металлические детали батарей очищать от окислов и смазывать тонким слоем технического вазелина.

4). При температуре окружающего воздуха ниже -15 батареи снимать ЛА и хранить в специальных помещениях.

5). Систематически, каждый месяц проводить глубокие заряды батарей во избежание их сульфатации. Один раз в три месяца проводить КТЦ для предупреждения сульфатации и определения фактической емкости АБ. Батареи, имеющие емкость менее 75% от номинальной, к дальнейшей эксплуатации непригодны.

6). На ЛА устанавливать только заряженные АБ.

Занятие №3. "Эксплуатация серебрянно-цинковых аб".

1. Типы, принцип работы и основные ттд серебрянно-цинковых аб.

2. Виды зарядов серебрянно-цинковых аккумуляторов и правила их эксплуатации.

3. Правила эксплуатации серебрянно-цинковых АБ.

4. Интегрирующий счетчик ампер-часов типа "ИСА".

1. Типы, принцип работы и основные ттд серебрянно-цинковых аб.

В настоящее время находят применение батареи типа 15-СЦС-45Б (на МиГ-23 установлены две батареи).

- "15" - количество аккумуляторов в батарее, соединенных последовательно;

- "СЦС" - серебрянно-цинковая стартерная;

- "45" - емкость в ампер-часах;

- "Б" - конструктивное исполнение (модификация).

Принцип действия основан необратимых электрохимических реакциях, протекающих в две ступени:

1). 2AgO + KOH +Zn  Ag 2 + KOH +ZnO

 AgO = 0,62 В;  Zn = -1,24 В; Eак = 0,62 + 1,24 = 1,86 В.

c2). Ag 2 O + KOH +Zn  2Ag + KOH +ZnO

 AgO = 0,31 В;  Zn = -1,24 В; Eак = 0,31 + 1,24 = 1,55 В.

ТТД и характеристики АБ 15-СЦС-45Б:

Вес с электролитом не более 17 кг;

Высотность до 25 км;

Номинальное напряжение не менее 21 В;

Минимально допустимое напряжение разряда аккумулятора от 0,6 до 1,0 В;

Номинальный ток разряда 9 А;

Максимальный ток разряда не более 750 А;

Номинальная емкость 40-45 ампер-часов;

Срок службы 12 месяцев; из них первые 6 месяцев с отдачей емкости не менее 45 АЧ,а вторые 6 месяцев - не менее 40АЧ; за этот срок обеспечивается 180 автономных запусков при расходе на каждый около 5 АЧ;

Внутреннее сопротивление не более 0,001 Ом;

Саморазряд при температуре 20 гр.Цельсия не более 10-15% в месяц.

Техническая эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

В процессе эксплуатации свинцово-кислотные аккумуляторные батареи заряжают, контролируют их текущую работу, выполняют операции технического обслуживания, подготавливают батареи к длительному хранению.

Заряжают аккумуляторные батареи после пропитки пластин электролитом (3 ч для сухозаряженных и 4…6 ч для незаряженных пластин) в одну или две ступени.

Сила зарядного тока при вводе в действие новой батареи выбирается в зависимости от состояния пластин. При сухо-заряженных пластинах зарядный ток должен составлять 0,1 от номинальной емкости батареи, при разряженных - на 25% меньше.

Одноступенчатая зарядка проводится током 0,1-10 до конца. При двухступенчатой зарядке сила зарядного тока на первой ступени составляет 1,5 Q10 (до 70… 100 А), а на второй снижается в два-три раза. Сила зарядного тока практически ограничивается нагревом электролита. Его температура в любых случаях не должна превышать 45 °С.

Конец зарядки определяется по такому основному признаку: в течение последних 3 ч наблюдается постоянство напряжения и плотности электролита, интенсивный электролиз воды в электролите приводит к бурному газовыделению (кипению).

При переходе от первой ступени зарядки ко второй аккумуляторной батарее дают отдых (отключают от зарядного устройства). Как только э. д. с. покоя аккумуляторов снизится до 2,11 В, а температура электролита станет 20 °С, батарею подключают на зарядку током второй ступени.

Полная разрядка аккумулятора характеризуется снижением плотности электролита на 0,16 г/см3.

Контроль работы аккумуляторных батарей включает в себя такие операции: проверку уровня электролита, проверку плотности электролита с целью определения степени разрядки, испытание под нагрузкой более 100 А включением стартера либо нагрузочной вилкой.

В процессе эксплуатации из состава электролита вследствие электролиза теряется вода, поэтому для восстановления уровня электролита (10…15 мм выше верхнего края пластин) в аккумуляторы доливают дистиллированную воду.

Испытанием батареи под нагрузкой проверяют наличие внутренних дефектов (образование на поверхности и в порах активной массы пленки крупнокристаллического сульфата свинца - явление сульфатации, выкраивание активной массы, разрушение сепараторов, короткое замыкание пластин и др.).

Техническое обслуживание аккумуляторной батареи включает в себя такие операции, как очистку от пыли и грязи, удаление разбрызганного электролита с поверхности крышек, перемычек и пленки, зачистку окислившихся клемм и наконечников проводов, прочистку вентиляционных отверстий, проверку целостности баков и т. п.

Подготовка аккумуляторных батарей к хранению заключается в создании условий, при которых максимально замедляются химические реакции в аккумуляторах. Новые сухие батареи следует хранить герметически закрытыми в неотапливаемых помещениях. При подготовке таких батарей к хранению проверяют наличие герметизирующих прокладок и шайб под пробками. Бывшие в эксплуатации батареи с залитым электролитом перед постановкой на хранение полностью заряжают и хранят в неотапливаемых помещениях при температуре ниже 0 °С. Саморазрядка батареи тем меньше, чем ниже температура окружающего воздуха. Однако хранение аккумуляторных батарей допускается при температуре не ниже минус 30 градусов С.

Работа с свинцово-кислотными аккумуляторами чревата отравлениями свинцовой пылью и соединениями серной кислоты и взрывами выделяющихся газов.

При обслуживании аккумуляторов необходимо пользоваться спецодеждой, защитными очками и приспособлениями для безопасной работы. Приготовление электролита связано с интенсивным выделением теплоты и возможным разбрызгиванием серной кислоты. Это учитывается при выборе материала емкостей для электролита (рекомендуется использовать нехрупкие пластмассовые сосуды) и технологии смешивания серной кислоты с дистиллированной водой (тяжелая кислота тонкой струей наливается в более легкую воду при непрерывном помешивании).

Стационарные кислотные аккумуляторные батареи на подстанциях и в производственных цехах промышленных и других предприятий должны устанавливаться в соответствии с требованиями ПУЭ. Устанавливать кислотные и щелочные аккумуляторные батареи в одном помещении запрещается .

Стены, потолки, двери, оконные переплеты, металлические конструкции, стеллажи и другие части помещения, предназначенного для установки кислотных аккумуляторных батарей, должны быть окрашены кислотостойкой краской. Вентиляционные короба должны быть окрашены с наружной и внутренней стороны.

Для освещения таких помещений применяются светильники, установленные во взрывозащищенной арматуре. Выключатели, штепсельные розетки и предохранители должны располагаться вне аккумуляторного помещения. Осветительная электропроводка выполняется проводом в кислотостойкой оболочке.

Напряжение на шинах оперативного постоянного тока в нормальных эксплуатационных условиях поддерживается на 5 % выше номинального напряжения токоприемников.

Аккумуляторная установка должна быть укомплектована: принципиальными и монтажными электрическими схемами соединений; денсиметрами (ареометрами) и термометрами для измерения плотности и температуры электролита; переносным вольтметром постоянного тока с пределами измерения 0—3 В; переносной герметичной лампой с предохранительной сеткой или аккумуляторным фонарем; кружкой из химически стойкого материала с носиком (или кувшином) вместимостью 1,5—2 л для приготовления электролита и доливки его в сосуды; предохранительными стеклами для покрытия элементов; кислотостойким костюмом, резиновым фартуком, резиновыми перчатками и сапогами, защитными очками; раствором соды для кислотных батарей и борной кислоты или уксусной эссенции для щелочных батарей; переносной перемычкой для шунтирования элементов батареи.

Для установок без постоянного оперативного персонала допускается все вышеперечисленное иметь в привозимом комплекте.

При приемке вновь смонтированной или вышедшей из капитального ремонта аккумуляторной батареи проверяются: наличие документов на монтаж или капитальный ремонт аккумуляторной батареи (технического отчета); емкость батарей (током 3— 5 А или 10-часовым режимом разряда); качество электролита; плотность электролита и напряжение элементов в конце заряда и разряда батарей; сопротивление изоляции батареи относительно земли; исправность отдельных элементов; исправность приточно-вытяжной вентиляции; соответствие строительной части аккумуляторных помещений требованиям ПУЭ.

Кислотные батареи, работающие по методам постоянного подзаряда или «заряд—разряд», подвергаются уравнительному заряду (перезаряду) 1 раз в 3 мес напряжением 2,3—2,35 В на элемент до достижения установившегося значения плотности электролита во всех элементах 1,2—1,21 г/см3. Продолжительность дозаряда зависит от состояния батареи, но не менее 6 ч.

Заряжать и разряжать батарею допускается током не выше максимального, гарантированного для данной батареи. Температура электролита в конце заряда должна быть не выше +40 °С. Во время уравнительного заряда батарее необходимо сообщить не менее трехкратной номинальной емкости. Кроме того, на подстанциях 1 раз в 3 мес проверяется работоспособность батарей по падению напряжения при кратковременном включении тока.

Приточно-вытяжная вентиляция помещения включается перед началом заряда аккумуляторной батареи и отключается после полного удаления газов не ранее чем через 1,5 ч после окончания заряда, а при работе по методу постоянного подзаряда — по мере необходимости в соответствии с местной инструкцией.

Измерения напряжения, плотности и температуры электролита каждого элемента стационарных аккумуляторных батарей выполняются не реже 1 раза в месяц.

При понижении напряжения на элементах кислотной аккумуляторной батареи до 1,8 В разряд батареи прекращают, а батарею ставят на заряд. Оставлять батарею разряженной более чем на 12 ч нельзя, так как при этом понижается емкость аккумуляторов.

Приступая к заряду аккумуляторной батареи сначала включают приточно-вытяжную вентиляцию помещения и проверяют ее действие, затем батарею подсоединяют к зарядному агрегату, соблюдая полярность полюсов. Значение зарядного тока в начале процесса заряда батареи берут из таблиц, рекомендованных в инструкции заводом-изготовителем (примерно на 20 % больше номинального значения зарядного тока). При этом режиме зарядка продолжается до тех пор, пока напряжение на аккумуляторах не станет равным 2,4 В. Затем зарядный ток уменьшают вдвое, процесс зарядки продолжается до его окончания. Зарядку считают законченной, если напряжение на элементах достигает 2,6—2,8 В и больше не увеличивается, а плотность электролита 1,20—1,21 г/см3 не изменяется в течение часа. В это время наблюдается «кипение» электролита обеих полярностей.

При зарядке кислотной аккумуляторной батареи контролируют температуру электролита. При достижении +40 °С заряд прекращают и дают электролиту остыть до +30 °С. Одновременно измеряют плотность электролита и напряжение на зажимах отдельных элементов. Высокая температура электролита ускоряет износ элементов и увеличивает их саморазряд. Низкая температура повышает вязкость электролита, которая ухудшает процесс разряда и уменьшает емкость элементов. Поэтому температуру в элементах аккумуляторной батареи поддерживают на уровне не менее +10 При зарядке может оказаться, что отдельные элементы кислотной аккумуляторной батареи заряжены не полностью; такие элементы подлежат дозарядке отдельно.

Кислотную аккумуляторную батарею нельзя разряжать до глубокого разряда, который вызывает сульфатацию. При сульфатации на пластинах свинцового аккумулятора образуются сплошные массы сульфата свинца, которые закупоривают поры в пластинах. В связи с этим затрудняется прохождение электролита, что препятствует восстановлению аккумулятора в условиях нормального заряда. При нормальном разряде на пластинах образуется мелкозернистый сульфат свинца, который не препятствует последующему восстановлению аккумуляторов при заряде. Плотность электролита в конце заряда достигает значения 1,15— 1,17 г/см3.
Плотность электролита измеряется с помощью денсиметра (ариометра). В процессе эксплуатации уровень электролита постепенно понижается и время от времени его доливают.

Дежурный персонал осуществляет систематическое наблюдение за условиями эксплуатации кислотной аккумуляторной батареи (все данные о токе, напряжении, плотности электролита, температуре заносят в протоколы в соответствии с заводской инструкцией).

Осмотр аккумуляторной батареи производится: дежурным персоналом — 1 раз в сутки; мастером или начальником подстанции — 2 раза в мес; на подстанциях без постоянного дежурного персонала — эксплуатационным персоналом одновременно с осмотром оборудования, а также специально выделенным лицом — по графику, утвержденному главным энергетиком предприятия.

Для увеличения срока службы кислотных аккумуляторных батарей их эксплуатацию осуществляют в режиме постоянного подзаряда (подключение заряженной батареи параллельно с зарядным устройством). Это обусловлено тем, что при работе кислотной аккумуляторной батареи по методу заряд — разряд (питание нагрузки заряженной аккумуляторной батареей с последующим зарядом ее после разрядки) износ положительных пластин аккумуляторов происходит значительно быстрее, чем при режиме постоянного подзаряда.

Преимуществом режима постоянного подзаряда является то, что аккумуляторная пластина постоянно находится в состоянии полного заряда и может в любой момент обеспечить нормальное питание нагрузки.
При эксплуатации кислотных батарей не все аккумуляторы имеют одинаковый саморазряд. Причиной этого могут быть неодинаковые температурные условия (различное расстояние от отопительных приборов), а также разная степень загрязнения электролита в аккумуляторах. Аккумуляторы, имеющие большой саморазряд (отстающие), подвержены более глубокой сульфатации. Поэтому кислотные батареи 1 раз в 3 мес подвергают уравнительному заряду.

Текущий ремонт аккумуляторной батареи проводится по системе ППТОР, но не реже 1 раза в год.

При текущем ремонте аккумуляторной батареи осуществляются: проверка состояния пластин и замена их в отдельных элементах (при необходимости); замена части сепараторов; удаление шлама из элементов; проверка качества электролита; проверка состояния стеллажей и их изоляции относительно земли; устранение других неисправностей аккумуляторной батареи; проверка и ремонт строительной части помещения.
Все работы при эксплуатации кислотных аккумуляторных батарей в период операции с кислотой и электролитом проводят в резиновых сапогах, фартуке, перчатках и шерстяной спецодежде. Для защиты глаз обязательны предохранительные очки. Возле рабочего места всегда должен находиться 5 %-ный раствор питьевой соды для промывки пораженных кислотой или электролитом участков кожи.

Капитальный ремонт батареи проводится по системе ППТОР, но не реже 1 раза в 3 года.