Как исключить отказы аккумуляторов ИБП
Широкое применение источников бесперебойного питания (ИБП) и аккумуляторов (АКБ) в самых разных отраслях требует понимания пользователями основных правил их хранения и эксплуатации. Благодаря выполнению несложных требований производителей этого оборудования можно исключить преждевременный износ, снизить риски неисправностей и получить максимальную окупаемость затрат на его приобретение.
Свинцово-кислотные АКБ по-прежнему остаются основным источником энергии для автономной работы ИБП и другого оборудования. Наиболее массовыми являются герметизированные аккумуляторы, построенные по технологии AGM и GEL. Они мало нуждаются в обслуживании в течение всего жизненного цикла и не требуют доливки воды, могут эксплуатироваться в обычных помещениях, поскольку в их штатном режиме работы не происходит существенного выделения газов.
Принцип действия таких АКБ основан на химических процессах, поэтому температура является важнейшим параметром при эксплуатации. Оптимальный температурный диапазон от 15°С до 25°С, при этом в случае пониженной температуры снижается емкость вследствие замедления химических процессов, а при повышенной температуре ускоряется износ. Кроме того, высокая температура окружающей среды может спровоцировать эффект терморазгона, когда выделяемое в процессе химических реакций тепло приводит к неконтролируемому повышению температуры внутри АКБ и ее повреждению.
Зависимость емкости АКБ от температуры
Зависимость срока службы АКБ от температуры
Основные проблемы при нарушении условий хранения и эксплуатации приведены в таблице ниже:
| № | Проблема | Следствие | Решение |
|---|---|---|---|
| 1 | Низкая температура эксплуатации | Снижение скорости химических процессов уменьшает отдаваемую емкость аккумуляторов. Большинство производителей приводят данные для рабочей температуры 20-25°С. | Эксплуатировать АКБ в помещениях с контролируемой окружающей средой. При размещении в уличном шкафу предусмотреть подогрев для холодного времени года. |
| 2 | Высокая температура эксплуатации | Повышенная температура увеличивает скорость химических реакций, что приводит к преждевременной деградации пластин АКБ и сокращает срок службы. При возникновении терморазгона аккумулятор может выйти из строя вследствие разрушения сепаратора и повреждения клапанов и корпуса. | Предусмотреть в месте эксплуатации АКБ систему вентиляции и охлаждения, особенно в теплое время года. Вводить поправку на температурную компенсацию заряда (например, снижение напряжения на 3,5 мВ на ячейку на каждый градус °С повышения температуры). |
| 3 | Отклонение напряжения заряда | Превышение напряжения заряда, рекомендованного производителем, ведет к разложению электролита, преждевременному старению, повышенному газообразованию и соответственно снижению объема электролита. Это сказывается на безопасности и эксплуатационных характеристиках АКБ. Большие пульсации переменного тока могут привести к перезаряду и терморазгону АКБ. | Тщательно проверять соответствие параметров заряда рекомендациям производителя (как правило у AGM батарей напряжение буферного заряда 2,27 В на ячейку, ускоренного до 2,4 В на ячейку). Исключить возможность изменения настроек заряда неквалифицированным персоналом. Не эксплуатировать устаревшие или неисправные зарядные устройства с коэффициентом пульсации выходного напряжения более 0,5%. |
| 4 | Глубокий разряд АКБ до напряжения менее 10,5 В | При глубоком разряде аккумуляторов пластины покрываются сульфатом свинца, что приводит к блокировке химических реакций, потере емкости, разрушению материала электродов вследствие увеличения концентрации кислоты и может стать необратимым процессом. | Начальный заряд глубоко разряженных аккумуляторов проводить небольшим током. Рекомендуется установить напряжение конца разряда ИБП EOD (End Of Discharge) на уровне 1,75 В на ячейку для сохранения расчетного срока эксплуатации АКБ. |
| 5 | Саморазряд АКБ вследствие внутренних химических реакций или утечек по загрязнениям на корпусе АКБ | В результате естественного процесса саморазряда аккумуляторов (~3% заряда в месяц) происходит снижение заряда, которое необходимо компенсировать регулярным подзарядом во избежание глубокого разряда АКБ. | В соответствии с рекомендациями производителя не реже 1 раза в год очищать корпус АКБ от загрязнений и производить подзаряд не реже: Каждые 3 месяца при температуре хранения превышающей + 30°С; Каждые 6 месяцев при температуре хранения -10 ~ 30°С; Каждые 9 месяцев при температуре хранения 15 ~ 20°С. |
| 6 | Хранение при низкой температуре | Кристаллизация (замерзание) электролита вследствие воздействия отрицательной температуры при доставке или хранении. В основном вызвано снижением плотности электролита из-за саморазряда. | Учитывать температурные режимы хранения и своевременно подзаряжать АКБ для поддержки плотности электролита во избежание его замерзания. Перед началом эксплуатации и в частности заряда аккумуляторов поместить их в помещение с температурой 15~25°С на 1-2 суток. Данная мера исключит деформацию корпуса и повреждение пластин при заряде АКБ после воздействия отрицательных температур. |
Кроме условий окружающей среды при эксплуатации, размещение и подключение аккумуляторов имеет огромное значение для их срока службы. Не рекомендуется подключать в параллельные цепочки более 4-6 групп АКБ. Это связано с тем, что даже в пределах одной заводской партии имеются небольшие различия внутреннего сопротивления батарей. При большом количестве параллельно соединенных АКБ может возникать разброс зарядного тока, соответственно часть элементов будет быстрее заряжаться, а другая отставать. Что вызовет перезаряд первой части элементов в то время, как другая часть только зарядится. По той же причине не допускается использовать в группах батареи разных моделей и производителей, а также комбинировать старые батареи с новыми.
Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов
Не допускается размещение аккумуляторов вблизи источников тепла, в местах, куда могут попадать прямые солнечные лучи во избежание локальных перегревов аккумуляторных блоков, которые могут привести к повышенному газообразованию, потере воды и резкому снижению срока службы аккумуляторов.
Соблюдение расстояния между АКБ большой емкости при размещении их на стеллажах также имеет большое значение для продления их срока службы. В отличии от классических аккумуляторов с жидкостным электролитом в AGM-батареях при соблюдении правил эксплуатации нет газовыделения и сопутствующего отвода тепла. Необходимо оставлять не менее 5 мм зазора между корпусами и обеспечить свободную вентиляцию для отвода тепла. Особенно это важно для фронт-терминальных батарей, имеющих большую площадь боковых стенок.
В конструкции аккумуляторов предусмотрено несколько предохранительных клапанов для сброса внутреннего давления газа. Соответственно они могут размещаться и в положении на боку, но лучше использовать длинную сторону корпуса чтобы пластины были перпендикулярно к земле.
Размещение аккумулятора на боковой стенке
Правильный подбор состава батарейных групп, соблюдение требований производителя к параметрам разряда и заряда, а также следование данным рекомендациям при хранении и размещении в месте эксплуатации позволяет исключить преждевременные отказы в работе оборудования.
