Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи Sven

    1. Общие положения

    Серийный выпуск и массовая эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей были начаты еще в конце 19 века. В начале 20 века они начали широко применяться в автомобилях, развивая далее сферу своего применения, легко перешагнули рубеж тысячелетия и до сих пор продолжают оставаться надежными, долговечными, не требующими высоких эксплуатационных затрат и относительно дешевыми источниками энергии.

    Принцип работы

    Аккумулятор - это химический источник тока, способный многократно преобразовывать химическую энергию в электрическую и аккумулировать, запасать ее на длительное время. Упрощенно аккумулятор можно представить следующим образом: два электрода, в виде пластин, помещены в раствор серной кислоты с плотностью 1,27-1,29 г/см3. При этом положительный электрод выполнен из двуокиси свинца (PbO2), а отрицательный - из свинца (Pb). При прохождении тока между ними протекают окислительно-восстановительные реакции.

    При разряде происходит химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет изменять свой химический состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца - PbSO4), а плотность электролита начнет падать. В результате внутри батареи образуется направленное движение ионов и в цепи потечет электрический ток. При заряде аккумулятора происходит обратный процесс - направление тока меняется на противоположное, активные массы восстанавливают свой первоначальный химический состав, а плотность электролита растет. Процесс этот, называемый циклом, может быть многократным. Количество запасаемой при этом электрической энергии зависит от площади активного взаимодействия электродов и электролита и его объема. Номинальное напряжение, вырабатываемое таким аккумулятором, составляет 2 вольта. Для получения большего значения напряжения одиночные аккумуляторы соединяют последовательно. Например: 12-вольтовый аккумулятор состоит из последовательно соединенных в общем корпусе шести аккумуляторов.

    По конструкции свинцово-кислотные аккумуляторы бывают обслуживаемые и необслуживаемые. Обслуживаемые требуют в процессе эксплуатации определенного ухода (контроля уровня и плотности электролита). Необслуживаемые являются герметизированными, работают в любом положении и не требуют ухода.

    В международной интерпретации принято обозначение в виде SEALED LEAD ACID BATTERY (герметизированная свинцово-кислотная батарея) или сокращенно SLA, а также VRLA - Valve Regulated Lead Acid (свинцово-кислотные с регулируемым клапаном) батареи, имеющие сернокислый электролит в виде геля. Такие аккумуляторные батареи имеют более высокие электрические и эксплуатационные параметры.

    Применение такие батареи находят в качестве резервных источников в системах сигнализации и охраны и медицинском оборудовании. Однако самое широкое применение они имеют в источниках бесперебойного питания (ИБП).

    2. Эксплуатация

    Аккумуляторные батареи Sven являются герметизированными и необслуживаемыми и поставляются полностью заряженными. Эксплуатация их легка и проста.

    Для их безопасной эксплуатации необходимо придерживаться следующих правил:

    - Не создавать цепь короткого замыкания между клеммами батареи, поскольку значительный ток короткого замыкания заряженной батареи способен расплавить контакты клемм и нанести термический ожог.

    - Не хранить аккумуляторные батареи в разряженном состоянии. В этом случае происходит сульфатация электродов и батареи значительно снижают свою емкость.

    - Подключать аккумуляторную батарею в устройство только в правильном соответствии с полярностью. Заряженная батарея имеет значительный запас энергии и способна при неправильном подключении вывести устройство из строя.

    - Не вскрывать корпус батареи. Содержащийся внутри гелеобразный электролит способен вызвать химический ожог кожи.

    - Утилизировать отслужившую свой срок батарею в соответствии с правилами утилизации изделий, содержащих тяжелые металлы.

    На корпусе батарей наносятся обозначения в соответствии с условиями их эксплуатации.

    3. Технические характеристики и справочные данные

    Основными характеристиками аккумуляторной батареи являются ее напряжение и емкость. Напряжение в вольтах, емкость в ампер*часах.

    Значения этих величин входят в название модели батареи. Например: SV1270 - батарея напряжением 12 вольт и емкостью 7,0 ампер*часов. Это значит, что батарея может выдать в нагрузку энергию 12 х 7 = 84 ватт*часов при 10 часовом разряде током в 1/10 от емкости. При больших токах и быстром разряде емкость батареи понижается.

    Это можно видеть на графике.

    При разряде током в 0,1 С время работы составляет 10 часов и батарея полностью выдаст в нагрузку аккумулированную энергию. При разряде током 2 С (в 20 раз больше) время работы примерно 15 минут (1/4 часа) и при этом батарея выдаст в нагрузку только половину аккумулированной энергии. При больших токах разряда это значение еще меньше. Зачастую в источниках бесперебойного питания аккумуляторные батареи работают в еще более тяжелых режимах, при которых токи разряда достигают 4 С. При этом время разряда сравнимо с 5 минутами и батарея выдает в нагрузку менее 40% энергии.

    Срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.

    Батареи Sven могут работать в среднем до 5 лет при среднем числе циклов до 500. Для того, чтобы батареи могли аккумулировать необходимое количество энергии их нужно правильно заряжать.

    На начальном этапе через разряженную батарею может проходить большой ток, который может вызвать перегрев батареи, и поэтому значение этого тока необходимо принудительно уменьшать до величины не более 0,25 С. В дальнейшем значение тока уменьшают, по мере достижения полного заряда он становится меньше чем 0,02 С. Применяются несколько способов заряда аккумуляторных батарей. При быстром заряде требуется от 4 до 6 часов. При заряде постоянным током равным 0,1 С продолжительность заряда варьируется от 10 до 15 часов. В схемах зарядных устройств источников бесперебойного питания чаще всего используется быстрый заряд аккумулятора (до 80% емкости) с последующим переключением на меньшую скорость заряда (меньший зарядный ток) до полной емкости.

    Перейдем к характеристикам по моделям.

    Sven SV645

    Sven SV1270

    Sven SV12120

    Sven SV12170

    5. ГЛОССАРИЙ

    Емкость (С) - энергия, которую способен отдать аккумулятор в нагрузку, выражаемая в ампер-часах (А·ч, мA·ч). Она будет больше при следующих условиях: меньшем токе разряда, разряде с меньшими перерывами, более высокой температуре окружающей среды, а также более низком конечном напряжении.

    Номинальная емкость - номинальное значение емкости: количество энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях.

    Саморазряд - потеря емкости при отсутствии внешнего потребления тока.

    Срок службы батареи - наработка, при которой разрядная емкость станет меньше определенной нормированной величины, обычно оценивается рабочим количеством циклов "заряд-разряд".

    Срок хранения - максимальный период времени, в течение которого батарея может храниться при оговоренных условиях, не требуя дополнительной зарядки.