Свинцево-кислотні акумуляторні батареї SVEN
1. Загальні положення
Серійний випуск та масова експлуатація свинцево-кислотних акумуляторних батарей було розпочато ще наприкінці 19 століття. На початку 20 століття вони почали застосовуватися в автомобілях, розвиваючи далі сферу свого застосування, легко переступили рубіж тисячоліття і досі продовжують залишатися надійними, довговічними, не вимагають високих експлуатаційних витрат, відносно дешевими джерелами енергії.
Акумулятор – це хімічне джерело струму, здатне багаторазово перетворювати хімічну енергію на електричну та акумулювати, запасати її на тривалий час. Спрощено акумулятор можна подати так: два електроди, у вигляді пластин, поміщені в розчин сірчаної кислоти з щільністю 1,27-1,29 г/см3. При цьому позитивний електрод виконаний із двоокису свинцю (PbO2), а негативний – зі свинцю (Pb). При проходженні струму між ними протікають окисно-відновлювальні реакції.
При розряді відбувається хімічна реакція, у результаті якої активна маса обох електродів почне змінювати свій хімічний склад, перетворюючись з губчастого свинцю та його двоокису на сірчанокислий свинець (сульфат свинцю – PbSO4), а щільність електроліту почне падати. В результаті всередині батареї утворюється спрямований рух іонів і в ланцюзі потече електричний струм. При заряді акумулятора відбувається зворотний процес - напрямок струму змінюється на протилежний, активні маси відновлюють свій первісний хімічний склад, а щільність електроліту зростає. Цей процес, званий циклом, може бути багаторазовим. Кількість електричної енергії, що при цьому припадає, залежить від площі активної взаємодії електродів і електроліту та його обсягу. Номінальна напруга, що виробляється такимакумулятором, становить 2 вольти. Для більшого значення напруги одиночні акумулятори з'єднують послідовно. Наприклад, 12-вольтовий акумулятор складається з послідовно з'єднаних у загальному корпусі шести акумуляторів.
За конструкцією свинцево-кислотні акумулятори бувають обслуговуються та необслуговуються. Обслуговуються вимагають у процесі експлуатації певного догляду (контролю рівня та щільності електроліту). Необслуговувані є герметизованими, працюють у будь-якому положенні та не вимагають догляду.
У міжнародній інтерпретації прийнято позначення у вигляді SEALED LEAD ACID BATTERY (герметизована свинцево-кислотна батарея) або скорочено SLA, а також VRLA – Valve Regulated Lead Acid (свинцево-кислотні з регульованим клапаном) батареї, що мають сірчанокислий електроліт у вигляді гелю. Такі акумуляторні батареї мають більш високі електричні та експлуатаційні параметри.
Застосування такі батареї знаходять як резервні джерела в системах сигналізації та охорони та медичному обладнанні. Однак найширше застосування вони мають у джерелах безперебійного живлення (ДБЖ).
Акумулятори SVEN є герметизованими і необслуговуваними і поставляються повністю зарядженими. Експлуатація їх легка та проста.
Для їх безпечної експлуатації необхідно дотримуватись таких правил:
– Не створювати ланцюг короткого замикання між клемами батареї, оскільки значний струм короткого замикання зарядженої батареї здатний розплавити контакти клем і завдати термічного опіку.
– Не зберігати акумулятор у розрядженому стані. У цьому випадку відбувається сульфатація електродів та батареї значно знижують свою ємність.
– Підключати акумулятор до пристрою.тільки у правильній відповідності до полярності. Заряджена батарея має значний запас енергії та здатна при неправильному підключенні вивести пристрій із ладу.
– Не відкривайте корпус батареї. Гелеподібний електроліт, що міститься всередині, здатний викликати хімічний опік шкіри.
– Утилізувати батарею, що відслужила свій термін, відповідно до правил утилізації виробів, що містять важкі метали.
На корпусі батарей наносяться позначення відповідно до умов їх експлуатації.
3. Технічні характеристики та довідкові дані
Основними характеристиками акумуляторної батареї є її напруга та ємність. Напруга у вольтах, ємність в ампер * годинах.
Значення цих величин входять у назву моделі батареї. Наприклад: SV1270 - батарея напругою 12 вольт і ємністю 7,0 ампер * годин. Це означає, що батарея може видати в навантаження енергію 12 × 7 = 84 ват * годин при 10 годинному розряді струмом в 1/10 від ємності. При великих струмах та швидкому розряді ємність батареї знижується.
Це можна побачити на графіку.
При розряді струмом 0,1 З час роботи становить 10 годин і батарея повністю видасть навантаження акумульовану енергію. При розряді струмом 2 С (в 20 разів більше) час роботи приблизно 15 хвилин (1/4 години) і при цьому батарея видасть навантаження лише половину акумульованої енергії. При великих струмах розряду це значення набагато менше. Найчастіше в джерелах безперебійного живлення акумуляторні батареї працюють у ще більш важких режимах, при яких струм розряду досягає 4 С. При цьому час розряду порівняно з 5 хвилинами і батарея видає в навантаження менше 40% енергії.
Термін служби батареї визначається числом циклів заряду-розряду і значно залежить від умов її експлуатації. Чимглибше розряджається батарея, чим більший час вона перебуває в розрядженому стані, тим менше можливих циклів роботи.
Батареї SVEN можуть працювати в середньому до 5 років при середній кількості циклів до 500. Для того, щоб батареї могли акумулювати необхідну кількість енергії, їх потрібно правильно заряджати.
На початковому етапі через розряджену батарею може проходити великий струм, який може викликати перегрів батареї, і тому значення цього струму необхідно зменшувати примусово до величини не більше 0,25 С. Надалі значення струму зменшують, в міру досягнення повного заряду він стає менше ніж 0 ,02 С. Застосовуються кілька способів заряджання акумуляторних батарей. При швидкому заряді потрібно від 4 до 6 годин. При заряді постійним струмом 0,1 С тривалість заряду варіюється від 10 до 15 годин. У схемах зарядних пристроїв джерел безперебійного живлення найчастіше використовують швидкий заряд акумулятора (до 80% ємності) з наступним перемиканням на меншу швидкість заряду (менший зарядний струм) до повної ємності.