Срок службы свинцовых аккумуляторов

Нормативные сроки службы стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей автотранспортных средств и автопогрузчиков.

Н ормативы предназначены для использования владельцами автотранспортных средств и автопогрузчиков при определении моментов списания стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.

П рименение нормативов обеспечит повышение степени использования ресурса аккумуляторных батарей и улучшение контроля за правильностью их эксплуатации

В таблице 1 приведены типовые нормы сроков службы до списания стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (далее АКБ) автотранспортных средств и автопогрузчиков при типовых условиях эксплуатации. Они должны использоваться владельцами эксплуатируемых автотранспортных средств и автопогрузчиков при организации учёта выработки ресурса АКБ, при оценке их остаточной ёмкости и для решения вопросов определения допустимости списания или необходимости продолжения эксплуатации АКБ.

Н ормы сроков службы заданы в годах, начиная с даты введения АКБ в эксплуатацию. Списание АКБ допускается при условиях выполнения установленной наработки согласно таблице 1 (автотранспортным средством – в размерности пробега в (тыс. км), а автопогрузчиком – в моточасах) и при невозможности восстановления АКБ зарядом, после выявления признаков неисправностей, указанных в приложении 1 .

П ри выполнении автотранспортным средством установленного пробега на соответствующем виде перевозок (или автопогрузчиком наработки) за меньший период времени допускается сокращение норматива срока службы эксплуатируемой на нем АКБ до соответствующего этому моменту времени сроку эксплуатации батареи.

Д ля подтверждения факта выработки АКБ установленного нормативного срока службы владельцам (или должностным лицам, ответственным за эксплуатацию) автотранспортных средств целесообразно организовать учёт наработки и результатов обслуживания АКБ от её ввода в эксплуатацию до списания. Наработку АКБ учитывают в тех же единицах, что и оборудованные ею автотранспортные средства или автопогрузчики, т.е. в (км) пробега или моточасах работы с этой батареей. При эксплуатации АКБ на разных автотранспортных средствах (автопогрузчиках) учёту подлежит сумма величин пробега этих автотранспортных средств (автопогрузчиков) с данной батареей. Помимо наработки, учёту подлежат выполненные работы по техническому обслуживанию (ТО) и результаты зарядки АКБ после выполнения этих работ.

О безличивание АКБ при эксплуатации, в т.ч., при выполнении их ТО и ремонта не допускается.

Ф орма карточки (ведения базы данных) учёта наработки и результатов зарядки при эксплуатации стартерных АКБ представлена в приложении 2 .

Д ля подтверждения условий допустимости списания батарей (т.е. невозможности восстановления АКБ зарядом и наличия признаков неисправностей, при которых допускается списание), выполняют определённый комплекс работ, технология проведения и объём которых не зависят от конструкции свинцово-кислотных аккумуляторных АКБ, или места их изготовления.

Т ехнология определения неисправностей, при наличии которых допускается списание стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, приведена в приложении 1 .

Р ешение о списании АКБ принимают по результатам учёта её наработки и выполнения установленной процедуры проверки технического состояния. Решение о списании оформляют актом по форме приложения 3 .

В таблице 1 приведены типовые нормы сроков службы АКБ для 1-ой категории условий эксплуатации автотранспортных средств и автопогрузчиков в умеренном климате, при невысокой интенсивности их эксплуатации, в предусмотренных изготовителем нормальных нагрузочно-временных условиях работы батареи. При этом интенсивность эксплуатации автотранспортных средств определяется средним годовым пробегом, а автопогрузчиков – средней годовой наработкой в моточасах.

Т иповые нормы сроков службы стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей автотранспортных средств и автопогрузчиков

Аккумуляторы и батареи

Информационный сайт о накопителях энергии

Срок службы аккумуляторов автомобильных

Незаменимый в автомобиле, пусковой аккумулятор имеет определенный срок службы. Принцип действия прибора основан на выделении энергии при электрохимической реакции. Система динамичная, процесс зависит от многих факторов. Длительность надежной работы АКБ можно продлить и сократить ее, неправильным обслуживанием. Как выбрать автомобильный аккумулятор и увеличить срок его жизни?

Плановый срок эксплуатации аккумулятора автомобиля для списания

Роль автомобильного транспорта в перевозках грузов и пассажиров трудно переоценить. Но каждая единица транспорта оборудована батареями различной мощности. Срок службы аккумулятора на разных авто отличается. Техника в автопарках работает интенсивно, но находится под наблюдением специалистов. Поэтому время службы АКБ для профессионально работающих автомобилей устанавливается в зависимости от пробега или наработанных моточасов.

На основании стандартов, срок службы свинцовых кислотных аккумуляторов регламентирует норматив РД-3112199-1089-02.

Частные транспортные компании устанавливают предельный срок службы аккумуляторов на машинах, руководствуясь своими правилами. На личных авто стараются использовать все возможности, чтобы продлить время работы батареи.

Срок службы АКБ автомобиля по ГОСТу

Каждый норматив, в том числе и ГОСТ 959-2002 на батареи аккумуляторные свинцовые разработан с учетом используемых ингредиентов и особенностей эксплуатации. В разделе «Требования по надежности» предписывается: срок годности АКБ, не залитой электролитом, 3 года, с электролитом – 12 месяцев.

Средний срок службы автомобильного аккумулятора определяется при снижении емкости от первоначальной ниже 40%. Другим основанием окончания срока эксплуатации аккумулятора считается:

Для обслуживаемых АКБ – 24 месяца при пробеге до 90 000 км, 12 месяцев при пробеге 150 000км или 3 000 моточасов
Для необслуживаемых батарей – 48 месяцев, пробеге до 100 000 км или 4 000 моточасов

Аккумуляторы в импортном исполнении должны маркироваться с добавлением буквы «Т»

Срок годности автомобильного аккумулятора

На практике рабочий цикл батареи можно разделить на 3 вида – гарантийный, реальный и регламентируемый. В течение гарантии производитель устраняет только доказанный заводской брак. Реальный срок службы при правильной эксплуатации АКБ автомобиля может быть значительно длиннее регламентируемого.

Гарантийный срок работы нового автомобильного аккумулятора составляет от 6 месяцев до 4 лет, в зависимости от производителя. Замечена закономерность, чем длиннее гарантия производителя, тем больше лет срок службы аккумулятора. Самый малый гарантийный период дают производители обслуживаемых АКБ. Но все заводские дефекты обнаруживаются в 6-ти месячный срок эксплуатации аккумулятора.

Реальный срок работы аккумулятора автомобиля зависит не только от пробега и наработанных моточасов.

Конструктивный ресурс, заложенный в количестве активной массы, сплаве решеток, качестве электролита и соблюдения технологии. Важно, чтобы батарея поступила к покупателю «свежей».
Состояние бортовой системы автомобиля, ее энергонасыщенность с превышением способности генератора и наличие токов утечки приводит к хронической недозаряженности аккумулятора, что снижает срок годности.
Неисправность генератора может привести к глубокой посадке АКБ, приближая срок списания.
Неправильная эксплуатация автомобиля зимой приводит к перемерзанию банок АКБ, если электролит потерял плотность. Служба аккумулятора может на этом закончиться.
Содержание аккумулятора в чистоте, замеры напряжения на клеммах при ХХ и работе, проверка электролита и своевременная сетевая подзарядка продлят срок службы аккумулятора.

При неправильной эксплуатации, когда АКБ работает длительное время на заряде около 60%, или перезаряде, из-за неисправного регулятора напряжения автомобиля, происходит сульфатация, отслоение активной массы от свинцовой решетки, окисление свинца. Все это сокращает ресурс и средний срок службы аккумулятора.

Если автомобиль эксплуатируется интенсивно в режиме «такси», с короткими пробегами и длительными простоями, аккумулятор имеет низкий заряд, быстрее изнашивается. Чтобы авто проходило регламентируемый срок, необходим внимательный уход за батареей.

Какой срок эксплуатации аккумулятора автомобиля считают нормальным

Срок работы аккумулятора, указанный производителем, рассчитан при условии нормальной эксплуатации автомобиля. Обычно средний АКБ работает 3-4 года работы. Рейтинговые модели могут сохранять емкость по 6-7 лет, но стоимость их гораздо выше.

Следует обратить внимание, нельзя покупать аккумулятор автомобиля впрок, без регулярной эксплуатации его емкость уменьшается, происходит саморазряд.

Считается, что созданы нормальные условия для работы АКБ, если автомобиль грамотно эксплуатируется:

Без экстремальных температур – защищен утеплением при простоях в зимнее время, хорошо вентилируется и контролируется летом.
Качественное обслуживание предполагает содержание аккумулятора в чистом отсеке, хорошо закрепленным. Регулярно измеряются нагрузки, выявляются паразитные токи, соловой блок находится под контролем.
Производительность генератора и емкость АКБ соразмерны, бортовые системы – компьютер, музыкальный центр, кондиционер и другие соответствуют по потреблению тока возможностям энергосистемы.

При хорошем обслуживании, критичной может быть выбранная манера езды. При коротком пробеге аккумулятор не заряжается. Если дополнительно в период простоя включена музыка, подзарядка телефона, батарея получит глубокий разряд, который повлияет на срок службы. Какой аккумулятор перенесет без последствий работу в режиме постоянного дефицита? Нет таких.

При нормальном обслуживании первые 2 года аккумулятор считают новым. С 3 года зимой нужно усилить контроль уровня заряда перед длительным простоем. Если не соблюдать технические требования, срок работы автомобильного аккумулятора можно сократить до года — полутора.

Продление срока службы аккумулятора

На форумах автомобилистов встречаются посты, где владельцы отмечают, что их аккумуляторы работают по 8-10 лет. Чтобы продлить службу аппарата, необходим грамотный подход к содержанию АКБ и авто. Основное правило опытных автолюбителей – систематический контроль напряжения на выводах аккумулятора. Шесть банок в последовательном соединении дают заряд 12,6 В. Если напряжение меньше 12,5 В, батарею нужно подзарядить. При этом замерить и отрегулировать уровень и плотность электролита. Заряжать слабым током 1-2 А в течение 12-14 часов.

Правила, которые помогут продлить срок эксплуатации аккумулятора автомобиля:

нельзя пытаться завести машину разряженной батареей;
если с первого раза мотор не завелся, 3 следующих попытки можно повторять с минутным интервалом;
облегчить зимний запуск мотора предварительным импульсом на АКБ – включением света, полностью выжатым сцеплением;
систематически очищать батарею, обращая внимание на вентиляционные отверстия;
при простое отключать всех потребителей.

Эти правила помогут продлить срок эксплуатации автомобильных аккумуляторов. Рачительный автолюбитель не будет рисковать. Зимой, в самые лютые морозы, он занесет батарею в тепло, обеспечив беспроблемный запуск мотора автомобиля утром. Это тоже ответ, как продлить срок службы аккумулятора.

Срок службы гелевого автомобильного аккумулятора

Использование гелевого пускового аккумулятора уже не редкость. Отличные эксплуатационные характеристики аппарата связаны с агрегатной формой электролита. Гелевая субстанция исключает протекание, плотно облегает пластины, увеличивая выработку энергии. АКБ обладает большим циклом заряда-разряда и сроком службы 10-12 лет. Какой срок саморазряда батареи? Примерно 20% в год. Даже при глубокой разрядке АКБ сохраняет конструкции, не происходит осыпания пластин.

Однако срок годности гелевого аккумулятора будет коротким при следующих обстоятельствах:

в бортовой сети автомобиля напряжение больше 14,4 В;
если гелеобразная масса замерзнет, ее свойства не восстанавливаются, электролит чувствителен к низким температурам;
любое короткое замыкание испортит батарею.

Каждая зарядка аккумулятора должна быть полной, иначе происходит потеря емкости. Перечисленные недостатки и стоимость тормозят распространение гелевых автомобильных аккумуляторов.

Видео

Предлагаем познакомиться с видео уроком на тему, на сколько можно продлить срок службы аккумулятора.

Срок службы аккумуляторных батарей

Существует множество производителей, которые осуществляют выпуск аккумуляторов разных типов. Самыми распространенными и востребованными являются свинцово-кислотные аккумуляторы. В зависимости от поставленной задачи, рекомендуется применять один из следующих видов:

обслуживаемые – предназначены для кратковременных разрядов с выделение высокого разрядного тока. Применяются в автомобилях для запуска двигателя. Срок службы: 2 – 5 лет.

Читать еще: Датчик уровня топлива как он работает

необслуживаемые VRLA – свинцово-кислотные аккумуляторы, которые предназначены для буферного использования, когда требуется время от времени осуществить резервное питание. Срок службы: 3 – 7 лет.

необслуживаемые VRLA AGM – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе, которые оптимизированы для циклического и буферного режима работы. Срок службы: 5 – 15 лет.

необслуживаемые VRLA GEL – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе на основе гелеобразного электролита. Предназначены для глубоких циклических разрядов и буферного режима. Срок службы: 10 – 15 лет.

необслуживаемые OPzV – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе с усовершенствованной структурой электродов и гелеобразным электролитом. Предназначены для тяжелого режима работы (глубокие циклические разряды). Могут работать с высокими пусковыми токами. Срок службы: 15 – 20 лет.

малообслуживаемые OPzS – свинцово-кислотные аккумуляторы, оптимизированные для тяжелых циклических режимов. Срок службы аккумуляторов OpzS – до 25 лет.

Технические характеристики батарей – важная составляющая правильного выбора, но также нужно иметь точное представление о том, как именно будет эксплуатироваться аккумулятор. Ведь если режим будет циклический, а аккумулятор предназначен для буферного применения, срок службы может быть минимален, т.к. заявленное эксплуатационное время предусматривает работу в другом режиме.

Рисунок 1. Слева направо: обслуживаемые, VRLA, AGM, GEL, OPzV, OPzS.

Характеристики влияющие на срок эксплуатации

Таблица 1. Характеристики, влияющие не продолжительность службы АКБ.

В таблице №1 приведены данные, влияющие на срок эксплуатации аккумулятора. Теоретически, при покупке AGM аккумулятора с заявленным сроком эксплуатации 10 лет, можно ожидать такого результата, однако на практике все иначе. Срок службы свинцово-кислотного аккумулятора напрямую зависит от режима эксплуатации, температуры, при которой он работает и заряжается, количества разрядов и их глубины, а также от силы тока, которым он заряжается. Чтобы понять, как точно рассчитать показатель ожидаемого срока службы, смоделируем ситуацию выбора батареи.

Определение срока службы

Мощность нагрузки – 150 Вт;

Срок резервного питания – 5 часов;

Напряжение аккумулятора – 12В;

КПД инвертора – 0,82.

Аккумулятор обеспечивает срок эксплуатации – 10 лет или 500 циклов.

Произведем расчет по упрощенной формуле:

t = Uакб. * C * K * H * Kг. * Kс / P

t – время работы – 5ч.;

Uакб. – напряжение аккумулятора – 12В;

C – емкость аккумулятора, Ач;

K – кол-во аккумуляторов в системе – 1 шт;

H – КПД инвертора (ИБП) – 0,82;

Kг. – коэффициент глубины разряда – 80%;

P – мощность нагрузки – 150Вт.

Найдем емкость требуемую аккумулятора по формуле:

C = P / Uакб. * t / K / H / Kг.

150 / 12 x 5 / 1 / 0,82 / 0,8 = 95,3

Емкость аккумулятора, С = 95,3 Ач.

Правильный подбор батареи обеспечивает уверенность, что разряд АКБ не будет больше, чем на 80%. Основываясь на этом утверждении, можно рассчитать частоту разрядов:

10 лет х 365 дней / 500 циклов = 7,3

Срок службы: 10 лет при частоте 80% разрядов не чаще, чем раз в 7,3 дня.

Ресурс батареи позволяет производить один разряд до 80% каждые 7,3 дня. При условии поддержания температуры окружающей среды в пределах 18 – 25°С, можно рассчитывать на срок службы 10 лет, если циклический ресурс не будет исчерпан ранее.

Эксплуатация аккумулятора в циклическом режиме

Когда предполагаются частые разряды аккумулятора, недостаточно подобрать подходящий тип. Для максимально долгой службы нужно рассчитывать запас емкости. Для свинцово-кислотных батарей типов AGM и GEL, которые будут работать в циклическом режиме, необходим запас 40 – 50%. Другими словами, рассчитывая емкость, коэффициент глубины разряда должен быть от 0,6 до 0,4. Чем меньше глубина разряда, тем большее количество циклов способен обеспечить аккумулятор и, соответственно, гораздо дольше отслужить.

Ресурс современных моделей GEL VRLA аккумуляторов при 50% разряде составит от 1700 до 2300 циклов. Этого будет достаточно на более, чем 6 лет при ежедневном использовании. В случаях с AGM VRLA батареями показатели составят от 900 до 1200 циклов.

Рисунок 2. График зависимости количества циклов от глубины разряда.

Эксплуатация аккумулятора в буферном режиме

В ситуациях, когда емкость аккумулятора будет использоваться редко, нужно придерживаться правил эксплуатации и не допускать глубоких разрядов, т.к. один разряд до 9 Вольт (100% емкости) моментально сократит срок службы в два раза.

Рисунок 3. График снижения емкости при буферном использовании батареи.

Как увеличить срок службы?

Жизнь свинцово-кислотной аккумуляторной батареи можно разделить на три этапа: формирование, пик и спад. На этапе формирования пластины, окруженные жидким электролитом, находятся в губчатом состоянии. “Тренировочная зарядка” приводит к процессу поглощения этими пластинами электролита, чем-то этот процесс похож на впитывание кухонной губкой воды. По мере формирования электродов емкость аккумулятора постепенно увеличивается.

Рисунок 4: Жизненный цикл свинцово-кислотного аккумулятора делится на три этапа: формирование, пик и спад.

Этап формирования является крайне важным для аккумуляторов глубокого цикла. Требуется 20-50 полных циклов для достижения пиковой емкости и это происходит уже в процессе эксплуатации, а не подготовки. Но производители советует на этом этапе не подвергать аккумулятор сильным разрядным нагрузкам. Стартерные же аккумуляторы менее критичны в этом плане и могут сразу полноценно использоваться. Значение пускового тока нового стартерного аккумулятора уже соответствует номинальному, но по мере формирования оно даже немного возрастает. (Смотрите BU-701: Нюансы использования обслуживающего заряда для аккумуляторных батарей).

Аккумуляторы глубокого цикла могут обеспечить порядка 100-200 циклов до начала постепенного снижения емкости. Когда емкость такого аккумулятора упадет до 70-80%, его необходимо заменить. В некоторых случаях бывает допустимо использование экземпляров с меньшим уровнем емкости, но никогда не доводите этот показатель до 50%, так как после достижения такого уровня дальнейшее поведение аккумулятора непрогнозируемое.

СРОК СЛУЖБЫ свинцовых АККУМУЛЯТОРОВ

Срок службы является важной эксплуатационной характеристикой свинцового аккумулятора. Концом срока службы считается момент, когда его емкость падает ниже некоторой оговоренной для данных аккумуляторов величины (для стартерных батарей 80%). Наиболее часто встречающимися причинами выхода из строя стартерных аккумуляторов являются: оплывание активной массы положительного электрода; короткие замыкания между электродами; коррозия решеток положительного электрода; необратимая суль- фатация пластин.

Оплывание активной массы положительного э л ект рода. Было установлено, что при попадании в положительную активную массу примеси сульфата бария (указанное вещество как полезная добавка вводится в отрицательную активную массу) аккумулятор быстро выходит из строя из-за сильного оплывания активной массы. Поэтому в производстве свинцовых аккумуляторов необходимо принимать меры, чтобы сульфат бария не попадал в активную массу положительного электрода. С этой целью приготовление активных масс и намазка положительных и отрицательных пластин производятся раздельно. Оплывание усиливается с ростом концентрации электролита при проведении разрядов при низких температурах, а также при наличии в электролите примеси солей железа.

Следовательно, работая с менее концентрированным чистым электролитом и проводя разряды при обычных температурах, можно уменьшить оплывание. Эффективным средством уменьшения оплывания активной массы является также применение наряду с мелкопористым сепаратором стеклянного войлока. Такой комбинированный сепаратор позволяет увеличить срок службы аккумулято – pa примерно на 50%. Однако это приводит к снижению емкости аккумулятора на 10—15% вследствие увеличения внутреннего сопротивления аккумулятора.

Короткие замыкания между электродами. Эти замыкания быстро выводят аккумулятор из строя.

Причиной коротких замыканий могут быть оплывания положительной активной массы и набухание отрицательной активной массы. Короткие замыкания образуются также через сепараторы. Так, например, в конце срока службы сепаратор разрушается, в нем появляются отверстия, через которые активная масса проникает от одного электрода к другому.

При использовании в аккумуляторах химически стойких сепараторов (мипор, мипласт и др.) короткие замыкания могут образоваться по ножкам пластин, через шлам осевшей на дно положительной активной массы. Эта же масса, взмученная в электролите, оседает на кромках отрицательных пластин, переходит в губчатый свинец и образует мостики вокруг сепараторов, наконец, мелкие частицы активных масс в батареях с плотной сборкой могут продавливаться через поры сепараторов и вызывать короткие замыкания по образовавшимся мостикам.

Для предотвращения перечисленных видов коротких замыканий необходимо принять следующие меры: применять там, где допустимо, баки с высокими призмами; сборку блоков производить таким образом, чтобы сепараторы достаточно далеко выступали за края пластин; в аккумуляторах с плотной сборкой применять сепараторы с очень мелкими порами.

Коррозия решеток положительного электрода. Длительное применение свинцово-сурьмянистого сплава для отливки решеток (впервые был предложен 87 лет тому назад) объясняется рядом ценных свойства он обладает достаточно высокими механическими и литейными свойствами, постоянством состава и малой окисляемостью в процессе отливки решеток, а также низкой стоимостью и недефицитностью исходных металлов — свинца и сурьмы.

Недостатком сплава является сравнительно низкая коррозийная стойкость при анодной поляризации, ограничивающая в ряде случаев срок службы аккумулятора. Коррозия решетки положительного электрода происходит вследствие постепенного окисления материала решетки и перехода его в двуокись свинца: происходит формирование решетки, в результате чего она теряет свою механическую прочность и местами разрушается. При этом резко ухудшается проводимость электрода, уменьшается емкость ниже допустимой величины и аккумулятор выходит из строя.

Механизм коррозии положительной решетки свинцового аккумулятора до конца пока не выяснен. Существует ряд предположений; одно из этих предположений коррозийную стойкость сплава связывает с его структурой.

Известно, что металлы и сплавы состоят из кристаллов. Последние образуются при застывании жидкого металла. В зависимости от условий охлаждения металла и наличия в нем некоторых добавок структура металла может быть мелкокристаллической или крупнокристаллической. Установлено, что чем мельче кристаллы в – металле, тем выше механическая прочность его. Поэтому при литье металлов обычно стремятся получить слитки мелкой структуры, применяя для этой цели специальные добавки — регуляторы кристаллизации (модификаторы).

Примеси, не растворимые в металле, при застывании последнего концентрируются на поверхности кристаллов (зерен) и образуют так называемые межкристаллические прослойки. Для заданного

Читать еще: Покупка автомобиля на японских аукционах

Рис. 32. Зависимость толщины межкрнсталлнческих прослоек б, протяженности границ 2Р и удельной поверхности зерен 2S от структуры металла

Количества примесей при крупнокристаллической структуре слитка толщина прослоек гораздо больше толщины прослоек мелкокристаллического образца. Это видио из рис. 32, где приведена зависимость толщины прослоек б, протяженности границ 2Р и удельной поверхности зерен 2S от структуры металла.

Так как прослойка является тем участком, где процессы разрушения протекают более интенсивно, чем в самих зернах, то можно предположить, что чем больше толщина прослойки, т. е. чем больше величина зерен металла, тем интенсивнее должна протекать в ней коррозия. Тогда измельчение структуры металла, приводящее к уменьшению толщины прослойки, при прочих равных условиях должно увеличивать коррозийную устойчивость металла. Это происходит и потому, что продукты коррозии зерен крупнокристаллического образца не в состоянии закрыть всю поверхность металла, включая и прослойку. Последняя под действием коррозийной среды разрушается, связь между отдельными зернами нарушается и наступает коррозия всего металла.

При мелкокристаллической структуре металла продукты коррозии отдельных зерен полностью закрывают незначительную по толщине прослойку, изолируя ее от разрушающего действия среды. Чем мельче будут кристаллы сплава, тем тоньше окажутся прослойки и тем легче будет закрыть их сплошным слоем сульфата свинца или двуокиси свинца, образующихся на поверхности кристаллов сплава (рис. 33).

Таким образом, следует стремиться к тому, чтобы структура сплава в решетках была мелкокристаллической и сплав содержал

Меньше примесей, растворимых в серной кислоте. Получение более мелких кристаллов сплава достигается:

Подбором оптимального температурного режима литья (быстрое охлаждение расплавленного металла способствует получению более мелкокристаллического сплава);

Добавкой к металлу модификаторов (хорошие результаты получаются от добавок к свинцово-сурь – Рис. 33. Схематическое изображение коррозии мянистому сплаву серы И крупнокристаллического (а) и мелкокристалли – серебра), ческого (б) свинца в серной кислоте Большой интерес пред

Ставляют свинцово-сурь- мянисто-мышьяковистые сплавы, нашедшие широкое применение в зарубежной аккумуляторной промышленности. Мышьяковистые сплавы резко увеличивают срок службы решеток. Кроме того, поскольку добавка мышьяка вызывает заметное увеличение механических и улучшение технологических свойств сплава, имеется возможность уменьшить содержание сурьмы в сплаве, что желательно по экономическим соображениям, а также для уменьшения саморазряда и сульфатации аккумулятора. По имеющимся данным оптимальным является содержание мышьяка 0,2—0,3% в 4— 5%-ном свинцово-сурьмянистом сплаве и 0,1—2% в 6—7%-ном сплаве. Условия изготовления решеток из мышьяковистых сплавов ничем не отличаются от обычных. Требуется лишь более точная регулировка температурного режима отливки.

Необратимая сульфатация пластин. Под необратимой сульфатацией пластин понимается такое состояние их, когда они не заряжаются при пропускании нормального зарядного тока в течение нормального промежутка времени. Для отрицательного электрода необратимая сульфатация внешне проявляется наличием на поверхности сплошного слоя сульфата свинца. Активный материал таких пластин является жестким и песчаным, поверхность
пластин не дает ясной металлической черты, если по ней прочертить ножом.

Сильно сульфатированные положительные пластины можно отличить по следующим внешним признакам: активный материал таких пластин приобретает часто светлую окраску, причем появляются белые пятна сульфата свинца; поверхность пластины жестка и шероховата; при растирании активного материала между пальцами появляется ощущение, сходное с ощущением, получаемым при растирании песка. Вследствие сульфатации пластины теряют свою емкость и аккумулятор выходит из строя.

Указанный тип сульфатации существенно отличается от образования сульфата свинца из окислов свинца в процессе формирования пластин или из двуокиси свинца и губчатого свинца при нормальном разряде аккумулятора, что может быть вызвано: неполнотой формирования пластин; большим саморазрядом под действием различных примесей или коротких замыканий; систематическими недозарядами батареи; длительным нахождением аккумулятора в незаряженном состоянии.

В последнем случае отрицательные пластины становятся тверже и покрываются более крупными кристаллами сульфата свинца. Во избежание сульфатации пластин на практике рекомендуется избегать глубоких разрядов и недоразрядов; не оставлять аккумулятор в разряженном состоянии долгое время; держать пластины под слоем электролита и хранить аккумулятор при температурах не выше 45° С.

Устранение ненормальной сульфатации пластин может быть достигнуто зарядкой аккумуляторной батареи слабым током в слабом электролите.

Одна из разновидностей сульфатации отрицательных пластин, а именно сульфатация, вызванная отравлением пластин примесями органических соединений, может быть иногда устранена сильной катодной поляризацией (заряд током порядка 100 мА/см2), при которой электрод очищается от этих примесей.

Добавки к отрицательной активной массе, применяемые для некоторых гР7пп свинцово-кислотных аккумуляторов

Рекомендации по эксплуатации герметичных свинцовых аккумуляторов

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.

Читать еще: Акт приема передачи транспортного средства образец 2020

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.

Поэтому гелевые аккумуляторы рекомендуется применять там, где требуется обеспечить долгий срок службы при более глубоких режимах разряда, а также, если температура аккумуляторов опускается ниже 5 градусов Цельсия.

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.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей при повышенных температурах

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи способны надежно работать в пределах заявленных заводом-изготовителем сроков службы при соблюдении правил эксплуатации, обслуживания и хранения, изложенных в соответствующих Руководствах. Существенное влияние на работоспособность и срок службы оказывают температурные условия, а также режимы заряда и разряда в процессе эксплуатации.

Оценивая условия эксплуатации резервных источников электропитания, применяемых в системах автоматики и телемеханики на видах транспорта, телекоммуникационного оборудования и оборудования связи, охранных и пожарных систем безопасности основное внимание следует обращать на место их установки. Если свинцово-кислотные аккумуляторные батареи расположены в капитальном помещении, то условия их работы, как правило, мало чем отличаются от тех, которые предписывает производитель. Условия эксплуатации батарей в наружных шкафах, где практически нет разницы с температурой внешней среды, заслуживают отдельного внимания. В этом случае не всегда выполняются требования к режиму заряда аккумуляторов, они часто подвергаются экстремальным тепловым нагрузкам, особенно в летний период и в регионах с жарким климатом. Все это сокращает прогнозируемый срок службы батарей.

Что происходит с аккумуляторными батареями во время работы при повышенной температуре

При высоких температурах из-за повышенного испарения воды быстро понижается уровень электролита в аккумуляторах, происходит повышенная коррозия токоотводов положительных электродов и увеличивается саморазряд батарей при их длительном хранении. Так, при нормальных условиях, а это в пределах 20ºС – 25ºС, саморазряд составляет в среднем в пределах 3% в месяц от заявленной производителем номинальной емкости.

Кроме того, при высоких температурах при заряде также может происходить неконтролируемый перезаряд батарей, при котором прослеживаются так называемые невосстанавливаемые деградационные процессы внутри батарей.

Важно учитывать тот факт, что если снижение температуры приводит к потере емкости, то при повышении температуры емкость увеличивается, что требует при заряде использовать понижающий температурный коэффициент, который в среднем составляет 0,003 В/°С. В противном случае идет перезаряд батарей, сопровождающийся обильным газовыделением и нагревом за счет ускорения реакций внутри батарей, а как следствие, терморазгоном с выходом батарей из строя, а в худшем случае деформацией корпуса, разгерметизацией или даже разрывом батарей.

Известно, что скорость протекания любой химической реакции возрастает в 2 раза при повышении температуры на каждые 10°С. Это положение полностью справедливо и для реакций, происходящих внутри свинцово-кислотных аккумуляторных батарей: при повышении температуры электрохимическая активность аккумуляторов возрастает, что и ведет к увеличению емкости (см. Рис. 1).

Для заряда аккумуляторных батарей в наружных шкафах зачастую применяют преобразователи с недостаточно стабильными выходными характеристиками выпрямителя при отсутствии интеллектуального управления режимом заряда. В частности, у них низкая точность стабилизации выходного напряжения (более 2%), высокий уровень остаточных пульсаций и, как следствие, большая амплитуда наложенных переменных токов, протекающих через батарею. Также отсутствуют функции термокомпенсации напряжения заряда, о которых говорилось выше.

Не всегда в полной мере удается оценить влияние этих факторов на процесс старения батареи. Каждый отдельно и в сочетании они могут приводить к перезаряду или недозаряду аккумуляторов, и, как следствие, к ускоренной деградации и выходу их из строя. Поскольку предотвратить негативные воздействия невозможно, следует внимательнее следить за состоянием батареи в этих условиях, чтобы своевременно принять необходимые меры для обеспечения максимально возможных условий эксплуатации, рекомендованных производителем.

Все технические характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов, включая проектируемый срок эксплуатации, определены для эталонной температуры 20°С или 25°С в зависимости от серии батарей и производителей. Поддерживать эту температуру в течение всего срока службы невозможно, поэтому рекомендуемая температура эксплуатации, как правило, находится в пределах 10°С – 30°С без применения температурного коэффициента при заряде. Для многих типов аккумуляторов в этом диапазоне не требуется регулирование напряжения подзаряда (использование температурного коэффициента компенсации).

Однако условия работы батареи в наружных шкафах существенно отличаются от рекомендованных производителем. В летний период температура в них может подниматься и выше +60°С. При эксплуатации в условиях повышенных температур фактический срок службы батареи по сравнению с расчетным сокращается. Превышение эталонной температуры на каждые 10°С уменьшает этот период вдвое. Эта зависимость, подтвержденная практикой, лежит в основе методики испытаний батарей на долговечность в режиме ускоренного старения.

Так, в соответствии со стандартом ГОСТ Р МЭК 60896-21-2013: «Батареи свинцово-кислотные стационарные. Часть 21. Типы с регулирующим клапаном. Методы испытаний» предусмотрены испытания для определения влияния температурного воздействия 55°С или 60°С на срок службы. При этом аккумуляторные батареи, помещенные в тепловую камеру, заряжают при 55°С или 60°С напряжением «флотирующего» режима заряда, рекомендованного изготовителем для температуры 25°С, после чего через каждые 42 дня (для 55°С) или 30 дней (для 60°С) охлаждают и замеряют фактическую емкость при 3-часовом режиме разряда. Затем испытуемые образцы аккумуляторных батарей снова заряжают во «флотирующем» режиме заряда при 55°С или 60°С соответственно 42 или 30 дней. Такие испытания проводятся до тех пор, пока фактическая емкость не достигнет 80% от номинально заявленной емкости 3-часового разряда (0,8С3) производителем. На основе значений фактической емкости составляется график зависимости этих значений от дней проведения испытаний при температуре 55°С или 60°С и определяется точка пересечения линии регрессии, соединяющей индивидуальные точки фактической емкости с горизонтальной линией, соответствующей уровню емкости 0,8С3. Это дает информацию о поведении аккумуляторных батарей при эксплуатации в условиях чрезмерно повышенной температуры. Для дальнейших расчетов, чтобы привести сроки испытаний к срокам эксплуатации при 25°С, используют коэффициент энергии активации из уравнения Аррениуса, который отражает зависимость скорости протекания химической реакции от степени увеличения температуры и позволяет рассчитывать константы скорости при различных температурах.

Производители свинцово-кислотных аккумуляторов не предусматривают их эксплуатацию при температурах выше 60°С, так как уже при температуре выше 45°С срок их службы многократно сокращается. Например, если батарею, рассчитанную на 5 лет работы при 25°С, непрерывно эксплуатировать при 50°С, то учитывая прочие негативно воздействующие факторы, она будет работоспособной менее года (см. Рис.2).

В шкафах, где размещаются свинцово-кислотные аккумуляторы, должна быть предусмотрена вентиляция, поскольку при заряде выделяется взрывоопасный газ – водород. В зависимости от типа аккумуляторов – с жидким электролитом или герметизированных батарей – вентиляция может быть принудительной или естественной. Недопустимо устанавливать аккумуляторы в герметичных невентилируемых отсеках, в непосредственной близости от отопительных приборов, использовать вблизи них оборудование, которое может быть источником электрических искр или пламени, а также приборов накаливания с температурой поверхности выше 300°С.

Нельзя также забывать и о том, что аккумуляторные батареи необходимо защищать от попадания прямых солнечных лучей, особенно в летний период, так как у большинства производителей корпуса батарей окрашены в черный цвет, которые за счет солнечной радиации нагреваются быстрее.

Оставьте свои контактные данные, и наши специалисты свяжутся с вами, для консультации или оформления заказа

Источники:

http://gostrf.com/normadata/1/4293845/4293845947.htm
http://batts.pro/srok-sluzhbyi-akkumulyatorov-avtomobil/
http://best-energy.com.ua/support/battery/417-srok-sluzhby-akkumulyatornykh-batarej
http://msd.com.ua/proizvodstvo-elektricheskix-akkumulyatorov/srok-sluzhby-svincovyx-akkumulyatorov/
http://econet.ru/articles/17521-rekomendatsii-po-ekspluatatsii-germetichnyh-svintsovyh-akkumulyatorov
http://wybor-battery.com/stati/ekspluataciya-svincovo-kislotnyh-akkumulyatornyh-batarej-pri-povyshennyh-temperaturah/

голоса

Рейтинг статьи