Šta treba da znate o VRLA baterijama Ostavi komentar

Korisne informacije koje će vam pomoći da maksimalno iskoristite i produžite vek olovne akumulatorske VRLA baterije:

– Formiranje olovnih VRLA baterija: Da ili Ne?
– Kalibracija pri zameni dotrajale akumulatorske VRLA baterije na vašem UPS-u
– Uticaj temperature na radni vek VRLA baterije
– Uticaj niske temperature na radni vek VRLA baterije
– Uticaj visoke temperature na radni vek VRLA baterije
– Zašto nije dobro ostaviti potpuno ili delimično ispražnjene baterije
– Zašto VRLA baterije otkazuju?
– Inicijalno i / ili osvežavajuće punjenje:
– Olovne akumulatore u zavisnosti od tehničkog rešenja možemo podeliti na:
– Nepropisno punjenje baterija
– Posledice većeg ili nišeg napona pri punjenu baterija od propisanog
– Punjenje VRLA baterije u zavisnosti od napona
– Šta znači 20 HR i kako jedna te ista baterija može imati i 100 i 115Ah?

Odgovori:

Formiranje olovnih VRLA baterija: Da ili Ne?

Opšte je poznato da ponovo punjive baterije ne postižu svoj maksimalni kapacitet ako se pravilno ne formiraju.Ovo pravilo ne važi za sve baterije:
– Litijum Jonske – Litijum Jonske baterije nije potrebno formirati i proizvođači to jasno ističu. Razlog tome je da su one već formirane i spremne da daju maksimum već pri prvoj upotrebi. Prvo punjenje/praznjenje baterije je iste kapacitivnosti kao i pedeseto.
– Baterije na bazi Nikla – Proizvodjači baterija na bazi Nikla upozoravaju da je ovu vrstu baterije potrebno puniti od 16-24 h pre početka pražnjenja, jer se tako ujednačavaju ćelije u bateriji i izjednačavaju svoju kapacitivnost. Puna kapacitivnost baterije se postiže posle 5-7 ciklusa punjenja / pražnjenja.
– Olovne VRLA baterije – Ova vrsta ponovopunjive baterije ne zahteva formiranje. Naime formiranje ovih baterija je uradio proizvodjač pri prvom punjenju baterije neposledno pri proizvodnji iste. Iako pun kapacitet olovna VRLA baterija dostiže posle 50 – 100 ciklusa, nikako nije preporučljivo da se baterija podvrgava bespotrebnom punjenju / pražnjenju jer je radni vek baterije usko povezan sa brojem punjenja / pražnjenja. Olovne VRLA baterije po strukturi su gotovo iste kao i baterije u automobilu koje kako sto znamo nije potrebno formirati.

Kalibracija pri zameni dotrajale akumulatorske VRLA baterije na vašem UPS-u

Iako zamenu baterija na UPS -u možete izvrsiti „ na živo“ dok se računar ili neki drugi potrosač napaja preko UPS -a, (ne važi za smart UPS uređaje) to se izbegava jer se može desiti da UPS ne registruje zamenu baterije i može nastaviti sa alarmom “Low Battery”. Postoji nekoliko načina da ispravite ovu situaciju:

Za APC Smart UPS:
1.Ako imate “Smart” UPS model, možete inicirati self-test kako bi UPS primetio da je baterija zamenjena.
2.Ako nakon self – testa, Vaš “Smart” UPS ne prepoznaje da je baterija zamenjena, možete koristiti PowerChute Business Edition Agent i izvrsiti tzv softversku runtime kalibraciju baterije. Za detalje pogledajte deo “Soft” Runtime Kalibracija  u nastavku.
3. Ako se nakon “Soft” Runtime Kalibracije, UPS ne prepoznaje da je baterija zamenjena, moraćete izvršiti “Manual” Runtime Kalibraciju baterije. Za detalje pogledajte “Manual” Runtime Kalibracija u nastavku

“Soft” Runtime Kalibracija:
Runtime kalibracija ima za cilj izračunavanje raspoloživog vremena koje UPS baterije mogu pružiti sa trenutnim opterećenjem. “Soft” Runtime Kalibracija se izvodi pomoću PowerChute Business Edition Agent softvera. Opcija za “Soft” Runtime kalibraciju nalazi se u delu: Diagnostics > Initiate Diagnostics > Select Diagnostic Action > Runtime Calibration. Ova opcija je nedostupna ukoliko priključeno opterećenje nije veće od 10% i ako baterija nije napunjena 100%. Tek kada se ispune oba uslova ova opcija ce biti moguća.

“Manual” Runtime Kalibracija:
– Ovo je ručni postupak i ne treba ga mešati sa  “Soft” Runtime Kalibracijom koja se izvodi kroz PowerChute Business Edition Agent. Baterije unutar Smart-UPS-a kontroliše mikroprocesor UPS-a. Ponekad je potrebno resetovati ovaj mikroprocesor, pogotovo nakon instalacije nove baterije.
– Zaustavite PowerChute Business Edition Agent softver i odspojite serijski kabal.
– Kako se pri izvođenju kalibracije baterije duboko troše priključite nekritično opterećenja na UPS. Kao izvor konstantnog opterećenja mogu se koristiti sijalice ili grejači određenih snaga.
– Isključite UPS iz mreže i pustite ga da radi na baterije sa minimalno 40% opterećenja dok se potpuno ne isključi. Uključite UPS nazad u utičnicu i napunite bateriju do 100% kapaciteta (baterija ce se puniti brže bez prisutnog opterećenja). Jednom sprovedena runtime kalibracija će tačno izračunati vreme koje baterije mogu pružiti pri datom opterećenju.

Za APC Back-UPS:
Ako imate “glupi” UPS ( jednostavna signalizacija) kao što su Back-UPS, onda je jedini izbor koji vam ostaje „Manual“ runtime kalibracija. Postoje tekstovi u kojima se spominju programi apcupsd ili apctest, sa kojima je moguće pokrenuti “Soft” Runtime kalibraciju i na Back UPS-u ali je to prilično komplikovano jer se ovi programi izvršavaju putem com porta a data kabal od npr. Back UPS 500 je USB, pa je potrebno imati usb/serial konverter. Daleko jednostavnija je “Manual” Runtime Kalibracija, a po mišljenju nekih APC stručnjaka i ” preciznija” od “Soft” Runtime kalibracije

APC Dokumentacija Napomene:
1. Pre obavljanja Runtime kalibracije potrebno je baterije na UPS-u napuniti do 100% kapaciteta. Iako ups posle 2-3 sata pokazuje da su baterije pune to i nije baš sasvim tačno. Kako bi ste bili sigurni da su baterije potpuno napunjene, neka UPS puni baterije barem 12 sati. Nakon što je to učinjeno,možete pokrenuti kalibraciju.
2. Da bi kalibracija bila što uspešnija, izlaz na opterećenju mora biti opterećen barem 40% od ukupnog dozvoljenog opterećenja upsa. Takođe, poželjno je da opterećenje na izlazu bude konstantno tj. da se opterećenje ne povećava ili smanjuje kada UPS krene u kalibraciju.
3. Ni pod kojim okolnostima ne treba isključiti UPS u toku izvođenja kalibracionog postupka! Jednom pokrenuto kalibracijsko merenje, mora biti sprovedeno do završetka, što je u slučaju upseva manje snage od 10 do 20 minuta.
4. Runtime kalibracioni postupak nije potrebno, niti preporučljivo izvoditi za nove UPS uređaje. Samo stari UPS uređaji čije baterije se nisu praznile dugo vreme bi trebalo potvrgnuti kalibraciji kako bi UPS preračunao vreme koje može da pruži pri datom opterećenju.
5. Runtime kalibracija će duboko isprazniti baterije za UPS, što može ostaviti UPS privremeno nesposobnim za pružanje napajanja priključenim uređajima ako se za to u tom trenutku javi potreba,
6. Često izvodjenje kalibracije dovodi do smanjenja života baterije. APC preporučuje obavljanje izvođenja kalibracije samo jednom godišnje, polugodišnje, ili kad god se opterećenje na UPS-u poveća.

Uticaj temperature na radni vek VRLA baterije 

Baterije su veoma osetljive na temperaturu. Idealna radna temperatura treba biti oko 25 ° C. Odgovarajuća temperatura će maksimalno produžiti životni vek baterije i posebno je kritična za VRLA baterije. Mešavina gasova u VRLA ćelijama se može održati samo do određene mere. Ako je ova granica je prekoračena , pritisak gasa ce biti veći od nivoa koji sigurnosni ventil može izdržati , a gasovi i voda ce biti ispušteni napolje i trajno se gube . Na 25 ° C , najviši napon, pri kojem ćelija još uvek mogu izdržati mešavinu gasova koji se oslobađaju sa olovne ploče je oko 2,32 volti. Ako temperatura ćelije poraste na 32 ° C , dok drži napon konstantan , ćelije ce se osušti , a možda i otići u toplotno pražnjenje . Toplotno pražnjenje može dovesti do topljenja ćelija i , u najgorem slučaju , može dovesti do eksplozije i požara .

Uticaj niske temperature na radni vek VRLA baterije

Niska temperatura – Kapacitet baterije se smanjuje na niskim temperaturama. Na primer: na 16 ° C, kapacitet je oko 90% u odnosu na 100%, na 25° C. Kod niskih temperatura, veći napon je potreban za održavanje punog kapaciteta baterije, a ako punjač nije podešen ispravno, baterije mogu ostati nenapunjene, što bi dovelo do problema opisanih u delu: niski napon pri punjenju

Uticaj visoke temperature na radni vek VRLA baterije

Visoka temperatura – Visoka temperatura uzrokuje gubitak života. Za svakih 9 ° C porasta radne temperature, radni vek baterije je prepolovljen. Visoka temperatura uzrokuje povećanje struje, što prouzrokuje povećanje korozije i, stoga, gubitak života. Visoka temperatura takođe uzrokuje isparenja, što dovodi do gubitka vode u ćelijama koje su potopljene i isušivanje istih. Takođe i toplotne gubitke u VRLA ćelijama

Zašto nije dobro ostaviti potpuno ili delimično ispražnjene baterije

Pražnjenje bez punjenja – potpuno ispražnjena ili skoro potpuno ispražnjena ćelija (baterijja) će biti oštećena i najverovatnije skroz upropašćena, ako se ne napuni u roku od 24 do 48 sati. Prilikom pražnjenja baterije, elektroliti se počinju menjati iz kiseline u skoro čistu vodu, kada je baterija potpuno prazna olovo otapa u vodi, a neki delovi olovnih ploča mešaju se sa vodom u obliku vode hidrata. Olovo hidrat uzrokuje da površine olovnih ploča postanu bele i voda, jer je provodljiva, čini kratak spoj izmedu ploča, što uzrokuje ćelije baterije nepovratno oštećene.

Zašto baterije otkazuju?

Treba napomenuti da su sve olovne baterije imaju ograničen vek trajanja. Normalan otkaz baterije koja dovodi do kraja života dobro održavane baterija koja nije presušila je korozija olovnih mreža (ploča). Kako mreža rđa, efikasan poprečni presek provodljivosti se sužava, a unutrašnji otpor ćelija počinje da raste. U isto vreme, olovne mreže počinju da bubre i da se deformišu do tačke u kojoj aktivni materijal gubi kontakt sa pločama. Ovaj problem takođe dovodi do povećanja unutrašnje otpornosti ćelija kao kontaktni otpor između kiseline i mreže (ploče). Ako se povećavanje otpora ignoriše, što znaci da se baterija ne sklanja iz upotrebe, pozitivne mreže ce na kraju izgubiti mehanička svojstva i početi da pucaju.

Inicajlno i / ili osvežavajuće punjenje:

Baterije se prazne tokom transporta i skladištenja. U zavisnosti od vremena skladištenja, baterija može da zahteva tzv. osvežavajuće punjenje. Pogledajte odeljak Saveti za skladistenje VRLA baterija kako bi ste videli preporuke za skladištenja.

– Dozvoljeno je SAMO punjenje konstantnim naponom. Proverite da li Vaš punjač obezbeđuje konstantni napon. (Većina modernih punjača su sa konstantnim naponom.)
– Odrediti maksimalni napon koji sistem može da se pruži (ili maksimalni napon na izlazu punjača bez opterećenja). Ovo se tiče preporuka od strane proizvođača / dobavljača sistema opreme, u ovom slučaju sa DC ispravljačima.
– Podeliti najveći ukupan napon sistema po broju ćelija (ne baterija) povezan u seriji. To je maksimalan napon u voltima po ćeliji koji se može koristiti za punjenje. NIPOŠTO ne prelaziti PREKO 2,45 volti po ćeliji. 
–

Tabela 1 preporučuje napon punjenja po ćeliji i vreme punjenja u zavisnosti od napona. Izaberete najveći nivo napona punjenja koji sistem omogućava a da ne prelazi 2,45 volti po ćeliji.

NAPON PO ĆELIJI Inicijalno punjenje	VREME ( Sati ) Temp. ( 16°-32°C )	VREME ( Sati ) Temp. ( 5°-15°C )	VREME ( Sati ) Temp. ( < 4° C )
2.30	60	120	240
2.32	48	96	192
2.35	24	48	96
2.45	12	24	48

Tabela 1 – Naponi punjenja VRLA baterija u zavisnosti od vremena i temperature

– Pratite temperaturu akumulatora tokom punjenja. Ako temperatura ćelije / baterije pređe 105 ° F (40 ° C) zaustaviti punjenje odmah i omogućiti temperaturi da se smanji ispod 90 ° C (32 ° C). Nepoštovanje ovog upozorenja može dovesti do ozbiljnih prepunjavanja i oštećenja ćelija / baterije.

Olovne akumulatore u zavisnosti od tehničkog rešenja možemo podeliti na: 

– Potopljene, ili „Mokre“ akumulatore, i regulisane ventilom olovne akumulatore (VRLA / SLA ):
– Postoje i akumulatori izrađeni u AGM (Absorbed Glass Mat) tehnologiji;
– Kao i akumulatori poslednje tehnologije izrađeni u Gel tehnologiji.

Za razliku od tradicionalnih „mokrih“ olovnih akumulatora gelirani akumulatori ne moraju stajati uspravno (mada se ne mogu puniti izvrnuti). Dodatno, gelirani akumulatori onemogućavaju isparavanje elektrolita, prosipanje uobičajno za „mokre“ akumulatore (uz što se veže i problem korozije), i imaju veliku otpornost na ekstremne temperature, udarce i vibracije. Kao rezultat svih ovih prednosti primarno se koriste u automobilima, brodovima, avionima i ostalim motornim vozilima. Ove baterije se često nazivaju hermetički zatvorenim olovnim akumulatorima ( sealed lead-acid – SLA ) zbog njihovih nepropusnih kućišta, ali oni nisu 100% zatvoreni; sistem regulacije ventilom (valve regulated lead acid – VRLA) dozvoljava da se gas bude izbačen. Hemijski, oni imaju isti sastav kao i „mokri“ (ne zatvoreni) akumulatori osim što je legura antimona u olovnim pločama zamenjena kalcijumom. Zato ih često spominju i kao olovo-kalcijum baterije.

Nepropisno punjenje baterije

Proizvođači baterija određuju raspon napona za različite vrste baterija kojih se moraju strogo pridržavati . Ako je napon na nekoj ćeliji veći od dozvoljenog više ili niže od preporučene vrednosti , on će imati štetan uticaj na vek trajanja baterije . Takodje treba napomenuti da odredeni raspon napon a jako zavisi od temperature . Pravi napon za punjenje baterije na 25 ° C će biti previsok , ako se baterija puni na temperaturi okoline od 33 ° C. Jako je važno za korisnika razumeti interakciju izmedu napona i temperature

Posledice punjenja manjim i većim naponom od propisanog

– Niski napon punjenja (undercharging) – uzrokuje da se sulfat u obliku kristala formira na površini ploča, budući da nema dovoljnog protoka struje da drži bateriju potpuno napunjenu. Sulfat kristala koji otvrdne tokom dugog vremenskog vremena neće se vratiti u otopinu kada se primeni pravi napon i, stoga, rezultuje trajnim gubitkom sposobnosti. Produžen nedovoljni napon punjenja će takođe uzrokovati gubitak aktivnog materijala iz negativno naelektrisanih ploča.

– Visoki napon (Overcharging) – Prekomerno punjenje uzrokuje preterano trovanje gasovima od vodonika i kiseonika. To dovodi do gubitka vode u poplavljenoj ćeliji i isušivanje VRLA ćelija. Visoki napon takođe uzrokuje veću jačinu struje, što opet uzrokuje ubrzano korodiranje i prolivanje aktivnog materijala iz pozitivnih ploča. Rekombinacija gasova u obliku vode u VRLA ćelijama prouzrokuje toplotu a toplota uzrokuje veću struju. Stoga, prekomerno trovanje gasovima u VRLA ćelijama može dovesti do toplotnog pražnjenja.

Punjenje VRLA baterije u zavisnosti od napona

Pored toga sto se baterije moraju puniti u određenom vremenskom intervalu u zavisnosti od temperature u kojoj su skladištene posle proizvodnje, važan faktor za osvežavajuće punjenje je i veličina napona na neopterećenim kontaktima baterije. Svaki proizvođač propisuje vrednosti napona za svoje baterije i kod istih se treba raspitati. Pogledajte tabelu 2 koju u nedostatku preporučenih vrednosti od strane proizvođača možete uzeti kao reper:

NAZIVNI napon baterije	2 V	6 V	12 V
STVARNI napon baterije	> 2.1 V	> 6.2 V	> 12.4 V

Tabela 2 – Donje vrednosti napona neopterećene VRLA baterije

Proverite napon nove baterije pre upotrebe, ukoliko je ispod 2.08V/ćeliji, potrebno je brzo pristupiti ciklusu punjenja.

Šta znači 20 HR i kako jedna te ista baterija može imati i 100 i 135Ah?

Na kućištu svake VRLA baterije između ostalih informacija nalazi se i podatak o Ah koje data baterija može isporučiti za dato vreme i pod datim opterećenjem. Kod baterija manjeg kapaciteta dati Ah su dobijeni na 20 Hr tj dvatesetočasovnih pražnjenjem. Neki proizvođači za baterije većeg kapaciteta izražavaju Ah na 10 Hr tj desetočasovnom pražnjenju. Kod cikličnih baterija Ah se izražavaju na 1, 2 ili 3 Hr te tako ista baterija na 3 Hr ima 100 Ah dok na 20 Hr ima 115 Ah. Hemijski sastav olovne VRLA baterije je takav da baterija ima određeno samo regenerisanje u jedinici vremena.
Sve ovo može biti zbunjujuće pa ćemo pokušati slikovito objasniti o čemu se tu ustvari radi. Na slikama niže prikazana je kada sa vodom.
– Neka zapremina vode u kadi predstavlja naš kapacitet baterije u Ah i neka 90 L vode bude 90 Ah koje baterija može pružiti na 10 Hr.Za tih 10 sati nakapaće jos 10 litara što predstavlja samoregenerisanje baterije tj sve ukupno 100 Ah za 10 Hr

– Donju slavinu posmatraćemo kao struju kojom praznimo bateriju. Što je slavina više otvorena jačina struje je veća i obrnuto.

– Tuš koji neprestano kaplje neka bude svojstvo baterije da se regeneriše

Slika 1 – Slavina je skroz otvorena

Slika 2 – Slavina je otvorena do pola

Na drugoj slici je slavina otvorena do pola tj struja pražnjenja je manja. Vodi će u tom slučaju trebati 20 Hr da istekne. Za 20 Hr isteklo je 90 litara vode plus 25 litara vode koja je kapljala u toku 20 Hr. U ovom slučaju isteklo je ukupno 115 Litara ili 115 Ah/20 Hr. Tako imamo da na prvoj slici gde je slavina skroz otvorena tj veća je struja pražnjenja, voda ce isteći za određeno vreme recimo 10 Hr. Dakle 90 litara je isteklo za 10 sati ili 90Ah / 10 Hr. Za 10 Hr nakapalo je jos 10 litara vode iz slavine dakle sve ukupno 100 Ah/10 Hr