استخدام واستعادة بطاريات الرصاص تجربتي

في الآونة الأخيرة ، أجريت استبدالًا آخر للبطارية في UPS. قررت أن أدرس بعمق أكثر مسألة الاستخدام الصحيح لبطاريات الرصاص الحمضية وأجهزتها وكيمياء العملية.

يرتفع سعر البطاريات بسبب الدورة ويصبح شرائها غير مربح.

هل من الممكن أن تدوم البطاريات لفترة أطول؟ كيف يمكن تحقيق أقصى استفادة منها ، بحيث تستمر المعدات لفترة أطول ولا يزعجني انقطاع الكهرباء على الإطلاق؟

أريد أن أشارك تجربتي. من يهتم ، من فضلك ، تحت القط ...

عمر بطارية طويل.

على البطاريات غير المنقطعة ، يكتب المصنعون سعة 20 ساعة ، أي السعة التي ستعطيها البطارية في 20 ساعة من التفريغ.

ولكن لا يوجد مثل هذا النظام في أنظمة الطاقة غير المنقطعة. تعمل على طاقة البطارية لمدة 30 دقيقة على أفضل تقدير. وعادة 5-10.

دعونا نلقي نظرة على اللوحة من ورقة البيانات الموجودة على بطارية CSB GP1272 بسعة 7.2 أمبير في الساعة:



لذا ، إذا قمنا بتفريغها من ساعة واحدة إلى جهد 10.8 فولت (لم يعد يوصى به وإلا فسيكون هناك فقدان في الموارد) ، فسوف يعطي 5.23 Ah. بالفعل بعيدة جدا عن 7.2 المعلنة أليس كذلك؟

إذا 30 دقيقة ثم 4.38
إذا كانت 10 دقائق ، فإن 3.1 هي 43٪ فقط من السعة!

الخلاصة: بطاريات الرصاص لا تحب أن تعطي تيارات عالية.

اترك القدرة المعلنة على ضمير الشركات المصنعة وفكر في أفضل طريقة للمضي قدمًا.

وإليك الطريقة:

إن مصادر الطاقة غير المنقطعة التي تحتوي على بطارية واحدة غير مناسبة لتشغيل الكمبيوتر. حسنًا ، ربما باستثناء الآلات المكتبية الضعيفة جدًا.

حسنًا ، أو سيعملون في غضون دقائق وستموت البطاريات بسرعة ولن تتنازل حتى عن ثلث قدرتها.

يمكن لمصدر الطاقة غير المنقطع نفسه أن يتحمل لبعض الوقت 300 واط من الحمل المكتوب عليه ، ولكن البطارية في الداخل ستكون صعبة للغاية.

هذه الإمدادات من الطاقة غير المنقطعة مناسبة لتشغيل بعض الأجهزة ذات الطاقة المنخفضة (جهاز التوجيه ، على سبيل المثال) أو جهاز صافي أو نظام مكتب ضعيف جدًا مع شاشة صغيرة.
لتشغيل الكمبيوتر ، تحتاج إلى استخدام بطارية غير منقطعة مع بطاريتين. عادة ما تكون هذه الأجهزة الذكية.

هذه ليست فقط ضعف السعة ، ولكن أيضًا أقل بمرتين الحالية. لذا ، ستكون الأمبير * ساعات قادرة على إعادة البطاريات أكثر.

سيكون من الجيد أيضًا استخدام مصادر طاقة عالية الجودة مع مصحح PFC وكفاءة عالية في الكمبيوتر.
مع وجود مصدر طاقة جيد ، سيكون هناك فقدان أقل ، مما يعني عمر بطارية أطول.

عمر بطارية طويل

لماذا تعيش البطاريات في بعض المقاطعات غير المنقطعة لمدة 5-6 سنوات ، بينما في بطاريات أخرى تموت لمدة عام ، ويجب أن يتم التقاطها من هناك عن طريق التركيب؟ دعونا نحاول معرفة ذلك.

للقيام بذلك ، انظر إلى هذا المخطط من ورقة البيانات:



الآن خذ مقياس حرارة وقياس درجة الحرارة في الغرفة وفي حجرة البطارية.
دعونا نلقي نظرة على الرسم البياني الآن. إذا كانت درجة حرارة البطارية 20-25 درجة (كالمعتاد في الداخل) ، فإن عمر الخدمة هو 5 سنوات. إذا كان 35 ، فأقل مرتين! وإذا كانت أعلى من 40 عامًا ، فستعيش البطارية أقل من عامين.

الخلاصة: يجب أن تكون البطاريات باردة! حسنًا ، هذا ليس أعلى من درجة حرارة الغرفة.
مع زيادة درجة الحرارة ، يتم تسريع العمليات الكيميائية وتبخر الكهارل.

ومع ذلك ، لا يزال هناك شيء مثل تعويض درجة الحرارة لجهد الشحن.
يشار إلى ذلك في بعض أوراق البيانات. لكن في كثير من الأحيان يجلبون ببساطة درجات حرارة 20 أو 25 درجة مئوية.

هنا مخطط من ورقة البيانات:



يختلف جهد الشحن لدرجات حرارة مختلفة ويجب ضبطه وفقًا لدرجة الحرارة الفعلية في حجرة البطارية. يمكن لأجهزة UPS المتقدمة القيام بذلك بأنفسهم. ولكن في أغلب الأحيان ، يكون الشاحن غبيًا ويغلي البطاريات بجهد شحن زائد بالإضافة إلى تسخينها.

دعونا نرى كيف تسير الأمور في الأجهزة الحقيقية

لدي 2 UPS الذكية. واحد Ippon مثل هذا:



و APC smart 700 آخر مثل هذا:



حسنًا ، وزوج من APC بسيط CS500.

للأجهزة الذكية ميزة واحدة. يوجد محول حديد كبير (BZHT).



وهي نشطة دائمًا عند توصيل UPS. وهو يسخن نفسه! عند تشغيله من الشبكة ، يعمل BZHT هذا في وضع المحول التلقائي ويمكنه زيادة أو تقليل الجهد عن طريق تبديل اللفات. وكذلك في المحولات لتليفزيون أنبوب الجد ، ولكن تلقائيًا فقط. من الشحن. على الرغم من أنه في وحدات UPS الحديثة ، يتم الشحن بدفعة منفصلة.

لذلك في Ippon ، يعطي هذا المحول 30 واط من الحرارة. وفي APC ما يقرب من 20.
(الاستهلاك الخامل المقاس)

قمت بقياس درجة الحرارة في الغرفة وكذلك درجة الحرارة في حجرة بطارية UPS.

قمت أيضًا بقياس جهد الشحن.

هذا ما حدث:
درجة الحرارة في الغرفة 25 درجة.
درجة الحرارة في UPS Ippon هي 25 درجة.
درجة الحرارة داخل APC هي 34 درجة!
جهد شحن Ippon هو 27.5 فولت ، APC لديه 27.2 فولت.

لدى إيبون مبرد. وهو يدور دائمًا عند توصيله. اعتنى المصممون بالتبريد ، على الرغم من حقيقة أن هذه ليست الشركة المصنعة الأروع. لكن الشاحن هناك هو أبسط خطي على LM317. والجهد مرتفع قليلاً لدرجات 25 في الداخل.

APC لديه حالة سيئة. لا يوجد تبريد قسري ، التثبيت ضيق ، المحول يسخن حجرة البطارية. وعلى الرغم من أن جهد الشحن هو نفسه تقريبًا (ربما يكون هناك تصحيح لدرجة الحرارة) ، إلا أنه سيظل يقتل البطاريات بسرعة.

ماذا سأفعل

في Ippon ، سأخفض جهد الشحن قليلاً. من السهل القيام بذلك. يكفي حساب ولحام المقاوم في سلسلة مقسم LM317. لذا فعلت. الآن الجهد هو 27.15 فولت.

في حالة APC ، قررت تركيب مبرد هناك. يمكنك بالطبع إخراج البطاريات من العلبة. لكن هذا القرار بدا لي غير جمالي. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم تبريد مكونات UPS نفسها بشكل أفضل ، ولن تجف المكثفات.

خذ أداة المقعد واذهب:

حسنًا ، في جهاز APC الخلفي CS500 الصغير ، لا تحتاج إلى القيام بأي شيء. هناك شاحن نبض ، ولا يسخن. الجهد ضمن الحدود الطبيعية.

لذا ، تحتاج إلى عمر بطارية طويل

وفر ظروف درجات الحرارة.

في حالة غرفة الخادم ، تتم إزالة البطاريات في غرفة منفصلة ، وخزانة ، وصندوق ، وتهوية / تبريد.

في حالة النظام التقليدي غير المنقطع ، هذا هو إدخال مبرد ، وإزالة البطاريات خارج العلبة الساخنة.

تأكد من اتساق جهد الشحن ودرجة حرارة البطارية.

تصحيح جهد الشحن إذا لزم الأمر.

اختبار البطارية واستعادتها

الآن أصبح من المثير للاهتمام بالنسبة لي. هل من الممكن محاولة استعادة البطاريات المستعملة؟ سعة ذابلة وفقدان.

من الواضح أن هناك الكثير من الهراء والمزيف على الإنترنت. بادئ ذي بدء ، قررت دراسة جوهر القضية قليلاً وقراءة النظرية.

قرأت هذا الكتاب. وها هو ذا . وكذلك مقال عن حبري .

استنتاجات من القراءة

1. لا يمكن أن تكون هناك معجزة. يمكنك فقط محاولة استعادة البطاريات الحية نسبيًا مع أعراض معينة. إذا كانت البطارية تقصر البنوك ، فقد انهارت اللوحات أو سقطت ، فلا يوجد شيء نفعله هنا. بالألوان فقط!
2. عملية الاسترداد طويلة جدًا (حوالي أسبوع لبطارية واحدة). لذلك ، فإن القيام بذلك "يدويًا" يتطلب عملاً مكثفًا للغاية ولا معنى له حتى في مرحلة التجارب. فقط عملية آلية منطقية.
3. يمكنك محاولة استعادة البطاريات التي عملت في أنظمة غير منقطعة. لأن الأسباب الرئيسية لفقدان هذه البطاريات هي فقدان الماء نتيجة الشحن المستمر والكبريت بسبب أوضاع الشحن والتفريغ غير المثلى.
4. من الأفضل شحن البطارية وتفريغها على شكل نبضات. لذلك يتم تشكيل عدد أقل من الدمامل والبلورات من الهيكل الصحيح.
   

لقد أجريت تثبيتًا تجريبيًا لاختبار البطارية واستعادتها.

هنا مخططها:


قابل للنقر

كما "العقول" أخذت اردوينو نانو. المصدر الحالي هو مصدر طاقة المختبر مع التحكم في التيار والجهد. للتواصل مع العالم الخارجي - وحدة بلوتوث HC-05.

مفتاح Q1 يربط الشحن. Q3 يربط الحمل R4 بالتفريغ. مقسم R6 / R8 للتحكم في الجهد على Arduino ADC.

الفكرة الرئيسية لهذا التثبيت هو أنه يعمل في مكان ما في الزاوية البعيدة بمفرده ، ولا يطلب الطعام / الشراب. في بعض الأحيان يمكنك إلقاء نظرة على ما يحدث هناك ولا تحتاج حتى إلى الاقتراب منه.

حتى الآن ، تم القيام بكل شيء "على المخاط". لا أعرف ما إذا كان كل هذا سيكون مفيدًا أم لا ، لذا لم أزعج المجلس واللوحة حتى الآن.



يتم التحكم في كل هذه المشكلة عن بعد من المحطة:



يتيح لك المخطط تشغيل دورات شحن / تفريغ مختلفة وفقًا للبرنامج ويأخذ في الاعتبار تقريبًا كمية الكهرباء التي تم إنفاقها على العملية. يمكنك تحديد مقدار البطارية التي تعطيها وتعطيها.

خوارزمية التشغيل على النحو التالي:

الشحنة هي نبضات 0.5 ثانية واسترخاء 1 ثانية.
تصريف النبض 1/1 ثانية.
قياس جهد الشحن متوقف مؤقتًا (غير مفعل)
قياس جهد التفريغ تحت الحمل.

نقوم بشحن أو تفريغ 3 دقائق ، ثم قياس الجهد ، وإرسال البيانات إلى وحدة Bluetooth وتحديد ما إذا كان سيستمر أم لا.

يوجد أيضًا برنامج لإزالة الكبريت. إنها طويلة.

أول 3 دورات من "المحاذاة". هذا رسم تيار صغير وتوقع 10 ساعات.
ثم دورات التفريغ / الشحن.

اختر "الأرانب التجريبية"

البطارية رقم 1 سفين. (صورتها في بداية المقال)

هذه هي بطارية 2012. لا يقسم UPS على ذلك ، فهو يمر باختبار ذاتي ، لكن ليس لديه أي قدرة تقريبًا. تحمل 10 دقائق دون انقطاع ، محملة على جهاز توجيه. لقد كانت جديدة ومهذبة ، وبعد 6 سنوات من العمل كانت هناك قرون وأرجل :) ولكن من أجل التنمر - هذا كل شيء.

أظهر فتح الغطاء والنظرة إلى العلب أن البطارية تفتقر بشدة إلى المنحل بالكهرباء.

البطارية رقم 2 ايبون



كانت في عام 2014 ، عملت في شركة UPS من النوع الذكي حتى تم تقصير جرة في بطارية مجاورة في زوج. حدث ذلك مؤخرا. أي أن وقت التشغيل لأكثر من 4 سنوات. كانت مسلوقة جدًا وكان عليها إضافة الماء إليها.

قم بتعبئة الماء المقطر

إنه الماء ، وليس المنحل بالكهرباء. لأنه الماء الذي يترك ، ويبقى حمض الكبريتيك على الأطباق في حالة مقيدة. ماء الصنبور العادي سيقتل البطارية على الفور.

تحتاج إلى إضافة ما يلي:

اشحن البطارية المشحونة. لأنه أثناء التشغيل ، يتغير مستوى الإلكتروليت وعندما يتم شحنه يكون في أقصى حد. أنه لم يكن هناك تجاوز.
باستخدام حقنة بإبرة حادة ، نسقط الماء مباشرة على الأطباق. وانظر إلى مصباح يدوي.
من الضروري أن تكون الألواح مبللة في الأعلى ، ولكن حتى لا تنكسر المياه.
كرر الإجراء 2-3 مرات حيث يتم امتصاص الماء بعد بضع ساعات.

في اختبار البطارية رقم 1 ، أضفت حوالي 50 مل من الماء. كانت البطارية جافة تقريبًا! أضفت أقل قليلاً إلى البطارية رقم 2 ، ولكن أيضًا 6-8 مكعبات في كل برطمان.

بعد إضافة الماء ، انخفض الجهد. تضمنت المياه أجزاء من الألواح كانت جافة لفترة طويلة وليس من الواضح ما هي الرواسب.

لذا ، لنفترض أن رواسب غير قابلة للذوبان (كبريتات الرصاص وأكسيد الرصاص ألفا) لا تسمح للبطارية بأن تعيش بشكل طبيعي. لديهم مقاومة كبيرة وتخميل أجزاء من الألواح. بالإضافة إلى ذلك ، تكون هذه الرواسب كثيفة ولا يتغلغل بالكهرباء فيها. السطح المحدد صغير ولا يوجد تداول بالكهرباء. نتيجة لذلك ، الأعراض: فقدان سعة البطارية ، مقاومة داخلية كبيرة (لا يمكن للبطارية إعطاء تيار كبير) ، الغليان عند الشحن.

يمكن للبطارية في هذه الحالة أن تعطي حتى سعة لوحة الاسم. ولكن التيارات المنخفضة للغاية. لذلك ليس هناك فائدة عملية من هذا.

مهمة دورة الاستعادة هي إذابة الأملاح "الضارة". ومن خلال الشحن باستخدام الوضع الصحيح ، قم بإنشاء هياكل جديدة بالهيكل الصحيح.

تطلبت البطارية 1 محاذاة طويلة. أي ، دورات الشحن مع توقع.
نشحن ، انتظر ، ينخفض ​​الجهد. ثم نقوم بالشحن مرة أخرى.

أعتقد أنه بسبب غليان الماء لفترات طويلة ، تتشكل رواسب غير متساوية مع خصائص مختلفة تتشكل على الأطباق. اتضح شحنة مختلفة داخل نفس اللوحة.
لسوء الحظ ، كشفت اختبارات أخرى لهذه البطارية عن التفريغ / الشحن أنها تحتوي على لوحات متعفنة في إحدى العلب. ويعتبر هذا "خطوة" على منحنى التفريغ.

يبدو هذا:



على اليسار يوجد منحنى بت عادي. على اليمين هو ما يحدث عندما ينحني جزء من الألواح.

البطارية رقم 2 لم تتطلب تقريبًا المحاذاة.

غلى المنحل بالكهرباء بسرعة بسبب حادث في بطارية مجاورة ، وأفترض أنه لم تتشكل رواسب قابلة للذوبان بصعوبة.

قدت لها دورتين من التفريغ / الشحن.

للاختبار في ظروف قريبة من الحقيقية ، استخدمت APC Back CS500 ، محملة على مصباح 60 واط. قوة المصباح معروفة وقياسها ، كما تقاس كفاءة UPSa وتساوي 80 ٪. من وقت التشغيل ، سيكون من الممكن حساب السعة المقدمة.

هنا إعداد اختبار:



بعد إضافة الماء ، ولكن قبل تنفيذ دورات الاسترداد ، قمت بشحن البطارية رقم 1 بطريقة منتظمة من UPS وتفريغها إلى المصباح الكهربائي.

تم حرق المصباح لمدة 8 دقائق ، وتم تفريغ البطارية إلى 9.5 فولت (تم قياسها تحت الحمل). ثم توقفت الطاقة غير المنقطعة. خذ هذه الـ 8 دقائق لكل معيار (قبل إجراءات الاسترداد).

لم أبدأ في تعذيب البطارية رقم 2 قبل الاسترداد. إنها لا تزال صالحة ، ومع تصريف يصل إلى 9.5 فولت يمكن قتلها.

بعد الترميم ، اختبرت البطارية رقم 1 على نفس الحامل بمصباح كهربائي و ...
استمرت 16 دقيقة.
هذا هو 2 مرات أطول من ذي قبل. وهذا مع متوسط ​​تيار 6.5A.
بالطبع ، لا يوجد شيء لحفظ الألواح الفاسدة ، لكني أحببت الديناميكيات.
حتى هذه البطارية الميتة يمكن استخدامها لتشغيل بعض أجهزة التوجيه أو التبديل في مكان ما في العلية / الطابق السفلي وسوف تستمر من 30 إلى 40 دقيقة.
السعة عن بعد تصل إلى 0.87 أمبير بعد 1.73 أمبير

البطارية رقم 2 بعد الشفاء استمرت على المنصة بمصباح كهربائي لمدة 37 دقيقة.

في الوقت نفسه ، قمت بتفريغها ليس إلى 9.5 ولكن إلى 10.5 فولت. إنه كالسيوم ولا يمكن تصريفه إلى 9.5.
القدرة المعطاة هي 4 Ah بمتوسط ​​تيار 6.5 أمبير.

قارن هذا مع الجهاز اللوحي من ورقة البيانات في الأعلى. Datashit بالطبع إلى بطارية أخرى ، ولكن هذا ليس مهمًا جدًا.

لا يحتوي الجدول على 6.5A ، ولكن هناك أعمدة مجاورة لجهد 1.75 فولت لكل خلية.
كنت أحسب تقريبًا وتبين أن 50 دقيقة ، ستحتفظ البطارية الجديدة بتيار 6.5A على ورقة بيانات.

وهذا يعني أن البطارية رقم 2 توفر حوالي 74٪ من سعة بطارية جديدة نسبيًا. أعتقد أنه ليس سيئًا بعد أكثر من 4 سنوات من العمل وحادث مروري.

ستظل هذه البطارية تعمل.

بشكل عام ، لا أوصي بالتأكيد باستخدام البطاريات المجددة للمهام المهمة.
ولكن بالنسبة للمعدات الثانوية ، لتشغيل معدات منخفضة الطاقة وغير حرجة ، يمكن استخدامها.

أخطط أيضًا لاستخدام الوحدة لإجراء تفريغ / شحن اختبار للبطاريات المستخدمة مرة واحدة سنويًا. سوف أقوم بتقييم قدرتها ومدى ملاءمتها حتى لا تحصل على حادث مع التلف ، ودائرة قصر للبطارية وتقطع إمدادات الطاقة غير المنقطعة.

شكرًا لكم جميعًا على اهتمامكم ، آمل أن يكون شخص ما في متناول اليد.

إذا كان أي شخص يريد التبرع ببطارية للتجارب في بارناول ، أسأل في PM.