Kürzlich habe ich einen weiteren Batteriewechsel in meiner USV durchgeführt. Ich beschloss, die Frage nach dem richtigen Gebrauch von Blei-Säure-Batterien, ihrem Gerät und der Chemie des Prozesses eingehender zu untersuchen.
Der Preis für Batterien steigt aufgrund des Kurses und der Kauf wird unrentabel.
Ist es möglich, die Batterien länger zu halten? Wie kann ich das Beste aus ihnen herausholen, damit die Ausrüstung länger hält und Stromausfälle mich überhaupt nicht stören?
Ich möchte meine Erfahrungen teilen. Wen kümmert es bitte unter der Katze ...
Lange Akkulaufzeit.
Bei unterbrechungsfreien Batterien schreiben die Hersteller eine Kapazität von 20 Stunden, dh die Kapazität, die die Batterie in 20 Stunden Entladung liefert.
In unterbrechungsfreien Stromversorgungssystemen gibt es ein solches Regime jedoch nicht. Sie werden bestenfalls etwa 30 Minuten lang mit Batteriestrom betrieben. Und normalerweise 5-10.
Schauen wir uns die Platte aus dem Datenblatt der CSB GP1272-Batterie mit der angegebenen Kapazität von 7,2 Ah an:
Wenn wir es also 1 Stunde lang auf eine Spannung von 10,8 Volt entladen (es wird nicht mehr empfohlen, da sonst Ressourcen verloren gehen), ergibt es 5,23 Ah. Schon sehr weit von der deklarierten 7.2 entfernt, nicht wahr?
Wenn 30 Minuten, dann 4.38
Wenn 10 Minuten, dann ist 3.1 nur 43% der Kapazität!
Fazit: Bleibatterien geben keine hohen Ströme ab.Überlassen Sie die deklarierte Kapazität dem Gewissen der Hersteller und überlegen Sie, wie Sie am besten vorgehen sollen.
Und so geht's:
Unterbrechungsfreie Stromversorgungen mit einer Batterie sind nicht für die Stromversorgung eines Computers geeignet. Na ja, vielleicht bis auf sehr schwache Büromaschinen.
Nun, oder sie arbeiten in wenigen Minuten und die Batterien werden schnell leer und geben nicht einmal ein Drittel ihrer Kapazität ab.
Die unterbrechungsfreie Stromversorgung selbst kann und kann einige Zeit 300 Watt der darauf geschriebenen Last aushalten, aber die Batterie im Inneren wird sehr schwierig sein.
Solche unterbrechungsfreien Stromversorgungen eignen sich zur Stromversorgung eines Geräts mit geringem Stromverbrauch (z. B. Router) oder eines Nettops oder eines sehr schwachen Office-Systems mit einem kleinen Monitor.
Um den Computer mit Strom zu versorgen, müssen Sie eine unterbrechungsfreie Batterie mit zwei Batterien verwenden. Normalerweise sind dies intelligente Geräte.
Dies ist nicht nur 2-mal mehr Kapazität, sondern auch 2-mal weniger Strom. Die Amperestunden * können also die Batterien mehr zurückgeben.
Es wäre auch schön, hochwertige Netzteile mit einem PFC-Korrektor und hoher Effizienz in einem Computer zu verwenden.
Bei einer guten Stromversorgung treten weniger Verluste auf, was eine längere Akkulaufzeit bedeutet.
Lange Akkulaufzeit
Warum leben Batterien in einigen unterbrechungsfreien Geräten 5-6 Jahre, in anderen sterben sie ein Jahr lang und müssen von dort durch Installation abgeholt werden? Versuchen wir es herauszufinden.
Schauen Sie sich dazu dieses Diagramm aus dem Datenblatt an:
Nehmen Sie nun ein Thermometer und messen Sie die Temperatur im Raum und im Batteriefach.
Schauen wir uns jetzt die Tabelle an. Wenn die Batterietemperatur 20-25 Grad beträgt (wie in Innenräumen üblich), beträgt die Lebensdauer 5 Jahre. Wenn 35, dann 2 mal weniger! Und wenn über 40, dann hält die Batterie weniger als 2 Jahre.
Fazit: Die Batterien sollten kalt sein! Nun, das ist nicht höher als Raumtemperatur.
Mit steigender Temperatur werden chemische Prozesse und die Verdampfung des Elektrolyten beschleunigt.
Und doch gibt es so etwas wie eine Temperaturkompensation der Ladespannung.
In einigen Datenblättern ist dies angegeben. Aber häufiger bringen sie einfach Modi für 20 oder 25 Grad Celsius.
Hier ist ein Diagramm aus einem Datenblatt:
Die Ladespannung für verschiedene Temperaturen ist unterschiedlich und muss entsprechend der tatsächlichen Temperatur im Batteriefach eingestellt werden. Fortgeschrittene USVs können dies selbst tun. Aber meistens ist das Ladegerät dort dumm und kocht die Batterien mit einer erhöhten Ladespannung zusätzlich zum Erhitzen.
Mal sehen, wie die Dinge in realen Geräten sind
Ich habe 2 intelligente USVs. Ein Ippon ist so:
Und ein anderer APC smart 700 sieht so aus:
Nun, und ein paar einfache APC zurück CS500.
Intelligente Geräte verfügen über eine Funktion. Es gibt einen Big Iron Transformer (BZHT).
Es ist immer aktiv, wenn die USV angeschlossen ist. Und er wärmt sich! Wenn dieses BZHT über das Netzwerk mit Strom versorgt wird, arbeitet es im Modus eines Spartransformators und kann die Spannung durch Schalten der Wicklungen erhöhen oder verringern. Sowie in Transformatoren für einen Großvater-Röhrenfernseher, jedoch nur automatisch. Daraus wird aufgeladen. Obwohl in moderneren USVs, erfolgt das Laden auf einem separaten Impuls.
In Ippon gibt dieser Transformator 30 Watt Wärme ab. Und in APC fast 20.(Gemessener Leerlaufverbrauch)
Ich habe die Temperatur im Raum sowie die Temperatur im Batteriefach der USV gemessen.
Ich habe auch die Ladespannung gemessen.
Folgendes ist passiert:
Die Temperatur im Raum beträgt 25 Grad.
Die Temperatur in der Ippon USV beträgt 25 Grad.
Die Temperatur im APC beträgt 34 Grad!
Die Ladespannung von Ippon beträgt 27,5 V, APC hat 27,2 V.
Ippon hat einen Kühler. Und es dreht sich immer, wenn es eingesteckt ist. Die Designer haben sich um die Kühlung gekümmert, obwohl dies nicht der coolste Hersteller ist. Aber das Ladegerät dort ist das einfachste lineare auf dem LM317. Und die Spannung ist für meine 25 Grad drinnen etwas hoch.
APC hat eine schlechte Situation. Es erfolgt keine Zwangskühlung, die Installation ist dicht, der Transformator heizt das Batteriefach auf. Und obwohl die Ladespannung ungefähr gleich ist (möglicherweise gibt es sogar eine Temperaturkorrektur), werden die Batterien dennoch schnell zerstört.
Was ich tun werde
In Ippon werde ich die Ladespannung leicht reduzieren. Es ist einfach zu tun. Es reicht aus, den Widerstand zu berechnen und in die LM317-Teilerkette einzulöten. Also habe ich es getan. Jetzt beträgt die Spannung 27,15V.
Im Fall von APC habe ich beschlossen, dort einen Kühler zu installieren. Sie können die Batterien natürlich aus dem Gehäuse nehmen. Aber diese Entscheidung schien mir nicht ästhetisch. Außerdem werden die Komponenten der USV selbst besser gekühlt, die Kondensatoren trocknen nicht.
Nehmen Sie das Bankwerkzeug und gehen Sie:
Nun, in der kleinen APC-Rückseite CS500 müssen Sie nichts tun. Es gibt ein Impulsladegerät, das sich kaum erwärmt. Die Spannung liegt innerhalb normaler Grenzen.
Für eine lange Akkulaufzeit benötigen Sie also
Temperaturbedingungen bereitstellen.Im Fall eines Serverraums ist dies das Entfernen von Batterien in einen separaten Raum, Schrank, Box und Belüftung / Kühlung.
Bei einem herkömmlichen unterbrechungsfreien System ist dies die Einführung eines Kühlers, das Entfernen von Batterien außerhalb des heißen Gehäuses.
Stellen Sie sicher, dass Ladespannung und Batterietemperatur gleich sind.Korrigieren Sie gegebenenfalls die Ladespannung.
Batterietest und Wiederherstellung
Jetzt ist es für mich interessant geworden. Kann man versuchen, gebrauchte Batterien wiederherzustellen? Verwelkte und verlorene Kapazität.
Es ist klar, dass es im Internet viel Unsinn und Fälschung gibt. Zunächst beschloss ich, die Essenz des Themas ein wenig zu studieren und die Theorie zu lesen.
Ich habe dieses Buch gelesen. Und
hier ist es . Und auch
ein Artikel über Habré .
Schlussfolgerungen aus der Lektüre
- Es kann kein Wunder geben. Sie können nur versuchen, relativ lebende Batterien mit bestimmten Symptomen wiederherzustellen. Wenn die Batterie Banken kurzgeschlossen hat, die Platten zusammengebrochen sind oder heruntergefallen sind, gibt es hier nichts zu tun. Nur in Farbe!
- Der Wiederherstellungsprozess ist sehr lang (ungefähr eine Woche für eine Batterie). Dies „manuell“ zu tun ist daher sehr arbeitsintensiv und macht selbst im Stadium der Experimente keinen Sinn. Nur ein automatisierter Prozess ist sinnvoll.
- Sie können versuchen, die Batterien wiederherzustellen, die in unterbrechungsfreien Systemen funktionieren. Denn der Hauptgrund für den Kapazitätsverlust dieser Batterien ist der Wasserverlust infolge ständiger Aufladung und Sulfatierung aufgrund nicht optimaler Lade- und Entlademodi.
- Es ist besser, den Akku in Impulsen zu laden und zu entladen. So entstehen weniger Furunkel und Kristalle mit der richtigen Struktur.
Ich habe eine experimentelle Installation zum Testen und Wiederherstellen der Batterie durchgeführt.Hier ist ihr Diagramm:
Klickbar
Als "Gehirn" nahm ich Arduino Nano. Die Stromquelle ist ein Labornetzteil mit Strom- und Spannungsregelung. Zur Kommunikation mit der Außenwelt - Bluetooth HC-05 Modul.
Taste Q1 verbindet das Laden. Q3 verbindet die Last R4 mit der Entladung. Teiler R6 / R8 zur Spannungsregelung am Arduino ADC.
Die Hauptidee dieser Installation ist, dass sie irgendwo in der hinteren Ecke alleine funktioniert und nicht nach Essen / Trinken fragt. Manchmal können Sie einen Blick darauf werfen, was dort passiert, und müssen sich nicht einmal dem nähern.
Bisher wurde alles „auf Rotz“ gemacht. Ich weiß nicht, ob dies alles von Nutzen sein wird, daher habe ich mich noch nicht mit dem Board und dem Gehäuse befasst.
All diese Probleme werden vom Terminal aus ferngesteuert:
Das Schema ermöglicht es Ihnen, je nach Programm unterschiedliche Lade- / Entladezyklen durchzuführen, und berücksichtigt ungefähr, wie viel Strom für den Prozess aufgewendet wurde. Sie können bestimmen, wie viel der Akku nimmt und gibt.
Der Operationsalgorithmus ist wie folgt:Die Ladung besteht aus Impulsen von 0,5 Sekunden Ladung und 1 Sekunde Entspannung.
Impulsentladung 1/1 Sek.
Die Ladespannungsmessung wird angehalten (nicht erregt)
Die Entladungsspannungsmessung steht unter Last.
Wir laden oder entladen 3 Minuten, messen dann die Spannung, senden Daten an das Bluetooth-Modul und entscheiden, ob wir fortfahren möchten.
Es gibt auch ein Desulfatierungsprogramm. Sie ist lang.
Erste 3 Zyklen der "Ausrichtung". Dies ist eine kleine Stromladung und eine Erwartung von 10 Stunden.
Dann die Entlade- / Ladezyklen.
Wählen Sie die "experimentellen Kaninchen"
Batterie Nr. 1 Sven. (ihr Foto am Anfang des Artikels)
Dies ist die 2012 Batterie. Die USV schwört nicht darauf, sie besteht einen Selbsttest, hat aber fast keine Kapazität. Sie hält 10 Minuten ununterbrochen, geladen auf einen Router. Sie war neu und Müll und nach 6 Jahren Arbeit gab es Hörner und Beine :) Aber für Mobbing - das war's.
Das Öffnen des Deckels und das Spähen in die Dosen zeigten, dass der Batterie stark Elektrolyt fehlte.
Batterie Nr. 2 Ippon
Sie war im Jahr 2014 in einer intelligenten USV tätig, bis ein Glas an einer benachbarten Batterie in einem Paar kurzgeschlossen wurde. Es ist vor kurzem passiert. Das heißt, die Betriebszeit von mehr als 4 Jahren. Sie kochte ziemlich und musste Wasser hinzufügen.
Füllen Sie destilliertes Wasser nach
Es ist Wasser, kein Elektrolyt. Weil Wasser austritt und Schwefelsäure in gebundenem Zustand auf den Platten verbleibt. Normales Leitungswasser tötet die Batterie sofort.
Sie müssen Folgendes hinzufügen:Laden Sie den geladenen Akku auf. Denn während des Betriebs ändert sich der Elektrolytstand und ist beim Laden maximal. Dass es keinen Überlauf gab.
Mit einer Spritze mit einer stumpfen Nadel lassen wir Wasser direkt auf die Teller fallen. Und sieh dir die Taschenlampe an.
Es ist notwendig, dass die Platten oben nass sind, damit das Wasser nicht plumpst.
Wiederholen Sie den Vorgang 2-3 Mal, da nach einigen Stunden Wasser absorbiert wird.
In der Testbatterie Nr. 1 habe ich etwa 50 ml Wasser hinzugefügt. Sehr viel, die Batterie war fast trocken! Ich habe der Batterie Nummer 2 etwas weniger hinzugefügt, aber auch 6-8 Würfel in jedem Glas.
Nach dem Hinzufügen von Wasser fiel die Spannung ab. Wasser betraf Teile der Platten, die lange Zeit trocken waren, und es ist nicht klar, welche Ablagerungen.
Nehmen wir also an, dass unlösliche Ablagerungen (Bleisulfat und α-Bleioxid) die Batterie nicht normal leben lassen. Sie haben einen hohen Widerstand und passivieren Abschnitte der Platten. Außerdem sind diese Ablagerungen dicht und es dringt kein Elektrolyt in sie ein. Die spezifische Oberfläche ist klein und keine Elektrolytzirkulation. Infolgedessen Symptome: Verlust der Batteriekapazität, großer Innenwiderstand (die Batterie kann keinen großen Strom abgeben), Kochen beim Laden.
Eine Batterie in diesem Zustand kann sogar ihre Typenschildkapazität angeben. Aber nur sooo niedrige Ströme. Daraus ergibt sich also kein praktischer Nutzen.
Die Aufgabe des Wiederherstellungszyklus besteht darin, die "schädlichen" Salze aufzulösen. Erstellen Sie durch Laden mit dem richtigen Modus neue Strukturen mit der richtigen Struktur.
Batterie 1 erforderte eine lange Ausrichtung. Das heißt, Ladezyklen mit Erwartung.
Wir laden auf, warten, die Spannung fällt ab. Dann laden wir wieder auf.
Ich denke, dass sich aufgrund des längeren Kochens von Wasser ungleichmäßige Ablagerungen mit unterschiedlichen Eigenschaften auf den Platten gebildet haben. Es stellt sich eine unterschiedliche Ladung innerhalb derselben Platte heraus.
Leider haben weitere Tests dieser Batterie auf Entladung / Ladung ergeben, dass sie verrottete Platten in einer der Dosen hat. Dies wird als "Schritt" auf der Entladungskurve angesehen.
Es sieht so aus:
Links ist die normale Bitkurve. Rechts passiert, wenn ein Teil der Platten weggebogen wird.
Batterie Nummer 2 erforderte fast keine Ausrichtung.
Der darin enthaltene Elektrolyt kochte aufgrund eines Unfalls in einer benachbarten Batterie schnell weg, und ich schlage vor, dass schwerlösliche Ablagerungen keine Zeit hatten, sich zu bilden.
Ich fuhr sie 2 Zyklen Entladen / Laden.
Für den Test unter realen Bedingungen habe ich den APC Back CS500 verwendet, der auf eine 60-W-Lampe geladen ist. Die Leistung der Glühlampe ist bekannt und wird gemessen, der Wirkungsgrad von UPSa wird ebenfalls gemessen und beträgt 80%. Aus der Betriebszeit kann die gelieferte Kapazität berechnet werden.
Hier ist ein Testaufbau:
Nachdem ich Wasser hinzugefügt hatte, aber bevor ich Wiederherstellungszyklen durchführte, lud ich die Batterie Nr. 1 regelmäßig über die USV auf und entlud sie in eine Glühbirne.
Die Lampe brannte 8 Minuten lang und die Batterie wurde auf 9,5 V entladen (gemessen unter Last). Dann wurde die unterbrechungsfreie Stromversorgung ausgeschaltet. Nehmen Sie diese 8 Minuten pro Benchmark (vor den Wiederherstellungsverfahren).
Ich habe nicht begonnen, Batterie Nr. 2 vor der Wiederherstellung zu quälen. Sie ist immer noch fit und kann mit einer Entladung von bis zu 9,5 V getötet werden.
Nach der Restaurierung habe ich die Batterie Nummer 1 am selben Ständer mit einer Glühbirne und ...
Sie dauerte 16 Minuten.
Das ist 2 mal länger als zuvor. Und das bei einem durchschnittlichen Strom von 6,5A.
Natürlich gibt es nichts, was die faulen Platten retten könnte, aber ich mochte die Dynamik.
Sogar diese leere Batterie kann verwendet werden, um einen Router mit Strom zu versorgen oder irgendwo auf dem Dachboden / Keller zu wechseln, und sie hält 30-40 Minuten.
Fernkapazität bis zu 0,87 Ah nach 1,73 Ah
Batterie Nr. 2 nach der Wiederherstellung hielt am Stand mit einer Glühbirne 37 Minuten lang.
Gleichzeitig entlud ich es nicht auf 9,5, sondern auf 10,5 Volt. Es ist Kalzium und kann nicht auf 9,5 abgegeben werden.
Die gegebene Kapazität beträgt 4 Ah bei einem durchschnittlichen Strom von 6,5 A.
Vergleichen Sie dies mit dem Tablet aus dem Datenblatt oben. Datashit natürlich zu einer anderen Batterie, aber das ist nicht sehr wichtig.
Die Tabelle hat keinen Wert von 6,5 A, aber es gibt benachbarte Spalten für eine Spannung von 1,75 V pro Zelle.
Ich habe ungefähr gezählt und es stellte sich heraus, dass die neue Batterie 50 Minuten lang einen Strom von 6,5 A in einem Datenblatt halten würde.
Dies bedeutet, dass die Batterie Nummer 2 etwa 74% der Kapazität einer relativ neuen Batterie ergibt. Ich denke, es ist nicht schlecht nach mehr als 4 Jahren Arbeit und einem erlebten Unfall.
Diese Batterie wird noch dienen.
Im Allgemeinen empfehle ich auf keinen Fall, überholte Batterien für wichtige Aufgaben zu verwenden.
Für sekundäre Geräte mit geringem Stromverbrauch und unkritischen Geräten können sie jedoch verwendet werden.
Ich plane auch, das Gerät zu verwenden, um etwa einmal im Jahr eine Testentladung / -ladung gebrauchter Batterien durchzuführen. Ich werde ihre Kapazität und Eignung bewerten, um keinen Unfall mit Zerstörung, Kurzschluss der Batterie und Durchbrennen der unterbrechungsfreien Stromversorgung zu bekommen.
Ich danke Ihnen allen für Ihre Aufmerksamkeit. Ich hoffe, jemand ist hilfreich.
Wenn jemand eine Batterie für Experimente in Barnaul spenden möchte, frage ich in PM.