Recientemente, hice otro reemplazo de batería en mi UPS. Decidí estudiar más a fondo la cuestión del uso correcto de las baterías de plomo-ácido, su dispositivo y la química del proceso.
El precio de las baterías está aumentando debido al curso y comprarlas no es rentable.
¿Es posible hacer que las baterías duren más? ¿Cómo aprovecharlos al máximo para que el equipo dure más y los cortes de energía no me molesten en absoluto?
Quiero compartir mi experiencia A quién le importa, por favor, debajo del gato ...
Batería de larga duración.
En las baterías ininterrumpibles, los fabricantes escriben una capacidad de 20 horas, es decir, la capacidad que dará la batería en 20 horas de descarga.
Pero en los sistemas de energía ininterrumpida, ese régimen no existe. Funcionan con batería durante unos 30 minutos en el mejor de los casos. Y generalmente 5-10.
Veamos la placa de la hoja de datos de la batería CSB GP1272 con la capacidad declarada de 7.2 Ah:
Entonces, si lo descargamos 1 hora a un voltaje de 10.8 voltios (ya no se recomienda, de lo contrario habrá una pérdida de recursos), entonces dará 5.23 Ah. Ya muy lejos del 7.2 declarado, ¿no?
Si 30 minutos, entonces 4.38
¡Si son 10 minutos, 3.1 es solo el 43% de la capacidad!
Conclusión: a las baterías de plomo no les gusta dar altas corrientes.Deje la capacidad declarada en la conciencia de los fabricantes y piense en la mejor manera de proceder.
Y así es como:
Las fuentes de alimentación ininterrumpida con una batería no son adecuadas para alimentar una computadora. Bueno, tal vez a excepción de las máquinas de oficina muy débiles.
Bueno, o funcionarán en cuestión de minutos y las baterías se agotarán rápidamente y no cederán ni un tercio de su capacidad.
La fuente de alimentación ininterrumpida en sí puede y puede soportar por algún tiempo 300 vatios de la carga que está escrita en ella, pero la batería en el interior será muy difícil.
Estas fuentes de alimentación ininterrumpida son adecuadas para alimentar algún tipo de dispositivo de baja potencia (enrutador, por ejemplo) o un nettop o un sistema de oficina muy débil con un monitor pequeño.
Para alimentar la computadora, debe usar una batería ininterrumpida con dos baterías. Por lo general, estos son dispositivos inteligentes.
Esto no es solo 2 veces más capacidad, sino también 2 veces menos corriente. Por lo tanto, las amperios * horas podrán devolver más las baterías.
También sería bueno usar fuentes de alimentación de alta calidad con un corrector PFC y alta eficiencia en una computadora.
Con una buena fuente de alimentación habrá menos pérdidas, lo que significa una mayor duración de la batería.
Batería de larga duración
¿Por qué las baterías en algunos ininterrumpibles viven de 5 a 6 años, mientras que en otras mueren durante un año y deben ser recogidas desde allí mediante la instalación? Tratemos de resolverlo.
Para hacer esto, mire este cuadro de la hoja de datos:
Ahora tome un termómetro y mida la temperatura en la habitación y en el compartimiento de la batería.
Miremos la tabla ahora. Si la temperatura de la batería es de 20-25 grados (como es habitual en interiores), la vida útil es de 5 años. Si 35, entonces 2 veces menos! Y si es superior a 40, la batería durará menos de 2 años.
Conclusión: ¡las baterías deberían estar frías! Bueno, es decir, no más alta que la temperatura ambiente.
Con el aumento de la temperatura, los procesos químicos y la evaporación de electrolitos se aceleran.
Y, sin embargo, todavía existe la compensación de temperatura del voltaje de carga.
En algunas hojas de datos está indicado. Pero más a menudo simplemente traen modos para 20 o 25 grados centígrados.
Aquí hay un gráfico de una hoja de datos:
El voltaje de carga para diferentes temperaturas es diferente y debe ajustarse de acuerdo con la temperatura real en el compartimiento de la batería. Los UPS avanzados pueden hacer esto por sí mismos. Pero la mayoría de las veces, el cargador no funciona y hierve las baterías con un mayor voltaje de carga además de calentarlas.
Veamos cómo están las cosas en dispositivos reales
Tengo 2 UPS inteligentes. Un Ippon es así:
Y otro APC smart 700 es así:
Bueno, y un par de APC simples regresan a CS500.
Los dispositivos inteligentes tienen una característica. Hay un gran transformador de hierro (BZHT).
Siempre está activo cuando el UPS está enchufado. ¡Y se está calentando! Cuando se alimenta desde la red, este BZHT funciona en modo de autotransformador y puede aumentar o disminuir el voltaje cambiando los devanados. Así como en transformadores para un televisor de tubo de abuelo, pero solo de forma automática. De eso se está cargando. Aunque en los UPS más modernos, la carga se realiza en un impulso separado.
Entonces, en Ippon, este transformador emite 30 vatios de calor. Y en APC casi 20.(Consumo inactivo medido)
Medí la temperatura en la habitación, así como la temperatura en el compartimento de la batería del UPS.
También medí el voltaje de carga.
Esto es lo que sucedió:
La temperatura en la habitación es de 25 grados.
La temperatura en el UPS Ippon es de 25 grados.
¡La temperatura dentro del APC es de 34 grados!
El voltaje de carga de Ippon es 27.5 V, APC tiene 27.2 V.
Ippon tiene un refrigerador. Y siempre gira cuando está enchufado. Los diseñadores se encargaron del enfriamiento, a pesar del hecho de que este no es el mejor fabricante. Pero el cargador allí es el lineal más simple en el LM317. Y el voltaje es un poco alto para mis 25 grados en interiores.
APC tiene una mala situación. No hay enfriamiento forzado, la instalación es apretada, el transformador calienta el compartimento de la batería. Y aunque el voltaje de carga es aproximadamente el mismo (tal vez incluso hay una corrección de temperatura), aún así se agotarán rápidamente las baterías.
Lo que haré
En Ippon, reduciré ligeramente el voltaje de carga. Es facil de hacer. Es suficiente calcular y soldar la resistencia en la cadena divisoria LM317. Entonces lo hice. Ahora el voltaje es de 27.15v.
En el caso de APC, decidí instalar un enfriador allí. Por supuesto, puede sacar las baterías del estuche. Pero esta decisión me pareció no estética. Además, los componentes del UPS en sí se enfriarán mejor, los condensadores no se secarán.
Toma la herramienta de banco y ve:
Bueno, en el pequeño APC CS500, no necesitas hacer nada. Hay un cargador de pulso, y apenas se calienta. El voltaje está dentro de los límites normales.
Entonces, para una batería de larga duración necesita
Proporcionar condiciones de temperatura.En el caso de una sala de servidores, esta es la extracción de las baterías en una sala separada, gabinete, caja y ventilación / refrigeración.
En el caso de un sistema ininterrumpido convencional, esta es la introducción de un enfriador, la extracción de las baterías fuera de la carcasa caliente.
Asegúrese de que el voltaje de carga y la temperatura de la batería sean consistentes.Corrija el voltaje de carga si es necesario.
Prueba de batería y recuperación
Ahora se ha vuelto interesante para mí. ¿Es posible intentar restaurar las baterías usadas? Capacidad marchita y perdida.
Está claro que hay muchas tonterías y falsificaciones en Internet. Para empezar, decidí estudiar un poco la esencia del problema y leer la teoría.
Yo leo este libro. Y
aqui esta . Y también
un artículo sobre Habré .
Conclusiones de la lectura.
- No puede haber milagro. Solo puede intentar recuperar baterías relativamente vivas con ciertos síntomas. Si la batería se ha cortocircuitado, las placas se han desmoronado o se han caído, entonces no hay nada que hacer aquí. Solo en color!
- El proceso de recuperación es muy largo (aproximadamente una semana para una batería). Por lo tanto, hacer esto "manualmente" requiere mucho trabajo y no tiene sentido incluso en la etapa de experimentos. Solo un proceso automatizado tiene sentido.
- Puede intentar restaurar las baterías que funcionaban en sistemas ininterrumpibles. Debido a que las principales razones de la pérdida de capacidad de estas baterías es la pérdida de agua como resultado de la recarga y la sulfatación constantes debido a los modos de carga y descarga no óptimos.
- Es mejor cargar y descargar la batería en pulsos. Por lo tanto, se forman menos forúnculos y cristales de la estructura correcta.
Hice una instalación experimental para probar y restaurar la batería.Aquí está su diagrama:
Clickable
Como los "cerebros" tomé Arduino nano. La fuente de corriente es una fuente de alimentación de laboratorio con control de corriente y voltaje. Para la comunicación con el mundo exterior: módulo Bluetooth HC-05.
La tecla Q1 conecta la carga. Q3 conecta la carga R4 a la descarga. Divisor R6 / R8 para control de voltaje en el Arduino ADC.
La idea principal de esta instalación es que funciona en algún lugar del rincón más alejado, no pide comida / bebida. A veces puedes echar un vistazo a lo que está sucediendo allí y ni siquiera necesitas abordarlo.
Hasta ahora, todo se ha hecho "en moco". No sé si todo esto será útil, por lo que todavía no me he preocupado por el tablero y la carcasa.
Todo este problema se controla de forma remota desde la terminal:
El esquema le permite ejecutar diferentes ciclos de carga / descarga de acuerdo con el programa y considera aproximadamente cuánta electricidad se gastó en el proceso. Puede determinar cuánto tarda y cede la batería.
El algoritmo de operación es el siguiente:La carga es impulsos de 0,5 segundos de carga y 1 segundo de relajación.
Descarga de pulso 1/1 seg.
La medición del voltaje de carga está en pausa (no energizada)
La medición del voltaje de descarga está bajo carga.
Cargamos o descargamos 3 minutos, luego medimos el voltaje, enviamos datos al módulo Bluetooth y decidimos si continuar.
También hay un programa de desulfuración. Ella es larga
Primeros 3 ciclos de "alineación". Esta es una pequeña carga actual y una expectativa de 10 horas.
Entonces los ciclos de descarga / carga.
Elija los "conejos experimentales"
Batería No. 1 Sven. (su foto al comienzo del artículo)
Esta es la batería de 2012. El UPS no lo insulta, pasa una autocomprobación, pero casi no tiene capacidad. Ella tiene 10 minutos ininterrumpidos, cargados en un enrutador. Era nueva y basura, y después de 6 años de trabajo había cuernos y piernas :) Pero por intimidación, eso es todo.
Abrir la tapa y mirar dentro de las latas mostró que la batería carecía severamente de electrolito.
Batería No. 2 Ippon
Ella estaba en 2014, trabajó en un UPS de tipo inteligente hasta que se cortó un frasco en una batería vecina en un par. Sucedió recientemente. Es decir, el tiempo de funcionamiento de más de 4 años. Ella hirvió bastante y tuvo que agregarle agua.
Rellene con agua destilada
Es agua, no electrolito. Porque es agua lo que se va, y el ácido sulfúrico permanece en las placas en un estado unido. El agua corriente del grifo matará la batería de inmediato.
Debe agregar lo siguiente:Rellene la batería cargada. Porque durante la operación, el nivel de electrolito cambia y cuando se carga está en su máximo. Que no hubo desbordamiento.
Con una jeringa con una aguja roma, dejamos caer agua directamente sobre las placas. Y mira la linterna.
Es necesario que las placas estén húmedas por encima, pero para que el agua no se caiga.
Repita el procedimiento 2-3 veces ya que el agua se absorbe después de unas pocas horas.
En la batería de prueba No. 1, agregué aproximadamente 50 ml de agua. ¡Mucho, la batería estaba casi seca! Agregué un poco menos a la batería número 2, pero también 6-8 cubos en cada frasco.
Después de agregar agua, el voltaje cayó. El agua involucró partes de las placas que estuvieron secas durante mucho tiempo y no está claro qué depósitos.
Entonces, digamos que los depósitos insolubles (sulfato de plomo y óxido de plomo α) no permiten que la batería viva normalmente. Tienen gran resistencia y secciones pasivadas de las placas. Además, estos depósitos son densos y el electrolito no penetra en ellos. La superficie específica es pequeña y no hay circulación de electrolitos. Como resultado, síntomas: pérdida de capacidad de la batería, gran resistencia interna (la batería no puede dar una gran corriente), ebullición durante la carga.
Una batería en esta condición puede incluso dar su capacidad de placa de identificación. Pero solo muuuy bajas corrientes. Entonces no hay beneficio práctico de esto.
La tarea del ciclo de recuperación es disolver las sales "dañinas". Y al cargar con el modo correcto, cree nuevas estructuras con la estructura correcta.
La batería 1 requirió una alineación larga. Es decir, los ciclos de carga con expectativa.
Cobramos, espera, el voltaje cae. Luego cobramos nuevamente.
Creo que debido a la ebullición prolongada del agua, se formaron depósitos irregulares con diferentes propiedades en las placas. Resulta una carga diferente dentro de la misma placa.
Desafortunadamente, otras pruebas de esta batería para descarga / carga revelaron que tiene placas podridas en una de las latas. Esto se ve como un "paso" en la curva de descarga.
Se ve así:
A la izquierda está la curva de bits normal. A la derecha está lo que sucede cuando parte de las placas están dobladas.
La batería número 2 casi no requería alineación.
El electrolito en él se evaporó rápidamente debido a un accidente en una batería vecina, y sugiero que los depósitos difícilmente solubles no tuvieron tiempo de formarse.
Conduje sus 2 ciclos de descarga / carga.
Para la prueba en condiciones cercanas a la real, utilicé el APC Back CS500, cargado en una bombilla de 60W. La potencia de la bombilla se conoce y se mide, la eficiencia de UPSa también se mide y es igual al 80%. A partir del tiempo de funcionamiento, será posible calcular la capacidad entregada.
Aquí hay una configuración de prueba:
Después de agregar agua, pero antes de llevar a cabo ciclos de recuperación, cargué la batería No. 1 de manera regular desde UPS y la descargué a una bombilla.
La lámpara se quemó durante 8 minutos y la batería se descargó a 9,5 V (medida bajo carga). Entonces el poder ininterrumpido se apagó. Tome estos 8 minutos por punto de referencia (antes de los procedimientos de recuperación).
No comencé a atormentar la batería No. 2 antes de la recuperación. Ella todavía está en forma, y con una descarga de hasta 9.5v puede ser asesinada.
Después de la restauración, probé la batería número 1 en el mismo soporte con una bombilla y ...
ella duró 16 minutos.
Eso es 2 veces más largo que antes. Y esto es con una corriente promedio de 6.5A.
Por supuesto, no hay nada para salvar las placas podridas, pero me gustó la dinámica.
Incluso esta batería agotada se puede usar para alimentar algún tipo de enrutador o interruptor en algún lugar del ático / sótano y durará 30-40 minutos.
Capacidad remota hasta 0.87 Ah, después de 1.73 Ah
La batería No. 2 después de la recuperación duró en el stand con una bombilla durante 37 minutos.
Al mismo tiempo, lo descargué no a 9.5 pero a 10.5 voltios. Es calcio y no se puede descargar a 9.5.
La capacidad dada es de 4 Ah a una corriente promedio de 6.5 A.
Compare esto con la tableta de la hoja de datos en la parte superior. Datashit, por supuesto, a otra batería, pero esto no es muy importante.
La tabla no tiene un valor de 6.5A, pero hay columnas adyacentes para un voltaje de 1.75v por celda.
Conté aproximadamente y resultó que 50 minutos, la nueva batería mantendría una corriente de 6.5A en una hoja de datos.
Esto significa que la batería número 2 proporciona aproximadamente el 74% de la capacidad de una batería relativamente nueva. Creo que no está mal después de más de 4 años de trabajo y un accidente experimentado.
Esta batería aún servirá.
En general, ciertamente no recomiendo usar baterías restauradas para tareas importantes.
Pero para secundaria, para alimentar equipos de baja potencia y no críticos, pueden usarse.
También planeo usar la unidad para ejecutar una descarga de prueba / carga de baterías usadas aproximadamente una vez al año. Evaluaré su capacidad e idoneidad para no tener un accidente con destrucción, cortocircuito de la batería y agotamiento de la fuente de alimentación ininterrumpida.
Gracias a todos por su atención, espero que alguien sea útil.
Si alguien quiere donar una batería para experimentos en Barnaul, lo pido en PM.