Récemment, j'ai fait un autre remplacement de batterie dans mon onduleur. J'ai décidé d'étudier plus en profondeur la question de l'utilisation correcte des batteries au plomb-acide, de leur appareil et de la chimie du processus.
Le prix des batteries augmente en raison du cours et les acheter devient non rentable.
Est-il possible de prolonger la durée de vie des piles? Comment en tirer le meilleur parti pour que l'équipement dure plus longtemps et que les pannes de courant ne me dérangent pas du tout?
Je veux partager mon expérience. Peu importe, s'il vous plaît, sous le chat ...
Longue durée de vie de la batterie.
Sur les batteries non interruptibles, les fabricants écrivent une capacité de 20 heures, c'est-à-dire la capacité que la batterie donnera en 20 heures de décharge.
Mais il n'y a pas un tel régime dans les systèmes d'alimentation sans coupure. Ils fonctionnent sur batterie pendant environ 30 minutes au mieux. Et généralement 5-10.
Regardons la plaque de la fiche technique de la batterie CSB GP1272 avec la capacité déclarée de 7,2 Ah:
Donc, si nous la déchargeons 1 heure à une tension de 10,8 volts (ce n'est plus recommandé sinon il y aura une perte de ressource), alors cela donnera 5,23 Ah. Déjà très loin du 7.2 déclaré n'est-ce pas?
Si 30 minutes, alors 4,38
Si 10 minutes, alors 3.1 est seulement 43% de la capacité!
Conclusion: les batteries au plomb n'aiment pas donner des courants élevés.Laissez la capacité déclarée sur la conscience des fabricants et réfléchissez à la meilleure façon de procéder.
Et voici comment:
Les alimentations sans coupure avec une batterie ne conviennent pas pour alimenter un ordinateur. Eh bien, peut-être à l'exception des machines de bureau très faibles.
Eh bien, ou ils fonctionneront en quelques minutes et les batteries mourront rapidement et ne donneront même pas le tiers de leur capacité.
L'alimentation sans coupure elle-même peut et peut supporter pendant quelque temps 300 watts de la charge qui y est écrite, mais la batterie à l'intérieur sera très difficile.
De telles alimentations sans coupure conviennent pour alimenter une sorte de dispositif de faible puissance (routeur, par exemple) ou un nettop ou un système de bureau très faible avec un petit moniteur.
Pour alimenter l'ordinateur, vous devez utiliser une batterie sans coupure avec deux batteries. Ce sont généralement des appareils intelligents.
Ce n'est pas seulement 2 fois plus de capacité, mais aussi 2 fois moins de courant. Ainsi, l'ampère * heures pourra rendre plus les batteries.
Il serait également intéressant d'utiliser des alimentations de haute qualité avec un correcteur PFC et une grande efficacité dans un ordinateur.
Avec une bonne alimentation électrique, il y aura moins de pertes, ce qui signifie une plus longue durée de vie de la batterie.
Longue durée de vie de la batterie
Pourquoi les batteries de certains ininterruptibles vivent-elles pendant 5 à 6 ans, tandis que dans d'autres, elles meurent pendant un an et doivent être récupérées à partir de là par l'installation? Essayons de le comprendre.
Pour ce faire, regardez ce tableau de la fiche technique:
Prenez maintenant un thermomètre et mesurez la température dans la pièce et dans le compartiment à piles.
Regardons le graphique maintenant. Si la température de la batterie est de 20-25 degrés (comme d'habitude à l'intérieur), la durée de vie est de 5 ans. Si 35, alors 2 fois moins! Et si au-dessus de 40, la batterie vivra moins de 2 ans.
Conclusion: les batteries doivent être froides! Eh bien, ce n'est pas plus élevé que la température ambiante.
Avec l'augmentation de la température, les processus chimiques et l'évaporation des électrolytes sont accélérés.
Et pourtant, il existe toujours une compensation de température de la tension de charge.
Dans certaines fiches techniques, cela est indiqué. Mais le plus souvent, ils apportent simplement des modes à 20 ou 25 degrés Celsius.
Voici un graphique issu d'une fiche technique:
La tension de charge pour différentes températures est différente et doit être ajustée en fonction de la température réelle dans le compartiment à piles. Les onduleurs avancés peuvent le faire eux-mêmes. Mais le plus souvent, le chargeur est muet et fait bouillir les batteries avec une tension de charge accrue en plus de les chauffer.
Voyons comment les choses se passent dans de vrais appareils
J'ai 2 onduleurs intelligents. Un Ippon est comme ça:
Et un autre APC smart 700 est comme ceci:
Eh bien, et un couple de simple APC arrière CS500.
Les appareils intelligents ont une fonction. Il y a un Big Iron Transformer (BZHT).
Il est toujours actif lorsque l'onduleur est branché. Et il se réchauffe! Lorsqu'il est alimenté par le réseau, ce BZHT fonctionne en mode autotransformateur et peut augmenter ou diminuer la tension en commutant les enroulements. Ainsi que dans les transformateurs pour une télévision à tube grand-père, mais uniquement automatiquement. De là se charge. Bien que dans les onduleurs plus modernes, la charge se fasse sur une impulsion distincte.
Donc, à Ippon, ce transformateur dégage 30 watts de chaleur. Et dans APC près de 20.(Consommation au ralenti mesurée)
J'ai mesuré la température dans la pièce ainsi que la température dans le compartiment batterie de l'onduleur.
J'ai également mesuré la tension de charge.
C'est ce qui s'est passé:
La température dans la pièce est de 25 degrés.
La température dans l'onduleur Ippon est de 25 degrés.
La température à l'intérieur de l'APC est de 34 degrés!
La tension de charge d'Ippon est de 27,5 V, APC de 27,2 V.
Ippon a une glacière. Et il tourne toujours lorsqu'il est branché. Les concepteurs se sont occupés du refroidissement, bien que ce ne soit pas le fabricant le plus cool. Mais le chargeur y est le plus simple du linéaire sur le LM317. Et la tension est un peu élevée pour mes 25 degrés à l'intérieur.
APC a une mauvaise situation. Il n'y a pas de refroidissement forcé, l'installation est étanche, le transformateur chauffe le compartiment batterie. Et bien que la tension de charge soit approximativement la même (il y a peut-être même une correction de température), elle tuera toujours rapidement les batteries.
Ce que je vais faire
Dans Ippon, je réduirai légèrement la tension de charge. C'est facile à faire. Il suffit de calculer et de souder la résistance dans la chaîne du diviseur LM317. Alors je l'ai fait. Maintenant, la tension est de 27,15v.
Dans le cas d'APC, j'ai décidé d'y installer une glacière. Vous pouvez bien sûr retirer les piles de l'étui. Mais cette décision ne me semblait pas esthétique. De plus, les composants de l'onduleur lui-même seront mieux refroidis, les condensateurs ne sécheront pas.
Prenez l'outil de banc et allez:
Eh bien, dans le petit APC arrière CS500, vous n'avez rien à faire. Il y a un chargeur à impulsions et il se réchauffe à peine. La tension est dans les limites normales.
Donc, pour une longue durée de vie de la batterie dont vous avez besoin
Fournir des conditions de température.Dans le cas d'une salle de serveurs, il s'agit du retrait des batteries dans une pièce, une armoire, une boîte et une ventilation / refroidissement séparées.
Dans le cas d'un système non interruptible classique, il s'agit de l'introduction d'un refroidisseur, le retrait des batteries à l'extérieur du boîtier chaud.
Assurez-vous que la tension de charge et la température de la batterie sont cohérentes.Corrigez la tension de charge si nécessaire.
Test et récupération de la batterie
Maintenant, c'est devenu intéressant pour moi. Est-il possible d'essayer de restaurer des piles usées? Capacité flétrie et perdue.
Il est clair qu'il y a beaucoup de bêtises et de faux sur Internet. Pour commencer, j'ai décidé d'étudier un peu l'essence de la question et de lire la théorie.
J'ai lu ce livre. Et
voilà . Et aussi
un article sur Habré .
Conclusions de la lecture
- Il ne peut y avoir de miracle. Vous ne pouvez essayer de récupérer que des batteries relativement actives présentant certains symptômes. Si la batterie a des banques en court-circuit, les plaques se sont effondrées ou sont tombées, il n'y a rien à faire ici. Seulement en couleur!
- Le processus de récupération est très long (environ une semaine pour une batterie). Par conséquent, le faire «manuellement» est très exigeant en main-d'œuvre et n'a aucun sens même au stade des expériences. Seul un processus automatisé a du sens.
- Vous pouvez essayer de restaurer les batteries qui fonctionnaient dans des systèmes sans interruption. Parce que les principales raisons de la perte de capacité de ces batteries sont la perte d'eau résultant d'une recharge et d'une sulfatation constantes en raison de modes de charge et de décharge non optimaux.
- Il est préférable de charger et décharger la batterie par impulsions. Il se forme donc moins de furoncles et de cristaux de la bonne structure.
J'ai fait une installation expérimentale pour tester et restaurer la batterie.Voici son schéma:
Cliquable
En tant que "cerveau", j'ai pris Arduino nano. La source de courant est une alimentation électrique de laboratoire avec contrôle de courant et de tension. Pour la communication avec le monde extérieur - module Bluetooth HC-05.
La clé Q1 connecte la charge. Q3 relie la charge R4 à la décharge. Diviseur R6 / R8 pour le contrôle de la tension sur l'ADC Arduino.
L'idée principale de cette installation est qu'elle fonctionne seule dans le coin le plus éloigné, ne demande pas de nourriture / boisson. Parfois, vous pouvez regarder ce qui se passe là-bas et vous n'avez même pas besoin de vous en approcher.
Jusqu'à présent, tout a été fait «sur morve». Je ne sais pas si tout cela sera utile, donc je ne me suis pas encore soucié de la carte et du boîtier.
Tous ces problèmes sont contrôlés à distance depuis le terminal:
Le schéma vous permet d'exécuter différents cycles de charge / décharge en fonction du programme et prend en compte approximativement la quantité d'électricité dépensée pour le processus. Vous pouvez déterminer combien la batterie prend et donne.
L'algorithme de fonctionnement est le suivant:La charge est impulsionnelle à 0,5 s de charge et 1 s de relaxation.
Décharge d'impulsion 1/1 sec.
La mesure de la tension de charge est interrompue (non alimentée)
La mesure de la tension de décharge est sous charge.
Nous chargeons ou déchargeons 3 minutes, puis mesurons la tension, envoyons des données au module Bluetooth et décidons de continuer.
Il existe également un programme de désulfatation. Elle est longue.
3 premiers cycles "d'alignement". Il s'agit d'une petite charge actuelle et d'une attente de 10 heures.
Puis les cycles de décharge / charge.
Choisissez les «lapins expérimentaux»
Batterie n ° 1 Sven. (sa photo au début de l'article)
Il s'agit de la batterie 2012. L'onduleur ne le jure pas, il passe un auto-test, mais il n'a presque pas de capacité. Elle détient 10 minutes sans interruption, chargée sur un routeur. Elle était nouvelle et poubelle, et après 6 ans de travail, il y avait des cornes et des jambes :) Mais pour l'intimidation - c'est tout.
Ouvrir le couvercle et jeter un coup d'œil dans les boîtes a montré que la batterie manquait gravement d'électrolyte.
Batterie n ° 2 Ippon
Elle était en 2014, a travaillé dans un UPS de type intelligent jusqu'à ce qu'un pot soit court-circuité à une batterie voisine dans une paire. C'est arrivé récemment. Autrement dit, la durée de fonctionnement de plus de 4 ans. Elle a assez bouilli et a dû y ajouter de l'eau.
Complétez avec de l'eau distillée
C'est de l'eau, pas de l'électrolyte. Parce que c'est l'eau qui sort, et l'acide sulfurique reste sur les plaques à l'état lié. L'eau du robinet ordinaire tuera immédiatement la batterie.
Vous devez ajouter comme suit:Rechargez la batterie chargée. Parce que pendant le fonctionnement, le niveau d'électrolyte change et lorsqu'il est chargé, il est à son maximum. Qu'il n'y avait pas de débordement.
Avec une seringue avec une aiguille émoussée, nous déposons de l'eau directement sur les plaques. Et regardez la lampe de poche.
Il faut que les assiettes soient mouillées sur le dessus, mais pour que l'eau ne tombe pas.
Répétez la procédure 2-3 fois car l'eau est absorbée après quelques heures.
Dans la batterie d'essai n ° 1, j'ai ajouté environ 50 ml d'eau. Beaucoup, la batterie était presque sèche! J'ai ajouté un peu moins à la batterie numéro 2, mais aussi 6-8 cubes dans chaque pot.
Après avoir ajouté de l'eau, la tension a chuté. L'eau a impliqué des parties des plaques qui étaient sèches pendant longtemps et on ne sait pas quels dépôts.
Supposons donc que les dépôts insolubles (sulfate de plomb et oxyde de plomb α) ne permettent pas à la batterie de vivre normalement. Ils ont une grande résistance et passivent les sections des plaques. De plus, ces dépôts sont denses et l'électrolyte n'y pénètre pas. La surface spécifique est petite et sans circulation d'électrolyte. En conséquence, symptômes: perte de capacité de la batterie, grande résistance interne (la batterie ne peut pas fournir un courant important), ébullition lors de la charge.
Une batterie dans cet état peut même donner sa capacité de plaque signalétique. Mais seulement des courants tellement bas. Il n'y a donc aucun avantage pratique à cela.
La tâche du cycle de récupération est de dissoudre les sels "nocifs". Et en chargeant avec le bon mode, créez de nouvelles structures avec la bonne structure.
La batterie 1 a nécessité un long alignement. Autrement dit, des cycles de charge avec attente.
On charge, attend, la tension baisse. Ensuite, nous facturons à nouveau.
Je pense qu'en raison d'une ébullition prolongée de l'eau, des dépôts inégaux avec différentes propriétés se sont formés sur les plaques. Il s'avère une charge différente dans la même plaque.
Malheureusement, d'autres tests de décharge / charge de cette batterie ont révélé qu'elle avait des plaques pourries dans l'une des boîtes. Ceci est considéré comme une "étape" sur la courbe de décharge.
Cela ressemble à ceci:
À gauche se trouve la courbe de bits normale. À droite, ce qui se passe lorsqu'une partie des plaques est pliée.
La batterie numéro 2 ne nécessitait presque pas d'alignement.
L'électrolyte qu'il contient s'est rapidement évaporé en raison d'un accident dans une batterie voisine, et je suggère que les dépôts difficilement solubles n'ont pas eu le temps de se former.
Je l'ai conduite 2 cycles de décharge / charge.
Pour le test dans des conditions proches de la réalité, j'ai utilisé l'APC Back CS500, chargé sur une ampoule de 60W. La puissance de l'ampoule est connue et mesurée, l'efficacité de l'UPSa est également mesurée et égale à 80%. A partir du temps de fonctionnement, il sera possible de calculer la capacité livrée.
Voici une configuration de test:
Après avoir ajouté de l'eau, mais avant d'effectuer des cycles de récupération, j'ai chargé régulièrement la batterie n ° 1 de l'onduleur et je l'ai déchargée sur une ampoule.
La lampe a brûlé pendant 8 minutes et la batterie a été déchargée à 9,5 V (mesurée sous charge). Ensuite, l'alimentation sans coupure a été coupée. Prenez ces 8 minutes par référence (avant les procédures de récupération).
Je n'ai pas commencé à tourmenter la batterie n ° 2 avant la récupération. Elle est toujours en forme et avec une décharge jusqu'à 9,5 V, elle peut être tuée.
Après la restauration, j'ai testé la pile numéro 1 sur le même stand avec une ampoule et ...
elle a duré 16 minutes.
C'est 2 fois plus longtemps qu'auparavant. Et cela avec un courant moyen de 6,5A.
Bien sûr, il n'y a rien pour sauver les plaques pourries, mais j'ai aimé la dynamique.
Même cette batterie morte peut être utilisée pour alimenter un routeur ou un commutateur quelque part dans le grenier / sous-sol et elle durera 30 à 40 minutes.
Capacité à distance jusqu'à 0,87 Ah, après 1,73 Ah
La batterie n ° 2 après récupération a duré au stand avec une ampoule pendant 37 minutes.
En même temps, je l'ai déchargée non pas à 9,5 mais à 10,5 volts. Il s'agit de calcium et ne peut pas être rejeté à 9,5.
La capacité donnée est de 4 Ah à un courant moyen de 6,5 A.
Comparez cela avec la tablette de la fiche technique en haut. Datashit bien sûr sur une autre batterie, mais ce n'est pas très important.
Le tableau n'a pas une valeur de 6,5 A, mais il existe des colonnes adjacentes pour une tension de 1,75 V par cellule.
J'ai compté approximativement et il s'est avéré que 50 minutes, la nouvelle batterie détiendrait un courant de 6,5A sur une fiche technique.
Cela signifie que la batterie numéro 2 donne environ 74% de la capacité d'une batterie relativement nouvelle. Je pense que ce n'est pas mal après plus de 4 ans de travail et un accident vécu.
Cette batterie servira toujours.
En général, je ne recommande certainement pas d'utiliser des piles reconditionnées pour des tâches importantes.
Mais pour le secondaire, pour alimenter des équipements de faible puissance et non critiques, ils peuvent être utilisés.
Je prévois également d'utiliser l'appareil pour effectuer un test de décharge / charge des batteries usées environ une fois par an. J'évaluerai leur capacité et leur adéquation afin de ne pas avoir d'accident avec destruction, court-circuit de la batterie et grillage de l'alimentation sans coupure.
Merci à tous pour votre attention, j'espère que quelqu'un vous sera utile.
Si quelqu'un veut faire don d'une batterie pour des expériences à Barnaul, je le demande dans PM.