Recentemente, fiz outra substituição da bateria no meu no-break. Decidi estudar mais profundamente a questão do uso correto de baterias de chumbo-ácido, seu dispositivo e a química do processo.
O preço das baterias está subindo devido ao curso e a compra delas se torna inútil.
É possível fazer as pilhas durarem mais? Como tirar o máximo proveito deles, para que o equipamento dure mais e as falhas de energia não me incomodem?
Eu quero compartilhar minha experiência. Quem se importa, por favor, debaixo do gato ...
Bateria de longa duração.
Em baterias ininterruptas, os fabricantes gravam uma capacidade de 20 horas, ou seja, a capacidade que a bateria fornecerá em 20 horas de descarga.
Mas não existe esse regime em sistemas de energia ininterrupta. Eles funcionam com bateria por cerca de 30 minutos, na melhor das hipóteses. E geralmente 5-10.
Vejamos a placa da folha de dados na bateria CSB GP1272 com a capacidade declarada de 7,2 Ah:
Portanto, se descarregarmos 1 hora a uma voltagem de 10,8 volts (não é mais recomendado, caso contrário haverá perda de recurso), haverá 5,23 Ah. Já muito longe do 7.2 declarado, não é?
Se 30 minutos, então 4,38
Se 10 minutos, então 3.1 é apenas 43% da capacidade!
Conclusão: as baterias de chumbo não gostam de gerar altas correntes.Deixe a capacidade declarada na consciência dos fabricantes e pense na melhor forma de proceder.
E aqui está como:
Fontes de alimentação ininterruptas com uma bateria não são adequadas para alimentar um computador. Bem, talvez exceto por máquinas de escritório muito fracas.
Bem, ou eles funcionarão em questão de minutos e as baterias morrerão rapidamente e não perderão nem um terço de sua capacidade.
A própria fonte de alimentação ininterrupta pode e pode suportar por algum tempo 300 watts da carga que está escrita nela, mas a bateria interna será muito difícil.
Essas fontes de alimentação ininterruptas são adequadas para alimentar algum tipo de dispositivo de baixa energia (roteador, por exemplo) ou um nettop ou um sistema de escritório muito fraco com um monitor pequeno.
Para ligar o computador, você precisa usar uma bateria ininterrupta com duas baterias. Geralmente estes são dispositivos inteligentes.
Isso não é apenas duas vezes mais capacidade, mas também duas vezes menos corrente. Assim, as ampères * horas poderão devolver mais as baterias.
Também seria bom usar fontes de alimentação de alta qualidade com um corretor PFC e alta eficiência em um computador.
Com uma boa fonte de alimentação, haverá menos perdas, o que significa maior duração da bateria.
Bateria de longa duração
Por que as baterias em alguns interruptores permanecem de 5 a 6 anos, enquanto em outros elas morrem por um ano e precisam ser recolhidas a partir da instalação? Vamos tentar descobrir.
Para fazer isso, veja este gráfico na folha de dados:
Agora pegue um termômetro e meça a temperatura na sala e no compartimento da bateria.
Vamos olhar para o gráfico agora. Se a temperatura da bateria for de 20 a 25 graus (como habitualmente em ambientes fechados), a vida útil será de 5 anos. Se 35, então 2 vezes menos! E se acima de 40, a bateria permanecerá por menos de 2 anos.
Conclusão: as baterias devem estar frias! Bem, isto é, não superior à temperatura ambiente.
Com o aumento da temperatura, os processos químicos e a evaporação de eletrólitos são acelerados.
E, no entanto, ainda existe compensação de temperatura da tensão de carga.
Em algumas planilhas de dados, é indicado. Mas mais frequentemente eles simplesmente trazem modos para 20 ou 25 graus Celsius.
Aqui está um gráfico de uma folha de dados:
A tensão de carga para diferentes temperaturas é diferente e deve ser ajustada de acordo com a temperatura real no compartimento da bateria. No-breaks avançados podem fazer isso sozinhos. Mas, na maioria das vezes, o carregador é mudo e ferve as baterias com uma tensão de carga aumentada, além de aquecê-las.
Vamos ver como estão as coisas em dispositivos reais
Eu tenho 2 no-breaks inteligentes. Um Ippon é assim:
E outro APC smart 700 é assim:
Bem, e um par de APC simples de volta CS500.
Os dispositivos inteligentes têm um recurso. Há um grande transformador de ferro (BZHT).
Está sempre ativo quando o no-break está conectado. E ele está se aquecendo! Quando alimentado a partir da rede, este BZHT funciona no modo de um autotransformador e pode aumentar ou diminuir a tensão alternando os enrolamentos. Bem como em transformadores para uma televisão de tubo de primeira geração, mas apenas automaticamente. A partir disso está cobrando. Embora nos no-breaks mais modernos, o carregamento seja feito em um impulso separado.
Assim, em Ippon, esse transformador libera 30 watts de calor. E na APC quase 20.(Consumo medido de inatividade)
Eu medi a temperatura na sala, bem como a temperatura no compartimento da bateria do no-break.
Também medi a tensão de carga.
Foi o que aconteceu:
A temperatura na sala é de 25 graus.
A temperatura no UPS Ippon é de 25 graus.
A temperatura dentro da APC é de 34 graus!
A tensão de carga do Ippon é 27,5 V, a APC tem 27,2 V.
Ippon tem um refrigerador. E sempre gira quando está conectado. Os designers cuidaram do resfriamento, apesar de este não ser o fabricante mais legal. Mas o carregador é o linear mais simples do LM317. E a tensão é um pouco alta para os meus 25 graus em ambientes fechados.
A APC está com uma situação ruim. Não há resfriamento forçado, a instalação é firme, o transformador aquece o compartimento da bateria. E, embora a tensão de carga seja aproximadamente a mesma (talvez haja até uma correção de temperatura), ela ainda mata rapidamente as baterias.
O que eu farei
No Ippon, vou reduzir um pouco a tensão de carregamento. É fácil de fazer. Basta calcular e soldar o resistor na cadeia divisória LM317. Então eu fiz. Agora a tensão é 27.15v.
No caso da APC, decidi instalar um cooler lá. Obviamente, você pode retirar as pilhas do estojo. Mas essa decisão me pareceu não estética. Além disso, os componentes do próprio UPS serão melhor resfriados, os capacitores não secarão.
Pegue a ferramenta de bancada e vá:
Bem, na pequena CS500 da APC, você não precisa fazer nada. Há um carregador de pulso, e ele quase não esquenta. A tensão está dentro dos limites normais.
Assim, para uma bateria de longa duração, você precisa
Forneça condições de temperatura.No caso de uma sala de servidores, é a remoção de baterias em uma sala, gabinete, caixa e ventilação / refrigeração separados.
No caso de um sistema ininterrupto convencional, esta é a introdução de um refrigerador, a remoção de baterias fora da caixa quente.
Verifique se a tensão de carregamento e a temperatura da bateria são consistentes.Corrija a tensão de carga, se necessário.
Teste e recuperação da bateria
Agora tornou-se interessante para mim. É possível tentar restaurar as baterias usadas? Capacidade murcha e perdida.
É claro que há muita bobagem e falsidade na Internet. Para começar, decidi estudar um pouco a essência da questão e ler a teoria.
Eu li este livro. E
aqui está . E também
um artigo sobre Habré .
Conclusões da leitura
- Não pode haver milagre. Você só pode tentar recuperar baterias relativamente energizadas com certos sintomas. Se a bateria tiver um curto-circuito, as placas se desintegraram ou caíram, então não há nada a fazer aqui. Apenas em cores!
- O processo de recuperação é muito longo (cerca de uma semana para uma bateria). Portanto, fazer isso “manualmente” é muito trabalhoso e não faz sentido, mesmo na fase dos experimentos. Somente um processo automatizado faz sentido.
- Você pode tentar restaurar as baterias que funcionavam em sistemas ininterruptos. Porque as principais razões para a perda de capacidade dessas baterias é a perda de água como resultado da constante recarga e sulfatação devido aos modos não ideais de carga e descarga.
- É melhor carregar e descarregar a bateria em pulsos. Assim, menos furúnculos e cristais da estrutura correta são formados.
Fiz uma instalação experimental para testar e restaurar a bateria.Aqui está o diagrama dela:
Clicável
Como "cérebros", tomei o Arduino nano. A fonte de corrente é uma fonte de alimentação de laboratório com controle de corrente e tensão. Para comunicação com o mundo exterior - módulo Bluetooth HC-05.
A chave Q1 conecta o carregamento. Q3 conecta a carga R4 à descarga. Divisor R6 / R8 para controle de tensão no ADC do Arduino.
A idéia principal desta instalação é que ela funcione em algum lugar no canto oposto por si mesma, não solicite comida / bebida. Às vezes, você pode olhar para o que está acontecendo lá e nem precisa se aproximar.
Até agora, tudo foi feito "no ranho". Não sei se tudo isso será de alguma utilidade, por isso ainda não me incomodei com a diretoria e o caso.
Todo esse problema é controlado remotamente a partir do terminal:
O esquema permite executar diferentes ciclos de carga / descarga de acordo com o programa e considera aproximadamente quanta eletricidade foi gasta no processo. Você pode determinar quanto a bateria leva e dá.
O algoritmo de operação é o seguinte:A carga é de impulsos 0,5 segundos de carga e 1 segundo de relaxamento.
Descarga de pulso 1/1 seg.
A medição da tensão de carga está em pausa (não energizada)
A medição da tensão de descarga está sob carga.
Cobramos ou descarregamos 3 minutos, medimos a tensão, enviamos dados para o módulo Bluetooth e decidimos se devemos continuar.
Há também um programa de dessulfatação. Ela é longa.
Primeiros 3 ciclos de "alinhamento". Esta é uma pequena taxa atual e uma expectativa de 10 horas.
Em seguida, os ciclos de descarga / carga.
Escolha os "coelhos experimentais"
Bateria nº 1 Sven. (a foto dela no início do artigo)
Esta é a bateria de 2012. O no-break não jura, passa no autoteste, mas quase não tem capacidade. Ela mantém 10 minutos ininterruptos, carregados em um roteador. Ela era nova e inútil, e após 6 anos de trabalho havia chifres e pernas :) Mas para o bullying - é isso.
Abrir a tampa e espreitar as latas mostrou que a bateria estava com muita falta de eletrólito.
Bateria No. 2 Ippon
Ela estava em 2014, trabalhou em um no-break de tipo inteligente até que um frasco foi curto em uma bateria vizinha em um par. Isso aconteceu recentemente. Ou seja, o tempo de operação de mais de 4 anos. Ela ferveu bastante e teve que adicionar água a ela.
Encha com água destilada
É água, não eletrólito. Porque é a água que sai e o ácido sulfúrico permanece nas placas em um estado ligado. A água da torneira comum mata a bateria imediatamente.
Você precisa adicionar o seguinte:Carregue a bateria carregada. Porque durante a operação, o nível do eletrólito muda e, quando carregado, está no máximo. Que não havia transbordamento.
Com uma seringa com uma agulha rombuda, jogamos água diretamente nas placas. E olhe para a lanterna.
É necessário que as placas estejam molhadas por cima, mas para que a água não escorra.
Repita o procedimento 2-3 vezes, pois a água é absorvida após algumas horas.
Na bateria de teste nº 1, adicionei cerca de 50 ml de água. Muito, a bateria estava quase seca! Adicionei um pouco menos à bateria número 2, mas também 6-8 cubos em cada jarra.
Depois de adicionar água, a voltagem caiu. A água envolveu partes das placas que estavam secas por um longo período de tempo e não está claro quais depósitos.
Então, digamos que depósitos insolúveis (sulfato de chumbo e óxido de chumbo α) não permitem que a bateria funcione normalmente. Eles têm grande resistência e passivam seções das placas. Além disso, esses depósitos são densos e o eletrólito não penetra neles. A superfície específica é pequena e sem circulação de eletrólitos. Como resultado, sintomas: perda de capacidade da bateria, grande resistência interna (a bateria não pode fornecer uma grande corrente), fervendo durante o carregamento.
Uma bateria nessa condição pode até fornecer sua capacidade de placa de identificação. Mas apenas tão baixas correntes. Portanto, não há benefício prático disso.
A tarefa do ciclo de recuperação é dissolver os sais "prejudiciais". E, carregando com o modo correto, crie novas estruturas com a estrutura correta.
A bateria 1 exigiu um alinhamento longo. Ou seja, cobrar ciclos com expectativa.
Cobramos, espere, a tensão cai. Então, cobramos novamente.
Penso que, devido à fervura prolongada da água, depósitos desiguais com diferentes propriedades se formam nas placas. Acontece uma carga diferente dentro da mesma placa.
Infelizmente, outros testes desta bateria para descarga / carga revelaram que ela apodreceu placas em uma das latas. Isso é visto como um "passo" na curva de descarga.
É assim:
À esquerda está a curva de bits normal. À direita está o que acontece quando parte das placas é dobrada.
A bateria número 2 quase não exigiu alinhamento.
O eletrólito nele desapareceu rapidamente devido a um acidente em uma bateria vizinha, e eu sugiro que depósitos dificilmente solúveis não tenham tido tempo de se formar.
Eu dirigi-lhe 2 ciclos de descarga / carga.
Para o teste em condições próximas do real, usei o APC Back CS500, carregado em uma lâmpada de 60W. A potência da lâmpada é conhecida e medida, a eficiência da UPSa também é medida e igual a 80%. A partir do tempo de operação, será possível calcular a capacidade fornecida.
Aqui está uma configuração de teste:
Depois de adicionar água, mas antes de executar os ciclos de recuperação, carreguei regularmente a bateria número 1 da UPS e a descarregei para uma lâmpada.
A lâmpada queimava por 8 minutos e a bateria estava descarregada para 9,5V (medida sob carga). Então a energia ininterrupta foi desligada. Tome estes 8 minutos por benchmark (antes dos procedimentos de recuperação).
Não comecei a atormentar a bateria nº 2 antes da recuperação. Ela ainda está em forma e, com uma descarga de até 9,5V, pode ser morta.
Após a restauração, testei a bateria número 1 no mesmo suporte com uma lâmpada e ...
ela durou 16 minutos.
Isso é 2 vezes mais do que antes. E isso é com uma corrente média de 6,5A.
Claro, não há nada para salvar os pratos podres, mas gostei da dinâmica.
Mesmo essa bateria descarregada pode ser usada para alimentar algum tipo de roteador ou alternar em algum lugar no sótão / porão e vai durar de 30 a 40 minutos.
Capacidade remota de até 0,87 Ah, após 1,73 Ah
A bateria nº 2 após a recuperação durou no estande com uma lâmpada por 37 minutos.
Ao mesmo tempo, eu o descarreguei não para 9,5, mas para 10,5 volts. É cálcio e não pode ser descarregado para 9,5.
A capacidade fornecida é de 4 Ah a uma corrente média de 6,5 A.
Compare isso com o tablet da folha de dados na parte superior. Datashit, claro, para outra bateria, mas isso não é muito importante.
A tabela não tem um valor de 6,5A, mas existem colunas adjacentes para uma tensão de 1,75v por célula.
Eu contei aproximadamente e resultou em 50 minutos, a nova bateria manteria uma corrente de 6,5A em uma folha de dados.
Isso significa que a bateria número 2 fornece cerca de 74% da capacidade de uma bateria relativamente nova. Eu acho que não é ruim depois de mais de 4 anos de trabalho e um acidente experiente.
Esta bateria ainda servirá.
Em geral, eu certamente não recomendo o uso de baterias recondicionadas para tarefas importantes.
Mas, para o secundário, para alimentar equipamentos de baixa potência e não críticos, eles podem ser usados.
Também planejo usar a unidade para executar uma descarga / carga de teste de baterias usadas cerca de uma vez por ano. Avaliarei sua capacidade e adequação para não sofrer um acidente com destruição, curto-circuito da bateria e queima da fonte de alimentação ininterrupta.
Obrigado a todos pela atenção, espero que alguém seja útil.
Se alguém quiser doar uma bateria para experimentos em Barnaul, pergunto no PM.