ПОСЛЕДУЮЩИЕ ЗАРЯДЫ БАТАРЕИ
Последующие заряды производятся после каждого случая снятия емкости с батареи. Завод рекомендует начинать заряд не позднее 12 ч после окончания разряда. Учитывая высокие требования к бесперебойности питания и необходимость сокращения времени вывода из работы аккумуляторных батарей, на предприятиях связи этот срок должен быть сокращен до 1 ч.
Зарядный ток не должен превышать более чем в 2,5 раза ток при 10-часовом режиме разряда, т. е. быть не более 9 A-N, где N — индекс аккумулятора. Минимальная величина зарядного тока обычно ограничивается величиной 2 A-N, т. е. 0,55.
В процессе эксплуатации следует избегать систематических ускоренных зарядов токами, намного превышающими I10 (3,6N), что предотвратит снижение емкости и срока службы аккумуляторов из-за осыпания пластин.
На предприятиях связи в зависимости от выпускающихся промышленностью зарядных устройств (выпрямители типа ВУ, ВУК, ВУТ) нашли применение следующие способы заряда.
- Заряд при постоянной силе тока. Этот способ заряда относится к категории зарядов при высоких значениях конечного напряжения и может осуществляться в одну или две ступени. При одноступенчатом заряде зарядный ток не должен превышать 1,2I (4,3N). При двухступенчатом заряде ток первой ступени может быть равен номинальному току выпрямителя, но не должен превышать 2,5I. При повышении напряжения до 2,3—2,4 В на элемент ток снижается до величины, не превышающей 1,2I. К концу заряда напряжение аккумуляторов достигает 2,6—2,8 В, плотность электролита повышается до 1,200—1,210, на пластинах обеих полярностей у всех аккумуляторов происходит сильное газообразование.
Заряд считается оконченным, когда напряжение и плотность электролита в аккумуляторах перестанут увеличиваться в течение часа, а все аккумуляторы быстро «закипают» сразу же при включении зарядного тока после часового перерыва.
Длительность заряда полностью разряженной батареи при одноступенчатом заряде составляет около 12 ч, а при двухступенчатом заряде (I1cт = 2,5I10; I2cт= 1,2I10) — 7—8 ч. При меньших величинах зарядного тока длительность заряда соответственно увеличивается.
Количество ампер-часов, полученных батареей при заряде, должно быть на 15—18% больше количества ампер-часов, снятых с батареи при предыдущем разряде. Для аккумуляторных батарей, отработавших более 5—6 лет, это соотношение несколько возрастает.
- Двухступенчатый заряд при постоянной величине зарядного тока на первой ступени и постоянной величине напряжения на второй. Этот способ заряда относится к категории зарядов при низких значениях конечного напряжения. Зарядный ток первой ступени ограничивается величиной 2,5I10. При повышении напряжения до 2,3—2,35 В на элемент включается вторая ступень заряда, которая производится при постоянном напряжении 2,2— 2,25 В на элемент. Длительность полного заряда составляет несколько суток. В первые 10 ч заряда батарея получает 80% израсходованной при разряде емкости. Показателем окончания заряда служит постоянство плотности электролита в течение 10 ч. При заряде батарее сообщается на 7—10% больше ампер-часов, чем израсходовано при разряде, что несколько меньше, чем при первом способе заряда.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ В РЕЖИМЕ ПОСТОЯННОГО ПОДЗАРЯДА
На предприятиях междугородной связи все аккумуляторные батареи должны эксплуатироваться в режиме постоянного подзаряда, при котором увеличивается срок службы аккумуляторов и упрощается их обслуживание.
Применяемый ранее в отдельных случаях режим «заряд—разряд» с поочередным включением на разряд в течение одних суток одной группы аккумуляторов, в то время как другая группа заряжается или находится в холодном резерве, в настоящее время не находит применения.
Сущность режима непрерывной буферной работы при постоянном подзаряде аккумуляторной батареи заключается в том, что аккумуляторные батареи постоянно подключены параллельно выпрямительному устройству. В нормальном буферном режиме работы нагрузка питается через выпрямительные устройства, а аккумуляторы получают небольшой, но достаточный ток подзаряда, обеспечивающий полную компенсацию всех потерь емкости в процессе эксплуатации. Ток подзаряда ίпз, А, при этом должен быть не менее 0,03Ν, где N — индекс аккумулятора.
При отключении выпрямителей (пропадание напряжения сети, авария выпрямителя и т. п.) нагрузка получает питание от аккумуляторной батареи в течение расчетного времени, определяемого при проектировании (от 0,5 до 5 ч).
При восстановлении нормального режима автоматически включаются выпрямительные устройства, принимают на себя питание нагрузки и обеспечивают заряд параллельно включенной аккумуляторной батареи одним из заранее выбранных способов.
После окончания заряда выпрямительные устройства автоматически переходят в первоначальный режим работы (питание нагрузки и подзаряд аккумуляторной батареи).
До 1970 г. эксплуатация аккумуляторов в режиме постоянного подзаряда проводилась при напряжении 2,15±0,05 В на элемент. Заряд всех батарей проводился при высоких значениях конечного напряжения каждого аккумулятора (2,7—2,8 В). Ежеквартально проводились контрольные разряды для определения фактической емкости батарей. При таком способе эксплуатации обслуживание аккумуляторов на предприятиях электросвязи было связано с большими трудовыми затратами. При этом имела место и недостаточно высокая надежность электропитания аппаратуры связи во время проведения профилактических работ.
В 1970 г. согласно «Правилам ухода за стационарными батареями из аккумуляторов с поверхностными пластинами» на предприятиях электросвязи был внедрен режим эксплуатации аккумуляторных батарей с повышенным напряжением подзаряда. Указанный режим эксплуатации аккумуляторных батарей предусматривает выполнение следующих требований.
- В режиме постоянного подзаряда для компенсации саморазряда и поддержания батарей в полностью заряженном состоянии необходимо поддерживать напряжение 2,2±0,05 В на элемент. На секционированных аккумуляторных батареях с дополнительными элементами последние, как и основные элементы, должны содержаться в режиме постоянного подзаряда. Выпрямители, работающие в буфере с аккумуляторными батареями, должны обеспечивать автоматическую стабилизацию напряжения с точностью ± 2 %.
- После каждого аварийного разряда батарее должен быть сообщен полный заряд. Заряд должен вестись при подключении источника тока к рабочим шинам нагрузки в двухступенчатом режиме при одной или двух группах батарей, включенных параллельно. Автоматизированные выпрямительные устройства на первой ступени заряда обеспечивают стабилизацию зарядного тока при росте напряжения, а после достижения напряжения 2,3 В на элемент переходят в режим стабилизации напряжения из расчета 2,2±0,05 В на элемент. (При 117 элементах в батарее напряжение при заряда будет возрастать до 269 В, а при 13 элементах — до 30 В).
Величину зарядного тока, на которую настраивают выпрямительные устройства для работы в режиме стабилизации тока, выбирают от 2 А на индексовый номер аккумулятора (Ν) до 9 А (0,55—2,5) для одной группы аккумуляторов. Желательно ограничивать верхний предел зарядного тока величиной 6 А на индексовый номер аккумулятора (1,7I10); при параллельном заряде двух групп эти величины удваиваются.
Необходимо помнить, что в режиме заряда, когда источник тока подключается к рабочим шинам нагрузки, последняя подключена к выпрямительным устройствам, поэтому суммарный ток всех параллельно включенных выпрямительных устройств должен равняться сумме токов нагрузки и заряда аккумуляторов: ∑Iву=Iнагр + Iзар.
Длительность заряда аккумуляторов зависит от величины снятой емкости: чем меньше были разряжены аккумуляторы, тем короче время заряда. При полной отдаче емкости, соответствующей данному режиму разряда, длительность полного заряда в описанном выше режиме ориентировочно составит: после получасового разряда током 6,8I10 — 28 ч; часового разряда токов 5,1I10 — 37 ч; двухчасового разряда током 3I10 — 59 ч; трехчасового разряда током 2,5I10— 84 ч.
3. Один раз в год должен проводиться контрольный разряд батареи без какого-либо предварительного заряда. Как правило, контрольный разряд проводится на нагрузочный реостат током 10-часового режима, но при необходимости его можно проводить также током 3—10-часового режима разряда (2,5I10—I10). Если ток, потребляемый технологической нагрузкой, постоянен во времени и находится в указанных пределах, то в порядке исключения можно проводить контрольный разряд на реальную технологическую нагрузку.
Разряд ведется до конечного напряжения 1,8 В на любом из элементов батареи. Для правильной оценки и сравнимости состояния аккумуляторов желательно все контрольные разряды данной батареи производить в одном и том же режиме.
В процессе контрольного разряда должны производиться измерения и запись напряжения, плотности и температуры электролита. Измерение напряжения производится у каждого элемента сначала через час, а после снижения до значения 1,9 В — через каждые 15 мин. Плотность раствора измеряют в каждом аккумуляторе до начала разряда, после снятия половинной емкости (соответствующей данному режиму разряда) и после окончания разряда. Температуру электролита измеряют в начале, в конце разряда и в процессе разряда через равные промежутки времени (через 2—3 ч) в двух аккумуляторах.
При определении приведенной емкости, полученной при контрольном разряде, должны учитываться температурный коэффициент и режим (ток) разряда. Для приведения снятой при температуре t емкости к емкости, соответствующей t=20° С, пользуются формулой Q20=Qt/[1 +0,008(t—20)]. Для определения приведенной емкости в случае, если контрольный разряд проводился не в 10-часовом режиме разряда и при температуре, отличной от 20°С, пользуются формулой
При этом значение коэффициента отбора емкости ηq, показывающего, какую часть емкости может отдать исправный новый аккумулятор при разряде его током данной кратности (т. е. отношения ηi=Iρ//I10), определяется по табл. 4.4.
Таблица 4.1
Зависимость коэффициента отбора емкости (η,) от кратности тока разряда
Для быстрого определения времени разряда исправного аккумулятора при данной кратности тока ηI (без учета температурной поправки) можно пользоваться формулой tр=(10ηq)/ηI, значение ηI берется для данного ηI по табл. 4.4.
Заряд батареи после контрольного разряда желательно производить до конечного напряжения 2,7±0,1 В на элемент с целью сокращения времени заряда батареи. При наличии соответствующего электропитающего оборудования, допускающего повышенное напряжение питания (2,7 В на элемент), разрешается источник питания подключать к тем же шинам, от которых питается и нагрузка.
При наличии двухгруппных аккумуляторных батарей на предприятиях связи заряд отключенной от нагрузки одной группы батарей производится на отдельных от нагрузки шинах и до конечного напряжения 2,7±0,1 В на элемент. При одногруппных аккумуляторных батареях и невозможности работы аппаратуры при повышенном напряжении питания заряд батареи после контрольного разряда проводят при подключении источника тока к тем же шинам, от которых питается нагрузка, но с повышением напряжения до 2,3 ±0,05 В на элемент.
КОНТРОЛЬ ЗА СОСТОЯНИЕМ АККУМУЛЯТОРОВ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В РЕЖИМЕ ПОСТОЯННОГО ПОДЗАРЯДА
Систематический контроль за состоянием аккумуляторов проводится путем измерения (не реже 1 раза в месяц) напряжения и плотности электролита в каждом аккумуляторе и температуры в контрольном аккумуляторе. Необходимо также систематически следить за уровнем электролита в аккумуляторах и своевременно производить доливку воды, не допуская понижения уровня электролита до такой степени, чтобы слой раствора над верхними кромками аккумуляторных пластин был меньше 5 мм.
Измерения напряжения следует производить вольтметром класса точности не ниже 0,5 со шкалой 0—3 В по ГОСТ 8711—78.
Показателем содержания батареи в полностью заряженном состоянии служит постоянство плотности электролита (с учетом изменения температуры) в каждом аккумуляторе. Плотность электролита в аккумуляторах определяется денсиметрами с ценой деления 0,001 единицы плотности по ГОСТ 895—66 или ГОСТ 1300—74. При измерениях плотности электролита необходимо учитывать, что с повышением температуры электролита его плотность понижается, а с понижением повышается. Эти изменения составляют 0,003 г/см3 на каждые 5°С.
Температуру замеряют термометрами с ценой деления не более 1°С по ГОСТ 2823—73Е или ГОСТ 9177—74. Значения плотности электролита заряженных аккумуляторов при различных температурах приведены в табл. 4.5.
Плотность электролита в разных аккумуляторах одной и той же батареи может иметь известный разброс (допускается он в пределах 1,200—1,210 г/см3 при температуре t=20°С), поэтому при контрольных измерениях плотности надо точно фиксировать, имеется ли какое-либо изменение ее в каждом данном аккумуляторе по сравнению с данными предыдущих измерений. При снижении плотности электролита у большого числа аккумуляторов ниже 1,200 г/см3 следует провести внеочередной уравнительный заряд при напряжении 2,3 В на элемент в течение трех суток. Если падение плотности электролита наблюдается у небольшого числа аккумуляторов, то такие аккумуляторы необходимо тщательно обследовать для обнаружения причин понижения плотности.
Таблица 4.5
Плотность электролита, г/см3 в зависимости от температуры
Для получения сравнимых результатов при контрольных измерениях напряжения и плотности в аккумуляторах эти измерения должны каждый раз производиться по истечении трех-четырех дней после доливки аккумуляторов водой (если они не залиты слоем вазелинового масла). Доливка воды должна производиться также в определенные дни. У аккумуляторов, залитых маслом, измерения можно производить по истечении 8—10 дней после заливки. Завод-изготовитель рекомендует производить доливку воды в придонную часть сосуда, особенно для аккумуляторов, начиная с С-6 и выше, так как в режиме постоянного подзаряда такая доливка позволяет быстрее выравнивать плотность электролита по объему сосуда.
Периодичность доливок зависит от температуры и влажности воздуха в аккумуляторном помещении и лежит в пределах 10— 30 дней. На аккумуляторах, которые не заливаются вазелиновым маслом, необходимо для уменьшения испарения воды применять стекла, покрывающие пластины и располагаемые горизонтально или с небольшим наклоном. Края стекол не должны нигде выходить за габариты аккумуляторного сосуда. Для уменьшения расхода воды и увеличения срока между доливками завод разрешает заливать поверхность электролита 3-миллиметровой пленкой вазелинового медицинского масла (ГОСТ 3164—78). При применении защитной масляной пленки измерение плотности электролита нужно производить с помощью денсиметра с грушей.
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ВНЕДРЕНИЮ РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ С ПОВЫШЕННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ПОДЗАРЯДА (2,2 В НА ЭЛЕМЕНТ)
- Все находящиеся в эксплуатации аккумуляторные батареи для полной компенсации саморазряда и поддержания в полностью заряженном состоянии должны содержаться в буферном ре жиме при напряжении 2,2±0,05 В на элемент независимо от фактической емкости, которой они обладают.
- В новом режиме эксплуатации должны содержаться аккумуляторные батареи, обладающие фактической емкостью не менее 95% номинальной (при 10-часовом режиме разряда).
- Батареи, обладающие емкостью, меньшей, чем 95% номинальной емкости, должны подвергаться «лечению» для повышения их фактической емкости по способу, например, разработанному ЦНИИС и изложенному ниже.
- Батареи, емкость которых не удалось повысить до 95% номинальной, при условии, что их фактическая емкость в 10-часовом режиме разряда составляет не менее 90% номинальной емкости могут эксплуатироваться в новом режиме, но помимо ежегодны: контрольных разрядов для них должны проводиться ежеквартальные уравнительные заряды путем повышения рабочего напряжения буферного режима до 2,3 В на элемент в течение трех суток
- Батареи, емкость которых не удается повысить до 90% номинальной, подвергаются специальному обследованию с целью определения мер, которые должны быть приняты по отношению к ним (смена электролита при его загрязнении, замена неисправных аккумуляторов, обладающих пониженной емкостью, или за мена всей батареи в целом в случае, если фактическая емкость батареи недостаточна для питания аппаратуры в аварийных ре жимах). В случаях, если замена всей батареи экономически не целесообразна, так как ее фактическая емкость достаточна для питания аппаратуры, необходимо производить контрольные раз ряды с прежней периодичностью для выяснения динамики состоя ния батареи.
