پشتیبانی باطری های سربی اسیدی کوچک

titlepic
 

tip_list

مشخصات باتری سربی- اسیدی

 


 

3-  مشخصات باتری سربی-اسیدی CSB

3-1 شارژ کردن
پیشنهاد میشود باتریهای ما را با ولتاژ ثابت شارژ کنید. درهنگام شارژ، سولفات سرب قطب مثبت تبدیل به دی اکسید سرب میشود. باادامه عمل شارژ، قطب مثبت شروع به تولید اکسیژن میکند که موجب یک افزایش ناگهانی در ولتاژ باتری خواهد شد. شارژ باولتاژ ثابت، این افزایش ولتاژ ناگهانی را احساس میکند ومقدار شارژ راکنترل مینماید. این روش شارژ معمولاً با ولتاژ ثابت-جریان ثابت کار میکند و این جریان شارژ، حد مشخصی دارد تا ازافزایش جریان داخلی در حین شارژ (زمانی که ولتاژ باتری کم است) جلوگیری کند.
جدول 1 ولتاژ شارژ و ماکزیمم جریان آنرا نشان میدهد. شکلهای 3 و 4 مشخصات شارژ با ولتاژ ثابت را برای باتری GP1272 نشان میدهند. این شکلها نشان میدهد که عمل شارژ با یک جریان محدود به 0.1CA شروع شده است و ولتاژ ثابتی آنرا تعقیب میکند تا میزان ولتاژ باتری به حد معینی برسد. باتری در حالتهای کاملاً تخلیه شده و 50% تخلیه شده، شارژ شده است. میزان شارژ برای پر شدن کامل باتری حدود 110 تا 120 درصد میزان تخلیه میباشد. ولتاژ شارژ باتری با افزایش دما کاهش می یابد و برعکس. از این رو، شارژ کردن با یک ولتاژ مشخص، نیازمند افزایش جریان شارژ در زمان بالا بودن درجه حرارت و کاهش جریان شارژ در زمان پایین بودن درجه حرارت است. جبران درجه حرارت وقتی که باتری دردمای محیط  شارژ میشود لازم نیست.
دمای محیط معمولاً بین 5 درجه سانتیگراد (41درجه فارنهایت) تا 35 درجه سانتیگراد (95 درجه فارنهایت) بامیانگین دمایی کمتر از 25 درجه سانتیگراد (77درجه فارنهایت) درنظرگرفته میشود.
برای دماهای کمتر از 5 درجه سانتیگراد یا بالاتر از35 درجه سانتیگراد جبران دما برای ولتاژ شارژ ضروری است.
ضریب دما برای استفاده در سیکل اصلی تامین انرژی5mV°C cell- وبرای استفاده یدکی (شارژ قطره ای یا شارژ شناور) 3.3mV°C cell- میباشد.
برای جلوگیری از یک شارژ ضعیف در دماهای پایین و یا شارژ بیش از اندازه در دماهای بالا، ولتاژشارژ باید بر اساس یک مقدار مناسب با توجه به دمای باتری تنظیم شود (شکل 5 )
برای ولتاژ شارژ هر باتری سربی- اسیدی به جدول 1 مراجعه کنید.
  
 جدول 1 – ولتاژ شارژ و بیشترین میزان جریان شارژ
Applications
Charging voltage (V/cell)
Max. charging current (A)
Temperature
Set point
Allowable range
Cycle service
25°C
2.45
2.40 ~ 2.50
0.3C
Standby
25°C
2.275
2.25 ~ 2.30
0.3C
  
 
 شکل 3 مشخصات شارژ باتری  GP1272 برای ولتاژ ثابت 14.7 (2.7 ولت برای هر سلول )

 ( مثالی برای مشخصات شارژ باتربهای سربی- اسیدی CSB سری GP برای استفاده در سیکل اصلی تأمین انرژی )

 chargebattery

 
 


 
شکل 4- مشخصات شارژ باتری GP1272 برای ولتاژ ثابت 13.65 (2.275 ولت برای هر   سلول )
 ( مثالی برای مشخصات شارژ باتریهای سربی- اسیدی CSB سری GP برای استفاده standby)

chargebattery2


 
شکل 5- ارتباط بین دمای باتری و ولتاژ شارژ برای استفاده standby
 
temp
 
 
 
3-2 تخلیه باتری
 ظرفیت باتری (آمپر- ساعت) تابعی از جریان تخلیه و زمان تخلیه است تا زمانی که ولتاژ باتری به  پایینترین حد برسد.
 ظرفیت باتری برحسب آمپر-ساعت =  ∫ I (t) dt
 همانطور که معادله بالا نشان میدهد زمان تخلیه وابسته به جریان تخلیه میباشد. همچنین ظرفیت باتری نیز بشدت وابسته به جریان تخلیه میباشد.
 برای مثال زمان تخلیه 20 ساعتی و یک ساعتی را باهم مقایسه میکنیم:
 For 20 hours, 0.05C (A) x 20 (h) = 1C Ah
For 1 hour, 0.6C (A) x 1 (h) = 0.6C Ah
 
   این نشان میدهد که ظرفیت باتری که در زمان یک ساعت تخلیه شده است 60% ظرفیت باتری است که در زمان 20 ساعت تخلیه شده است. واضح است که افزایش جریان تخلیه باعث کاهش ظرفیت باتری برحسب آمپر-ساعت خواهد بود. همچنین ولتاژ تخلیه نهایی نیز برحسب جریان تخلیه تغییر خواهد کرد. ظرفیت تخلیه باتری از دمای باتری در هنگام فرآیند تخلیه، تاثیر میپذیرد. معمولاً با کاهش دمای باتری در هنگام تخلیه، ظرفیت آن کاهش خواهد یافت.
  
    
 مشخصات تخلیه در اشکال 6 ، 7 و 8 توضیح داده شده است.
 
Table 2: Discharging current and final discharge voltage
Discharging current  A
Final discharge voltage V/cell
0.2C > A
1.75
0.2C £ (A) < 0.5C
1.70
0.5C £ (A) < 1.0C
1.55
A ³ 1.0C
1.30
 
جریان تخلیه و ولتاژ نهایی تخلیه:
   برای دریافتن رابطه بین جریان تخلیه و ولتاژ نهایی تخلیه، به جدول 2 مراجعه کنید.هیچگاه باتری نباید به میزانی کمتر از ولتاژ تخلیه نهایی (که تعیین شده است) تخلیه شود درغیر اینصورت، ممکن است پدیده تخلیه بیش از حد رخ دهد. تکرار این پدیده ممکن است (حتی با شارژ کردن مناسب) سبب کاهش درظرفیت باتری گردد.
 
مشخصات تخلیه در نرخهای مختلف دما و زمان:
 شکل 6 نمایش تخلیه در بازه های زمانی مختلف را برای باتریهای GP 1272 و GP 12400 نشان میدهد. شکل 9  رابطه بین جریان تخلیه و زمان را نشان میدهد. ظرفیت مناسب باتری سربی- اسیدی را انتخاب کنید. برای ولتاژ تخلیه نهایی به جدول 2 مراجعه کنید.
 
   دما و ظرفیت تخلیه
 شکل 8 رابطه بین دما و ظرفیت تخلیه را نمایش میدهد. این شکل نتیجه شارژ در دمای 25 درجه سانتیگراد و تخلیه در دماهای مختلف را نشان میدهد. ازبکار گیری باتری در دماهای زیر  20- درجه سانتیگراد یا بالای 50 درجه سانتیگراد خودداری کنید زیرا ممکن است باعث خرابی باتری شود حتی اگر باتری هنوز درحال کارکردن باشد.
 
شکل 6 : مشخصات تخلیه باتری GP1272 در زمانهای مختلف در دمای [25درجه سانتیگراد یا 77 درجه فارنهایت]
6
  
شکل 7 : مشخصات تخلیه باتری GP12400 در زمانهای مختلف در دمای [25درجه سانتیگراد یا 77 درجه فارنهایت]  
7

  
 شکل 8 : دما و ظرفیت تخلیه [25درجه سانتیگراد یا 77 درجه فارنهایت]
8
 
 
شکل 9 : جریان و فاصله زمانی تخلیه در دمای [25درجه سانتیگراد یا 77 درجه فارنهایت] 
9
3-3 تخلیه بیش از حد
 در مقایسه با باتریهای آلکالاین، باتریهای سربی- اسیدی بشدت درمقابل تخلیه بیش از حد، حساس هستند. نتیجه تخلیه بیش از حد، ایجاد اشکال برای باتری در بدست آوردن ظرفیت معمول خود، کاهش ظرفیت و نهایتاً کاهش عمر باتری خواهد بود. همچنین تخلیه بیش از حد، با رها کردن باتری در حالت تخلیه اتفاق می افتد.
 باتریهای سربی- اسیدی CSB این مشکل را حل کرده اند. اگر باتریهای ما بیش از حد تخلیه شوند و برای چندین روز در این حالت باقی بمانند، بعد از شارژ شدن میتوانند ظرفیت اولیه خود را بدست آورند. اگرچه  باید تا حد امکان از قرارگیری باتری درحالت تخلیه بیش از حد اجتناب نمود.
 شکل 10 نمونه ای از مشخصات شارژ، پس از اینکه باتری برای مدتی درحالت تخلیه بیش از حد باقی مانده است را نشان میدهد.
 
 احتیاط:
1-      باتری فقط میتواند 2 یا 3 بار پس از ماندن در حالت تخلیه بیش از حد، ظرفیت اولیه خود را با شارژ مجدد بدست آورد. پس از آن ممکن است باتری نتواند ظرفیت اولیه را بدست آورد.
2-      همیشه عمل شارژ را با ولتاژ ثابت 2.45 V/cell و با حداکثر جریان 0.05CA انجام دهید. ولتاژ شارژ بین 2.25 تا 2.75 V/cell ممکن است برای بازیابی ظرفیت اولیه کافی نباشد. در اینحالت عمل شارژ وتخلیه را دو یا سه بار دیگر تکرار کنید. شکل 10 نمونه ای از مشخصات شارژ را پس از تخلیه بیش ازحد و رها کردن باتری در اینحالت نشان داده است. همانطور که در این تصویر نشان داده شده است، جریان شارژ در زمان شروع شارژ تغییر نمیکند که این موضوع نباید غیر طبیعی جلوه کند.
  
 شکل 10: نمونه ای از مشخصات شارژ، پس از تخلیه بیش ازحد و رها کردن باتری در اینحالت 

10  

 
 3-4 نگاهداری ظرفیت و انبارش
  1- نگاهداری ظرفیت:
  وقتی یک باتری شارژ شده برای مدت زمان زیادی رها شود، ظرفیت آن بتدریج کاهش می یابد و وارد حالت تخلیه میشود. دراینحالت باتری شروع به مصرف انرژی الکتریکی ذخیره شده در خود میکند بدون آنکه این انرژی بطور مؤثرصرف یک مدار خارجی شود.به این پدیده، تخلیه خود بخود میگویند. این کاهش ظرفیت باتری اجتناب ناپذیر است وحتی اگر باتری مورد استفاده قرار نگیرد، اتفاق خواهد افتاد. تخلیه خودبخودی در اثرفعالیتهای شیمیایی داخلی و نیز واکنش های الکتروشیمیایی درون باتری اتفاق می افتد. برای یک باتری سربی- اسیدی، این تخلیه خودبخودی به این ترتیب توضیح داده میشود:
 
 1- عوامل شیمیایی:
  هردوقطب مثبت (دی اکسید سرب) و منفی( سرب اسفنجی) باتری توسط اسید سولفوریک موجود در الکترولیت تجزیه شده و وادار به تغییر شیمیایی میشوند که در اثر آن تبدیل به سولفات سرب در حالت پایدار میشوند که موجب تخلیه خود بخود میشود.
 
2-      الکتروشیمیایی
ناخالصی های آورده شده به درون باتری ناشی از سلولهای اطراف و عمل اکسیداسیون باعث کاهش الکترودها
   و نهایتاً تخلیه خودبخودی میشود. مقدار تخلیه خود بخود در یک باتری CSB  در حدود image002 تا image004 باتریهای سربی- اسیدی معمولی میباشد. این نشان میدهد که باتری CSB مشخصات فوق العاده ای برای نگاهداری ظرفیت دارد. شکل 11 این مشخصات را به همراه راهنماییهایی جهت انبارش باتری بیان میکند.
 
شکل 11: مشخصات نگاهداری ظرفیت و شارژ تکمیلی به همراه راهنمایی برای انبارش
11
 
2- انبارش
  باتریهای سربی- اسیدی قبل از این با انبارش طولانی پس از عمل شارژ دچار مشکل میشدند. ولی باتریهای CSB بخاطر آلیاژ سرب- کلسیم بکار رفته در آنها دارای مدت زمان انبارش طولانی تری نسبت به باتریهای مرسوم میباشند. شکل 11 را ببینید. در طی زمان انبارش، شارژ تکمیلی را طبق سیکلی که در جدول 3 آورده شده است انجام دهید. برای شارژ تکمیلی پس از یک دوره انبارش طولانی، شارژی با ولتاژ ثابت 2.45V/cell یا جریان ثابت 0.05CA پیشنهاد میشود ولی بعضی اوقات یک شارژ تکمیلی ممکن است 100% ظرفیت باتری را پوشش ندهد. دراینحالت، این عمل باید قبل از انبارش تکرار شود تا باتری ظرفیت اصلی خود را بدست آورد.
 

  جدول 3: دمای انبارش و فاصله زمانی پیشنهاد شده برای شارژ تکمیلی

Storage temperature
Recommended supplementary charge interval
Supplementary charging methods
Lower than 25°C  یا 77°F
Each 6 months
16 to 24 hours with a constant voltage of 2.275 V/cell
 25 تا 30°C یا 77 تا  86°F
Each 3 months
5 to 8 hours with a constant voltage of 2.45 V/cell
Over 30°C  یا 86°F
Storage to be avoided
5 to 8 hours with a constant current of 0.05CA
 
 
3- ولتاژ مدار باز و ظرفیت پس ماند
   شکل 12 رابطه بین ولتاژ مدار باز و ظرفیت پس ماند رانشان میدهد.
 

  شکل 12:  مشخصات ولتاژ مدار باز

12

 
  عمر یک باتری معمولی از یک باتری سربی- اسیدی با مقدار الکترولیت زیاد، کمتر باشد.
  عوامل اصلی زیر برای کاهش عمر یک باتری موثر میباشند:
1-      مقدار تخلیه:
تکرار عمل تخلیه با حجم تخلیه بالا (تخلیه عمیق) عمر باتری را کاهش میدهد.
2-      اندازه جریان تخلیه:
پس از عمل تخلیه با حجم تخلیه کم( تخلیه سطحی)ادامه تخلیه با جریان تخلیه زیاد، عمر باتری را کاهش میدهد.
3-      اندازه جریان شارژ:
یک جریان شارژ زیاد باعث افزایش نرخ ترکیب شیمیایی در باتری و درنتیجه تولید گاز درون باتری میشود.
این،باعث افزایش فشار درون باتری و خروج گاز از سوپاپ آن خواهد شد.در نهایت الکترود مصرف خواهد شد که توجه ویژه ای را هنگام شارژ شناور(قطره ای) میطلبد.
4-      اندازه شارژ بیش ازحد:
وقتی که یک باتری بیش از حد شارژ میشود، اجزای تشکیل دهنده آن از قبیل صفحات و نگاهدارنده ها، در اثر اکسید شدن الکترولیت خراب میشوند.با روش شارژ شناور(قطره ای)،اندازه شارژ بیش از حد، یک فاکتور مهم در تعیین عمر باتری است.
5- تاثیر دمای محیط:
دمای محیط بالا، شدت خرابی اجزای باتری را بیشتر میکند. با ولتاژ شارژ ثابت،دمای محیط بالا باعث ایجاد مقدار زیادی جریان شارژ غیر ضروری میگردد که سبب کاهش عمر باتری میشود. اگر چه شارژ کردن در دمای محیطی پایین نیز سبب ایجاد گاز هیدروژن خواهد شد. این گاز سبب افزایش فشار داخلی و یا مصرف شدن الکترولیت خواهد شد وبنابراین باعث کاهش عمر باتری میشود.
الف.سیکل عمر باتری
شکل 13 رابطه بین شدت تخلیه و تعداد دفعات آنرا نشان میدهد.هر قدر که شدت تخلیه در طی زمان سرویس دهی باتری بیشتر باشد تعداد دفعات شارژ باتری کاهش می یابد ولی اگر شدت تخلیه ثابت باشد، باتری سرویس دهی بهتری خواهد داشت.
ب- عمر باتری در روش شارژ شناور(چکه ای)
شکل 14 ظرفیت باتری و عمر آن را برای شارژ شناور نشان میدهد.مناطق سایه زده شده (زرد رنگ) نشانگر دامنه ای است که در آن مشخصات، باتری بهترین سرویس دهی را خواهد داشت.
  

 

شکل 13: سیکل عمر باتری

13

 
 

شکل 14:عمر باتری در روش شارژ شناور (چکه ای)

14

  



    

  


 

 

2009- IRAN CSB Battery Co.
کلیه حقوق محفوظ است
محصولات | شرکای تجاری | پشتیبانی | کمپانی | تماس با ما
Iran