Charakterystyka akumulatora VRLA - nadmierne rozładowanie

Charakterystyka akumulatora VRLA – nadmierne rozładowanie

1. Czym jest nadmierne rozładowanie akumulatora VRLA?

W porównaniu z bateriami alkalicznymi akumulatory VRLA są bardzo wrażliwe na nadmierne rozładowanie. Zbyt głębokie rozładowanie powoduje, że akumulator nie jest w stanie odzyskać pełnej, nominalnej pojemności, a jego żywotność ulega skróceniu. Nadmierne rozładowanie występuje zarówno wtedy, gdy akumulator jest rozładowywany poniżej zalecanego napięcia końcowego, jak i wtedy, gdy zostaje pozostawiony w stanie rozładowanym przez dłuższy czas.

Producenci akumulatorów CSB przewidzieli taką sytuację i w wielu przypadkach akumulator może zostać częściowo zregenerowany. Jeżeli bateria została nadmiernie rozładowana i pozostawiona w stanie rozładowanym przez kilka dni, często możliwe jest odzyskanie zbliżonej do nominalnej pojemności po prawidłowo przeprowadzonym procesie ładowania. Należy jednak maksymalnie unikać sytuacji nadmiernego rozładowania, ponieważ nie każde ogniwo da się w pełni przywrócić.

2. Środki ostrożności przy nadmiernym rozładowaniu

• Liczba dopuszczalnych epizodów: pierwotna pojemność akumulatora może zostać w przybliżeniu odzyskana po dwóch–trzech epizodach nadmiernego rozładowania lub pozostawienia akumulatora w stanie rozładowanym. Po przekroczeniu tej liczby zdarzeń bateria może już nie wrócić do pierwotnej pojemności.
• Natychmiastowe ładowanie: po rozładowaniu akumulator należy możliwie szybko poddać ładowaniu. Długotrwałe przechowywanie w stanie rozładowanym sprzyja zasiarczeniu płyt i trwałej utracie pojemności.
• Kontrola napięcia odcięcia: system zasilania powinien odcinać obciążenie przy napięciu końcowym zgodnym z wytycznymi producenta (patrz strona „Charakterystyka akumulatora VRLA – rozładowanie” oraz instrukcja użytkowania). Zbyt niskie napięcie odcięcia jest jedną z głównych przyczyn nadmiernego rozładowania.

3. Zalecany sposób ładowania po nadmiernym rozładowaniu

Aby zwiększyć szanse na odzyskanie pojemności po nadmiernym rozładowaniu, zaleca się zastosowanie odpowiedniego profilu ładowania:

• Metoda: ładowanie przy stałym napięciu 2,45 V/celę (ładowanie cykliczne) z ograniczeniem prądu ładowania.
• Maksymalny prąd ładowania: do 0,3 CA (30% pojemności znamionowej w amperach). Przekroczenie tej wartości może powodować nadmierne nagrzewanie się akumulatora i przyspieszać degradację.
• Napięcie buforowe 2,275 V/celę (typowe dla pracy rezerwowej) może być niewystarczające do pełnego odzyskania pierwotnej pojemności po silnym rozładowaniu. W takim przypadku należy zastosować wyższe napięcie (2,45 V/celę) i przeprowadzić pełny cykl ładowania.

Jeżeli po jednorazowym cyklu ładowania pojemność nie wraca do oczekiwanej wartości, zaleca się powtórzenie cyklu ładowanie–rozładowanie 2–3 razy. Rysunek 1 przedstawia przykład charakterystyki ładowania akumulatora po nadmiernym rozładowaniu i pozostawieniu w stanie rozładowanym.

W początkowym okresie ładowania prąd może utrzymywać się na stałym, stosunkowo wysokim poziomie przy niskim napięciu na zaciskach – nie jest to zjawisko nieprawidłowe i wynika z głębokiego stanu rozładowania oraz zmian zachodzących w masie aktywnej płyt. Po pewnym czasie napięcie zaczyna rosnąć, a prąd stopniowo maleje, aż do osiągnięcia stanu pełnego lub zbliżonego do pełnego naładowania.

4. Przykład charakterystyki ładowania po nadmiernym rozładowaniu

Rysunek 1. Przykład charakterystyki ładowania akumulatora VRLA po nadmiernym rozładowaniu i pozostawieniu go w stanie rozładowanym.

Opis wykresu (Rysunek 1)

Wykres ilustruje proces ładowania akumulatora VRLA, który został wcześniej nadmiernie rozładowany oraz pozostawiony w tym stanie przez pewien czas. Na osi poziomej przedstawiono czas ładowania, a na osi pionowej napięcie akumulatora oraz prąd ładowania. Początkowo napięcie akumulatora jest niskie, natomiast prąd utrzymuje się na stałym poziomie (ograniczonym przez ładowarkę, np. 0,3 CA). W miarę postępu ładowania napięcie rośnie, aż do osiągnięcia poziomu 2,45 V/celę, po czym rozpoczyna się faza ładowania stałym napięciem, w której prąd stopniowo maleje.

Po zakończeniu procesu ładowania akumulator odzyskuje znaczną część swojej pierwotnej pojemności. Skuteczność regeneracji zależy jednak od liczby wcześniejszych epizodów nadmiernego rozładowania, czasu pozostawania w stanie rozładowanym oraz warunków eksploatacji (temperatura, obciążenie, sposób ładowania).

5. Podsumowanie – jak unikać nadmiernego rozładowania?

• Projektuj układ zasilania tak, aby nigdy nie schodzić poniżej zalecanego napięcia końcowego rozładowania (patrz Tabela 1 na stronie „Rozładowanie” oraz instrukcja użytkowania akumulatorów CSB).
• Po każdym głębszym rozładowaniu natychmiast rozpocznij ładowanie, szczególnie w zastosowaniach cyklicznych.
• Unikaj przechowywania akumulatorów w stanie rozładowanym – dotyczy to także baterii magazynowanych „na półce”.
• W przypadku podejrzenia nadmiernego rozładowania zastosuj ładowanie przy napięciu 2,45 V/celę z ograniczonym prądem i – jeśli to konieczne – powtórz cykl 2–3 razy, monitorując temperaturę i parametry pracy.

Na podstawie materiałów producenta: www.csb-battery.com – Hitachi Chemical Energy Technology Co. Ltd.