Реферати українською » Наука и техника » Газорекомбинационные батареї акумуляторів


Реферат Газорекомбинационные батареї акумуляторів

Тенденції застосування резервних джерел харчування

На ринку резервних джерел харчування домінують тенденції децентралізації джерел постачання та зниження їх вартості.

Децентралізація енергопостачання за умови встановлення батарей акумуляторів як невід'ємних компонент устаткування, чи поблизу устаткування, тобто. лише у системі, вимагає мінімального виділення газу, високої густини енергії і продовження терміну експлуатації батарей, порівнянного яка відслужила вже устаткування.

Зменшення вартості передбачає зниження вимог до певного терміну служби з допомогою скорочення капіталовкладень, тому ця тенденція каже на користь таких хімічних джерел струму як никель-кадмиевые і свинцово-кислотные батареї Plante. Важливими перевагами децентралізованою установки є: відмови від спеціальних приміщень, супутніх будівельних витрат мінімальних вимоги до технічного обслуговування батарей.

Типи свинцово-кислотных батарей можна розділити на категорії відповідно до терміном їхньої служби, визначених областю застосування у тих чи інших пристроях. Батареи газорекомбинационного типу задовольняють вимогам, що висуваються до джерел харчування систем сигналізації, малим джерелам безперебійного харчування, джерелам харчування автоматичних телефонних станцій та системам аварійного висвітлення [1].

Батареи з великим терміном служби, понад десять років, переважно, використовують у системах телекомунікації, потужних ИБП, комутаторах, в системах енергетики, і централізованих системах аварійного висвітлення. Є залишковий попит на акумулятори з рідким електролітом з підвищеним терміном служби, що застосовуються великих телефонних вузлах та інші системах, особливо у країнах, де використовується не найсучасніше устаткування. Здебільшого, спостерігається тенденція до зменшення ємності та зниження вимог до певного терміну служби акумуляторних батарей.

Серія батарей Powersafe компанії Chloride мала урахуванням тенденцій ринку, і призначалася спеціально для пристроїв яка відслужила вже понад десять років із місткістю діапазоні від 20 Ач до 1000 Ач (від 19 Ач до 1689 Ач).

Результати періодичних випробувань протягом 17 років служби, які пройшли з випуску першої серії, показали, що розрахунковий термін їхньої служби удесятеро років було досягнуть (серійне виробництво акумуляторів Powersafe розпочато 1982 року).

Конструкція елемента Powersafe

Переваги газорекомбинационных елементів обумовлені принципами, належними основою конструкції, які визначають їх експлуатаційні параметри.

У конструкції елемента Powersafe використовуються електроди з свинцово-кальций-оловянного сплаву, розробленого компанією Chloride. До складу сплаву не входить сурма, тому відсутня корозія поверхні контакту пластини з монтажними стрижнями групи електродів, з якою доводилося зіштовхуватися іншим виробникам, використовували сурму у складі сплаву монтажних стрижнів і токоподводов.

Використання низкоомных прошарків з микростекловолокна, оригінальної конструкції кришки і висновків, забезпечує високу навантажувальну здатність акумуляторів.

Особлива увага приділялася безпеки батарей. Усі пластмасові деталі конструкції є вогнетривкими (за категорією UL94 V0). Серед додаткових заходів треба сказати суцільну ізоляцію, захисту від надлишкового тиску (відповідно до стандарту U0924 максимальне тиск 0,05 атм) і надійність токоподводов. Усі батареї Powersafe витримують коротке замикання протягом 0,5 секунди, який вдвічі перевищують цей параметр для аналогічних батарей з інших виробників.

Ефективність газорекомбинации

Реакція рекомбінації газів під час роботи акумуляторної батареї описано на [1]. Виділення незначної кількості газу, не вимагає додаткової примусової вентиляції приміщення чи устаткування, у якому вказані батареї.

Для стаціонарних умов праці малим струмом безперервного подзаряда визначення виділення газу втрати маси є недостатньо точним.

Діяльність [2] було проведено виміру, і аналіз виділення газу за певний період. Більше 95% выделившегося газу – водень, присутність азоту NO та кисню зумовлено наявністю повітря на корпусі батареї.

Таблиця 1.

Обсяг выделившегося газу при напругах безперервного подзаряда акумуляторів 2,27 У і 2,40 У

Напруга подзаряда,

У

Середній струм подзаряда,

мА

Обсяг H2*,

літрів

2,27 (Powersafe) 25,2 0,20
2,40 (Powersafe) 487 1,17
2,27 (Звичайні) 95

40,70 + 20,35 O2

*Протягом періоду більше шести тижнів

У табл. 1 наведено результати вимірів обсягу выделившегося газу залежність від струму безперервного подзаряда при напругах безперервного подзаряда 2,27 У і 2,40 У для газорекомбинационных елементів тоді як звичайними акумуляторами. Елементи Powersafe мають ефективністю газорекомбинации щонайменше 98%. Результати спостереження двох значень струму безперервного подзаряда в герметизированных елементах свідчить про причину те, що виробники газорекомбинационных батарей завжди рекомендують старанно контролювати умови заряду.

Справді, за результатами досліджень, газорекомбинационная батарея при підвищеному напрузі безперервного подзаряда 2,40 У вийде з експлуатації протягом терміну від 18 місяців до 2 років [3].

Умови праці та заряду

Згідно з рекомендаціями виробника для елементів Powersafe рекомендуються такі умови роботи:

Рекомендується використовувати лише зарядні устрою з їх постійним зарядным потенціалом.

Напруга безперервного подзаряда від 2,27 У до 2,30 У за нормальної температури 20° С. У цьому непотрібен застосовувати обмежувачі струму. Характерне значення струму постійного подзаряда вбирається у 1 мА за кожен Ач ємності батареї.

Для стабілізації струму максимальне додаткове значення напруги їх може становити 2,40 Не більш 24 годин, у своїй характерне значення струму безперервного подзаряда становить 5 мА за кожен Ач ємності батареї.

Значення напруги безперервного подзаряда при середньорічних температурах довкілля нижче 15 °С чи вище 25 °С необхідно коригувати [1].

Найкоротший дозволене напруга постійного подзаряда становить 1,60 У.

Кількість елементів, які включаємо послідовно, необмежена.

Паралельно рекомендується підключати трохи більше 4 елементів. У кожному з паралельних банок елементів, які у батарею опір зовнішніх ланцюгів має відрізнятися лише на ± 5%.

Після 5 днів розряду батареї необхідно дозаряжать. Це треба робити й тому разі, якщо напруга холостого ходу елемента знизилося у результаті зберігання нижче 2,11 У.

Амплітуда пульсацій струму повинна бути трохи більше 7% для 3 Ач батарей буде в діапазоні частот від 100 гц до 300 гц. (Є можливість, що взаємодія компонент деяких систем може спричинить неглибоким высокочастотным циклам заряда-разряда).

Ці робочі характеристики відповідають верхньому рівню маси кислоти при заряді.

Вочевидь, що виміряти рівень кислоти в газорекомбинационных резервних елементах неможливо. Беручи до уваги потреби у інформації про стан батарей, що у процесі експлуатації, компанія Chloride запровадила систему моніторингу батарей [1].

Стандарти і атестації

Елементи Powersafe відповідають потребам Британського стандарту 6290, Частини 1, визначальною методику випробувань, і Частини 4, 1986, що належить переважно до стаціонарним газорекомбинационным свинцово-кислотным батарей з клапанним регулюванням.

Стандарт BS 6290, окрім іншого, встановлює критерії щодо терміну служби елемента, здібності витримувати коротке замикання, виділення газу, вогнестійкості, і навіть параметрів довкілля та електричних контрольних параметрів.

Елементи Powersafe відповідають також стандарту BS 2011 (Механические навантаження) і BS 6334 (Пожаробезопасность).

Конструкція батарей Powersafe розрахована працювати в газорекомбинационном режимі у процесі всього терміну експлуатації, що підтверджено випробуваннями, проведеними на предприятии-изготовителе.

Багато спеціалізовані газорекомбинационные батареї, які мають задовольняти вимогам стандарту BS 6290, Частина 4, не обладнані відповідними відомостей про параметрах конструкції чи відповідними опублікованими даними. Будь-який продавець у разі сумнівів щодо призначення тієї чи іншої продукту має уявити письмове висновок виробника батареї про результати випробувань, що підтверджує відповідність батареї вимогам стандарту BS 6290 Частина 4.

Нині Європейські й IEC стандарти даний такого роду продукцію відсутні.

Переваги газорекомбинационной технології

Однією з основних переваг газорекомбинационных батарей є висока щільність енергії, проти звичайними свинцово-кислотными батареями, особливо в високих швидкостях розряду.

Таблиця 2.

Щільність енергії акумуляторів при високих швидкостях розряду

Тип

Ємність З10 до 1,85В, Ач

Струм розряду* до 1,62 У, А Обсяг корпусу, л

Удельная енергія*,

А мин/л

POWERSAFE 300 916 9,3 493
PLANTE 300 714 24,6 145
TUBULAR 300 448 11,6 154
PASTED 300 606 14,8 205
*Для розряду протягом п'яти хвилин

У табл. 2 представлені 4 основних типи свинцово-кислотных резервних батарей, кожна з яких має номінальною ємністю 300 Ач, сопоставляются струми 5-минутного розряду, і навіть обсяги, займані кожним із елементів. Завдяки низькому внутрішньому опору газорекомбинационных елементів та його значно меншому корисного обсягу при еквівалентній ємності, проти звичайними елементами, щільність енергії газорекомбинационных елементів значно вища, що надто проявляється при високих швидкостях розряду.

Таблиця 3.

Номінальна ємність акумулятора,

забезпечує швидкість розряду 160 кВт/5 хв

Тип

Ємність З10 до 1,85В, Ач

POWERSAFE 160
PLANTE 250
PASTED 255
TUBULAR 420

У табл. 3 сопоставляются номінальні ємності, необхідних 4-х типів елементів задля забезпечення виділення постійної потужності 160 кВт протягом 5-минутного розряду.

Площа, призначена для установки елементів харчування, то, можливо обмежена. Можна встановити елементи Powersafe на вертикальної стійці, що дуже заощаджує площа статі проти звичайними акумуляторами.

Порівняння простору, який буде необхідний забезпечення 160 кВт/5мин розряду з допомогою 180 елементів показує, що батарея Powersafe займає 46% площі статі проти площею, займаній акумуляторами Tubular.

Додатковими перевагами використання батарей Powersafe є:

Висока стійкість стосовно вібраціям у навколишньому середовищі і стійкість стосовно ударам, що забезпечується щільною і жорсткою конструкцією. Продукція аттестована по сейсмічної стійкості.

Безпека і надійність експлуатації, який забезпечується застосуванням вогнестійких матеріалів конструкції, відсутністю кислоти у вільному стані, мінімальним газовыделением, цільною ізоляцією та здібністю витримувати коротке замикання.

Зручність експлуатації, наявність конструктивних пристосувань на підйом, резьбовых висновків, і можливість установки висновків на лицьової панелі, за необхідності, для зручності встановлення і обслуговування.

Установка й застосування їх

Батареи Powersafe можна встановлювати на стійках, в відсіках, і усередині апаратури, для харчування якому вони призначені. Приклади використання:

Контейнерное устаткування, таке як віддалені телекомунікаційні станції.

Настінні стелажі чи стійки при обмежену можливість використання поверхні статі.

Установка під підлогою за необхідності отримання більшої енергії не більше наявної площі.

Установка в мобільному устаткуванні, чи вагонетки для підземних робіт.

У шахтах чи підприємствах хімічної промисловості.

На бурових установках задля забезпечення функцій резервного електроживлення, зокрема індукційне гальмування, управління процесом буріння, а т.п.

Установка в сейсмонебезпечних місцях.

Компанією випускається набір інженерних пристосувань, включаючи стійки, відсіки і настінні стелажі. Для сильноточных пристроїв з метою безперебійного енергозабезпечення випускаються спеціальні щитки, щоб забезпечити підключення кабелів перерізом до 600 мм2.

Список літератури

Лаврус В.С. Джерела енергії. До.: НиТ, 1997.

Harrison A.I. and Wittey B.A. (1984) "Gas Recombination Lead Acid Stationary Batteries" 14th International Power Sources Symposium.

Harrison A.I., Bagshaw N.E., Thompson E. (1982) "Rack Mounted Power for Modern Telecommunications Systems", Intelec Proceedings.

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту http://www.n-t.org

 

Схожі реферати:

Навігація