Çfarë është tensioni i notit?

Tensioni float është niveli i tensionit i aplikuar në një bateri të ngarkuar plotësisht për të ruajtur ngarkesën e saj duke kompensuar-shkarkimi vetë. Ky tension i mirëmbajtjes parandalon si nënkarikimin ashtu edhe mbingarkimin, duke e mbajtur baterinë gati për përdorim të menjëhershëm në sistemet rezervë të energjisë, pajisjet e urgjencës dhe instalimet e energjisë së rinovueshme.

Bateritë nuk qëndrojnë të ngarkuara për një kohë të pacaktuar. Edhe kur shkëputen nga çdo ngarkesë, të gjitha bateritë përjetojnë vetë-shkarkimin-një humbje graduale të ngarkesës për shkak të reaksioneve të brendshme kimike. Bateritë me plumb-acid humbasin afërsisht 3-5% të kapacitetit të tyre çdo muaj në temperaturën e dhomës, ndërsa disa kimikate litium humbasin 1-3%.

Karikimi me float e zgjidh këtë duke aplikuar një tension të qëndrueshëm e të ulët që rimbush saktësisht atë që bateria humbet nga vetë-shkarkimi. Karikuesi dhe bateria funksionojnë paralelisht, me ngarkuesin që siguron rrymë të mjaftueshme për të mbajtur baterinë në kapacitet të plotë pa detyruar rrymë të tepërt që do të dëmtonte qelizat.

Koncepti bëhet kritik në aplikacionet e gatishmërisë. Furnizimet me energji të pandërprerë për qendrat e të dhënave kanë nevojë për bateri me kapacitet 100% kur rrjeti dështon. Sistemet e ndriçimit të urgjencës duhet të aktivizohen menjëherë gjatë ndërprerjeve të energjisë. Këta skenarë kërkojnë bateri që qëndrojnë të papunë për muaj të tërë, por mbesin plotësisht të ngarkuara-ashtu siç jep tensioni i lundrueshëm.

Float Voltage

Llojet e ndryshme të baterive kërkojnë tensione të ndryshme notuese dhe përdorimi i tensionit të gabuar mund të reduktojë ndjeshëm jetëgjatësinë e baterisë ose të krijojë rreziqe sigurie.

Bateritë e plumbit-acid, duke përfshirë variantet e përmbytura, AGM dhe xhel, kanë diapazon të-të vendosura mirë të tensionit notues. Në 25 gradë (77 gradë F), standardi është afërsisht 2,25 deri në 2,30 volt për qelizë. Për një bateri tipike 12V me gjashtë qeliza, kjo përkthehet në 13.5-13.8V.

Bateritë e përmbytura me plumb-acid zakonisht notojnë me 13,4 V (2,23 V për qelizë), pak më e ulët se variantet e mbyllura për të minimizuar humbjen e ujit nga gazrat e elektrolitit. Bateritë AGM funksionojnë të qetë në 13,5-13,6 V, ndërsa bateritë xhel preferojnë 13,1-13,3 V për shkak të ndjeshmërisë së tyre ndaj tensionit të mbingarkuar.

Këto vlera nuk janë arbitrare. Në tension lundrues, bateria pranon rrymë minimale-zakonisht më pak se 1% të kapacitetit të saj amper-orë. Një bateri 100Ah mund të tërheqë vetëm 0,5-1 amper gjatë karikimit me float, mjaftueshëm për të kundërshtuar vetë-shkarkimin pa stresuar përbërjen kimike të baterisë.

Temperatura ndikon në mënyrë dramatike në tensionin optimal të lundrimit. Reaksionet elektrokimike në bateritë e plumbit-acid përshpejtohen me nxehtësinë dhe ngadalësohen me të ftohtin. Kompensimi i temperaturës standarde të industrisë është afërsisht -3,9 mV për shkallë për qelizë. Për një bateri 12V, kjo është rreth -23mV për shkallë për të gjithë paketën.

Konsideroni një shembull praktik: Një bateri e përmbytur 12 V me një tension notues 13,4 V në 25 gradë. Nëse temperatura e ambientit rritet në 35 gradë (një rritje 10 gradë), voltazhi i kompensuar i notit bëhet 13.17 V. Pa këtë rregullim, voltazhi më i lartë në temperaturë të ngritur do të shkaktonte gaz të tepërt dhe humbje të ujit. Anasjelltas, në 15 gradë, voltazhi i notit duhet të rritet në 13.63 V për të parandaluar nënkarikimin në kushte më të ftohta.

Bateritë e litiumit paraqesin një pamje më komplekse. Ndërsa bateritë e plumbit-acidit janë projektuar duke pasur parasysh karikimin notues, kimitë e litiumit-veçanërisht-jonet-kërkojnë konsideratë të kujdesshme përpara se të aplikohet tension i vazhdueshëm i lundrimit.

Bateritë LiFePO4 (Litium Iron Fosphate) mund të tolerojnë karikimin me not kur konfigurohen siç duhet. Tensioni i rekomanduar i lundrimit varion nga 3,35 në 3,45 V për qelizë (13,4-13,8 V për një paketë 12 V). Megjithatë, edhe qelizat LiFePO4 përjetojnë plakje të përshpejtuar kur mbahen në tension maksimal për periudha të gjata.

Qelizat standarde të litium-joneve (NMC, kimitë NCA) përballen me rreziqe më të mëdha. Këto qeliza zakonisht ngarkohen me 4.2 V për qelizë, por mbajtja e tyre në këtë tension vazhdimisht shkakton stres në materialet e elektrodës. Katoda pëson ndryshime strukturore, litiumi mund të ndodhë në anodë dhe reaksionet anësore përshpejtojnë dekompozimin e elektrolitit.

Ja kukarikues baterie litium-jondizajni bëhet kritik. Ngarkuesit cilësorë të baterive me jon litium zakonisht nuk përdorin karikim të vërtetë lundrues. Në vend të kësaj, ata përdorin një strategji të "tensionit të ruajtjes"-duke ngarkuar ndoshta në 3,9-4,0 V për qelizë dhe më pas shkëputen, duke u rilidhur vetëm kur voltazhi bie nën një prag. Kjo parandalon stresin konstant të tensionit të karikimit tradicional të lundrimit.

Sistemet e menaxhimit të baterive (BMS) në bateritë e litiumit monitorojnë vazhdimisht tensionet e qelizave. Kur tentohet karikimi me float, BMS duhet të sigurojë qeliza të balancuara në mënyrë të përsosur dhe kontroll të saktë të tensionit. Edhe 50-100 mV mbi tensionin e rekomanduar mund të shkaktojë degradim të përshpejtuar.

Implikimi praktik: shumica e prodhuesve të karikuesve të baterive me jon litium këshillojnë në mënyrë specifike kundër ngarkimit të vazhdueshëm të baterive me jon-litium. Në vend të kësaj, ata rekomandojnë karikim ose ruajtje periodike "mbi-mbushje" në gjendjen e tarifimit 80-90% për aplikacionet e gatishmërisë afatgjatë.

Float Voltage

Tensioni lundrues nuk ekziston i izoluar-është faza përfundimtare e një procesi karikimi trefazor-që shumica e karikuesve modernë të baterive përdorin për acidin e plumbit- dhe disa kimikate të litiumit.

Faza me shumicë jep rrymë maksimale për të rivendosur me shpejtësi kapacitetin e baterisë. Kur një bateri shkarkohet ndjeshëm-të themi, nën kapacitetin 80%-ajo mund të pranojë rryma të larta. Një karikues me madhësi të duhur do të japë 15-25% të kapacitetit të baterisë në amper. Një bateri 100Ah mund të marrë 15-25 ampera gjatë karikimit me shumicë.

Tensioni rritet në mënyrë të qëndrueshme gjatë karikimit me shumicë ndërsa gjendja e ngarkimit të baterisë rritet. Për një bateri me plumb-acid 12V, voltazhi mund të rritet nga 11,5 V kur shkarkohet thellë në rreth 14,4 V deri në fund të fazës së madhe. Ngarkuesi mban rrymë konstante ndërsa voltazhi ndjek pranimin e baterisë.

Përafërsisht 80% e kapacitetit të baterisë rikthehet gjatë karikimit me shumicë. Kjo fazë është relativisht e shpejtë-një bateri 100 Ah e shkarkuar thellë mund të përfundojë karikimin me shumicë në 3-5 orë me një karikues 20 amper.

Ndërsa bateria i afrohet kapacitetit 80-90%, aftësia e saj për të pranuar rrymë zvogëlohet. Karikuesi kalon në modalitetin e absorbimit, duke mbajtur tensionin konstant (zakonisht 14,4-14,8 V për acidin e plumbit 12 V) ndërsa rryma zvogëlohet natyrshëm.

Gjatë përthithjes, rryma e karikimit mund të bjerë nga 15 amper në 5 amper, pastaj në 2 ampera ndërsa bateria i afrohet kapacitetit të plotë. Reaksionet kimike në pllakat e baterisë ngadalësohen-vendet e materialit aktiv pushtohen dhe rezistenca e brendshme rritet pak.

Kjo fazë zgjat më shumë se pjesa më e madhe pavarësisht se rivendos vetëm 10-20% të kapacitetit. E njëjta bateri 100Ah mund të kalojë 3-4 orë në modalitetin e absorbimit. Ngarkuesi zakonisht monitoron rrymën, duke pritur që ajo të bjerë nën një prag - ndoshta C/50 (2 amper për një bateri 100Ah) - përpara se të kalojë në notim.

Pasi të përfundojë thithja, karikuesi ul tensionin në nivelin e notimit. Për shembullin tonë të acidit të plumbit 12V-, voltazhi bie nga 14,4 V në 13,5 V. Rryma bie menjëherë në nivelet minimale-shpesh nën 1 amp.

Bateria tani në thelb "pushon" me karikim të plotë. Tensioni i ulët i lundrimit parandalon karikimin e-rrymës së lartë që do të shkaktonte gaz në bateritë e përmbytura ose stres në bateritë e mbyllura. Rryma minimale thjesht zëvendëson atë që bateria humbet nga vetë shkarkimi-.

Karikuesit modernë me tre-faza mund të qëndrojnë në modalitetin "float" për një kohë të pacaktuar. Një bateri e lidhur me një karikues të duhur notues mund të qëndrojë për muaj apo edhe vite, gjithmonë gati për të ofruar kapacitet të plotë kur nevojitet. Kjo e bën karikimin notues ideal për bateritë në pritje në sistemet UPS, ndriçimin e urgjencës dhe sistemet e alarmit.

Qendrat e të dhënave mbështeten shumë në menaxhimin e duhur të tensionit lundrues. Një instalim tipik UPS mund të përfshijë dhjetëra bateri 12V në seri për të krijuar tensione të autobusit DC 480V ose më të larta. Këto bateri notojnë vazhdimisht, ndonjëherë për vite në mes të ngjarjeve të shkarkimit.

Ngarkuesit e baterive UPS zakonisht i mbajnë bateritë në-tensionin notues të specifikuar nga prodhuesi-shpesh 2,27 V për qelizë për bateritë VRLA (valvula-plumbi të rregulluar-acid). Sensorët e temperaturës rregullojnë vazhdimisht këtë tension. Një UPS 480V me 20 bateri dymbëdhjetë-volt në seri kërkon rregullim të saktë të tensionit në të gjitha 240 qelizat.

Sfida intensifikohet me plakjen e baterisë. Me kalimin e vjetër të baterive, shkalla e shkarkimit të tyre vetë-mund të rritet, duke kërkuar tensione paksa të ndryshme lundruese. Sistemet e avancuara të UPS-së përdorin monitorimin e tensionit për-litar për të zbuluar bateritë e degraduara që nxjerrin rrymë të tepruar notuese-një shenjë e zhvillimit të pantallonave të shkurtra ose qelizave të thara-.

Instalimet diellore jashtë rrjetit-paraqesin sfida unike të karikimit me float. Bateritë kalojnë ditë ose javë të ngarkuara plotësisht gjatë periudhave me diell, më pas shkarkohen gjatë motit të zgjatur me re.

Kontrollorët e ngarkimit diellor përdorin algoritme të sofistikuara të notimit. Gjatë ditës, sapo bateritë të mbushin plotësisht, kontrolluesi redukton tensionin e panelit në nivelin e notimit. Kjo parandalon mbingarkimin ndërsa lejon panelet të fuqizojnë drejtpërdrejt ngarkesat shtëpiake. Natën, kur panelet nuk prodhojnë energji, padyshim që karikimi notues ndalon dhe bateritë fillojnë të shkarkohen.

Dallimi kryesor nga aplikacionet UPS është çiklizmi. Bateritë diellore mund të notojnë për 8-12 orë në ditë, të shkarkohen gjatë natës dhe më pas të ringarkohen të nesërmen. Ky model kërkon kompensim më të fortë të temperaturës, pasi temperatura e baterisë mund të luhatet ndjeshëm midis ditës dhe natës.

Bateritë e automjeteve paraqesin një skenar të ndryshëm të karikimit me notë. Kur motori funksionon, alternatori ngarkon me tension të madh (14.2-14.4V). Alternatorët modernë, megjithatë, përfshijnë rregullatorë inteligjentë që reduktojnë tensionin sapo bateria të jetë afër karikimit të plotë, duke siguruar në thelb karikim notues gjatë vozitjes.

Sistemet e baterive detare shpesh i ndajnë bateritë e shtëpisë (për dritat dhe pajisjet elektronike) nga bateritë fillestare. Bateritë e shtëpisë mund të mbeten të ngarkuara nga energjia në breg ose panelet diellore ndërsa anija qëndron e ankoruar. Karikuesit cilësorë të baterive detare sigurojnë karikim me shumë-banka, me cilësime të pavarura të tensionit lundrues për banka të ndryshme baterish.

Marrja e duhur e tensionit të lundrimit kërkon vëmendje për disa faktorë përtej specifikimeve bazë të tensionit.

Pa kompensim të temperaturës, bateritë vuajnë. Një bateri në një dhomë pajisjesh 40 gradë që merr 13,8 V përjeton të njëjtin stres si një bateri në 25 gradë që merr 14,2 V- të dyja shumë më lart se tensioni i sigurt i lundrimit për temperaturën aktuale.

Ngarkuesit cilësorë të baterive përfshijnë sensorë të temperaturës. Sensori mund të jetë i brendshëm (nëse ngarkuesi ndan një mbyllje me bateritë) ose i largët (një sondë e vendosur mbi ose afër baterive). Mikrokontrolluesi i karikuesit rregullon automatikisht tensionin e daljes bazuar në leximet e temperaturës.

Llogaritja e kompensimit është e drejtpërdrejtë: për një bateri 12V plumb-acid me 6 qeliza dhe një lundrues bazë prej 13,5V në 25 gradë , përdorni -3,9mV/ gradë × 6 qeliza=-23.4mV/gradë . Nëse temperatura e baterisë është 30 gradë , rregulloni tensionin me (30-25) × -0,0234 V=-0.117 V, duke nxjerrë 13,38 V.

Rryma e notimit zbulon shëndetin e baterisë. Një bateri e shëndetshme në modalitetin lundrues duhet të tërheqë më pak se 1% të vlerësimit të saj Ah në amper. Rryma dukshëm më e lartë tregon probleme: pantallona të shkurtra të brendshme, qeliza të thara-në bateritë e përmbytura ose sulfat nga ngarkimi i mëparshëm.

Sistemet e përparuara të monitorimit të baterive ndjekin tendencat aktuale të lundrimit me kalimin e kohës. Rritjet graduale shpesh i paraprijnë dështimit të baterisë me muaj, duke dhënë paralajmërim për planifikimin e zëvendësimit gjatë dritareve të mirëmbajtjes në vend që të përjetoni dështime të papritura.

Disa gracka rregullisht pllakosin sistemet e karikimit notues. Përdorimi i një karikuesi të krijuar për një bateri kimike me një tjetër është ndoshta më i zakonshmi. Një bateri xhel në një karikues baterie të përmbytur që merr 13,8 V në vend të 13,2 V të kërkuar do të mbinxehet dhe do të dështojë para kohe.

Një gabim tjetër i shpeshtë është neglizhimi i kompensimit të temperaturës në mjedise me ndryshime të konsiderueshme të temperaturës. Një bankë baterish në një kabinet telekomi në natyrë mund të përjetojë temperatura nga -10 gradë në 50 gradë në vit. Pa kompensim, bateritë mbingarkohen në mënyrë kronike në verë dhe nën-karikohen në dimër, duke reduktuar në mënyrë drastike jetëgjatësinë.

Mungesa e kalimit nga përthithja në notim gjithashtu shkakton probleme. Disa karikues me cilësi të ulët-kurrë nuk e reduktojnë me të vërtetë tensionin në nivelet e duhura të lundrimit, përkundrazi i mbajnë bateritë në tensionin e absorbimit për një kohë të pacaktuar. Kjo funksionon për orë apo edhe ditë, por shkakton dëme kumulative gjatë javëve dhe muajve të lidhjes së vazhdueshme.

Float Voltage

Hulumtimet tregojnë vazhdimisht se karikimi i duhur i baterisë mund të zgjasë ndjeshëm jetën e baterisë. Bateritë e plumbit-acid të mbajtura në tensionin e duhur të lundrimit me kompensim të temperaturës mund të arrijnë 8-10 vjet shërbim në aplikacionet e gatishmërisë, krahasuar me 4-5 vjet kur voltazhi notues menaxhohet keq.

Mekanizmi është i drejtpërdrejtë: ngarkimi i tepërt shkakton korrozion në rrjetë në bateritë e plumbit-acid dhe përshpejton derdhjen aktive të materialit. Mbushja lejon sulfatimin-kristalet e sulfatit të plumbit të rriten të mëdha dhe të forta, duke reduktuar kapacitetin përgjithmonë. Tensioni i lundrimit godet pikën e ëmbël ku asnjëri fenomen nuk dominon.

Për bateritë e litiumit, përfitimi i jetëgjatësisë vjen nga shmangia e tensionit të lartë konstant. Ruajtja e një qelize jonike litium- në 4.2V kundrejt 3.9V mund të zvogëlojë jetën e ciklit me 30-40%. Karikuesit cilësorë të baterive me jon litium përfshijnë këtë njohuri, ose duke shmangur plotësisht karikimin me float ose duke zbatuar kufijtë e tensionit shumë nën tensionin maksimal të ngarkimit.

Specifikimet e prodhuesve të baterive duhet të kenë gjithmonë përparësi. Ndërsa udhëzimet e përgjithshme ofrojnë pika fillestare, bateritë specifike shpesh kanë kërkesa unike bazuar në ndërtimin e tyre të brendshëm, materialet e elektrodës dhe aplikimin e synuar.

Karikimi me float nuk është mënyra e vetme për të mirëmbajtur bateritë, megjithëse është më e zakonshme për aplikime të palëvizshme.

Karikimi me rrjedhje aplikon rrymë konstante të ulët dhe jo tension konstant. Kësaj metode më të vjetër i mungon inteligjenca e karikimit float dhe mund të mbingarkojë bateritë nëse rryma e rrjedhjes tejkalon rrymën e shkarkimit vetë-. Karikuesit modernë me tre-faza kanë zëvendësuar kryesisht karikuesit e thjeshtë me rrjedhje për arsye të mirë.

Karikimi i pulsit përdor impulse të rrymës së ndërprerë dhe jo tension të vazhdueshëm. Disa prodhues pretendojnë se ngarkimi me puls redukton sulfacionin në bateritë e plumbit-acid, megjithëse provat janë të përziera. Karikimi i pulsit është më pak i zakonshëm në aplikacionet kryesore.

Për bateritë e litiumit, karikimi "modaliteti i ruajtjes" ka fituar favor. Karikuesi kontrollon periodikisht tensionin dhe siguron një karikim të lartë-nëse voltazhi ka rënë nën një prag, më pas shkëputet. Kjo shmang lidhjen e vazhdueshme të karikimit tradicional me float duke i mbajtur bateritë gati për përdorim.

Tensioni notues përfaqëson një aspekt themelor të mirëmbajtjes moderne të baterive, veçanërisht për aplikimet e energjisë në gatishmëri. Bateritë e plumbit-acid me sjelljen e tyre-e karakterizuar mirë dhe shkallët e vetë{3}}shkarkimit të lartë ishin praktikisht të dizajnuara për karikim lundrues. Tensioni është mjaft i ulët për të parandaluar dëmtimin, por mjaft i lartë për të mbajtur ngarkesën e plotë për një kohë të pacaktuar.

Bateritë e litiumit kërkojnë qasje më të nuancuara. Adoptimi në rritje i karikuesve të baterive me jon litium në aplikacionet e energjisë rezervë kërkon të kuptuarit se karikimi tradicional me float mund të mos zbatohet. Shumë bateri litiumi performojnë më mirë me karikimin periodik-përmbushje sesa me aplikimin e vazhdueshëm të tensionit.

Roli i temperaturës nuk mund të mbivlerësohet. Elektrokimia e baterive i përgjigjet fuqishëm kushteve termike, duke e bërë kompensimin e temperaturës thelbësore për çdo sistem karikimi notues të ekspozuar ndaj mjediseve të ndryshme.

Karikimi i duhur me float, i kombinuar me karikues cilësor dhe monitorim të përshtatshëm, i shndërron bateritë nga materiale harxhuese që kërkojnë zëvendësim të shpeshtë në aktive afatgjatë të besueshme. Investimi modest në pajisje të mira karikuese paguan dividentë nëpërmjet jetëgjatësisë së baterisë dhe fuqisë rezervë të besueshme kur është më e rëndësishmja.