Правильная калибровка батарей
Батареи должны быть правильно рассчитаны, чтобы обеспечить необходимую нагрузку в течение требуемого времени, и необходимо решить ряд факторов, позволяющих оптимизировать батарею для ожидаемой работы. Некоторые из этих факторов фиксируются в пределах химии каждого типа клеток и, в некоторых случаях, физической структуры пластин, составляющих клетку.
3 фактора эффективности, которые вы должны учитывать при калибровке батарей (фото: Edvard CSANYI)
На производительность также влияют температура и другие факторы местоположения, и поскольку оптимальная комбинация ячеек необходима для обеспечения требуемой производительности, необходимо учитывать следующие важные факторы:
- Максимальное и минимальное напряжение системы
- Коэффициент коррекции
- Рабочий цикл
Напряжение системы (максимальное и минимальное)
Клетки, которые составляют любую батарею, имеют ограниченный диапазон напряжения, характерный для типа используемой ячейки. В случае свинцово-кислотных аккумуляторов номинальное напряжение ячейки, которое является напряжением полностью заряженной ячейки без какого-либо входного заряда или нагрузки, составляет 2 В.
С другой стороны, минимальное напряжение, которое аккумуляторная батарея может безопасно обеспечивать нагрузкой без повреждений, обычно составляет 1, 7 В, хотя для обеспечения безопасности полетов более нормальным является использование 1, 75 в качестве рабочего минимума. Аналогичным образом, чтобы заряжать батарею, напряжение на каждой ячейке должно быть больше номинального 2 В, и чтобы аккумулятор полностью заряжен, каждая ячейка обычно должна поддерживаться под напряжением от 2, 2 до 2, 25 В, в зависимости от конструкции ячейки, Это напряжение плавающего заряда. Поскольку отдельные батареи в батарее могут создавать более высокий импеданс, чем другие при плавании в течение значительного времени или после их разряда, батареи, заряженные только на «поплавках», могут привести к тому, что некоторые ячейки будут менее заряженными, чем другие.
Чтобы преодолеть это условие, необходимо подвергнуть батарею более высокому напряжению, уравнительному напряжению заряда, которое может составлять до 2.7 В на ячейку.
Хотя более высокое напряжение позволило бы быстрее перезаряжать и даже быстрее заряжать отдельные ячейки, этот уровень напряжения на ячейке заставит диапазон напряжения батареи превышать рейтинг большинства оборудования, использующего источники постоянного тока.
Поэтому обычная практика заключается в том, чтобы поддерживать уравнительный заряд в диапазоне от 2, 33 до 2, 5 В на ячейку и продлевать время, необходимое для выравнивания батареи.
Исходя из вышеизложенного, общий размер батареи для североамериканской батареи 125 В использует 60 ячеек с диапазоном напряжения батареи от 105 до 140 В постоянного тока. Этот диапазон вычисляется следующим образом:
- Уравняющее напряжение = 2, 33 В на ячейку
- Максимальное напряжение батареи при уравновешенном заряде = 60 В × 2, 33 = 140 В
- Минимальное напряжение на ячейку = 1, 75 В
- Минимальное напряжение батареи = 60 В × 1, 75 = 105 В
Поскольку оборудование, питаемое такой батареей, должно также функционировать с уровнем падения напряжения в соответствующих распределительных кабелях, рабочий диапазон должен охватывать диапазон 100-140 В. Для международного использования типичная свинцово-кислотная батарея состоит из 55 ячеек с диапазоном напряжений аккумуляторной батареи 96-128 В, в результате чего требуемый диапазон напряжения оборудования составляет 91-128 В.
Некоторое более раннее оборудование, особенно лампы накаливания, используемые для индикации показаний, не могло легко охватить этот диапазон, и, следовательно, есть некоторое использование батарей с меньшим количеством ячеек и некоторое использование переключения конечных элементов при уравнивании батареи.
Следует отметить, что при использовании меньшего количества ячеек и постоянного напряжения минимального оборудования фактическое значение Ah должно быть увеличено в соответствии с более низким диапазоном напряжения, если только минимальное номинальное напряжение оборудования не может быть уменьшено.
Вышеприведенные примеры основаны на конструкциях свинцово-кислотных батарей. Для никелевого кадмия и других типов батарей может быть установлена аналогичная серия уровней напряжения и, следовательно, количество ячеек, используемых для определенного номинала батареи.
В этом отношении, поскольку никель-кадмий является наиболее распространенным, соответствующие напряжения свыше 1, 2 В на ячейку составляют плавкий заряд 1, 4-1, 47 В, выравнивание 1, 50-1, 65 В и 0, 95-1, 0 В для минимума разряда, обычно приводящий к к использованию 100 ячеек для североамериканского дизайна батареи и 92-94 ячеек на международном уровне.
Следует также отметить, что диапазон напряжения для никель-кадмиевой аккумуляторной системы больше, чем для системы на основе кислотной кислоты, и, возможно, необходимо принять меры предосторожности для защиты чувствительного оборудования при использовании никель-кадмиевых батарей.
Однако для многих современных цифровых систем используются широкодиапазонные блоки питания, а большой выбор систем батарей - это проблема.
Вернуться к размерам элементов питания ↑
2. Коэффициент коррекции
Емкость всех батарей изменяется с температурой, а для свинцово-кислотных аккумуляторов больше изменений, особенно при более низких температурах. Поэтому батарея должна быть рассчитана таким образом, чтобы обеспечить требуемое время ожидания даже в самых неблагоприятных температурных условиях.
Поскольку каждый конкретный тип ячейки имеет свои особые характеристики, расчетные кривые для конкретного типа ячейки следует использовать при расчете соответствующего коэффициента снижения номинальной мощности.
Батареи также стареют со временем, и обычно для увеличения этого коэффициента необходимо добавить запас на 25%. Кроме того, поскольку нагрузки могут увеличиваться, даже при проектировании установки, целесообразно было бы использовать расчетную маржу около 10-15%.
В новых установках первоначальная мощность обычно составляет менее 100% (около 90%) и достигает лишь 100% после нескольких уравнительных зарядов.
Промышленные батареи: Dos and Don'ts
Вернуться к размерам элементов питания ↑
3. Рабочий цикл
Необходимо указать количество энергии, необходимое для каждой функции за период проектного разряда. Как правило, рассмотрены различные классы нагрузки:
- Непрерывная нагрузка (индикаторные лампы, реле и т. Д.): 8 ч
- Связь (ИБП и т. Д.): 3 часа
- Аварийный свет: 1/ 2-3 ч
- Прерывистый или кратковременный (CB закрытие и отключение): 1 мин.
Как правило, батареи общего назначения обычно включают в себя как типы нагрузки 1, так и 4, как указано выше, в то время как другие типы, в частности ИБП, будут обеспечиваться выделенными батареями и требуют достаточного размера для подачи фиксированного уровня нагрузки в течение фиксированного времени.
Для батареек смешанного назначения время загрузки и метод, рекомендуемый для расчета размера батареи, требуемого в энергоблоках и распределительных устройствах, подробно описаны в стандартах IEEE 485 (S1) и 1115 (S2) и одинаково применимы к промышленным ситуациям.
В таком случае наихудшая загрузка нагрузки должна учитывать значительное количество мгновенной нагрузки переключения как в начале, так и в конце рабочего цикла с несколькими событиями случайной нагрузки в течение всего цикла разряда. Когда эта обязанность складывается, можно вычислить максимальную и общую нагрузку, а затем, используя конкретные расчетные данные типа батареи, можно вычислить конфигурацию аккумуляторной плиты и номинальную мощность.
Размер батареи, определяемый каждым поставщиком, зависит от минимального напряжения в конце цикла, которое для свинцово-кислотной батареи с 8-часовым резервным временем должно составлять не менее 1, 75 В на ячейку.
Хотя фактическое время работы распределительного устройства невелико, стандарты рекомендуют использовать одноминутное значение для суммы тока, принимаемой всеми устройствами одновременно, при отключении автоматических выключателей в начале и закрытии в конце (8 ч) цикла разрядки, Вернуться к размерам элементов питания ↑
Ссылка // Промышленные энергетические системы Хана Шоаиба