مقالات, مقالات باتری و UPS
باتری سربی اسیدی پست های برق – نگهداری واقدامات
دسامبر
در این مقاله قصد داریم در مورد باتری سربی اسیدی پست های برق صحبت کنیم.
فهرست مطالب
1- الکترولیت باتری سربی اسیدی چیست؟
2- عملکرد شیمیایی باتری سربی اسیدی
3- نگهداری باتری سربی اسیدی
4- نگهداری اتاق باتری سربی اسیدی
————————————————–
1- الکترولیت باتری سربی اسیدی چیست؟
الکترولیت سلول باتری سربی اسیدی ، محلول اسید سولفوریک و آب مقطر است. چگالی اسید سولفوریک خالص در حدود 1.84 است و این اسید خالص توسط آب مقطر رقیق می شود تا اینکه چگالی محلول 1.2 تا 1.23 شود.
اگرچه ، در برخی موارد چگالی اسید سولفوریک رقیق شده توسط سازنده باتری بسته به نوع باتری ، فصول و شرایط آب و هوایی توصیه می شود.
————————————————–
2- عملکرد شیمیایی باتری سربی اسیدی
با معکوس کردن جهت جریان دشارژ ، در باتری می توان سلولهای باتری را شارژ کرد. این کار با اتصال، ترمینال مثبت یک منبع DC (جریان مستقیم) با ترمینال مثبت باتری و به طور مشابه،
ترمینال منفی منبع DC با ترمینال منفی باتری انجام می شود.
از یک شارژر باتری از نوع یکسوساز با ظرفیت مناسب به عنوان منبع DC برای شارژ باتری استفاده می شود. به دلیل جریان شارژ (معکوس جریان دشارژ) صفحات مثبت به پراکسید سرب [1]تغییر می کنند،
و صفحات منفی به سرب خالص [2]تغییر می کنند. به محض وصل بار در ترمینال های باتری ، جریان دشارژ از طریق بار شروع می شود و باتری شروع به دشارژ می کند.
در طی فرآیند دشارژ ، اسیدیته محلول الکترولیت کاهش می یابد و رسوبات سولفات سرب در هر دو صفحه مثبت و منفی ایجاد می شود.
در این فرایند دشارژ مقدار آب در محلول الکترولیت افزایش می یابد که چگالی الکترولیت[3] کاهش می یابد.
از لحاظ تئوری ، این فرایند دشارژ تا زمانی که صفحات منفی و مثبت حاوی حداکثر مقدار سولفات سرب باشند ادامه می یابد و در آن مرحله هر دو نوع صفحه از نظر الکتریکی شبیه به هم می شوند،
و این بدان معنی است که هیچ اختلاف پتانسیل بین الکترودهای سلول وجود ندارد. اما در عمل ، هیچ سلول باتری مجاز نیست تا این مرحله دشارژ شود.
سلولهای باتری مجاز هستند تا حداکثر ولتاژ سلول از قبل از پیش تعیین شده و چگالی دشارژ شوند.
یک باتری سربی اسیدی کاملاً شارژ شده دارای ولتاژ و چگالی به ترتیب 2.2 ولت و 1.250 می باشد و معمولاً این سلول دشارژ می شود تا مقادیر مربوطه به ترتیب 1.8 ولت و 1.1 شوند.
شکل زیر ساختار داخلی باتری را نشان می دهد.
3- نگهداری باتری سربی اسیدی
اگر سلول ها بیش از حد شارژ شوند ، به تدریج خاصیت فیزیکی سولفات سرب تغییر می یابد، و ممکن است کمرنگ شود که از طریق فرآیند شارژ تبدیل آن دشوار می شود.
از این رو، چگالی الکترولیت کاهش می یابد که سرعت واکنش شیمیایی مختل می شود.
سلولهای باتری سولفات شده را می توان با مشاهده رنگ تغییر یافته صفحات به راحتی تشخیص داد. رنگ صفحه سولفاته روشن تر می شود و سطح آن زبر و ریز و درشت می شود.
چنین سلولهایی گاز زودرس انتشار می دهد ظرفیت باطری کاهش می یابد.
اگر سولفات به مدت طولانی ادامه پیدا کند، اصلاح سلولها دشوار می شود. برای جلوگیری از این وضعیت، توصیه می شود سلول های باتری سربی اسیدی را برای مدت طولانی با جریان کم شارژ کنید.
همیشه امکان وجود خوردگی در اتصالات ترمینال سلولهای باتری وجود دارد. خوردگی به طور عمده در اتصال پیچی بین سلولها در یک ردیف را تأثیر می گذارد.
اگر سفتی هر پیچ به طور صحیح بررسی و اصلاح شود، همچنین به راحتی می توان از این کار با سفت کردن اتصات و پوشش آن ها با ژل نفتی جلوگیری کرد.
اگر هر یک از سلول ها دچار خوردگی شده باشد ، باید بلافاصله تعویض شود.
چگالی الکترولیت ممکن است به دلیل اثرات پیری به طور دائمی کاهش یابد. این مشکل معمولاً در سلولهای باتری قدیمی مشاهده می شود.
این عمدتا به دلیل،
- عمل رسوب -در پایین مخزن سلول.
- به دلیل از بین رفتن اسید توسط انتشار در حین شارژ.
- تعمیر ناکافی بعد از رفع اتصال کوتاه.
- به دلیل سولفات بیش از حد روی صفحات.
ممکن است یک اتصال کوتاه بین صفحات مثبت و منفی به دلیل شاخه شاخه شدن یا به دلیل خم شدن صفحات ایجاد شود.
شاخه شاخه شدن معمولاً به دلیل گاز بیش از حد است که تمایل به شل شدن مواد فعال از صفحات دارد. ذرات مواد فعال درون الکترولیت قرار می گیرند،
و ممکن است در صفحات منفی جمع شوند به گونه ای که بتوانند اتصال بین صفحات مثبت و منفی ایجاد کنند.
این شاخه شاخه شدن را می توان با استفاده از چوب از جنس ابونیت (پلاستیک سیاه و سفت و سخت) از بین برد. با این چوب می توان فضای بین این دو نوع صفحه را تمیز کرد و مواد شل یا شاخه شاخه ها را از بین برد.
اگر اتصال کوتاه به دلیل خم شدن صفحات باشد، می توان با قرار دادن جداکننده اضافی یا از بین بردن و صاف کردن صفحات به صورت مکانیکی، آن را حذف کرد.
پس از برداشتن اتصال کوتاه باید دقت شود تا با شارژ شدن ثابت با جریان زیاد ، چگالی الکترولیت به حالت عادی بازگردد.
4- نگهداری اتاق باتری سربی اسیدی
در هنگام شارژ باتری احتمال انتشار اسید و گازها زیاد است. اینها ممکن است جو اطراف باتری را آلوده کند. از این رو فضای کافی و تهویه مناسب در داخل اتاق باتری ضروری است.
این گازها می توانند منفجر شوند و از این رو شعله نباید داخل اتاق باتری وارد شود و همچنین سیگار کشیدن در داخل باتری ممنوع است.
حداقل باید یک فن اگزوز با اندازه مناسب وجود در اتاق باتری تعبیه شده باشد تا داخل اتاق از این گازها و رطوبت داخل اتاق عاری شود. دمای داخل اتاق باتری همیشه باید بالاتر از 10 درجه سانتیگراد باشد.
دیوارها ، سقفها ، درها ، قابهای پنجره ، هواکشها ، قطعات فلزی و سایر دستگاههای موجود در اتاق باتری باید در فواصل منظم با پوشش ضد اسید رنگ شوند.
سیم کشی الکتریکی داخل اتاق باید در لوله یا داکت فلزی باشد و لامپ های روشنایی از نوع مقاوم در برابر انفجار باشند.
تمام عناصر سوئیچینگ از جمله فیوزهای برقی و پریز برق باید در خارج از اتاق باتری نصب شوند در غیر این صورت ممکن است خطر آتش سوزی ناشی از جرقه در حین عمل سوئیچینگ وجود داشته باشد.
کف اتاق باید ترجیحا با استفاده از کاشی های سرامیکی به خوبی پوشیده شده باشد. کف و دیوارهای اتاق باید در فواصل منظم تمیز شوند.
اقدامات ایمنی در هنگام کار در اتاق باطری به شرح ذیل می باشد:
- داخل اتاق سیگار نکشید.
- شعله ای را داخل اتاق قرار ندهید.
- هیچ جرقه ای را در داخل اتاق ایجاد نکنید.
- هنگام کار با باتری ، عینک مناسب ضد پاشش اسید ، دستکش لاستیکی بپوشید.
- در طول آماده سازی الکترولیت همیشه اسید غلیظ را کم کم به آب اضافه کنید.
- هرگز آب را در اسید غلیظ نریزید.
کلیه نکات ذکر شده فوق باید روی درب یا هر مکان قابل مشاهده دیگر باتری نمایش داده شود.
قوانین زیر که باید در هنگام کار ، کنترل و سرویس روشنایی اضطراری اتاق باطری رعایت شود.
1- اجازه ندهید که باتری مدت طولانی بیکار باشد، این ممکن است باعث غیرفعال شدن سلول های باتری شود.
2- باتری را با جریان بسیار زیاد شارژ نکنید زیرا سرعت بالای آن باعث بالا رفتن درجه حرارت و تولید زیاد گاز می شود،
و در نتیجه باعث از بین رفتن مقدار زیادی آب و بعضی اوقات سرریز شدن الکترولیت از سلول های باتری می شود.
3- پس از هر بار دشارژ کامل ، باتری باید بلافاصله قبل از بازگشت به حالت شارژ شناور معمولی خود شارژ شود.
در غیر این صورت احتمال رسوب سولفات روی صفحات وجود دارد.
4- همانطور که قبلاً نیز گفته شد، سلولهای باتری باید با سرعت عادی شارژ شوند
تا دیگر احتمال بروز گاز و افزایش دما بیش از 40 درجه سانتیگراد وجود نداشته باشد.
در غیر این صورت به دلیل دمای زیاد ممکن است آسیب به سلولهای باتری وارد شود. در هنگام شارژ باتری ها، نظارت مستمر لازم است،
اگر ایجاد گاز شروع شود و درجه حرارت به حد گفته شده برسد، میزان شارژ را کاهش دهید.
اگر بعد از کاهش سرعت شارژ ، دما هنوز به حد مجاز نزدیک شده باشد، نشانگر اتمام مراحل شارژ است؛
زیرا حتی اگر سرعت شارژ پایین باشد، و دمای باطری بالا برود نشان دهنده ی شارژ شدن آن است.
5- ولتاژ هر یک از سلولهای باتری قبل از اتمام شارژ باید بررسی شود و هر یک از سلول ها به درستی و به همان اندازه شارژ شوند،
و قرائت ها نیز باید با مقادیر ثبت‌شده قبلی مقایسه‌شود.
6- در صورت پایین آمدن سطح الکترولیت درون سلول باتری، باید تا مقداری که در خود سلول مشخص شده است از آب مقطر پر شود.
این امر برای جبران از بین رفتن آب در اثر تبخیر است.
باتری
7- هنگام پر کردن آب مقطر در سلول باتری، باید دقت کرد که سطح الکترولیت موجود در سلول های باتری نباید از خط مشخص شده روی آن بالاتر برود.
در غیر این صورت، ممکن است در جریان ایجاد گاز باتری احتمال سرریز الکترولیت وجود داشته باشد.
سطح بالای الکترولیت همچنین ممکن است باعث نرم شدن آب بندی در قسمت بالای صفحه و نشت متعاقب آن در سلول باتری شود.
8- چگالی باید از حداقل دو هفته از زمان پر شدن اندازه گرفته شود تا از مخلوط شدن کامل آب در الکترولیت اطمینان حاصل شود.
9- باتری باید حداکثر تا حد مجاز دشارژ شود و سپس در 2 تا 3 بار در ماه یک بار شارژ شود.
میزان شارژ باید مطابق آنچه توسط سازنده مشخص شده‌است ، دنبال‌شود. این عمل برای حفظ باتری اسید در حالت عملکردی بسیار مهم است.
10- هنگامی که چگالی الکترولیت اندازه گیری می‌شود، نباید آن را برای اصلاح دما فراموش‌کرد. به این ترتیب، به تمام خوانش هیدرومترها به دمای یکسان ارجاع داده‌می‌شود.
هیدرومتر را باید با آب مقطر تمیز نگه داشته و در غیر این صورت هیدرومتر باعث قرائت نادرست و همچنین باعث خراب شدن کیفیت الکترولیت می شود.
چگالی الکترولیت باید در 1.180 تا 1.240 نگه داشته شود.
کم بودن چگالی ظرفیت باتری را کاهش می دهد و از طرف دیگر مقدار بالای آن برای صفحات باتری مضر است.
باتری
11- باتری پست های برق به طور معمول در حالت شارژ شناور عمل می کند.
در حالت شارژ شناور، یک ولتاژ ثابت از شارژر باتری در طول کار عادی آن در باتری اعمال می شود تا باتری تقریباً در حالت کامل شارژ نگه داشته شود.
در شرایط عادی شارژر باتری بار پست را تأمین می کند و تلفات موجود در باتری را نیز جبران می کند.
اما در صورت تقاضای زیاد هنگام کار همزمان بسیاری از تابلوها و اجزای آنها ، باتری و شارژر ، برای تأمین نیاز ترکیب می شوند.
12- در شرایط عادی شارژ شناور، ولتاژ سلولی، چگالی و دمای سلول پایلوت [4] باید روزانه اندازه گیری شود تا وضعیت باتری به طور کلی پیگیری شود.
اما همان قرائتهای مربوط به هر سلول باتری حداقل یک بار در ماه باید انجام شود تا بر شرایط تک تک سلول ها نظارت صورت گیرد.
13- برای حفظ باتری در شرایط مناسب کار، باتری را باید در هر سه سال یک بار با الکترولیت تازه پر کنید.
14- لازم به ذکر است که سلول پایلوت یک باتری یک سلول باتری است،
که به طور خودسرانه انتخاب‌شده و برای بدست‌آوردن اطلاعات در مورد وضعیت کلی باتری استفاده‌می‌شود.
اما یک سلول پایلوت باید برای یک ماه ثابت باشد و باید در یک ماه آینده تغییر کند.
این توضیحات مختصری در مورد نگهداری باتری پستهای برق‌بود اما همیشه توصیه می شود که دستورالعمل ذکر‌شده در کتابچه راهنمای نگهداری از جانب سازنده نیز رعایت‌شود.
[1] lead peroxide
[2] pure lead
[3] specific gravity
[4] pilot