鉛バッテリーの使用と復元私の経験

最近、UPSで別のバッテリー交換を行っていました。 私は、鉛蓄電池の正しい使用法、そのデバイス、プロセスの化学的性質についてさらに深く研究することにしました。

電池の価格はコースのために上昇しており、それらを買うことは不採算になります。

バッテリーを長持ちさせることは可能ですか？ 機器が長持ちし、まったく気にならないように、それらを最大限に活用する方法は？

私の経験を共有したいです。 猫の下で誰が気にしてください...

長いバッテリー寿命。

無停電バッテリーの場合、メーカーは20時間の容量、つまり20時間の放電でバッテリーが与える容量を書き込みます。

しかし、無停電電源システムにはそのような体制はありません。 バッテリーで約30分間作動します。 そして、通常5-10。

7.2 Ahの宣言された容量のCSB GP1272バッテリーのデータシートからプレートを見てみましょう。



したがって、10.8ボルトの電圧まで1時間放電すると（推奨されなくなります。そうしないと、リソースが失われます）、5.23 Ahになります。 宣言された7.2からすでに非常に遠いですね。

30分であれば、4.38
10分であれば、3.1は容量の43％に過ぎません！

結論：鉛電池は大電流を流すのを好みません。

私たちは宣言された能力を製造業者の良心に任せて、どのように進めるのが最善かを考えます。

そして、これがその方法です：

1つのバッテリーを搭載した無停電電源装置は、コンピューターの電源には適していません。 おそらく、非常に弱いオフィスマシンを除きます。

さて、または彼らは数分で動作し、バッテリーはすぐに死に、容量の3分の1さえも与えません。

無停電電源装置自体は、書き込まれた300ワットの負荷にしばらく耐えることができ、耐えることができますが、内部のバッテリーは非常に困難です。

このような無停電電源装置は、低電力デバイス（ルーターなど）、ネットトップ、または小さなモニターを備えた非常に弱いオフィスシステムに電力を供給するのに適しています。
コンピューターに電力を供給するには、2つのバッテリーを備えた無停電バッテリーを使用する必要があります。 通常、これらはスマートデバイスです。

これは、容量が2倍になるだけでなく、電流が2倍少なくなります。 そのため、アンペア*時間でバッテリーをより多く返すことができます。

また、PFC補正機能を備えた高品質の電源を使用し、コンピューターで高効率を実現できれば便利です。
優れた電源を使用すると、損失が少なくなり、バッテリー寿命が長くなります。

長いバッテリー寿命

いくつかの無停電電源装置のバッテリーは5〜6年生きるのに、他のバッテリーは1年で死んでしまい、そこからインストールする必要があります。 それを理解してみましょう。

これを行うには、データシートからこのチャートを見てください。



次に、温度計を使用して、部屋とバッテリーコンパートメントの温度を測定します。
ここでチャートを見てみましょう。 バッテリーの温度が20〜25度（通常の屋内）の場合、寿命は5年です。 35の場合、2倍少ない！ そして、40を超える場合、バッテリーの寿命は2年未満です。

結論：バッテリーは冷たくなければなりません！ まあ、それは、室温より高くありません。
温度が上昇すると、化学プロセスと電解質の蒸発が加速されます。

それでも、充電電圧の温度補償などがあります。
一部のデータシートでは、それが示されています。 しかし、多くの場合、それらは単に摂氏20または25度のモードをもたらします。

データシートからのチャートは次のとおりです。



異なる温度の充電電圧は異なり、バッテリーコンパートメントの実際の温度に応じて調整する必要があります。 高度なUPSはこれを自分で行うことができます。 しかし、ほとんどの場合、そこにある充電器は愚かであり、バッテリーを加熱することに加えて、充電電圧を上げてバッテリーを沸騰させます。

実際のデバイスでの状況を見てみましょう

スマートUPSが2台あります。 一本は次のようなものです。



そして、他のAPC smart 700は次のようなものです。



さて、CS500の2つのシンプルなAPCバック。

スマートデバイスには1つの機能があります。 ビッグアイアントランスフォーマー（BZHT）があります。



UPSが接続されているときは常にアクティブです。 そして彼は自分自身を暖めています！ ネットワークから給電されると、このBZHTは自動変圧器のモードで動作し、巻線を切り替えることで電圧を増減できます。 同様に、真空管テレビの祖父のための変圧器で、しかし自動的にのみ。 それから充電中です。 最新のUPSでは、充電は別のインパルスで行われます。

イッポンでは、この変圧器は30ワットの熱を放出します。 そしてAPCではほぼ20。
（測定されたアイドル消費）

部屋の温度とUPSのバッテリーコンパートメントの温度を測定しました。

充電電圧も測定しました。

これが判明しました：
部屋の温度は25度です。
Ippon UPSの温度は25度です。
APC内の温度は34度です！
Ipponの充電電圧は27.5 V、APCの場合は27.2 Vです。

Ipponにはクーラーがあります。 そして、接続されると常に回転します。 これが最もクールなメーカーではないという事実にもかかわらず、設計者は冷却を担当しました。 しかし、充電器はLM317で最も単純なリニアです。 そして、25度の屋内では電圧が高くなっています。

APCの状況は悪い。 強制冷却はなく、設置はきつく、変圧器はバッテリーコンパートメントを加熱します。 また、充電電圧はほぼ同じですが（温度補正が行われている場合もあります）、それでもバッテリーは急速に消滅します。

私がすること

Ipponでは、充電電圧をわずかに下げます。 簡単です。 抵抗を計算してLM317分圧器チェーンにはんだ付けすれば十分です。 だから私はやった。 これで、電圧は27.15vです。

APCの場合、クーラーをそこに設置することにしました。 もちろん、バッテリーをケースから取り出すこともできます。 しかし、この決定は美的ではないように思えました。 さらに、UPS自体のコンポーネントはより良く冷却され、コンデンサは乾燥しません。

ベンチツールを取りに行きます：

さて、小さなAPCバックCS500では、何もする必要はありません。 パルス充電器があり、ほとんど暖まりません。 電圧は正常範囲内です。

だから、長いバッテリー寿命のために必要です

温度条件を提供します。

サーバールームの場合、これはバッテリーを別の部屋、キャビネット、ボックス、換気/冷却に移すことです。

従来の無停電システムの場合、これはクーラーの導入であり、ホットケース外のバッテリーの取り外しです。

充電電圧とバッテリー温度が一定であることを確認してください。

必要に応じて充電電圧を修正します。

バッテリーのテストと回復

今では私にとって興味深いものになりました。 使用済みのバッテリーを復元しようとすることはできますか？ 枯れ、失われた容量。

インターネット上にはナンセンスで偽物がたくさんあることは明らかです。 そもそも、この問題の本質を少し研究し、理論を読むことにしました。

この本を読みました。 そして、 ここにあります。 また、Habréに関する記事もあります 。

読み取りからの結論

1. 奇跡はあり得ません。 特定の症状がある場合にのみ、比較的生きているバッテリーを回復することができます。 バッテリーがショートしている場合、プレートが砕けたり、脱落した場合、ここでは何もしません。 色だけで！
2. 回復プロセスは非常に長くなります（1つのバッテリーで約1週間）。 したがって、これを「手動で」行うことは非常に労働集約的であり、実験の段階でも意味がありません。 自動化されたプロセスのみが理にかなっています。
3. 無停電システムで作動していたバッテリーの復元を試みることができます。 なぜなら、これらのバッテリーの容量が失われる主な理由は、最適でない充電モードと放電モードによる一定の再充電と硫酸化の結果としての水の損失だからです。
4. バッテリーをパルスで充電および放電することをお勧めします。 そのため、正しい構造の沸騰と結晶がより少なく形成されます。
   

バッテリーのテストと復元のために実験的なインストールを行いました。

彼女の図は次のとおりです。


クリック可能

「頭脳」として、Arduino nanoを使いました。 電流源は、電流と電圧を制御する実験用電源です。 外部との通信用-Bluetooth HC-05モジュール。

キーQ1は充電を接続します。 Q3は負荷R4を放電に接続します。 Arduino ADCの電圧制御用の分周器R6 / R8。

このインスタレーションの主なアイデアは、それがそれ自体で遠くのどこかで動作し、食べ物/飲み物を求めないことです。 時々、そこで何が起こっているのかが一目でわかり、それに近づく必要さえありません。

これまでのところ、すべてが「鼻水」で行われています。 これらがすべて役に立つかどうかはわかりません。そのため、私はボードとケースをまだ気にしませんでした。



この問題はすべて、ターミナルからリモートで制御されます。



このスキームでは、プログラムに応じてさまざまな充電/放電サイクルを実行でき、プロセスに費やされるおおよその電気量を考慮します。 バッテリーの消費量と供給量を判断できます。

操作アルゴリズムは次のとおりです。

充電は、0.5秒の充電と1秒の緩和のインパルスです。
パルス放電1/1秒
充電電圧の測定は一時停止されます（通電されません）
放電電圧測定には負荷がかかっています。

3分間充電または放電してから、電圧を測定し、データをBluetoothモジュールに送信して、続行するかどうかを決定します。

脱硫プログラムもあります。 彼女は長いです。

「アライメント」の最初の3サイクル。 これはわずかな電流料金で、10時間かかります。
その後、放電/充電サイクル。

「実験ウサギ」を選択してください

バッテリーNo. 1 Sven。 （記事の冒頭の写真）

これは2012年のバッテリーです。 UPSはそれを誓いません。セルフテストに合格しますが、容量はほとんど残っていません。 彼女は、ルーターにロードされたまま10分間中断しません。 彼女は新しくてゴミでした、そして6年の仕事の後に角と足がありました:)しかし、いじめのために-それはそれです。

蓋を開けて缶の中を覗くと、バッテリーの電解質が著しく不足していることがわかりました。

バッテリーNo.2一本



彼女は2014年に、隣接するバッテリーのペアで瓶がショートするまでスマートタイプのUPSで働いていました。 最近起こった。 それは4年以上の稼働時間です。 彼女はかなりゆでて、それに水を加えなければなりませんでした。

蒸留水で補充する

電解質ではなく水です。 葉が水であり、硫酸が結合した状態でプレート上に残るためです。 普通の水道水はすぐにバッテリーを破壊します。

次のように追加する必要があります。

充電済みのバッテリーを補充します。 動作中に電解質レベルが変化し、充電されると最大になるためです。 オーバーフローがなかったこと。
鈍い針の付いた注射器を使用して、プレートに水を直接滴下します。 そして、懐中電灯を見てください。
プレートが濡れている必要がありますが、水が落ちないようにする必要があります。
数時間後に水が吸収されるまで、手順を2〜3回繰り返します。

テストバッテリーNo. 1では、約50 mlの水を追加しました。 バッテリーはほとんど乾いていました！ バッテリーNo. 2を少し減らしましたが、各瓶に6〜8個のキューブを追加しました。

水を加えた後、電圧が低下しました。 水は長時間乾いたプレートの部分に関係しており、どのような堆積物があるのか​​明確ではありません。

そのため、不溶性の堆積物（硫酸鉛とα酸化鉛）により、バッテリーが正常に動作しないと仮定します。 彼らは大きな抵抗を持ち、プレートのセクションを不動態化します。 さらに、これらの堆積物は密であり、電解質はそれらに浸透しません。 比表面積は小さく、電解質の循環はありません。 その結果、症状：バッテリー容量の損失、大きな内部抵抗（バッテリーは大きな電流を流すことができません）、充電時に沸騰します。

この状態のバッテリーは、パスポートの容量を放棄することさえあります。 しかし、すごい低電流のみ。 したがって、これによる実用的な利点はありません。

回復サイクルのタスクは、「有害な」塩を溶解することです。 そして、正しいモードで充電することにより、正しい構造で新しい構造を作成します。

バッテリー1には長い調整が必要でした。 つまり、充電サイクルは期待通りです。
充電し、待って、電圧が下がります。 その後、再び充電します。

水の沸騰が長引くと、プレート上に異なる特性の不均一な堆積物が形成されたと思います。 同じプレート内で異なる電荷が発生します。
残念ながら、放電/充電に関するこのバッテリーのさらなるテストにより、缶の1つにプレートが腐敗していることが明らかになりました。 これは、放電曲線上の「ステップ」と見なされます。

次のようになります。



左側は通常のビット曲線です。 右側は、プレートの一部が折り曲げられたときに何が起こるかです。

バッテリー番号2は、ほとんど調整する必要がありませんでした。

その中の電解質は、隣接するバッテリーの事故のために急速に蒸発し、難溶性の堆積物を形成する時間がないことを示唆しています。

私は彼女に2サイクルの放電/充電を運転しました。

実際に近い条件でのテストには、60Wの電球に搭載されたAPC Back CS500を使用しました。 電球の出力は既知であり、測定されています。UPsaの効率も測定され、80％に相当します。 稼働時間から、供給された容量を計算することが可能になります。

テストのセットアップは次のとおりです。



水を加えた後、回復サイクルを実行する前に、UPSから1番目のバッテリーを通常の方法で充電し、電球に放電しました。

ランプは8分間燃焼し、バッテリーは9.5Vに放電しました（負荷状態で測定）。 その後、無停電電源装置がオフになりました。 これらのベンチマークごとに8分かかります（復旧手順の前）。

私は回復する前にバッテリー2号を苦しめ始めませんでした。 彼女はまだ元気で、最大9.5vの放電で彼女は殺されます。

復元後、同じスタンドで電球1個のバッテリー番号1をテストし、...
彼女は16分間続きました。
これは以前の2倍の長さです。 そして、これは6.5Aの平均電流です。
もちろん、腐ったプレートを保存するものはありませんが、私はダイナミクスが好きでした。
この死んだバッテリーでさえ、屋根裏部屋や地下室のどこかのルーターやスイッチに電力を供給するために使用することができ、それは30-40分続きます。
1.73 Ahの後、最大0.87 Ahのリモート容量

回復後のバッテリーNo. 2は、電球のあるスタンドで37分間持続しました。

同時に、9.5ではなく10.5ボルトまで放電しました。 それはカルシウムであり、9.5まで排出することはできません。
所定の容量は、6.5 Aの平均電流で4 Ahです。

これを上部のデータシートのタブレットと比較してください。 もちろん別のバッテリーでDatashitが、これは非常に重要ではありません。

この表には6.5Aの値はありませんが、セルあたり1.75vの電圧の列が隣接しています。
およそ数えたところ、現在のバッテリーがデータシートで6.5Aを保持するのに50分かかりました。

これは、バッテリー番号2が比較的新しいバッテリーの容量の約74％を提供することを意味します。 4年以上の仕事と経験豊富な事故の後、それは悪くないと思います。

このバッテリーは引き続き機能します。

一般的に、重要な作業に再生電池を使用することはお勧めできません。
しかし、二次的には、低電力で重要ではない機器に電力を供給するために使用できます。

また、このユニットを使用して、使用済みバッテリーのテスト放電/充電を約1年に1回実行する予定です。 破壊、バッテリーの短絡、無停電電源装置の焼損による事故を起こさないように、それらの容量と適合性を評価します。

ご清聴ありがとうございました。誰かがお役に立てば幸いです。

バルナウルでの実験用にバッテリーを寄付したい人は、PMでお願いします。