Использование устройства эффективной зарядки «СВЭЛ-УЭЗ» в источниках бесперебойного питания
Компания ООО «СВЭЛ Энержи» в течение длительного времени занимается исследованиями, направленными на повышение эффективности работы химических источников тока. Нами разработан алгоритм уменьшения внутреннего сопротивления химического источника тока в процессе его заряда или разряда и получен обширный экспериментальный материал, подтверждающий перспективность применения данного алгоритма.
Внутреннее сопротивление химического источника тока, например, аккумулятора, представляет собой сумму активного (омического) сопротивления и так называемого поляризационного сопротивления, связанного с протеканием сложных электродных реакций. Величина омического сопротивления аккумулятора определяется его конструкцией и не может быть снижена; поляризационная составляющая, напротив, может быть существенно уменьшена непосредственно в ходе разрядки или зарядки аккумулятора.
Важнейшей особенностью разработанного нами алгоритма является разделение по времени электрических и химических процессов, путем определенного внешнего воздействия на них (периодического подключения и отключения химического источника тока от нагрузки или внешнего источника энергии). Оптимизируя параметры такого воздействия, можно резко уменьшить поляризационную составляющую внутреннего сопротивления химического источника тока и существенно повысить эффективность съёма и перераспределения энергии. Данный алгоритм может быть реализован как при зарядке химического источника тока, так и при разрядке. Результаты проведенных нами экспериментов доказывают, что энергоёмкость химического источника тока может быть увеличена на 15–50%, в зависимости от его типа и режима работы.
На основе вышеупомянутого алгоритма снижения внутреннего сопротивления химического источника тока, нами были разработаны макетные образцы электронных устройств, реализующих этот алгоритм, как при разрядке, так и при зарядке аккумуляторных батарей различных типов. В частности, в июле-августе 2012 г. был проведен цикл экспериментов по повышению разрядной емкости герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей Solby SL12-7 (12В, 7 А∙ч), входящих в комплект источника бесперебойного питания (ИБП) с номинальной мощностью нагрузки 700 Вт. Суть экспериментов состояла, на первом этапе, в зарядке батарей с помощью модифицированного устройства эффективной зарядки «СВЭЛ-УЭЗ»; на втором этапе – в проведении ресурсных испытаний путем выполнения циклов зарядки и разрядки тестируемых аккумуляторных батарей в типовом ИБП (без использования устройства «СВЭЛ-УЭЗ).
Этап 1. Модифицированное устройство «СВЭЛ-УЭЗ» подключалось между собственным зарядным устройством ИБП и тестируемыми аккумуляторными батареями. Оно обеспечивает зарядку блока из трех последовательно включенных аккумуляторных батарей (АКБ) Solby SL12-7 до номинальной (паспортной) емкости, при этом газообразование практически отсутствует, что соответствует буферному режиму работы АКБ. Испытания проводились с использованием двух комплектов АКБ – исследуемого и контрольного; аккумуляторные батареи в обоих комплектах были одного и того же производителя и из одной и той же партии. Исследуемый и контрольный комплекты АКБ поочередно устанавливались в один и тот же ИБП. В процессе испытаний измерялись следующие параметры: выходная мощность ИБП; время работы ИБП на заданной мощности; мощность, снимаемая непосредственно с блока АКБ; напряжение на выходе блока АКБ; температура на поверхности одной из испытуемых АКБ.
На основании данных, полученных в ходе испытаний, были построены усредненные кривые разрядки исследуемых и контрольных АКБ, приведенные на рис. 2.
Этап 2. По окончании первого этапа исследований, исследуемые АКБ были отправлены в лабораторию ЗАО «Энергетические технологии», с целью проведения ресурсных испытаний. В течение месяца было выполнено около 60 зарядно-разрядных циклов, когда ИБП с установленным в него комплектом исследуемых АКБ сначала заряжался в штатном режиме (с использованием собственного зарядного устройства), а затем разряжался на нагрузку мощностью 600 Вт. Средний разрядный ток АКБ в таком режиме работы составлял около 3С, а глубина разрядки (до момента программного отключения нагрузки ИБП) – около 30% от номинальной емкости АКБ.
В ходе испытаний были получены следующие результаты:
• Время работы ИБП на нагрузку 550 Вт при зарядке АКБ с помощью устройства «СВЭЛ-УЭЗ» увеличивается на 60–65%, по сравнению с типовым режимом зарядки (рис. 2);
• В последующих зарядно-разрядных циклах, осуществляемых только в типовом режиме, без использования устройства «СВЭЛ-УЭЗ», разрядная емкость тестируемых АКБ устойчиво превышала разрядную емкость контрольных АКБ на 40-50% (рис. 2);
• Ресурсные испытания при разрядной мощности 600 Вт не выявили деградации исследуемых АКБ (рис. 3); некоторое снижение измеряемой разрядной емкости АКБ связано с существенным (на 12-15°С) понижением среднесуточной температуры окружающей среды за период испытаний (температурная зависимость емкости АКБ Solby SL12-7 составляет ~0.5%/°С);
• Это означает, что полученное при их первоначальной «обработке» устройством «СВЭЛ-УЭЗ» улучшение структуры поверхности активной массы АКБ носит долговременный характер;
Наибольшая эффективность новой методики зарядки АКБ может быть достигнута в случае предварительной глубокой разрядки АКБ и последующей их зарядки до полной паспортной емкости с помощью устройства «СВЭЛ-УЭЗ».
Более подробную информацию о проведенных экспериментах можно найти на нашем сайте: www.swel-energy.com
Использование устройства эффективной зарядки «СВЭЛ-УЭЗ» при зарядке герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей значительно увеличивает рабочую поверхность активной массы АКБ, наряду с улучшение ее структуры. Как показали наши эксперименты, это улучшение носит устойчивый и долговременный характер. Увеличение поверхности, во-первых, обеспечивает меньшую плотность зарядного и разрядного токов, что позволяет, например, значительно более эффективно разряжать аккумуляторную батарею большими токами. Во-вторых, это приводит к повышению порога газообразования при зарядке, что, в свою очередь, открывает возможность повышения зарядного напряжения в буферном режиме работы АКБ, то есть – дополнительного увеличения зарядной и разрядной емкости АКБ.
В результате, энергетические характеристики свинцово-кислотных АКБ могут быть улучшены на 30–50%; в перспективе, при использовании комбинированного зарядно-разрядного устройства, реализующего алгоритм «СВЭЛ-энержи», его эффективность будет еще выше.
Данная инновационная технология может быть с успехом использована как в системах бесперебойного и резервного электропитания, так и во многих других отраслях экономики, где применяются аккумуляторные батареи и другие химические источники тока:
Рис.1. Преимущества, получаемые от использования устройства «СВЭЛ-УЭЗ» в ИБП.
Рис. 3. Ресурсные испытания АКБ, обработанных устройством «СВЭЛ-УЭЗ», в составе ИБП.
English
Русский
