Testarea bateriilor. Tipuri de defecte

• Coroziunea grilei pozitive
• Acumularea (revărsarea) de sedimente
• Coroziunea punţii de plumb
• Sulfatarea plăcii
• Scurtcircuite grave (sfărâmături de pastă)

Fiecare tip de acumulator are multe moduri de defectare, dintre care unele sunt preponderente. În cazul acumulatoarelor cu Pb-acid imersate, tipurile predominante de defecte sunt cele listate mai sus. Unele se manifestă odată cu utilizarea, precum acumularea sedimentelor datorită ciclurilor excesive de descărcare/încărcare. Altele apar în mod natural precum creşterea pozitivă a grilei (oxidare). Este doar o chestiune de timp până când acumulatorul se va defecta. Întreţinerea şi condiţiile de mediu pot reduce sau pot mări riscul defectării premature.

Coroziunea grilei pozitive este tipul de defect de aşteptat pentru acumulatoarele Pb-acid. Grilele sunt aliaje din plumb (calciu-plumb, antimoniu-plumb, seleniu-antimoniu-plumb) care se transformă în timp în oxid de plumb. Deoarece oxidul de plumb este un cristal mai mare decât aliajul din plumb, electrodul se măreşte. Rata de creştere a fost descrisă foarte bine şi este luată în calcul la proiectarea cumulatoarelor.

În multe din fi şele informative ale acumulatorilor, există o specifi caţie referitoare la spaţiul liber de la capătul recipientului lăsat pentru îngroşarea electrodului, în conformitate cu durata de viaţă estimată, de exemplu 20 de ani.

La sfârşitul duratei de viaţă proiectate, electrozii s-au îngroşat sufi cient pentru a împinge în sus partea superioară a acumulatorului, însă ciclurile de descărcare şi încărcare excesive, temperatura şi supra-încărcarea pot mări viteza de corodare a plăcii pozitive. Impedanţa va creşte în timp, corespunzător cu creşterea rezistenţei electrice a grilelor ce transportă curentul. Totodată impedanţa creşte în timp ce capacitatea descreşte, aşa cum este descris în fi g. 2.

Acumularea (scuturarea) de sedimente este o funcţie a sumei de cicluri de descărcare şi încărcare pe care un acumulator le suportă. Acest lucru poate fi observat adesea la acumulatorii UPS, dar şi la alte tipuri de acumulatori. Scuturarea constă din desprinderea de pe electrozi de material activ, care se transformă în sulfat alb de plumb. Acumularea de sedimente este al doilea motiv pentru care producătorii păstrează un spaţiu în partea de jos a recipientelor, pentru a permite depunerea unei cantităţi de sedimente înainte de a ajunge în punctul în care depăşeşte partea de jos a electrozilor, făcând acumulatorul inutil.

Tensiunea de regim va scădea, iar valoarea scăderii tensiunii depinde de cât de puternic este scurtcircuitul. Scuturarea în cantităţi rezonabile este normală. Unele modele de acumulatori au electrozii înfăşuraţi astfel

încât sedimentele sunt păstrate pe electrod şi nu pot să cadă în partea de jos. De aceea, sedimentele nu se acumulează în cazul modelelor cu electrozi înfăşuraţi. În acumulatorii UPS se găseşte cea mai obişnuită utilizare a electrozilor înfăşuraţi. Coroziunea punţii de plumb (care este conexiunea dintre electrozi şi borne) este greu de detectat chiar şi prin inspecţie vizuală, deoarece apare aproape de partea

superioară a acumulatorului şi este ascunsă de capac. Acumulatorul se va defecta datorită absorbţiei mari de curent atunci când cade tensiunea de reţea CA. Căldura acumulată la descărcare va topi şi apoi va crăpa cel mai probabil corpul acumulatorului şi întregul banc va fi deconectat, având drept rezultat o defectare catastrofală.

Sulfatarea electrozilor este o problemă a căii electrice. Urme de sulfatare a electrozilor se pot descoperi printr-o inspecţie vizuală completă. Acesta este un proces de convertire a materialului activ al electrozilor pentru a inactiva sulfatul alb de plumb. Sulfatarea se datorează fi e setării unei tensiuni scăzute a alimentatorului fi e reîncărcării incomplete după o întrerupere. Sulfaţii se formează atunci când nu este setată o tensiune destul de înaltă. Sulfatarea va duce la o impedanţă mai mare şi o capacitate mai scăzută a acumulatorului.

• Uscarea (pierderea compresiei)
• Sulfatarea electrozilor (a se vedea mai sus)
• Scurtcircuitări diverse
• Scurgerea bornelor
• Ambalări termice
• Coroziunea grilei pozitive (a se vedea mai sus)

Uscarea este un fenomen care apare din cauza încălzirii excesive (lipsa unei ventilaţii adecvate), a supraîncărcării – care poate cauza temperaturi interne ridicate, temperaturii ambientale ridicate (în cameră), etc. La temperaturi interne ridicate, celulele sigilate se vor aerisi prin PRV. Atunci când este aerisit destul electrolit, fibra de sticlă nu mai este în contact cu electrozii şi astfel creşte impedanţa internă, capacitatea acumulatorului reducându-se.

În unele cazuri, PRV-ul poate fi înlăturat şi se poate adăuga apă distilată (dar numai în cele mai rele cazuri şi de către o societate de service autorizată, deoarece înlăturarea PRV-ului poate anula garanţia). Acest tip de defect este uşor de detectat prin măsurarea impedanţei şi este unul dintre cele mai obişnuite pentru acumulatorii VRLA.

Scurtcircuitele grave şi cele minore (scurtcircuit dendritic) au loc din diferite motive. Scurtcircuitele grave sunt de obicei cauzate de bucăţi de sfărâmături de pastă care împing prin fi bră şi scurtcircuitează electrodul adiacent (polaritate opusă). Scurtcircuitele minore, pe de altă parte, sunt cauzate de descărcări profunde. Atunci când greutatea specifi că a acidului scade prea mult, plumbul se va dizolva în acesta.
Deoarece lichidul (şi plumbul dizolvat) este imobilizat într-o fibră de sticlă, la reîncărcarea acumulatorului, plumbul iese din soluţie formând în interiorul fi brei fi re metalice fi ne cunoscute sub numele de dendrite. În unele cazuri, dendritele de plumb scurtcircuitează celălalt electrod prin fibră.

Tensiunea de menţinere poate scădea puţin, dar măsurarea impedanţei poate descoperi uşor acest tip de defect, fiind vorba de o scădere a impedanţei şi nu de o creştere obişnuită ca în cazul uscării. Vezi fig. 2, celula anormală. Ambalările termice au loc atunci când componentele interne ale acumulatorului se topesc într-o reacţie care se autosusţine. În mod normal, acest fenomen poate fi prevăzut într-un interval de la cel mult patru luni la cel puţin două săptămâni înainte de avea loc. Înaintea apariţiei ambalării termice se vor mări impedanţa ca şi curentul de menţinere.

Ambalările termice sunt uşor de evitat prin utilizarea alimentatoarelor cu compensare de temperatură şi prin ventilarea adecvată a carcasei/camerei acumulatorului. Alimentatoarele cu compensarea temperaturii reduc curentul de încărcare la creşterea temperaturii.

Trebuie reţinut că încălzirea este o funcţie pătratică a curentului. Deşi ambalările termice se pot evita prin utilizarea alimentatoarelor cu compensarea
temperaturii, cauza ascunsă ramâne încă prezentă.

• Pierderea treptată a capacităţii
• Carbonatarea
• Efecte ale încărcării de menţinere (plutire)
• Cicluri de descărcare / încărcare
• Contaminarea cu fi er a electrozilor pozitivi

Acumulatorii NiCd par să fi e mai rezistenţi decât cei cu Pb-acid. Preţul de cumpărare este mai mare, dar costurile totale sunt similare cu cele ale acumulatoarelor Pb-acid, mai ales în cazul în care cheltuielile de întreţinere sunt utilizate în ecuaţia costului total. Totodată, riscul unei avarii catastrofale este mult mai mic decât în cazul acumulatoarelor VRLA. Tipurile de defecte ale acumulatoarelor cu NiCd sunt mult limitate faţă de cele ale acumulatoarelor cu Pb-acid.

Pierderea treptată a capacităţii are loc datorită procesului normal de îmbătrânire. Ea este ireversibilă, dar nu este catastrofală precum îngroşarea grilei acumulatorilor cu Pbacid. Carbonatarea este treptată şi este reversibilă. Aceasta este cauzată de absorbţia de dioxid de carbon din aer în electrolitul din hidroxid de potasiu şi de aceea este un proces treptat. Fără întreţinere adecvată, carbonatarea poate face ca sarcina să nu mai poată fi alimentată, ceea ce poate fi catastrofal pentru echipamentul respectiv. Poate fi eliminată prin înlocuirea electrolitului.

Efectele încărcării de menţinere duc la pierderea graduală a capacităţii datorită perioadelor lungi de încărcare de regim fără a trece printr-un ciclu de descărcare/încărcare. Acest lucru poate duce o pană catastrofală a echipamentului alimentat. Acest lucru poate fi evitat prin întreţinerea de rutină. Aceste efectele sunt reversibile trecând acumulatorul printr-un ciclu complet o dată sau de două ori.

Acumulatorii NiCd, cu electrozii lor groşi, nu sunt potriviţi pentru aplicaţiile ce implică cicluri numeroase de descărcare şi încărcare. Acumulatorii cu durată mai scurtă, au în general electrozi mai subţiri pentru a se descărca mai repede datorită suprafeţei mai mari. Electrozi mai subţiri înseamnă mai mulţi electrozi pentru o mărime şi capacitate a recipientului şi deci o suprafaţă mai mare. Electrozii mai groşi (într-un recipient cu aceeaşi mărime) oferă o suprafaţă mai mică.
Contaminarea cu fi er este provocată de corodarea electrozilor şi este ireversibilă.

Project Manager- Ionut Gaucă