Сразу отмаза - всё что будет написано ниже компиляция прочитанного, а затем испытанного "на собственной шкуре" на протяжении 5 последних лет, личный опыт as-is. На все возможные косяки и "подводные камни" свинца я наступал как дома так и на работе. Писать в комментах что я в чём то не прав бесполезно, я препираться не намерен, свой опыт я не променяю на чужой (и уж тем более чужую теорию). Ставьте минус и пилите свой пост типа "VoronNew натрындел там то и там то" с удовольствием почитаю...
Так же не буду глубоко вдаваться в конструкцию аккумуляторов, кому действительность интересно найдёт любую информацию, но чисто для сведения ЛЮБОЙ 12V свинцовый аккумулятор является сборкой из 6 ячеек по 2V объединённых в одном корпусе внутренними перемычками. Так же такой момент - я дальше часто буду упоминать "срок жизни" аккумулятора не важно реальный или рекомендованный производителем. Это НЕ означает, что по истечению оного аккум "кирдык" обычно это потеря ёмкости на 20-40% от номинальной (именно НА, а не ДО). И ничто не мешает после этого срока эксплуатировать аккум дальше. На семейном авто аккум в итоге был укатан до 10% от изначального номинала..
Итак рассмотрим 3 самых распространённых типа свинцовых аккумуляторов (кроме них идут всякие панцирные, OPzV, OGI, HLT- HZT).
1. Самые известные и распространённые стартерники (до кучи и самые дешёвые потому страстно любимые любителями экономии). Предназначены в первую очередь для кратковременной выдачи чумовых пусковых токов с последующим зарядом (эдакое микроциклирование, микро потому как если стартер исправен на завод авто уходит ооочень мало заряда). Такой момент - все эти заявляемые 500А и даже 700 или 800А по факту авто с исправным стартером НЕ нужны (народ замерял токовыми клещами вроде как до 250А доходило), мало того что это зачастую токи указанные по DIN (это как раньше на китайских магнитолах PMPO) так ещё они указаны для температуры 20-25С. Свинцовики с температурой довольно сильно теряют токоотдачу и чтоб в морозы эдак -40С хоть что то осталось и делаются аккумы с такими высоченными токами.
Для обеспечения высоких токов стартерники имеют увеличенное количество пластин и как следствие они более тонкие и быстро изнашиваются. Электролит жидкий и пластины просто погружены (висят) в нём, за это их кличут наливными. И именно из за этого они должны располагаться строго вертикально. От тряски и вибраций или просто "так захотелось" намазка может упасть и привести к закорачиванию соседних пластин даже в вертикальном положении аккума. Сейчас появилась разновидность наливных где пластины в конвертиках, но тем неменее электролит плескается.
В виду тонких пластин слабо подходят для длительных и глубоких разрядов потому как быстро дохнут. Не рекомендуются для автономии, но есть те кто их использует и довольны.
Если всё же решитесь использовать помните ещё один момент - стартерники рассчитаны на заряд до более высокого напряжения чем его обеспечивают зарядные не предназначенные для них. Так у меня авто догоняет напряжение на аккуме до 14,7V (может и больше на трассе не мерил, а это было на холостом ходу). В то же время контроллер панелей (если он не имеет возможности выбора пресета под стартерники SLA) заряжают максимум до 14,4V. Если аккум стоит на холоде ему нужно более высокое напряжение заряда - термокомпенсация..
Именно поэтому я убил свой Exide 90а*ч, мало того что он стоял на неотапливаемой лоджии так ещё стоял пресет до 14,4V и в последствии выяснилось, что контроллер завышал показания напряжения, а реально оно было на 0,3V ниже :( и из за тотального недозаряда за год с копейками ёмкость упала более чем в двое.
2. AGM аккумуляторы которые стоят думаю не ошибусь если скажу во ВСЕХ ИБП, и есть некоторое кол-во сделанных по этой технологии стартерников.
Отличаются от стартерных более толстыми пластинами и главное тем, что жидкий электролит находится не в свободном состоянии, а впитан в пористые маты. Но тем не менее он жидкий и если такой мат хорошенько выжать то получим некоторое кол-во разведённой кислоты :). Благодаря этим самым матам электролит не плескается и такие аккумуляторы прекрасно работают лёжа на боку. И так как нет свободного места куда может осыпаться шлам абсолютно не знают что такое КЗ меж пластин.
Так же благодаря более толстым пластинам лучше переносят глубокие разряды. Из минусов как всегда на первом месте ЦЕНА. Ну и более слабая токоотдача по сравнению со стартерниками так как электролит будучи впитанным в маты хуже перемешивается, но это не критично нигде кроме авто (но даже в авто их токоотдачи хватает).
По моему мнению именно эти аккумуляторы то с чего в принципе стоит начинать, если таки есть средства на них.
3. GEL - вот честно скажу никогда не общался с ними (никто из производителей ИБП не удосужился поставить их в свои изделия), если продавцы пишут на ИБП GEL - пиздят. В этих аккумах в отличие от AGM электролит находится в загущённом виде типа желе. В плюсы записывается ещё меньшая чувствительность к глубоким разрядам и ещё большее кол-во циклов, и повышенная виброустойчивость. В минусы ещё более низкая токоотдача и опять же ЦЕНА.
Теперь об общих чертах всех этих 3х аккумов.
Если проводить аналогии то свинцовый аккумулятор это почти солдат срочной службы - если он чем то не занимается, то начинает страдать хернёй и чем дольше это происходит тем больше шансов, что это плохо закончится.
То есть он должен либо вкалывать в поте лица - работая циклами (повторение заряд\разряд и так по кругу), либо не напряжно трудиться находясь в буферном режиме (постоянное стояние под лёгким наддувом в ожидании "а вдруг война а я уставший").
При бездействии же начинается саморазряд и сульфатация. После короткого простоя сульфатация вполне себе обратима тем же трудом (не глубокое циклирование мааалыми токами), либо специальными приспособами в виде либо самодельных мыргалок или зарядники с режимами десульфатации. Если же простой длительный, то кристалы становятся крупными и не саморассасываются от работы поэтому либо спецдевайсы (в надеже, а вдруг да поможет), либо на помойку (коли от сульфатации распёрло бока аккума можно сразу на помойку).
Жаль у меня не осталось фоток засульфатировавшися аккумов, но они обычно прекрасно отличимы от исправных - тупо небольшие выпуклости на пластиковом корпусе аккумулятора.
Именно небольшие, а не так:
Это последствия терморазгона, типа самовозбуджения когда аккум начинает запасённую энергию переводить на нагрев, происходит резкое закипание и испарение электролита. Зато это фото прекрасно иллюстрирует прочность корпусов аккумуляторов из ABC пластика.
И если уж я сравнил свинцовик с солдатом срочной службы, то и требования примерно одинаковые:
1. если вкалывать в поте лица, то не долго (не глубокий разряд применительно к аккуму). Срок жизни аккума при работе в таком режиме определяется количеством циклов, чем они глубже тем их меньше.
2. после интенсивного труда непосредственно сразу кормёжка (заряд), а не так - ты поработай сейчас, а покормлю тебя я завтра.
3. кормёжка ДО ОТВАЛА - любимое занятие свинцовых аккумов находиться в полностью заряженном состоянии.
4. лёгкий не напряжный труд (буферный режим) может длиться дооолго, но таки с периодическим тяжким трудом чтоб он не забыл как это РАБОТАТЬ.. У аккумуляторов это называется КТЦ (Контрольно Тренировочный Цикл), он служит для того чтоб нагрузить аккум, а заодно увидеть способен ли он ещё работать и оценить остаточную ёмкость.
Срок службы аккумулятора в таком режиме определяется годами (разные производители для разных моделей своих аккумуляторов дают сроки временами отличающиеся более чем в 2 раза).
5. в обоих случаях (тяжкий и лёгкий труд) должны соблюдаться комфортные условия - температурный режим.
Теперь всё это в картинках на примере даташита AGM аккумулятора марки Leoch (не хуже не лучше других именитых брендов) с рекомендованным сроком службы в буферном режиме 10-12 лет:
Прекрасно видно, что если хотим чтоб аккум проработал как можно дольше глубоко его не разряжаем, и когда делается расчёт необходимого для автономной системы кол-ва аккумуляторов берём с запасом. Ну либо заранее миримся с тем что оно издохнет быстро, тащим его на цветмет по 55р за кг. и бежим за новым :)
Вчера меня спрашивали стоит ли покупать аккумуляторы технологии GEL или остановиться на AGM. Сам я не эксплуатировал GEL поэтому своего мнения на его счёт не имею, просто сравнивайте данные из даташита & цену и решайте что выгоднее (но продавцы альтернативы активно продвигают именно GEL).
Это график одного из самых часто предлагаемых GEL Challenger G12-100H
По стоянию в буферном режиме оба этих аккума Леоч и Челленджер заявляют 12 лет.
Другое дело, что в реальности эти 12 лет подозреваю получить невозможно. Так как создать в быту идеальные условия при которых рассчитывается срок эксплуатации производителем фактически невозможно.
Сейчас продемонстрирую почему. Главная причина это температурный режим. Смотрим картинку из даташита леоча (челленджер в своём даташите такого графика не приводит - может чтоб не расстраивать?).
То есть даже при выдерживании 20С производитель допускает флуктуации 8-12 лет. А при 30С уже условно 5,5-9 лет. Аккумулятор нагревается не только от окружающей среды (я бы сказал даже несколько), как от тепла выделяемого в процессе заряда. В виду своей массы (теплоёмкость) и гладких стенок сброс тепла во внешнюю среду идёт слабо и даже в помещении с 20С аккум будет теплее, внутренняя часть где свинец однозначно, дело то ведь не в прохладных стеночках :( А с минусовыми температурами свинец начинает хуже брать заряд (внутреннее сопротивление растёт) и при этом выдаёт меньшую ёмкость.
К слову у буферного режима есть один приятный момент - от долгого нахождения в нём аккумулятор можт набрать до 110% номинальной ёмкости и что главное потом отдать её.
Я с таким столкнулся лично буквально пару месяцев назад когда разбирал сборки SYBT5 и вытащил из них аккумы BB Battery HR1234W которые по заявлению производителя имеют ёмкость 7а*ч при 10ч. разряде. У меня же за 8ч разряд (рабочий день) многие выдали по 8а*ч. И некоторые "особо одарённые" при 16ч разряде (оставлял на ночь после работы) выдавали по 9а*ч. Хотя такая ёмкость производителем вообще не нормируется. Разряд делался до 10,8V.
Как я писал выше - свинец всегда желает быть полностью заряжен, но сам всё время пытается разрядиться.. То есть даже с осени зарядив аккум по самое горлышко мы его оставим в покое отсоединив ВСЕ потребители (у меня тесть умудрился разрядить аккум за зиму почти в ноль оставив на нём подцепленным мааааленкьий вольтметр с питанием от самого аккума). Кстати вот он рекомендую https://ru.aliexpress.com/item/DC-3-50-30-00V-0-36-Digital-V... для мелкой фигульки довольно точно показывает (сравнивал с UT71). Или тот же контроллер сонцепанелей когда нет солнца подъедает аккумулятор, и в прошлом году в декабре я подзаряжал лоджийную сборку от розетки.
Вот график саморазряда
Именно поэтому при выборе стартерника для авто рекомендуют в магазине смотреть на дату продажи аккума если нет в хозяйстве мультиметра для контроля напряжения приобретаемого перед покупкой. Хранятся они в основном при комнатной температуре и временами долго. Никто в магазине не будет заморачиваться с рекомендованным производителем подзарядом и аккум неизбежно теряет свои свойства, если повезёт обратимо, а может и не повезти. Это же касается и при приобретении любого свинцовика, чем свежее дата производства тем лучше. Это надёжнее чем любые заверения продавца "мамой клянусь он хороший".
И в то же время свинцовый аккумулятор категорически не любит перезаряда. Так как при перезарядже начинается интенсивное кипение электролита с улетучиванием воды из него и повышением концентрации кисллоты. Да это ведёт к увеличению НРЦ (Напряжение разомкнутой Цепи) но в то же время повышенная кислотность зачастую ведёт к скорому отгниванию тоководов между ячейками(или решёток от них) внутри аккума. А в стартернике в придачу интенсивный бульбулятор может вызвать отвал намазок с решёток и ускоренное осыпание их и потенциально КЗ если они не осыплются на дно, а застрянут между решётками. Не страшно кипение только обслуживаемым аккумуляторам в которые можно доливать электролит. И не страшно в первую очередь тем, что они обслуживаемые и этим обычно занимается специалист. При совсем фантастическом кипении доходит до выплёскивания электролита через пробки (в том числе у AGM когда они лежат на боку). Много кипящих аккумуляторов - много выхлопа в том числе с увеличением электролиза воды выделяется и водород. Поэтому много рекомендаций о проветриваемых помещениях где устанавливаются аккумы. Но это в основном касается именно стационарных или там тяговых аккумов где кипение допустимо и вообще используется как средство для выравнивания напряжения между 2V ячейками. Типа покипятили, подравняли, и долили электролита (или просто дистиллята).
У типа "гермитичных" AGM на самом деле под пластиковой крышкой есть резиновые колпачки которые так то служат для стравливания излишнего давления, но при должном желании и умении можно доливать электролит\дистилят. Судя по читанному этим много кто занимается, я тоже прошёл через эту стадию, но ввиду того что есть постоянный приход "новых-старых" аккумов подзабил на это дело.
На фото долитая дистиллятом сборка из 8шт (5а*ч в девичестве) аккумов, снимавшиеся крыжки скотчем притянул к корпусу. Долив ничего не дал в плане увеличения ёмкости, кроме снижения НРЦ. Похоже ёмкость снизилась ввиду выработки активной массы из намазок.
Пробовал долив и в 9а*ч Long или CSB и всё с подобным результатом..
Ещё раз о злейшем враге свинцовиков температуре.
Наглядным доказательством и подтверждением СИЛЬНОГО влияния температуры на срок жизни свинцовых аккумуляторов для меня явился опять же опыт разборки сборок SYBT5 которые были извлечены после 3х лет и 3х месяцев работы в составе 2шт. ИБП APC Symmetra LX 16kVA. Всё время ИБП стоял в дежурном режиме, аккумы были в буфере и за 3 года было сделано раза 3 КТЦ (запущена рантайм калибровка).
Вото ОНО на переднем плане отключенное и с извлечёнными аккумуляторными сборками, а на заднем в собранном виде.
Разобранное - ближе стоит чисто аккумуляторный ящик который подключается собственно к ИБП (стоит за ним). В ящике 9 сборок SYBT5, в самом ИБП 4шт.
Когда извлекал сборки те, что стояли в ящике имели прохладный на ощупь корпус, в помещении поддерживается 18-20С, в то время как те что доставал из ИБП на ощупь были чуть тёплые. Их подогревали зарядные модули и инвертор ИБП.
На данный момент я "распотрошил" уже порядка 2\3 сборок, их всего 26шт по 10 аккумов последовательно в каждой. То есть на выходе 260 аккумчиков BB Battery HR1234W.
Так вот аккумы вынутые из сборок которые стояли в ящике почти все поголовно имеют внутреннее сопротивление соответствующее даташиту производителя на новые аккумы 17-20mOm при даташитных 20 и менее.. А вот аккумы из самого ИБП имеют сопротивление 28-40mOm. И судя по выборочным прогонам некоторых из них с остаточной ёмкостью имеют проблемы. Но пока я в основном вошкаюся с аккумами из ящиков.
Итак коротко основные факторы влияющие на продолжительность жизни ЛЮБОГО свинцовика.
1. Глубина циклирования (DOD)
2. Своевременность и правильность зарядки - не любят они стоять без заряда, не любят когда откидывают длительную стадию CV (дозаряд) и их плохо кипятить.
3. Температуруный режим
Отдельно расскажу ещё об одном "тлетворном факторе", но он является частным случаем и те кто планирует использовать 12V системы с ним не столкнётся.
Длинные последовательные цепочки это СТРАШНОЕ ЗЛО (но с ним можно бороться).
Как написал в саммо начале свинцовый 12V аккум по факту является сборкой из 6шт 2V ячеек в одном корпусе. А теперь представим последовательную сборку на 48V или там 96V... А в той же симметре 120V, но все они отдыхают перед smart-ups 8000VA где цепочка 192V. 16 последовательных аккумов.
Если при сборке 12V аккума ячейки наверняка берутся последовательно с конвейера и с огромной долей вероятности они идентичны. Один расплав свинца для решёток, активная масса из одного чана и так далее. То с цепочками собираемыми из 12V аккумуляторов не всё однозначно. Да производитель ИБП закупающий огромными партиями аккумы с заводов имеет возможность в одну сборку ставить аккумы одной даты выпуска, чего я не скажу когда аккумы покупаются конечным потребителем самостоятельно.
Но даже по опыту эксплуатации оригинальных аккумуляторых сборок APC могу сказать - ЗЛО. Зачастую попадаются сборки в которых аккумы имеют разное внутреннее сопротивление и как следствие при заряде всей цепочки разом на аккумах будет разное напряжение. Так ИБП APC smart-ups 2000VA RT на финальной стадии заряда выдаёт на сборку 55,2V (и поддерживает такое напряжение после заряда) при этом он наверно свято верит, что в этот момент на каждом их 4х аккумов рекомендованные производителем аккума для буферного режима 13,8V. Щаззз.. из за разницы в сопротивлении цепочка может выглядеть так - 13,5-13,8-13,7-14,2 как следствие один аккум в недозаряде, 2 более менее нормально и один в перезарядае. Пусть к концу заряда ток и упал, но таки незначительный электролиз элетролита может идти при таком напряжении и этот аккум начинает сохнуть и ещё сильнее увеличивать сопротивление и разбаланс цепочки может увеличиться.
Так вот практика 5 лет показала - все сборки RBC31 из этого 2000VA RT отхаживают рекомендованный APC срок эксплуатации 3 года и даже 4 и даже временами 5.
А вот с ИБП типа симметры всё хуже. 2 года назад вытаскивал из ИБП пару сборок SYBT5 надев на руки кожаные перчатки, буквально не доходив месяц до 3х лет они пошли в разнос. Тогда эти сборки были набиты аккумами LONG. А вот в этот раз в таких сборках BB Battery и все сборки прожили 3,3 года и аккумы свежи и бодры сил. К слову и LONG которые непошли в разнос были очень не плохи через 3 года.
Сейчас вот полный попец с аккумуляторами в 2шт ИБП smart-upc 8000VA. Оба девайса по прошествии чуть более 3х лет работы сборок пишут что они нуждаются в замене. А таких сборок (по 192V) в каждом ИБП 4шт. Это 8 модулей по 8 аккумов в каждом (64 аккуама по 5а*ч). 2 модуля соединяются последовательно и 4 такие цепочки в параллель. На вопрос в поддержку APC как узнать на какую конкретно цепочку ругается ИБП предлагая заменить аккум получили ответ - рекомендуем менять ВСЕ. Кто хочет может пробить цену одной RBC44.
И да предвидя вопросы - не смотря на здравый смысл во всех виденных мной ИБП начиная от офисников APC на 300VA до этих симметр на 16kVA НЕТ никакого контроля не то что поаккумуляторно, но даже помодульно. Хотя нет у симметры термодатчик есть - он то и дал алерт по которому я вынимали сборк в перчатках.
Надо просто смириться с мыслью - производители ИБП не заинтересованы в долгой и счастливой жизни аккумуляторов. Это расходник с которого они возможно имеют маржу больше чем с продажи самих девайсов. Просто если искали цену на SYBT5 сравните ей с ценой на 10шт Battery HR1234W которые стоят внутри. И да менять самостоятельно внутри сборки аккумы почти не реально. Сборка чипована как картриджи у струйников. При размыкании цепи контроллер лочится.
В ИБП попроще менять аккумы можно, но только для личной выгоды. Если у вас в обслуживании скажем 21шт одних только 2000VA с их 63шт лоточка RBC31 в которые укладывается 192 аккума - куму нужен такой головняк по работе? А ведь ещё всегда есть шанс повредить коммутационные провода так наконечники хитрожопые с защёлками, да и просто каждое снятие раздалбывает их и что поджимать пассатижиками их? В общем ни одна большая организация в которой не сильно много не занятого IT персонала этим заниматься не будет.
Так, почему зло вроде пояснил, теперь как с ним бороться? - по работе никак. Тупо меняем по регламенту. Либо ждём пока cдохнет аккум\сборка и бежим покупать новый. На моей работе любые приличные траты планируются заранее и "как сдохло меняем" не катит, поэтому по регламенту. А вот если есть необходимость собрать высоковольтовую сборку для себя лично - ставим балансиры. Что это и с чем едят - читаем в инете. Я на свинце с ними не стал заморачиваться.
Теперь коротко как и обещал в прошлой части почему не рекомендую использовать в автономке ИБП. Всё банально просто - они под это не заточены. ИБП предназначены для работы там где всегда есть электричество и лишь изредка происходит швах. Имено поэтому никто из производителей особо не заморачивается потреблением самого ИБП те самые пресловутые ХХ (холостое потребление устройства на свои нужды). Так вот для примера - в прошлой части я написал, что мой синусный инвертор 600вт на свои нужды тратит 8вт, а как оказалось например smart-ups 750VA (500вт) имеет ток холостого хода до 1А, то есть при напряжении на его сборке 24V (условно по факту заряженная она ~27,6) условно тратит на себя аж 24вт... А его собрат поставше на 2200VA тратит примерно тот де 1А при сборке 48V.. Вот и представьте сколько за сутки скушает такой девайс просто на обогрев воздуха.
Все эти устройства собраны по НГ схеме со здоровым гудящим трансформатором, инверторы же в основном собирают по ВЧ схеме и она менее прожорлива (да да знаю есть и НЧ).
Именно по этой причине мощный ИБП поставленный один на весь дом\квартиру может существенно увеличить счета на электричество.
И ещё чутка от ИБП - многократно слышал слово относящееся к ИБП "кипятильник". Некоторые как я понял после вопросов так его называют начитавшись некоего Сороку. А сами даже не пытаются мозг включать. Со своим напряжением поддерживаемым на аккуме 13,5-13,8 ИБП ничего кипятить толком не может. Вся беда пользователей в гнилом конструктиве большинства ИБП - горяченный транс фактически контактирует с боком аккума и сушит его и сушит. Стоит вынести аккум наружу и он начинает ходить дольше.
В общем продолжая мучиться со свинцом на работе (правда предпринял кое какие шаги) дома я от него фактически отказался. Если интересно почитать про мой опыт "общения" с лифером (как дома так и на работе) маякните. Но сразу предупреждаю - ёмкости меня интересуют от 100а*ч как вот тут https://pikabu.ru/story/prodolzhenie_quotkolkhozingaquot_563... и про мелкие сборочки для лисапедок и самокаток я ни слова не скажу.
Всё бобик сдох, да и пальцы болят. Это была самая сложная часть, не только потому как буков много, но помня как вчера накосячил с активной\реактивной всё время стремался повторить :) Да и мысли накопившиеся за 5 лет путаются что и в каком порядке писать.
В следующей части немного напишу про план того что я ещё планирую сделать в своей системе.
