نحوه شارژ باتری سیلد اسید (SLA)

عملکرد قابل اعتماد و عمر طولانی باتری سیلد اسید شما به شارژ صحیح باتری بستگی دارد. پیروی از روش‌های شارژ نادرست یا استفاده از تجهیزات شارژ ناکافی می‌تواند منجر به کاهش عمر باتری و یا عملکرد ضعیف آن شود. انتخاب یک شارژر باتری سیلد اسید (SLA) مناسب و روش‌های مورد استفاده برای شارژ آن به اندازه انتخاب خود ِباتری مهم است.

تکنیک‌های شارژ باتری سیلد اسید

باتری‌های سیلد اسید مهر و موم شده را می‌شود با استفاده از روش‌های زیر شارژ کرد:

• ولتاژ ثابت
• جریان ثابت
• جریان تدریجی
• ولتاژ ثابت دو مرحله‌ای

برای به دست آوردن حداکثر عمر و ظرفیت باتری، همراه با زمان شارژ قابل قبول و صرفه جویی، شارژ محدود ولتاژ-جریان ِثابت بهترین است.

برای شارژ باتری سیلد اسید مهر و موم شده، یک ولتاژ DC بین ۲.۳۰ ولت در هر باتری شناور و ۲.۴۵ ولت در هر باتری سریع به پایانه‌های باتری اعمال می‌شود. بسته به وضعیت شارژ (SoC)، ظرفیت باتری ممکن است به طور موقت بعد از تخلیه کمتر از ولتاژ ِاعمال شده باشد که بعد از مدتی، باید یکسان شود.

در موقع شارژ، سولفات سرب صفحه مثبت به دی اکسید سرب تبدیل می‌شود. وقتی باتری به شارژ کامل می‌رسد، صفحه مثبت شروع به تولید دی اکسید می‌کند که به دلیل کاهش مقاومت داخلی باعث افزایش ناگهانی ولتاژ می‌شود. بنابراین، یک شارژ ولتاژ ثابت، امکان تشخیص این افزایش ولتاژ و در نتیجه کنترل مقدار شارژ فعلی را فراهم می‌کند.

 

ویژگی‌های شارژ باتری سیلد اسید

دو معیار برای تعیین زمان شارژ کامل باتری وجود دارد: (۱) سطح جریان نهایی و (۲) حداکثر ولتاژ شارژ در حین جریان برقرار.

روش‌های شارژ باتری سیلد اسید

انتخاب روش شارژ مناسب برای باتری اسید سرب مهر و موم شده (سیلد اسید) شما به استفاده مورد نظر (سرویس چرخه‌ای یا شناور) بستگی دارد و همچنین به ملاحظات اقتصادی، زمان شارژ مجدد، فرکانس و عمق تخلیه پیش بینی شده (DoD) و عمر مورد انتظار نیز وابسته است.

شارژ ولتاژ ثابت

شارژ با ولتاژ ثابت بهترین روش برای شارژ این باتری‌هاست. بسته به کاربرد، باتری ممکن است به صورت مداوم یا غیرمستمر شارژ شود. در برنامه‌هایی که برای کارکردن به برق ِآماده به کار نیاز است، به عنوان مثال یک سیستم امنیتی یا منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)، موقع قطع برق متناوب، شارژ شناور مداوم توصیه می‌شود. شارژ چرخه‌ای غیرمستمر عمدتاً با تجهیزات قابل حملی که با شارژ متناوب مناسب‌اند، مثل صندلی چرخدار برقی و چرخ دستی‌های پزشکی سیار استفاده می‌شود.

روش شارژ ولتاژ ثابت، با اعمال یک ولتاژ ثابت به باتری جریان شارژ اولیه را محدود می‌کند. لازم است ولتاژ شارژ را با توجه به مشخصات شارژ و دما تنظیم کنید.

تنظیمات نادرست ولتاژ می‌تواند باعث شارژ بیش از حد یا کم شود. این روش شارژ را می‌شود هم برای برنامه‌های چرخه‌ای و هم برای برنامه‌های آماده به کار استفاده کرد.

شارژ جریان ثابت

این روش مناسب کاربردهایی است که آمپر-ساعت‌های تخلیه شده از چرخه تخلیه قبلی مشخص است. زمان شارژ و مقدار شارژ را می‌شود به راحتی محاسبه کرد، با این حال یک مدار گران قیمت برای به دست آوردن یک جریان ثابت ِخیلی دقیق ضروری است. برای جلوگیری از شارژ بیش از حد باتری، نظارت بر ولتاژ شارژ یا محدود کردن زمان شارژ لازم است.

در حالی که این روش شارژ برای بازیابی ظرفیت باتری SLA که برای مدت زمان طولانی ذخیره شده یا برای شارژ بیش از حد گاه به گاه برای یکسان‌سازی ظرفیت باتری خیلی موثر است، اما ویژگی‌های خاص مورد نیاز در محیط الکترونیکی امروزی را ندارد.

 

شارژ جریان تدریجی

این روش توصیه نمی‌شود چون تا حدودی از باتری‌های سیلد اسید مهر و موم شده سوء استفاده می‌کند و عمر مفیدش را کاهش می‌دهد. با این حال، به دلیل سادگی مدار و هزینه کم، این شارژ به طور گسترده برای شارژ اقلام متعدد و یا برای شارژ چرخه‌ای استفاده می‌شود.

موقع استفاده از شارژر باتری با جریان تدریجی، زمان شارژر باید محدود باشد یا باید مدار قطع شارژ تعبیه شود تا از شارژ بیش از حد جلوگیری کند.

در مدار این شارژ، جریان متناسب با افزایش ولتاژ کم می‌شود. موقع طراحی یک شارژر تدریجی، باید نوسانات ولتاژ برق در نظر گرفته شود. در این حالت افت مقاومت داخلی به گرما تبدیل و گرمای تولید شده توسط مدار اندازه گیری می‌شود. در صورت نیاز یک سینک ِگرمایی هم در طراحی قرار می‌گیرد.

شارژ بیش از حد باتری سیلد اسید

در نتیجه شارژ بیش از حد، جریان بیش از حد به باتری وارد و بعد از رساندنش به شارژ کامل، باعث تجزیه آب در الکترولیت و پیری زودرس می‌شود.

در نرخ‌های بالای شارژ، باتری به تدریج گرم‌تر می‌شود و جریان بیشتری را می‌پذیرد. این پدیده که فرار حرارتی نامیده می‌شود می‌تواند باتری را در عرض چند ساعت از بین ببرد.

 

شارژ کم ِباتری سیلد اسید

اگر ولتاژ شارژ خیلی کم اعمال شود، اساسا قبل از شارژ کامل باتری‌، جریان متوقف می‌شود که باعث می‌شود مقداری از سولفات سرب روی الکترودها باقی بماند و در نهایت ظرفیت باتری را کاهش دهد.

باتری‌هایی که در حالت دشارژ و یا برای مدت طولانی در قفسه رها می‌شوند، ممکن است در ابتدا به نظر “مدار باز” باشند یا جریانی بسیار کمتر از حد معمول را بپذیرند. این توسط پدیده‌ای به نام “سولفاتاسیون” ایجاد می‌شود. هنگامی که این اتفاق افتاد، شارژر را به باتری متصل کنید تا باتری شروع به پذیرش مقادیر فزاینده جریان کند و به سطح جریان عادی برسد. در صورت عدم پاسخگویی، حتی برای شارژ ولتاژهای بالاتر از حد توصیه شده، ممکن است باتری برای مدت طولانی در حالت دشارژ بوده باشد تا بازیابی شود که در این صورت نیاز به یک باتری SLA جایگزین دارید.

 

چرخه شارژ باتری سیلد اسید

کاربردهای چرخه‌ای معمولاً نیاز به شارژ مجدد و نسبتاً کوتاه دارند. با این حال، جریان شارژ اولیه نباید از آمپر C x  ۰.۳۰ تجاوز کند. همانطور که ولتاژ باتری در هنگام تخلیه کم می‌شود، موقع شارژ به آرامی زیاد می‌شود. شارژ کامل توسط ولتاژ و جریان ورودی تعیین می‌شود.

 

شارژ باتری سیلد اسیدی در حالت آماده به کار

این حالت (Standby) معمولاً نیازی به شارژ شدن باتری به همان سرعت یا مکرر مثل کارکرد چرخه‌ای ندارد. با این حال، باتری باید دائماً در شارژ نگه داشته شود تا انرژی مصرف شدهء ناشی از اتلاف داخلی و خراب شدن خود باتری جایگزین شود. در عین حال باتری نباید بیش از این تلفات شارژ شود. برای انجام این کار، از یک روش ولتاژ ثابت برای شارژ به نام شارژ شناور یا آماده به کار استفاده می‌شود.

ولتاژ شناور ثابت توصیه شده ۲.۳۰-۲.۲۵ ولت در هر باتری است. حفظ این ولتاژ به باتری اجازه می‌دهد تا سطح جریان خود را مشخص کند و بدون نیاز به جدا کردن شارژر از باتری، کاملاً شارژ بماند. جریان آهسته برای یک باتریِ کاملاً شارژ شده شناور در ولتاژ شارژ توصیه شده معمولاً در اطراف نرخ ۰.۰۰۱ درجه سانتیگراد (مثلاً ۷ میلی آمپر برای باتری ۷ آمپر ساعت) شناور است. شارژر شناور اساساً یک منبع تغذیه با ولتاژ ثابت است و مثل شارژرهای سیکلی، باید مراقب بود که جریان شارژ اولیه از ۰.۳۰ x آمپر C تجاوز نکند.

شارژ ولتاژ ثابت دو مرحله ای

در این روش از دو دستگاه ولتاژ ثابت استفاده می‌شود. در فاز شارژ اولیه، از تنظیم ولتاژ بالا و زمانیکه شارژ تقریباً کامل شد و ولتاژ شارژ به مقدار مشخصی افزایش یافت (با کاهش جریان شارژ)، از ولتاژ پایین‌تر استفاده می‌شود. این روش، حتی بعد از دوره‌های شارژ طولانی مدت، امکان شارژ سریع در سرویس چرخه‌ای یا شناور را بدون امکان شارژ بیش از حد فراهم می‌کند.

شارژ بیش از دو باتری به صورت سری

باتری‌های سیلد اسید رشته‌هایی از باتری‌های ۲ ولتی هستند که، ممکن است به صورت سری به‌طور ایمن و کارآمد به هم متصل  و تا ۴۸ ولت و بالاتر شارژ می‌شوند. با این حال، با افزایش تعداد باتری‌های سری، احتمال تفاوت‌های جزئی ِناشی از سن، تاریخچه ذخیره سازی، تغییرات دما یا سوء استفاده در ظرفیت، افزایش می‌یابد.

باتری‌های کاملا شارژ شده هرگز نباید با باتری‌های تخلیه شده در هنگام شارژ سری باتری‌ها مخلوط شوند. باتری‌های تخلیه شده باید قبل از اتصال شارژ شوند.

وقتی یک شارژر با ولتاژ ثابت به کل یک رشته باتری ولتاژ بالا متصل می‌شود، جریان یکسانی از تمام باتری‌های رشته عبور می‌کند. بسته به ویژگی‌های هر یک از باتری‌ها، بعضی‌شان ممکن است بیش از حد و بعضی‌شان کم شارژ شوند.

برای به حداقل رساندن اثرات اختلاف باتری‌ها، از باتری‌هایی با سن، سازنده، آمپر ساعت و سابقه مشابه استفاده کنید و در صورت امکان با رشته‌هایی با ولتاژ حداکثر ۴۸ یا ۲۴ ولت شارژ کنید.

 

شارژ باتری‌های سیلد اسید به صورت موازی

باتری‌های سیلد اسید ممکن است به موازات یک یا چند باتری با ولتاژ مساوی استفاده شوند. موقع اتصال باتری‌ها به صورت موازی، جریان شارژر تقریباً به طور مساوی بین آنها تقسیم می‌شود. و هیچ تطبیق خاصی از باتری‌ها لازم نیست. اگر باتری‌های با ظرفیت نابرابر به صورت موازی متصل شوند، جریان به نسبت ظرفیت‌ها (و در واقع مقاومت‌های داخلی) بین آنها تقسیم می‌شود.

موقع شارژ موازی باتری‌ها، در جایی که انتظار می‌رود نسبت‌های شارژ متفاوتی وجود داشته باشد، بهتر است تمهیداتی در نظر گرفته شود تا جریان‌ها در بین باتری‌ها زیاد تغییر نکند.

جبران دمای باتری

باتری‌های سیلد اسید مهر و موم شده هم در دماهای پایین و هم در دمای بالا عملکرد خوبی دارند. با این حال، در دماهای پایین، راندمان شارژشان کم می‌شود. در دماهای بالاتر از ۴۵ درجه سانتیگراد (۱۱۳ درجه فارنهایت)، راندمان شارژ آنقدر سریع افزایش می‌یابد که اگر جبران دما دقیق نباشد، خطر فرار حرارتی ایجاد می‌شود.

تأثیر دما بر ولتاژ شارژ در کاربردهای شناور نسبت به استفاده چرخه‌ای کمتر اهمیت دارد. ( در استفاده چرخه‌ای جریان‌های شارژ نسبتاً بالایی به منظور زمان‌های شارژ مجدد کوتاه اعمال می‌شود )

هنگام طراحی یا انتخاب سیستم شارژ، قطعاً باید تأثیرات دما را در نظر گرفت. جبران دما در مدار شارژ مطلوب است، به خصوص زمانی که خارج از محدوده ۳۵-۵ درجه سانتیگراد (۹۵-۴۱ درجه فارنهایت) باشد. برای دماهای بالاتر، ولتاژ شارژ باید به همان نسبت کم شود.

 

شارژ باتری‌های سیلد اسید

چون این باتری‌ها ظرفیت خود را از طریق تخلیه از دست می‌دهند، توصیه می‌شود قبل از راه‌اندازی باتری، یک «شارژ کامل» برای هر باتری اعمال شود.

برای شارژ موفقیت آمیز باتری ذخیره شده برای بیش از ۱۲ ماه، ولتاژ مدار باز باید بالاتر از ۲.۰ ولت در هر باتری باشد، در این حالت، همیشه قبل از تلاش برای شارژ، ولتاژ مدار باز را تأیید کنید.

 

راندمان شارژ باتری

راندمان شارژ (Ι·) یک باتری با فرمول زیر بیان می شود:

بازده شارژ بسته به وضعیت شارژ باتری، دما و نرخ شارژ متفاوت است.

همیشه مهم است که شارژر خود را مطابقت دهید تا جریان و ولتاژ صحیح باتری را ارائه دهد. مثلا، از شارژر ۲۴ ولتی برای شارژ باتری ۱۲ ولتی استفاده نکنید.

 

منبع: Power Sonic