Акумулаторски батерии за систем на непрекинато напојување

Акумулаторите се уреди за акумулирање на ел.енергија. Електричната енергија на еднонасочна стурја се претвора во хемиска енергија (полнење) која се складира во акумулаторот и со приклучување на потрошувачите , хемиската енергија се претвора во електрична (празнење). Акумулаторот има една или повеќе ќелии кои споени во серија сочинуваат акумулаторска батерија. Секоја ќелија има позитивна и негативна електрода кои се раздвоени со електролит.Основни параметри на акумулаторот се назначениот капацитет и напон. Назначениот капацитет е количество на електрицитет кое акумулаторот може да го предаде на потрошувачот во текот на празнење со соодветна назначена струја а да напонот на акумулаторот не падне под крајниот напон на празнење.Номиналниот напон е производ од бројот на сериски поврзани ќелии и номиналниот напон на една ќелија. Според примената може да бидат : стационарни (се поврзуваат паралелно со исправувачот и служат за напојување и најчесто се оловни),стартерски (за покренување на автомобили , оловни или NiCd),тракциони (за погон на виљушкари , јамски локомотиви и сл.) и преносни (за напојување на уреди со помала снага).

Основни елементи на оловниот акумулатор се :

- Позитивна електрода (олово-супероксид PbO2)

- Негативна електрода (чисто порозно олово Pb)

- Електролит (разредена сулфурна киселина H2SO4)

Номиналниот напон по ќелија на оловниот акумулатор е 2 V.

Хемискиот процес при полнење и празнење на акумулатор може д а се прикаже се формулата : празнење

- PbO2+2H2SO4+Pb ------------------ →PbSO4+2H2O+PbSO4

(+) (-) ←--------------- (+) (-)

електода електрода електрода електрода

Каде е (PbO2)-олово супероксид , (H2SO4)-сулфурна киселина ,(Pb)-олово , (PbSO4)-олово сулфат.

Акое оваа равенка ја читаме од лево на десно таа значи празнење а обратно значи полнење , се работи за повратен или ревезибилен процес. Основни елемнти на алкалниот (NiCd) акумулатор се:

- Позитивна електрода (никел оксид хидрад- NiO(OH))

- Негативна електрода (кадмиум во облик на прав -Cd)

- Електролит (калиум хидроксид -KOH)

Номиналниот напон по ќелија на алкалниот акумулатор е 1.2 V.

Акумулаторските батерии се најважниот елемент во системот за непрекинато напојување.Од нив зависи дали ке биде обезбедена непрекинатост во резервното наповување и колку истото ке трае.Се произведуваат повеќе типови на акумулаторски батерии и нивната примена зависи од потребите на системот за непрекинато напојување.Системите за непрекинато напојување се применуваат за напојување на опрема од посебна важност каде се бара голема доверливост,непрекинатост и квалитет во напојувањето.Во денешно време се поголем е бројот на уреди и опрема кај кои не е дозволено директно приклучување на ел.мрежа бидејќи нема да функционираат правилно или може да дојде до многу скапи оштетувања,недоверливост и прекини.

Системите на еднонасочно напојување се користат за напојување на потрошувачи кои бараат непрекинато напојување и во случај на нестанок на мрежен напон или помошно агрегатско напојување.

Во електроенергетски постројки тоа се следните потрошувачи :

-Системи за заштита и управување

- Далечински станици

- Почетна возбуда на генератори

- Хавариски маслени пумпи од генератори и турбини

- Управувачки намотки за вкл/искл. на ВН,СН,ИНН прекинувачи

- Регулациони преклопки на трансформатори

- Раставувачи

- Системи за комуникација

- Системи за мерење

Непрекинатоста во напојувањето се овозможува со активна подршка на резервен извор на енергија,за ова најдобро се покажала акумулаторската батерија.Во случај на испад и прекумерно отстапување на напонот од мрежата,напојувањето на приклучните напојувачи секогаш го превзема акумулатоската батерија.Во нормален погон потрошувачите се приклучени на стабилниот напон на исправувачот а батеријата е приклучена на исправувачот и паралелно на системот на главни собирници на еднонасочен развод.При испад на напонот од мрежата се исклучува и напојувањето од исправувачот,но за потрошувачите во принцип ништо не се менува бидејќи нивното напојување е обебедено од паралелно приклучената акумулаторска батерија.Кај системите за непрекинато напојување со наизменичен напон , напонот на батеријата со помош на изменувачи се претвора во стабилен наизменичен напон кој се доведува до потрошувачите.Во

Случај на испад на напонот од мрежата а со тоа и напонот од исправувачот постепеното намалување на напонот на батеријата како последица од празнењето не се рефлектира на намалување на напонот према потрошувачите поради стабилизаторската функција на изменувачот па снагата со која се напојуваат потрошувачите останува константа.

Во еднонасочните системи за време на празњенето се намалува и напонот.Кај некои потрошувачи(омски) пропорционално со напонот опаѓа и струјата ,како и снагата,додека кај другите опремени интерно со DC/DC претворувачи струјата расте а снагата останува константна.

Значи кај наизменичните системи пранењето се врши исклучиво со константна снага , додека кај еднонасочните системи екомбинирано.

Во зависност од специфичноста на погонот , процесот или напојните уреди се одредуваат параметрите на системот за непрекинато напојување.Еден од поважните критериуми е предвиденото трајање на самостојна работа од што директно зависи интенитетот на празнењето на батеријата.На пр. доколку е системот во конфигурација со дизел агрегат тогаш енергијата на батеријата се димензионира и извира само за обезбедување на непрекинатост во напојувањето до сигурен старт на агрегатот.Слично е и кога се напојуваат компјутерски системи кои без мрежа не мораат да работат но мора да имаат континуирано напојување поради опасност од губење на податоци.Во тој случај акумулаторската батерија мора да обезбеди напојување до автоматско контролирано исклучување(Shut Down).Во вакви погони празнењето на батеријата трае само неколку минутиа(10-15мин) и е доста интензивно.

Во пракса најзастапени се погоните во кои нема дизел агрегати а автономната работа треба да трае подолго време ,ова е најчесто за електрани , преносни и дистрибутивни трафостаници.Во повеќето дислоцирани – далечни објекти,предаватели,телекомуникации,плиноводи,нафтоводои и сл. се бара напојувањето од батеријата и до 24 часа.Во овој случај празнењето во батеријата е најспоро.

Траењето на процесот на празнење односно интенитетот на празнењето е важен податок при изборот на акумулаторска батерија,бидејќи некои се предвидени за кратки додека другите за долги празнења.Високите и ниските температури се голем непријател на батеријата.Долготрајната изложеност на големата температура значително го намалува животниот век на батеријата,додека ниските температури во нешто помала мера,но тие ја спречуваат нејзината основна функционалност , бидејќи со падот на температурата опаѓа и расположивиот капацитет.Од тука произлегува и потребата за обезбедување на соодветни услови за обезбедување на номинална и правилна работа на батеријата,соодветна вентилација и климатизација.

Стационарни акумулатоски батерии

Акумулаторските батерии претставуваат обновлив хемиски извор на ел.енергија и служат како резервен извор за напојување во електроенергетските постројки.Тие се приклучени на собирниците од еднонасочен помошен напон паралелно со исправувачот , кој е напојуван со наизменичен напон од мрежата или трансформатор за домашна потрошувачка во постројката.Во

присаство на наименичен напон батериите се во режим на константно надополнување а потрошувачите се напојуваат од исправувачот.При испад на наизменичното напоување до исправувачот,акумулаторската батерија го превзема напојувањето на потрошувачите обебедувајќи непрекинатост во напојувањето.Акумулаторските батерии кои се трајно поставуваат и одржуваат во електроенергетските постројки се нарекуваат стационарни батерии.Акумулаторските батерии за стационарна примена се користат од средината на 19 век,кога и прв пат е изработена првата оловно акумулаторска батерија со голема позитивна плоча од Гастон Планте.Овој тип со мали измени и до денес се произведува.Во втората половина на 19 и почетокот на 20 век ,се појавуваат и други типови на класични оловни батерии(решеткасти,цевни или оклопени со округли плочи).Освен стандартните оловни стационарни батерии за стационарана примена се кориситат и NiCd батерии.Тие во основа се поотпорни на температурните промени и по практични за работа во режими со поголем број на циклуси на полнења и празнења.Неповолен фактор е нивната повисока цена.

Во последните 20 години има голем технолошки напредок во производството на акумулаторските батерии со цел на пратењето на трендот на бриот развиток на софистицирани електронски уреди и опрема и мобилни телекомуникации.За овие потреби најчесто се користат суви акумулаторски батерии Li+(литиј-ион),Li-полимер(Ly-poly),Li-конполимер(Li-ion-poly) и NiMH(nikel-metal-hibrid),кои од употреба ги истиснаа затворените NiCd и оловни батерии.Меѓутоа за стационарна примена каде по правило акумулаторските батерии се со голем капацитет (од неколку десетици до повеќе илјади Ah),за комерцијална уботреба најчесто се користат оловни или NiCd батерии.

Од акумулаторските батерии воглавно се бара :

-Голема специфична енергија која се мери со распоlожливите Аh/Kg(Wh/Kg),

-Долготраност

-Малосамопразнење

-Можност за извршување голем број на циклуси на празнење и полнење

-Кратко време на полнење

-Ниска цена

-Ниту една од повеќето оловни и NiCd не задоволува универзално во одност на наведените очекувања.Во развојните постројки изборот на видот и типот на стационарна акумулаторска батерија треба да се третира и анализира посебно за секое конкретно место на вградување.Најважните својства кои треба да се земат во предвит како критериум за избор на акумулаторската батерија се:

- Долготрајност

- Специфична енергија (расположиви Ah или Wh/Kg)

- Отпорност на ненадеен гибуток на капацитет

- Поволност за работа во режим на трајно надополнување

- Отпорност на високи и ниски температури , како и останати услови на околината

- Количина на рекомбинација на гасови

- Потреба за одржување (периодично долевање на вода)

- Барања кои акумулаторската батерија ги бара од исправувачот (режим на полнење, дозволена наизменична струја на полнење,температурна регулација,поднапонска заштита и тн.)

- Способност а совладување на ударни оптоварувања

- Отпорност на повремени длабински празнења

- Отпорност на циклусни оптоварувања

- Брзина на полнење и празење на батеријата

- Струја на краток спој

- Вкупна цена

- Одност на вкупната цена и предвидениот животен век

Постојат 2 основни вида на изведба на оловните акумулаторски батерии :

- Стационарни оловно киселински - отворени (3 OPzS)- Затворени , вентилски регулирани оловни акумулаторски батерии

Првиот вид , отворени акумулаторски батерии се користат за сите класични акумулатоски батерии кај кои во текот на експлоатацијата е потребно одржување т.е дополнување со вода.Старите батерии од овој тип имале потполно отворена горна плоча со што сите испарувања оделе во околината.Новите изведби се затворени и вграден чеп низ кој излегуваат пареите од ќелијата во околината.Оловните акумулаторски батерии(отворени и затворени) се разликуваат према изведбата на позитивната плоча и во зависност од видот на истата имаат и различни својства.Негативните плочи кај сите акумулаторски батерии се изведени на ист начин.Кај нив активниот материјал е многу порозно чисто олово(Pb)втиснато во цврста решетка од оловна легура.Најчесто легурите се со примеси на антимон (Sb) или калциум(Ca).Антимонот се користи за подобрување на механичката цврстина и отпорност на корозија. Во последните години процентот на антимонот значително е намален бидејќи антимонот го убрзува процесот на создаваето на гасови (губење на вода) и самопразнење на акумулаторската батерија.Кај затворените акумулаторски батерии (вентилски регулирани ) се користи легура на олово и калциум.Со оваа комбинација е намалено содавањето на гасови што е посебно

важно кај батериите од затворен тип бидејќи кај нив не постои можност за дополнување со вода ,која има и повеќе негативни ефекти како : подлежност на појачана корозија, забрзано стареење и намалување на електричната проводност.Постојат неколку изведби на позитивните плочи.

Акумулаторски батерии со големи позитивни плочи GroEИзведбата е од олово со голема чистота (99.9%) , активниот материјал (PbO2) не е втиснат туку се обликува по хемиски пат со оксидација околу оловната плоча .Бидејќи е имислена од Гастон Планте , уште се нарекува и “Планте батерија ”.GroE акумулаторски батерии се изведуваат со капацитет 75-2600 Ah а електродите се изведени со паралелно споени плочи номинален капацитет 25-100 Аh.Предности : долг животен век, одлични карактериситики при кратки празнења од неколку секунди , а погодни се и за долготрајни повеќе часовни празнења.Недостатоци : големи димензии и тежина , висока цена и лоши карактеристики при зиклусни оптоварувања , бидејќи активниот материјал и вдолж позитивната плоча без дополнителни носачи и при чести циклусни оптоварувања може да дојде до испаѓање на активната маса со што значително се намалува животниот век или може да дојде до краток спој во ќелијата.Акумулаторски батерии со решеткасто позитивна плоча Овој тип на акумулаторски батерии се нарекува “Gi” или во поновите изведби “OGi”.Активниот материјал (PbO2) е слично како и кај негативните плочи втиснат во цврста решетка од оловна легура .Достапни се со капацитети од 200-3500 Ah а електродите се изведени со паралелно спојување на плочите со номинален капацитет од 25-100 Ah. Нивниот животен век е нешто пократок од GroE батериите и овие батерии имаат добри својства при кратки празнења, имаат помали димензии и тежина и пониски цени во однос на GroE батериите и подобри својства при циклусни оптоварувања во одност на GroE батериите.

Акумулаторски батерии со цевна или оклопена позитивна плочаОвој тип на акумулаторски батерии се нарекува “PzS” или во поновите изведби “OPzS”.Називот оклопени е поради цврстиот појас кој го држи активниот материјал (PbO2) прицврстен околу оловното јадро а истовремено и порозен за електролит. Специјалниот синтетични материјал кој во последно време се користи при иработка на овој тип на батерии значително ги има подобремо нивните својства. Позитивните плочи наликуваат на ред цевчиња па поради тоа се нарекуваат и цевасти акумулатостки батерии. Цврстиот појас со кој се држи активниот материјал го оневозможува неговото распаѓање па поради тоа овој вид на акумулаторски батерии е погоден за чести циклусни оптоварувања.OpzS оловните акумулаторски батерии се со капацитет од 150-12.000 Ah а електродите се изведени со паралелно споени плочи и називен капацитет од 50-250 Ah. Куќиштето изведено од потполно транспарентен SAN материјал , со јасно означено min/max ниво на електролитот.Позитивните електроди се изработувааот од спрецијална легура на олово со мала содржина на антимон и селен. Оваа легура се карактериира со

ситно зрнеста структура и мала корозивност важна за долгиот животен век и поголема доверливост на погонот.Конструкцијата на приклучоците на половите оневозможува излегување на електролитот и корозија на половите во целиот животен век на батеријата.Половите се изработуваат со метрички навој обично со плава и црвена прстенеста ознака за поларитетот.Електролитот е разредена сулфурна киселина со вода и густина 1.24 при 20°C , истиот е со со максимална чистота без боја и мирис со опасни нагризувачки карактеристики во однос на повеќе метали и органски супстанции.Температура на смрзнувањето изнесува -45°C на пропишана густина и -5°C до 10°C кај електрично испразнет член.Водата за долевање треба да биде дестилирана или деминерализирана , со ел.проводност помала од 10 μs/cm.Капацитетот на батеријата се дефинира како количина на електрицитет иразена во Ah која може да се добие од неа со дефинирано време на празнење со константна струја до долниот напон при одредена температура . Номиналниот капацитет е дефиниран за 10-сатно празнење при почетни 20°C и до долниот напон 1.80 V по член. За пократко време на празнење се добива и понизок капацитет од номиналниот и обратно . Длабинско празнење треба да се избегнува а доколку се случи поребно е батеријата што побргу да се дополни . Самопразнењето на наполнета батерија инесува околу 2 % на месец при 20°C .Степен на самопразнење се дуплира за секој пораз на температурата на околината од 10°C.За опсег на температурата на амбиентот од 10-30°C и за празнење од 3-10 h факторот на корекција изнесува 0.6% по °C. OPzS батеријата е димензионирана да издржи куса врска во траење од 1 мин. без оштетување.Кога напонот на батеријата достигне 2.4 V/clen потребно е стурјата да се ограничи највеќе до 0.05 A/Ah.За стационарни примени најчесто се користат полначи на батеријата со константен напон и ограничена струја.Напонот на полнењето се подесува на Ubat.=Ncl х 2.23 ± 1 %. Температурна компензација не е потребна од +5 до -40°C а се подесува во однос на средна годишна температура :

- +5 до 15°C : 2.30 V/cl.- 16°C до 25°C : 2.25V/cl.- 26°C до 35°C : 2.22 V/cl.

Поголема вредност на напонот би предизвикале поголема потрошувачка на вода а со тоа и намалување на животниот век на батеријата . Степенот на искористување за еден циклус на полнење-празнење изнесува η=0,72. Поголеми работни температури ги убрзуваат хемиските реакции а тоа предизвикува побрзо стареење на батеријата. На пр. при пораст на температурата од 10°C при константен напон на полнење ќе ја зголеми струјата двојно. Пораст на температурата на околината од референтните 20°C на 30 °C ке го преполови животниот век на батеријата. Издржливост на циклуси е отприлика 1.200 циклуси длабинско пранење до 75% . При полнење на батеријата струјата ја зголемува потрошувачка на водата и е потребно истата да се намали што е можно повеќе. RMS вредноста не смее да помине на 5 A/Ah во режин на нормално дополнување или 10 A/Ah за време на

брзо полнење. Вообичаено батериите од типот OPzS го задржуваат својот капацитет од 85-90 % од животниот век . Капацитивна проба се препорачува заради констатирање на вистинската состојба.Кога батеријата е при крај на животниот век почнува нагло намалување на капацитетот(под 80% од номиналниот) и затоа е потребно да се замени со нова.

Предвидениот животен век на овие батерии е нешто пократок од GroЕ батериите.Тие имаат лоши карактеристики при кратки празнења поради големиот внатрешен отпор и најчесто се користат за долги празнења или на места каде се очекуваат чести циклусни оптеретувања. Инаку се помали димензии и тежина како и пониска цена од GroE батерите.

Затворени оловни акумулаторски батерии (VRLA)

Согласно самиот назив овие батерии се потполно затворени со исклучок на вентилок кој служи за ослободување на вишокот гасови.Кај овие батерии за разлика од класичните оловни се врши рекомбинација на гасови при полнењето поточно при крајот на процесот на полнење доаѓа до електролиза на водата.На позитивната плоча се создава кислород а негативната водород.Кај класилните оловни батерии поради електролизата доаѓа до губење на водата.Прво на поитивната плоча почнува да се ослободува кислород а водородот од негативната плоча почнува да се ослободува дури кога процесот на полнење практично ке заврши.Оној дел од кислородот кој стаса до негативната плоча на неа реагира со оловото и се создава оловен оксид кој потоа реагира со сулфурната киселина и се создава оловен сулфат.Како резултат на овие реакции е самопразнењето на негативната плоча.Наведениот процес се одвива и кај класилните батерии но кај нив само мал дел од создадениот кислород доаѓа до негативната плоча , а кислородот се обично испушта во околината.На крајот на полнењето негативната плоча се доволно наполни и од неа почнува да се испушта експлозивниот водорот во околината.За разлика од класичните батерии “VRLA” батериите се така конструктивно решени што целокупниот кислород кој се ослободува од позитивната плоча доаѓа до негативната плоча со што се одвива процесот на рекомбинација . Како резултат на тој процес е тоа што негативната плоча неможе да се надополни до таа мера при која би започнал процесот на ослободување на водород.Додека кај отворените класични батерии е потребно континуирано надополнување на игубената вода , кај батериите од типот VRLA тоа не е потребно ниту пак е можно т.е за нив не е потребно одржување и тие можат да се монтираат во раводните ормари со останатата опрема . Затворените оловни батерии исто како и класичните се подложни на истите дефекти меѓутоа кај нив во случај на т.н. “термички побег” можно е настанување на хаварија

посебно во услови на високи работни температури и превисок напон на полнење.Значи потребно е обрзбедување на оптимални работни услови , како константо проветрување на просторијата . За нормална изведба нивниот просечен животен век изнесува 3-5 години,меѓутоа се произведуваат и т.н “long-life”батерии со животен век до 20 години.Постојат 2 вида затворени акумулаторски батерии :

- Затворени оловни акумулаторски батерии со апсорбиран електролит и - Затворени оловни акумулаторски батерии со гел електролит

Затворени акумулаторски батерии со апсорбиран електролит

(AGM батерии-absortive glass mat Recombination Batteries)AGM батериите содржат ограничена количина течен електролит впиен во сепараторот кој го распределува електролитот под еднакво и се одржува во контакт со електродите а во исто време овозможува премин на кислородот за време на полнењето како ви можела да се реализира рекомбинацијата на гасови.Овие батерии се карактериираат со мали внатрешни отпори.Во зависност од металите од кои се изработува носечката решетка –плоча од позитивни електроди постојат следните изведби :

- Решетка-плоча електрода од легура од олово со мали примеси на антимон- Решетка-плоча електрода од легура со основа од олово и калциум- Решетка-плоча електрода од чисто олово- Решетка-плоча електрода од легура на олово и коситра

Решетка-плоша електрода е проводна конструкција која го носи активниот материјал (Pb+PbO2) и обезбедува проводна врска помеѓу половите од батеријата.Главната причина за ограничување и намалување на животниот век на оловните акумулаторски батерии е сушење на електролитот и корозија на поитивната електрода поради електролиза на водата.Електролитот на оловните акумулаторски батерии освен сулфурна киселина содржи и вода. Имено кога низ водата протекува ел.струја таа се разложува на гасовите водород и кислород.Гасовите првенствено се создаваат околу површината на електродата обидувајќи се да излезат од садот.Електродите се како еден вид катализатор за создавање на гасови.За да дојде до електролиза на водата мора да бидат исполнети два услова :Првиот е да напонот мора да биде мин 1,2 V и истиот е задоволен кај сите оловни батерии. Кога овој услов би бил единствениот тогаш гасовите би се создавале и во и во случај кога батеријата е одвоена од потрошувачот. Меѓутоа сите материјали не се добри катализатори , чистото олово легурите од олово и коситрата се лоши катализатори.Во случај на користење на легури со основа на антимон или доколку се појават нечистотии при производство на електродите значително се зголемува количината на создадени гасови.Согласно наведеното легурите на олово и антимон малку и доста ретко се користат при изработка на AGM батериите освен во случаите каде се потребни т.е се очекуваат чести длабоки празнења на пр. ако е батеријата приклучена паралелно со алтернативни извори на енергија (ветар , сонце и тн.).Ел.потенцијал присутен на позитивната електрода и присуството на кислород

се идеални услови за појава на корозија. Легурата на олово и калциум е посебно подлежна на корозија и како последица се јавуваат загуби на проводливоста на електродите. При изведбата решетка плоча електрода од легура на олово и калциум , плочите на електродата мораат да бидат по масивни како би се намалиле последиците од корозија и со тоа овозможи подолг животен век на траење на акумулаторските батерии.Меѓутоа со зголемување на површината на електродите се намалува нивната активна површина а како последица на тоа се намалува и специфичната снага на акумулаторските батерии(Ah/Kg).На животниот век на акумулаторски батерии не влијае само видот и дебелината на материјалот од кои се изработува решетката плоча електрода.Производителите на AGM батериите користат разни материјали и решенија за :

- Изработка на садови

- Технологија на изработка на решетка плоча електрода и нанесување на активен материјал на решетката со минимален влез на нечистотии

- Отвори и изведба на батериски полови

Затворени оловни акумулаторски батерии со електролит гелИзведбата на гел батериите е слична како и кај класичните батерии со тоа што кај нив електролитот е со голема густина и не е во течна состојба.Струите на куса врска кај овие батерии се помали во однос на AGM батериите. За ралика од AGM батериите кај гел батериите е можно и се обезбедува дополнителна резерва во електролитот , што им овозможува подолг век на траење. Со дополнителната резерва во електролитот воедно смалена е и опасноста од исушување на членовите.Меѓутоа појавата на корозија на позитивната плоча присутна е и кај овие батерии.Гел батериите по изведба обично се погабаритни и потешки во однос на AGM батериите. Материјалите а изведба на електродите се идентични како и кај другите акумулаторски батерии.Позитивната плоча обично се изведува како оклопена или цевчеста плоча (Тип OPzV) или со решеткаста позитивна плоча (OGiV).

Nicd акумулаторски батерииКај овие батерии како електролит се користи лужина т.е калиеф хидроксид(KOН), со мали количини на литијхидроксид (LiOH), кој ги подобрува карактеристиките при циклусни оптоварувања и високи температуру.Активниот материјал е никелхидроксид (NiOOH) на позитивната и кадмиум(Cd) на негативната електрода.Електролитот служи за пренос на ел.јони помеѓу електродите и неучестува во хемискиот процес , поради тоа во текот на празнењето не се менува густината на електролитот.Кај NiCD батерии густината на електролитот е во границите 1.16-1.25 . Недостаток на NiCd батерии е нискиот напон на отворен круг (1.2V) и релативно високите напони на полнење и

одржување.Напонот на одржување се движи во границите од 1.41-1.45 V/clen . Напонот на одржување е 20% повисок од напонот на отворениот круг кај NiCd батерии додека кај оловните батерии е за 12 % повисок.Тоа ја отежнува изведбата на исправувачите во системите со еднонасочно напојување со NiCd батерии па потребно е вградување на специјални ограничувачи на напон. Према изведба на електродата постојат неколку вида NiCd батерии : кутијасти , синтезирани , со пластика привлечени плочи и хибридна изведба .Стационарните NiCd батерии исто така се изведуваат како : отворени и затворени (вентилски регулирани).Во номинални услови плус 10°C до +30°C , напон на полнење 1.42V/clen не е потребно дополнително одржувае вклучително ниту дополнување со вода. Се произведуваат до 500 Ah а примената им е за во стационарни погони , имаат течен електролит а животниот век им е преку 20 години.Спрецифичната тежина на електролитот е 1.16 и содржат доволно резерви на вода без потреба од дополнување. Цената им е значително повисока од соодветните AGM батерии . Помалку се осетливи на екстремни високи и ниски температури и не се подложни на ненадеен губиток на капацитет ниту на термички побег својствено за затворените оловни батерии. За монтажа затворените NiCd батерии не бараат посебни простории и услови и може да се вградуваат во разводните ормари.

Акумулаторските батерии се со различен животен век на траење.Параметри кои имаат посебно влијание за тоа се :

- Амбиентна температура

- Број на циклусите – полнење – пранење

- Напон на полнење

- Наизменичната компонента на струја на полнење – одржување

- Деформација на позитивната електрода од корозија

- Карбонизација

- Мемориски ефектРазличните батерии различно ги поднесуваат штетните влијаниа.За оптимално искористување акумулаторската батерија потребно е обезбедување и на соодветни услови , соодветна просторија , вентилација , климатизација .Температурата на одржување треба да биде од 15°C до 25°C . Во принцип сите акумулаторски батерии се осетливи на високи температури и со подолго трајна работа на повисока температура значително се намалува животниот век на батеријата.Амбиентна температураЗа оптимално одржување на акумулаторските батерии потребна амбиентна температура од 15 до 25 ºC . Сите акумулаторски батерии се осетливи на високи температури и со подолго трајна изложеност значително се намалува нивниот животен век.Ниските температури имаат помало штетно влијание но тие ги успоруваат хемиските реакции и привремено го намалуваат разположивиот капацитет.NiCd се поотпорни на

високи температури од оловните.Така на пример животниот век на NiCd батерија ке се скрати за 20% при температура 32 ºC , а кај оловните за 50% при температура од 32 ºC. Покрај тоа NiCd батерии се поотпорни и при ниски температури. Корисниот капацитет на NiCd батерија при ниски температури е 60% поголем во однос на оловните. За да се ограничи создавањето на гасови и испарување на електролитот при високи температури потребно е контролирање и промена на напонот на батеријата. Тоа се постигнува со температурна регулација на напонот на полнење.

Број на циклуси на полнење и празнењеОловните батерии поднесуваат голем број на кратки циклуси на празнење,меѓутоа тие се осетливи на длабински празнења. Притоа е важно да се напомене дека е можно понекогаш да кратките и неприметни падови на напонот се пренесат од исправувачот на батеријата и циклусно да ја оптоваруваат. NiCd батерии можат да поднесат голем број циклуси на длабинско полнење и празнење . Со стареење на активниот материјал поради рекристализација доаѓа до намалување на можниот број на циклуси.

Напонот на полнење и одржувањеСо пречекорување на напонот на полнење или одржување над дозволената вредност за надополнување од самопразнењето на акумулаторската батерија ке предизвика преголема струја на полнење , зголемено испарување на гасови и појава на корозија на позитивната електрода.Најповолен е напонот кој е доволен за да батеријата остане наполнета и да при тоа се создаваат најмалку гасови и корозија. Тој е напон е пропишан од производителот.Напон на полнење и одржување на NiCd батерија е 1.41-1.45V/clen . Најоптимален начин за полнење на NiCd батерии е со константен напон , а кај оловните батерии со константна стурја . За димензионирање на NiCd батерии треба да се има во предвид и факторот на намалувањето на капацитетот поради полнење со константен напон и е потребно повремено надополнување со константна струја .

Наизменична компонента на струјата на полнењеКај оловните акумулаторски батерии а посебно затворените воспоставени се ригорозни критериуми во однос на присуството на наизмечната компонента на струјата на полнење и одржување . Вообичаените барања на ефективната вредност на наизменичната компонента за струјата од изправувачот се од 0.05-0.1 C10. Поради тоа е потребно во исправувачите вградување на дополнителни филтри во излезниот круг.Во однос на оловните, NiCd батерии се многу поотпорни на присуство на наизменичната компонента од струјата која може да достигне и до 0.5 С5 . Поради тоа за полнење на NiCd батерии може да се користат исправувачи без дополнителни филтри на излезот.

Деформација на позитивната електрода поради корозија

Со појавата на корозија , што е карактеристично посебно кај оловните акумулаторски батерии волуменот на позитивната електрода се зголемува и тоа доведува до деформација на механичката конструкција како и губиток на капацитетот кај оловните батерии . Кај NiCd батерии не доаѓа до корозија и дефект во механичката структура така да кај нив никогаш не доаѓа до ненадеен губиток на капацитет .

Карбонизација

Карбонизацијата се јавува само кај NiCd батерии . Таа штетно влијае на нивниот животен век и карактеристиките при јаки празнења . Карбонот настанува како резултат од оксидација на јаглеродот кој се користи како проводен материјал на позитивната електрода . Може да се јави и при испуштање на лужниот електролит во воздух. Натрупувањето на преголеми количини калиев карбонат може да предизвика настанок на доземен спој .

Мемориски ефект

Меморискиот ефект се јавува кај NiCd батерии .Доколку е батеријата под зачестени циклуси на кратки полнења-празнења до иста долна вредност доаѓа до нагло губење на напонот . Причина е кристализацијата на површината од негативните електроди во текот на кратко трајните циклуси . Овој дефект најчесто се јавува кај батериите со мал капацитет со синтеирана негативна електрода и обично не претставува посебен проблем кај стационарните NiCd батерии .

Избор на видот и тип на акумулаторска батерија

При изборот потребно е пред се да се утврдат основните критериуми кои батеријата треба да ги исполни и задоволи , а после тоа да се споредат со податоците кои ги нуди производителот . Кај постарите постројки каде постојат посебни специјално опремено простории кои задоволуваат сигурносните прописи , критериуми и услови сеуште се користат отворену акумулаторски батерии . Онаму каде што се обезбедени мали температурни отстапувања во местото на вградување и квалитетни исправувачи со вградени излезни филтри и температурна регулација на излезниот напон најчесто се користат различни типови на затворени оловни батерии . Во местата каде се очекуваат екстремни температурни услови (на пр. арапски земји , скандинавски земји и сл.) најчесто се користат отворени или затворени NiCd батерии .

Технологија на иднината

Технологијата која денес интензивно се истражува и развива и во иднина најверојатно ке биде применета за акумулирање на енергијата потребна за работа во системите за непрекинато напојување се :

- Суперкондензатори

- Гориви ќелии

- Нуклеарни батерии

- Био-батерии

Заклучок

Поради својата исклучителна важност системите за непрекинато напојување станаа составен и неминовен дел на секој електроенергетски објект. Најважниот дел од системот за непрекинато напојување е акулаторската батерија.