Распространенные проблемы с батареями аварийного освещения

Батареи аварийного освещения являются незамеченной основой инфраструктуры безопасности. В случае отключения электроэнергии эти батареи — единственное, что стоит между освещенным путем к выходу и полной темнотой. Тем не менее, несмотря на свою решающую роль, отказы аккумуляторов остаются одной из наиболее часто сообщаемых причин поломок систем аварийного освещения.

Понимание конкретных режимов отказа и подбор правильного химического состава аккумуляторов для каждого применения напрямую сокращает время простоя системы и затраты на техническое обслуживание. В этой статье рассматриваются наиболее распространенные проблемы, связанные с батареями аварийного освещения в трех востребованных приложениях, и объясняется, как технология LiFePO4 решает каждую из них.、

Наиболее частые виды отказа аккумуляторов в аварийном освещении

Батареи аварийного освещения выходят из строя по предсказуемым причинам. Некоторые из них связаны с химией. Другие обусловлены окружающей средой, зарядочным поведением или просто возрастом. Описанные ниже проблемы неоднократно возникают практически при каждом использовании аварийного освещения.

Емкость снижается со временем.
Все аккумуляторные батареи теряют полезную емкость с каждым циклом зарядки-разрядки. В аварийном освещении это означает, что батарея может выглядеть заряженной во время плановых испытаний, но в реальной чрезвычайной ситуации ее время работы будет гораздо меньше. Традиционные NiCd и NiMH аккумуляторы обычно демонстрируют значительное снижение емкости после 300–500 циклов зарядки.

Чувствительность к температуре
Оборудование аварийного освещения часто устанавливается в помещениях с небольшим контролем климата — на лестничных клетках, в гаражах, подсобных помещениях и наружных ограждениях. При температуре ниже 0°C многие литий-ионные и NiMH аккумуляторы теряют 20–40% своей полезной емкости. Высокая температура ускоряет деградацию электролита и сокращает общий срок службы.

Никель-кадмиевые аккумуляторы с эффектом памяти
, все еще распространенные в старых системах аварийного освещения, страдают от эффекта памяти, когда неоднократно частично разряжаются перед перезарядкой. Со временем аккумулятор «запоминает» более короткий цикл разрядки и отказывается обеспечивать свою полную номинальную емкость.

Медленная или неполная перезарядка.
Системы аварийного освещения часто заряжают аккумуляторы от поплавкового зарядного устройства малой мощности после разряда. Если химический состав батареи плохо соответствует зарядному устройству или батарея устарела, время перезарядки увеличивается, в результате чего система оказывается недостаточно подготовленной к последовательным отключениям электроэнергии.

Дисбаланс ячеек в многоячеечных блоках
В аккумуляторных блоках, состоящих из нескольких ячеек, может возникнуть дисбаланс, при котором отдельные ячейки деградируют с разной скоростью. Одна слабая ячейка ограничивает производительность всего пакета, даже если остальные ячейки здоровы.

Батареи LiFePO4 для трех востребованных приложений

Переход к химии LiFePO4 (литий-железо-фосфат) решил многие из вышеперечисленных проблем. В следующей таблице показано, как LiFePO4 работает по сравнению с традиционными химическими веществами в трех основных приложениях аварийного освещения.

Приложение	Ключевая проблема с аккумулятором	Ограничение традиционной химии	Преимущество LiFePO4
Терминалы экстренной связи	Частая езда на велосипеде, непрерывный слив в режиме ожидания	Эффект памяти NiCd, короткий срок службы	Более 2000 циклов, плоская кривая разряда
Солнечные трекеры	Большие перепады температур, нерегулярная зарядка	Потеря емкости NiMH при холоде/тепле	Стабильная работа при температуре от -20°C до 60°C.
Наружное охранное освещение	Воздействие тепла, влаги и вибрации	Термическая нестабильность литий-ионного аккумулятора	Высокая термическая стабильность, отсутствие риска термического разгона

Терминалы экстренной связи

Терминалы экстренной связи работают практически в постоянном режиме ожидания, потребляя небольшое количество тока круглосуточно, оставаясь при этом готовыми к внезапной активации по требованию. Такая закономерность — неглубокая циклическая работа на высокой частоте — ускоряет деградацию NiCd и NiMH элементов.

Системы, построенные вокруг Терминалы экстренной связи Конфигурации с батареями LiFePO4 имеют срок службы, который обычно превышает 2000 полных циклов зарядки-разрядки. Химический состав также обеспечивает более пологую кривую напряжения разряда, что означает, что коммуникационная электроника получает стабильное напряжение на протяжении всего процесса разряда, а не испытывает снижения производительности по мере разрядки батареи.

Солнечные трекеры

Системы солнечного трекера представляют собой уникальную задачу: аккумулятор должен принимать энергию зарядки, которая варьируется в зависимости от наличия солнечного света, эффективно хранить ее и надежно разряжать независимо от температуры окружающей среды. Пасмурные дни производят частичные расходы. Зимними ночами в холодном климате температура окружающей среды значительно опускается ниже нуля.

Батарея Solar Tracker LiFePO4 справляется с обоими сценариями более надежно, чем альтернативы NiMH. Химический состав LiFePO4 выдерживает работу с частичным зарядом без сульфатации или потери емкости, которые влияют на свинцово-кислотные батареи, и сохраняет емкость более 80% при температуре -20°C — критический порог для развертывания в северном климате или на большой высоте.

Эффективность зарядки также повышается. Элементы LiFePO4 обычно достигают кулоновской эффективности 95–99%, а это означает, что почти вся энергия, полученная от солнечной панели, сохраняется и возвращается. Эффективность NiMH приближается к 66%.

Наружное охранное освещение

Наружное охранное освещение сталкивается с самыми суровыми физическими условиями из всех трех применений. Батареи подвергаются ежедневным перепадам температуры, прямому солнечному нагреву корпусов, проникновению влаги и физической вибрации от ветра, движения транспорта или близлежащего оборудования.

Критической проблемой в этой среде является термическая стабильность. Стандартные литий-ионные аккумуляторы несут риск выхода из строя при воздействии повышенных температур или физического повреждения. Ан Батарея LiFePO4 для наружной безопасности устраняет этот риск — кристаллическая структура оливина LiFePO4 остается химически стабильной даже при температуре выше 60°C, что делает его предпочтительным химическим составом для необслуживаемых наружных корпусов.

Элементы LiFePO4 компании JYH Technology, предназначенные для использования вне помещений, протестированы на соответствие стандартам IEC62620 и предназначены для надежной зарядки и разрядки в широком рабочем диапазоне. Для получения подробной информации о конкретных моделях, подходящих для применения в сфере наружной безопасности, посетите www.jyh-battery.com.

Выбор правильной батареи позволяет избежать дорогостоящей замены

Выход из строя батареи в аварийном освещении редко бывает внезапным — он накапливается постепенно из-за несоответствия химического состава, воздействия окружающей среды и естественного старения. Определение того, какой режим отказа применим к конкретной установке, является первым шагом к определению более надежного решения.

Химический состав LiFePO4 устраняет основные виды отказов во всех трех востребованных приложениях, описанных в этой статье: ограничения срока службы в терминалах связи, температурную чувствительность в трекерах на солнечной энергии и термическую нестабильность в наружных охранных ограждениях. Доказательства этого сдвига все чаще документируются как в данных о деятельности на местах, так и в принятии международных стандартов.

Для групп по закупкам и проектировщиков систем, оценивающих варианты батарей, самый очевидный путь к снижению долгосрочных затрат на техническое обслуживание — это с самого начала привести химический состав в соответствие с требованиями применения, а не обнаруживать несоответствие после первого аварийного события. Подводя итог: клеммы аварийной связи с аккумуляторной батареей LiFePO4 продлевают срок службы и стабилизируют напряжение при высокочастотном режиме ожидания; Аккумуляторные системы Solar Tracker LiFePO4 обеспечивают надежную работу при экстремальных температурах и переменных входах зарядки; и аккумуляторные батареи Outdoor Security LiFePO4 обеспечивают термическую и химическую стабильность, необходимую для автоматического развертывания на открытом воздухе. Узнайте больше о полном спектре решений LiFePO4 компании JYH Technology на сайте www.jyh-battery.com.

Часто задаваемые вопросы

Могут ли батареи LiFePO4 полностью заменить NiCd в существующих системах аварийного освещения?
В большинстве случаев да — при условии, что напряжение и профиль тока зарядного устройства совместимы со спецификациями LiFePO4. Для прямой замены необходимо убедиться, что существующее зарядное устройство поддерживает логику завершения заряда LiFePO4. Несоответствующие зарядные устройства могут со временем привести к недостаточной зарядке или повреждению аккумуляторов.

При какой температуре работоспособность LiFePO4 становится ненадежной?
Стандартные элементы LiFePO4 начинают демонстрировать заметное снижение емкости при температуре ниже -10°C. Низкотемпературные варианты, например, производства JYH Technology, сохраняют емкость более 80% при температуре -20°C и могут безопасно заряжаться при температуре до -30°C без нагревания компонентов.

Требуют ли батареи LiFePO4 специального обслуживания?
Батареи LiFePO4 требуют значительно меньшего обслуживания, чем альтернативы NiCd. Они не страдают эффектом памяти и не требуют периодических циклов полной разрядки. Регулярное тестирование фактического времени работы под нагрузкой остается наиболее надежным индикатором состояния батареи.

Существуют ли стандарты соответствия, специфичные для батарей аварийного освещения?
Да. В США UL924 распространяется на оборудование аварийного освещения и соответствующие батареи. На международном уровне IEC62620 регулирует использование вторичных литиевых элементов в промышленных целях, включая аварийное освещение. Элементы LiFePO4 от известных производителей тестируются на соответствие этим стандартам.

Влияет ли глубина разряда существенно на срок службы LiFePO4?
Да. Ограничение глубины разряда до 80 %, а не до 100 %, может более чем удвоить общий срок службы. Для приложений аварийного освещения, где аккумулятор большую часть времени работает в режиме ожидания, типичная реальная глубина разряда находится в пределах этого диапазона.