Bilgisayar odasındaki kurşun asitli pillerin performans parametrelerini, avantajlarını ve dezavantajlarını biliyor musunuz?
Önsöz:
Çeşitli endüstrilerde veri merkezi bilgisayar odası inşaatının hızla gelişmesiyle birlikte, veri merkezi bilgisayar odasının basınç taşıyan ekipmanı giderek genişlemiştir.Bilgisayar odasındaki kurşun asitli piller ayrıca valf kontrollü kurşun asitli piller, yüksek frekanslı anahtarlama güç kaynakları, kesintisiz güç kaynakları (UPS) ve diğer güç kaynakları olarak adlandırılır. Ekipman sayısının da keskin bir şekilde artması pilin yaygın olarak kullanılmasına neden olmuştur.Aşağıda, veri merkezi bilgisayar odasındaki kurşun asitli pillerin performans parametreleri, avantajları ve dezavantajlarının ayrıntılı bir açıklaması yer almaktadır.
Kurşun asitli akülerin elektriksel performansı aşağıdaki parametrelerle ölçülür:
1. Kapasite
Pil kapasitesi, C sembolü ile temsil edilen, pilde depolanan güç miktarını ifade eder. Yaygın olarak kullanılan birim amper saattir ve amper saat (Ah) veya miliamper saat (mAh) olarak kısaltılır Akü kapasitesi, nominal kapasite (nominal kapasite) ve gerçek kapasite olarak bölünebilir.
(1) Gerçek kapasite
Gerçek kapasite, pilin belirli koşullar altında üretebileceği elektrik miktarını ifade eder. Deşarj akımı ile deşarj süresinin çarpımına eşittir ve ünite Ah'dir.
(2) Anma kapasitesi
Nominal kapasite, pilin 25 ° C ortam sıcaklığında 10 saatlik bir akım oranında deşarj olacak şekilde belirtilmesidir.Minimum elektrik miktarı (Ah) deşarj edilmelidir. Deşarj oranı, pil deşarj akımı içindir, zaman hızı ve akım hızı ve deşarj sonlandırma voltajına bölünmüştür. Kurşun-asit bataryalar, 25 ° C ortam sıcaklığında belirli bir deşarj hızında, tekrar tekrar şarj edilebilecek ve tekrar kullanılabilecek en düşük gerilime boşaltılır.Buna deşarj sonu voltajı, nominal kapasite denir.Sabit bir kurşun-asit bataryanın, 25 ° C'lik bir ortamda 10 saatlik bir hızla deşarj olacağı belirtilir. Nihai voltajın ulaşabileceği nominal kapasite. 10 saatlik oranlı nominal kapasite C10 ile temsil edilir. 10 saatlik oranın mevcut değeri
2. Depolama performansı
Depolama bataryasının depolanması sırasında, bataryada pozitif metal iyonları gibi safsızlıklar olduğundan, bu safsızlıklar, negatif elektrot aktif maddesi ile bir mikro batarya oluşturabilir ve negatif elektrot metali çözülür ve hidrojen gazı çöker. Diğer bir örnek, çözelti içinde ve pozitif elektrot ızgarasından çözünmüş kirliliklerdir.Standart elektrot potansiyeli, pozitif elektrot ve negatif elektrot standart elektrot potansiyelleri arasındaysa, bunlar pozitif elektrot tarafından oksitlenecek ve negatif elektrot tarafından azaltılacaktır. Bu nedenle zararlı safsızlıkların varlığı, pozitif ve negatif aktif maddeleri kademeli olarak tüketir ve bataryanın kapasitesini kaybetmesine neden olur.Bu fenomen kendi kendine deşarj olarak adlandırılır.
Pilin kendi kendine deşarj oranı, birim zamandaki kapasite azalması yüzdesi ile ifade edilir: yani, pilin depolamadan önceki kapasitesi (C10 ') (C10 ) ile saklama süresi T (günler, aylar) arasındaki fark yüzde olarak ifade edilir.
3. Çevrim ömrü
Pil, döngü (döngü) adı verilen bir şarj ve deşarjdan geçer. Belirli deşarj koşullarında, pilin belirli bir kapasiteye ulaşmadan önce dayanabileceği döngü sayısına döngü ömrü denir. Çeşitli pillerin döngü süreleri farklıdır.Geleneksel sabit kurşun asit pil yaklaşık 500 ~ 600'dür Kez, başlangıç tipi kurşun-asit akü yaklaşık 300 ~ 500 katıdır. VRLA pillerin çevrim ömrü 1000 ~ 1200 kattır.
Çevrim ömrünü etkileyen faktörler, üreticinin ürünlerinin performansı ve bakım işinin kalitesidir. Sabit kurşun akülerin ömrü, şamandıra ömrü (yıl) ile de ölçülebilir. Valf regülasyonlu sızdırmaz kurşun-asit akülerin şamandıra ömrü 10'dur. Yıllar içinde kurulan kurşun asitli aküler için, Çin Elektrik ve Mekanik Hizmetleri Bakanlığı tarafından yayınlanan standartlara göre, ömrü temsil etmek için aşırı şarj dayanıklılığı ve döngü dayanıklılığı birimlerinin sayısı kullanılır ve döngü sayısı, ömrü temsil etmek için kullanılmaz. Yani, fazla şarj edilen birimlerin sayısı 4 veya daha fazla olmalı ve döngü dayanıklılık birimlerinin sayısı 3 veya daha fazla olmalıdır.
4. İç direnç
Pil iç direnci, omik iç direnci ve polarizasyon iç direncini içerir ve polarizasyon iç direnci, elektrokimyasal polarizasyon ve konsantrasyon polarizasyonunu içerir. İç direncin varlığı, pilin terminal voltajını, deşarj sırasında akünün elektromotor kuvvetinden ve açık devre voltajından daha düşük hale getirir ve terminal voltajı, şarj sırasında elektromotor kuvvetinden ve açık devre voltajından daha yüksektir.
Bataryanın iç direnci sabit değildir, şarj ve deşarj işlemi sırasında zamanla değişir.Etkin maddenin bileşimi, elektrolit konsantrasyonu ve sıcaklık sürekli değiştiği için omik direnç Ohm kanununa uyar ve akım yoğunluğunun artmasıyla polarizasyon direnci artar. , Ancak doğrusal bir ilişki değil, genellikle akım yoğunluğunun logaritmasının artmasıyla doğrusal olarak artar.
5. Akü elektromotor kuvveti, açık devre voltajı, çalışma voltajı
Akü iletkeni dışarıdan bağlandığında, pozitif elektrot ile negatif elektrot arasındaki elektrokimyasal reaksiyon kendiliğinden ilerler.Pildeki elektrik enerjisi ve kimyasal enerji dönüşümü dengeye ulaşırsa, pozitif elektrot denge elektrot potansiyeli ile negatif elektrot denge elektrot potansiyeli arasındaki fark pil elektromotor kuvvetidir. Kararlı değere ulaşıldığında, sayısal olarak açık devre voltajına eşittir.
Elektromotor kuvvetin ve birim elektrik miktarının çarpımı, bir birim elektrik miktarının yapabileceği maksimum elektrik işini temsil eder, ancak pilin elektromotor ısısı ve açık devre voltajı farklı anlamlara sahiptir: elektromotor kuvveti, termodinamik ile veya pilin içindeki reaksiyona göre ölçülerek hesaplanabilir, bu da net bir fiziksel anlamı vardır. İkincisi elektromotor kuvvetine yalnızca dijital olarak yakındır ve pilin tersine çevrilebilirliğine bağlıdır Açık devre durumunda pilin terminal voltajına açık devre voltajı denir. Bir pilin açık devre voltajı, pilin pozitif elektrot potansiyeli ile negatif elektrot potansiyeli arasındaki farka eşittir Pil çalışma voltajı, pilin içinden akım aldığı (kapalı devre) terminal voltajını ifade eder.
Akü deşarjının başlangıcındaki çalışma voltajına başlangıç voltajı denir Akü yüke bağlandıktan sonra omik direnç ve polarizasyon aşırı potansiyeli nedeniyle akünün çalışma voltajı açık devre voltajından daha düşüktür.
Veri merkezi bilgisayar odalarında kurşun asitli pillerin avantajları ve dezavantajları:
Elektrik enerjisini depolamak için bir cihaz olan kurşun-asit bataryalar, yüksek elektromotor kuvveti, iyi şarj ve deşarj tersinirliği, geniş sıcaklık aralığı, bol ve ucuz hammadde gibi özelliklere sahip olup, yaygın olarak kullanılmaktadır.Kurşun-asit bataryalar bu avantajlara sahip olmakla birlikte veri merkezlerinde kullanılmaktadır. Burada, kurşun-asit pillerin geniş ölçekli uygulaması, bilgisayar odasının ağırlığının neden olduğu ağırlık taşıma sorunu, yüksek bakım gereksinimleri, nispeten kısa ömür ve yüksek toksisite gibi eksikliklerini de ortaya çıkardı.
1. Kurşun asitli akülerin avantajları ve dezavantajları
İlk kurşun-asit batarya 150 yıl önce piyasaya sürüldüğünden beri, hala Sanshouxuan'ın yedek enerji depolama çözümüdür ve veri merkezlerinin benzersiz güç kaynağı ihtiyaçlarını etkin bir şekilde karşılayabilir. Ekonomik özellikleri diğer ana teknolojilerle karşılaştırılamaz. Kurşun-asit Veri merkezlerinde pil kullanımı, normal ve stabil olarak kullanılabilen forklift, elektrikli araç vb. Gibi değildir.Bunun yerine çoğu zaman boşta kalırlar.Kurşun-asit piller, elektrik enerjisini depolama için kimyasal enerjiye dönüştürmek için önce bir DC güç kaynağı ile şarj edilir. Şebeke gücü kısa olduğunda, UPS, invertörünün normal çalışmasını sürdürmek için aküde depolanan enerjiye güvenir.Bu süre boyunca kurşun asitli akü yeterli yedekleme süresi sağlayabilir.Şebeke geri geldiğinde akü tekrar şarj edilir. Daha sonra sonraki aşamaya girin.Ayrıca, kurşun asitli pillerin fiyatı nispeten düşüktür ve bu, şu anda enerji depolaması için en uygun maliyetli çözümdür.
2. Kurşun asitli akülerin de bazı önemli eksiklikleri vardır:
(1) Yüksek bakım maliyetleri
Mevcut UPS ürünlerinde kullanılan aküler genellikle "bakım gerektirmeyen kurşun asitli aküler" olarak adlandırılır. Aslında, korozyona uğramadıklarından, iyi çalışır durumda olduklarından ve ayrı aküler arasında sıkıca bağlandıklarından emin olmak için yılda en az iki kez denetlenmeleri gerekir.
(2) Öngörülemeyen gizli güvenilirlik tehlikeleri
Pilin güvenilirliğini sağlamak için tek yol pili izlemektir. Ancak her test pili kapasitesini azaltacak ve hizmet ömrünü kısaltacaktır. En modern UPS yerleşik pil test programı bu yıpranmayı azaltabilse de, ortadan kaldırmadı.
(3) Yüksek değiştirme maliyeti
Kapalı kurşun-asit akülerin hizmet ömrü genellikle 4 ila 5 yıldır ve UPS'in hizmet ömrü genellikle bunların 2 ila 3 katıdır.Bu nedenle, UPS'in tam bir yaşam döngüsü içinde, veri merkezinin ilk aşamada akü paketlerinin değiştirilmesi için ödeme yapması gerekir. Bütçe dahilinde.
(4) Düşük enerji yoğunluğu
Kurşun asitli aküler nispeten ağır ve hacimlidir Tipik orta büyüklükteki bir UPS'in akü paketi yaklaşık 5 ila 8 tondur Yerleştirme ve yük taşıma konularının dikkate alınması gerekir.
(5) Pil izleme sistemi
Pil kapasitesini test ederken, ister çevrimdışı ister çevrimiçi olsun, güvenliği sağlamak için bir ihtiyati tedbir olarak yedek güç kaynağı kurulmalıdır Ancak, çok sayıda pil paketi ve test sırasında uzun deşarj süresi nedeniyle, deşarjdan sonra zamanında şarj edilmesi gerekir. Pilin insan gücü ve güç tüketimi çok fazladır ve ayrıca pilin kendisinde de belirli bir kayıp vardır. Çalışma sürecinde, akü ve yapay yük bağlantısı kesilip bağlanırken, potansiyel farkından dolayı mülke benzer işlem tehlikelidir. Ve tespit süreci oldukça karmaşık ve pahalıdır.
(6) Yüksek işlem maliyeti
UPS akü paketleri büyük miktarda yüksek derecede toksik sülfürik asit içerir, bu nedenle atılan aküleri atmak pahalıdır. Genel olarak, kullanılmış piller geri dönüştürülebilir ve geri dönüştürülmüş piller, üreticinin geri dönüşüm için navlun da dahil olmak üzere ulusal gerekliliklere uygun olarak atılması gerekir. Bu nedenle, pil paketlerinin erken aşamada satın alınması sonraki bertaraf maliyetlerini hesaba katmalıdır.
