Perşembe, Ağustos 5, 2021

Aküler, Temel Kavramlar Ve Dikkat Edilecek Hususlar

Aküler, Temel Kavramlar Ve Dikkat Edilecek Hususlar

Bu makalede baskı elektroniğinin öbür uygulamalarında kendine uygulama alanı bulmuş önemli bir bileşenden, akülerden laf edeceğiz. Zor kaynakları ile birlikte kullanılabildikleri gibi, aküler bağımsız olarak ta kullanılabilirler. Aküler, önemi ve popülerliği ülkemizde gitgide artmaya başlayan güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde eden fotovoltaik sistemlerinin önemli bir sistem bileşenidir. İçinde yer aldığı sistemlerin sürekliliği, güvenilirliği açısından yerinde kapasite bedel seçilmeleri, karakteristik layık ve değişimlerinin anlaşılması ve bakımlarının düzenli yapılması son derece önemlidir.

Aküler, sınırlı süreli elektrik kesintilerinde yüklerin elektrik enerjisi ile beslenmesini ve çalışmalarını sürdürmesini sağlayan elektrik enerjisi depolama organlarıdır. Akülerin en yaygın dilekçe alanı bulduğu uygulamaların başında Sürekli Baskı Kaynakları (KGK) gelmektedir. Kendi başına bir KGK cihazının güvenilirliği ne denli yüksek olursa olsun, KGK sisteminde bulunan akülerden birinde dahi ortaya çıkacak bir sorun bütün KGK sisteminin zorlama koruma özelliğini ortadan kaldıracak ve sistemi güvenilir olmaktan uzaklaştıracaktır.

Sulu alıcı kurşun-asit aküler, valf regüleli kurşun-asit (VRLA) ya da tanıdık diğer adıyla ihmal edilmiş kurşun-asit aküler ve nikel-kadmiyum aküler endüstriyel ortamlarda en yaygın kullanılan akü türleridir.

Valf Regüleli Kurşun-Asit (VRLA) Aküler

Esas kurşun-asit aküler sülfürik asit elektrolitin içinde yer alan kurşun dioksit (PbO2) yapıda artı elektrot ile kurşun (Pb) yapıda negatif elektrottan oluşur. Yük işlemi esnasında akünün tabi olduğu kaynaktan çektiği elektrik enerjisi aküde kimyasal enerji olarak depolanır; deşarj işlemi esnasında ise depolanan bu kimyasal enerji aküye yan yükte elektriksel enerji olarak harcanır. Deşarj olan VRLA akünün, gerçekleşen kimyasal reaksiyon sonucu olumsuz elektrodunda kurşun sülfat (PbSO4) birikirken elektrolitteki su miktarı da artar:

Tekrar çok miktar işlemi deşarj işleminin tersidir.

Aküler üreticin öğüt ettiği sorumluluk koşullarında, ortam sıcaklığında ve elektriksel gerilim/akım değerlerinde sorumluluk edilmelidir. Huysuz takdirde sorumluluk döngüsü bütün verimle gerçekleşmez ve olumsuz elektrotta hidrojen, artı elektrotta oksijen oluşur. Bu istenen bir durum değildir. 12V açık terminal gerilimine sahip bir VRLA akümülatör 6 adet akü hücresinden oluşur ve bütün çok miktar olmuş akünün hücre başına düşen nominal gerilimi yaklaşık 2.1 V ’ dur.

VRLA Akü

VRLA aküler iki tiptir: 1- Elektroliti emilmiş VRLA akü, 2- Elektroliti jel olan VRLA akümülatör. Elektroliti absorbe edilmiş VRLA aküler KGK uygulamalarında yaygın olarak kullanılır ve kendilerinden kısa süreyle yüksek akımların çekilmesine müsade verirler. Kısa süreyle yüksek akıntı taşıyabilmeleri plakalarının ince, plaka sayısının pozitif ve iç dirençlerinin düşük tutulmasıyla sağlanır. öte taraftan elektroliti jel biçiminde olan aküler yapı olarak sulu alıcı akülere benzerler ve uzun deşarj sürelerinin gerektiği telekom uygulamalarında kullanılırlar. VRLA akülerde iç direncin düşürülmesi akü terminal geriliminde AC ve DC dalgalılığın artmasına yol açar. İdealde akümülatör sıkıntı geriliminin saf DC gerilim olması gerekirken, uygulamada akümülatör ömrünü kısaltacak şekilde dalgalı DC gerilimle de yük edilebilirler (Şekil 2 ve 3).

Şekil 1. Deşarj olmayan AC dalgalılık akımı

Şekil 2. Deşarj olan AC dalgalılık akımı

Deşarj davranışı göstermeyen düşük genlikli AC dalgalanmaya sahip sıkıntı akımı (Şekil 1) ile sorumluluk edildiğinde akünün sıcaklığı artar. Akümülatör sıcaklığındaki her 1 oC ’lik çoğalma akü ömrünü takriben %10 azaltır. Daha yüksek genlikli AC dalgalılığın üstüne bindiği DC sıkıntı akımı (Şekil 2) ise akünün yük işlemi esnasında aynı zamanda deşarj da olmasına da neden olur. Bu şekildeki yük akımı istenmez ve akümülatör ömrünü önemli ölçüde kısaltacak sonuçlara niçin olur. Akümülatör ömrünün uzun olması için sıkıntı gerilimi ve buna ast olarak sorumluluk akımı saf DC akıntı formunda olmalıdır.

VRLA aküler, çoğunlukla değişmez gerilim ve değişmez akım karakteristiğinin bir arada yer aldığı yük üniteleri üzerinden şarj edilirler (Şekil 3)

Şekil 3. Değişmez cereyan ve değişmez gerilim ile şarj

Bu sorumluluk yönteminde aküler muhakkak bir terminal gerilimine ulaşana değin sabit eğilim ile, bu noktadan itibaren bütün kapasitelerine ulaşana kadar değişmez gerilim ile yük işlemine alt tutulurlar. Fakat bu yöntemin neden olduğu grid korozyonu nedeniyle intermittent çok miktar yöntemi sık sık seçim edilir.

Akü Nominal Kapasitesi

Üstünde yazılı olan Ah (Amper-saat) akünün kapasitesini, öteki bir deyişle depolayabileceği maksimum elektrik enerjisi miktarını gösterir. bununla birlikte akünün deşarj hızı nominal kapasitesini etkiler. Yüksek eğilim ile deşarj olan bir akünün kapasitesi, düşük cereyan ile deşarj olması durumuna kadar daha azdır. Akü deşarj hızı akü broşürlerinde C değerleri ile belirtilir. Mesela; C100= 100 Ah kapasite değerine sahip bir akü 100 saat baştan başa 1 A eğilim verdiğinde nominal kapasitesinde kullanılabilecekken, benzer aküden 20 saat süreyle 4 A çekildiğinde daha düşük kapasitede (C20=80 Ah) kullanılmış olur. Özetlemek gerekirse aküden deşarjı esnasında düşük cereyan çekilmesi akümülatör kapasitesini artırır! Yüksek deşarj akımının yanı sıra, akünün yaşı artıkça ve ortam sıcaklığı azaldıkça akümülatör kapasitesi azalmaya başlar.

Aküler nominal kapasitelerinin 1/10 değerinin üzerinde bir cereyan ile sıkıntı edilmemelidirler. Huysuz takdirde gözenekli olan yapısı hasar görür ve oluşan gaz salınımı ile elektrolit şipşak azalır.

 Diğer Tanımlama ve Kavramlar

Çok Miktar Durumu (State of Charge, SoC), aküde kalan elektrik enerjinin bir göstergesidir. %30 deşarj olmuş bir akünün SoC değeri %70 ’dir. Tipik değerler 12V SLI tipi akümülatör için aşağıda   Tablo 4.1 ’de verilmiştir.

Çok Miktar/deşarj Döngüsü (Cycle), akünün nominal kapasitesine kadar şarj edilip arkasından deşarj olması işlemidir. Bu operasyon 1 çok miktar/deşarj döngüsüdür.

Deşarj Derinliği (Depth of Discharge, DoD), akünün bir döngüde yeniden çok miktar edilmeden önce ne değin deşarj olduğunu gösterir. %30 DoD, %70 SoC değerine eşittir.

Nominal Şarj/deşarj Döngü Ömrü (Rated Cycle Life), akü kapasitesi orijinal kapasitesinin  %80 ’ine düşmeden gerçekleşmesi beklenen sıkıntı/deşarj işlemi sayısıdır ve akü üreticisi tarafından belirtilir. Döngü ömrü, sıradan deşarj derinliği ve ortalama sıcaklık dikkate alınarak saptanır. Daha yüksek sıcaklıkta derin deşarj olan bir akünün döngü ömrü daha kısadır. Örneğin deşarj derinliği (DoD) %30 olacak şekilde kullanılan bir akü %100 Ah kapasiteyle 1200 defa sıkıntı/deşarj olabilirken, nominal kapasitesinin %50 ’sine dek deşarj olmasına müsade verilerek kullanıldığında benzer akü yalnızca yaklaşık 200 kere şarj ve deşarj olabilmektedir (Şekil.4). Bu şekilde çok miktar/deşarj sayısını, öteki bir deyişle akü ömrünü son derece kısaltan derin deşarj işleminden özenle kaçınılmalıdır.  25oC üstü sıcaklık ve artı sayıda çok miktar/deşarj işlemi akü ömrünü kısaltan diğer önemli faktörlerdir.

Kendiliğinden Deşarj (Self Discharge), akülerin çok miktar olmadan bekletilmeleri halinde deşarj olmalarıdır. Yeni akülerde bu değer %5/ay civarında iken, sıcak havalarda kullanılan ihtiyar akülerde bu layık %30-40/ay değerlerine kadar çıkabilmektedir.

Şekil 4. Akümülatör döngü ömrünün deşarj derinliğine (DoD) tabi değişimi

Akümülatör Arızaları

Akülerde karşılaşılan temel arızalar şunlardır:

Yüksek empedans: Plakaların korozyonu, plakalar ile faal malzeme arasındaki gevşek bağlantı ve asidin düşük Specific Gravity (SG) değeri bu arızanın temel nedenleridir. Düşük empedans: Plakalar arasındaki kısa devre bu arızaya niçin olur. Kapasite kaybı: Derin deşarj, fazla sayıda sıkıntı/deşarj döngüsü, yüksek sıcaklık bu arızaya neden olur.

Akülerin İzlenmesi

Gerçekte kullanılan akülerin beklenen performansı verip veremeyeceği, durumları izlenerek anlaşılabilir. Sulu alıcı akülerde su seviyesi, spesifik asit gravity değeri ve hücre gerilimi rahatlıkla izlenebilirken kapalı monoblok yapıdaki VRLA akülerde bu değerleri kollamak mümkün değildir. aynı zamanda VRLA aküleri izlemek için üç temel usul mevcuttur: gerilim, cereyan ve empedans temelli izleme.

Bu makalemde son derece kayda değer tatbik alanları bulunan aküler, özellikle VRLA aküler hakkında esas tarif, kavram ve başvuru formu sırasında uyarı edilmesi gereken hususlara değinmeye çalıştım. Basit tutmaya çalışmakla beraber içerikle ilgili anlaşılmayan konular, açıklama ve öneriler için www.vehbibolatdanismanlik.com adresindeki iletişim bilgilerinden makalenin yazarına ulaşabilirsiniz.

Makalenin Yazarı Hakkında:  Yrd. Doç. Dr. Vehbi BÖLAT, şiddet elektroniği alanında 20 yıldan uzun vakit çalışmış olup uzmanlık alanlarıyla ilgili danışmanlık, eğitim ve ölçüm hizmetleri vermektedir; özel bir üniversitede öğretim üyeliği yapmaktadır. KGK satışı ve pazarlaması konusunda uzun senelerdir sektörde faaliyet gösteren TUNÇMATİK A.Ş. (www.tuncmatik.com) firmasında teknik danışmanlık görevi yürütmektedir. Uzmanlık alanları Güç Elektroniği, Elektrik Makineleri, Sürekli Güç Kaynakları, Fotovoltaik Sistemler, Motor Sürat Kontrolu, Elektrik Şiddet Kalitesi ve Analizi ’dir.

sizlere bilgiyumagi.com farkıyla sunulmuştur

Related Articles

L ’Oréal Magic Shampoo Görünmez Kuru Şampuan saçları ağırlaştırmadan ferahlatıyor

Saçların en ferah anı, duştan çıktığımız andır. Fakat gün içinde her zaman duş almak o kadar kolay olmaz. L ’Oréal Paris, böyle anlar için geliştirdiği...

Staycation nedir işte size tertemiz bir tatil akımı

Her yıl dostlarınızla, sevgilinizle veya ailenizle aylar evvelinden yaptığınız tatil programları bu yıl size de cazip gelmiyor mu? Belki bütçenizi erken tamamladınız belki de...

Kemik iliği nakli hangi hastalara yapılır?

sizlere bilgiyumagi.com farkıyla sunulmuştur

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz

Stay Connected

21,992BeğenenlerBeğen
2,506TakipçilerTakip Et
0AboneAbone Ol
- Advertisement -

Latest Articles

L ’Oréal Magic Shampoo Görünmez Kuru Şampuan saçları ağırlaştırmadan ferahlatıyor

Saçların en ferah anı, duştan çıktığımız andır. Fakat gün içinde her zaman duş almak o kadar kolay olmaz. L ’Oréal Paris, böyle anlar için geliştirdiği...

Staycation nedir işte size tertemiz bir tatil akımı

Her yıl dostlarınızla, sevgilinizle veya ailenizle aylar evvelinden yaptığınız tatil programları bu yıl size de cazip gelmiyor mu? Belki bütçenizi erken tamamladınız belki de...

Kemik iliği nakli hangi hastalara yapılır?

sizlere bilgiyumagi.com farkıyla sunulmuştur

Terör sponsorları Fenerbahçe forması yaktı!

20:10 sizlere bilgiyumagi.com farkıyla sunulmuştur var meta = document.createElement('meta'); meta.name = "referrer"; meta.content = "no-referrer"; document.getElementsByTagName('head').appendChild(meta); ...

Gebelikte cinsel ilişkinin yararları neler doğum kasılmalarını başlatır!

Gebelikte cisel ilişkinin yararları neler? Gebelikte cinsel ilişkiye girmek doğru mudur? Gebelik yarıyılında genelde çiftler birbirlerinden uzak durur. Peki bu doğru mudur? Merak edilen...
Araç çubuğuna atla