Akü Nedir?

VALF KONTROLLÜ KURU AKÜLER (VRLA)

Bu tür akülerde kuru sözcüğü, içindeki elektrolitin, sıvı halde olmadığı anlamındadır. Kuru aküler. Bakımsız "Maintenance Free" akü olarak ta tanımlanmaktadır. Bakımsız sözcüğü, aküye saf su ilavesine gerek yok demektir. Bu bakımdan kuru akülerin hücre valfleri; su, asit ilavesi veya herhangi bir kontrol amacıyla açılmamalıdır.

Bakımsız sözcüğü, aküyü tesis ettikten sonra, işletme süresince bir daha bakım yapılmayacak anlamında algılanmamalı, saf su ilavesi hariç olmak üzere, normal akülere uygulanan periyodik bakımların, bu tür aküler için de geçerli olduğu bilinmelidir.

KURU AKÜLERİN FARKLILIKLARI

Kuru aküler, işletme yönünden, sıvı elektrolitli akülere göre aşağıdaki tipik farklılıkları gösterirler.

a) Saf su ilavesi gerektirmez.

b) Gaz çıkararak çevresini rahatsız etmez.

c) Şarj durumu, yalnızca voltaj ölçümü yoluyla belirlenebilir.

d) Zaman içinde, hücre boyunca, yoğunluğu farklı elektrolit tabakaları oluşmaz.

 

KURU AKÜ TİPLERİ: Kuru aküler, özellikle elektrolitin muhafaza metoduna göre iki çeşittir.

  • ELEKTROLİT EMDİRİLMİŞ JEL'Lİ AKÜ
  • ELEKTROLİT EMDİRİLMİŞ CAM ÖRGÜLÜ AKÜ

Hücre yapısı jelli aküye benzer. Bu tür akülerde, farklı olarak, jel ve seperatörün bulunduğu yerlerde, cam liflerinden yapılmış seperatörler vardır. Bir hücre aşağıdaki elemanlardan oluşur.

a) AKÜ KASASI: Diğer tip akülerde olduğu gibi, plastik malzemeden yapılır.

b) PLAKALAR: Pozitif ve negatif plakalar, saf kurşun, kalsiyum alaşımından yapılan ızgaralara, kurşun oksit pastanın sıvanmasıyla elde edilir.

c) SEPERATÖR: Cam liflerinin levha halinde örülmesiyle elde edilir. Bu seperatörler, elektrolitin emilebilmesi için, mikro gözeneklere sahiptir. Pozitif ve negatif plakaların arasını tamamen dolduracak şekilde yerleştirilen bu tür seperatörler, elektroliti tamamen emmiş olduğundan, herhangi bir elektrolit sızıntısı söz konuşu değildir.

d) ELEKTROLİT: Öngörülen yoğunlukta, sülfürik asit, saf su karışımından elde edilerek, cam örgülü seperatörlere emdirilmiştir.

e) VALF: Jelli aküler için açıklanan hususlar, bu tür akü için de geçerlidir.

ŞARJ VE DEŞARJDA ELEKTROKİMYASAL OLUŞUMLAR

Kuru akülerdeki elektrokimyasal oluşumlar, sıvı elektrolitli normal akülerle kıyaslanarak açıklanmıştır.

 

KURU AKÜ

Kuru akülerde, sıvı akülerde olduğu gibi, şarjlı durumda; pozitif plakalar kurşun peroksit, negatif plakalar ise sünger kurşun durumdadır. Şarj esnasında elektrolit içindeki sülfürik asit miktarı tedricen artar.

Deşarjlı durumda ise, pozitif ve negatif plakalar kurşun sülfat durumdadır. Deşarj süresince, elektrolit içindeki sülfürik asit oranı yavaş yavaş azalır.

Kuru akülerin şarjında, sıvı elektrolitli akülerde olduğu gibi, hidrojen ve oksijen gazları oluşur. Kuru akülerdeki önemli fark, oluşan bu gazların, akü dışına atılmaksızın, elektrokimyasal yolla, tekrar suya dönüştürülmesidir.

JELLİ AKÜLERDE OLUŞUM

Daha önce açıklandığı gibi, jelli akülerde elektrolit jel maddesine emdirilmiş durumdadır.

Şarjda, pozitif plakalarda oluşan oksijen, jelin yapısındaki çok ince çatlaklar yoluyla, negatif plakalara ulaşarak, burada oluşan hidrojenle birleşip, tekrar suya (H20) dönüşür.

CAM ÖRGÜLÜ AKÜLERDE OLUŞUM

Bu tür akülerde seperatörlerin, cam liflerinin levha halinde örülmesiyle elde edildiği daha önce belirtilmişti. Söz konusu cam örgüde çok miktarda mikro gözenek bulunmakta ve bu gözenekler elektrolitle dolmaktadır. Bir kısım gözenekler ise, elektrolit giremeyecek kadar küçük yapılmıştır ve boş durumdadır.

Bu tür akülerde şarjda, pozitif plakalardan çıkan oksijen, cam örgülü seperatörlerin boş olan gözeneklerinden geçerek, negatif plakalara ulaşır. Burada, negatif plakalarda oluşan hidrojenle birleşerek tekrar suya (H20) dönüşür.

GAZLANMA

Şarjda meydana gelen gazlanma, %100'e yakın bir oranda, tekrar suya dönüşür. Böylece normal işletme koşullarında, valfin dışarı gaz atması gerekmez. Bu bakımdan kuru aküler, herhangi bir patlama ve korozyon tehlikesi olmaksızın, elektrikli sistemlerin olduğu yerlere kurulabilir. Ancak böyle ortamlarda, tabii hava sirkülasyonu gereklidir.

KURU AKÜLERİN TESLİMİ VE DEPOLANMASI

Kuru aküler; elektrolitli şarjlı ve işletmeye hazır bir durumda teslim edilirler. Herhangi bir sebeple bekletilmeleri gerekiyorsa; temiz, rutubetsiz ve tercihen 20, 25 °C 'lik ortamlarda depolanmalıdır.

Boşta bekletilen aküler kapasite kaybederler. Şelf deşarj nedeniyle oluşan bu kayıp, 20-25 °C'lik ortamlarda, ayda nominal kapasitenin %2'si kadardır. Ortam sıcaklığı arttıkça, kapasite kaybı da artar.

Uzun süre boşta bekletilen akülere belli sürelerden sonra ilk şarj uygulanır.

NORMAL İLK ŞARJ: 20-25 °C sıcaklıktaki ortamlarda, boşta bekletilen akülere, her 6 ay sonunda, normal ilk şarj uygulanır. Bu, hücre basma 2.27 voltla ve 2 gün süreyle aküyü şarj ederek sağlanır.

ÖZEL İLK ŞARJ: 20-25 °C sıcaklıktaki ortamda, bir yıldan fazla bekletilen veya 40 °C'lık ortamda 6 ay bekletilen akülere uygulanan şarjdır. Bu iki durumdan biri oluştuğunda, aküler hücre basma 2.27 voltla 2 ila 6 gün süreyle şarj edilirler.

 

 

AKÜ GRUBU OLUŞTURMA

Kuru akülerin hücre voltajları, sıvı elektrolitli akülerde olduğu gibi 2 volttur. Bu bakımdan, 48 voltluk bir akü grubu elde etmek için 24 adet hücre birbirine seri bağlanır. Eğer aküler 12 voltluk yekpare gruplar halinde temin edilmiş ise, 4 adet grup birbirine seri bağlanarak, 48 voltluk akü grubu oluşturulur.

Akü grubu oluşturmada, sıvı elektrolitli aküler için açıklanan hususlar aynen geçerlidir.

ŞARJ ÇEŞİTLERİ VE VOLTAJLAR

Sıvı elektrolitli akülerde olduğu gibi, kuru akülere de, işletme süresince çeşitli şarjlar uygulanır.

1-İLK ŞARJ: Daha önce açıklandığı gibi, uzun sürelerle boşta bekletilmeleri sonucu uygulanan şarjdır.

2-YAVAŞ ŞARJ: Akülerin şelf deşarjlarını önleyerek, tam kapasitede kalmalarını sağlamak için yapılan şarjdır. Bu şarj, TAMPON veya FLOAT sözcükleri ile de ifade edilebilir.

Kuru akülerin yavaş şarj voltajları, sıvı elektrolitli akülere göre, bir miktar daha yüksektir. Bunun nedeni, kuru akülerin ızgara alaşımında, antimuan miktarının yok denecek kadar az olmasıdır. 20 °C ortam sıcaklığında, sıvı elektrolitli akülerin yavaş şarj voltajı, hücre basma 2.2 volt iken, kuru akülerde bu değer takriben 2.23 volttur.

Esasta, yavaş şarj voltajı akü sıcaklığına bağlıdır. Sıcaklık arttıkça, yavaş şarj voltajı azaltılır, buna karşın sıcaklık azaldıkça, voltaj değeri artırılır. Voltaj değerinin seçiminde temel düşünce; şelf deşarjı karşılamak, akünün ısınmasını önlemek ve gazlanmayı uygun miktarda tutmaktır.

Grafikte, 20 °C anma sıcaklığında, yavaş şarj voltajı 2.23 olan bir kuru akünün, -30 ila 50 °C sıcaklıklardaki voltaj değerleri görülmektedir.

İşletme süresinde, gerek duyulduğunda, yavaş şarj voltajı, grafiğe göre yeniden ayarlanabilir. Bu ayarlama yapılırken, tam şarjlı kuru akülerde, çekilen akımın, Ah Kapasite basma 0.2 ila 0.5 mA olması gerektiği dikkate alınmalıdır.

3- HIZLI ŞARJ: Deşarj olmuş bir aküye, uygun bir zaman sürecinde, tam kapasitesini kazandırmak için yapılan şarjdır. Bu işlem BOOST Şarj sözcüğü ile de ifade edilebilir.

HIZLI ŞARJDA DİKKATE ALINMASI GEREKEN HUSUSLAR

a) Şarj akımı, şarj voltajı ile orantılıdır. Redresör voltajı arttıkça akımda artar.

b) Şarjda gazlanma oluşur. Akım arttıkça, şarj süresince gazlanma da artar. Sıvı elektrolitli akülerde oluşan gaz, hücre buşonundaki delikten dışarı atılır. Kuru akülerde ise, söz konuşu gaz, kimyasal yolla tekrar suya dönüşür. Şarj akımı, öngörülen değerden fazla olursa, aşırı gazlanma meydana gelir. Fazla gaz valften dışarı atılır. Kuru akülerde, saf su ilave edilerek, atılan gaz telafi edilemeyeceğinden, akünün ömrü azalır.

c) Hızlı şarj, olanaklar ölçüsünde, düşük akımla, uzun süreli olarak uygulanmalıdır. Zorunluluk nedeniyle, en kısa zamanda yapılacak şarjda dahi 20-25 °C çevre sıcaklığında şarj voltajı hücre başına 2.4 volttan fazla olmamalıdır.

d) Hızlı şarj akımı, en hızlı yapılması gereken şarjda dahi, 20-25 °C çevre sıcaklığında, akü anma kapasitesinin 0.25'den fazla olmamalıdır. (Örneğin 100 Ah'lik bir aküde. 0.25x100= 25 Amper.) Çevre sıcaklığı 25 °C 'tan fazla olduğu zaman, şarj voltajı ve şarj akımının daha düşük olması gerektiği unutulmamalıdır.

Yukarda açıklandığı gibi; sıcaklık, şarj voltajı, şarj akımı ve gazlanma miktarı dikkate alınarak, aküler, ilgili elemanın kontrolünde MANUEL hızlı şarj edilebilir.

OTOMATİK HIZLI ŞARJ: Akülerin, sabit akım-sabit voltaj (I-U karakteristiği) ile şarj edilmesidir. Bu şarj metodu, sıvı elektrolitli akülerde olduğu gibi, akımı sınırlanabilen ve voltajı ayarlanabilen redresörlerle mümkündür. Şarja sabit akımla başlanıp, sabit voltajla devam edilir. Redresör bu işlemi, önceden yapılan ayarlara bağlı olarak, otomatik yapar.

Sabit akımla yapılan şarjda, redresör voltajı yavaş yavaş artar. Bu artış önceden belirlenen değere ulaştığında (örneğin 2.3 volt), sabit akımla şarj sona erer. Bu kez, yine önceden ayarlanan değerde (örneğin 2.23 volt) sabit voltajla şarj başlar ve yeni bir kesinti ye kadar devam eder.

Aşağıdaki grafikte 20-25 °C sıcaklıkta, tamamen deşarj olmuş, kuru akülere uygulanan otomatik hızlı şarj eğrileri görülmektedir.

Dolu çizgili eğriler, 0,25xK10 değerindeki akımla yapılan şarjda akım ve kapasite değişimlerim, kesik çizgili eğriler ise, 0.10xK10 değerindeki daha düşük akımla yapılan şarjdaki, akım ve kapasite değişimlerini göstermektedir.

0.25xK10 AKIMIYLA ŞARJDA TİPİK OLUŞUMLAR

a) 100 Ah'lik akü için şarj akımı 0.25x100=25 amper.

b) Sabit akımla şarj takriben 3 saat sürmektedir.

c) 3 saat sonunda redresör voltajı otomatik olarak, 2.3 volttan 2.23 voltluk tampon şarj değerine ve bunun sonucu olarak akım, önce hızla, daha sonra yavaş yavaş azalarak, sabit voltajla şarj devam etmektedir.

d) Şarjın 3 saati tamamlandığında akü, anma kapasitesinin %80'ine ulaşmaktadır.

e) Takriben 20 saat sonunda ise akü, %120 kapasiteli duruma gelmektedir.

 

0.10xK10 AKIMIYLA ŞARJDA TİPİK OLUŞUMLAR

a) 100 Ah'lik aynı akü için şarj akımı; 0.1x100=10 amperdir.

b)Sabit akımla şarj bu kez takriben 8 saat sürmektedir.

c) 8. saat sonunda redresör voltajı otomatik olarak, 2.3'ten 2.23 volta düşerek, sabit voltajla şarj devam etmektedir.

d) Şarjın 8. saati tamamlandığında akü, anma kapasitesinin %80'ine ulaşmaktadır.

e) Takriben 20 saat sonunda ise akü, %110 kapasiteli duruma gelmektedir.

 

4- BAKIM (DENGELEME) ŞARJI: Bakım şarjı, sıvı elektrolitli akülere, hücre voltajlarında zamanla oluşan farklılıkları gidermek için uygulan şarjdır. Bakım şarjında, voltaj 2.7 volta kadar yükselmekte ve çok miktarda gazlanma oluşmaktadır.

Aşırı gazlanmanın sakıncası nedeniyle, valf kontrollü kuru akülere bakım şarjı uygulanmamaktadır.

KAPASİTE

Sıvı elektrolitli akülerde tanımlandığı gibi, bir kuru aküden; deşarjda, belli bir sürede ve belli bir akımla çekilen enerji veya şarjda belli bir sürede ve belli bir akımla aküye verilen enerjiye kapasite denir.

ANMA KAPASİTESİ: Bir akünün, anma sıcaklığında (20 veya 25 °C), 10 saat süreyle ve anma akımıyla yapılan deşarjında, hücre voltajı 1.8 volta düşünceye kadar verdiği enerjiye anma kapasitesi denir.

Nominal kapasite sözcüğü ile de ifade edilen anma kapasitesi, formüllerde K10 olarak tanımlanır. Anma akımı, anma kapasitesinin 10 saate bölümü ile bulunan akımdır.

İşletmede, sistemlerin değişik güçte olmaları nedeniyle, bir akünün anma akımıyla kullanılması, ancak tesadüfen mümkün olabilir. Ayrıca bir akünün sürekli olarak anma sıcaklığında işletilmesi pratik olarak imkânsızdır. Bu bakımdan, deşarj akımının ve sıcaklığın, akü kapasitesini nasıl etkilediği bilinmelidir.

DEŞARJ AKIMININ KAPASİTEYE ETKİSİ

Belli bir akü için deşarj akımı, anma değerinden ne kadar büyükse, o aküden elde edilmesine izin verilen kapasite de aynı oranda küçük olur. Öte yandan, deşarj akımı arttıkça, 1.8 voltluk deşarj sonu voltajına ulaşma, daha kısa sürede oluşur. Deşarj sürelerine bağlı olarak elde edilen kapasiteler; C20, C10, C5, C3 ve C1 gibi deşarj saatleriyle tanımlanır. Söz konusu kapasite değerleri, anma kapasitesinin %'si olarak, ya rakamsal değerlerle veya grafik olarak, imalatçı tarafından belirlenir.

SICAKLIĞIN KAPASİTEYE ETKİSİ

Herhangi bir anda akünün sahip olduğu kapasite, o andaki sıcaklığına bağlıdır. Sıcaklık arttıkça, kapasite de artar. Grafikte görüldüğü gibi 25 °C 'deki akü %100 (K10) kapasiteye sahiptir.

25 °C 'tan fazla her l °C için, anma kapasitesinin %l'i fazla kapasite verir. 25 °C 'tan düşük her l °C için ise % l eksik kapasite sağlar.

25 °C çevre sıcaklığındaki anma kapasitesi 100 Ah olan bir akünün -5,10 ve 30 °C 'taki kapasiteleri aşağıdaki gibidir.

-5 °C : 25-5=20 °C düşük.  100-(100 x % 20) = 80 Ah.

10 °C: 25-10=15 °C düşük. 100-(100 x % 15) = 85 Ah.

30 °C: 30-25= 5  °C fazla.  100+(100 x %  5) =105 Ah.

 

ŞARJ SEVİYESİNİN (KAPASİTENİN) KONTROLÜ

Bir kuru akünün, herhangi bir andaki kapasitesinin belirlenmesi, akünün açık devre voltajının ölçümü ile yapılabilmektedir. Açık devre akünün, redresör ve sistemlerden ayrılarak, boşta kalmış halidir.

Gerek sıvı elektrolitli akülerde, gerekse kuru akülerde, elektrolit yoğunluğu arttıkça, kapasite artar, yoğunluk azalınca kapasite azalır.

Sıvı elektrolitli akülerde, herhangi bir zamandaki kapasite, hidrometre ile yoğunluk ölçülerek, tayin edilebilir. Kuru akülerde ise yoğunluk ölçümü mümkün olmadığından, kapasite ancak, açık devre voltajı ölçülerek belirlenebilir. Bir akünün açık devre voltajı ile, yoğunluğu arasında, aşağıdaki eşitlikle ifade edilen bağıntı vardır.

Açık Devre Voltajı = Yoğunluk + 0.84

Söz konusu eşitlikten anlaşılacağı gibi, ölçülemese dahi, yoğunluk arttıkça, akünün açık devre voltajı artmaktadır. Açık devre voltajının artması kapasitenin artması demektir. Aşağıda, 25 °C çevre sıcaklığında, tam kapasiteli durumda yoğunluğu 1,300 olan bir kuru aküde; açık devre voltajı ile, % kapasite bağıntısını gösteren bir grafik görülmektedir.

Grafikteki örneklerden kolayca anlaşılacağı gibi, akü hücresinin açık devre voltajı ölçüldüğünde;

2.14 volt elde edilmişse, akü %100 kapasiteli durumda demektir.

2.05 volt elde edilmişse, akü % 60 kapasiteli durumda demektir.

2   volt elde edilmişse, akü % 30 kapasiteli durumda demektir.

Söz konusu ölçümlerin, akü, başta bir süre dinlendikten sonra yapılması daha doğru olur.

KURU AKÜLERİN BAKIMI

Sıvı elektrolitli normal akülerde olduğu gibi, kuru akülerin bakımı da, işletme süresince; çevre şartları, şarj sistemi ve akünün kendisi bir bütün olarak dikkate alınıp, imalatçı firma önerileri doğrultusunda yapılmalıdır. Bu kitaptaki tüm açıklamalar ve değerler, kuru akülere ait tipik bilgilerdir. Bu bakımdan, kuru akülerin işletmesinde, verilen genel bilgiler ve sayısal değerler, imalatçı talimatlarına adapte edilerek değerlendirilmelidir.

Aşağıda açıklanan bakım işlemleri; çevre, mevsim ve işletme koşulları dikkate alınarak, makul aralıklarla yapılmalıdır.

a) Akü odası, rutubetsiz ve temiz tutulmalıdır.

b) Aküler; temiz, yumuşak ve ıslak bir bezle silinmelidir.

c) Akü grubu; çatlama, deformasyon, paslanma, bağlantı elemanlannda gevşeme ve kırılma gibi hususlar yönünden kontrol edilmelidir.

d) Akü odasındaki termometreden, çevre sıcaklığının 5 ila 35 °C olduğundan emin olunmalıdır.

e) Tercihen Digital Avometre ile yavaş şarj voltajı ölçülmeli, üreticinin öngördüğü değerde olduğu kontrol edilmelidir.

f) En geç altı ayda bir, akü kapasitesi tespit edilmelidir. Kuru akülerde, elektrolit yoğunluğu ölçülerek, şarj durumunun belirlenmesi mümkün olmadığından, kapasitenin tayini, daha önce açıklandığı gibi, voltaj ölçme metoduyla yapılmalıdır.

 

Ürünlerden, duyurulardan haberdar olmak için kaydolun.