ساختار باتری ups

ساختار باتری ups

باتری اسید سرب اساساً حاوی مواد اصلی سرب و اسید سولفوریک است. در این مقاله به بررسی ساختار باتری ups می پردازیم:

سرب (Lead):

به شکل‌های مختلف استفاده می‌شود:

صفحات مثبت (آند):

از دی‌اکسید سرب (Lead Dioxide – PbO₂) ساخته می‌شوند.

صفحات منفی (کاتد):

از سرب اسفنجی (Spongy Lead – Pb) ساخته می‌شوند.

شبکه‌های نگهدارنده صفحات:

از آلیاژهای سرب (معمولاً با آنتیموان، کلسیم یا قلع) ساخته می‌شوند.

قطب‌ها:

از سرب یا آلیاژهای سرب ساخته می‌شوند.

اسید سولفوریک (Sulfuric Acid – H₂SO₄):

به عنوان الکترولیت استفاده می‌شود. معمولاً محلول رقیق‌شده اسید سولفوریک در آب مقطر است.

جداکننده‌ها (Separators):

اینها مواد عایقی هستند که بین صفحات مثبت و منفی قرار می‌گیرند تا از اتصال کوتاه جلوگیری کنند. معمولاً از جنس مواد زیر هستند:

PVC (پلی وینیل کلراید)
الیاف شیشه (Fiberglass)
مواد پلیمری متخلخل

محفظه (Casing):

برای نگهداری و محافظت از اجزای داخلی باتری استفاده می‌شود و معمولاً از جنس مواد زیر است:

پلی پروپیلن (Polypropylene – PP)
ABS (آکریلونیتریل بوتادین استایرن)

سایر مواد:

بسته به نوع باتری و طراحی آن، ممکن است مواد دیگری نیز در باتری وجود داشته باشند، مانند:

مواد افزودنی در خمیر صفحات برای بهبود عملکرد و طول عمر باتری
آب مقطر (Water): برای رقیق کردن اسید سولفوریک
در باتری‌های VRLA (Valve Regulated Lead Acid)، دریچه‌هایی برای خروج گازهای تولیدشده در حین شارژ و دشارژ وجود دارد.

تفاوت ساختار باتری ups با باتری ماشین

تفاوت‌های ساختاری بین باتری ماشین و باتری UPS (منبع تغذیه بدون وقفه) عمدتاً به نوع کاربرد و نیازمندی‌های هر کدام برمی‌گردد. در اینجا به بررسی این تفاوت‌ها می‌پردازیم:

هدف و کاربرد:

باتری ماشین (Automotive Battery):
هدف اصلی: تأمین جریان بالا (High Current) برای استارت زدن موتور خودرو و همچنین تأمین برق تجهیزات الکتریکی خودرو (مانند چراغ‌ها، سیستم صوتی، و غیره) زمانی که موتور خاموش است.
چرخه کاری: باتری ماشین به طور معمول در طول رانندگی توسط دینام (آلترناتور) شارژ می‌شود و به ندرت به طور کامل دشارژ می‌شود.
باتری UPS (UPS Battery):
هدف اصلی: تأمین برق بدون وقفه (Uninterruptible Power) برای تجهیزات حساس (مانند کامپیوترها، سرورها، تجهیزات پزشکی) در هنگام قطع برق.
چرخه کاری: باتری UPS به طور مداوم در حالت شارژ نگهداری می‌شود و فقط در زمان قطع برق شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این حالت، ممکن است به طور کامل یا تا حد زیادی دشارژ شود.

نوع باتری:

باتری ماشین:
به طور معمول از نوع باتری‌های اسید سرب باز (Flooded Lead-Acid) یا باتری‌های اسید سرب با نگهداری کم (Low-Maintenance Lead-Acid) استفاده می‌شود.
باتری UPS:
معمولاً از باتری‌های اسید سرب تنظیم‌شده با دریچه (VRLA – Valve Regulated Lead Acid) استفاده می‌شود که شامل دو نوع اصلی AGM (Absorbent Glass Mat) و Gel است. این باتری‌ها نیاز به نگهداری ندارند و در صورت نصب صحیح، گاز کمی تولید می‌کنند.

ساختار داخلی:

باتری ماشین:
صفحات سربی ضخیم‌تر: برای تحمل جریان بالای استارت زدن، صفحات سربی ضخیم‌تری دارند.
الکترولیت مایع: در باتری‌های اسید سرب باز، الکترولیت به صورت مایع آزاد وجود دارد.
باتری UPS:
باتری AGM: الکترولیت در یک جداکننده شیشه‌ای (Glass Mat) جذب می‌شود، که باعث می‌شود باتری نشتی نداشته باشد و بتواند در زوایای مختلف نصب شود.
باتری Gel: الکترولیت به صورت ژل درآمده است، که این امر نیز باعث جلوگیری از نشتی می‌شود و امکان نصب در زوایای مختلف را فراهم می‌کند. صفحات سربی ممکن است نازک‌تر باشند، زیرا نیازی به تأمین جریان بسیار بالا برای استارت زدن ندارند.

طراحی صفحات:

باتری ماشین:
طراحی صفحات برای ارائه جریان بالا به صورت لحظه‌ای (High Cranking Amps) بهینه شده است.
باتری UPS:
طراحی صفحات برای ارائه جریان متوسط به صورت مداوم و برای مدت طولانی‌تر بهینه شده است. به عبارت دیگر، باتری UPS برای تحمل دشارژ عمیق (Deep Discharge) طراحی شده است.

چرخه عمر (Cycle Life):

باتری ماشین:
چرخه عمر کوتاه‌تری دارد، زیرا برای دشارژ عمیق طراحی نشده است.
باتری UPS:
چرخه عمر طولانی‌تری دارد، زیرا برای دشارژ عمیق و استفاده در شرایط اضطراری طراحی شده است.

نگهداری:

باتری ماشین:
باتری‌های اسید سرب باز نیاز به بررسی دوره‌ای سطح الکترولیت و اضافه کردن آب مقطر دارند.
باتری UPS:
باتری‌های VRLA نیاز به نگهداری ندارند (Maintenance-Free) و نیازی به اضافه کردن آب مقطر ندارند.

به طور خلاصه:

باتری ماشین برای ارائه جریان بالا به صورت لحظه‌ای و استارت زدن موتور طراحی شده است، در حالی که
باتری UPS برای ارائه جریان متوسط به صورت مداوم و تامین برق اضطراری در زمان قطع برق طراحی شده است.
این تفاوت‌ها در طراحی و ساختار باعث می‌شود که باتری ماشین و باتری UPS برای کاربردهای خاص خود بهینه شده باشند و نتوان از آن‌ها به جای یکدیگر استفاده کرد (مگر در شرایط خاص و با رعایت ملاحظات فنی).