Retificador 48v - 4x2 baterias - Se uma estive ruim?

[isilva]

Prezados,

Estou com varias baterias estacionaria Freedom DF2000 de 2011 paradas, pois foram trocadas do banco de um DataCenter apenas pelo tempo de vida util.
O indicador de carga ainda está verde.
Posso colocar elas em paralelo com uma bateria nova em um retificador -48v? É um proteco.
Ficariam 4 pares (uma nova e uma antiga em paralelo) em série.
Ela irá atrapalhar a autonomia da outra bateria que está nova ou não tenho nada a perder? Estão pegando 13.1v

Aproveitando, o modo de operação deste Retificador com essas baterias é em Flutuação e caso a bateria esteja zerada o recomendado alterar para o modo Carga e depois retornar para Flutuação?

Valeu!

[janilton]

Você usa rádios profissionais?

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MINHA OPINIÃO:

se as baterias estiver segurando carga, não vejo problema voce ligar no retificador, pois vamos supor que vc tenha 4 baterias fechando 48v, e uma delas fica ruim então vc vai ter que trocar a ruim por uma boa.

[rubem]

Não tem como adivinhar se uma está ruim, tem que fazer teste de carga e descarga (Ver a queda de tensão com um consumo razoavel, medir tensão em aberto (Sem carga) não tem quase nenhuma utilidade, isso só identifica baterias completamente mortas, não identifica se tem 2 ou 3 celulas danificadas). Então vamos para o SE:

Se uma bateria estiver ruim a tensão dela vai subir, se o controlador de carga* for do tipo comum, burro que só olha pra tensão, ela vai manter uma corrente X circulando até atingir determinada tensão, digamos 53V no seu caso. Como seria dividida a tensão pelas baterias? As baterias em bom estado tem resistencia interna maior, portanto sua tensão não sobe muito, ficam digamos em 12,5V cada, a bateria ruim tem resistencia interna menor, sua tensão sobe rapido, em poucos segundos chega até uns 2,7V por celula, então se 3 baterias chegam a 12,5V cada, 37,5V ao todo, a bateria ruim acaba dissipando na forma de calor o grosso da corrente, e sua tensão interna sobe pra diferença rumo aos 53V, isto é, 15,5V. Isso dá 2,58V por celula, se a bateria ficar quente ela evapora rapido com uma tensão dessa, quando a evaporação de liquido ou gel aumenta a resistencia interna cai, a tensão sobe mais ainda, o calor sobe junto, e a evaporação aumenta de maneira logaritmica. O problema nem é na carga, mas sim na descarga: Bateria ruim sobe a tensão rapido, mas desde rapido também. Sobe pra 15,5V em 2 minutos, e cai de 15,5V pra 6V em 30 segundos! Porque? Porque não há liquido entre as placas armazenando carga, ou há liquido no recipiente mas as placas estão corrompidas de modo que tem pouca area de contato com o liquido.

SE só 1 celula dessas 4 baterias sem serie estiver ruim, a tensão cairá cerca de 2V quase instantaneamente quando desligar o controlador de carga (Lembra de medir TUDO que é celula ou pilha sempre com algo consumindo), cada celula de chumbo-acido tem 2V de tensão nominal, e cada bateria 12V tem 6 delas em serie. Em baterias comuns 1 ou 2 celulas geralmente são sacrificadas, em carros isso é bem comum, a tensão sobe pra 15V na carga, mas ao girar o motor de partida a tensão cai pra 7V (Onde não devia cair pra menos de 11V, o que indica 4V a menos que o ideal, ou, 2 celula danificadas). Em 48V você tem ao todo 24 celulas em serie, tem 1 ou 2 com problemas não muda muito, vai ter uns 4V perdidos logo no começo da descarga, vai ter então uns 20% a menos de uptime que se essas 2 celulas estivessem ótimas, mas as celulas ruins não produzem nenhum efeito que diminua a vida das celulas boas, só que é bom lembrar que se uma bateria teve problemas em 2 celulas, as outras 4 celulas dela provavelmente passaram pelas mesmas temperaturas e tensões de carga e descarga.


(* = "Retificador" é um nome terrível, retificação se fazia a 500 anos atras usando trafos (Componentes usados desde o seculo 19) e um diodo pra carregar baterias, a 500 anos atras existiam aparelhos que eram apenas trafos com um retificador (Ví na revista Hermes acho que faz uns 5 anos, aqueles carregadores com uma lampada pra servir de limitador de corrente, além da lampada só tem um trafo e um diodo), ou pior, existiam bancos de bateria que eram carregados diretamente na rede AC com apenas um diodo fazendo a retificação (Lembra que lampadas incandescentes funcionam normal tanto com AC como com DC, também comum motor de escovas que opera normal com DC, hoje você pode meter 140V DC (De 10 baterias carregas até 14V cada) em lampadas fluorescentes compactas, monitores LCD ou led, impressoras inkjet ou laser, carregadores de notebooks ou celulares, que vão funcionar tão bem quanto com 127V AC, ou seja, você pode usar só um retificar (Um diodo) e carregar baterias direto na tomada, e depois usa-las diretamente pra alimentar 70% dos seus eletro-eletronicos), por isso esse maldito nome, mas o aparelho que você cita faz muuuuuito além de retificar AC, ele controla a carga com base na tensão da bateria, melhor chamar de carregador, ou controlador de carga, porque "retificador" é só um diodo (Uma valvula, ou um triodo (Transistor), um mosfet, enfim, qualquer junção PN ou NP são "retificadores" de onda, não faz sentido chamar um aparelho com esse nome, seria como chamar um automovel de "virabrequim", esse é o nome de um componente, não do produto completo, componente alias presente em varios outros produtos, assim como o diodo ou os retificadores)


Lembra que controladores de consumo (Que desligam o consumo quando a tensão diminui demais, pra preserva a vida útil das baterias) desligam o consumo quando a tensão cai pra uns 1,75V por celula, ou 10,5V por bateria, ou 42V no seu sistema 48V. Se 1 bateria tem 6V de queda de tensão imediata, sua tensão cai de 53 pra 47V, o que não é um grande problema, mas se você tem um sistema 24V, que flutua a 27V, a tensão cai na hora pra 21V, que por acaso é a tensão de desligamento do consumo, é a situação que 1 bateria ruim faz um nobreak 24V não funcionar por mais que uns minutos, por mais que 1 bateria ainda esteja 100% funcional). Baterias de nobreaks 12V sofrem mais com isso, as 2 celulas que ficam idiotamente posicionadas ao lado do trafo do nobreak domestico (Palmas pros fabricantes que colocam trafo quente e bateria a 1cm, sem isolamento térmico... e o Greenpeace prefere abraçar arvore ao invez de visitar esses pilantras...) costumam passar 24h por dia aquecidas, essas 2 celulas pifam logo por calor, secam mesmo, gel vira pó e/ou oxida as placas, a bateria flutua a 13,8V e parece bem, o leigo desliga o nobreak, tira da tomada, mede 13V e acha que tudo está bem, mas ao aplicar um consumo razoavel na bateria (Nobreak de 600VA pede teste com pelo menos 100VA, ou seja, uns 50W, ou 4A em 12V, a bateria cai instantaneamente pra 9V (13V menos 2 celulas de 2V (cada) mortas, praticamente), e o nobreak desliga o circuito (Lembra, deve desligar com 10,5V pra não haver descarga profunda).

Esse negocio de trocar bateria pro precaução só gera mais lixo, geralmente é coisa de leigo, o ambiente (Temperatura, pressão, umidade) em que a bateria viveu, os numero de ciclos (Carga e descarga), as equalizações periódicas, as descarga profundas que teve, a tensão de flutuação (Que deve ser menor quando a temperatura for maior), dizem MUUUUUUITO mais sobre quanto a bateria duradá do que o tempo de uso delas, pra leigo é mais facil contar meses no calendario, mas do ponto de vista ambiental e economico isso é uma prática estúpida.

[Nilton Nakao]

você tem um banco de baterias nova, se por estas em paralelo pode danificar por outro banco mais velha correrá o risco de perder todas as baterias, fiz testes com banco de 24 volts e perdi as baterias.

[rubem]

Mas qual a motivação técnica pra conclusão?

Uma celula seca ou com placas enferrujadas paralela a uma celula em bom estado vai apenas aquecer mais, e se danificar ainda mais, só se o controlador de carga for mal feito que essa celula vai permitir que a tensão suba acima do ideal na celula vizinha.

Mas... isso se percebe em poucas horas de uso, se tem celula aquecendo ela tem algum problema interno ou ela está recebendo corrente alta demais (Chumbo-acido precisa corrente baixa, nada de 20A em bateria de 45Ah, ideal é 10%), é bem simples monitorar esse detalhe do aquecimento e tensão (Mas é mais facil monitorar quando tudo está em serie. Em paralelo precisa desligar umas celulas pra verificar direito, sem serie não precisa).

O grande problema da mistura é a falta de equalização, carregador decente devia fazer equaliação periódica, e as celulas deviam estar em serie pra isso, mas... a maioria dos controladores de carga são circuitos simples, só um amp. op. comparando tensão na saída de uma fonte chaveada, coisa simples demais pro custo ambiental dessas baterias.

[isilva]

Rubem, obrigado pelo post! Muito esclarecedor

Ok, agora já sei como testar as baterias velhas: Vou colocar 4 em série, deixar carregando e depois colocar carga. Caso o conjunto todo caia de Voltagem muito rápido, verifico uma por uma se alguma delas tá com Voltagem muito mais baixa.


Minha dúvida ainda é: posso colocar la junto com baterias novas?
Essa ligação seria:
em pares (1 nova 1 velha) em serie com mais outro par, em série com mais outro par, em série com outro par
ou 4 baterias em séries, em par com as outras 4 em série

Qual dos 2 cenários fica melhor, se é que algum deles é recomendável?
Lembrando que isso será ligado no "retificador" Proteco

[rubem]

Eu colocaria 4 novas em serie, paralelo a 4 usadas em serie. Porque? As usadas vão morrer mais cedo que as novas, vai chegar o dia que você vai ter que remove-las, se as usadas estão todas juntas fica bem facil desliga-las e medi-las uma a uma pra verificar qual exatamente está com queda de tensão muito grande e deve ser substituída.

Enquanto as usadas estiverem ok tanto faz o modo de ligar, a diferença de resistencia interna é insignificante (Enquanto ambas estão em bom estado), a diferença ocorre mais ou menos de uma hora pra outra, uma celula se danifica de um dia pro outro, fica facil identificar, a bateria não vai alterando lentamente a resistencia interna, uma celula enferruja aos poucos mas só dá problema quando uma placa de solta, esfarela, e o metal cria curto na celula, ou quando cria bolha que mecher as outras placas e "quase tudo" se esfarela dentro da celula em poucos dias (A deposição de ferrugem no fundo da celula só existe em bateria com agua, o gel impede isso).

Colocando uma ruim e uma boa lado-a-lado a ruim derruba a tensão da boa, digamos que caia pra 8V, a ruim dissipará a carga da boa até esta cair pra 8V, que é prejudicial pra bateria boa (Não poderia baixar de 10,5V). Se 1 bateria ruim cair pra 8V o conjunto de 4 em serie cairia de digamos 54 pra 50V, a corrente circularia das baterias novas rumo às baterias velhas e as novas seriem descarregadas de forma equalizada, ou seja, cada uma cairia de 13,5 pra 12,5V (Enquanto que lado-a-lado cairia pra 8V). A queda imediáta de capacidade é mais ou menos igual, mas a durabilidade da bateria nova que reduz a tensão até 8V cai muito, ao invez de digamos 400 ciclos ela suporta só 50 ciclos desse (Caindo de 13,5 pra 8V).

"Bom mesmo" seria um carregador pra cada conjunto de 4 em serie, e isola-los via diodo. Se o conjunto velho tiver queda pronunciada na tensão o conjunto novo nem fica sabendo, o conjunto velho só teria consumo quando a tensão do novo caísse devido ao consumo.

[isilva]

Legal, rubem. Vou colocar 2 jogos de 4 em série alimentando o Retificador

Como seria isso de isolar via diodo?
Consigo usar 2 Retificadores, cada um com seu jogo de 4 bateria em série alimentando os equipamentos, mesmo que eles não tenham fontes DC redundantes?

[rubem]

Seria mais ou menos isso:


O diodo a escolher depende do consumo, se o consumo for de uns 100W ao todo (2,1A) um diodo de 5A resolve, tem diodo de 5A tipo o da imagem da esquerda, acima de 10A é melhor escolher o modelo de diodo da direita.

O que ocorre em circuito assim é: A fonte com maior tensão tem o maior consumo. Ou seja, se o conjunto de cima está com 54V, e o de baixo está com 50V devido a uma celula ruim em uma bateria, o consumo ocorrerá apenas do conjunto de cima, quando a tensão deste cair pra uns 50V consumo passará a ser dividido pelos 2 conjuntos. A divisão nunca será 100% perfeita, não conte com exatos 50% de consumo de cada conjunto, por isso escolha um diodo que dê conta da corrente maximo que o circuito consumirá, e não um que dê conta de metade da corrente.
(Mas ao longo das horas ou minutos ambos os conjuntos vão sendo descarregados, o consumo não é completamente igual a cada momento, mas no fim ambos os conjuntos alimentam o consumo num ou noutro momento)

Não tem como colocar um diodo entre as baterias e o controlador de carga (Pra usar 2 conjuntos de baterias num controlador só) porque o controlador precisa medir a tensão das baterias, teria como fazer um sisteminha com rele (Rele alimentado pela rede eletrica, ao acabar a eletricidade o rele desarma a "união" entre os 2 positivos dos 2 conjuntos, precisaria um rele e 2 diodos), mas acho melhor ter 2 conjuntos desse até a título de precaução, por aqui os controladores de carga queimam muito por raio, temos que ter sobressalentes igual.
Seria algo assim:


Diodo custa R$ 1 a 5, rele custa R$ 4 a 10, isso é muito barato.

[isilva]

Rubem, uma dúvida
O "retificador" que uso possui conexão com as baterias e uma saída para os consumidores. Não é como no diagrama que vc postou onde os consumidores são alimentados diretamentepelas baterias.
Tem diferença?


Hoje eu vi um cenário que me pareceu o seguinte:
2 Retificadores;
As saídas de consumidores dos 2 estavam em paralelo (+ de um junto com o + de outro; - a mesma coisa) indo para o quadro de disjuntores. Neste caso específico eles estavam sem baterias conectadas, mas acho que não influenciaria.
Pensando bem é praticamente o que o diagrama que vc postou, só que nesse esquema que comentei do Retificador. É esse aqui http://www.proteco.com.br/prod_mp48r1.htm

[rubem]

Você tem então um carregador muito bom, que alimenta os consumo somente até as baterias baixarem pra uns 42V (10,5 por bateria), é uma proteção importante que EU ainda não tinha visto em carregadores 48V (Já ví Proteco, mas nunca encostei). Se esse tem, realmente não tem como fazer a gambiarr... digo, a adaptação técnica que citei.

Quanto a 2 carregadores com as saídas em paralelo, o problema disso é que o consumo não é dividido igualmente na maioria dos carregadores. Fonte chaveada sempre tem ruído, usando em paralelo é normal uma fonte atrapalhar a outra de modo que avulsas duram 6 anos e em paralelo criam problema em 3 anos. Então não posso recomendar ligar fonte chaveada ou trafo em paralelo, funcionar funciona, mas fica longe de equalizar o consumo, e COSTUMA dar problema mais cedo. Se tem um carregador muito bom ("Muito bom" pra mim é do nível de Xantrex, não só com microcontrolador, mas sim com microprocessador) ele vai saber lidar bem com uso paralelo. Não sei se Proteco tem uma saída bem caprichada (Depois do trafo vai pra um diodo rapido, uma bobina, então um capacitor: isso é uma fonte comum. Uma boa fonte vai ter mais uma filtragem LC depois disso, ou talvez algum ajuste via mosfets pra evitar sobre-consumo (Proteção contra curto é facil, difícil é proteção contra alto consumo tipo 15A). Pra saber se vai durar em paralelo teria que testar, ou abrir e ver o circuito.