Tractiebatterij

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

De tractiebatterij (ook wel: traktiebatterij) wordt ingezet voor het leveren van elektrische energie aan elektrische voer- en vaartuigen zoals vorkheftrucks, palletwagens en veegmachines, tevens dient de traktiebatterij als contragewicht in deze voertuigen.

De batterijcel[bewerken]

Een tractiebatterij bestaat uit losse cellen die in een ijzeren of een kunststof container geplaatst worden. De ijzeren container is voorzien van een zuurbestendige coating ter bescherming. De batterijcellen worden d.m.v. opvulplaten vastgeklemd in de batterijcontainer, tevens dienen de opvulplaten ervoor om de cellen te scheiden van de batterijwand en als koeling tussen de cellen onderling. Het is daarom belangrijk dat de opvulplaten verdeeld worden over de batterij.

Een cel heeft een spanning van ongeveer 2 volt, als alle cellen in serie met elkaar verbonden worden door middel van koperen of loden verbindingen dan krijgt men de volgende meest voorkomende batterijspanningen: 24,36,48,72,80 of 96 volt. Dit betekent dus dat er 12,18,24,36,40 of 48 cellen in serie met elkaar verbonden staan, dit is afhankelijk van de gewenste batterij. Het is ook mogelijk om de batterij serieparallel te schakelen.

Opbouw van een batterijcel[bewerken]

Een batterijcel is opgebouwd uit positieve en negatieve platen. Er is altijd één negatieve plaat meer dan het aantal positieve. De positieve of actieve plaat bestaat uit een buisjesplaat, een aantal loden staafjes aan elkaar, die als geheel beschermd worden door een poreus materiaal dat als een soort envelop om de plaat heen gevouwen is. De ruimte tussen de staafjes is opgevuld met een pasta met looddioxide. De exacte samenstelling hiervan verschilt per fabrikant en vormt al een deel van de basis van de uiteindelijke kwaliteit.

De negatieve plaat is een rooster van puur lood. De platen staan in een bad van elektrolyt: een mengsel van water en zwavelzuur.

Werking bij gebruik[bewerken]

Bij het ontladen van de batterij vindt er een chemisch proces plaats. De actieve massa wordt omgezet in loodsulfaat (PbSO4). Het zwavelzuur in het elektrolyt (het water–zwavelzuur mengsel) ondergaat een chemische reactie met het lood en het looddioxide. De zwaveldeeltjes worden op deze manier aan het elektrolyt onttrokken. Het soortelijk gewicht van het mengsel neemt hierdoor af en er blijft water over.

De beschikbare capaciteit van een batterij wordt minder tijdens de levensduur van de batterij. Deze afname komt door slijtage van de actieve massa in de platen. Hierdoor mag een batterij voor maximaal 80% ontladen worden.

Werking bij opladen[bewerken]

Tijdens het opladen vindt het omgekeerde proces plaats. De zwaveldeeltjes worden uit de platen gewerkt en vormen met het water weer een egaal mengsel: elektrolyt.

De capaciteit van een batterij[bewerken]

De capaciteit van een batterij is afhankelijk van de totale oppervlakte van de platen in elke cel. De capaciteit wordt aangegeven in ampère-uur (Ah) bij een 5 urige ontlading en een temperatuur van het elektrolyt van 30°C. Een batterij met een capaciteit van 1.000 Ah kan theoretisch 5 uur lang stroom leveren van 200A (1.000 Ah /5 uur). Wordt deze zelfde batterij ontladen met een grotere stroom dan houdt de batterij dit relatief minder lang vol. Bijvoorbeeld bij een ontlaadstroom van 500A houdt de batterij dit niet 2 uur uit maar beduidend minder. Dit ten gevolge van relatief hogere (warmte)verliezen bij hogere stroom.

Nominale en effectieve capaciteit[bewerken]

Een batterij met nominaal 1.000Ah heeft een effectief beschikbare capaciteit van 800Ah. Een tractiebatterij mag maximaal 80% ontladen worden; diepere ontlading leidt onherroepelijk tot slijtage aan de actieve massa en zal dus een lagere effectieve capaciteit tot gevolg hebben.

Het elektrolyt[bewerken]

Het elektrolyt is een mengsel van zwavelzuur en gedestilleerd water en is dus verdund zwavelzuur. Er is een direct verband tussen het soortelijk gewicht en de toestand van de batterij. Een “volle” batterij heeft een soortelijk gewicht van 1,290 kg/liter bij 30°C. Is de batterij tot 20% ontladen dan is het soortelijk gewicht ca. 1,120 kg/liter. Servicetechnici spreken dan snel over “één - negenentwintig” en “één - twaalf”. Het soortelijk gewicht is te meten met een zuurweger.

Batterijen en temperatuur[bewerken]

De beschikbare capaciteit is afhankelijk van de temperatuur van het elektrolyt. Bij 30°C geeft de batterij zijn nominale capaciteit. Onder gelijke omstandigheden met een temperatuur van 5°C is er echter nog maar zo’n 80% van de nominale capaciteit beschikbaar. Indien een batterij voor langere tijd in de kou staat, zoals bijvoorbeeld bij een koelhuissituatie, zal deze minder capaciteit kunnen leveren.

Het opladen van een batterij: laadfactor (LF)[bewerken]

Om een batterij op te laden moet er meer energie worden ingebracht dan dat er uitgekomen is. De laadfactor van een batterij is de verhouding tussen de ingeladen ampère uren en de afgegeven ampère uren. Bij standaard batterijen die geladen worden met een lader met een standaard laadkarakteristiek (DIN 41772/3/4) is de laadfactor 1,2.

Voorbeeld[bewerken]

Een batterij van nominaal 1.000Ah heeft 80% afgegeven: 800Ah. Met laadfactor 1,2 moet er (1,2 * 800Ah) 960Ah in de batterij geladen worden.

Geavanceerde laders met slimme programma’s of zelfs zuurcirculatie kunnen voor een aanzienlijk lagere laadfactor zorgen. Hierdoor verbetert meteen het waterverbruik, zijn de energiekosten lager en wordt vaak de laadtijd verkort.