Principais causas da redução da vida útil da bateria em estações base

1. O papel das baterias nos sistemas de comunicação

Atualmente, a maioria dos sistemas de energia de comunicação usa baterias avançadas de chumbo-ácido seladas reguladas por válvula (VRLA). Essas baterias normalmente têm uma voltagem de célula única de 2 V e são conectadas em série para formar sistemas de 48 V ou 24 V. As funções principais dessas baterias são proteger o equipamento de comunicação e garantir a operação suave da rede. Em termos de proteção do equipamento, as baterias, juntamente com fontes de alimentação ininterruptas (UPS) e sistemas de alimentação de energia comutada, desempenham um papel vital na prevenção de surtos de tensão, picos e transientes da rede elétrica, protegendo efetivamente os dispositivos de comunicação e evitando interrupções no local. Em relação à operação da rede, as baterias, juntamente com UPS e sistemas de alimentação de energia comutada, mantêm a operação do sistema durante interrupções de energia e filtram a tensão de ruído, garantindo a qualidade da comunicação.

Uma vez instaladas em estações base de comunicação, essas baterias normalmente não exigem substituição por vários anos. Portanto, é crucial aprimorar a manutenção da bateria para melhorar suas condições operacionais, o que, por sua vez, pode efetivamente estender a vida útil da bateria. O monitoramento on-line da bateria desempenha um papel indispensável na manutenção de sistemas de energia de comunicação, especialmente em ambientes não tripulados.

2. Estado atual da tecnologia de baterias em sistemas de comunicação

Os conjuntos de baterias são uma parte crucial do fornecimento de energia ininterrupta de CC da estação base, com investimentos comparáveis ​​aos do equipamento de fornecimento de energia do switch. A maioria das estações base móveis usa baterias de chumbo-ácido seladas reguladas por válvula (VRLA) desenvolvidas no final do século XX. Devido à sua estrutura selada regulada por válvula, essas baterias não requerem manutenção com ácido ou água, são livres de vazamento de ácido ou névoa e podem ser instaladas ao lado do equipamento na mesma sala. Elas são populares devido ao seu tamanho compacto, peso leve, baixa autodescarga, manutenção mínima, longa vida útil, conveniência e confiabilidade. No entanto, é importante observar que, embora os princípios eletroquímicos das baterias VRLA permaneçam inalterados, as crescentes demandas por desempenho da bateria tornaram sua manutenção mais rigorosa. Além disso, no início, os fabricantes às vezes se referiam a essas baterias como "sem manutenção, ", levando alguns funcionários da manutenção a acreditar que as baterias não exigiam manutenção. Esse equívoco teve um impacto duradouro, resultando em atenção insuficiente à manutenção e aos testes da bateria.

Do uso atual de baterias de estação base, os problemas mais comuns são perda rápida de capacidade, vida útil curta e interrupções frequentes no local. A qualidade da bateria dos principais fabricantes de VRLA geralmente atende aos requisitos do operador, embora haja diferenças em qualidade e desempenho entre os fabricantes. No entanto, a qualidade da bateria em si não é o principal motivo para a rápida perda de capacidade e vida útil reduzida. Considerando a estrutura da bateria, o desempenho e as condições no local, é evidente que, em circunstâncias normais, as baterias VRLA devem durar de 1 a 4 anos sem uma queda significativa na capacidade. Os principais fatores que afetam a vida útil da bateria estão relacionados ao ambiente operacional e às práticas de manutenção nas estações base.

Principais causas da rápida perda de capacidade e redução da vida útil das baterias da estação base:

Quedas de energia frequentes e longos e irregulares períodos de corte de energia: O carregamento e descarregamento frequentes de baterias devido a quedas de energia podem levar à falha precoce da bateria. Um problema comum é a sulfatação das placas negativas, que é um sinal típico de perda precoce de capacidade. Se uma estação base sofrer cortes de energia frequentes, a bateria descarrega antes de ser totalmente recarregada, levando à subcarga. A subcarga repetida resulta em perda de capacidade cumulativa, fazendo com que a capacidade da bateria caia significativamente em um curto espaço de tempo e encurtando sua vida útil.

Configurações inadequadas da fonte de alimentação do switch: se as configurações de tensão para proteção contra subtensão e tensão de reinicialização para a fonte de alimentação do switch da estação base forem muito baixas, a bateria pode sofrer descarga excessiva ou descarga profunda, o que acelera a sulfatação das placas negativas. Os valores adequados de proteção contra subtensão devem ser definidos com base na corrente de carga. Atualmente, a proteção contra subtensão é frequentemente definida muito baixa, levando à descarga excessiva e, quando a bateria é repetidamente descarregada em excesso e não totalmente recarregada, sua vida útil é bastante reduzida.

Ambiente operacional severo: após quedas de energia, se a estação base não tiver ar condicionado, a temperatura interna aumenta, reduzindo a vida útil da bateria. Se o sistema de ar condicionado estiver com defeito e não for reparado a tempo, ou se quedas de energia impedirem o funcionamento do AC, as temperaturas na estação podem exceder 70 °C, o que afeta severamente o desempenho da bateria. Altas temperaturas aceleram a fuga térmica, causando corrosão das placas positivas, deformação da placa e inchaço ou rachadura da bateria, levando, em última análise, a uma rápida diminuição na capacidade da bateria e vida útil mais curta.

Falha ao recarregar após descarga: Em algumas áreas remotas, as quedas de energia são frequentes e duram longos períodos. Se a bateria descarregar até sua tensão de terminação e não for recarregada em tempo hábil, a capacidade da bateria diminui e sua vida útil é encurtada. Da mesma forma, se a tensão de carga flutuante da fonte de alimentação do switch for muito baixa, a bateria pode permanecer em um estado de subcarga por longos períodos.

3. A necessidade de monitoramento da bateria

Conforme discutido anteriormente, o sistema de energia de comunicação é a espinha dorsal da rede de comunicação, e a bateria de backup é a linha final de defesa. Uma vez que um acidente ocorre devido à falha da bateria na sala de equipamentos de comunicação, as consequências podem ser catastróficas. Para garantir a operação suave das redes de comunicação, os operadores estão cada vez mais se concentrando na manutenção e teste da bateria. Eles adotaram padrões de manutenção rigorosos, como IEEE1189-2005, e agora contam com sistemas de monitoramento mais eficazes.

Métodos tradicionais de manutenção, como testes periódicos de descarga, têm limitações devido a restrições de pessoal, locais remotos e longos tempos de teste. Os sistemas de monitoramento de bateria oferecem várias vantagens sobre os métodos tradicionais:

Redução de trabalho manual para medição no local e inspeção de baterias.

Monitoramento contínuo do estado da bateria sem a necessidade de visitas periódicas, economizando custos.

Maior confiabilidade do fornecimento de energia, reduzindo o tempo de inatividade do sistema.

Substituição antecipada de baterias com defeito antes que elas afetem outras células, estendendo assim a vida útil geral do sistema de bateria.

Melhor gerenciamento dos ciclos de substituição de baterias, garantindo aquisição proativa e reduzindo a necessidade de substituições em massa.

Maior satisfação do cliente ao minimizar interrupções de energia.

Maior confiabilidade do sistema e capacidade de produção por meio da identificação precoce de baterias com defeito.

Utilizando tecnologia patenteada de medição de impedância para detectar problemas de bateria nos estágios iniciais.

Monitoramento remoto e análise de tendências, melhorando a eficiência da gestão.

Rastreamento preciso do desempenho da bateria durante falhas de energia, melhorando o planejamento operacional e a prontidão.

Embora a implementação de sistemas de monitoramento de bateria aumente os custos operacionais no curto prazo, os benefícios de longo prazo — como estender a vida útil da bateria em 30%, reduzir a carga de trabalho de manutenção em 75% e diminuir os custos de manutenção em 80% — tornam-no um investimento que vale a pena. Também reduz as interrupções do site, melhorando a confiabilidade da comunicação e a satisfação do cliente.