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MANUEL TECHNIQUE
gamme
SLA
Batteries à recombinaison des gaz
FIAMM S,p,A,
SLA batteries à recombinaison des gaz - Manuel Technique”
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FIAMM S,p,A ,se réserve le droit de modifier sans préavis les informations contenues dans celui-ci,
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Février 2000
FIAMM S,p,A,
Février 2000
Table des matières
1. INTRODUCTION ............................................................................................................................................................ 4
2. CARACTERISTIQUES GENERALES ........................................................................................................................... 4
3. TYPES D’APPLICATIONS............................................................................................................................................. 5
4. PRINCIPE DE LA TECHNOLOGIE A RECOMBINAISON DES GAZ ...................................................................... 5
5. CARACTERISTIQUE DE LA CONSTRUCTION ......................................................................................................... 6
Plaques .............................................................................................................................................................................. 6
Bacs ................................................................................................................................................................................... 6
Séparateurs ....................................................................................................................................................................... 7
Electrolyte......................................................................................................................................................................... 7
Soupapes ........................................................................................................................................................................... 7
Bornes et connexions........................................................................................................................................................ 7
6. CARACTERISTIQUES TECHNIQUES......................................................................................................................... 8
Capacité ............................................................................................................................................................................ 8
Tension par élément ......................................................................................................................................................... 8
Capacité en relation avec la température....................................................................................................................... 8
Court Circuit .................................................................................................................................................................... 8
Résistance interne............................................................................................................................................................. 9
Capacité en relation avec le régime de décharge........................................................................................................... 9
Circuit ouvert ................................................................................................................................................................... 9
Cyclage .............................................................................................................................................................................. 9
Dégazage ......................................................................................................................................................................... 10
Montage en parallèle...................................................................................................................................................... 10
7. CHARGES...................................................................................................................................................................... 10
Procédure de charge recommandée pour les éléments Monolite ............................................................................... 11
8. DEFINITION DES BATTERIES ................................................................................................................................. 12
9. NORMES APPLICABLES ............................................................................................................................................ 13
10. STOCKAGE.................................................................................................................................................................. 13
11. INSTALLATION.......................................................................................................................................................... 14
12. DETERMINATION DES CHANTIERS..................................................................................................................... 14
13. DECHARGE A COURANT CONSTANT ................................................................................................................... 18
14. DECHARGE A PUISSANCE CONSTANTE ............................................................................................................. 22
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1. INTRODUCTION
Il est toujours très important de posséder une source d’énergie de secours fiable, car les absences de secteur
inopportunes peuvent causer des dégâts très important.
Dans les année 1980, suite à une étude approfondie des nouveaux besoins de l’industrie, FIAMM a développé
les batteries à recombinaison des gaz régulées par soupapes (VRLA) à séparateurs imprégnés, type
“MONOLITE”. A chaque fois qu’une batterie stationnaire est requise, Monolite propose des avantages
considérables comme : prêt à être utilisée dès la livraison, pas de remise à niveau nécessaire durant toute sa
vie; »étanches »; elles peuvent être installées dans un site où travaille du public.
Les batteries Monolite utilisent les technologies les plus avancées et les contrôles qualité les plus rigoureux
répondant à l’ISO 9001.
2. CARACTERISTIQUES GENERALES
Pas de remise à niveau
Les éléments Monolite ne nécessitent aucune remise à niveau tout au long de leur vie. Le terme « Sans entretien »
décrit bien le concept des batteries Monolite
Compatibilité
Les éléments Monolite ont été étudiés pour répondre aux exigences des équipements électroniques modernes et sont
compatibles avec leurs systèmes de charge pour batteries au plomb, sans adaptation particulière.
Haute densité d’énergie
La construction compacte et les excellentes performances en régime de décharge rapide permettent un gain
considérable en volume et poids comparé aux batteries traditionnelles.
Utilisation Bureautique
Les éléments FIAMM Monolite, disposent de la technologie dite à recombinaison des gaz, dans le cadre d’un
fonctionnement normal ils ne produisent aucun dégagement gazeux perceptible ; pour cela ils peuvent être installés à
proximité de poste de travail ou de locaux recevant par du public.
Economique
les éléments Monolite permettent l’économie de l’installation dans une salle batterie spécifique ainsi que la
maintenance régulière que demande des batteries conventionnelles tout au long de leur vie.
Longue durée de vie
Des tests rigoureux en laboratoire ainsi que le retour d’expérience du terrain permettent à FIAMM de fabriquer un
produit de haute fiabilité d’une durée de vie de 12 ans et plus (dans les conditions normales d’utilisation).
Installation
Les poignées moulées dans les bacs rendent les éléments Monolite faciles à manutentionner.
Plus petits, plus compactes, plus, légères que les batteries ouvertes, les éléments Monolite sont livrés remplis
chargés et peuvent être immédiatement installés dans les équipements, des armoires ou des chantiers
métalliques très fonctionnels.
Fiabilité
Les éléments Monolite ont été testés sur le terrain depuis de nombreuses années et répondent à l’ensemble des
normes en vigueur . Les batteries Monolite ont subi tous les tests de capacité en charge et décharge, les essais de
cyclage, de recombination des gaz, de résistance mécanique et aux vibrations et de tenue au feu.
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3. TYPES D’APPLICATIONS
Télécommunications
Les batteries Monolite ont été développées pour répondre aux besoins des nouveaux équipements Télécom
numériques et restent le produit idéal pour disposer de réserve d’énergie pour les applications de
télécommunication comme les PABX , les stations de commutation et de transmission. De plus, les batteries
FIAMM Monolite sont agréées par TELECOM ITALIA et France Télécom qui ont réalisés tous les tests prévus
par leurs spécifications.
U.P.S.
Les batteries Monolite sont également la meilleure solution pour les applications UPS ; leur haute densité
énergétique autorise des installations compactes à l’intérieur même des équipements ou dans des armoires
adjacentes.
Eclairage de sécurité
Les batteries Monolite garantissent la meilleure solution dans toutes les situations où l’absence d’éclairage peut
provoquer de grâves problèmes.
Equipements Auxiliaires et systèmes de contrôle
Les éléments Monolithe sont utilisés également dans d’autres applications de contrôle comme, les applications
photovoltaiques, démarrage de groupe électrogène, sous station, centrales de production, partout où les
système d’énergie doivent être fiables et où la maintenance s’avère difficile.
4. PRINCIPE DE LA TECHNOLOGIE A RECOMBINAISON DES GAZ
Recombinaison
Les batteries au plomb ouvert durant leur fonctionnement en charge, consomment de l’eau. Cette perte est provoquée
par électrolyse, qui provoque un dégazage d’hydrogène et d’oxygène entraînant une baisse du poids spécifique des
éléments. Ce phénomène nécessite la mise en place de contrôles et l’addition régulière d’eau déminéralisée, afin de
maintenir le bon niveau de l’électrolyte. Les batteries à recombinaison des gaz régulée par soupapes éliminent cette
contrainte grâce à la continuelle recombinaison de l’ oxygène durant la charge. Le procédé de recombinaison de
l’oxygène se produit si le séparateur n’est pas complètement saturé d’électrolyte. ce qui permet à des pores
d’être libres pour assurer la diffusion de l’oxygène de la plaque positive (d’ou il est généré) directement vers la
plaque négative où il réagit pour reformer de l’eau.
Durant la charge les réactions suivantes se
produisent :
1) L’Oxygène migre de la plaque positive par
réaction
+
H2O → 1/2 O2 + 2H + 2e
et se diffuse au travers des pores des séparateurs
vers la surface des plaques négatives.
2) Sur la plaque négative, l’oxygène se mélange
au Pb et à l’acide sulfurique
Pb + H2SO4 + 1/2 O2 → Pb SO4 + H2O
3) Le processus de charge régénère le plomb
électrochimiquement dans la plaque négative
complétant le cycle.
+
Pb SO4 + 2H + 2e → Pb + H2SO4
Comme le résultat l’indique, le procédé de
recombinaison, est supérieur à 98%, il complète
et inverse le phénomène
d’oxydation de l’eau.
A la fin du procédé, la
recombinaison a rééquilibré l’eau, l’électrolyte et le plomb
de la plaque négative sans avoir modifié l’état de charge
de la plaque négative.
2O
+
2H + 1 O2
2
H 2 SO 4
Pb
PbO
PbSO 4 + H 2O
Pb + H 2 SO4
Fig 1
Des séparateurs spéciaux d’une très grande porosités disposant de pores d’un diamètre très faible sont
nécessaires pour faciliter le cycle de recombinaison de l’oxygène ; de plus un dosage très précis de l’électrolyte
insérée dans chaque élément est nécessaire afin de maintenir un niveau suffisant permettant de garantir les
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performances de décharge tout en autorisant le libre passage de l’oxygène au travers d’un nombre de pores
suffisant pour maintenir la diffusion des gaz. Le respect de ces contraintes permet l’ensemble de l’électrolyte se
trouve dans les séparateurs et les plaques, il n’y a donc pas d’électrolyte libre. La pression des gaz (Oxygène,
Hydrogène, nitrogène, Dioxyde de Carbone) à l’intérieur des éléments durant ces opérations est normalement proche
de la pression atmosphérique. Il est indispensable que chaque élément dispose d’une soupape , afin de laisser
échapper les gaz non recombinés, pour se prémunir de toute monté en pression à l’intérieur de ceux-ci. Les
soupapes de sécurité sont prévues à cette effet. Il est également très important que les soupapes soient étudiées
pour prévenir toute entrée d’air à l’intérieure de l’élément et cela même si la pression de celui-ci est inférieur à
l’atmosphère extérieure, particulièrement durant les périodes en circuit ouvert; une fuite d’air entrant en contact avec
le plomb (Pb) de la plaque négative viendrait l’oxyder chimiquement. Pour répondre à ces besoins, chaque élément
est équipé d’une soupape unidirectionnelle afin d’évacuer les gaz en surpression lorsque cela est nécessaire tout en
interdisant toute entrée d’air. Pour cette raison les éléments ne peuvent être décrits comme étanches, mais à
régulation par soupape.
5. CARACTERISTIQUE DE LA CONSTRUCTION
Tableau 1 Production FIAMM des batteries Monolite disponibles aujourd’hui, batteries Monolite et implantation
des bornes.
TYPE
Tension
CAPACITE NOMINALE en Ah à 20°C
D’ELEMENT Nominale 10 hrs à
12 SLA 12
12 SLA 25
12 SLA 30
12 SLA 37
12 SLA 50
12 SLA 75
6 SLA 75
6 SLA 100
6 SLA 125
4 SLA 125
4 SLA 150
4 SLA 200
6 SLA 160
6 SLA 180
2 SLA 200
2 SLA 250
2 SLA 300
2 SLA 405
2 SLA 400
2 SLA 500
2 SLA 580
(V)
12
12
12
12
12
12
6
6
6
4
4
4
6
6
2
2
2
2
2
2
2
2 SLA 800
2 SLA 1000
2
2
5 hrs à
3 hrs à
1 hr à
1.80 V/él. 1.80 V/él. 1.80 V/él. 1.65 V/él.
12
10,5
9,5
7,6
25
21.7
19.5
16.3
30
26.1
23.4
19.6
37
32.2
28.9
24.2
50
43.5
39
32.7
75
65.5
58.5
49
75
65.5
58.5
49
100
87
78
65
125
109
97.5
81
125
109
98.7
82
150
130
119
98
200
174
160
125
160
139
128
109
180
156
140
117
200
174
156
131
250
217
195
163
300
261
234
196
405
347
320
250
400
348
312
257
500
435
390
323
580
505
453
374
800
1000
745
930
663
831
541
677
POIDS
Nob. de
Long.
DIMENSIONS (mm)
Prof.
Haut.
(kg)
pôle(s)
L
200
218
201
288
288
360
271
271
268
271
271
250
298
387
271
271
271
250
387
387
387
P
77
129
138
173
173
164
173
173
172
173
173
202
202
173
173
173
173
202
173
173
173
H
137
166
190
202
202
228
202
202
230
202
202
226
226
251
202
202
202
226
251
251
251
5
11.3
14
18
22
32.2
16.5
21
26
17.3
20.2
26
33.8
37.4
15.3
17.7
20.5
26
30.5
36.5
40.2
pos.+neg.
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
1+1
2+2
2+2
2+2
254
254
510.5
510.5
210
210
64
74
2+2
2+2
Tableau 1
Plaques
Les plaques positive et négative sont du type « planes, empâtées ». La matière active est composée d’une pâte
contenant de l’oxyde de plomb, de l’eau, de l’acide sulfurique, et d’autres composants permettant d’obtenir les
performances et la stabilité désirée tout au long de la vie de la batterie. Les grilles sont fabriquées avec du
plomb de haute qualité alliées à du calcium et de l’étain afin d’obtenir une grande résistance à la corrosion. Elles
sont étudiées pour assurer à la batterie une durée de vie de 10 ans et plus dans des conditions d’exploitation à
des températures comprises entre 20 et 25°C.
Bacs
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Les bacs et les couvercles sont fabriqués en ABS répondant aux normes Américaines UL 94, classe VO ainsi
que l’ IEC 707, méthode FVO. Ce matériel est résistant aux chocs et auto-extinguible. Ils sont également étudiés
pour supporter les variations de la pression interne des éléments durant les différentes variations d’état de la
batterie. Ceci grâce à des nervures de renfort sur les bacs et les couvercles. Des poignées sont intégrées au
design du couvercle afin de faciliter la manutention.
Séparateurs
Des séparateurs spéciaux, assurant le bon fonctionnement des opérations du cycle de recombinaison de
l’oxygène, sont un des plus important composant de base des batteries Monolithe. Ces séparateurs sont en fibre
de verre réalisés grâce à un procédé spécial permettant d’obtenir une grande porosité tout en disposant de
nombreux micro pores assurant une diffusion maximum de l’oxygène ce qui permet un utilisation totale de la
surface de la plaque et de disposer d’une faible résistance interne. Grâce à la nature chimique du matériel
composant le séparateur (silice), il n’y a aucune réaction vis à vis de l’acide sulfurique et du dioxyde de cuivre et
ceci tout au long de la vie de la batterie. Ces excellentes caractéristiques mécaniques et électriques reste
constante sur une très grande gamme de température. La très faible résistance interne des séparateurs
combiné au design spécifique des plaques des batteries Monolyte ont pour résultat une excellente utilisation de
la matière active quelque soit le régime de décharge utilisé. Les plaques sont complètement entourées par le
séparateur et l’électrolyte est entièrement absorbé par ceux-ci. Par cette méthode les court-circuits provoqués
par les chutes de matière actives cumulées tout au long de la vie de la batterie, que l’on rencontre avec les
batteries ouvertes, sont supprimés.
Electrolyte
3
Le Poids spécifique de l’électrolyte et de 1.3 Kg/dm à 20°C avec la très grande pureté qui caractérise
l’électrolyte utilisé pour ce type de batteries.
Soupapes
Chaque élément dispose d’une soupape unidirectionnelle capable d’assurer l’évacuation du gaz lorsque la pression
interne est trop forte. La soupape est tarée à environ 0,3 atmosphère (30 kPa).
Bornes et connexions
Les bornes sont du type goujon fileté M8 (M6 pour la 12SLA12). Différents types d’inter connexions (rigide) sont
prévus afin d’assurer le minimum de pertes ohmiques en ligne. Des chanfreins sur les bornes et le passage du
couvercle sont prévus pour fixer la résine mécaniquement entre ces deux composant de matière différente afin
de prévenir toute fuite d’électrolyte (voir fig. 2) quelque soit la pression interne et les conditions de température.
Dans les monoblocs la soudure inter-élément est réalisée électriquement au travers des parois pour réduire au
maximum la résistance interne de l’ensemble tout en maintenant une séparation complète entre chaque
élément.
DESSIN EN COUPE D’UN MONOBLOC 4 SLA 125
1 Bac
2 Couvercle
3 Plaque
4 Séparateur
5 Borne
6 Soupape
Fig. 2
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6. CARACTERISTIQUES TECHNIQUES
Capacité
La capacité des batteries est indiquée en Ampère Heures (Ah), c’est la quantité d’électricité qu’une batterie peu
fournir durant une décharge. La capacité dépend de la quantité de matière active contenue dans ses plaques ainsi
que de régime de décharge et de la température. La capacité nominale (C10) des éléments Monolite en accord avec
les normes internationales se référant aux 10 hrs de décharge à courant constant à 20° C pour une tension finale de
1.80 V/élément.
Tension par élément
La tension des éléments au plomb acide
est due à la différence de potentiel
électrochimique entre la matière active
de l’électrode
(PbO2 et Pb) et la
présence
de
l’électrolyte
(acide
sulfurique). Cette valeur dépend de la
concentration de l’électrolyte en contact
avec l’électrode, mais cela est
approximativement 2 Volts dans la
plupart des cas en circuit ouvert. Plus
précisément il est fonction de l’état de
charge de la batterie. La tension en
circuit ouvert des éléments Monolite
en fonction de la température est
représentée dans la figure 3 :
Tension en circuit ouvert (V)
2,15
2,1
2,05
2
1,95
1,9
0
25
50
75
100
125
Etat de charge (%)
Fig. 3 :Tension en circuit ouvert en relation avec l’état de charge de
la batterie
Capacité en relation avec la température
110%
105%
100%
capacité disponible
La capacité disponible d’une
batterie,
varie
avec
la
température quelque soit le
régime de décharge.
Pour les batteries Monolite, la
capacité diffère de la valeur de
référence à 20°C, pour une
gamme de température variant
de -10 à +40°C de 1% par °C
pour une décharge supérieure à
60 minutes, et de 0.7% par °C
pour une décharge supérieur à
60 minutes (voir fig.4).
95%
90%
85%
1-10 hours
80%
5-59 min.
75%
70%
65%
60%
-20
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Fig. 4
Court Circuit
Les batteries Monolite ont été conçues pour supporter un courant de court circuit pendant 1 minute sans
détérioration. Pour les batteries Monolite à 20°C se référer au tableau 3:
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Résistance interne
La résistance interne des batteries au plomb acide est fonction du type de construction interne, épaisseur des
plaques, nombre de plaques, type de séparateurs, poids spécifique de l’électrolyte, température et état de charge. La
résistance interne des éléments Monolite à 100% de charge à 20° C est donnée dans le tableau 3 suivant :
Type d’élément
Capacité ( Ah )
Résistance interne (mΩ)
12
25
30
37
50
75
75
100
125
125
150
160
180
200
200
250
300
400
400
500
580
Courant de court-circuit
(A)
500
1150
1300
1520
2030
3000
2910
3800
4300
4450
5000
3050
3400
3800
5100
5900
6300
9500
7600
9700
10800
12 SLA 12
12 SLA 25
12 SLA 30
12 SLA 37
12 SLA 50
12 SLA 75
6 SLA 75
6 SLA 100
6 SLA 125
4 SLA 125
4 SLA 150
6 SLA 160
6 SLA 180
4 SLA 200
2 SLA 200
2 SLA 250
2 SLA 300
2 SLA 405
2 SLA 400
2 SLA 500
2 SLA 580
2 SLA 800
2 SLA 1000
800
1000
9700
12000
0.206
0.165
24
11
9
8
6
4
2
1.7
1.4
0.8
0.7
1.96
1.75
1
0.4
0.35
0.32
0.26
0.22
0.21
0.19
Tableau 2
Capacité en relation avec le régime de décharge
La capacité disponible en fonction du régime de décharge à 20°C pour les batteries Monolite figure dans le
tableau 2.
REGIME DE DECHARGE
( heures )
à 1.80 V/élé.
10
5
3
1
CAPACITE
( % de C10 Ah )
100
87
78
61
Tableau 2
Circuit ouvert
L’état de charge des batteries au plomb décroît lentement lorsqu’elles sont laissées en circuit ouvert.
Les éléments Monolite ont un taux d’auto décharge proche de 2% par mois à 20°C. Durant des périodes de stockage
prolongées il est nécessaire de recharger les batteries tous les 6 mois à compter de la date de livraison
conformément aux instructions répertoriées au paragraphe 7. Un non respect de ces directives peut provoquer à
terme des dommages irréversibles à la batterie.
Cyclage
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Février 2000
Les batteries Monolite ont passé avec succès le teste de cyclage décrit dans la norme BS 6290, elles répondent
également aux spécifications techniques générales définies dans le cahier des charges Français 5641 de la
CCM/GPEM et ST/PAB/STC/ESAZ/296 du C.N.E.T. .
Dégazage
Les éléments Monolite disposent d’un taux de recombinaison des gaz très performant (>98%) ; à 20°C dans le
cadre d’une exploitation normale le dégagement gazeux est négligeable. Les essais en laboratoire ont donné les
résultats suivant :
• 2 ml/Ah/élément/mois pour une tension de floating de 2.27 V/élé.
• 10 ml/Ah/élément/mois pour une tension de floating de 2.40 V/élé.
La quantité de gaz s’échappant dans l’air (essentiellement composé à 80-90% d’hydrogène) est très faible, ce qui
autorise le montage des éléments Monolite dans des salles comportant des équipements électriques sous tension
sans risque d’explosion ou problème de corrosion en condition normale d’exploitation. La seule préconisation est que
ces salles ou armoires doivent disposer d’une ventilation naturelle.
Montage en parallèle
Lorsque la capacité requise est plus importante que la capacité nominale disponible dans notre gamme, il est
possible de monter des batteries en parallèle afin d’obtenir la capacité désirée. Les consignes suivantes doivent être
appliquées:
•
•
•
utiliser des batteries de même type, nombre d’élément et capacité égale ;
contrôler l’équipotentialité du circuit afin de minimiser les variations possibles d’impédance de celui-ci (Longueur
et section des câbles identiques).
ne pas connecter plus de 4 branches en parallèle.
7. CHARGES
Introduction
Après leur installation, les batteries sont une source d’énergie prêtes à être utilisées si nécessaire.
Il est très important que les batteries soient :
•
•
En Floating afin de maintenir la batterie en pleine charge.
Complètement rechargées après une décharge. Rechargées dès que possible afin d’assurer un maximum de
service dans le cas d’une nouvelle absence secteur et d’optimiser ses performances tout au long de sa vie.
La recharge peut être effectuée de plusieurs manières différentes, tout dépend du temps de recharge souhaité et de
la durée de vie escomptée. En général, la charge est réalisée comme suit :
•
•
à une tension de charge égale à la tension de floating (recharge longue) ;
à une tension de charge supérieure mais ne dépassant pas 2.4 V/élé. (recharge rapide).
La méthode de recharge de type IU, également nommée « à tension(s) constante(s) », est utilisée depuis de
nombreuses années selon des combinaisons différentes, afin d’obtenir le temps de recharge le plus court possible
tout en assurant la durée de vie la plus longue. Avec cette méthode, la recharge démarre à courant constant. La
tension augmentant jusqu’à la valeur préréglée. La tension est maintenue à cette valeur et le courant décroît jusqu’à
atteindre une valeur minimum. En final, la recharge se termine à tension constante, à la valeur de floating le courant
décroissant pour atteindre sa valeur usuelle pour ce type de charge.
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Février 2000
Procédure de charge recommandée pour les éléments Monolite
Il est important de recharger les batteries à recombinaison des gaz en utilisant une méthode limitant au maximum les
dégagements gazeux. Dans le cas contraire, on devra ajouter au dégazage, une consommation d’eau excessive qui
entraînera une diminution de la durée de vie de la batterie.
Les seules méthodes qui doivent être utilisées sont celles qui fonctionnent avec une tension préréglée et un courant
limité à la valeur maximale définie par le constructeur. Le chargeur devant disposer d’un système de sécurité prenant
en compte l’un ou l’ensemble de ces facteurs.
a) Charge flottante ou « floating »
2,38
La tension recommandée en floating,
assurant la garantie de la meilleure
longévité pour les éléments Monolite est de
2.27 V/élé. à 20°C. Ces batteries peuvent
fonctionner de -15 à +40°C. Toutefois, les
opérations à des températures supérieures
et
inférieures
à
20°C
affecteront
respectivement la vie et les performances
de la batterie. Les tensions recommandées
pour assurer une plus grande longévité
dans le cadre d’utilisation à des
températures comprises entre -20 et +40°C
sont indiquées dans par la courbe ci
dessous figure 5 :
2,36
Volt par élément
2,34
2,32
2,3
2,28
2,26
2,24
2,22
-20
-10
0
10
20
température (°C)
30
40
Fig. 5 :Tension de Floating en fonction de la température
Le courant normal d'entretien observé après une recharge complète des éléments Monolite à 2.27 V/élé. pour une
température de 20°C est approximativement de 0.3 mA/Ah. Par le fait de la recombinaison des gaz, le courant
d’entretien observé pour les éléments Monolite est plus élevé que celui des batteries ouvertes et ne peut être
interprété en cela comme un indicateur de l’état de charge de la batterie.
b) Recharge après une décharge
La
méthode
de
recharge
recommandée pour les éléments
Monolite afin de garantir la durée
de vie maximum à la batterie, est
celle
utilisant
une
tension
constante de floating (2.27 V/élé. à
20°C) avec un courant de charge
limité à 0.25 C10 Ampères. Suivant
cette méthode les temps de
recharge
pour
une
batterie
déchargée à 100% à différentes
valeurs
de
courant
sont
représentés figure 6 :
capacité rechargée
110%
100%
90%
80%
70%
60%
0,1 C10
50%
0,15 C10
0,25 C10
40%
30%
20%
10%
0%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
heures
Fig. 6
Lorsqu’il est impératif de réduire le temps de charge, la méthode IU peut être utilisée avec une tension maximum de
2.4 V/élé. à 20°C avec un courant maximum de 0.25 C10.
Toutefois ce type de recharge ne doit pas être utilisé plus d’une fois par mois si l’on veut assurer une durée de vie
maximum à la batterie.
11
FIAMM S,p,A,
Février 2000
8. DEFINITION DES BATTERIES
Une méthode pour calculer le nombre et le type d’éléments nécessaires pour une application particulière est
décrite ci après. Les tableaux à la fin de ce manuel indiquent :
•
•
Décharges à courant constant (A) pour différentes tensions de fin d’autonomie à différents régimes .
Décharges à puissance constante (W/élément) pour différentes tensions de fin d’autonomie à différents
régimes .
Pour des éléments complètements chargés à une température de 20°C.
Calcul
Lorsque la batterie est connectée en permanence sur l’utilisation à une tension de floating de 2.27 V/élé. et que
les équipements peuvent fonctionner dans une plage de tension comprise dans la limite définie par une Tension
Max et Mini, le nombre total d’éléments la composant est défini ainsi :
n1 =
UMax
2.27
Dans le cas où la tension de charge est égale à 2.4 V/élément, le nombre total d’élément est défini comme suit :
n2 =
UMax
2.40
La tension finale par élément se définit ainsi :
Ufn1 =
U min
n1
ou
Ufn 2 =
U min
n2
Dans le cas où la batterie est connectée sur l’utilisation uniquement au moment de la décharge, le nombre
d’élément est alors calculé en considérant la tension nominale (Un) et la tension minimum (Uf) requise par les
équipements :
n=
Un
2
Tension finale par élément :
Uf / élé =
Uf
n
Sélection des éléments
Une fois la tension minimum par élément et l’autonomie définie il est possible d’utiliser les tableaux de
performance se trouvant à la fin de ce manuel afin de déterminer l’élément le mieux adaptée.
Exemples
1) Décharge à courant constant
A 30 minutes d’autonomie, pour un courant de 100 A avec une tension minimum du système de 101 V.
Tension nominale 120 V.
120
= 60 éléments
2
101
= 1.68 V
Tension finale/élément
60
Nombre d’élément
Dans le tableau de décharge à courant constant pour une tension finale de 1,7V/élément et une autonomie de
30 minutes, prendre la valeur de la batterie correspondante ou la première supérieure.
Dans ce cas il nous indique 110 A qui correspond à une batterie du type 6 SLA 100.
Donc
(*)
60
= 20 monoblocs (type 6 SLA 100)
3*
3 car chaque monobloc 6 SLA 100 dispose de 3 éléments.
N.B.: Il faut prendre en compte le fait que la batterie va fonctionner en floating et nécessite d’être connectée à un chargeur
capable de fournir une tension minimum de 2.27 x 60 éléments = 136.2 Volts et un courant de recharge compris entre 0.1
C10 et 0.25 C10 selon le temps de recharge souhaité.
12
FIAMM S,p,A,
Février 2000
2) Décharge à puissance constante
En supposant que nous ayons un UPS de 25 KVA qui requiert une puissance constante continue de 22 kW pour
1 heure d’autonomie dans une plage de tension comprise entre 410 V max et 324 V min.
nombre maximum d’élément
Tension finale/élément
410
= 180 éléments
2.27
324
= 1.8
180
V/élé.
La puissance continue requise étant de 22 kW pour 180 éléments, la puissance par élément sera de :
22000
= 122 W/élé
180
La batterie correspondante devra fournir 122 W/élé. pour 1.8 V/élé. à 20°C.
D’après le tableau de décharge à puissance constante pour une tension finale de 1.8 V/élé., la puissance égale
ou supérieur la plus proche, est 145 W/élé. pour un monobloc type 6 SLA 125.
N° d’éléments requis
180
= 60 blocs type 6 SLA 125
3*
*) N° d’élément par monobloc
9. NORMES APPLICABLES
Les batteries Monolite répondent complètement aux normes:
• British Standards N° 6290 Part 4 “Specification for lead acid batteries”
• IEC 896-2 - Part 2 Stationary lead-acid battery - General requirements and test methods - Part 2: Valve
regulated types
• Norme CEI 21.6 fascicolo 1434 Batterie di accumulatori stazionari al piombo
• Eurobat Guide to the specification of valve regulated Lead acid stationary cells and batteries: Group I: 10 +
year-high integrity
• Bellcore Technical Reference
Cells
TR-NWT - 000 766: Generic Requirements for Valve Regulated Lead Acid
• Australian Standard AS 4029.2 – 1992
type.
Stationary batteries - Lead-acid - Part 2: Valve - regulated sealed
• Elles répondent également aux spécifications techniques générales définies dans le cahier des charges
Français 5641 de la CCM/GPEM et ST/PAB/STC/ESAZ/296 du C.N.E.T. .
10. STOCKAGE
•
Les batteries sont livrées chargées et prêtes à l’emploi.
•
Aucune opération de remplissage ou de formation n’est à prévoir. Elles doivent être simplement connectées en
série et/ou en parallèle comme le requiert l’installation.
•
Si elles ne peuvent être installées immédiatement elles doivent être stockées dans un local frais propre et sec
13
FIAMM S,p,A,
Février 2000
Dans tous les cas, il faut considérer qu’une batterie laissée en circuit ouvert perd une partie de sa capacité du fait de
l’auto-décharge (2% par mois à 20°C), une recharge à tension flottante est recommandée tous les six mois dans le
cas d’un stockage prolongé.
Cette recharge consiste à appliquer une tension de 2.27 V/élé. durant 48 heures.
11. INSTALLATION
Les batteries Monolite peuvent être installées sur des chantiers ou dans des armoires. FIAMM offre un grand
choix de chantiers, composés d’une seule rangée sur un étage à trois rangées sur six étages, pour répondre au
plus grand nombre d’applications.
Des armoires sont également disponibles intégrant ou non les protections.
1) Pour les installations en armoire ou sur chantier, mettre en place les éléments selon le plan de montage.
Démarrer par l’étagère la plus basse afin d’assurer une stabilité maximum.
Bien assurer le cycle des connexions : positive, négative, positive, négative tout au long de la batterie.
Les câbles flexibles inter-étage ou inter-rangées doivent être mis en place seulement lorsque tous les éléments
sont mis en place et connectés entre eux .
2) Afin d’assurer un bon contact électrique entre chaque borne et son interconnexion et d’éviter que celle-ci soit
endommagée lors d’un serrage excessif utiliser une clef dynamométrique réglée aux valeurs suivantes :
•
•
8-10 Nm pour des batteries d’une capacité nominale inférieure ou égale à
20-25 Nm pour les 2 SLA 800 et 2 SLA 1000.
580 Ah
3) Pour des raisons de sécurité nous préconisons de ne pas transporter d’armoire déjà équipées de batteries
vers leur lieu d’installation. Toutefois, si cette pratique est courante pour certain constructeur, il est fortement
recommandé de prendre toutes les mesures nécessaires pour protéger les batteries des chocs mécaniques et
des vibrations durant le transport. Pour cela nous vous conseillons de fixer les batteries entre elles, ainsi qu’aux
montants des étagères à l’aide de frètes en plastique ou tout autre moyen équivalent. De plus, les armoire
doivent être protégées par des absorbeurs de chocs dans leur emballage afin d’éviter toute transmission de
vibrations vers les batteries.
Des précautions spéciales doivent être mises en oeuvre pour éviter les court-circuits et les tensions
dangereuses lors du transport (déconnexion des liaisons inter-étage par exemple).
12. DETERMINATION DES CHANTIERS
Instructions pour la détermination du chantier batterie
Afin de définir le type de chantier approprié procéder comme suit :
1.
Choisir la configuration, selon les désirs du client, et/ou de l’encombrement disponible (ex. : 2 rangées, 2
étages). tableau 5 : le type de chantier est identifié par un groupe de lettres et de chiffres. 2E 2R signifie
un chantier de 2 étages, 2 rangées.
2.
Selon la configuration choisie et le type d’élément définir la longueur de élément L” (qui est la longueur de
l’élément plus l’espacement entre chaque élément).
3.
La longueur totale du chantier est obtenue comme suit :
Lt =
NxL
nrxre
où :
L=
N=
nr =
né =
Longueur inter-éléments/monoblocs
nombre total d’éléments/monoblocs de la batterie
nombre de rangée par étage
nombre d’étages
14
FIAMM S,p,A,
Février 2000
4.
Lorsque NL a été déterminé le chantier peut être défini en considérant les points suivant :
• les chantiers étudiés pour les batteries SLA ont des Longueurs de longerons les composants variant
de 600, 800, 900, 1100, mm. La longueur total du chantier sera composée d’un multiple de ces
dimensions.
• il est possible de diviser les chantiers en plusieurs petits montages d’une longueur minimum 600
mm, ceux-ci peuvent également être montés côte à côte.
5.
Exemple : 156 éléments type 2 SLA 300
a) Nous choisissons le chantier 6 étages - 3 rangées configuré selon le tableau 5 ; il correspond au groupe type
6E 3R
b) Egalement d’après le tableau 5 :
c)
L=
300
H=
Hauteur totale = 2120 (avec les éléments)
P = Profondeur du chantier = 750
Lt =
156 x 300
= 2600 mm
6 x3
Note:
• Les chantiers étudiés pour les batteries SLA ont des Longueurs de longerons les composants variant de 600,
800, 900, 1100mm (dans cet exemple la Longueur sera de 2700 mm =3X900).
• Il est possible de diviser le chantier en plusieurs petits ensembles d’une longueur minimum de 600 mm, qui
peuvent ensuite être montés côte à côte.
Dans le cas de branches en parallèles, il est possible de prévoir un chantier par branche.
Dans tous les cas, si la dimension disponible nécessite le montage d’un chantier composé d’un seul ensemble, il
est préférable de choisir la configuration autorisant la meilleur implantation au niveau électrique.
Exemple : 3 x 36
2 SLA 200
a) 1 chantier pour chaque branche de 36 éléments
i.e.: 4 étages 3 rangées
Lt =
36 x 300
4 x3
= 900 mm
il faut utiliser 3 chantiers de :
900 (Longueur) x 750 (Profondeur) x 1420 (Hauteur).
b) Chantier composé d’un seul ensemble (solution la plus compacte)
Considérant qu’il y a 3 branches en parallèle il est possible d’utiliser un chantier composé de 6 étages de 3
rangées en connectant les branches en parallèle tous les 2 étages.
Lt =
300 x 36 x 3
= 1800 mm
6 x3
Les dimensions du chantier sont :
1800 (Longueur) x 750 (Profondeur) x 2120 (Hauteur).
15
FIAMM S,p,A,
Février 2000
TYPE D’ELEMENT/MONOBLOC
CHANTIER
METALLIQUE
DimenType de
sion
12 SLA 25
12 SLA 30
12 SLA 75
Long.
220
210
370
Prof.
250
250
Haut.
415
440
12 SLA 37
12 SLA 50
6 SLA 75
6 SLA 100
4 SLA 125
4 SLA 150
2 SLA 200
2 SLA 250
2 SLA 300
6 SLA 125
6 SLA 180
2 SLA 400
2 SLA 500
2 SLA 580
6 SLA 160
4 SLA 200
2 SLA 405
300
300
180
305
260
250
250
250
500
350
350
480
455
480
500
480
480
chantier
(mm)
1 Etage
P
1 Rangé
Long.
370
300
300
305
260
Prof.
600
600
600
600
600
Haut.
482
484
505
480
480
Long.
370
300
300
390
305
260
Prof.
535
535
535
535
535
535
Haut.
862
835
864
885
860
860
H
1 Etage
P
2Rangés
2Etages
H
2Rangés
P
H
Long.
220
210
370
300
300
180
305
260
Prof.
250
250
250
250
250
500
350
350
Haut.
1085
1110
1150
1125
1150
1280
1240
1240
Length
220
210
370
300
300
180
305
260
Prof.
535
535
535
535
535
535
535
535
Haut.
1217
1241
1300
1250
1277
1300
1300
1300
Long.
220
210
370
300
300
305
260
Prof.
750
750
750
750
750
750
750
Haut.
1217
1241
1300
1250
1277
1300
1300
3 Etages
1 Rangé
P
3 Etages
H
2Rangés
P
3 Etages
3Rangés
P
Tableau 5
Ce tableau inclus les informations de bases pour une première analyse de détermination du chantier. D’autres types de chantier
sont disponibles. FIAMM reste à votre disposition pour étudier et réaliser un chantier selon vos demandes.
16
FIAMM S,p,A,
Février 2000
TYPE D’ELEMENT/MONOBLOC
CHANTIER
Type de
chantier
METALLIQUE
Dim.
(mm)
12 SLA 37
12 SLA 50
6 SLA 75
6 SLA 100
4 SLA 125
4 SLA 150
2 SLA 200
2 SLA 250
2 SLA 300
12 SLA 25
12 SLA 30
12 SLA 75
Long.
220
210
370
300
Prof.
535
535
535
Haut.
1385
1410
Long.
220
Prof.
Haut.
6 SLA 125
6 SLA 180
2 SLA 400
2 SLA 500
2 SLA 580
6 SLA 160
4 SLA 200
2 SLA 405
300
305
260
535
535
535
535
1450
1425
1450
1700
1700
210
370
300
300
305
260
750
750
750
750
750
750
750
1385
1410
1450
1425
1450
1700
1700
2 SLA 800
2SLA1000
4 Etages
2Rangés
P
4 Etages
3Rangés
P
Long.
180
Prof.
550
Haut.
2140
5 Etages
H
1Rangé
P
Long.
220
210
370
300
305
260
Prof.
550
550
550
550
550
550
Haut.
1735
1760
1800
1775
2000
2000
Long.
220
210
370
300
300
305
260
Prof.
750
750
750
750
750
750
750
Haut.
1735
1760
1800
1775
1800
2000
2000
Long.
220
210
370
300
300
Prof.
750
750
750
750
750
Haut.
2085
2110
2150
2125
2150
5 Etages
H
2Rangés
P
5 Etages
3Rangés
P
6 Etages
H
3Rangés
P
Long.
260
Prof.
620
Haut.
1812
6Etages
H
1Rangé
P
Tableau 5
Ce tableau inclus les informations de bases pour une première analyse de détermination du chantier. D’autres types de chantier sont
disponibles. FIAMM reste à votre disposition pour étudier et réaliser un chantier selon vos demandes
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FIAMM S,p,A,
Février 2000
13. DECHARGE A COURANT CONSTANT
AMPERES POUR 1.60 VPE ( A 20°C )
TYPE
12 SLA 12
12 SLA 25
12 SLA 30
12 SLA 37
12 SLA 50
12 SLA 75
6 SLA 75
6 SLA 100
6 SLA 125
4 SLA 125
4 SLA 150
6 SLA 160
6 SLA 180
4 SLA 200
2 SLA 200
2 SLA 250
2 SLA 300
2 SLA 400
2 SLA 405
2 SLA 500
2 SLA 580
2 SLA 800
2 SLA 1000
MINUTES
1
70
135
161
198
268
402
402
536
390
633
760
610
562
763
933
1024
1044
1454
1525
1652
1781
1698
2123
5
41.8
91
109
134
181
272
272
363
326
436
524
460
469
575
646
743
825
1106
1150
1354
1493
1607
2009
10
15
20
30
28.7 22.1 18.2 13.6
63.7 48.1 39.4 29.2
76
57.3 46.9 34.8
93
70.7 57.9 42.9
126
96
78
58
189
143
117
87
189
143
117
87
253
191
156
116
270
215
180
138
308
239
196
145
369
287
235
174
344
276
231
178
389
309
260
198
430
345
289
222
471
374
311
232
567
451
375
286
652
526
440
336
870
695
579
436
860
689
578
444
1076 863
719
543
1220 996
837
636
1432 1303 1127 889
1790 1629 1409 1111
45
9.99
21.4
25.6
31.5
42.6
63.9
63.9
85
103
107
128
135
149
170
171
212
254
330
340
412
478
679
848
60
7.98
16.8
20.2
24.9
33.7
50.5
50.5
67.3
83
84
101
111
120
138
135
168
201
266
277
329
382
548
685
90
5.78
11.9
14.3
17.6
23.8
35.7
35.7
47.7
59.6
59.6
71.5
81
86
101
95
119
143
191
203
237
275
398
497
120
4.59
9.34
11.2
13.8
18.7
28
28
37.4
46.7
46.7
56
63.6
67.2
80
74.7
93
112
149
160
187
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321
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