Правильная зарядка аккумуляторов - залог успешной работы. Буферное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Самым важным условием для правильной работы и высоких показателей отдачи и срока службы аккумулятора является его правильный заряд. И совершенно неважно, о какой именно модели мы говорим. Это касается как батарей высокой мощности, которые применяются в промышленности, так и небольших батарей, размещенных в плеерах и смартфонах.

Увы, не все пользователи подобных устройств знают эти правила. Наша статья направлена на повышение технической грамотности клиентов и выступает в роли своеобразной инструкции по применению аккумуляторных батарей. И когда вы столкнетесь с проблемами, в наличии будет качественный материал с описанием всех важных этапов.

Производители выпускают большое количество аккумуляторных батарей: каждая из них обладает своими уникальными особенностями. Это касается как режима эксплуатации, так и процесса заряда. Качественные модели ведущих производителей всегда снабжаются подробной инструкцией, но бывают редкие случаи, когда подобные документы попросту не включают в комплект поставки. Искать нужные статьи на просторах Интернета - не самое увлекательное занятие, да и времени на это попросту не хватает.

А потому в этой статье мы опишем основные моменты правильной зарядки герметизированных , свинцово-кислотных аккумуляторов необслуживаемого типа. Они применяются как в бытовых приборах, так и в источниках бесперебойного питания. Кроме того, все модели автомобильных аккумуляторов исполнены по тому же принципу. Гелевые и AGM аккумуляторы заряжаются согласно этой инструкции. Можно с успехом применять представленные правила для стартерных аккумуляторов , которые требуют обслуживания. Но здесь есть некоторые особенности, которые мы укажем в представленной статье.

Самый главный вопрос - как именно заряжать аккумулятор?

В этом разделе мы расскажем об основных моментах правильного заряда аккумуляторной батареи. Существует очень важное правило: оно касается всех моделей, которые присутствуют на рынке, без исключения. Чем меньшее количество раз аккумуляторная батарея разряжается и чем ниже глубина разряда, тем больше срок ее эксплуатации.

Существует немало мифов, которые касаются процесса заряда. Чаще всего "специалисты" утверждают, что нужно разрядить аккумулятор полностью и заряжать его до максимальных отметок. Более того, подобные "знатоки" уверены, что периодически разряжая аккумулятор, вы увеличиваете срок его эксплуатации. Это все неправильно: если ваш консультант предлагает купить товар и пересказывает подобные басни - не заходите больше в этот магазин.

Если мы рассматриваем батареи низкого качества, которые изготовлены неизвестным производителем, то для них периодический процесс заряда и разряда действительно важен. Если этого не делать, то подобные аккумуляторные батареи попросту выходят из строя (пластины растворяются в серной кислоте и образуются сульфаты). Но для качественных моделей наиболее оптимальным режимом работы является буферный. Во время него разряды полностью исключаются, а батарея находится под постоянной нагрузкой.

Чтобы понять правила заряда аккумулятора, следует разбираться в основных понятиях о режимах его работы.

Наиболее оптимальный - буферный режим работы.

Нет более яркого примера такого режима - как источник бесперебойного питания. В ИБП аккумулятор все время заряжается и начинает отдавать энергию лишь в тех случаях, когда пропадает питание в электрической сети. Как только питание восстанавливается, происходит процесс подзарядки. Это самый правильный режим эксплуатации: использование аккумулятора в таком режиме приводит к длительному сроку службы. Самые продвинутые модели могут служить более 12 лет. И это далеко не предел для AGM аккумуляторов нового поколения.

Давайте рассмотрим циклический режим работы.

Стандартный пример циклического режима применения аккумуляторной батареи - это игрушечный автомобиль, домашние системы автоматического электрического питания. При таком типе работы происходит процесс разряда и заряда, причем это происходит 1 раз в сутки. Это самый тяжелый режим эксплуатации: в таких случаях не говорят о сроках службы во временном эквиваленте. В этих случаях рассматривают ресурс циклов работы. Обычные AGM аккумуляторные батареи работают не более 300 циклов, а новые модели - 600 циклов.

Мы часто удивляемся «техникам», которые для циклического режима работы применяют автомобильные аккумуляторы, предназначенные для запуска стартера. Сразу же предупреждаем: данные модели рассчитаны лишь на один процесс - запуск двигателя. А после этого генератор должен подавать питание самостоятельно. Если вы планируете применять циклический режим работы, пластины достаточно быстро выйдут из строя, и ваша "экономия средств" закончится провалом.

Как следует заряжать аккумуляторные батареи в буферном режиме работы.

Как известно, номинальное напряжение каждого элемента в АКБ свинцово - кислотного типа составляет 2В. Чаще всего для бытовых нужд используют трехэлементные и шестиэлементные батареи.

Во время буферного режима работы, напряжение должно составлять 2,3 В на один элемент аккумулятора. Если рассматривать 12- вольтовые модели, то этот показатель составляет 13,8 В а 6-вольтовые модели - 6,9В.

Параметры тока для заряда должны составлять 30 процентов от 10-часовой емкости аккумулятора. Если мы говорим о гелевых моделях, то эти показатели равны 20 процентам. В качестве примера рассмотрим обычную аккумуляторную батарею С10. Ее емкость 100 Ач, а значит, ток заряда не должен превышать 30А.

Давайте рассмотрим правильный процесс заряда аккумуляторов, которые работают в циклическом режиме: Параметры напряжения 2,45 В/эл, ток заряда равен 20 процентам для С10.

Длительность заряда батареи.

Длительность процесса заряда батареи зависит от ряда факторов: в первую очередь, от изначальной заряженности. В первые минуты происходит быстрая зарядка (ускоренная), но спустя некоторое время потребление тока снижается и прекращается в тот момент, когда АКБ достигает полной заряженности. Самый главный критерий заряженности - это снижение потребление тока батареей, до показателей 1,5 мА на каждый Ач емкости аккумулятора. Если мы рассмотрим батарею С20, то снижение тока зарядки до 200 - 300мА говорит о том, что аккумулятор практически полностью заряжен. Чтобы повысить заряд до 100 процентов, нужно продолжить процесс зарядки таким током в течении 1 часа.

Разряженный аккумулятор заряжается за 10 - 12 часов при циклическом режиме работы. При буферном режиме работы эти цифры достигают 40 часов. Для полного заряда АКБ ей нужно подать на 20 процентов энергии больше, чем указано в номинальных значениях. Здесь срабатывают стандартные физические законы. И эти параметры совершенно не зависят от марки производителя и типа батареи. Выражаясь простым языком, отсутствие перенасыщения не завершит все химические и электрические реакции, которые протекают в батарее.

Оптимальные температурные показатели для процесса зарядки - 20 градусов по Цельсию. Если температура снижена, то время зарядки следует увеличивать. Когда вы пытаетесь зарядить аккумулятор при низких температурах, то все ваши усилия стремятся к нулю.

Эксплуатационный срок службы всех без исключения аккумуляторных батарей диктуется несколькими факторами: качеством конструкции самой батареи , используемыми материалами , типа модели . Но самый главный, решающий фактор - это правильный батарейный заряд , о котором знают не все пользователи современных аккумуляторов.

Небольшой обзор мы посвятим процессу зарядки аккумулятора, установим основные правила, особенности заряда батарей, создав своеобразную инструкцию зарядных особенностей современных моделей.

Общие принципы эксплуатации аккумуляторных батарей

Первым делом развенчаем общеизвестный миф. Многие пользователи АКБ, магазинные «специалисты», сервисы твердят постоянно однообразную мантру: чтобы аккумулятор правильно, стабильно работал, необходимо его перед использованием полностью разрядить, потом полностью зарядить. Такие «специалисты» заходят еще дальше, утверждая, что для стабильной, долговечной работы аккумуляторы необходимо регулярно разряжать.

Все это только миф, если не сказать резче. АКБ без исключения всех типов прослужат вам дольше, если будут испытывать как можно меньше разрядов. Разрядный процесс разрушает внутри качественной батареи электродные решетки, которые начинают деформироваться. Для некачественных модельных вариантов, изготовленных из второсортных материалов, подобные «разрядные встряски» могут быть эффективны. Их пластины максимально загрязнены. Если не проводить периодические разряды, грязь может полностью вывести из строя АКБ.

Однако используя качественные современные модели, очень важно, чтобы аккумулятор работал с постоянным подзарядом (так называемый буферный режим).

Основные режимы работы

Чтобы описание зарядного процесса было более понятным, следует изначально прояснить следующую ситуацию: каким режимом эксплуатируется ваша АКБ? Существует два основных режима:

буферный режим: принцип работы основан следующим образом - модель находится при постоянной «подпитке» сетью. Когда источник питания отключается, она отдает собственный заряд оборудованию. Если источник питания снова подключен - аккумулятор начинает подзаряжаться. Подобный режим - наиболее подходящий современным моделям. Например, эксплуатационный срок AGM-аккумулятора буферного режима (при температуре около двадцати градусов) составляет двенадцать лет. Наиболее характерное применение буферного режима -современные источники БП;
циклический режим: здесь модели полностью разряжаются, заряжаются как минимум один раз в сутки. При этом срок их эксплуатации измеряется не временем, а предзаданным количеством циклов. Срок работы дополнительно диктуется глубиной разрядного процесса.

Пример использования циклического режима - современные поломоечные машины, мобильные кофемашины, детские развлекательные автомобили. Иногда современные «специалисты» предлагают в комплект подобному оборудованию стартерные АКБ, применяемые автомобилистами. Их аргумент - дешевизна моделей. Развенчаем этот миф. Стартерные варианты эффективны только во время первоначального завода автомобиля, после чего аккумулятор подпитывается генератором . Подобные модели оснащены достаточно тонкими электродными пластинами, поэтому кофемашины или поломоечных агрегаты с их постоянными разрядами стартерные модельные варианты не приемлют, они закончат свое существование через пару месяцев

Инструкция по заряду АКБ

Приступим к особенностям заряда АКБ. Начнем рассматривать первый режим, наиболее приемлемого режима многими моделями - буферного. Современные аккумуляторы изготавливаются таким образом, что показатель номинального напряжения одного элемента равняется 2В, однако такое число нестабильное - показатели могут варьироваться. Обычно с бытовыми целями применяются батареи, содержащие три элемента (6В) или шесть (12В).

Заряд аккумулятора: «буферный» режим

Чтобы правильно заряжать АКБ в буферном режиме, необходимо выставить зарядное напряжение на уровне 2.27 - 2.30В на каждый элемент. В шестивольтовом аккумуляторе напряжение будет составлять 6.8 - 6.9, аккумулятор с шестью элементами - показатель 13.6 - 13.8В.

Зарядный ток обязательно следует ограничивать. Он должен составлять 30% от номинальной емкости батареи, измеряемой амперами (показатель берется за 10 часов работы батареи). Например, аккумулятор емкостью 100 Ач должна заряжаться без превышения показателя 30А. Гелевые батареи «ограничиваются» немного меньше - 20%.

Заряд батареи в циклическом режиме

Переходим к следующему способу работы - циклическому. Здесь наши параметры зарядного напряжения несколько изменяются. Двухвольтовый элемент следует заряжать при помощи зарядного напряжение уровня 2.4 - 2.45В. Шестивольтовый с тремя элементами должен подзаряжаться уровнем 7.2 - 7.35В. Батареи 12 В обладают данным параметром на уровне 14.1В. Параметры актуальны для АКБ технологии AGM.

Гелевые модели снижают параметры немного вниз: двухвольтовые модели - 2.35В, шестивольтовые - 7.05В, двенадцативольтовые - 14.1В.

Обе модели заряжать следует с током заряда в 20% расчете от емкости батареи. Для моделей с емкостью в 100 Ач такой параметр будет составлять 20А.

Время зарядки аккумуляторных батарей

Продолжительность процесса заряда АКБ зависит от степени разряженности модели. Сначала аккумулятор заряжается ускоренным режимом, так называемом «бустерном». Затем ток заряда постепенно падает, в результате доходит до минимума при полном заряде аккумулятора.

Падение зарядного тока до 2-3 мА на каждый ампер-час емкости батареи - вот критерий полной зарядки. Например, на батареях с емкостью 100 Ач такой показатель будет равняться 200-300 мА. Чтобы довести заряд батареи до ста процентов, следует продолжать процесс на таких малых токах еще около часа.

Время заряда циклического режма составляет около десяти часов, при этом, как мы понимаем, батарея полностью разряжена. Буферный режим полный заряд может осуществляться от тридцати до сорока восьми часов.

Дополнительные особенности

Немаловажный фактор правильного заряда - это ее «перенасыщение». Аккумулятору необходимо отдать где-то на двадцать процентов больше, чем указывается в параметре «номинальная емкость». Аккумулятор будет работать более стабильным режимом, отдавать больше энергии.

Рекомендуемая температура заряда - от двадцати до двадцати пяти градусов. При более низких температурных показателях процесс заряда происходит намного дольше. Если заряжать аккумулятор в температуре примерно ноль градусов, такой процесс практически не имеет смысла - аккумулятор не зарядится. Иногда на зарядных устройствах предусмотрена функция термокомпенсации, которая позволяет устройству переключать напряжения в зависимости от изменения температуры. Подобные модели - наиболее подходящий вариант для нестабильного климата.

Таким образом, соблюдая все правила зарядки современных аккумуляторов, вы сможете значительно увеличить срок службы ваших моделей.

Буферный режим заряда аккумуляторов, является основным в системах альтернативной энергетики. От правильной настройки и режима использования оборудования зарядной системы зависит производительность всей системы, надёжность и срок службы оборудования.

При использовании в системах альтернативного энергоснабжения в качестве накопителей электрической энергии аккумуляторов, имеются определённые сложности. Это связано с тем, что поступление электрической энергии от ветряков солнечных батарей неравномерно. Поэтому не всегда удаётся обеспечить необходимый ток заряда для аккумуляторов, чтобы через определённое заданное время отключить зарядку. Для таких систем используют буферный режим заряда аккумуляторов, когда к аккумуляторам постоянно подключено зарядное устройство, а также в любое время могут быть подключены один или несколько потребителей электрической энергии. Буферный режим заряда обычно применяют для аварийного включения резервного питания и для сглаживания пиковых нагрузок при маломощном источнике питания. В альтернативной энергетике буферный режим заряда аккумуляторов выполняет несколько иные функции, обеспечение энергоснабжения системы при прерывистом поступлении энергии для заряда аккумуляторов и обеспечение необходимого количества энергии при неравномерном потреблении энергии потребителями.

Разберём подробнее приведённую схему и работу буферного режима зарядки, его достоинства и недостатки. Важной особенностью этого режима является то, что выходное напряжение зарядного устройства задаётся примерно на 0,05В – 0,1В больше максимального напряжения для заряженного аккумулятора, а значение этого напряжения будет зависеть от конкретного типа аккумулятора. Даже кислотные аккумуляторы разных типов могут иметь различное конечное напряжение заряда, причём оптимальное напряжение несколько меняется при изменении температуры аккумулятора. При отключенной нагрузке R н, зарядка будет происходить следующим образом: ЭДС зарядного устройства Е з превышает ЭДС аккумулятора Е а и направлена встречно напряжению аккумулятора. Сумма падений напряжения в контуре заряда, равна алгебраической сумме ЭДС этого контура. Следовательно, ток заряда будет зависеть от разности ЭДС зарядного устройства и от общего сопротивления цепи, состоящей из внутреннего сопротивления зарядного устройства и аккумулятора.

Внутреннее сопротивление зарядного устройства R з и аккумулятора R а будем считать практически постоянным. Следовательно, величина тока зарядки будет зависеть от разности ЭДС. Внутренние сопротивления небольшие по величине, поэтому если аккумулятор разряжен, ток заряда может стать больше допустимого, для конкретного аккумулятора или зарядного устройства. Поэтому зарядные устройства выполняют по схеме с ограничением максимального тока и применяют для аккумуляторов определённого типа и ёмкости. По мере заряда аккумулятора разница ЭДС, а значит, и ток заряда будут уменьшаться. Поэтому процесс заряда аккумулятора будет замедляться независимо от того, какую мощность в это время способен выдавать источник альтернативной энергии и может продолжаться до нескольких суток.

Если установленное напряжение на зарядном устройстве завышено, то после окончания химического процесса заряда, электрическая энергия будет идти на нагрев аккумулятора и на разложение воды на водород и кислород. У обслуживаемых аккумуляторов это приведёт к быстрому уменьшению уровня электролита. Большинство необслуживаемых аккумуляторов изготавливаются с возможностью рекуперации водорода и кислорода в воду, но возможности этой системы ограничены. Если необслуживаемый аккумулятор периодически сбрасывает через клапан повышенное давление газа, то это приводит к высыханию электролита, быстрому старению и выходу аккумуляторов из строя.

Альтернативные источники энергии не всегда могут вырабатывать энергию достаточную для заряда аккумулятора. Если генератор ветряка выдаёт напряжение меньше, чем напряжение аккумуляторов, то заряд не происходит. Схема зарядного устройства должна защищать аккумулятор от разряда через зарядное устройство и генератор.

Рассмотрим режим разряда аккумулятора при отсутствии зарядного тока:

В этом режиме, согласно рисунку, выключатель SA1разомкнут, а выключатель SA2 замкнут. Ток разряда будет зависеть от ЭДС аккумулятора и суммы внутреннего и внешнего сопротивления и определяется по формуле:

Напряжение на выводах аккумулятора 1 и 2 будет равно ЭДС аккумулятора минус падение напряжения на внутреннем сопротивлении:

U = E a – R a I н

Ток через нагрузку и внутреннее сопротивление одинаковый. Внутреннее сопротивление аккумулятора небольшое и ток в основном зависит от величины сопротивления нагрузки. Чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше потребляемый ток и больше величина падения на внутреннем сопротивлении и меньше напряжение на выводах аккумулятора 1 и 2.

Теперь рассмотрим режим одновременной работы зарядного устройства и нагрузки аккумулятора, когда замкнуты контакты SA1и SA2.

Если во время заряда аккумулятора, подключили нагрузку, которая потребляет небольшой по сравнению с зарядным ток, то на зарядку аккумулятора будет идти уже меньшая часть тока. При постепенном уменьшении сопротивления нагрузки и увеличении потребляемого тока, зарядный ток аккумулятора будет уменьшаться и при некотором значении прекратится. Потребляемый от зарядного устройства ток увеличится, что приведёт к некоторому падению напряжения до величины ЭДС аккумулятора. Если поступающий от зарядного устройства ток меньше или равен току, потребляемому нагрузкой, то в таком режиме потреблять энергию можно очень долго. Дальнейшее увеличение потребляемого тока приведёт к тому, что падение напряжения ещё больше увеличится и аккумулятор начнёт отдавать запасённую ранее энергию. Аккумулятор берёт на себя пиковую повышенную нагрузку. Длительная работа в таком режиме может привести к глубокому разряду аккумулятора, в результате снижается ЭДС аккумулятора. Слишком глубокий разряд аккумулятора значительно сокращает срок его службы, поэтому нагрузку лучше подключать через преобразователь или иное устройство, способное автоматически отключать нагрузку при снижении напряжения ниже допустимого уровня. Для кислотных аккумуляторов нежелательно, чтобы они долго находились в разряженном состоянии.

При использовании буферного режима заряда, необходимо следить за поступлением энергии от источника и желательно учитывать, что в то время, когда источник энергии способен выдавать большое количество энергии, но эта энергия не потребляется, то при заряженных аккумуляторах энергия не накапливается, а значит, безвозвратно теряется. При отсутствии поступления энергии от источника, например, ветряка, потребление энергии необходимо сократить или прекратить, чтобы не разрядить аккумуляторы больше допустимой нормы, а также иметь некоторый запас на случай длительных перерывов в поступлении энергии.

Рассмотрены вопросы применения и эксплуатации кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторных батарей, наиболее широко используемых для резервирования аппаратуры охранно-пожарной сигнализации (ОПС)

* Все рисунки и технические характеристики, использованные в данной статье, приведены из документации для аккумуляторов фирмы «Fiamm», а также полностью соответствуют техническим характеристикам параметров аккумуляторов, производимых фирмами «Cobe» и «Yuasa».

Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов кислотно-свинцовые герметичные аккумуляторные батареи (далее — аккумуляторы), предназначенные для использования в качестве источников постоянного тока для электропитания или резервирования аппаратуры ОПС, связи и видеонаблюдения, в короткий срок завоевали популярность у пользователей и разработчиков. Наиболее широкое применение получили аккумуляторы, производимые фирмами: «Power Sonic», «CSB», «Fiamm», «Sonnenschein», «Cobe», «Yuasa», «Panasonic», «Vision».

Аккумуляторы такого типа имеют следующие достоинства:

Рисунок 1 — Зависимость времени разряда аккумулятора от тока разряда

герметичность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
не требуются замена электролита и доливка воды;
возможность эксплуатации в любом положении;
не вызывает коррозии аппаратуры ОПС;
устойчивость без повреждений к глубокому разряду;
малый саморазряд (менее 0,1%) от номинальной ёмкости в сутки при температуре окружающей среды плюс 20 °С;
сохранение работоспособности при более чем 1000 циклов 30% разряда и свыше 200 циклов полного разряда;
возможность складирования в заряженном состоянии без подзаряда в течение двух лет при температуре окружающей среды плюс 20 °С;
возможность быстрого восстановления ёмкости (до 70% за два часа) при заряде полностью разряженного аккумулятора;
простота заряда;
при обращении с изделиями не требуется соблюдение каких-либо мер предосторожности (так как электролит находится в виде геля, отсутствует утечка кислоты при повреждении корпуса).

Рисунок 2 — Зависимость емкости аккумулятора от температуры окружающей среды

Одной из основных характеристик является ёмкость аккумулятора С (произведение тока разряда А на время разряда ч). Номинальная ёмкость (значение указано на батарее) равна ёмкости, которую отдает аккумулятор при 20-часовом разряде до напряжения 1,75 В на каждой ячейке. Для 12-вольтового аккумулятора, содержащего шесть ячеек, это напряжение равно 10,5 В. Например, аккумулятор с номинальной ёмкостью 7 Ач обеспечивает работу в течение 20 ч при токе разряда 0,35 А. При расчете времени работы аккумулятора при токе разряда, отличном от 20-часового, реальная ёмкость его будет отличаться от номинальной. Так, при более 20-часовом токе разряда реальная ёмкость аккумулятора будет меньше номинальной (рисунок 1 ).

Ёмкость аккумулятора также зависит от температуры окружающей среды (рисунок 2 ).
Все фирмы-производители выпускают аккумуляторы двух номиналов: 6 и 12 В с номинальной ёмкостью 1,2 … 65,0 А*ч.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРОВ

При эксплуатации аккумуляторов необходимо соблюдать требования, предъявляемые к их разряду, заряду и хранению.

1. Разряд аккумулятора

При разряде аккумулятора температура окружающей среды должна поддерживаться в пределах от минус 20 (для некоторых типов аккумуляторов от минус 30 °С) до плюс 50 °С. Такой широкий температурный диапазон позволяет устанавливать аккумуляторы в неотапливаемых помещениях без дополнительного подогрева.
Не рекомендуется подвергать аккумулятор «глубокому» разряду, так как это может привести к его порче. В таблице 1 приведены значения допустимого напряжения разряда для различных значений тока разряда.

Таблица 1

Аккумулятор после разряда следует немедленно зарядить. Это особенно касается аккумулятора, который был подвергнут «глубокому» разряду. Если аккумулятор в течение длительного периода времени находится в разряженном состоянии, то возможна ситуация, при которой восстановить полностью его ёмкость будет невозможно.

Некоторые разработчики источников питания со встроенным аккумулятором устанавливают напряжение отключения батареи при ее разряде предельно низким (9,5…10,0 В), пытаясь увеличить время работы в резерве. На самом деле увеличение продолжительности ее работы в этом случае незначительно. Например, остаточная ёмкость батареи при ее разряде током 0,05 С до 11 В составляет 10% от номинальной, а при разряде большим током это значение уменьшается.

2. Соединение нескольких аккумуляторов

Для получения номиналов напряжений свыше 12 В (например, 24 В), используемых для резервирования приемно-контрольных приборов и извещателей для открытых площадок, допускается последовательное соединение нескольких аккумуляторов. При этом следует соблюдать следующие правила:

Необходимо использовать одинаковый тип аккумуляторов, производимых одной фирмой-изготовителем.
Не рекомендуется соединять аккумуляторы с разницей даты времени изготовления больше чем 1 месяц.
Необходимо поддерживать разницу температур между аккумуляторами в пределах 3 °С.
Рекомендуется соблюдать необходимое расстояние (10 мм) между батареями.

3. Хранение

Допускается хранить аккумуляторы при температуре окружающей среды от минус 20 до плюс 40 °С.

Рисунок 3 — Зависимость изменения емкости аккумулятора от времени хранения при различной температур

Аккумуляторы, поставляемые фирмами-изготовителями в полностью заряженном состоянии, имеют достаточно малый ток саморазряда, однако при длительном хранении или использовании циклического режима заряда возможно уменьшение их емкости (рисунок 3 ). Во время хранения аккумуляторов рекомендуется перезаряжать их не реже 1 раза в 6 месяцев.

4. Заряд аккумулятора

Рисунок 4 — Зависимость срока службы аккумулятора от температуры окружающей среды

Заряд аккумулятора можно осуществлять при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40 °С.
При заряде аккумулятора нельзя помещать его в герметично закрытую емкость, так как возможно выделение газов (при заряде большим током).

ВЫБОР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА

Рисунок 5 — Зависимость изменения относительной емкости аккумулятора от срока службы в буферном режиме заряда

Необходимость правильного выбора зарядного устройства продиктована тем, что чрезмерный заряд будет не только уменьшать количество электролита, а приведет к быстрому выходу из строя элементов аккумулятора. В то же время уменьшение тока заряда приводит к увеличению продолжительности заряда. Это не всегда желательно, особенно при резервировании аппаратуры ОПС на объектах, где часто происходят отключения электроэнергии,
Срок службы аккумулятора существенно зависит от методов заряда и температуры окружающей среды (рисунки 4, 5, 6 ).

Буферный режим заряда

Рисунок 6 — Зависимость количества циклов разряда аккумулятора от глубины разряда* % показывает глубину разряда на каждый цикл номинальной емкости, взятой как 100%

При буферном режиме заряда аккумулятор всегда подключен к источнику постоянного тока. В начале заряда источник работает как ограничитель тока, в конце (когда напряжение на батарее достигает необходимого значения) — начинает работать как ограничитель напряжения. С этого момента ток заряда начинает падать и достигает величины, компенсирующей саморазряд аккумулятора.

Циклический режим заряда

При циклическом режиме заряда производится заряд аккумулятора, затем он отключается от зарядного устройства. Следующий цикл заряда осуществляется только после разряда аккумулятора или через определенное время для компенсации саморазряда. Характеристики заряда аккумулятора приведены в таблице 2 .

Таблица 2

Примечание — Температурный коэффициент не следует принимать во внимание, если заряд протекает при температуре окружающей среды 10…30° С.

На рисунке 6 показано количество циклов разряда, которым можно подвергнуть аккумулятор в зависимости от глубины разряда.

Ускоренный заряд аккумулятора

Допускается проведение ускоренного заряда аккумулятора (только для циклического режима заряда). Для данного режима характерно наличие цепей температурной компенсации и встроенных температурных защитных устройств, так как при протекании большого тока заряда возможен разогрев аккумулятора. Характеристики ускоренного заряда аккумулятора приведены в таблице 3.

Таблица 3

Примечание — следует использовать таймер, чтобы предотвратить заряд аккумулятора.

Для аккумуляторов, имеющих ёмкость более чем 10 Ач, начальный ток не должен превышать 1C.
Срок службы кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторов может составлять 4…6 лет (при соблюдении требований, предъявляемых к заряду, хранению и эксплуатации аккумуляторов). При этом в течение указанного срока их эксплуатации никакого дополнительного обслуживания не требуется.

Продолжить чтение

Эксплуатационный ресурс герметичных свинцовых аккумуляторных батарей в составе электронного оборудования Мерунко Александр Анатольевич Технический директор ООО «Диск», г.Томск В настоящее время на потребительском рынке вторичных источников тока лидирующее положения (вследствие относительно низкой стоимости) занимают герметичные свинцовые аккумуляторные батареи. Их применяют…

Какая емкость АБ Вам нужна? При расчете системы автономного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Специалисты компании "Ваш Солнечный Дом" помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ для вашей энергосистемы. Для предварительного расчета Вы можете руководствоваться следующими простыми…

Свинцово-кислотные аккумуляторы изготовлены по технологии с внутренней рекомбинацией воды, поэтому не требуют обслуживания в течение всего срока службы. В качестве электролита используется загущенная серная кислота в виде геля, что обеспечивает устойчивость аккумуляторов к глубоким разрядам и высокую температурную стабильность.

Расчетный срок службы составляет 12 лет.

Гелевые аккумуляторы предназначены для работы, как в буферном, так и в циклическом режимах.

Конструкция:

Полностью герметичная конструкция, утечка электролита невозможна.
Система внутренней рекомбинации газа, нет необходимости в доливе воды.
Моноблоки снабжены регулирующими клапанами для обеспечения выпуска газа, при превышении внутреннего давления выше допустимого уровня.
Нет ограничений на перевозку воздушным, железнодорожным или автотранспортом.

Конструкция гелевого аккумулятора

Химическая реакция и механизм рекомбинации:

Химическая реакция, протекающая в аккумуляторе при заряде/разряде, описывается формулой:

PbO 2 + 2H 2 SO 4 + Pb Разряд/Заряд PbSO 4 + 2H 2 O

При заряде кислород, проходя через сепаратор от положительной пластины, вступает в реакцию с активным веществом отрицательной пластины с образованием оксида свинца:

2Pb + O 2 -> 2PbO

Оксид свинца, в свою очередь, вступает в реакцию с серной кислотой:

2Pb + 2H 2 SO 4 -> 2PbSO 4 + 2H 2 O

Сформировавшийся на отрицательной пластине сульфат свинца восстанавливается кислородом до свинца с образованием серной кислоты:

2PbSO 4 + 2H 2 -> 2Pb + 2H 2 SO 4

Если упростить описанные выше уравнения, то получается следующее:

2H 2 + O 2 -> 2H 2 O

Разрядные характеристики

На рисунке ниже приведены кривые разряда гелевых аккумуляторов постоянным током до определенного конечного напряжения. Разряд до напряжения ниже указанного снижает емкость и срок службы свинцово-кислотных батарей.

Разрядные кривые постоянным током при 25°С

Заряд

Правильный заряд является одним из важнейших условий успешной работы свинцово-кислотных батарей с автоматическим регулированием внутреннего давления. Правильный выбор зарядного устройства влияет самым непосредственным образом на производительность и срок службы батарей.

Заряд постоянным напряжением

Заряд постоянным напряжением – наиболее часто применяемый метод. На рисунке ниже показаны зарядные характеристики гелевого аккумулятора при заряде их постоянным напряжением 2,40 В/ячейку при начальных значениях тока 0,3 СА.

График заряда постоянным напряжением при 25°С

Для гелевых аккумуляторов диапазон зарядного напряжения буферного режима установлен в диапазоне 2,23–2,28 В/эл-т (при 25°С).
Для циклического режима диапазон зарядного напряжения установлен в диапазоне 2,38–2,42 В/эл-т (при 25°С).
Аккумуляторы гелевые не требуют уравнительного заряда. Буферного напряжения достаточно, чтобы поддержи-вать моноблоки в полностью заряженном состоянии.

Гелевые аккумуляторные батареи можно купить в интернет-магазине Реалсолар:

Двухстадийный заряд при постоянном напряжении

Этот метод является одним из наиболее эффективных и рекомендуется для быстрого заряда свинцово-кислотных батарей с автоматическим регулированием внутреннего давления и поддержания их в полностью заряженном состоянии (буферный режим). Характеристики зарядного устройства для двухстадийного заряда постоянным напряжением приведены на рисунке ниже:

Зарядные характеристики двухстадийного зарядного устройства

На стадии «А» ток ограничен величиной 0,3 СА, а напряжение на клеммах батареи растет. На стадии «В» зарядный ток начинает падать, а напряжение стабилизируется на уровне 2,40 В/эл-т. На этой стадии уровень заряда аккумулятора достигает 80%. При достижении зарядным током уровня «точки переключения Y» зарядная цепь переключается на стадию «С», где зарядное напряжение падает с 2,40 до 2,25 В/эл-т, а ток плавно снижается практически до нуля. Зарядное устройство переходит в буферный режим.

Напряжение заряда зависит от температуры окружающей среды и должно регулироваться в соответствии с графиком показанном на рисунке ниже:

Зависимость зарядного напряжения от температуры окружающей среды

Напряжение заряда (на элемент) в буферном режиме вычисляется по формуле:
U заряда = 2,25 + (25 – (t + grad t +1)) · 0,0033
Напряжение заряда (на элемент) в циклическом режиме вычисляется по формуле:
U заряда = 2,40 + (25 – (t + grad t +1)) · 0,005

где t – температура окружающей среды, °С
grad t – температурный градиент аккумуляторного шкафа, °С. При установке на открытые стеллажи grad t = 0.

Хранение и срок службы

Гелевые аккумуляторы могут храниться без подзаряда в течение 1 года в сухом помещении при температуре окружающей среды от –35° до +60°С.

Гелевые аккумуляторы рассчитаны на работу в буферном режиме работы в течение пяти лет (при 25°С). На рисунке ниже показана зависимость доступной емкости гелевого аккумулятора от времени. Газы, генерируемые внутри аккумулятора, непрерывно рекомбинируют и возвращаются в водную составляющую электролита. Потеря емкости и конец службы аккумуляторов наступают в результате постепенной коррозии электродов.

Срок службы в буферном режиме работы

Срок службы аккумуляторов в циклическом режиме работы зависит от целого ряда факторов.

Наиболее существенными из них являются рабочая температура окружающей среды, скорость разряда, глубина разряда и способ заряда. На рисунке ниже показано влияние глубины разряда на количество циклов работы гелевых аккумуляторов при циклическом режиме.

Срок службы в циклическом режиме работы

По мере повышения температуры электрохимическая активность аккумулятора возрастает, а при понижении – падает. Поэтому при увеличении температуры окружающей среды емкость аккумулятора увеличивается, а при понижении температуры – уменьшается. Рисунок ниже демонстрирует влияние температуры на доступную емкость гелевых аккумуляторов.

Зависимость емкости от температуры окружающей среды при различных токах разряда

Температура окружающей среды является важным фактором, влияющим на срок службы аккумуляторов. При повышении температуры увеличивается скорость коррозии пластин, вследствие чего уменьшается срок службы. На рисунке ниже показана зависимость срока службы гелевых аккумуляторов от температуры окружающей среды.

Зависимость срока службы в буферном режиме от температуры окружающей среды

Свинцово-кислотные аккумуляторы обладают саморазрядом, вследствие чего при хранении их доступная емкость со временем уменьшается.

Этот процесс описан графиком на рисунке:

Зависимость емкости от времени хранения

Если аккумуляторы хранились в течение длительного периода времени, необходимо перед пуском в эксплуатацию провести их подзарядку.
При сроке хранения до 6 месяцев подзарядка должна осуществляться в течение 4-6 часов постоянным током 0,1 СА, либо 15-20 часов постоянным напряжением 2,40 В/эл-т.
При сроке хранения свыше 6 месяцев подзарядка должна осуществляться в течение 8-10 часов постоянным током 0,1 СА, либо 20-24 часов постоянным напряжением 2,40 В/эл-т.

Аккумуляторы предназначены для установки на изолированных стеллажах или в специальных батарейных шкафах в вертикальном положении. Допускается установка аккумуляторов в горизонтальном положении при вертикальном расположении пластин. Помещения не требуют принудительной вентиляции.
Если отнивелированность элементов не обеспечивается непосредственно самим способом установки, то необходимо с помощью чалика (нивелировочного шнура) отнивелировать элементы. Расстояние между соседними боковыми стенками двух моноблоков (монтажная длина) задается длиной перемычек. При относительно длинных рядах монтируемых моноблоков рекомендуется начинать нивелировку монтажной длины с середины монтируемого ряда моноблоков, для того чтобы можно было в оба конца сглаживать набегающие допуски. Рекомендуемая минимальная величина воздушного зазора между аккумуляторами составляет от 5 до 10 мм.
Взаимоподключение единичных аккумуляторов осуществляется с помощью жестких изолированных перемычек, которые привинчиваются к полюсам или гибких кабельных перемычек. Перемычки привинчиваются с помощью динамометрического ключа. Осуществлять следующий крутящий момент 20 Нм ± 1 Нм.
Если используются две или более групп батарей, соединенных параллельно, то провода, кабели и шины, посредством которых эти батареи подключаются на нагрузку, должны быть одинаковой длины и обладать одним и тем же сопротивлением.

Последовательность монтажа аккумуляторов в батарею:

Соедините положительную клемму первого аккумулятора с отрицательной клеммой второго аккумулятора. Таким образом, соедините все аккумуляторы в группе (под группой понимается набор аккумуляторов на одном ярусе или в одном ряду стеллажа).
Соедините аналогично п.1 аккумуляторы в остальных группах (если таковые имеются).
Подключите «земляной» вывод зарядного устройства или нагрузки к отрицательной клемме (если «земля» – отрицательная) последнего аккумулятора или последней группы.
Если имеются группы, соедините их между собой, начиная с последней (подключенной к «земляному» выводу).
В заключение, подключите положительную клемму первого аккумулятора или первой группы к положительному выводу зарядного устройства или нагрузки.
После окончания монтажных работ аккумуляторы необходимо пронумеровать, а наружные поверхности клемм, перемычек и узлов соединения смазать тонким слоем технического вазелина или синтетического солидола.

Свинцово-кислотные гелевые аккумуляторы предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, в том числе в помещении с технологическим оборудованием и обслуживающим персоналом, при температуре от -20°С до +60°С. Диапазон температуры хранения аккумуляторов от –35°С до +60°С.

Аккумуляторы поставляются предприятием-изготовителем в заряженном состоянии, заполненные электролитом и готовыми к эксплуатации.
Не рекомендуется установка аккумуляторов вблизи источников тепла. Поскольку аккумуляторы могут генерировать воспламеняющиеся газы, запрещается их установка вблизи оборудования, которое может давать электрический разряд в виде искр.
Запрещается установка и эксплуатация аккумуляторов в атмосфере, содержащей пары органических растворителей или адгезивов или контакт с ними.
Чтобы максимально повысить срок службы аккумуляторов, среднее значение тока пульсаций любого происхождения, протекающего через аккумулятор, не должно превышать 0,1 СА, а стабилизация зарядного напряжения должна быть в пределах 1%.
Очистку корпуса аккумуляторов всегда рекомендуется производить с помощью кусочка ткани, смоченного водой. Никогда не используйте для этих целей масла, органические растворители, такие как бензин, разбавители для краски и др.
Запрещается разбирать аккумулятор. В случае попадания электролита в глаза или на кожу, необходимо сразу промыть пораженный участок сильной струей чистой проточной воды и немедленно обратиться к врачу.
Прикосновение к токопроводящим частям аккумулятора может повлечь за собой электрический удар. Работу по проверке или обслуживанию аккумуляторов необходимо проводить в резиновых перчатках.
Использование разнородных аккумуляторов (различных емкостей, с различной историей применения, различной давностью изготовления и происходящих от разных изготовителей), может нанести ущерб, как самой батарее, так и связанному с ней оборудованию.