Как заряжать тяговые аккумуляторы

Причины

Теперь пару слов о причинах. Зачастую это всевозможные утечки тока. Например, на стоящем автомобиле, они должны быть сведены к нулю, но если вы устанавливаете не штатное оборудование (сигнализации, магнитолы, другие гаджеты), они могут высасывать энергию из АКБ, даже на стоянке. Вот вам и первая причина.

Также может накрыться генератор автомобиля, то есть не будет, происходит пополнение заряда машины – вторая причина.

Третья – длительный срок стоянки, например полгода или год, рекомендуется скинуть клемму, если этого не сделать заряд может снизиться до критичной отметки. А вообще, нужно хоть раз в месяц запускать двигатель, чтобы восполнить энергию аккумулятора, да и погонять жидкости и масло по своим полостям

Это важно

Наверное, это основные причины, конечно если вы не сидите и специально не сажаете батарею, например магнитолой или светом фар.

Переключатель давления

Генератор автомобильного типа уменьшает выходной ток сразу после того, как аккумулятор глубокого разряда зарядится до 50% емкости

Предположим, что в насосе, качающем воду в бак, установлено реле, которое выключает насос, если давлении в баке достигает 14 атм.  Когда давление в первом отсеке бака повысится до этого уровня, насос выключится, но из-за разности давлений между различными частями бака вода продолжит просачиваться через мембраны в отдаленные секции резервуара. Из-за этого через некоторое время давление в первом отсеке понизится и регулятор включит насос, который вновь поднимет давление до заданного уровня. Этот процесс продолжается до тех пор, пока давление во всем баке не выровняется и не достигнет 14 атмосфер. После этого насос выключится надолго. Но он включится снова, когда из бака выйдет часть воды и давление в резервуаре упадет.

Генераторы и зарядные устройства работают по похожему принципу благодаря регуляторам напряжения. Если регулятор выставлен на 14 вольт, генератор отключится, когда напряжение на поверхности аккумуляторных пластин повысится до этого значения. Но даже после того, как генератор отключился, разность напряжений между поверхностью пластин и их внутренними областями заставляет зарядный ток проникать внутрь пластин. Напряжение на поверхности пластины снижается и регулятор снова включает генератор, который повышает напряжение до установленного значения.  Если времени достаточно, процесс продолжается до тех пор, пока аккумулятор полностью не зарядится и напряжение по всей толщине пластины не достигнет 14 вольт.  После этого регулятор отключает устройство зарядки.  Как только подключенное оборудование разрядит аккумулятор и поверхностное напряжение на пластинах понизится регулятор включит генератор вновь.

Коротко о строении

Аккумулятор (как мы уже не раз говорили) состоит из пакетов свинцовых пластин (это минусовые) и пакетов диоксида свинца (это плюсовые), между ними пролагается специальный диэлектрик, который не дает пластинам перемыкать. Такие «наборы» погружаются в кислотный электролит (35% серной кислоты + 65% дистиллированной воды), после чего они готовы накапливать заряд. Всего таких разделов 6 штук или как их называют банок. Каждый из разделов дает напряжение примерно в 2,1 Вольта, если перемножить на «6» — вот вам и 12,6 – 12,8Вольта.

Само строение очень прочное, но слабым звеном в этой цепочке является электролит, а в частности серная кислота. Именно из-за нее и происходят частые выходы из строя аккумуляторов при глубоких разрядах.

А вот вторая составляющая, дистиллированная вода, косвенно способствует выходу из строя при перезаряде! Потому как:

  • Начинает кипеть, а соответственно температура внутри банки – повышается, что негативно влияет на пластины, они попросту могут осыпаться.
  • Имеет обыкновение испаряться, что уменьшит емкость АКБ, и негативно скажется на пластинах.

Можно ли восстановить

В нашем мире — возможно все, вот только какой ценой! В идеале, нужно убрать соли с плюсовой пластины, как это сделать?

  • При сильной кристаллизации — возможно физическое удаление. Для этого нужно вытащить пакет пластин и отчистить его от солей – дальше залить новый электролит и зарядить АКБ. Сложно это сделать? ДА конечно – ДА! Как вы достанете пакет пластин? Нужно будет резать сверху пластик и физически вытаскивать. Затем каждую пластину в отдельности отчищать – сделать это реально сложно. Хотя я где-то есть видео на YOUTUBE, но реально не указывалось, работал ли потом АКБ или нет.
  • Конечно сейчас очень много так называемых десульфаторов пластин, то есть такие химические жидкости убирают этот налет солей, но про это у меня будет отдельная статья, здесь тоже не все так однозначно. Многие пишут, что это просто чудо, другие что ни применять никогда. Но в идеале –емкость также восстанавливается лишние соли уходят.

Вот такие вот последствия и причины, кстати пару слов про AGM и GEL, почему же они так устойчивы к глубоким разрядам? Все просто, тут электролит уже не в обычном жидком состоянии, здесь он находится запечатанным в стеклопакеты (AGM) или в гель (GEL), поэтому разрушительное образование солей тут сведено к минимуму, хотя полностью не побеждено! Здесь циклов в разы больше, но также не стоит доводить до этого. Небольшой видео пример.

НА этом заканчиваю, думаю было полезно.

Гелевый аккумулятор для лодочного электромотора

  • Протечки электролита. Утечки электролита на ограниченном пространстве лодки ведут к серьезным повреждениям. В гелевых аккумуляторах кремниевые добавки превращают жидкий электролит в желеобразное состояние. Малоподвижный, он не вытекает при наклоне батареи или при механических повреждениях корпуса.
  • Сопротивление вибрации. В гелевых аккумуляторах, изготовленных для использования с лодочными моторами, группы пластин плотно упакованы, сами пластины обернуты стекловолокном, а их поверхность армирована нитями
  • Удобство установки. Не на всех катерах есть специальные аккумуляторные отсеки. Гелевый электролит не вытечет, если при недостатке места аккумулятор положить на бок, а поскольку аккумуляторная батарея этого типа не требует долива воды и проверки уровня электролита – его можно разместить в труднодоступном месте.
  • Низкий саморазряд. Иногда между двумя использованиями лодочного электромотора проходит 2-3 недели. Саморазряд у гелевых батарей — 1-3% в месяц, поэтому простой не повлияет на его готовность к работе.
  • Выделение газа. Электроника, установленная на катере чувствительна к агрессивным газам. Аккумуляторные батареи с гелевым электролитом не выделяет газ во время работы и зарядки и безопасены для эхолотов и лодочной электроники.

Обслуживание гелевых аккумуляторов

Новые аккумуляторы не сразу начинают отдавать всю номинальную емкость. Гелевому аккумулятору требуется до 10 циклов заряда-разряда, чтобы достичь оптимального режима работы. Аккумуляторы с гелевым электролитом не имеют памяти, поэтому не разряжайте их больше 80% емкости и сразу заряжайте после использования. Под использованием понимается 30 минут непрерывной работы аккумулятора. Этим вы продлите срок их службы.

Емкость аккумуляторов уменьшается с понижением температуры. При температуре 10 градусов С, емкость аккумулятора составляет 90 от номинальной. Уровень саморазряда гелевых аккумуляторов составляет 1-3% в месяц. Однако если вы оставляете аккумуляторы на длительное хранение, используйте автоматические зарядные устройства для поддержания напряжения на аккумуляторах. При новом выходе на воду с лодочным электромотором аккумуляторы будут полностью заряжены.

Для зарядки используйте трехступенчатые зарядные устройства и рекомендации производителя аккумулятора по выбору напряжения заряда. Обычно напряжение находится в диапазоне 13,8 – 14,4 В, а ток зарядки 10-15% С20. При ежедневной эксплуатации аккумуляторов с лодочным электромотором подумайте о покупке зарядного устройства, работающего от генератора бензинового двигателя. Такое устройство заряжает аккумуляторы во время движения катера и готовит их к зарядке на берегу, которая пройдет быстрее и эффективнее. При выходе на воду на следующий день аккумуляторы будут полностью заряжены, а значит прослужат дольше.

Цены гелевых аккумуляторов

Цена лодочного аккумулятора с гелевым электролитом зависит от марки и емкости. Батареи этого типа на 20% дороже чем AGM и в два раза чем жидко-кислотные аккумуляторы такой же емкости. 

Допустимый ток зарядки

Самая высокая разность давлений между отсеками в баке возникает, когда в нем заполнена только первая секция. В этот момент вода течет через мембраны быстрее всего. По мере того, как давление во внутренних областях бака растет, разность давлений между отделениями снижается, и скорость заполнения отсеков уменьшается.

Похожим образом выглядит процесс зарядки аккумулятора. У разряженной батареи внутри пластин низкое напряжение.  Сразу после включения генератор повышает напряжение на поверхности пластин, разность потенциалов по толщине пластины возрастает до максимального значения и скорость приема заряда внутренними областями пластины также становится максимальной. Внутренние области пластин поглощают заряд, разница напряжений уменьшается и скорость зарядки замедляется.

В примере с баком воды, первый отсек резервуара похож на участок аккумуляторной пластины, непосредственно соприкасающийся с электролитом. Внутренние секции бака – на внутренним части аккумуляторных пластин.

В стартовом аккумуляторе много тонких пластин, общая площадью поверхности которых велика. Такой аккумулятор похож на бак в котором первое отделение занимает большую часть объема. Стартовый аккумулятор допускает относительно высокий зарядный ток и заряжается очень быстро. В аккумуляторе глубокого разряда с жидким электролитом пластин меньше, но они толще. Аналог этого аккумулятора – бак с маленьким первым отделением и большими внутренними отсеками. Во время зарядки первая секция бака заполняется быстро (поверхности пластин заряжаются), после этого скорость приема заряда замедляется. Требуется время, чтобы заряд проник во внутренние области пластин. Еще больше времени необходимо, чтобы разряженный тяговый аккумулятор зарядить на 100%.

Неравномерность зарядки аккумулятора иллюстрирует следующий факт. 90% заряда можно восстановить в течении 60% времени зарядки. На десять оставшихся процентов емкости расходуется 40% времени.

Настройки регулятора

Автомобильный аккумулятор с тонкими пластинами редко разряжается больше, чем на несколько процентов от своей емкости.  После запуска двигателя заряд аккумулятора сразу же восстанавливается и внутренние области пластин не успевают разрядится. Но двигатель и генератор работают намного дольше, чем требуется для зарядки, и, чтобы не повредить аккумулятор напряжение регулятора устанавливают относительно низким.

Левый график. Зависимость тока поглощаемого аккумулятором от напряжения зарядки при разном уровне заряда аккумулятора. К тяговому аккумулятору емкостью 100 Ач, подключено зарядное устройство мощностью 180 А. Правый график. Ток поглощаемый аккумулятором емкостью 100 Ач во время зарядки при различном напряжении. Чем выше напряжение зарядки, тем больше энергии сохраняет аккумулятор и дольше работает подключенный к нему инвертер. Источник — Sterling Power

Аккумуляторы глубокого разряда с толстыми пластинами разряжаются в течении нескольких часов или дней. За это время напряжение по толщине пластин выравниваться, а ток поступает как с поверхности, так и с внутренних областей пластин. Однако в этом случае двигатель и генератор работают намного меньше, чем требуется для восстановления полного заряда тягового аккумулятора.

Если регулятор напряжения установлен на 14,0 вольт, рост напряжения на поверхности аккумуляторных пластин приведет к тому, что выходной ток генератора снизится сразу после того, как аккумулятор зарядится на 50%. Такое поведение регулятора не защищает аккумулятор, но значительно увеличивает продолжительность зарядки.

Поскольку правильно подобранная батарея аккумуляторов глубокого разряда эксплуатируется в интервале от 50% до 80% емкости, регулятор напряжения автомобильного типа сокращает ток зарядки в самой важной области работы аккумуляторной батареи. И если для зарядки аккумуляторов используется двигатель, работающий на низких оборотах, он никогда не зарядит аккумуляторы глубокого разряда полностью, даже если непрерывно проработает много часов

 В результате многие аккумуляторы регулярно недозаряжаются, страдают от сульфатации и раньше времени выходят из строя.

Время зарядки можно сократить, подняв напряжение регулятора. Однако если повышенное напряжение безопасно при уровне заряда в 50 — 80% от емкости, аккумуляторы перезарядятся во время продолжительной работы двигателя. Перезарядка приведет к потере электролита в жидко-кислотных аккумуляторах, высыханию и разрушение гелевых и AGM ячеек. Решетки положительных пластин разрушатся во всех типах аккумуляторов.

Таким образом возникает следующая проблема. Тяговые аккумуляторы разряжаются до 50% и больше, но время их зарядки часто ограничено. Значит нужны устройства быстрой зарядки в которых будет более высокое напряжение регулятора чем в автомобилях. В противном случае аккумуляторы будут недорзаряжаться, разовьется сульфатация и емкость аккумулятора уменьшится. Однако при высоком напряжении регулятора и длительной работе двигателя наступит перезарядка, газообразование и повреждение пластин.

Глубокий разряд как убийца батареи

НУ что строение вспомнили, теперь давайте запоминать — почему глубокий разряд так губителен для аккумулятора. Здесь очень простая ситуация:

Идеально плотность электролита должна быть 1,27 г/см3, это соотношение воды и серной кислоты. При разряде, из электролита, начинает поглощаться серная кислота, точнее она начинает оседать на плюсовых (диоксидных) пластинах в виде солей. И чем ниже разряд, тем сильнее они оседают на пластинах – плотность категорически падает.

Глубокий разряд – это своего рода минимально возможный порог батареи, то есть дальше уже разряжаться некуда. При таком химическом процессе, серная кислота находится в виде солей на плюсовых пластинах и чтобы ее от туда снять, нужно как можно быстрее зарядить АКБ.

Тогда плотность начнет возвращаться в свое русло — из электролита наоборот начнет поглощаться дистиллированная вода, а вот концентрация кислоты начнет расти.

«НУ и что» — скажите вы – «ну разрядил я свой АКБ в ноль, дальше зарядил и все хорошо, буду кататься дальше»!

А вот не все так просто – зачастую концентрация солей на плюсовых пластинах настолько велика, что при заряде кристаллы солей, не разрушаются, а остаются! Это говорит нам о том, что пластина полностью покрыта солью, ее соприкосновение с электролитом минимально! Значит, она не будет нормально работать и способствовать накоплению заряда. По опыту знаю, что каждый глубокий разряд отнимает от 2 до 3 % от емкости аккумулятора, причем сразу! Если их накопить 10 – вот вам минус 30% емкости, такой АКБ уже не запустит двигатель вашего авто.

Так что опускать можно примерно до 11 Вольт, это своего рода минимальный предел, после этого уже начинается сульфатация плюсовых пластин.

Время зарядки аккумулятора

Время зарядки тягового аккумулятора зависит от емкости, которую требуется восстановить, типа аккумулятора и тока зарядки.  Чем меньше разряжен аккумулятор и выше зарядный ток, тем быстрее батарея будет готова к повторной работе.

Если время зарядки ограничено, как на катере или в автомобиле, заряжайте дополнительный аккумулятор от генератора с помощью DC-DC зарядного устройства

НаименованиеSterling Power BBW1212Sterling Power BB1230
Для каких аккумуляторов подходитС жидким электролитом, GEL, AGM, LiFePO4. Всего 6 режимов зарядкиС жидким электролитом, GEL, AGM, LiFePO4. Всего 9 режимов зарядки
Максимальный ток, А2530
Номинальное входное напряжение, В1212
Номинальное выходное напряжение, В12, 24, 3612
Класс защитыВодонепроницаемое — IP68IP21
ЗАКАЗАТЬЗАКАЗАТЬ

На время зарядки влияет продолжительность стадии абсорбции (последние 20% зарядки), которая составляет около четырех часов. Во время абсорбции потребляемый аккумулятором ток не зависит от мощности зарядного устройства, а определяется самим аккумулятором.

Эффективность аккумулятора

Эффективность аккумуляторов – еще один фактор от которого зависит продолжительность зарядки. При заряде аккумулятору передается больше ампер часов, чем забирается во время разряда. Отношение этих двух величин называется эффективностью зарядки.

Зарядная эффективность тягового аккумулятора близка к 100% до тех пор, пока не начинается газообразование, которое означает, что часть зарядного тока не превращается в химическую энергию, сохраняемую в пластинах, а используется для разложение воды на кислород и водород. Ампер часы, сохраненные в пластинах отдаются во время разряда, а истраченные на разложение воды теряются безвозвратно. Размер потерь и зарядная эффективность аккумулятора зависят от:

  • Типа аккумуляторов. Низкое газовыделение – высокая эффективность
  • Способа зарядки. Если аккумуляторы эксплуатируются в режиме частичного заряда и разрядки и заряжаются до 100% только время от времени, эффективность заряда будет выше, чем если аккумулятор заряжается до 100 процентов после каждого разряда.
  • Тока и напряжения зарядки. Когда аккумуляторы заряжаются высоким током, высоким напряжением и при высокой температуре, газообразование начинается раньше и происходит более интенсивно. Это уменьшает эффективность зарядки.

Средняя эффективность тяговых аккумуляторов с жидким электролитом —  80%, а гелевых и AGM аккумуляторов глубокого разряда> 90%. Это значит, что потери энергии у этих аккумуляторов меньше, время зарядки короче.

Как правильно зарядить тяговый аккумулятор

  • Аккумулятор служит дольше, если разряжать его на 30-50% емкости
  • Разрядка в 70 процентов — это максимальная безопасная величина
  • Не оставляйте аккумуляторы разряженными на продолжительное время
  • Заряжайте аккумуляторы после каждого использования
  • Не устанавливайте старые и новые аккумуляторы в одну батарею

Используйте для аккумуляторных батарей глубокого разряда зарядное устройство в котором есть режим именно для вашего аккумулятора. Для разных типов АКБ требуются различные алгоритмы, напряжение и продолжительность зарядки.

Если необходимо заряжать один или два аккумулятора в условиях повышенной влажности или загрязнения, используйте водонепроницаемые зарядные

НаименованиеSterling Power PS1255Sterling Power PSP12202
ВодонепроницаемоеДаДа
Подходит дляGel, жидкий электролитGel,AGM,обслуживаемые с жидким электролитом, Optima
Напряжение, В12/2412/24
Максимальный ток, А1020
Количество выходов22
Размеры, мм230 х 170 х 90290 х 170 х 65
Вес, кг3,53
ЗАКАЗАТЬЗАКАЗАТЬ

Недозарядка

При регулярной недозарядке на пластинах аккумулятора образуются нерастворимые кристаллы сульфата свинца, которые сильно снижают производительность тяговой батареи. Сульфат свинца повышает сопротивление, из-за этого зарядное устройство неправильно устанавливает напряжения заряда, и еще больше недозаряжает аккумулятор.

Аккумуляторы с сульфатированными пластинами нельзя вернуть к нормальному состоянию, поэтому их приходится заменять, поэтому заряжайте аккумуляторы полностью и проводите выравнивание батарей с жидким электролитом каждые шесть восемь недель.

Перезарядка

Имеет особенно трагичные последствия для гелевых и AGM аккумуляторов. При постоянной перезарядке электролит выкипает и возникает термический разгон, при котором аккумулятор становится все горячее и горячее.

Добавить комментарий