Способы зарядки свинцово-кислотного аккумулятора

Глубокий разряд аккумулятора

Невнимательность или простой автомобиля с включенными электроприборами способен привести к ситуации, в которой аккумулятор получит глубокий разряд. К сожалению, такая ошибка может повлиять на работоспособность источника питания. Восстановление батареи необходимо начинать с показателей силы тока не более 0.1, от её номинальной ёмкости. Следует использовать по возможности меньшую силу тока, увеличив время зарядки устройства до 24 часов.

Такие нормы отчасти касаются и нового аккумулятора, только зарядка акб проводится минимальными токами в течении 2-4 часов. При выполнении полного цикла восстановления будет гореть зелёный индикатор зарядки аккумулятора, а напряжение на клеммах составит 16,2 вольт.

Техническая задача

Чтобы избежать вероятности чрезмерного заряда аккумулятора при использовании автоматического зарядного устройства я решил спроектировать собственное зарядное устройство, которое выбирает необходимый режим заряда исходя из напряжения на клеммах аккумулятора. Ограничитель тока с порогом срабатывания 500 мА служит для ограничения максимального зарядного тока и защиты источника тока зарядного устройства (аналогично трехрежимному зарядному устройству, когда аккумулятор с низким напряжением ставят на зарядку). По мере зарядки батареи напряжение на ней начинает расти. Когда напряжение на клеммах аккумулятора достигнет 14,5 В, зарядное устройство выключится. В отсутствие заряжающего тока через аккумулятор, напряжение на нем начинает снижаться.В течение четырех секунд (когда заряд батареи отключен) зарядное устройство “читает” напряжение на аккумуляторе. Если напряжение составляет 13,8 В и менее, включается устройство заряда. Если напряжение все еще больше 13,8 В, то зарядное устройство подождет, пока оно не понизится до 13,8 В, а затем включит заряд батареи.

В результате для обеспечения достаточно высокого среднего зарядного тока, поддерживающего аккумулятор в полностью заряженном состоянии, формируется серия импульсов тока с амплитудой 500 мА, изменяющихся по длительности и периоду следования.

Поскольку частота повторений импульсов очень мала (максимум один импульс тока каждые четыре секунды), то отсутствуют помехи устройству, в котором установлен аккумулятор (приемник или радиостанция). Колебания напряжения между 13,8 В и 14,5 В также мало влияют на качество работы используемого устройства. Поскольку процесс заряда аккумулятора продолжается, импульсы тока становятся более короткими, и увеличивается период их следования. Теперь если подключить к батарее небольшую нагрузку, потребляющую ток порядка 200 мА (приемник радиостанции), напряжение на аккумуляторе снизится быстрее, чем в отсутствии нагрузки, что приведет к увеличению длительности импульсов зарядного тока.

При подключении нагрузки, потребляющей ток порядка 2…3 А (режим “передача” в радиостанции) зарядное устройство уже не способно обеспечить нужную токоотдачу (из-за ограничения по току 500 мА). Напряжение на батарее постепенно будет снижатся из-за потребления нагрузкой тока (2…3 А). Когда нагрузка будет отключена, напряжение на клеммах аккумулятора снова начинает увеличиваться, поскольку зарядное устройство восполняет энергию аккумулятора, затраченную при подключении нагрузки. По истечении небольшого отрезка времени (в зависимости от того, как долго была подключена нагрузка) напряжение на батарее достигнет значения 14,5 В и процесс импульсного заряда начинается снова. Зарядное устройство теперь полностью автоматически поддерживает аккумулятор в заряженном состоянии, приспосабливаясь к изменениям подключенной к аккумулятору нагрузки.

Главное достоинство данного зарядного устройства состоит в том, что при нагрузке, потребляющей ток свыше 500 мА источником является аккумулятор. При нагрузке, потребляющей ток менее 200 мА, источником является зарядное устройство, обеспечивающее также заряд аккумулятора. Такой режим работы особенно полезен владельцам портативных радиостанций.

О вреде глубокого разряда

Наверное, каждый водитель наслышан о том, что тот или иной тип автомобильной батареи рассчитан на определённое количество циклов заряда-разряда. Разумеется, это чисто теоретические значение – на практике их могут корректировать в ту или иную сторону целый ряд разноплановых факторов.

Давайте освежим в памяти принцип функционирования классического кислотного аккумулятора. Мы знаем, что номинальное значение плотности электролита – 1,27 г/см3. Эта цифра на самом деле указывает о том, каково соотношение воды и серной кислоты в электролите, в процессе эксплуатации оно может изменяться в ту или иную сторону (чаще – уменьшается).

Когда аккумулятор используется как источник электроэнергии, то есть находится под нагрузкой, серная кислота оседает на электродах (пластинах) АКБ и реагирует с металлом, образуя соли. А поскольку плотность кислоты намного выше, чем у воды, изменение соотношения этих двух компонентов электролита приводит к уменьшению его плотности. При зарядке (как от генератора, так и ЗУ) происходит обратный процесс – соль распадается на кислоту и свинец (диоксид свинца), а концентрация дистиллированной воды, наоборот, понижается, и плотность электролитической жидкости по теории должна вернуться к исходному значению. На практике некоторое количество солей со временем начинает накапливаться на пластинах, не участвуя в химических реакциях, в результате ёмкость аккумулятора со временем начинает уменьшаться. Если не допускать глубоких разрядов и вообще стараться соблюдать правила эксплуатации батарей, то даже кислотные АКБ прослужат вам 3-4 года, а то и больше.

Но стоит батарее разрядиться сильнее обычного – и объём осевших на положительных электродах солей начинает возрастать, а плотность падать. В конце концов, она достигнет порогового значения, при котором запуск двигателя становится проблематичным или невозможным.

Вы спросите, в чём проблема? Ну, разрядился АКБ почти в ноль, но поставим его на подзарядку, и через пару часов можно снова отправляться в путь!

Увы, но не всё так просто. Дело в том, что, когда соли становится на пластинах слишком много, при зарядке аккумулятора обратной химической реакции могут подвергаться не 100% кристаллов, а немногим меньше – часть солей так и остаётся на пластине. При обычном, некритичном разряде батареи такого не происходит. А если часть площади электрода не покрыта металлом, то соответствующим образом уменьшается и его ёмкость, то есть способность к восстановлению заряда.

Из практики известно, что один глубокий разряд аккумулятора приводит к потере ёмкости в пределах 2-4%. Это много. 8-10 таких ситуаций – и ёмкость безвозвратно упадёт на 30%, и этого будет достаточно, чтобы батарея была бессильна в попытках прокрутить коленвал мотора.

Вот вам и ответ на вопрос, почему так опасен глубокий разряд автомобильного аккумулятора и сколько раз можно допускать такую ситуацию без серьёзных последствий для батареи.

Что делать, чтобы АКБ полностью не садилась? Ответы можно взять из других статей, мы же сосредоточимся на том, можно ли реанимировать аккумулятор, если неприятность уже произошла. Но об этом – чуть позже.

Почему ГР вреден для аккумулятора

Резюмируя вышесказанное, опишем вред глубокого разряда как можно проще и лаконичнее: в подобных ситуациях слой осевшей соли свинца на электродах оказывается таким толстым, что десульфатация в таких же объёмах оказывается невозможной. Полезная площадь пластин уменьшается, процесс заряда будет протекать не полностью, уменьшая время работы АКБ и увеличивая риск возникновения повторного глубокого разряда. В конце концов, после очередного такого повторения АКБ окажется не подлежащей восстановлению.

Производители утверждают, что теоретический предел для свинцовых АКБ – от 15 до 20 циклов, но на практике достаточно и 10 глубоких разрядов, чтобы зимой такой аккумулятор оказался бесполезным.

Полезный совет

При использовании устройств без автоматического контроля заряда АКБ можно применить простейшее сетевое, суточное реле китайского производства. Это избавит от необходимости следить за временем отключения блока от сети.

Стоимость такого прибора около 200 рублей. Зная примерное время зарядки своего аккумулятора, можно выставить нужное время отключения. Это гарантирует своевременное прекращение подачи электричества. Можно отвлечься на дела и забыть о АКБ, что может привести к закипанию, разрушению пластин и выходу аккумулятора из строя. Новый аккумулятор будет стоить гораздо дороже

Описание зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов

Напряжение на схему зарядного устройства подается на клеммы Х1 и Х2 от внешнего источника постоянного напряжения (12…20 вольт). Зарядный ток поступает на индикатор включения зарядного тока (светодиод HL1), транзистор VТ1 и напряжения зарядки . Стабилизированное зарядное напряжение подключается к клеммам Х3 и Х4, которые подключаются к свинцово-кислотному аккумулятору.

Индикатор тока зарядки включает в себя датчик тока (резистора R1), ток зарядки протекающий через него создает падение напряжения на нем. Из-за падения напряжения открывается транзистор VТ1, в коллектор которого подключен индикатор – светодиод HL1.

Величина падения напряжения, при котором открывается транзистор VT1, устанавливается резистивным делителем на сопротивлениях R3 и R4. Если ток зарядки меньше установленного уровня тока (ограничение тока устанавливается подстроечным резистором R4), светодиод HL1 не светится. С увеличением зарядного тока, свечение светодиода также плавно увеличивается.

В качестве стабилизатора напряжения зарядки используется стабилизатор регулируемым выходным напряжением LM317. В соответствии с используемым уровнем напряжения и зарядного тока стабилизатор LM317должн быть установлен на хороший теплоотвод.

Подстроечный резистор R5 регулирует выходное напряжение на клеммах Х3 и Х4. Для батарей с номинальным напряжением 6 В выходное напряжение заряда должно составлять 6,8…6,9 В, для аккумуляторов с номинальным напряжением 12 В это выходное напряжение будет уже 13,6…13,8 В.

Необходимо отметить, что входное напряжение от внешнего источника постоянного напряжения должно быть больше напряжения на выходе зарядника примерно на 5 вольт (падение напряжения на R6 и LM317).

• 24.09.2014

  Сенсорный выключатель показанный на рисунке имеет двухконтактный сенсорный элемент, при касании обеих контактов напряжение питания (9В) от источника питания подается в нагрузку, а при следующем касании сенсорных контактов питания отключается от нагрузки, нагрузкой может быть лампа или реле. Сенсор очень экономичен и потребляет малый ток в режиме ожидания. В момент …

• 08.10.2016

  MAX9710/MAX9711 — стерео/моно УМЗЧ с выходной мозностью 3 Вт имеющие режим пониженного потребления. Технические характеристики: Выходная мощность 3 Вт на нагрузке 3 Ом (при КНИ до 1%) Выходная мощность 2,6 Вт на нагрузке 4 Ом (при КНИ до 1%) Выходная мощность 1,4 Вт на нагрузке 8 Ом (при КНИ до 1%) Коэффициент подавления шумов …

• 30.09.2014

  Характеристики: Диапазон воспроизводимых частот 88…108 МГц Реальная чувствительность 3 мкВ Выходная мощность УНЧ 2*2Вт Диапазон воспроизводимых частот 40…16000Гц Напряжение питания 3…9В Приемник построен на 2-х микросхемах CXA1238S и TEA2025B. CXA1238S содержит универсальный АМ\ЧМ радиоприемный тракт, выбор режима работы определяет лог. уровень на 15-ом выводе микросхемы. В состав ЧМ входит — …

• 22.04.2015

  На рисунке № 1 показана схема простого индикатора сетевого напряжения. R1 ограничивает прямой ток через светодиод HL1. С1 используется в качестве балластного элемента, что позволило улучшить тепловой режим уст-ва индикации. При отрицательной полуволне сетевого напряжения стабилитрон VD1 работает как обычный диод, предохраняя светодиод от пробоя в обратным смещением. При положительной …

• 21.09.2014

  В наше время, когда многие обзавелись дачей или домом в селе, где сварка является необходимостью, возникает проблема с ее приобретением. Покупка заводского аппарата осложняется его высокой стоимостью. Самая трудоемкая часть — изготовление самого сварочного трансформатора. При этом изготовитель сталкивается с проблемой приобретения магнитопровода. К магнитопроводу предъявляют следующие требования: достаточная площадь …

Тип и режим работы кислотной АКБ с напряжением 12 В

Для начала необходимо определить класс батареи, работа которой строится на реакции свинца и серной кислоты между собой. Это делается для того, чтобы выявить алгоритм зарядки для конкретной АКБ. По теории каждый свинцовый аккумулятор имеет два режима зарядки:

• Буферный. Заряжается от сети, редко производит самостоятельную зарядку.
• Циклический. Зарядка происходит сменой циклов, состоящих из разрядки-подзарядки.

К SLA-аккумуляторам преимущественно относятся автомобильные аккумуляторы классического типа. Среди АКБ, которые используются в велобайках и другом индивидуальном электротранспорте, числятся гелевые, буферные, герметичные и необслуживаемые свинцово-кислотные источники тока.

Правила техники безопасности

На всех этапах проведения зарядки — от подготовки до завершения работы — является обязательным соблюдение правил техники безопасности.

Это особенно важно для обслуживаемых АКБ, потому что это прежде всего связано с наличием серной кислоты, которая небезопасна, и в обращении с ней требуется дополнительная осторожность

1. Если невозможно изъять АКБ из автомобиля, следует отсоединить ее от отрицательного полюса или от обоих полюсов сразу.
2. Чтобы избежать вытекания электролита, надо использовать для зарядки ровную устойчивую поверхность. Это требование не относится к необслуживаемым аккумуляторам, их положение может быть любым.
3. Чтобы не допустить скопления газов в помещении и возможного отравления ими, помещение должно быть хорошо проветриваемым.
4. Чтобы не произошло возгорание или взрыв, следует проводить работы удаленно от открытого огня или мест возможного искрения.
5. Чтобы исключить нежелательные последствия, запрещается проводить зарядку при отрицательной температуре и температуре выше 30 °С.

Правила техники безопасности

Это особенно важно для обслуживаемых АКБ, потому что это прежде всего связано с наличием серной кислоты, которая небезопасна, и в обращении с ней требуется дополнительная осторожность

1. Если невозможно изъять АКБ из автомобиля, следует отсоединить ее от отрицательного полюса или от обоих полюсов сразу.
2. Чтобы избежать вытекания электролита, надо использовать для зарядки ровную устойчивую поверхность. Это требование не относится к необслуживаемым аккумуляторам, их положение может быть любым.
3. Чтобы не допустить скопления газов в помещении и возможного отравления ими, помещение должно быть хорошо проветриваемым.
4. Чтобы не произошло возгорание или взрыв, следует проводить работы удаленно от открытого огня или мест возможного искрения.
5. Чтобы исключить нежелательные последствия, запрещается проводить зарядку при отрицательной температуре и температуре выше 30 °С.

Устройство и принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора

Данный тип стационарного АКБ довольно тяжёлый, так как состоит из плотно параллельно упакованных плёнок свинца и оксида свинца. И те и другие в аккумуляторе расположены очень густо. Свинцовые пластины тёмно-серого цвета с синим оттенком, оксидно-свинцовые – тёмно-коричневые с рыжим оттенком.

Обе пластины находятся в серной кислоте, из-за чего в названии АКБ есть соответствующее слово. При включении аккумулятора ток протекает от оксидно-свинцового катода к свинцовому аноду. При этом свинец выделяет электроны, которые оксид свинца принимает.

В результате изменения заряда двух пластин они вступают в реакцию с серной кислотой вокруг и превращаются в сульфаты свинца.

Pb + HSO4– => PbSO4 + H+ + 2e–

PbO2 + HSO4– + 3H+ + 2e– => PbSO4 + 2H2O

Пара пластин производит 2 вольта, поэтому, чтобы увеличить количество вольт, которое может дать аккумулятор, пластины соединяют параллельно во множество пар слоёв. Они упаковываются плотно в банку, чтобы уменьшить объём батареи. Но так как электроны должны передаваться через терминалы, то пары пластин разъединяются специальными изоляционными плёнками.

При этом аккумулятор может иметь либо высокую плотность энергии, либо мощности. То есть аккумулятор или сохраняет большое количество энергии и отдаёт её в течение длительного времени, или он отдаёт огромный заряд очень быстро. В автомобилях используется второй вариант, так как надо отдать более 400 ампер, чтобы завести двигатель.

При глубокой разрядке батареи на пластинах образуется налёт сульфата свинца. Именно из-за этого если посадить аккумулятор до нулевого заряда несколько раз, то можно просто уничтожить его. Сульфат свинца полностью покрывает поверхность пластин, после чего его уже невозможно будет зарядить.

↑ Принципиальная схема автоматического зарядно-тренирующего устройства на МК

Как видно по схеме, управляющие/контролирующие цепи тока заряда и разряда АКБ остались прежними, только собраны они на регуляторах LM317 вместо LM7805 и MOSFET ключи Q1, Q3 применены несколько иной марки.

Токами зарядки и разрядки можно управлять резисторами R1, R9. При данных на схеме сопротивлениях в 1,25 Ом, ток через стабилизатор составит около 1 Ампера. Я нашёл в магазине лишь 1,5 Омные резисторы, которые выдали мне 833 мА, его и запишем в прибор, т.к. в программе заложен функционал для калибровки всех токов, но об этом позже.

Элементы U1, U2, U3 прикреплены на радиатор с маленьким вентилятором, который питается от двух ножек МК в 5 В (решил, что особо сильно крутить кулер не нужно, нагрев радиатора не такой сильный, да и шума много будет, а две ноги от МК с запасом покрывают максимально допустимый нагрузочный на порт МК ток).

Питание прибора осуществляется от импульсного БП, который ранее обеспечивал питанием какой-то небольшой ЖК монитор. Однако мне пришлось поднять ему напряжение, немного изменив делитель напряжения на TL431, т.к. он выдавал всего 19 В (3А) и также понадобилось перепаять выходные конденсаторы на 35 В, после чего он стал выжимать все 24 В на ура!

Сам микроконтроллер ATMEGA8 питается стабилизированным в 5 В напряжением от 7805 (U3). Защитный диод D1 служит для предотвращения протекания тока от АКБ обратно в импульсник при отсутствии внешнего источника питания.

Дополнительно в схему был давлен зуммер LS1, который пищит на каждом шаге работы устройства, что удобно при длительной его работе, сидишь рядом, не глядя на него, и слышишь, как он переходит от этапа к этапу, удобно.

Также была добавлена индикации состояния ключей (идёт зарядка – горит зелёный или разрядка – горит красный) состоящая из двух светодиодов.

Обязательно ли снимать АКБ с машины, прежде чем подключить к устройству?

Многие автомобилисты стараются не снимать аккумулятор с машины для зарядки, мотивируя это тем, что после полной зарядки и установки АКБ на прежнее место возникают проблемы с электроникой. Такие опасения имеют под собой почву, поэтому если вы все же решили заряжать аккумулятор на машине, то постарайтесь придерживаться следующих правил:

1. верхнюю поверхность следует хорошо очистить и включить выводы, предварительно сняв защитную крышку и выкрутив металлические болты;
2. уровень электролита должен быть достаточным, при нехватке долейте дистиллированную воду, иначе вы не получите 100%-го заряда АКБ;
3. подключать устройство в сеть следует только после того, как будет соблюдена полярность.

Аккумуляторы для всех

Самые распространенные герметичные свинцовые кислотные аккумуляторы — это 5-летние аккумуляторы
общего применения. Они могут использоваться для буферного и циклического режима работы, имеют расчетный ресурс 5 лет. Они могут
применяться как аккумуляторы для UPS или других систем резервного питания. Другое их применение — для моделей, переносных приборов,
игрушек, вроде детского мотороллера. У фирмы CSB они имеют марку GP (от англ. general purpose — общего назначения). Аккумуляторы
GP неприхотливы, практически герметичны (допускается использование в любом положении, кроме зарядки аккумулятора
клеммами вниз). Как аккумуляторы для UPS, они могут работать от 2 до 7 лет, в зависимости от условий эксплуатации (прежде всего, температуры).

Строение аккумулятора

Акб состоит из свинцовых пластин, между ними находится специальный диэлектрик, который не дает пластинам соприкасаться, и перемыкать. Все это залито электролитом. Обычно аккумулятор разделен на 6 таких разделов (6 банок) соединенных последовательно по 2,1В.

Так при перезарядах составляющие банок начинают греться, дистиллированная вода испаряться, и пластины осыпаться, а при разрядах падает концентрация серной кислоты, ана оседает на свинцовых пластинах в виде солей, и при сильных разрядах, соли полностью не разрушаются, а остаются на этих самих пластинах. Таким образом падает емкость акб, после каждого глубокого разряда на 2-3%, после 7-10 таких разряда акб теряет 20-30 % своей емкости.

Зачем нужно периодически разряжать аккумулятор автомобиля

Чтобы разобраться, в чём смысл разрядки аккумуляторной батареи, давайте вспомним, как она работает.

Когда мы поворачиваем ключ в замке зажигания, то запускаем процесс, заключающийся во взаимодействии двух реагентов аккумулятора – свинцовых пластин и электролита. Замыкание электрической цепи инициализирует высвобождение электрической энергии, выделяемой в процессе снижения плотности электролита. Этот процесс сопровождается преобразованием части свинца на пластинах в сульфат свинца. Обратный процесс, то есть зарядка аккумулятора, превращает большую часть сульфатированого свинца превратиться обратно в чистый металл.

Как вы уже заметили, мы упомянули термин «большая часть». Это означает, что некоторое количество нерастворимого сульфата таковым и осталось, и этот процесс принято называть сульфатацией пластин. По мере увеличения доли нерастворимого остатка на пластинах ёмкость батареи начинает падать. Это, если можно так сказать, старение АКБ, то есть вполне естественный процесс. Аналогия не прямая, но удачная – жизнь аккумулятора, оказывается, тоже можно продлить.

«Правильный» образ жизни предполагает тренировку батареи циклами разрядки и последующей зарядки, во время которых АКБ запоминает, как преобразовывать соли свинца в свинец с минимальными потерями. Такие показательные тренировки необходимо устраивать как минимум раз в год, накануне наступления холодного сезона, а ещё лучше повторять процедуру и весной.

Мероприятие позволяет также с большой точностью оценить состояние автомобильного аккумулятора, степень выработки его ресурса. Нужно лишь осуществлять разряд и заряд с контролем времени и уровня заряда.

Устройство тяговых АКБ

По устройству тяговые источники питания в чем-то схожи со стартерными АКБ. В них также присутствуют положительные и отрицательные пластины, они, как и стартерные, работают по принципу преобразования химической энергии в электрическую. Но на этом схожесть заканчивается.

Главное отличие заключается в массе пластин, которая естественным образом трансформируется в массу и объем всей батареи. Тяговая аккумуляторная батарея 24V емкостью 75 Ач может превышать по размерам стартерную 12В АКБ в 40–50 раз. Объясняется это просто – пластины большего размера и массы позволяют значительно продлить срок эффективной эксплуатации АКБ с большим количеством циклов зарядки.

По типу электролита различают свинцово-кислотные и щелочные аккумуляторы. Щелочные АКБ, которые были очень распространены раньше, сейчас мало используются из-за их высокого ценового диапазона, а вот кислотные батареи в результате развития технологий находят все большее применение в электроприводной технике.

Различают три основных разновидности кислотных АКБ.

Аккумуляторы WET

Устройства традиционного типа с электролитом, представляющим собой растворенную дистиллированной водой серную кислоту в жидком – свободном виде. В зависимости от технологического способа производства электродов подразделяются на три основных класса:

1. Аккумуляторы с обычным техобслуживанием. Пластины таких аккумуляторов изготавливаются из сплава свинцово-сурьмянистого состава, им требуется периодическая проверка уровня электролита и пополнение его дистиллированной водой.
2. АКБ с ограниченным техническим обслуживанием. Изготавливаются по гибридной технологии: плюсовые пластины имеют свинцово-сурьмянистый состав с пониженным содержанием сурьмы, а отрицательные изготавливаются из сплава свинца и кальция. Процесс зарядки тяговых аккумуляторных батарей такого типа сопровождается меньшим испарением воды из электролита, поэтому восстановление уровня требуется только при эксплуатации в тяжелых условиях повышенных температур и нагрузок.
3. В аккумуляторах SM (маркируемых еще как MF), не требующих обслуживания, электроды изготавливаются из свинцовых сплавов, которые не содержат сурьму. Положительные пластины могут иметь свинцово-кальциево-оловянный либо свинцово-кальциево-оловянно-серебряный состав, отрицательные производятся из свинцово-кальциевого сплава.

Источники WET типа применяются по большей части в качестве аккумуляторных батарей для электропогрузчиков. Заряжать тяговые аккумуляторы допускается исключительно под вытяжкой.

Аккумуляторы VRLA

Новое поколение тяговых аккумуляторов, классифицируемых в международной терминологии как VRLA, позволяет в значительной степени сократить не только занимаемое источником питания пространство. Свинцово-кислотные батареи, созданные на основе технологии VRLA, сохраняют все характеристики, присущие тяговой разновидности аккумуляторов, имея при этом массу и габариты, сопоставимые с аналогичными параметрами стартерных источников.

Тяговые аккумуляторные батареи для погрузчиков нетребовательны к габаритам и массе, скорее даже наоборот. А вот батареи для питания лодочных моторов, гибридных авто должны иметь большой запас емкости при минимальной массе и геометрических размерах. Так свинцово-кислотная тяговая батарея 65 Ач имеет геометрические размеры всего 278х175х190 мм.

По клапанно-регулируемой технологии выпускаются два типа источников питания:

1. С использованием технологии AGM. Плюсовые пластины таких устройств изготавливаются из сплава свинца с кальцием и оловом, отрицательные – из свинцово-кальциевого. Изолирующим материалом, одновременно удерживающим в своем объеме кислый электролит, выступает поглощающее стекловолокно.
2. С использованием гелевой технологии – типа GEL. Отличие с аккумуляторами AGM заключается в агрегатном состоянии электролита. Как следует из названия, кислая электролитная среда таких батарей переведена с применением гелеобразователей в состояние геля.

Принцип функционирования аккумуляторов VRLA имеет в своей основе метод кислородно-водородной рекомбинации. Незначительное избыточное давление, создающееся в корпусе устройства, нивелируется работой клапана.

Трудности выбора

Выбор аккумулятора – непростое дело. На первый взгляд может показаться, что это совсем простое устройство

Но на деле получается, что у него полно характеристик, имеющих важное значение. Но не стоит впадать в отчаяние

Вам по большому счету нужно определиться с типоразмером АКБ, видом, ёмкостью и пусковым током. В принципе все эти параметры вы можете узнать осмотреть свой старый аккумулятор. Ёмкость и пусковой ток, как правило, написаны большими буквами на видном месте. К примеру, 55 А-ч 450 Ампер. Это и есть они. Выше приводилась таблица с ёмкостью в зависимости от транспортного средства. По ней может дополнительно сориентироваться. Также в статье приводились размеры отечественных, европейских и азиатских аккумуляторов, по которым вы можете понять, к какому типу относится ваша батарея. На российском рынке продаются в основном только эти АКБ.

Методы зарядки

• постоянным током;
• постоянным напряжением;
• комбинированный.

Во время зарядки необходима корректировка этих значений.

Зарядка постоянным током

АКБ подключается к зарядному устройству (ЗУ);
задается ток силой 1/10 от номинального;
зарядка длится несколько часов, потом прибором измеряется выходное напряжение;
процесс останавливается, если значение составляет 14 В;
снижается сила тока до 3 А (если значение было выше, например, 6 А), иначе возможно закипание;
сила тока снижается снова, теперь уже до значения 1,5 А при достижении другого важного параметра — 15 В;
процесс зарядки прекращается только тогда, когда два главных параметра перестают меняться и остаются неизменными.

Зачем это нужно

Разряжают АКБ по 2 основным причинам.

• Определение ёмкости. Сначала батарею на 100% заряжают, после чего начинается разрядка с контролем времени. Как результат, можно увидеть реальное состояние устройства. Это даёт основания для размышлений о том, пора менять АКБ или нет.

• Тренировочный цикл. Это цикл заряда-разряда. Его часто проводят автовладельцы. Причём делают это перед заморозками, каждый год. Такая тренировка позволяет увеличить ресурс и продлить срок службы питающего устройства на машине.

Исходя из конкретных обстоятельств, автовладелец решит, нужно ему разряжать свою АКБ или в этом нет потребности.

▍ Этап основного заряда

Настройки основного заряда стандартные для гибридной АКБ. Максимальное напряжение 14.6 В, начало снижения тока при 14.5 В, ток 6А, это 10% ёмкости. Но включим и асимметрию (реверс): разрядный ток 10% от зарядного, т.е. 0.6 А, длительность зарядного импульса 5 секунд, длительность разрядного импульса 50% от зарядного.

Разрядные импульсы при асимметричном (реверсивном) заряде частично снимают поляризацию, благодаря чему, повышают эффективность заряда и десульфатации. Некоторые адаптивные ЗУ, в отличие от классических, в т. ч. программируемых, используют разрядный импульс и для анализа отклика электрохимической системы. Разрядные импульсы, как и зарядные, могут быть модулированными, т.е. являться пачками более коротких импульсов и пауз, что позволяет исследовать внутреннее сопротивление АКБ на другой частоте.

Окончание этапа по прошествии 6 часов при достигнутом установленном напряжении. Каким будет ток в конце основного заряда, трудно предугадать. Потому хорошо, что ЗУ предоставляет такую опцию автоматики. Этапы дозаряда и хранения пока не активируем. Сначала проконтролируем, к чему приведут предзаряд и основной заряд с такими настройками.

Заряд продолжался 19 часов 34 минуты, аккумулятору сообщено 57.53 А*ч. Это число вселяет надежду, что АКБ не испытала значительной потери ёмкости после глубокого разряда.

Плотность электролита по банкам от 1.23 до 1.25, что явно недостаточно. Присутствует расслоение электролита, требуется дозаряд.

Тестер показывает ТХП 501 из 520 А, здоровье АКБ (SoH, state of health) 96%. Это хорошие показатели, аккумулятор ещё послужит, но надо учитывать, что недозаряженная АКБ имеет немного более низкое внутреннее сопротивление, чем заряженная на 100%. Сейчас оно 6.20 миллиома.

Заряд автомобильных аккумуляторов

Начнём от ситуации бездействия прибора (в отключенном состоянии). Каким напряжением или током заряжать аккумулятор автомобиля, когда прибор находится на хранении?

В условиях хранения АКБ основная цель зарядки направлена на компенсацию саморазряда. В этом случае зарядка обычно выполняется малыми токами.

Диапазон значений заряда, как правило, от 25 до 100 мА. При этом напряжение заряда необходимо поддерживать в границах 2,18 – 2,25 вольт по отношению к единичной аккумуляторной банке.

Выбор условий заряда аккумулятора

Зарядный ток аккумулятора обычно настраивается на определённую величину в зависимости от заданного времени подзаряда.

Подготовка автомобильной батареи аккумуляторов для подзарядки в режиме, который требуется определить с учётом технологических свойств и технических параметров при эксплуатации АКБ

Так, если предполагается заряжать аккумулятор в течение 20 часов, оптимальным параметром тока заряда считается величина, равная 0,05С (то есть 5% от номинальной ёмкости аккумулятора).

Соответственно, значения будут пропорционально увеличиваться, если менять один из параметров. К примеру, при 10-и часовой зарядке, сила тока уже составит 0,1С.

Заряд двухступенчатым циклом

При таком режиме изначально (первая ступень) осуществляется заряд током 1,5С до состояния, когда напряжение на отдельной банке достигнет значения 2,4 вольта.

После этого переводят зарядное устройство на режим по току заряда величиной 0,1С и продолжают заряжать до полного набора ёмкости 2 – 2,5 часа (вторая ступень).

Напряжение заряда в режиме второй ступени варьируется в пределах 2,5 – 2,7 вольта для одной банки.

Форсированный режим заряда

Принцип форсированного заряда предполагает установку значения зарядного тока на уровне 95% от номинальной ёмкости батареи – 0,95С.

Способ достаточно агрессивный, но позволяет всего за 2,5-3 часа зарядить аккумулятор практически полностью (на практике 90%). До 100% ёмкости зарядка форсированным режимом отнимет 4 – 5 часов времени.

Контрольно-тренировочный цикл

Практика эксплуатации автомобильных АКБ отмечает положительный результат, когда контрольно-тренировочный цикл применяется к новым аккумуляторным батареям, ещё не побывавшим в работе Для этого варианта оптимальным является зарядка с параметрами, вычисленными простой формулой:

I = 0.1 * С20;

Заряжают до момента, когда напряжение на отдельно взятой банке составит 2,4 вольта, после чего уменьшают величину зарядного тока до значения:

I = 0.05 * C20;

При таких параметрах продолжают процесс до полного заряда.

Контрольно-тренировочный цикл охватывает также практику разряда, когда АКБ разряжается небольшим током 0,1С до уровня общего напряжения 10,4 вольта.

При этом степень плотности электролита поддерживается на уровне 1,24 г/см 3 . После разряда прибор заряжают по стандартной методике.