Меню

Кривая заряда свинцового аккумулятора

Процесс заряда аккумуляторов различных типов

Заряд и разряд аккумулятора являются основными процессами, которые идут при его эксплуатации. Во время заряда аккумуляторная батарея восполняет потерянную ёмкость и по окончании процесса вновь может эксплуатироваться. В этом материале речь пойдёт о заряде аккумуляторов основных типов: свинцово-кислотных, щелочных и литиевых. Будут рассмотрены процессы происходящие при зарядке и режимы.

Заряд аккумуляторов различных типов

Свинцово-кислотные АКБ

Самой распространённой сферой применения свинцово-кислотных аккумуляторов, являются стартерные батареи в транспортных средствах. Они применяются для запуска двигателя, а также поддержки генератора при сильной нагрузке на бортовую сеть автомобиля. В штатном режиме работы свинцово-кислотные АКБ не испытывают глубокого разряда. Заряд батареи после пуска осуществляется током, вырабатываемым генератором. Кроме того, рекомендуется периодически выполнять зарядку стартерного аккумулятора от зарядного устройства. Какие реакции при этом происходят?

Происходящие процессы

В электрохимической реакции внутри свинцово-кислотного аккумулятора участвуют материалы положительного и отрицательного электрода, а также электролит. Активная масса положительного электрода представляет собой диоксид свинца (PbO 2). В случае с отрицательным электродом – это порошок свинца (Pb). При заряде свинцово-кислотной аккумуляторной батареи на электродах протекают следующие реакции. Положительный электрод PbSO 4 + H 2O -> PbO 2 + SO 4 2- + 4H + + 2e — Отрицательный электрод PbSO 4 -> Pb + SO 4 2- — 2e — Общий процесс в электрохимической системе описывается уравнением. 2PbSO 4 + 2H 2O -> Pb + 2H 2SO 4 + PbO 2 В процессе заряда из электролита расходуется вода и постепенно увеличивается его плотность. Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора находится около 1,27 гр/см 3 . Ниже можно посмотреть таблицу степени заряженности АКБ. [table Сульфат свинца растворяется до определённого значения, а потом начинается электролиз воды. Он представляет собой разложение воды на водород и кислород. В результате наблюдается газовыделение, которое часто называют кипением электролита при перезаряде. Основной проблемой в процессе заряда свинцово-кислотного аккумулятора является неполное растворение сульфата свинца (PbSO 4). Это вещество забивает поры активной массы, в результате чего снижается площадь взаимодействия электролита с материалом электрода. Из-за этого происходит постепенная потеря ёмкости.

Режимы заряда

Если не считать ускоренной зарядки, то есть две основные схемы заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. При постоянном напряжении и постоянном токе. Сегодня в продаже можно найти много зарядных устройств (ЗУ), имеющих возможность использования этих режимов, а также их комбинаций. Наиболее распространённой является схема заряда при постоянном напряжении. Смысл здесь в том, что на терминалы аккумулятора подаётся постоянное напряжение. Заряд обеспечивается благодаря выравниванию напряжений на выводах ЗУ. Полнота заряда в этом случае зависит от напряжения, подаваемого на только выводы АКБ. То есть если заряжать аккумуляторную батарею одинаковое время напряжением 14,4, 15 и 16 вольт, то наиболее полный заряд достигается при 16 В.

В зарядных устройствах подобный режим чаще всего подразумевает подачу напряжения около 16 вольт на токовыводы, а ток уменьшается в процессе зарядки. Изначально величина тока не должна превышать 10% от номинальной ёмкости аккумулятора. По мере роста внутреннего сопротивления АКБ ток снижается до значений, соизмеримых с током саморазряда. Зарядное устройство фиксирует это и отключает процесс. К плюсам этого варианта следует отнести полную автоматизацию. Поставили аккумулятор на заряд и забыли.

Такая схема зарядки требует постоянного контроля и корректировки подаваемого тока. Этапы разделяются по уровню напряжения на выводах аккумулятора. Обычно процесс выглядит следующим образом.

  • На первом этапе сила тока устанавливается в размере 10% от номинальной ёмкости АКБ. После этого проводится зарядка до постоянного напряжения 14,4 вольта.
  • Второй этап начинается с напряжения 14,4 вольта. Это значение является тем уровнем, на котором начинается разложение воды из электролита на кислород и водород. У аккумуляторов, выпускаемых по технологии Ca-Ca, это значение напряжения выше. Чтобы минимизировать выделение газов, сила тока снижается в два раза. То есть если на первом этапе она была 5 ампер, то здесь нужно уменьшить до 2,5 А.
  • Третий этап стартует с напряжения 15 вольт. Сила тока уменьшается два раза по сравнению со вторым этапом. Далее через определённые промежутки времени (1─2 часа) проверяется напряжение на терминалах. Как только оно перестаёт меняться, так можно считать процесс оконченным. На последнем этапе будет идти активное выделение газов. По этой причине аккумуляторная батарея должна находиться в хорошо проветриваемом помещении, а рядом не должно быть искр и открытого пламени.

[soc2] Варианты постоянным током неудобен тем, что требует контроля со стороны человека на протяжении всего процесса. Поэтому он используется в тех случаях, когда аккумулятор испытал глубокий разряд. При этом на начальной стадии (до того, как напряжение АКБ не достигнет 12 вольт) ток подаётся импульсами. То есть, несколько секунд он подаётся на выводы аккумулятора, а затем отключается. Более подробно о разных режимах заряда свинцово-кислотных аккумуляторов можно прочитать в этом материале. Выше был упомянут метод ускоренной зарядки аккумуляторной батареи. Подобный режим есть во многих зарядных устройствах. Он отличается лишь тем, что на аккумулятор подаётся увеличенный до 30% (по сравнению со штатным значением 0,1*С) ток. Это используется в тех случаях, когда аккумулятору нужно быстро отдать заряд, который необходим для запуска двигателя. Увеличенная сила тока при зарядке отрицательно сказывается на состоянии электродов и активной массы. Поэтому без необходимости этот режим лучше не использовать. [banner1]

Читайте также:  А оно того стоит Аккумуляторы Makita BL1860 с Aliexpress

Щелочные аккумуляторные батареи

Щелочные аккумуляторы используются в качестве тяговых. Их можно встретить в различной складской технике, железнодорожном транспорте, электроинструменте и других сферах применения, где они работают в режиме циклирования.

Источник

Кривая заряда свинцового аккумулятора

Данная заметка посвящена вопросу заряда аккумуляторов. И правильному подбору зарядного устройства для стационарных необслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов.

Сразу должно оговориться, что есть соответствующие ГОСТы, такие, как МЭК 60896, ГОСТ 26881-86, которыми руководствуются специалисты на предприятиях в телекоммуникационных, инженерных компаниях и где все подробно описано: как проводить заряд, какие правила эксплуатации и плановой замены аккумуляторов.

Я же расскажу самые основы для частных покупателей аккумуляторных батарей как правильно их заряжать.

1. Определение режима использования аккумуляторной батареи

Параметры заряда определяются режимом использования аккумуляторной батареи. Вы, наверное, замечали, что в документации на аккумулятор и на самом корпусе аккумулятора всегда указываются константы для двух разных режимов работы.

Буферный режим

Буферный режим (STANDBY USE) – аккумулятор находится в режиме постоянного подзаряда в составе оборудования. Примеры систем с буферным режимом работы АКБ:

  • источники бесперебойного питания (ИБП)
  • пожарные и охранные системы
  • системы аварийного освещения
  • лифты

В такое оборудование уже встроена система автоматического подзаряда с оптимально настроенными параметрами. Обычно, ток заряда составляет

10 % от емкости аккумулятора. Например, для аккумулятора ETALON FORS 1207 (12 В 7 Ач) оптимальный ток заряда 0,7 А. Аккумулятор при таком режиме никогда не доводится до состояния глубокого разряда и прослужит максимально долго — при разряде аккумулятора до разумного низкого уровня, устройство отключиться и завершит аварийное питание нагрузки. АКБ ETALON FORS 1207 в таком режиме будет работать до 5 лет.

Циклический режим

Второй режим — циклический (CYCLE USE), наиболее стрессовый для аккумуляторной батареи. Это режим работы аккумуляторов в электромобилях, электролодках, электропогрузчиках и т.д. В этом режиме аккумуляторы используются и в детских электромобилях, электромотоциклах, квадроциклах, самокатах и т.д. При работе в циклическом режиме аккумулятор разряжается, потом ставится на заряд и снова разряжается. Срок службы в таком случае будет определяться не рекомендованным сроком использования, а допустимым количеством циклов заряда-разряда аккумулятора.

Свинцово-кислотные AGM аккумуляторы ETALON FORS имеют циклический ресурс до 250 циклов при разряде 100 %, и до 1200 циклов при разряде 30 %.

Именно в этом режиме актуален вопрос своевременного заряда и правильного хранения.

2. Выбор зарядного устройства для АКБ

Существует много правил и методов заряда аккумулятора, те же ГОСТы в помощь, в том числе одноступенчатые постоянным током, двухступенчатые (сначала постоянное напряжение и затем постоянный ток), комбинированные, с дозарядом и т.д. Но если вы не увлеченный инженер и речь идет о циклическом режиме использования АКБ, лучше всего заряжать аккумуляторы современными зарядными устройствами для AGM аккумуляторов, со встроенным «умным» процессором. Такие ЗУ способны самомтоятельно подбирать опримальные токи заряда и контролируют процесс заряда.

Зарядное устройство подбираем по следующим параметрам:

  • подходит для стационарных аккумуляторов
  • диапазон заряжаемых емкостей соответствует емкости аккумулятора (оптимальный зарядный ток 10–20 % от емкости аккумулятора. Технический максимум 30 % емкости, но не больше)
  • соответствует напряжению аккумулятора (12 В или 6 В)
  • наличие в комплекте поставки коннекторов для подключения к АКБ
  • наличие встроенных индикаторов состояния заряда
  • наличие защиты от короткого замыкания, переполюсовки, перезаряда аккумулятора
  • наличие инструкции на русском языке

Примечание 1000 ВА: Подробно мы рассматривали зарядные устройства в нашей статье Как мы выбирали зарядное устройство для продаж через интернет-магазин.

3. Проверка параметров зарядного устройства

Общее правило – ток заряда и напряжение должны соответствовать указанным на корпусе аккумулятора и в техническом описании конкретной модели.

Интервал напряжений заряда в циклическом режиме всегда приводится на лицевой стороне АКБ. Для приведенного на иллюстрации аккумулятора, оно составляет 14,5–15 В. В аккумуляторах 6 В интервал напряжений этого производителя будет 7,25–7,5 В.

При выборе зарядного устройства обязательно обращайте на это внимание!

4. Периодичность заряда АКБ

Когда может возникнуть необходимость в заряде аккумулятора?

1) Перед началом использования. Введение аккумуляторов в работу должно производиться при достижении ими номинальной емкости. Приборов для определения заряда аккумулятора много, в том числе они встроены в зарядные устройства. Если аккумулятор перед началом использования разряжен, его нужно подзарядить.

Важно! Чтобы аккумулятор служил долго, его не рекомендуется разряжать более чем на 80 % номинальной емкости. Глубокий разряд, ниже 1,6 В на элемент, приводит к сульфатации и деградации пластин. Рекомендую не допускать в разряженных 12-вольтных аккумуляторах напряжения ниже 10,5 В.

2) После использования и перед хранением разряженный аккумулятор также нужно зарядить. Нельзя оставлять разряженный аккумулятор надолго, он должен храниться полностью заряженным.

3) Регулярно производить полный заряд аккумулятора в течение срока хранения, не реже 1 раза в 6 месяцев. Не забываем о естественном саморазряде 3 % в месяц! При низких или слишком высоких температурах хранения аккумулятор «садится» еще быстрее. При этом крайне желательно, чтобы за весь период хранения проводилось не более двух таких обслуживающих подзарядов.

5. Не забывайте про температурные условия заряда аккумулятора

  • Параметры напряжения в технических условиях указаны для температуры в 20–25 °C.

Если заряжать аккумулятор приходится при другой температуры, то желательно вводить поправку в зарядное напряжение: учет термокомпенсации напряжения повышает срок службы аккумулятора. В бытовых условиях учесть это правило трудно, поэтому, при вожножности, заряд АКБ переносится в помещение с комнатной температурой.

  • Не заряжайте принесенные с мороза аккумуляторы, дайте им отогреться в помещении несколько часов. Также нельзя заряжать и слишком нагретые АКБ.
  • Практически бесполезно заряжать сильно разряженный аккумулятор — меньше 5 В для 12-тивольтового аккумулятора. При напряжении в 7 В аккуулятор иногда удается «вытянуть», но, в таком случае, не стоит рассчитывать на гарантированное восстановление емкости аккумулятора. Для 6-тивольтовых аккумуляторов приведенные значения, соответственно, делим на два.
Читайте также:  Нагрузочная вилка для аккумулятора параметры

Сколько времени нужно заряжать аккумулятор

Время заряда зависит от степени разряженности аккумулятора, напряжения и тока заряда.

Если погрузиться в теорию и расписать, какие параметры нужно учесть, чтобы правильно определить время заряда, то получится вполне качественная диссертация. Которая еще и вызовет ожесточенные споры среди профессионалов.

Поэтому, как было рекомендовано выше, выбирайте зарядное устройство по следующим правилам:

  1. Напряжение зарядного устройства должно попадать в интервал напряжения циклического режима, приведенного на лицевой стороне аккумулятора.
  2. Ток заряда ЗУ должен попадать в интервал от 10 до 20 % от емкости аккумулятора.
  3. Зарядное устройство должно быть автоматическим.

и можете считать, что вне зависимости от разряженности аккумулятора, за ночь он зарядится полностью. При этом, если аккумулятор разряжен не полностью, то автоматическое зарядное устройство дозарядит его и перейдет в режим компенсации саморазряда без вреда для аккумулятора.

Подведем итоги:

  • При использовании аккумулятора в буферном режиме, аккумулятор подзаряжается зарядным устройством входящим в состав оборудования.
  • При использовании аккумулятора в циклическом режиме, понадобится зарядное устройство, подходящее по параметрам, приведенным в параграфе «Сколько времени нужно заряжать аккумулятор».
  • При использовании аккумулятора в циклическом режиме, разумно не разряжать аккумулятор полностью и заряжать его как можно чаще. Это позволит увеличить срок службы аккумулятора.
  • При длительном хранении, с интервалом в 6 месяцев. И не более двух раз за время хранения без использования.

Соблюдайте эти условия, и ваш аккумулятор прослужит максимально долго!

С Вами поделился знаниями
Е. Фурсенко, директор компании ETALON.

Источник



Как заряжать любые свинцово-кислотные аккумуляторы по науке, правильно, без последствий?

Узнайте в этой заметке, какие действия нужны для правильной зарядки аккумуляторов свинцово-кислотного типа.

Мы используем научные доказательства и проверенные источники (такие, как Battery University ) для исключения ошибок и разночтений. Эта статья посвящена свинцово-кислотному типу батарей любого назначения (не только для автомобилей).

👉 FAQ по зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов в конце статьи .

Особенности зарядки свинцово-кислотной батареи

Аккумуляторная батарея заряжается, когда к ней приложен потенциал, превышающий её напряжение.

Правильная зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов (автомобильных пусковых, тяговых, резервных источников бесперебойного питания и прочих назначений) предусматривает три ключевых особенности:

  1. заряжается до 2,40 Вольт на элемент , после чего возможно применение дозарядки;
  2. плавающий* заряд

2,25 Вольт на элемент компенсирует саморазряд, полезен;

  • избыточный заряд вреден, так как вызывает коррозию и преждевременный износ;
  • температура заряда и разряда от -20°C до +50°C , но заряжать ниже 0°С нужно током не выше 0,3C ;
  • * — Плавающий заряд – принцип поддержания батареи в полностью заряженном состоянии подачей установленного постоянного напряжения с целью компенсации электрохимических потерь [«Батарейки и аккумуляторы», НИЦ «Наука и Техника» Выпуск 1, В.С. Лаврус ].

    🔎 Есть и ещё одна особенность, которую следует знать.

    При перенапряжениях свинцово-кислотные аккумуляторы выделяют водород. При напряжениях близко к полному заряду выделяют кислород.

    © «Химические источники тока». М.: Энергоиздат, 1981. 360 с.

    Источник

    Как правильно заряжать свинцово-кислотный аккумулятор

    Данная заметка посвящена вопросу заряда аккумуляторов. И правильному подбору зарядного устройства для стационарных необслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов.

    Сразу должно оговориться, что есть соответствующие ГОСТы, такие, как МЭК 60896, ГОСТ 26881-86, которыми руководствуются специалисты на предприятиях в телекоммуникационных, инженерных компаниях и где все подробно описано: как проводить заряд, какие правила эксплуатации и плановой замены аккумуляторов.

    Я же расскажу самые основы для частных покупателей аккумуляторных батарей как правильно их заряжать.

    1. Определение режима использования аккумуляторной батареи

    Параметры заряда определяются режимом использования аккумуляторной батареи. Вы, наверное, замечали, что в документации на аккумулятор и на самом корпусе аккумулятора всегда указываются константы для двух разных режимов работы.

    Буферный режим

    Буферный режим (STANDBY USE) – аккумулятор находится в режиме постоянного подзаряда в составе оборудования. Примеры систем с буферным режимом работы АКБ:

    • источники бесперебойного питания (ИБП)
    • пожарные и охранные системы
    • системы аварийного освещения
    • лифты

    В такое оборудование уже встроена система автоматического подзаряда с оптимально настроенными параметрами. Обычно, ток заряда составляет

    10 % от емкости аккумулятора. Например, для аккумулятора ETALON FORS 1207 (12 В 7 Ач) оптимальный ток заряда 0,7 А. Аккумулятор при таком режиме никогда не доводится до состояния глубокого разряда и прослужит максимально долго — при разряде аккумулятора до разумного низкого уровня, устройство отключиться и завершит аварийное питание нагрузки. АКБ ETALON FORS 1207 в таком режиме будет работать до 5 лет.

    Циклический режим

    Второй режим — циклический (CYCLE USE), наиболее стрессовый для аккумуляторной батареи. Это режим работы аккумуляторов в электромобилях, электролодках, электропогрузчиках и т.д. В этом режиме аккумуляторы используются и в детских электромобилях, электромотоциклах, квадроциклах, самокатах и т.д. При работе в циклическом режиме аккумулятор разряжается, потом ставится на заряд и снова разряжается. Срок службы в таком случае будет определяться не рекомендованным сроком использования, а допустимым количеством циклов заряда-разряда аккумулятора.

    Свинцово-кислотные AGM аккумуляторы ETALON FORS имеют циклический ресурс до 250 циклов при разряде 100 %, и до 1200 циклов при разряде 30 %.

    Именно в этом режиме актуален вопрос своевременного заряда и правильного хранения.

    2. Выбор зарядного устройства для АКБ

    Существует много правил и методов заряда аккумулятора, те же ГОСТы в помощь, в том числе одноступенчатые постоянным током, двухступенчатые (сначала постоянное напряжение и затем постоянный ток), комбинированные, с дозарядом и т.д. Но если вы не увлеченный инженер и речь идет о циклическом режиме использования АКБ, лучше всего заряжать аккумуляторы современными зарядными устройствами для AGM аккумуляторов, со встроенным «умным» процессором. Такие ЗУ способны самомтоятельно подбирать опримальные токи заряда и контролируют процесс заряда.

    Зарядное устройство подбираем по следующим параметрам:

    • подходит для стационарных аккумуляторов
    • диапазон заряжаемых емкостей соответствует емкости аккумулятора (оптимальный зарядный ток 10–20 % от емкости аккумулятора. Технический максимум 30 % емкости, но не больше)
    • соответствует напряжению аккумулятора (12 В или 6 В)
    • наличие в комплекте поставки коннекторов для подключения к АКБ
    • наличие встроенных индикаторов состояния заряда
    • наличие защиты от короткого замыкания, переполюсовки, перезаряда аккумулятора
    • наличие инструкции на русском языке

    Примечание 1000 ВА: Подробно мы рассматривали зарядные устройства в нашей статье Как мы выбирали зарядное устройство для продаж через интернет-магазин.

    3. Проверка параметров зарядного устройства

    Общее правило – ток заряда и напряжение должны соответствовать указанным на корпусе аккумулятора и в техническом описании конкретной модели.

    Интервал напряжений заряда в циклическом режиме всегда приводится на лицевой стороне АКБ. Для приведенного на иллюстрации аккумулятора, оно составляет 14,5–15 В. В аккумуляторах 6 В интервал напряжений этого производителя будет 7,25–7,5 В.

    При выборе зарядного устройства обязательно обращайте на это внимание!

    4. Периодичность заряда АКБ

    Когда может возникнуть необходимость в заряде аккумулятора?

    1) Перед началом использования. Введение аккумуляторов в работу должно производиться при достижении ими номинальной емкости. Приборов для определения заряда аккумулятора много, в том числе они встроены в зарядные устройства. Если аккумулятор перед началом использования разряжен, его нужно подзарядить.

    Важно! Чтобы аккумулятор служил долго, его не рекомендуется разряжать более чем на 80 % номинальной емкости. Глубокий разряд, ниже 1,6 В на элемент, приводит к сульфатации и деградации пластин. Рекомендую не допускать в разряженных 12-вольтных аккумуляторах напряжения ниже 10,5 В.

    2) После использования и перед хранением разряженный аккумулятор также нужно зарядить. Нельзя оставлять разряженный аккумулятор надолго, он должен храниться полностью заряженным.

    3) Регулярно производить полный заряд аккумулятора в течение срока хранения, не реже 1 раза в 6 месяцев. Не забываем о естественном саморазряде 3 % в месяц! При низких или слишком высоких температурах хранения аккумулятор «садится» еще быстрее. При этом крайне желательно, чтобы за весь период хранения проводилось не более двух таких обслуживающих подзарядов.

    5. Не забывайте про температурные условия заряда аккумулятора

    • Параметры напряжения в технических условиях указаны для температуры в 20–25 °C.

    Если заряжать аккумулятор приходится при другой температуры, то желательно вводить поправку в зарядное напряжение: учет термокомпенсации напряжения повышает срок службы аккумулятора. В бытовых условиях учесть это правило трудно, поэтому, при вожножности, заряд АКБ переносится в помещение с комнатной температурой.

    • Не заряжайте принесенные с мороза аккумуляторы, дайте им отогреться в помещении несколько часов. Также нельзя заряжать и слишком нагретые АКБ.
    • Практически бесполезно заряжать сильно разряженный аккумулятор — меньше 5 В для 12-тивольтового аккумулятора. При напряжении в 7 В аккуулятор иногда удается «вытянуть», но, в таком случае, не стоит рассчитывать на гарантированное восстановление емкости аккумулятора. Для 6-тивольтовых аккумуляторов приведенные значения, соответственно, делим на два.

    Сколько времени нужно заряжать аккумулятор

    Время заряда зависит от степени разряженности аккумулятора, напряжения и тока заряда.

    Если погрузиться в теорию и расписать, какие параметры нужно учесть, чтобы правильно определить время заряда, то получится вполне качественная диссертация. Которая еще и вызовет ожесточенные споры среди профессионалов.

    Поэтому, как было рекомендовано выше, выбирайте зарядное устройство по следующим правилам:

    1. Напряжение зарядного устройства должно попадать в интервал напряжения циклического режима, приведенного на лицевой стороне аккумулятора.
    2. Ток заряда ЗУ должен попадать в интервал от 10 до 20 % от емкости аккумулятора.
    3. Зарядное устройство должно быть автоматическим.

    и можете считать, что вне зависимости от разряженности аккумулятора, за ночь он зарядится полностью. При этом, если аккумулятор разряжен не полностью, то автоматическое зарядное устройство дозарядит его и перейдет в режим компенсации саморазряда без вреда для аккумулятора.

    Подведем итоги:

    • При использовании аккумулятора в буферном режиме, аккумулятор подзаряжается зарядным устройством входящим в состав оборудования.
    • При использовании аккумулятора в циклическом режиме, понадобится зарядное устройство, подходящее по параметрам, приведенным в параграфе «Сколько времени нужно заряжать аккумулятор».
    • При использовании аккумулятора в циклическом режиме, разумно не разряжать аккумулятор полностью и заряжать его как можно чаще. Это позволит увеличить срок службы аккумулятора.
    • При длительном хранении, с интервалом в 6 месяцев. И не более двух раз за время хранения без использования.

    Соблюдайте эти условия, и ваш аккумулятор прослужит максимально долго!

    С Вами поделился знаниями
    Е. Фурсенко, директор компании ETALON.

    Источник