Меню

Оптимальный режим работы аккумулятора

Устройство, характеристики, режимы работы и особенности эксплуатации аккумуляторных батарей

Аккумулятор— это гальванический элемент, предназначенный для многократного разряда за счет восстановления емкости путем заряда электрическим током (ГОСТ 15596—82).

Аккумуляторная батарея— это электрически соединенные между собой аккумуляторы, оснащенные выводами и заключенные, как правило, в одном корпусе (ГОСТ 15596—82).

Закрытымназывается аккумулятор, имеющий несъемную крышку с фильтр-пробкой или с пробкой рекомбинации.

Герметичнымназывается аккумулятор, в котором газы и электролит полностью удерживаются в течение всего срока службы и снабженный защитным устройством, предохраняющим его от разрушения при повышении давления.

Широкое применение на ПС нашли свинцовокислотные аккумуляторные батареи типа С (СК) в открытых стеклянных сосудах, а аккумуляторы большой емкости — в деревянных баках, выложенных внутри свинцом.

При эксплуатации аккумуляторных установок должны быть обеспечены их длительная надежная работа и необходимый уровень напряжения на шинах постоянного тока в нормальных и аварийных режимах работы.

Аккумуляторные пластины разной полярности, находящиеся в одном сосуде, отделяются друг от друга сепараторами из мипласта. Сосуды наполняются электролитом. Положительные пластины выполняются из чистого свинца. Отрицательные пластины изготовляются также из свинца, но имеют коробчатую форму. Ячейки свинцового каркаса пластин заполняются активной массой из оксидов свинца и свинцового порошка. Чтобы эта масса не выпадала из ячеек, пластины с боков покрывают тонкими перфорированными свинцовыми листами.

Кроме аккумуляторов типа С (СК) применяются аккумуляторы типа СН, которые имеют намазные пластины, сепараторы из стекловойлока, винипласта и мипора, сосуды из прессованного стекла с уплотненными крышками. Такая конструкция обеспечивает надежность и длительный срок службы аккумуляторов.

Емкость аккумулятора зависит от концентрации и температуры электролита и от режима разряда. С ростом плотности электролита емкость аккумулятора возрастает. С другой стороны, крепкие растворы увеличивают сульфатацию пластин.

Та же картина наблюдается и с увеличением температуры: при ее возрастании увеличивается емкость, но растет саморазряд и сульфатация пластин.

Установлено, что для стационарных аккумуляторов типа С (СК) оптимальной является плотность электролита в начале разряда 1,2–1,21 г/см 3 при нормальной температуре 25 °C. Температура воздуха в помещении аккумуляторных батарей должна быть в пределах 15–25 °C.

Конечное напряжение на зажимах аккумулятора и плотность электролита в сосудах являются причинами, ограничивающими разряд. При 3-10-часовом разряде допускается снижение напряжения до 1,8, а при 1-2-часовом — до 1,75 В на элемент. Более глубокие разряды приводят к повреждению аккумуляторов.

Разряды малыми токами прекращают, когда напряжение становится равным 1,9 В на элемент.

Снижение плотности электролита до значения 1,17-1,15 свидетельствует о том, что емкость исчерпана.

Эксплуатация аккумуляторов имеет свои отличительные особенности, в том числе то, что в них непрерывно происходят неуправляемые химические и электрохимические реакции, приводящие к снижению емкости аккумуляторов (саморазряду), то есть к потере запасенной энергии.

Саморазряд может быть как у работающих, так и у отключенных аккумуляторов. Новая батарея аккумуляторов теряет за сутки не менее 0,3 % своей емкости. С течением времени саморазряд возрастает по причине того, что в электролите присутствуют примеси железа, хлора, меди и других элементов. Поскольку их содержание не должно превышать допустимых норм, то применяемые для восстановления электролита кислота и дистиллированная вода проверяются на содержание вредных примесей.

При разряде аккумулятора на его пластинах образуется свинцовый сульфат. При нормальной эксплуатации аккумуляторов сульфат, имея тонкое кристаллическое строение, легко растворяется при заряде, переходя в оксид свинца на положительных пластинах и в губчатый свинец на отрицательных.

При ненормальной сульфатации пластин быстро увеличивается число крупных кристаллов сульфатов, которые закрывают поры активной массы пластин, мешая доступу электролита, что вызывает снижение емкости аккумулятора.

Режимы работы аккумуляторных батарейбывают следующими: «заряд-разряд», с периодическими зарядами и разрядами, и постоянного подзаряда.

Раньше аккумуляторы работали только в режиме «заряд-разряд»; схемы таких установок еще сохранились на многих ПС.

Подзарядная установка должна обеспечивать стабилизацию напряжения на шинах батареи с отклонениями, не превышающими 2 % номинального напряжения.

Режим работы с периодическими зарядами и разрядами связан с преждевременным износом аккумуляторов и повышенной занятостью персонала.

Режим постоянного подзаряда наиболее широко распространен в схемах ПС. Его суть состоит в том, что полностью заряженная аккумуляторная батарея включается параллельно с подзарядным агрегатом, который обеспечивает питание подключенной нагрузки и в то же время подзаряжает малым током батарею, восполняя потерю емкости в результате саморазряда.

При аварии на стороне переменного тока или остановке по какой-то причине подзарядного агрегата батарея принимает на себя всю нагрузку сети постоянного тока. После ликвидации аварии батарея заряжается от зарядного агрегата и переводится на работу в режиме постоянного подзаряда.

Аккумуляторные батареи с элементным коммутатором, переведенные в режим постоянного подзаряда, имеют тот недостаток, что батарея оказывается разделенной на две части, находящиеся в разных условиях.

Основная часть батареи подзаряжается и поддерживается в заряженном состоянии. Остальные (концевые) аккумуляторы не подзаряжаются и постепенно теряют свою емкость вследствие саморазряда.

Для устранения сульфатации и выравнивания отстающих элементов батареи подвергают уравнительным разрядам(перезарядам).

При уравнительном заряде батарея предварительно разряжается током 10-часового режима до напряжения 1,8 В на элемент. Затем нормально заряжается тем же током до напряжения 2,6–2,8 В на элемент и увеличения плотности электролита до 1,2–1,21 г/см 3 , после чего оставляется на 1 ч в покое. Так с одночасовыми перерывами продолжается до тех пор, пока батарея не получит 2-3-кратной номинальной емкости.

Уравнительные заряды аккумуляторных батарей без элементных коммутаторов, работающих в режиме постоянного подзаряда, невозможны из-за того, что при этом напряжение на каждом элементе возрастает до 2,6–2,8 В. Для профилактики такие батареи 1 раз в 3 месяца дозаряжают.

Для поддержания работоспособности концевых элементов батареи применяют схемы подзаряда этих элементов от самостоятельного источника тока или общего подзарядного агрегата.

Основными неисправностями аккумуляторовявляются: ненормальная сульфатация пластин, то есть образование крупных кристаллов, не растворяющихся при чрезмерно высокой плотности электролита и высокой температуре, систематических глубоких разрядах и длительном нахождении батареи в разряженном состоянии;

КЗ между пластинами разной полярности по причинам замыкания пластин накопившимся на дне сосуда шламом, коробления положительных пластин и губчатых наростов на отрицательных пластинах, разрушения сепарации;

коробление пластин по причинам больших зарядных и разрядных токов, высокого напряжения подзаряда, КЗ, низкого уровня электролита, наличия вредных примесей в электролите;

чрезмерное образование шлама. Большое количество шлама свидетельствует о слишком высоком напряжении или излишних перезарядах.

Имеют место также неисправности сосудов, изношенность и хрупкость сепарации, загрязнение электролита и понижение его плотности.

Осмотры аккумуляторовпроводятся по графику. При осмотрах обращают внимание на указанные выше неисправности, а также проверяют:

целостность сосудов, состояние стеллажей и изоляции сосудов;

положение покровных стекол, предотвращающих вынос электролита из сосуда пузырьками газа, образующимися при заряде аккумуляторов;

уровень электролита в сосудах, который должен быть на 10–15 мм выше края пластин;

напряжение на соединительных пластинах аккумулятора, плотность и температуру электролита каждого элемента. Измерения следует проводить не реже 1 раза в мес;

исправность вентиляции и отопления. Температура в помещении аккумуляторной батареи должна быть не ниже 10 °C.

Поскольку аккумуляторы представляют собой повышенную опасность, то при их обслуживании необходимо строго соблюдать действующие правила безопасности. Серная кислота при попадании на кожу вызывает ожоги, а при попадании в глаза поражает их. Поэтому все работы с кислотой (электролитом) должны проводиться в специальных костюмах, резиновых фартуках, перчатках и защитных очках.

При приготовлении электролита серную кислоту следует вливать тонкой струей в воду и непрерывно размешивать раствор.

В помещении аккумуляторной батареи должен постоянно находиться 5 %-ный содовый раствор и сосуд с большим количеством чистой воды для удаления и нейтрализации попавшей на кожу кислоты.

В соответствии с требованиями ПТЭ, на ПС не менее 1 раз в год должна проверяться работоспособность аккумуляторной батареи по падению напряжения при толчковых токах, а контрольные разряды должны производиться по мере необходимости. В тех случаях, когда число элементов недостаточно, чтобы обеспечить напряжение на шинах в конце разряда в заданных пределах, допускается понижать на 50–70 % номинальную емкость или осуществлять разряд части основных элементов.

Температура электролита в конце заряда должна быть не выше 40 °C для батарей типа СК. Для батарей типа СН температура должна быть не выше 35 °C при максимальном зарядном токе.

Сопротивление изоляции аккумуляторной батареи в зависимости от номинального напряжения должно быть следующим:

В соответствии с рекомендациями ПУЭ, измерение сопротивления изоляции аккумуляторных батарей производится вольтметром класса точности не ниже 1. Сопротивление изоляции R x определяется по следующей формуле:

где R q — внутреннее сопротивление вольтметра;

U — напряжение на зажимах батареи;

U 1 и U 2 — напряжение между положительным зажимом и землей и отрицательным зажимом и землей.

Полностью заряженные аккумуляторы разряжают током 3- или 10-часового режима.

Емкость аккумуляторной батареи, приведенная к температуре +25 °C, должна соответствовать данным завода-изготовителя.

Читайте также:  Самые популярные внешние аккумуляторы

Температура в помещении аккумуляторной батареи должна поддерживаться не ниже 10 °C; на ПС без постоянного дежурства персонала и в случаях, если емкость батареи выбрана и рассчитана с учетом понижения температуры, допускается понижение температуры до 5 °C.

Аккумуляторы должны устанавливаться таким образом, чтобы обеспечивалось их удобное обслуживание; для этого следует применять специальные стеллажи. Аккумуляторы могут устанавливаться в один ряд при одностороннем обслуживании или в два ряда при двухстороннем обслуживании, а также многоярусно. В случае применения сдвоенных сосудов они рассматриваются как один аккумулятор.

Проходы для обслуживания аккумуляторных батарей должны быть шириной в свету между аккумуляторами не менее 0,8 м при одностороннем и двухстороннем расположении аккумуляторов.

Расстояния между открытыми токоведущими частями аккумуляторов, а также их ошиновкой, расположенной на доступной высоте, должны быть не менее:

0,8 м — при напряжении от 72 В до 250 В в период нормальной работы (не заряда);

1 м — при напряжении выше 250 В.

Измерения напряжения, плотности и температуры электролита каждого элемента должны выполняться не реже 1 раза в месяц.

Персонал, обслуживающий аккумуляторную установку, должен быть обеспечен:

приборами для контроля напряжения отдельных элементов батареи, плотности и температуры электролита;

специальной одеждой и специальным инвентарем согласно типовой инструкции.

7.3. Преобразователи энергии: двигатели-генераторы и выпрямители

Преобразователь электрической энергии— это электротехническое изделие (устройство), преобразующее электрическую энергию с одними значениями параметров и (или) показателей качества в электрическую энергию с другими значениями параметров и (или) показателей качества (ГОСТ 18311—80).

Двигатель-генератор— это агрегат, состоящий из одного или более двигателей, механически связанных с одним или более генераторами (СТ МЭК 50(411)—73).

Выпрямитель— это преобразователь электрической энергии, который преобразует систему переменных токов в ток одного направления (СТ МЭК 50(151)—78).

Указанные преобразователи энергии переменного тока в постоянный используются для питания нагрузки в нормальном режиме работы, для заряда, подзаряда и уравнительного заряда аккумуляторных батарей.

Двигатели-генераторы для заряда аккумуляторных батарей состоят из трехфазных синхронных электродвигателей и генераторов постоянного тока с регулирование напряжения шунтовым реостатом. Для указанных целей в настоящее время их применяют крайне редко.

Обслуживание двигателей-генераторов в основном состоит в соблюдении правильных режимов их работы, наблюдении за состоянием и температурой щеток, коллекторов, контактных колец двигателей, а также за отсутствием искрений щеток, за смазкой подшипников и содержанием агрегатов и регулирующих устройств в чистоте.

Выпрямители по сравнению с двигателями-генераторами имеют ряд достоинств, в том числе: просты в обслуживании, имеют более высокий КПД и больший срок службы.

В основном они предназначены для зарядки аккумуляторных батарей (I режим), параллельной работы с аккумуляторными батареями (II режим), а также для формовки отдельных аккумуляторов (III режим).

В общем случае выпрямительный агрегат состоит из следующих узлов:

выпрямительного моста из трех диодов и трех тиристоров;

блока управления тиристорами, состоящего из схемы питания и двух схем формирования импульсов управления;

блока регулирования, включающего в себя обратные связи по току и напряжению.

Принцип работы агрегата основан на способности тиристоров изменять в широких пределах среднее значение выходного напряжения путем изменения момента отпирания тиристоров. Выпрямленное напряжение поддерживается с точностью 2 % при изменении нагрузки от 4 А до номинального значения в диапазоне напряжений 380–260 В (I режим) и 220–260 В (II режим).

При обслуживании полупроводниковых выпрямительных устройств следят за температурой нагрева диодов и тиристоров, температурой окружающего воздуха, отсутствием кислотных паров и влаги в помещении, где они установлены.

На ПС эксплуатируются аккумуляторные батареи с элементным коммутатором или без него.

В схеме имеется зарядный двигатель-генератор и подзарядное выпрямительное устройство. Постоянство напряжения при заряде и разряде аккумулятора на шинах постоянного тока обеспечивает элементный коммутатор, состоящий из изолирующей плиты с расположенными на ней контактными пластинами, к которым подсоединены отводы от соединительных полос аккумулятора. По пластинам к соответствующим шинам скользят разрядная и зарядная щетки, которые приводятся в движение вручную или от электродвигателя, управляемого дистанционно либо с помощью устройства регулирования напряжения.

Существуют аналогичные схемы аккумуляторных установок без элементного коммутатора с ответвлениями от батареи для питания потребителей.

Источник

Оптимальный режим работы 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.

Читайте также:  Аккумуляторы для фото и видеокамер в Екатеринбурге

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



Эксплуатация герметичных аккумуляторов

Автор: Журавлев О. В.

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

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.

Ток разряда, А Допустимое напряжение разряда, В/элемент
0,2 С и менее 1,75
От 0,2 до 0,5 1,70
От 0,5 до 1,0 1,55
От 1,0 и более 1,30

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.

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

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.

Характеристики Тип заряда, режим
Буферный Циклический
Напряжение, В/ячейка 2,25…2,30 2,40…2,45
Начальный ток заряда, А 1/4 С, не более 1/4 С, не более
Минимальное время заряда, ч 24 10
Температурный коэффициент -3 мВ/ С/ ячейка -5 мВ/ С/ ячейка
Температура окружающей среды, ° С от 0 до +40
Читайте также:  Аккумулятор для mio 526

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.

Характеристики Значения
Начальный ток заряда, А 1,0…1,5 С
Напряжение, В 2,45…2,50 В/ячейка при 20° С
Время заряда (от 50% разряженного значения до полного заряда аккумулятора), ч 1…3
Температурный коэффициент -5 мВ/ С/ ячейка
Температура окружающей среды, ° С от 0 до плюс 30

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.

* 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».

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