Процесс зарядки SLA-аккумуляторов подразумевает восполнение энергии, накопленной в устройстве, с помощью внешних источников. Важно заряжать аккумулятор в соответствии с его емкостью. Оптимальными условиями зарядки являются температуры окружающей среды от +20 до +25 градусов Цельсия, так как в противном случае потребуется температурная компенсация.
Как правильно заряжать аккумулятор
Современные автомобили оснащены большим количеством электронных устройств, чем когда-либо прежде. И они гораздо больше зависят от батарей, чем раньше. Автомобилям необходим аккумулятор, способный обеспечить полную работоспособность в любой ситуации и являющийся надежным источником питания для всех установленных электронных устройств.
Мы говорим об аккумуляторе, мощность которого позволит вам безопасно, быстро и комфортно добраться до места назначения. Вот почему так важно регулярно проверять состояние автомобильного аккумулятора. Знаете ли вы, что. 39% всех поломок автомобилей связаны с аккумулятором. Не позволяйте этому случиться с вами!
Содержание
- Определение типа и режима работы батареи
- Как зарядить свинцово-кислотный аккумулятор?
- Как зарядить герметичный свинцово-кислотный аккумулятор?
- Как зарядить 12-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор?
В поисках ответа на вопрос “как правильно заряжать свинцово-кислотный аккумулятор” многие обращаются к руководству производителя, которое прилагается к устройству. Однако даже эти документы не всегда содержат достаточную информацию о том, как лучше взимать плату: какими средствами, при каких условиях, в течение какого периода времени. Ответственный пользователь, желающий продлить срок службы изделия и обеспокоенный повреждением или выходом из строя, должен обратиться к дополнительным источникам, чтобы прояснить эти вопросы.
Первые герметичные батареи, не позволяющие электролиту испаряться, но недоступные для долива, были массово выпущены около 40 лет назад. Их эволюция привела к появлению так называемых гелевых батарей AGM, также относящихся к классу свинцово-кислотных батарей, но считающихся усовершенствованными батареями с гораздо более универсальными свойствами. Внутри этих упаковок (все еще запечатанных) электролит находится в концентрированном виде и имеет желеобразную консистенцию. Его нельзя заменить, но он не проливается при повреждении покрытия, не испаряется и не представляет опасности для окружающей среды. Кроме того, такой аккумулятор можно эксплуатировать в любом положении, даже в условиях повышенной вибрации. Глубокие разряды также не являются проблемой.
Технология быстрой зарядки ↑.
Метод быстрой зарядки позволяет полностью зарядить аккумулятор в течение 6 часов. Для циклических применений, таких как электронные велосипеды и другие машины.
Эта технология состоит из двух этапов:
- сначала зарядите изделие постоянным током, пока напряжение не достигнет 14,5 В (плюс-минус 0,2 В) (приведенные значения относятся к батареям, номинальное напряжение которых составляет 12 В);
- затем отсоедините зарядное устройство или переключите его в режим работы, поддерживающий напряжение 13,8 (плюс-минус 0,15) В.
Это не означает 100 “или более” процентов эффективности, абсолютное устранение газовыделения и нагрева или гарантию быстрой зарядки при любых условиях эксплуатации батареи. Изношенные, сульфатированные, доаварийные и аварийные батареи могут немного нагреваться и пузыриться во время восстановления, которое может занять много времени или очень много времени, если одна или несколько банок повреждены. Это означает, что не нужно тратить лишнее время и деньги: зарядное устройство работает автоматически и расходует электроэнергию экономно и добросовестно.
Теория двойной сульфатации
Аккумулятор, или вторичный химический источник тока (ВХИТ), накапливает электрическую энергию путем обратимого преобразования химического состава электродов (пластин) для дальнейшего использования. В простейшем приближении, называемом теорией двойной сульфатации, процессы зарядки и разрядки СА могут быть выражены следующей формулой.
Реакция разряда протекает слева направо, а реакция заряда – справа налево. Активная масса (AM) заряженной положительной пластины, PAM, образована оксидом свинца, а отрицательной пластины, OAM, – губчатым свинцом. Как мы видим, и PAM, и OAM в процессе разгрузки превращаются в сульфат свинца, на образование которого расходуется серная кислота и выделяется вода.
Концентрация серной кислоты, а значит и плотность электролита, уменьшается при разряде и увеличивается при заряде. Это азбука свинцовых батарей. Но далее мы увидим, что одних букв алфавита недостаточно, их еще нужно объединить в слова, предложения и текст, подходящий в качестве руководства к действию.
Упрощенные химические формулы носят статистический характер и не учитывают множество последовательных и параллельных превращений и модификаций соответствующих веществ, поэтому их следует рассматривать только как предварительные данные и ни в коем случае не как исчерпывающие и заключительные ответы.
Если батарея разряжается кратковременным током 255 А, что соответствует 4,6-кратному превышению номинальной емкости, номинальная емкость снижается до 22 Ач. То есть практически на половину.
4 Что произойдет, если не соблюдать правила зарядки свинцово-кислотного аккумулятора?
Описанные выше методы зарядки свинцово-кислотных батарей позволяют заряжать батареи быстро и безопасно. Они предназначены для максимального продления срока службы свинцового аккумулятора и замедления его старения.
Можно ли заряжать аккумулятор током, превышающим максимально допустимый? Да, батарея будет заряжаться, даже если ток зарядки превышает максимальный ток, разрешенный производителем. Но, во-первых, если ток не уменьшается хотя бы в конце заряда, батарея не будет заряжена полностью. Во-вторых, при зарядке большим током механизм рекомбинации газов внутри герметичной свинцовой батареи перестает действовать, и электролит батареи теряет воду, даже если в конце заряда ток уменьшается. В результате превышения тока, даже при однократной зарядке, батарея не прослужит полный расчетный срок службы и быстрее выйдет из строя.
Можно ли заряжать аккумулятор очень низким током, намного ниже максимально допустимого, скажем, 0,2% от емкости? Да, аккумулятор будет полностью заряжен даже при таком токе. Но зарядка аккумулятора займет неоправданно много времени – несколько недель. Более того, большую часть этого времени аккумулятор будет находиться в разряженном состоянии, что почти эквивалентно хранению свинцового аккумулятора в разряженном состоянии. Это приводит к сульфатации и ускоренному старению батареи. Однократный заряд очень низким током не повредит батарее, но его не следует повторять часто.
Неправильная зарядка напряжением на клеммах также опасна для батареи. Недостаточное напряжение на клеммах приведет к недозаряду батареи и сделает шаг к сульфатации. А слишком высокое напряжение зарядки чревато выделением газов из батареи и потерей воды через электролит. Это сокращает срок службы батареи еще больше, чем зарядка при более низком напряжении.
Зарядка при температуре ниже -15° C не рекомендуется, так как при низких температурах механизм рекомбинации газов в герметичном свинцовом аккумуляторе перестает работать, и электролит теряет воду.
Различия между AGM и гелевыми аккумуляторами заключаются в основном в долговечности и рекомендуемых условиях зарядки и разрядки. Как правило, большинство батарей GEL не справляются с высокими токами, поэтому батареи AGM обычно используются, например, в ИБП. С другой стороны, GEL обычно служит дольше, но только при более мягких условиях эксплуатации. Это правда, что существуют гелевые батареи для тяжелых циклов и глубокого разряда.
Защита от перезарядки аккумулятора
Кислотные батареи имеют важное преимущество: напряжение отражает состояние заряда. Чтобы избежать перезарядки, просто не превышайте указанное напряжение.
Зарядный ток обычно составляет от 0,1 C до 0,3 C (в некоторых случаях до 0,4 C), что представляет собой 10 … 30% емкости аккумулятора (C), выраженной в ампер-часах. Например, для батареи с емкостью C = 70 Ач, 0,1 C соответствует 7 А, а 0,4 C – 28 А.
Обычно указывается максимальный зарядный ток для конкретной батареи – например, максимальный зарядный ток для типичной 12-вольтовой автомобильной батареи составляет 3,6 А, или 0,3 C (30% от численного значения емкости).
Зарядка при 0,3 C в течение 3 часов 20 минут теоретически обеспечит номинальный заряд батареи (C). Однако из-за недостаточной эффективности батареи результирующий заряд должен быть больше C.
Зарядка постоянным током в течение некоторого времени может быть приемлемой при низком зарядном токе, значительно ниже 0,1 C (10% емкости по объему). Но это может означать и газообразование. Проблема заключается в том, что напряжение свинцового аккумулятора повышается и при значительном токе превысит допустимый уровень, вызывая интенсивное газовыделение.
Теоретически, можно использовать любой примитивный выпрямитель из лампочки и диодов, контролируя напряжение с помощью вольтметра и отключая заряд, когда напряжение поднимается до предела. На практике этот метод контроля не сработает. Участие человека должно быть исключено (чтобы не забыть отсоединить аккумулятор). Кроме того, многие производители заявляют, что AGM и гелевые батареи следует заряжать “плавным” током постоянного тока с минимально возможными пульсациями.
Поэтому для работы с гелевыми и AGM аккумуляторами используются специальные зарядные устройства, которые, по сути, являются стабилизаторами напряжения, обычно включающими также схему ограничения тока.
Наиболее распространенная процедура зарядки CCCV
Схема зарядного устройства на 1 ампер с ограничителем тока показана на рисунке ниже. В начальной фазе зарядки аккумулятор заряжается постоянным током, величина которого определяется резистором R3 (I
0,7 В / R3). Когда падение напряжения на R3 приближается к 0,7 В, T1 начинает открываться, и напряжение падает достаточно для поддержания постоянного тока.
Схема зарядного устройства с ограничителем тока
На этом начальном этапе активируется ограничитель тока в зарядном устройстве, и напряжение постепенно увеличивается. Когда напряжение достигает значения, определяемого R1 и R2 + P1, зарядное устройство начинает работать как обычный регулятор напряжения с LM317 в простейшей конструкции. Напряжение больше не повышается, а это значит, что когда аккумулятор почти полностью заряжен, ток автоматически начинает плавно снижаться, почти до нуля.
Характеристики зарядки автомобильного аккумулятора
Ход этой наиболее распространенной процедуры зарядки, называемой CCCV (постоянный ток, постоянное напряжение), показан на рисунке. Предотвращение слишком высокого роста напряжения эффективно предотвращает образование газов. Литиевые батареи (Li-Ion, LiPo, LiFePO4) также заряжаются методом CCCV, они отличаются только допустимыми токами и напряжениями.
Чаще всего обсуждается максимальный зарядный ток. Стоит отметить, что в каталогах приводятся характеристики такого заряда при относительно низком токе 0,1С. Пример показан на рисунке. При таком токе время зарядки составляет 15 … 20 часов, что иногда неприемлемо долго.
Можно сократить время зарядки, увеличив ток до максимального значения в соответствии с документацией на батарею. В этом случае время зарядки будет в 1,5-2 раза короче, чем если номинальную емкость C разделить на стандартный зарядный ток.
Он практически объединяет первые два метода. Однако он стоит гораздо дороже, поскольку в этом случае используется очень дорогое зарядное устройство.
Каким может быть результат зарядки
Время процесса варьируется от 6 часов (простой метод зарядки) до 24 часов. При самом низком проценте тока это может занять несколько дней.
Состояние батареи в этом режиме напоминает “отдых” (разряженный аккумулятор хранится при низкой температуре). Это означает, что батарея быстро придет в негодность, так как произойдет сульфатация.
При отключении от зарядного устройства после успешной зарядки внешний вид батареи не отличается от только что купленной батареи.
Визуальный осмотр не должен выявить признаков налета или выделения сероводорода. Если присутствует загрязнение, это указывает на то, что зарядка была выполнена неправильно.
Обязательно проверьте сопротивление; если оно увеличивается, значит, с батареей что-то не так: либо она разряжается, либо не полностью заряжена. И то, и другое указывает на то, что батарея неисправна и не пригодна к использованию.
Если нет видимых признаков неисправности блока питания, проверьте его “в полевых условиях”: установите его в автомобиль и попробуйте не только завести его, но и проехать определенное расстояние со всеми включенными приборами.
Если помех нет, это означает, что все было запущено и успешно завершено.
Читайте далее:- Как работают и действуют аккумуляторы; Школа электрика: Электротехника и электроника.
- Гальванические элементы – устройство, принцип действия, виды и основные характеристики; Сайт для электриков – статьи, советы, примеры, схемы.
- Урок 28 Электрическая емкость. Конденсатор – Физика – 10 класс – Российская электронная школа.
- Зарядка никель-кадмиевых батарей: действия, уровень разряда.
- Как и откуда берутся молнии: типы, физическая природа, причины. Физика атмосферы.
- 1 Понятие электромагнитного поля и его различные проявления. Материальность – Работа в школе.
- Онлайн-калькулятор времени автономной работы.