Меню

Подробнее о заряде и разряде аккумулятора автомобиля

Подробнее о заряде и разряде аккумулятора автомобиля

Аккумулятор автомобиля ( АКкумуляторная Батарея) – это одна из наиболее важных деталей автомобиля. Аккумулятор обеспечивает электроэнергией: электрические лампы в фарах, подсветки панели приборов и салона, электронной системы зажигания автомобиля, топливного насоса, автомагнитолы и других узлов автомобиля, а также самый потребляемый источник нагрузки — стартер при запуске двигателя. Нормальная работа всех узлов автомобиля возможна только с правильно эксплуатируемым аккумулятором. Он должен быть вовремя обслужен и заряжен.

Нормальные характеристики АКБ

  • напряжение АКБ без нагрузки (с откинутой клеммой) 12,6 – 12,9 В
  • плотность электролита 1,27 г/см3 (при +20°С)

Когда необходимо зарядить АКБ?

  • плотность электролита ниже 1,26 г/см3
  • напряжение АКБ без нагрузки (с откинутой клеммой) менее 12,6 В
  • плотность электролита в разных банках отличается более, чем на 0,02 г/см3

Напряжение аккумулятора автомобиля напрямую зависит от плотности электролита. Когда батарея разряжается, происходит расходование кислоты, являющейся частью (36 %) электролита. Вследствие этого падает его плотность.

Обратный процесс происходит при зарядке АКБ: расход воды ведет к образованию кислоты, в итоге чего плотность электролита растет.

Напряжение заряженного аккумулятора автомобиля составляет 12,7 В при плотности 1,27 г/см3.

При уменьшении одного из показателей уменьшается и другой.

Посмотрите таблицу зависимости напряжения АКБ от плотности электролита

Плотность электролита, г/см 3

Напряжение заряда аккумулятора автомобиля, В

Степень разряженности АКБ, %

Плотность электролита и напряжение АКБ сильно зависит от температуры окружающей среды. Нормальное напряжение аккумулятора автомобиля для зимы и лета одинаковое, а плотность электролита зимой меняется — у заряженной батареи она растет, а у разряженной – падает.

Поэтому АКБ необходимо держать в заряженном состоянии или как некоторые автолюбители снимают и забирают АКБ в дом. В противном случае аккумулятор не только не сможет запустить двигатель в мороз, но и в ней может замерзнуть электролит и даже может разорвать корпус.

Замерзший электролит в аккумуляторе приведет батарею в негодность, замороженный аккумулятор невозможно восстановить. При плотности 1,2 г/см3 температура замерзания электролита около -20°С.

Таблица для поправки показаний электролита при температуре окружающей среды.

Температура электролита, °C

Поправка показаний, г/см 3

Также необходимо следить за уровнем электролита. Он не должен быть не ниже метки, находящейся сбоку аккумулятора. Если плохо видно поверхность электролита, можно подсветить фонариком. Если уровень электролита меньше указанной величины, нужно определить причину его понижения. Обычно он падает из-за выкипания и испарения от слишком большого напряжения бортовой сети автомобиля. В этом случае нужно измерить напряжение. Уровень зарядного напряжения батареи на автомобиле при работающем двигателе 14,1±0,2 В.

Как заряжать аккумулятор?

Перед зарядкой автомобильного аккумулятора необходимо очистить от грязи и открутить все 6 пробок, так как при зарядки обильно будет выделение газов.

Если есть возможность регулировать напряжение заряда на зарядном устройстве, то перед присоединением клемм убавьте ток до минимума, потом установите напряжение 14 — 14,4 В. Контролируйте заряд по амперметру.

Заряжать аккумулятор желательно током, равным по величине 0,05 — 0,1 от её номинальной ёмкости. Например для батареи с ёмкостью 60 А/ч оптимальная величина зарядного тока составляет 3 — 6А.

Лучше держать меньший зарядный ток — аккумулятор зарядится глубже, но время зарядки будет дольше. Периодически желательно выравнивать плотность электролита АКБ небольшим током, например в том случае, если плотность электролита в разных банках аккумулятора отличается на ±0,01 г/см3. Для этого устанавливаем ток зарядки около 1А. Заряжаем АКБ подобным образом около суток.

Признаки окончания зарядки: бурное выделение газа и на протяжении 2-х часов отсутствие изменения плотности электролита.

При эксплуатации батареи на автомобиле её заряд происходит при постоянном напряжении. Уровень зарядного напряжения батареи на автомобиле при работающем двигателе составляет: 14,1±0,2 В.

Для контроля за АКБ удобно будет воспользоваться цифровым индикатором напряжения бортовой сети автомобиля. Его можно сделать самому или купить в нашем магазине готовый и настроенный. Цифровой индикатор напряжения бортовой сети автомобиля + термометр

С понижением температуры эффективность заряда батареи на автомобиле уменьшается (растет внутреннее сопротивление АКБ, увеличивается потребление тока стартером при заводке холодного двигателя). Поэтому аккумулятор при его заряде от бортовой сети автомобиля не всегда восстанавливает свою ёмкость после полного разряда.

Нормальная работа генератора автомобиля

  • напряжение на клеммах АКБ при работе двигателя на разных оборотах и включенном свете составляет 13,9 – 14,3 В

В зимних условиях желательно периодически (не реже одного раза в месяц) заряжать аккумулятор зарядным устройством как написано выше.

Таблица источников потребления электроэнергии автомобиля и примерный ток в амперах

Примерный ток, А

Как завести свой автомобиль от другого автомобиля?

Первый способ. Снять разряженный аккумулятор со своего автомобиля и на это место поставить заряженный аккумулятор другого автомобиля. Соблюдайте полярность! ( + и —) Когда автомобиль завёлся АКБ меняем на свои места.

Во избежании короткого замыкания — не касайтесь проводами друг с другом и красный (плюсовой) с корпусом автомобиля!

Второй способ. Для «прикуривания» от другого автомобиля необходимы толстые хорошо изолированные провода с зажимами типа «крокодил». По этим проводам будет «протекать» ток 150-200 ампер!

Далее делаем следующее:

1. Отсоединяем минусовую или плюсовую клемму своего автомобиля и другого. Со своего нужно снимать для того, чтобы дополнительно не брать ток для своего (разряженного) АКБ с другого (заряженного). А снимать с другого автомобиля нужно для того, чтобы не повредить «нежные» электронные системы современных автомобилей.

2. Соединяем красный провод для прикуривани я с плюсовой клеммой на заряженном аккумуляторе.

2. Соединяем другой конец красного провода с красной плюсовой клеммой своего автомобиля.

3. Соединяем черный провод с минусовой клеммой на заряженном аккумуляторе.

4. Соединяем другой конец черного провода на массу своего автомобиля. Желательно подальше от самого аккумулятора и топливных проводов во избежание возгорания от искры. Это может быть: корпус автомобиля без краски, двигатель, шасси. В момент соединения допускается небольшая искра, в результате подключения нагрузки.

5. Контакт, подсоединённых проводов должен быть хорошим! Провода не должны касаться движущихся деталей автомобиля.

6. Запускаем авто с заряженным АКБ.

7. После того как двигатель завёлся сажаем на место откинутую ранее клемму своего разряженного аккумулятора и даем ему поработать несколько минут.

8. Отсоединяем провода в обратной последовательности. Сначала чёрный провод. Когда полностью отсоединён чёрный провод, снимаем красный.

Во избежании короткого замыкания — не касайтесь проводами друг с другом и красный (плюсовой) с корпусом автомобиля!

9. Накидываем, снятую ранее клемму с другого автомобиля.

Источник

Электрические характеристики свинцовых аккумуляторов

К основным электрическим характеристикам свинцовых аккумуляторов относятся электродвижущая сила, напряжение, емкость, внутреннее сопротивление, отдача и саморазряд.

Э. д. с. и напряжение. Активные вещества положительных и отрицательных пластин свинцового аккумулятора обладают определенными потенциалами относительно электролита. Большим потенциалом обладает двуокись свинца РЬ02, меньшим — губчатый свинец РЬ. В результате возникает разность потенциалов между разноименными полюсами аккумулятора. Эта разность потенциалов при отключенной нагрузке равна э. д. с. аккумулятора. Потенциалы электродов, а значит, и э. д. с. аккумулятора не зависят от количества активных веществ на пластинах. Э. д. с. свинцового аккумулятора главным образом зависит от плотности его электролита: Е = 0,85 + й, где й — плотность электролита в порах активной массы пластин.

У разряженного стационарного аккумулятора й = 1,17 г/см 3 , Е = 0,85 + 1,17 = 2,02 В, у заряженного й = 1,21 г/см 3 , Е = = 0,85 + 1,21 = 2,06 В, т. е. при разряде и заряде э. д. с. свинцового аккумулятора изменяется относительно мало. Поэтому по значению э. д. с. нельзя определить степень разряженности свинцового аккумулятора.

Напряжение аккумулятора при заряде (У3 = Е + 13 г, при разряде 1/р = Е — 1рг, где 13, 1р — соответственно токи заряда и разряда; г — внутреннее сопротивление аккумулятора.

Кривая изменения напряжения свинцового аккумулятора при его заряде током постоянного значения представлена на рис. 213, а. На первом этапе заряда, когда восстанавливаются поверхностные слои активных масс, напряжение аккумулятора увеличивается быстро (до 2,12 В), а затем медленнее (до 2,3 В).

На втором этапе заряда, когда восстанавливаются внутренние слои активных масс, напряжение аккумулятора быстро увеличивается с 2,3 до 2,7 В, после чего заряд прекращают.

Читайте также:  Как правильно выбрать и использовать зарядки для аккумуляторов

Внутренние слои активных масс не соприкасаются с внешним электролитом, что затрудняет их восстановление. Поэтому при напряжении 2,3 В целесообразно уменьшить зарядный ток. Если этого не сделать, то ток, поступающий в аккумулятор, будет использоваться не полностью. Значительная часть этого тока будет разлагать воду электролита на кислород и водород, начнется газовыделение и пластины начнут портиться.

При разряде активные массы аккумулятора поглощают из электролита серную кислоту и превращаются в сернокислый свинец РЬ304. По мере разряда поверхность пластин покрывается сернокислым свинцом, затрудняющим проникание серной кислоты к внутренним слоям активных масс. В результате этого снижаются плотность электролита в порах пластин, э. д. с, и напряжение свинцового аккумулятора (рис. 213, б). Разряд аккумулятора обычно заканчивается при напряжении 1,8 В.

При дальнейшем разряде серная кислота почти не проникает к внутренним слоям активных масс, и напряжение аккумулятора быстро падает Кроме этого, глубокие разряды приводят к чрезмерной сульфатации пластин, к повреждению аккумуляторов.

Аккумуляторы можно разряжать токами разного значения. Увеличение разрядного тока приводит к более резкому снижению э. д. с. и напряжения свинцового аккумулятора, и наоборот, снижение разрядного тока позволяет получить от аккумулятора более стабильное напряжение почти на всем интервале времени разряда.

Номинальное напряжение свинцового аккумулятора принимают равным 2 В На напряжения свинцового аккумулятора влияет температура электролита При снижении температуры электролит в аккумуляторе становится более вязким, а его частицы — менее подвижными, Это ухудшает диффузию электролита и вызывает более крутой подъем и спад кривой напряжения.

Емкость. Различают разрядную и зарядную емкости аккумулятора. Разрядной емкостью называют количество электричества, отдаваемое им при разряде до установленного конечного напряжения, которое у стационарных свинцовых аккумуляторов равно 1,8 В при нормальном режиме разряда и 1,75 В — при ускоренном режиме разряда (0,25- 2 ч)

Разрядная емкость — 1р?р, где — время разряда.

Зарядную емкость аккумуляторы получают в процессе заряда от других источников электрической энергии.

Разрядная емкость свинцового аккумулятора зависит от числа и формы его активных пластин, режима заряда и разряда, температуры электролита С увеличением количества активных веществ РЬ02 и РЬ емкость аккумулятора увеличивается. Активные вещества долж ны быть равномерно распределены по всей поверхности пластин достаточно тонким слоем. При этом условии обеспечивается хороший доступ электролита ко всей массе активных веществ, достигается максимальная разрядная емкость.

При ускоренном заряде активные вещества восстанавливаются не полностью, в результате чего уменьшаются зарядная, а следовательно, и разрядная емкости, В условном обозначении аккумуляторных батарей и в приведенных электрических характеристиках для различных типов аккумуляторов указывают номинальную емкость. Она соответствует определенному разрядному режиму. Номинальную емкость стационарных свинцовых аккумуляторов определяют при 10-часовом разряде до напряжения 1,8 В при температуре электролита +25 °С.

Номинальная емкость стационарного аккумулятора типа С-1 36 А • ч. Этой емкости соответствует разрядный ток 1р = 36/10 = = 3,6 А. Если изменить разрядный ток или температуру электролита, то изменится и емкость аккумулятора. При увеличении разрядного тока емкость аккумулятора уменьшается. Это объясняется тем, что при больших разрядных токах поверхностные слои активных масс быстро переходят в сернокислый свинец РЬ304, который ограничивает доступ электролита к внутренним слоям активных веществ, не позволяет отдать этим слоям накопленную энергию. В результате этого активные вещества пластин используются не полностью и аккумулятор разряжается до конечного напряжения преждевременно.

Степень использования активных масс аккумулятора характеризуется коэффициентом р(, который показывает, какую часть номинальной емкости (в процентах) можно получить от аккумулятора при данном режиме разряда. Например, прк разряде током 9 А аккумулятор типа С-1 имеет емкость 27 А • ч, а коэффициент pt — 27/36X = Ср/Сз — ^р/(^з ^з) •

где фр, 1р, 1р — соответственио емкость, ток и время разряда;

0з. 7з. *з — соответственно емкость, ток и время заряда.

Так как во время заряда некоторая часть электричества затрачивается на разложение воды и саморазряд, отдача аккумулятора по емкости меньше единицы. Для стационарных свинцовых аккумуляторов т)з = 0,84-1-0,9. Отношение электрической энергии, отданной

Разряд длительностью, ч

Тип аккумуляторов, для которого можно применять данный режим

Источник

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.
Читайте также:  Срок работы аккумулятора смартфона самсунг

[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]

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

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 телефона Samsung Galaxy A50 SM A505F DS Cameron Sino

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



Характеристика заряда и разряда аккумуляторной батареи

Все характеристики батареи можно разделить на разрядные, за­рядные и зарядно-разрядные. Разрядные характеристики снимают в двух режимах: осветительном (ток разряда до 0,5Сго) и стартер- ном (ток разряда от 1,5С^ до 7С2о).Разрядные характеристики ус­ловно делятся на следующие группы:

временные, выражающие зависимость напряжения от продол­жительности разряда;

вольт-амперные, выражающие зависимость напряжения от тока;

емкостные, мощностные и энергетические, которые рассчи­тываются на основе временных. Вольт-амперные характеристики будут рассмотрены в гл. 2 при анализе работы стартерной батареи в режиме пуска двигателя.

Напряжение аккумулятора в процессе разряда постоянным то­ком /р изменяется сложным образом (рис. 1.41). Это объясняется нелинейностью и непостоянством во времени его внутреннего со­противления, особенно поляризационной составляющей. Времен­ные разрядные и зарядные характеристики удобно анализировать совместно с эквивалентными электрическими схемами замещения аккумулятора на различных стадиях процесса.

Длительность I стадии процесса разряда аккумулятора состав­ляет несколько десятков секунд. Она начинается при включении нагрузки RH (точка 1) и заканчивается в точке 3 после завершения переходного процесса, определяемого поляризационными явле­ниями. Точка 1 соответствует равновесной ЭДС Е аккумулятора, а участок 1-2 кривой Up(t) — падению напряжения на омическом со­противлении R. На участке 2-3 происходит нарастание ЭДС по­ляризации Еп, определяющееся в основном концентрационным сдвигом потенциалов электродов. На эквивалентной схеме это со­ответствует заряду конденсатора Сп, который заканчивается в точке

Поскольку процесс разряда на этой стадии происходит практиче­ски на постоянное сопротивление RH, a Up быстро падает на вели­чину En(f) от точки 2 к точке 3, на кривой lp(t) также будет наблюдаться некоторое падение тока разряда. После точки 3 постоянство /р обеспечивается за счет уменьшения переменного сопротивления нагрузки RH.

Начиная с точки 3, процесс разряда переходит во II стадию, характеризующуюся постоянством ЭДС поляризации Еп = / RП и линейным уменьшением напряжения Up в связи с линейным падением равновесной ЭДС Е (на рис. 1.41 выделена штриховой лини­ей). В ходе токообразующей реакции из-за образования воды и по­глощения серной кислоты из раствора электролита происходит ли­нейное уменьшение плотности электролита у. Продолжительность

IIстадии,ограниченной на разрядных характеристиках точками 3 и

4, наибольшая и составляет при разряде /р = 0,05£> (осветитель­ный режим) 80. 90% общего времени разряда. На эквивалентной схеме замещения в этой стадии конденсатор Сп не показан, так как переходные поляризационные процессы отсутствуют, внутреннее сопротивление аккумулятора имеет чисто активный характер и RB = R + Rn.

Разряд переходит в III стадию,когда существенным становится процесс пассивации активной массы электродов (точка 4). Начина­ется увеличение поляризационного сопротивления R„ и, следова­тельно, увеличение ЭДС Е„. Кроме того, увеличивается и омиче ское сопротивление R в связи с падением плотности электролита у (см. рис. 1.41). Химические реакции, протекающие при недостатке кислоты из-за пассивации сульфатом свинца после точки 5, явля­ются необратимыми. Следовательно, глубокий разряд приводит к порче электродов. Поэтому при снятии временной характеристики необходимо прекращать разряд при определенном напряжении UpK. Обычно принимается UpK

0,75UpH, где UpH начальное разрядное напряжение после завершения переходного процесса в точке 3 (примерно на десятой секунде разряда).

Рис. 1.41 Временные характеристики разряда АКБ и ее эквивалентные электрические схемы замещения на различных стадиях разряда.

После отключения нагрузки в точке 5 напряжение Up резко воз­растает на величину падения напряжения на омическом сопротив­лении /РR, но оно не достигает значения равновесной ЭДС Е из-за неравномерного распределения плотности электролита по толщине электродов. Это соответствует на эквивалентной схеме наличию заряда на конденсаторе Сп. В течение некоторого времени переходного процесса распределение плотности у становится равномерным и напряжение на аккумуляторе повышается до величины Е. На эквивалентной схеме это соответствует разряду конденсатора Сп на сопротивление поляризации Rп. Стадия IV (точки 5-7), описывающая этот процесс, является завершающей.

Площадь, ограниченная осью времени t и кривой lp(f), пропорцио­нальна разрядной емкости аккумулятора в данном режиме разряда.

Аналогичные процессы происходят при заряде аккумулятора по­стоянным током /3 (рис. 1.42).

Схема заряда состоит из источника Е3, батареи, выключателя и переменного балластного сопротивления Rб, которое присоединя­ется последовательно с батареей для обеспечения постоянного тока. Постоянство зарядного тока может также обеспечиваться ре­гулированием напряжения зарядного устройства.

На I стадии,как и в процессе разряда, относительно равновес­ной ЭДС Е происходит скачок напряжении U3 на размер омических потерь в аккумуляторе (участок 1-2), а затем переходный процесс 2-3 стабилизации неравномерного распределения концентрации электролита вблизи электродов (заряд конденсатора Сп на эквива­лентной схеме замещения).

Рис. 1.42. Временные характеристики заряда аккумуляторной батареи и ее эквивалентные электрические схемы замещения на различных стадиях заряда

Стадия II для упрощения объединяет линейный и нелинейный участки нарастания U3. За счет формирования активной массы, повышения плотности электролита у на этой стадии происходят повышение ЭДС батареи Е и рост зарядного напряжения U3, необходимого для поддержания постоянного зарядного тока /3.

В процессе заряда активная масса восстанавливается в направлении от поверхности электродов внутрь, во все более глубокие слои, в результате чего все более и более затрудняется выравнивание плотности электролита. При завершении процесса заряда, когда почти вся активная масса электродов окажется восстановленной (напряжение на аккумуляторе достигает 2,3 В), зарядный ток начинает частично, а затем полностью расходоваться на разложение воды с выделением водорода и кислорода. При этом напряжение резко повышается и достигает 2,7 В, что объясняется более высоким напряжением для разложения воды. Момент начала газовыделения отмечен на рис. 1.42. После достижения указанного значения напряжение заряда перестает возрастать. Начинается III стадия процесса заряда, так называемый перезаряд, когда в тече ние 2. 3 ч напряжение U3 и плотность у не изменяются. При этом наблюдается обильное газовыделение — «кипение» электролита. На этой стадии происходят окончательная регенерация глубинных слоев активных масс электродов и полное электрическое разложе­ние сульфата PbS04.

Следует отметить, что этого участка нет у необслуживаемых ба­тарей, так как в них значительно повышено напряжение начала газовыделения. В этом случае после полного восстановления исход­ных реагентов электрохимические процессы прекращаются и ток заряда резко падает. Батарея перестает «принимать» заряд.

После отключения зарядной цепи на IV стадииплотность элек­тролита у электродов и между ними выравнивается. Соответствен­но понижается и напряжение аккумулятора до значения равновес­ной ЭДС Е, соответствующей достигнутой плотности электролита у3. На схеме замещения это соответствует разряду заряженного до напряжения Еп конденсатора Сп на сопротивление поляризации R„. Отрезок 5-6 соответствует падению напряжения на активном со­противлении в конце заряда /3Яб.

На практике продолжительность зарядно-разрядных процессов зависит от протекающего через аккумулятор тока, температуры электролита, состояния аккумулятора, а также степени его разряженности и предпускового разряда на устройства облегчения пуска холодного двигателя.

Источник