Свинцово кислотные аккумуляторы


Свинцово кислотный аккумулятор - принцип работы, как правильно заряжать

Свинцово-кислотный аккумулятор – один из самых надёжных АКБ, разработанный ещё в XIX веке, но до сих пор используемый во многих областях. В его основе лежит химическая реакция с переносом электронов от анода к катоду. Аккумулятор со временем портится при разрядке-подзарядке, так что данный процесс должен выполняться по всем правилам, чтобы продлить жизнь батареи.

Устройство и принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора

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

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

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

Pb + HSO4– => PbSO4 + H+ + 2e–

PbO2 + HSO4– + 3H+ + 2e– => PbSO4 + 2h3O

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

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

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

Типы и особенности свинцово-кислотных АКБ

Идеальных аккумуляторов не существует, в инженерных конструкциях часто приходится жертвовать желаемыми характеристиками, чтобы получить необходимые параметры. Для каждой цели создан свой тип устройства.

В первую очередь АКБ делят на герметичные и негерметичные батареи. Вторые требуют постоянного контроля над уровнем электролита и состоянием катодов и анодов, могут работать лишь в определённых положениях. Аккумулятор герметичный свинцово-кислотный используется чаще, так как не нуждается в особом уходе.

Кроме того, все батареи можно разделить на следующие группы:

  • Стартерные. Выдают большое количество энергии за одно мгновение, из-за чего обладают большим саморазрядом. Отлично подходят для того, чтобы заводить автомобили. Требуют определённого обслуживания и вентиляции.
  • Буферные батареи. Предназначены для краткосрочного хранения небольшого количества энергии, работают в постоянном режиме подзарядки.
  • Аккумуляторы для бесперебойной аппаратуры. Устанавливаются в офисах для аварийного завершения работ.
  • Аккумуляторы длительного электроснабжения. Большие тяжёлые батареи, которые выдают достаточно много энергии длительное время. Используются в реанимационных отделениях на случай отключения электричества.
  • Гелевые аккумуляторы. Хорошо переносят циклы заряжения-разряжения. Благодаря этому могут использоваться в сильных морозах. Среди них отдельно можно выделить солнечные батареи, которые рассчитаны на многократные циклы.

Как достигается такая вариация характеристик свинцово-кислотных аккумуляторных батарей? Если требуется выдавать огромное количество энергии за короткое время, то пластины делаются тонкими, но высокими и широкими (больше по площади поверхности), а расстояние между ними уменьшается. Благодаря этому увеличивается соотношение поверхности и массы, в результате энергия отдаётся быстрее.

Если требуется дольше сохранять энергию, но можно уменьшить мощность, то пластины делаются толще, но короче и уже (меньше по площади поверхности), а расстояние между ними увеличивается. Из-за чего уменьшается соотношение поверхности и массы, в итоге электроэнергия отдаётся медленнее.

Кроме того, на свойства аккумулятора влияют характеристики электролита и другие параметры. Гелевые электролиты хуже реагируют со свинцовыми и оксидно-свинцовыми плитами, а также делают конструкцию защищённой от вытекания. Повышает срок эксплуатации использование свинцово-кальциевых сплавов.

Области применения свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы используются повсеместно, так как свинец и его оксид отвечают наиболее важным требованиям:

  • элементы часто встречаются в природе и довольно легко добываются;
  • они в паре способны накапливать и отдавать энергию лучше, чем все другие элементы;
  • аккумуляторы из них просты и дешевы в производстве;
  • долгий срок службы, возможность многократной перезарядки;
  • простое обслуживание, что особенно характерно для герметичных конструкций.

Из-за этого батареи применяются в следующих областях:

  • сигнализационные системы;
  • стартёры в автомобилях;
  • системы пожарной безопасности;
  • системы аварийной подачи электроэнергии на телевидении, в реанимационных отделениях;
  • электрические весы и кассовые аппараты;
  • системы бесперебойного электроснабжения или аварийного отключения в компьютерной технике или их сетях;
  • детские игрушки;
  • в лёгких самолётах.

Тем не менее, имеются некоторые минусы:

  • аккумуляторы чувствительны с холоду;
  • отходы из них опасны для экологии;
  • количество циклов довольно ограничено;
  • есть лимиты у выдаваемой мощности.

Как правильно заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы

Принцип зарядки состоит в том, что нужно изменить направление тока. Из-за этого электролит и материя двух пластин восстанавливает свой прежний химический состав. Данный процесс именуется циклом, и он может быть многократным. Но чтобы не повредить и продлить срок службы батареи, надо знать, как правильно заряжать свинцово-кислотный аккумулятор.

Важно! Для процедуры потребуется источник тока и устройство, которым можно регулировать силу тока и напряжение.

Прежде всего, нужно знать параметры аккумулятора, которые можно посмотреть на самой коробке устройства. Производители часто указывают информацию на английском языке. Обозначается всё это следующим образом:

На английскомНа русском
12V12 вольт
7.2Ah7.2 ампер-часов

Также производитель может указывать напрямую, каким током можно заряжать аккумулятор:

На английскомНа русском
Standby use – 13.5-13,8VЕсли вы используете батарею, как резервный источник электричества – 13,5-13,8 вольт
Cycle use – 14.4VЕсли вы его применяете в качестве стартёра, то есть циклическое использование – 14.4 вольт
2.16A MAXПри любой зарядке ток не должен превышать 2.16 ампера

А что если производитель не указал, каким током заряжать аккумулятор? В этом случае можно пользоваться простым правилом – напряжение не должно превышать 10% от его номинальной ёмкости. То есть если у батареи указан параметр 7.2Ah, то заряжать надо при 0.72A.

После того как разобрались с основными параметрами, нужно сделать прибор, которым можно зарядить аккумулятор. Для этого потребуется крепкая коробка (лучше пластиковая) с отверстиями для вентиляции, блок питания от ноутбука, плата для регулировки тока и напряжения.

Дополнительно можно встроить многооборотистые переменные резисторы для более тонкой настройки, а также вольтамперметр. Для зарядки автомобильных аккумуляторов потребуется понижающий преобразователь напряжения и более мощный блок питания.

Собрав конструкцию, можно переходить непосредственно к главной процедуре. Для начала на неподключенном к аккумулятору устройстве нужно выставить напряжение, которым надо заряжать АКБ. Далее необходимо убавить силу тока до минимума, в результате чего сразу же упадёт напряжение. После этого подключаем устройство к аккумулятору (плюс к плюсу, минус к минусу).

В этот момент вольтамперметр будет показывать напряжение, которое есть на батарее. Включаем устройство в розетку и поднимаем силу тока до необходимой величины (метод её расчёта описан выше). В этот момент возможно незначительное снижение напряжения, говорящее о том, что ток уходит на прогрев электролита и преодоление сопротивления аккумулятора. Это нормально.

К концу зарядки аккумулятора сила тока на вольтамперметре будет практически равна нулю.

Виды и как правильно заряжать

Одним из самых востребованных аккумуляторов в мире до сих пор остается свинцово-кислотный. Несмотря на то, что этот тип батарей был изобретен еще в 19 веке, когда и началось его производство, благодаря высокой эффективности он остается популярным до сих пор. Сейчас можно встретить несколько разновидностей таких батарей.

Что такое свинцово кислотный аккумулятор

В классическом исполнении АКБ состоит из свинцовых пластин-электродов, которые перемежаются пористым диэлектриком. Такая компоновка позволяет избежать замыкания. Пористое вещество называют сепаратором. Вся конструкция помещена в электролит.

В современном исполнении электроды делаются в виде плоских решеток из свинца. Причем в эти решетки запрессовывают порошок, сделанный из диоксида свинца. Подобный подход значительно увеличивает полезную площадь взаимодействия электродов с электролитом, так удается увеличивать емкость АКБ.

Электролит представляет собой водный раствор серной кислоты. В растворе используют только дистиллированную воду, в ней отсутствуют соли и механические частицы, которые могут оказать влияние на работу батареи.

Важным параметром является электрическая проводимость электролита. Этот параметр зависит от процентного содержания кислоты в растворе, а также от температуры. Проводимость соответствует плотности, поэтому на практике обычно используют измерение плотности. При комнатной температуре оптимальной плотность электролита считается 1,26 г/см3, для этого достаточно получить раствор кислоты в 35%.

Сейчас можно встретить аккумуляторы, которые имеют вместо пластин сеть из переплетенных углеродных нитей, покрытых свинцовым напылением. Это позволяет снизить массу батареи, но при этом увеличить емкость. Эта технология недешевая, что снижает ее распространенность.

Иногда вместо жидкого электролита используют гель. Для этого электролит загущают щелочным раствором силикатов натрия. Такая технология значительно продлевает срок эксплуатации батареи.

Вместо обычного сепаратора, могут использоваться пористые варианты, сделанные из стеклоткани. Они маркируются – AGM. Допускают жесткие режимы заряда/разряда.

Разновидности и особенности свинцово кислотных АКБ

На практике сейчас можно встретить самые разные батареи. Это позволяет решать самые разные задачи по энергообеспечению самых разных устройств. Разберем наиболее популярные виды аккумуляторов.

  • Lead-Acid. Требуют обслуживания. Считаются классическими автомобильными стартерными батареями. Сюда входят сурьмянистые, малосурьмянистые, и аккумуляторы. Обычно используют для двигателей внутреннего сгорания, но это не единственный вариант использования. Бывают варианты на 6v и 12v. Основной недостаток – высокий уровень саморазряда.
  • AGM VRLA. Современные необслуживаемые батареи. Могут иметь вольтаж – 2v, 4v, 6v и 12v. Основная отличительная особенность – сепараторы выполнены из стекловолокна. Также обычно используется абсорбированный электролит. Это позволяет увеличить срок эксплуатации АКБ в полтора раза. Использование технологии сепараторов из стекловолокна сделало возможным увеличивать зарядный ток, что ускоряет зарядку. Обычно допускается заряжать током в 25-30% от емкости. Разработано несколько разновидностей, подходящих для разных буферных и циклических режимов.
  • VRLA. Необслуживаемые АКБ с герметичным корпусом (необслуживаемые кальциевые и ). Могут иметь вольтаж – 2V, 4V, 6V и 12V. Предназначены для эксплуатации в буферном режиме. Не требуют дополнительной вентиляции при использовании в помещениях.
  • GEL VLRA. Одна из самых современных модификаций. Тут применяется гелеобразный электролит. Однообразная консистенция, позволяет добиваться наиболее эффективного контакта электролита с электродом, что увеличивает емкость. Также гель позволяет продлить срок службы батареи. Является необслуживаемой батареей. Требует периодической зарядки, для продления срока эксплуатации нужно использовать только высокоточное зарядное устройство, оно должно обеспечивать точный уровень силы тока. Существует несколько разновидностей, отличающихся особенностями электродов. Обозначение каждого из них позволяет определить возможность использования АКБ в определенных условиях. Есть батареи 2v, 4v, 6v, 12v, 24v, 36v и 48v.
  • OPzV. Это необслуживаемые АКБ 2V. Имеют трубчатые пластины электродов. Отличаются устойчивостью к глубокому разряду и продолжительностью службы до 22 лет.

Даже базовых разновидностей свинцово-кислотных АКБ достаточно много, также существуют и подвиды. Это позволяет подобрать батарею, идеально подходящую под ваши потребности.

Где применяются свинцово кислотные аккумуляторы

Используются такие АКБ достаточно широко. В первую очередь речь идет об автомобильной промышленности, где все стартерные батареи являются свинцово-кислотными. Такое использование обусловлено мощным током, который они могут воспроизводить, а также устойчивостью к большому уровню разряда.

Также часто именно такие батареи обеспечивают стационарные аварийные источники. Емкости бывает достаточно, чтобы закончить работу и перевести оборудование в отключенный режим. Примером такого являются бесперебойный источники питания для компьютерной техники.

Могут применяться в ИБП в этом случае, используют батареи с возможностью отдавать энергию небольшими порциями, но продолжительное время. Такие же требования к аккумуляторам предъявляют резервные источники питания. Оптимальным вариантом для решения подобной задачи станут AGM VRLA.

Такими АКБ могут комплектоваться электровелосипеды, гироскутеры, лодочные электромоторы и другая техника. Тут применяются тяговые аккумуляторы, позволяющие оптимально и экономно расходовать энергию и легко выдерживая частые глубокие разряды.

Общие правила зарядки свинцово кислотных АКБ

Даже герметичные батареи требуют периодической подзарядки. В зависимости от особенностей эксплуатации — это действие может требоваться, как после каждого рабочего цикла, или раз в полгода-год (автомобильные АКБ).

Важно! Ток нужно выставлять до 10% от номинальной емкости батареи. То есть если емкость 55 Ач, то ток должен быть не более 5,5 ампер.

Информация о емкости указывается непосредственно на корпусе аккумулятора.

Также часто можно услышать рекомендации, что обязательно требуется открывать крышки. Современные герметичные АКБ не требуют этого. В крышках имеется специальная система вентиляции, поэтому проблем не возникает.

Обязательно зарядка должна производиться при комнатной температуре.

Батареи с электролитом-гелем можно сразу заряжать зарядом до 20-30% от емкости. Это не принесет им вреда. Оптимально для таких АКБ использовать автоматические зарядные устройства, которые без вашего участия отрегулируют необходимую силу тока.

Нельзя хранить свинцово-кислотные батареи в разряженном состоянии. Поэтому, обязательно после разряда сразу заряжайте аккумулятор, это продлит срок его эксплуатации.

Кислотные аккумуляторы; чтобы больше не было отвратительно читать то что люди о них пишут

Случайно узрел статью с комментариями к ней, и так злость во мне закипела по поводу безграмотности людей в области кислотных (свинцовых в простонародье) аккумуляторов, что не выдержал и решил написать «гикам» (чтобы быть гиком, как оказывается, мало купить дорогой телефон) краткую статью об аккумуляторах. С рассмотрением тех ошибок, которые мне постоянно мусолят глаза и вызывают праведное желание их исправить.

Начнем с названия. Я очень часто вижу что тремя буквами А-К-Б называют все что можно зарядить, абсолютно любой аккумулятор. Особенно тремя буквами люди любят называть аккумуляторы типа Li-ion. На самом-же деле АКБ аббревиатура от Аккумуляторная Кислотная Батарея. Под ними подразумевается лишь один тип аккумулятора — свинцовый кислотный. С современной точки зрения это название вызывает некоторый когнитивный диссонанс т.к. на данный момент значение слова «батарейка» т.е. гальванического элемента который зарядить нельзя перешло на слово «батарея». И получается как будто бы из-за слова «аккумуляторная» это аккумулятор который зарядить можно, а из-за слова «батарея» это как будто батарейка которую зарядить нельзя. В реальности-же батарея — просто цепь гальванических элементов и со словом «батарейка» имеет общий лишь корень.

Далее перейдем к некоторым мифам, а именно главный миф — АКБ для автомобиля имеет некие существенные отличия от АКБ для ИБП. И вот нельзя их применять и там и там.

С химической точки зрения любые АКБ абсолютно одинаковы. Как-же они устроены? Очень кратко — если аккумулятор заряжен, то один электрод представляет собой свинцовую решетку с нанесенной на нее пастой из PbO2, второй -такую-же решетку с пастой губчатого свинца. Электролитом служит раствор серной кислоты. В процессе разряда PbO2 восстанавливается и взаимодействуя с серной кислотой образует PbSO4. Свинец на другом электроде окисляется и опять-же образует PbSO4. В конце разрядки мы имеем обе решетчатые пластины заполненные (более или менее) сульфатом свинца. При зарядке аккумулятора происходит электролиз и из сульфата свинца вновь образуется диоксид и металлический свинец. Конечно-же, тут нужно подчеркнуть, что электроды при этом не равны и путать их полярность не стоит т.к. еще на стадии производства в намазку электродов вводятся соответствующие добавки, улучшающие их эксплуатационные свойства. При этом добавки полезные для одного электрода вредны для другого. В очень старые времена, где-то в начале прошлого века, в условиях простых аккумуляторов, вероятно, была допустима переполюсовка аккумулятора по ошибке или с какими-то целями и он какое-то время после этого работал. В том что она допустима сейчас я сомневаюсь.

Таких ячеек в 12В аккумуляторе 6 шт, в 6В — 3 шт. и т.д. Многих вводит в заблуждение значение напряжения на аккумуляторах. Причем значений напряжения номинального, заряда, разряда. С одной стороны, аккумуляторы называются 12В (и 6В, 24В тоже есть, по-моему, даже 4В изредка встречаются) но на корпусе тех-же аккумуляторов для ИБП производитель указывает напряжение выше 13.5В.

Например:


Тут мы видим, что в форсированном режиме напряжение заряда может быть аж 15В.

Все разъяснит кривая напряжения на АКБ:

Слева мы видим напряжение для аккумулятора из 12 ячеек (24В номинальных), 6 (12В номинальных) и, самое полезное, для одной ячейки. Там-же отмечены области нежелательных напряжений при разряде/ заряде. Из кривой можно сделать выводы:

1 Напряжение 12В, 24В и т.д. являются номинальными и показывают лишь число гальванических ячеек (путем деления на два) в батарее. Это просто название для удобства.

2 Напряжение при заряде могут достигать 2.5 В/ ячейку что для 12В аккумулятора соответствует 15В.

3 Напряжение заряженной батареи считается допустимым при значении 2.1-2.2 В/ячейку, что для 12В аккумулятора соответствует 12.6-13.2В.

Теоретически, батарею можно зарядить и до значений 2.4 В/ячейку или даже немного выше, однако, такая зарядка будет негативно сказываться как на состоянии электродов, так и на концентрации электролита. Однажды, перед сдачей в утиль, я легко зарядил 12В батарею до напряжения ок. 14.5В (уже не помню точное значение).

Итак, автор статьи с которой я начал, решил, что напряжение заряда автомобильной АКБ и АКБ от ИБП отличаются. Это неверно, у них одинаковый тип электродов и одинаковая концентрация серной кислоты в электролите (подобранная давным-давно экспериментальным путем, чтобы предоставлять максимальное напряжение и минимальном саморазряде). Однако, что-же происходит в батарее, почему ее нельзя заряжать при слишком высоком значении напряжения?

Почему в автомобильную АКБ нужно подливать воду, а в АКБ от ИБП не нужно? Эти вопросы позволяют нам плавно перейти в область напряжения разложения воды. Как я написал выше, при зарядке аккумулятора происходит электролиз. Однако, не весь ток расходуется на превращение PbSO4 в PbO2 и Pb. Часть тока будет неизбежно расходоваться и на разложение воды, составляющей значительную часть электролита:

2H2O = 2H2 + O2

Теоретический расчет дает значение напряжения для этой реакции ок. 1.2В. Напоминаю, что напряжение на ячейке при заряде заведомо более 2В. К счастью, активно вода начинает разлагаться только выше 2В, а в промышленности для получения водорода и кислорода из нее процесс ведут и вовсе при 2.1-2.6В (при повышенной температуре). Как бы то ни было, тут мы приходим к выводу, что в конце процесса заряда АКБ будет неизбежно происходить процесс разложения воды в электролите на элементы. Образующиеся кислород и водород попросту улетучиваются из сферы реакции. Про них бытуют следующие мифы:

1. Водород крайне взрывоопасен! Перезарядишь аккумулятор и как минимум лишишься комнаты где тот был!

На самом деле, водорода в процессе электролиза выделяется ничтожно мало по сравнению с объемом комнаты. Водород взрывается при концентрации от 4% в воздухе. Если мы допустим, что электролиз ведется в комнате размером 3*3*3 метра или 27 метров куб., то нам понадобится наполнить помещение 27*0.04=1.1 метров куб. водорода. Для получения такого количества h3 нужно было бы полностью разложить ок. 49 моль воды или 884 грамма ее. Если кто-то наблюдал электролиз, то поймет насколько это много. Или попробуем перейти ко времени. При силе тока в стандартной зарядке для крупногабаритных АКБ в 6А, уравнение Фарадея дает время, необходимое для получения этого количества водорода, аж 437 часов или 18.2 дня. Чтобы наполнить комнату водородом до взрывоопасной концентрации нужно забыть про зарядку на 2 с половиной недели! Но даже если это случится, концентрация серной кислоты просто будет расти пока ее раствор не приобретет слишком высокое сопротивление для жалких 12В зарядки и сила тока не станет ничтожной. Да и водород попросту улетучится.

Очень редко случаются взрывы непосредственно в корпусах крупногабаритных АКБ из-за того, что выделяющийся водород по какой-то причине не может покинуть замкнутого пространства. Но и в этом случае нечего страшного не бывает — чаще всего взрыва хватает только на небольшую деформацию верхней части корпуса, но не на разрыв свинцовых соединений. И АКБ еще может работать дальше даже после таких повреждений.

2. При электролизе может образоваться смертельно ядовитый и, не менее взрывоопасный чем водород, сероводород!

Не наш, периодически попадался миф в англоязычных постах. Теоретически конечно возможно подать такое большое напряжение и создать т.о. такую большую силу тока, что на катоде начнется процесс восстановления сульфат-иона. Напряжение для этого будет достаточным, а продукты восстановления не будут успевать диффундировать подальше от электрода и восстановление будет идти дальше. Но зарядка в пределах десятка-трех вольт и с ограничением силы тока в 6А на такое едва ли способна. Однажды, я наблюдал процесс восстановления сульфата до SO2, да, это возможно; однокурсницы по ошибке что-то сделали не то во время опыта. Но это большая редкость т.к. там концентрация серной кислоты была заметно выше той, что используется в АКБ, была иная конструкция электрода и иной его материал и, естественно, напряжения и сила тока были были непомерными. И SO2 не H2S.

3. При электролизе мышьяк и сурьма из материала решеток будут восстанавливаться до ядовитых арсина и стибина!

Действительно, решетки содержат относительно много сурьмы, мышьяка в современных решетках, вероятно, нет вообще. При работе АКБ та решетка на которой происходит восстановление, т.е. катод, разрушению не может подвергаться. Выделяйся даже каким-то образом стибин, он бы тут-же взаимодействовал с PbSO4, восстанавливая его до металла.

Однако, некоторая практическая неприятность тут есть. Газообразные водород и кислород могут увлекать за собой капельки электролита, создавая аэрозоль серной кислоты. Аэрозоль серной кислоты, даже концентрированной, для человека не опасен и просто вызывает кашель. Однако, серная кислота — кошмар для тканей и бумаги. Стоит даже небольшому количеству серной кислоты попасть на одежду и там обязательно появятся дырки или ткань разорвется по этому месту. Через недели, если кислоты много, через месяц, но одежда истлеет.

Так что газовыделения опасаться не стоит с бытовой точки зрения или стоит, но нужно ориентироваться именно на аэрозоль серной кислоты.

Итак, вода начала разлагаться на водород кислород, ее в электролите становится все меньше, что-же дальше? Если это АКБ в котором электролит просто налит в виде слоя жидкости, то начнется повышение саморазряда из-за повышения концентрации серной кислоты. Занятно, что это будет сопровождаться небольшим повышением напряжения (концентрация кислоты растет) на ячейке. Именно поэтому автовладельцы должны постоянно контролировать концентрацию серной кислоты в своих АКБ (при помощи ареометра) и доливать туда воду. Процедура доливания воды — необходимая часть процесса обслуживания любой АКБ. Кроме одного их типа, и мы сейчас об этом поговорим.

Иметь аккумулятор в котором болтается слой едкой, по отношению к металлам, жидкости конечно-же неудобно, а потому попытки избавиться непосредственно от жидкости предпринимались давно, начались чуть ли не в первой половине 20-го века. К слову сказать, не то чтобы слой серной кислоты прямо плескался вокруг электродов. В реальности она неплохо распределена между электродами и окружающими их сепараторами даже в дешевых моделях. Итак, первым вариантом было использование стекловолокна. Достаточно просто окружить электроды стекловолокном которое пропитано серной кислотой и большинство проблем решится. Этот тип АКБ носит название AGM (absorbent glass mat) и таких АКБ для ИБП подавляющее большинство. Хотя такие АКБ малого форм-фактора и зачастую позиционируются как те, которые можно эксплуатировать в любом положении, с этим нельзя вполне согласиться. Вскрытие крышки стандартного дешевого AGM аккумулятора показывает, что никаких особых крышек там нет, а следовательно, электролит от вытекания удерживают лишь капиллярные силы. Я почти уверен, что если погонять AGM аккумулятор перевернутым вверх дном, то уже после одной зарядки из него польется серная кислота под давление газов.

Второй распространенный тип интереснее, это т.н. гелевые АКБ. А получаются они благодаря следующему. Если подкислять растворимые силикаты, то будет происходить выделение кремневой кислоты:

Na2SiO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SiO2 + H2O

Если исходный раствор силиката не отличается качеством, то кремневая кислота будет выделяться в виде стекловидной массы, но если он достаточно чист, то кремневая кислота осадится в виде красивого куска однородного полупрозрачного геля. На этом и основан способ получения гелевых АКБ — простое добавление силикатов к электролиту вызывает его затвердение в гелеобразную массу. Соответственно, вытекать оттуда уже нечему и АКБ действительно можно эксплуатировать в любом положении. Сам по себе процесс образования геля не повышает емкости АКБ и не улучшает его качеств, однако, производители его используют при производстве наиболее качественных моделей, а потому эти АКБ отличаются высоким качеством и большей емкостью. Занятно, что в обоих случаях носителем электролита является SiO2 в той или иной форме.

Оба типа АКБ объединяются в славный тип VRLA — valve-regulated lead-acid battery который и применяется в ИБП. Формально они считаются необслуживаемыми и терпящими эксплуатацию в любом положении, но это не совсем так. Более того, многие уже встречались с эффектом, когда буквально несколько мл воды возвращают к жизни, казалось бы, дохлую АКБ от ИБП. Так получается, потому что и эти аккумуляторы не капли не застрахованы от электролиза воды в электролите, а следовательно, и пересыхания. Все происходит точно так-же, как в крупногабаритных АКБ. А вот самые дорогие и крутые необслуживаемые АКБ содержат катализатор для рекомбинации выделяющихся газов обратно в воду и вот уже у них корпус действительно выполнен абсолютно герметичным. Обращаю внимание, что по-настоящему герметичным и необслуживаемым может быть и аккумулятор типа AGM и GEL, но они-же могут ими и не быть и не содержать катализатора рекомбинации кислорода и водорода. Тогда, несмотря на казалось бы продвинутую конструкцию, пользователю придется либо чаще покупать новые аккумуляторы, либо доливать воду при помощи шприца.

Хотелось бы добавить несколько слов о режимах разряда. Производители АКБ указывают какой ток максимально допустим для той или иной модели, но нужно понимать, что аккумулятор — просто смесь химических веществ и ЭДС генерируется исключительно химическим путем. Это не конденсатор который, по электрогидравлической аналогии, можно сравнить с неким механическим сосудом (с гибкой мембраной). Хотя АКБ могут выдавать очень большие значения силы тока, в реальности они лучше всего эксплуатируются как раз при небольших токах, что в разряде, что в заряде. Поэтому ИБП, рассчитанные на заряды небольших АКБ, при работе с крупногабаритными будут заряжать их в наиболее щадящем режиме. Впрочем, в течении далеко не одних суток. Интересно обратить внимание на то, что чем выше мощность ИБП, тем больше аккумуляторов последовательно предпочитает собирать производитель. Тут все логично — большие токи разряда маленькие АКБ выдерживают очень плохо.

Подводя итоги:

1. Малогабаритные и крупногабаритные АКБ идентичны по устройству.

2. Для подавляющего большинства АКБ любого размера доливание воды является необходимой частью текущего обслуживания.

3. Лишь немногие из дорогих моделей АКБ содержат механизм рекомбинации газов и могут быть названы действительно необслуживаемыми.

4. Сам по себе водород, который выделяется при заряде (а это равно постоянной работе в ИБП) АКБ, не является существенной угрозой или проблемой.

5. Нужно очень внимательно работать с АКБ, тщательно избегая пролива даже малейших капель электролита, или лишитесь одежды.

6. Разряд и заряд малыми токами являются наиболее предпочтительными режимами эксплуатации АКБ.

устройство и принцип действия, зарядка

Автор Aluarius На чтение 8 мин. Просмотров 605 Опубликовано

Что такое свинцово-кислотный аккумулятор

Свинцовый аккумулятор – такой тип химического источника тока, который основан на реакции свинца и серной кислоты. Его изобретателем считается Гастон Планте, а первое появление датируется 1859-1860 годами. В 1878 году устройство аккумулятора было усовершенствовано изобретателем Камиллом Фором, который предложил наносить на пластины свинцовый сурик – красно-оранжевый порошок, представляющий собой ортоплюмбат свинца. В том же веке Николай Николаевич Бенардос – русский инженер и изобретатель – покрыл пластины батареи губчатым свинцом, добившись увеличения мощности.

Чтобы узнать, какой процесс происходит в аккумуляторе во время его работы, необходимо подробно рассмотреть его устройство. Конструкция современного кислотного аккумулятора включает в себя:

  • корпус из кислотоупорного материала;
  • электролит, представляющий собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде;
  • анодные – положительные – решетчатые свинцовые пластины, в ячейках которых запрессован порошок диоксида свинца;
  • катодные – отрицательные – решетчатые свинцовые пластины, в ячейках которых – губчатый свинец;
  • сепараторы, выполненные из пористого, не контактирующего с кислотой материала и предназначенные для разделения положительно и отрицательно заряженных пластин и предупреждения короткого замыкания между ними
  • крышку (обычно встречается в переносных батареях), для достижения герметичности упаковки залитая мастикой;
  • бареток, соединяющих одноимённые пластины и служащих в качестве токоотвода;
  • крепёжные и соединительные элементы.

СПРАВКА: специалисты из США нашли способ облегчить свинцово-кислотный аккумулятор, увеличив при этом коэффициент полезного действия (КПД) – вместо полностью свинцовых решёток инженеры предлагают использовать пластины из углеродного волокна со свинцовым покрытием.

Принцип действия свинцового аккумулятора заключается в следующем. Положительные и отрицательные электроды опущены в электролит, и при подключении источника тока к внешней цепи оксид свинца вступает в химическую реакцию с серной кислотой. По мере разрядки батареи на аноде окисляется свинец, а на катоде происходит процесс восстановления диоксида свинца. Также при уменьшении заряда в АКБ плотность электролита снижается из-за расхода серной кислоты и выделения воды. Но стоит учитывать, что в процессе зарядки устройства запускаются обратные процессы.

СПРАВКА: при перезаряде можно наблюдать нежелательное явление – кипение электролита, вызванное электролизом воды. Избегают его путём снижения зарядного тока при повышении напряжения.

Кислотные аккумуляторные батареи
Классификация Вид
По конструкции анодов · Поверхностные

· Панцирные, трубчатые

· Стержневые намазные

· Решётчатые

По агрегатному состоянию электролита · Жидкостный

· Гелевый

· Абсорбированный

По возможности обслуживания · Обслуживаемый

· Необслуживаемый

· Малообслуживаемый

По назначению · Стартерные

· Тяговые

· Промышленные

СПРАВКА: выделяют также EFB аккумуляторы, также использующие электролит в жидком виде, но обладающие лучшими техническими характеристиками, чем жидкостные.

Параметры батареи, тип, страну-производителя и прочую необходимую информацию пользователь может узнать через маркировку, не прибегая к техническому паспорту устройства.

В источниках тока, сделанных в России, обозначение происходит согласно ГОСТ, и шифр обязательно включает в себя (по порядку):

  • количество банок в корпусе;
  • обозначение типа, например, «СТ» – стартерная;
  • ёмкость, измеряемая в А∙ч;
  • материал и особенности конструкции.

ВНИМАНИЕ: последние буквы маркировки означают: «А» – общая крышка, «З» – заряженная и заправленная батарея, «Т» – материалом для корпуса служит термопласт, «М» – минеральная пластмасса, «Э» – эбонит, «П» – материалом для сепараторов служат полиэтилен или микроволокна.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Технические характеристики АКБ зависят от их типа. Для наглядности рассмотрены несколько наиболее используемых видов батарей:

  • LA – обслуживаемые стартерные;
  • VRLA – необслуживаемые, жидкостные;
  • VRLA AGM – необслуживаемые, абсорбированные;
  • VRLA GEL – необслуживаемые, гелевые;
  • OPzV – необслуживаемые, трубчатые, гелевые;
  • OPzS – малообслуживаемые, трубчатые.
Вид LA VRLA VRLA AGM VRLA GEL OPzV OPzS
Ёмкость, А∙ч 10-300 1-300 1-3000 1-3000 50-3500 50-3500
Оптимальная глубина разряда, % 30 <40 <50 <60 <60
Напряжение, Вольт 6, 12 4, 6, 12 2, 4, 6, 12 2, 6, 12 2 2
Диапазон рабочих температур, °С -50…+70 -35…+60 -40…+70 -40…+70 -40…70 -40…70
Минимальное время заряда, ч 8-12 6-10 6-10 8-12 10-14 10-15
Саморазряд, % 3-5 2-3 1-2 1-2 1-2 1-2
Средняя стоимость за аккумулятор 12 В/100 А∙ч, $ 70-150 200-250 250-380 350-500 1000-1400 1500-3500
Срок службы, лет 2-5 3-7 5-15 10-15 >20 >25

Благодаря умеренной цене и хорошим показателям, кислотные АКБ получили широкое распространение в технике. В сферу применения свинцовых источников тока входят:

  • лёгкий и грузовой автотранспорт, включая сельскохозяйственную технику и моторные лодки;
  • системы пожарной безопасности и охраны;
  • системы аварийного энергоснабжения;
  • системы энергоснабжения в областях, удалённых от стационарной электрической сети;
  • контрольно-измерительные приборы для торговли и малого бизнеса;
  • источники бесперебойного питания (ИБП) для компьютерной техники;
  • запасные источники энергии;
  • слаботочные системы;
  • инвалидные кресла с электроприводом.

Преимущества и недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

К безоговорочным плюсам свинцово-кислотных АКБ относят относительно низкую стоимость вследствие простоты и дешевизны производства, а также низкий показатель саморазряда, что свидетельствует о долговечности батарей. Кроме этого, кислотные источники тока просты в эксплуатации и обслуживании, не имеют эффекта памяти и могут производить пусковой ток высоких значений, не просаживая напряжение питания. Ввиду использования проверенной временем технологии аккумуляторы универсальны и могут применяться для выполнения широкого спектра задач.

Минусы свинцовых батарей в сумме составляют большой перечень, однако не перекрывают их преимущества. Одним из первых недостатков пользователи называют внушительные габаритные размеры и массу, что зачастую неприемлемо при эксплуатации. При этом если рассматривать весо-энергетическую плотность, то значение энергоёмкости снижается. Количество циклов разряда у АКБ ограничено, а её производство экологически небезопасно из-за свинца. Более того аккумулятор должен храниться в хорошо вентилируемом помещении и не испытывать резких изменений температур, особенно минусовых.

Очевидно, что чем ниже температура окружающей среды, тем быстрее может разрядиться аккумулятор. Однако в кислотных устройствах рабочие параметры снижаются с меньшей скоростью, что отличает его от других типов аккумуляторов. По статистике, начиная понижать температуру с 20°С на один градус, можно заметить потерю показателя ёмкости на 1%. Таким образом, значение ёмкости при нуле не превысит 80%, а при -20°С – 60%.

Свинцовые АКБ отличаются от других типов химических источников тока своими преимуществами и недостатками, но так как сами кислотные батареи подразделяются на несколько видов, следует рассмотреть особенности каждого из них и выявить характерные отличия.

Классификация по агрегатному состоянию электролита Особенности
Жидкостные · потребность в регулярном обслуживании;

· расположение только вертикально;

· ресурс не превышает 500 циклов полного заряда и разряда;

· необходимо поддерживать уровень заряда на отметке не менее 50%

EFB · потребность в регулярном обслуживании;

· расположение только вертикально;

· ресурс не превышает 1000 циклов полного заряда и разряда;

· необходимо поддерживать уровень заряда на отметке не менее 60%

Гелевые · нет потребности в обслуживании;

· увеличенный ресурс работы и повышена устойчивость к вибрационным и ударным нагрузкам по сравнению с жидкостными

AGM (абсорбированные) · нет потребности в обслуживании;

· заряжать можно в 5 раз быстрее, чем другие типы, но важно соблюдать правила зарядки;

· ресурс не превышает 600 циклов полного заряда и разряда

AGM+ · ресурс не превышает 1200 циклов полного заряда и разряда;

· уменьшенное внутреннее сопротивление

Как обслуживать свинцово-кислотный аккумулятор

По статистике 80% неполадок аккумулятора заключается в его сульфатации, появившейся из-за отсутствия технического обслуживания. Как проверить аккумулятор читайте здесь.

Чтобы предотвратить этот процесс, достаточно регулярно выполнять три процедуры:

  • контролировать уровень дистиллированной воды;
  • поддерживать чистоту;
  • выравнивать заряд.

Как восстановить аккумулятор и убрать потерю емкости, читайте тут.

В процессе работы часть электролита испаряется, концентрация серной кислоты увеличивается, а уровень жидкости в банке понижается, что становится причиной контакта железных пластин с воздухом. Во избежание повреждения ячеек электродов нужно следить за количеством электролита и при необходимости добавлять в банку батареи дистиллированную воду.

СПРАВКА: доливать жидкость необходимо после полной зарядки АКБ.

Пользователи знают, насколько важна чистота АКБ: наличие грязи, пыли, подтёков кислоты может поспособствовать возникновению тока утечки, и аккумулятор разрядится и разбалансируется. Поэтому необходимо регулярно проводить чистку батареи, например, при помощи пароочистителя.

Чем чаще используется источник тока, тем больше ёмкость его ячеек будет отличаться друг от друга, что обязательно приведёт к проблемам в режиме зарядки. Чтобы урегулировать ситуацию, специалисты советуют пользоваться выравнивающим зарядным устройством, которое подаёт слабый ток и увеличивает время процесса на несколько часов, однако позволяет заряду распределиться равномерно и до 100% пополнить энергию.

Стандартное время зарядки пустой батареи составляет 10-12 часов. При этом крайне важно выставлять ток значением до 10% от ёмкости батареи. Обычно схема питания АКБ состоит из двух этапов: на первом аккумулятор заряжается постоянным током, на второй – постоянным напряжением.

Чтобы осуществить проверку работоспособности, существует множество способов, как традиционных, так и современных. К последним относится контроль системы при помощи электронных тестеров, которые показывают более правильные результаты, но могут оказаться дорогостоящими. Конечно, без подобного оборудования не обойтись при проверке современных герметичных аккумуляторов. Но для более традиционных устройств подойдут простые методы, проверенные временем.

  1. Контроль плотности жидкости. При помощи ареометра нужно зарегистрировать значение плотности и сравнить с эталонными показателями. Для обеспечения нормальной работы параметр должен быть не ниже 1,23 г/см3, но не выше 1,4 г/см3.
  2. Контроль уровня электролита. Жидкость должна полностью покрывать свинцовые пластины и возвышаться на 1-1,5 см.
  3. Контроль с помощью нагрузочной вилки. Данное устройство измеряет напряжение АКБ под действием силы тока в десятки и сотни ампер. Такой метод весьма качественен для определения работоспособности батареи, однако, в случае частого использования нагрузочной вилки существует вероятность износа аккумулятора.

Виды свинцово-кислотных батарей - АКБ Техцентр

Компания АКБ-ТЕХЦЕНТР в Нижнем Новгороде осуществляет продажу свинцовых, кальциевых, мало сурьмянистых, гибридных, гелиевых, AGM аккумуляторных батарей.
Традиционные свинцовые аккумуляторные батареи
Электроды свинцовой аккумуляторной батареи выполнены из свинца с содержанием более 5% сурьмы. Корпус свинцовой аккумуляторной батареи — черный пластмассовый или эбонитовый, верхняя часть батареи залита смолой. Единственное преимущество таких батарей – высокая ремонтопригодность. В настоящее время для потребительских целей не выпускаются.
Мало сурьмянистые аккумуляторные батареи.
Возможное дополнительное обозначение — отсутствует.
Положительные и отрицательные электроды мало сурьмянистых аккумуляторных батарей выполнены из свинцовых сплавов с пониженным до 2,5-3,0% содержанием сурьмы. В некоторых публикациях мало сурьмянистые аккумуляторные батареи иногда называют «мало обслуживаемыми»; у них расход воды и саморазряд гораздо меньше, чем у традиционных батарей, но в 2-3 раза выше, чем у батарей с кальциевыми токоотводами.
Недостатки мало сурьмянистых аккумуляторных батареи — большой расход воды и саморазряд.
Достоинства мало сурьмянистых аккумуляторных батарей — относительная устойчивость к глубоким разрядам, низкая цена.
Гибридные аккумуляторные батареи
Возможное дополнительное обозначение — Са+, и (или) Hybrid
Гибридные аккумуляторные батареи системы «кальций плюс» (гибридные) с содержанием до 1,5-1,8% сурьмы и 1,4-1,6% кадмия в положительном токоотводе и свинцово-кальциевым отрицательным токоотводом. Характеристики гибридные аккумуляторные батареи по расходу воды и саморазряду вдвое лучше, чем у мало сурьмянистых.
Достоинства гибридных аккумуляторных батарей
Кальциевые аккумуляторные батареи
Возможное дополнительное обозначение — Са/Са
Первоначально кальциевые аккумуляторные батареи начали выпускать в США на базе свинцово-кальциевого сплава (0,07-0,1% Са) для токоотводов положительного и отрицательного электродов. Кальциевые аккумуляторные батареи значительно снизили газовыделение, что обеспечило эксплуатацию аккумуляторов без доливки воды в течение как минимум двух лет.
Достоинства кальциевых аккумуляторных батарей – снижение саморазряда на 30 % и расхода воды на 80% по сравнению с мало сурьмянистыми
Недостатки кальциевых аккумуляторных батарей – неустойчивость к глубоким разрядам
Кальциевые и гибридные аккумуляторы в гораздо меньшей степени подвержены выкипаемости еще и потому, что состав их свинца обеспечивает свойства своеобразной «самовыключаемости» — они перестают принимать ток, когда заряжены на 95-97 %
Серебряно-кальциевые аккумуляторные батареи (кальциевые с дополнительным легированием серебром)
Возможное дополнительное обозначение — Са/Аg, «серебряно-кальциевая технология»
В конце 90-х годов и в США, и в Западной Европе началось производство батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава с добавкой новых легирующих компонентов, в том числе серебра, которые не боятся глубоких разрядов. Добавление серебра также повышает коррозионную стойкость решеток.
Достоинства – устойчивость к глубоким разрядам при сохранении параметров кальциевых батарей по саморазряду и расходу воды
Недостатки – высокая цена и, как правило, невозможность обслуживания (контроля и коррекции уровня электролита).
Расход воды у серебряно-кальциевых батарей в стандартных режимах так мал, что конструкторы убрали из крышек отверстия для доливки воды. Такие батареи в рекламных публикациях иногда называют абсолютно (полностью) необслуживаемыми. В этих батареях исключена возможность контроля плотности электролита и долива воды в процессе эксплуатации.
Заявленные характеристики этих батарей гарантируются только при исправном состоянии электрооборудования автомобиля и соблюдении условий эксплуатации, указанных производителем в инструкции по эксплуатации этих батарей.

Аккумуляторы по технологии AGM.
Самые современные, но самые дефицитные в России. Кстати, в Германии все машины с функцией старт-стоп, выпущенные с 2010 года, комплектуются только такими аккумуляторами. В нашем магазине аккумуляторы AGM представлены брендами, Varta, Banner.

Свинцово-кислотный аккумулятор: инструкция по обслуживанию и эксплуатации

Аккумуляторная батарея – неотъемлемая составляющая любого транспортного средства, которое приводится в движение за счёт двигателя. Первый аккумулятор, а именно свинцово-кислотный, появился ещё в XIX веке и по сей день не утратил своей актуальности. Время идёт, меняются эпохи, а замены столь востребованному устройству пока не придумали. Конечно, появляются его усовершенствованные виды, но это не новое оборудование, а лишь модернизация старого.

Что такое свинцово-кислотный аккумулятор

Прибор, который «прячется» под капотом и обеспечивает возможность запуска двигателя, есть не что иное, как свинцово-кислотный аккумулятор. Это устройство также обеспечивает питание бортовой сети транспортного средства при заглушенном моторе.

Сама батарея электрический ток не вырабатывает, а лишь накапливает его благодаря протекающим внутри неё электрохимическим реакциям.

Как правило, АКБ представляет собой компактный корпус, изготовленный из высокопрочного полипропилена – материала, являющегося хорошим диэлектриком и при этом химически пассивного – не способного вступать в реакцию с кислотой. Внутреннее пространство батареи занято электродами, которые разделены между собой не проводящими ток сепараторами. Всё остальное свободное пространство заполнено электролитом – водным раствором серной кислоты.

Растворять кислоту необходимо исключительно дистиллированной водой! Она полностью очищена от различных примесей, которые обязательно присутствуют в жидкости, взятой из естественного водоёма или водопроводного крана.

Электроды – это свинцовые пластины, собранные в блоки. Они имеют как положительный (катоды), так и отрицательный (аноды) заряд. При размещении внутри корпуса катоды и аноды чередуются.

Сверху прибор закрыт крышкой, на которую помещены токовыводящие клеммы. Они служат:

  • для соединения с генератором и двигателем при установке на автомобиль;
  • для подключения «крокодилов» зарядного устройства в случае необходимости восстановления потраченного заряда.

Автомобильные аккумуляторы бывают двух типов:

  1. Обслуживаемые – не очень удобны в эксплуатации, требуют постоянного контроля уровня электролита и его плотности, имеют на крышке специальные выкручивающиеся пробки для доливки жидкости и возможности осуществления замеров.
  2. Необслуживаемые – наиболее современный тип батарей, которые нуждаются лишь в своевременной и полноценной зарядке, имеют герметичный корпус, не позволяющий заглянуть во внутрь.

На корпусе каждого прибора установлена маркировочная табличка, содержащая информацию об основных характеристиках источника питания: ёмкость, напряжение, пусковой ток и так далее.

Кроме того, внедрение новейших технологий в производственный процесс позволило наладить выпуск АКБ, в которых жидкая среда заменена гелеобразной. Конечно, эти устройства более надёжны и практичны, но из-за высокой стоимости не нашли широкого применения.

Разновидности

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи не только отличаются типом конструкции, но и имеют множество разновидностей. К самым популярным и востребованным относятся:

  1. Lead-Acid – классический вид батарей обслуживаемого типа. Эта группа включает устройства, материалом для изготовления электродов которых служит свинец не только в чистом виде, но и с различными примесями: сурьма, кальций. В модельном ряду можно встретить источники с различной величиной напряжения. Из эксплуатационных недостатков отмечают предрасположенность к повышенному саморазряду и необходимость регулярного обслуживания.
  2. OPzV – компактные, долговечные и мощные устройства в герметичном корпусе, не требующие никакого обслуживания. Конструктивные особенности: пластины последнего поколения выполнены в форме трубок, вместо жидкого электролита используется гель. Срок службы составляет как минимум два десятка лет. Область применения – электромобили.
  3. VRLA, что в переводе с английского означает «клапанно-регулируемые свинцово-кислотные». Это герметичные необслуживаемые устройства, снабжённые клапаном для выхода газов в случае перезарядки или какой-то неисправности. Могут эксплуатироваться в любом положении.
  4. AGM VRLA – устройства нового поколения, изготовленные по уникальной технологии. Не требуют обслуживания, к тому же они лишены практически всех недостатков классических кислотных. Дело в том, что электролит в них отсутствует в жидком виде, а «заперт» в сепараторе абсорбирующего типа. Это позволило выпускать батареи, отличающиеся компактными размерами, увеличенной ёмкостью и повышенной надёжностью.
  5. GEL VLRA – довольно дорогие источники энергии, в которых электролит превращён в гелеобразную массу. Стоит отметить, что они надёжны в работе лишь в тёплое время года при положительных температурах наружного воздуха. В мороз гель застывает, и прибор создаёт множество проблем автовладельцам, особенно в условиях сурового российского климата.

Аккумуляторные батареи с технологией AGM

В конце прошлого века появились новейшие устройства – свинцово-кислотные необслуживаемые аккумуляторные батареи, при производстве которых впервые была применена самая передовая на тот момент технология AGM. Разработана она американскими учёными, а аббревиатура AGM дословно с английского переводится как «прокладка, пропитанная стекловолокном».

В чём же принципиальное отличие устройств-новинок от обычных классических?

Первое – отсутствие жидкой среды. Электролитом на основе серной кислоты заполняют поры сепараторов из стекловолокна. Пластины точно так же собираются в блоки, образуя электроды, а между ними прокладываются «брикеты с электролитом».

Второе – эта конструктивная особенность обеспечивает наиболее рациональное размещение пластин внутри корпуса, позволяя поместить их намного больше, чем при обычной компоновке батареи. Получается, что при одинаковых габаритах ёмкость AGM аккумулятора будет значительно выше.

Третье – материал пластин – чистейший свинец. Этим обусловлен во многом продолжительный срок службы и повышенная эффективность циклов «заряд – разряд».

Технология AGM предусматривает две конфигурации пластин:

  1. Обычные плоские. Устройства выпускаются как на территории Америки, так и в Европе. Редко, но всё-таки можно встретить в торговой сети.
  2. Спиральные. Батареи с ними производятся исключительно в Америке. Они отсутствуют на европейском и отечественном рынке. Используются преимущественно в военной авиации.

Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов

Если даже рассматривать обобщённо основные достоинства классических АКБ, то они во многом будут зависеть от типа батареи. В связи с чем рассмотрим отдельно преимущества обслуживаемых источников питания и главные плюсы герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов.

Почему же стоит остановить свой выбор на классическом устройстве, нуждающемся в обслуживании?

Благодаря наличию специальных пробок на корпусе мы можем добраться до внутренностей прибора, а именно:

  • визуально оценить состояние пластин;
  • замерить уровень и плотность электролита;
  • при необходимости долить дистиллированной воды.

Чем же так хороши современные необслуживаемые источники энергии:

  1. Удалось решить главную и самую злободневную проблему – избавиться от сульфатации пластин, ведь они всегда теперь находятся в электролитном растворе.
  2. Исключена возможность утечки жидкой среды благодаря полной герметичности корпуса.
  3. Отсутствует испарение воды из раствора при его нагревании – она просто оседает на стенках в виде конденсата, а потом стекает вниз. Таким образом удаётся сохранять неизменным уровень электролита.

Недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

У новейших устройств, которые не нуждаются в обслуживании, недостаток один – перемычки между банками находятся внутри герметичного корпуса и доступ к ним исключён. Следовательно, при необходимости осуществить замеры напряжения не представляется возможным.

У их предшественников, более устаревших, но ещё используемых довольно часто источников, недостатков намного больше:

  1. Высока вероятность сульфатации пластин:
    • негерметичный корпус позволяет электролиту выкипать;
    • вода в растворе испаряется, вследствие чего происходит повышение плотности оставшейся жидкости.
  2. Необходимость регулярного контроля уровня жидкой среды.
  3. Не исключена возможность замыкания клемм из-за вытекания жидкого содержимого из-под пробок.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Однотипные АКБ различаются между собой значениями параметров основных характеристик. Опираясь именно на эти данные, осуществляется подбор источника энергии для того или иного транспортного средства. Кроме того, величины самых важных характеристик помещаются на маркировочную табличку корпуса. К ним относят:

  1. Ёмкость. Она бывает двух видов:
    • электрическая – это определённое количество энергии, которое способен отдать аккумулятор в процессе разряда, например, при запуске двигателя, выражается в Ампер-часах;
    • разрядная – показывает количество электрической энергии, которое можно получить от данного источника.
  2. Номинальное напряжение, как правило, стандартно для определённых групп транспортных средств:
    • легковые автомобили – 12 В;
    • грузовые – 24 В;
    • мотоциклы – 6 В.
  3. Саморазряд – это способность батареи утрачивать заряд при длительном хранении или отсутствии эксплуатации транспортного средства на протяжении долгого времени. Критериями, вызывающими самопроизвольный разряд, являются: условия хранения, приготовление электролитного раствора с использованием обычной воды, переворачивание источников обслуживаемого типа. Определяется в процентах. Чем ниже значение этого параметра, тем лучше.

Где применяются свинцово-кислотные аккумуляторы

Сфера применения аккумуляторных батарей свинцово-кислотного вида довольно обширна:

  1. Они просто незаменимы в автомобильной промышленности – все стартерные двигатели комплектуются именно этими источниками энергии.
  2. Авиационная промышленность. Сюда относятся AGM аккумуляторы, производство которых основано на применении передовых технологий.
  3. Источники бесперебойного питания.
  4. Различные виды мототехники.
  5. Лодочные моторы.

Принцип работы

Принцип действия кислотных батарей основан на протекании электрохимических процессов внутри корпуса. В результате взаимодействия свинцовых электродов с электролитом на основе серной кислоты между ними возникает разность потенциалов. Другими словами, при запуске двигателя происходит разряд батареи – металл и кислота вступают в электрохимическую реакцию, химическая энергия которой тут же преобразуется в электрическую.

При зарядке АКБ, наоборот, электрическая энергия превращается в химическую.

Эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторов

Эксплуатация современных аккумуляторных батарей не доставит особых хлопот даже новичкам. Но её правила различаются в зависимости от типа источника.

Общие правила эксплуатации любых АКБ:

  • не допускать хранения устройства в полностью разряженном состоянии;
  • строго соблюдать условия хранения, установленные производителем;
  • не нарушать порядок подключения к клеммам;
  • всегда иметь в наличии зарядное устройство для своевременного восстановления заряда;
  • надёжно закреплять батарею в специальном углублении под капотом автомобиля;
  • не забывать утилизировать вышедший из строя источник энергии.

Свинцово-кислотные аккумуляторы ремонту не подлежат.

Дополнительно для герметичных устройств: нельзя вскрывать корпус необслуживаемой батареи – неизбежно получение ожога путём выплёскивания электролита.

Рекомендации для обслуживаемых устройств:

  • регулярно контролировать уровень и плотность электролита;
  • использовать исключительно дистиллированную воду для заливки.

Как заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы

Обычно в процессе эксплуатации транспортного средства осуществляется восстановление затраченной ёмкости – зарядка свинцового аккумулятора. При исправном генераторе автомобиля и регулярном использовании машины батарея будет всегда в заряженном состоянии, полностью готова к работе.

Но бывают ситуации, когда требуется вернуть мощность источнику энергии, воспользовавшись специальным зарядным устройством для свинцово-кислотных аккумуляторов, номинальное напряжение которых составляет 12 В. Такая необходимость может возникнуть в следующих случаях:

  • при неисправности цепи «генератор – аккумуляторная батарея»;
  • при эксплуатации авто редко и на короткие расстояния;
  • при запуске мотора при слишком низких температурах воздуха.

Основные этапы зарядного процесса:

  1. Устанавливаем устройство на ровную горизонтальную поверхность.
  2. Подключаем «крокодильчики» зарядника к клеммам батареи, строго соблюдая полярность.
  3. Выставляем зарядный ток.

Приступить к зарядке можно только после того, как температура электролитной жидкости достигнет комнатной.

Ток заряда

Основные параметры зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов во многом определяются их разновидностью. Так, классическое устройство, заполненное электролитом в жидком виде, требует установки токовой величины заряда в пределах 10 % номинальной ёмкости, указанной на маркировке.

Что же касается источников с гелеобразным наполнителем, то здесь параметр тока можно смело выставлять равным 20–30 % номинала ёмкостной характеристики.

Для AGM аккумуляторов сила тока может варьироваться в интервале от 10 % до 30 % от заявленной производителем ёмкости.

Время заряда

Как долго следует заряжать свинцово-кислотный аккумулятор? Продолжительность зарядного процесса напрямую зависит от степени разряженности батареи. В среднем на полноценную зарядку обычной АКБ, как правило, уходит от 8 до 12 часов. Сильно разряженное устройство можно привести в состояние полной готовности, используя высокие токи. Но такой способ следует использовать только в случае крайней нужды и очень редко.

Источники энергии, произведённые по AGM технологии, заряжаются намного быстрее, но для них требуется приобретение специального зарядного устройства, позволяющего осуществлять процесс поэтапно.

Ёмкость и напряжение

Желательно не допускать полной потери ёмкости. Чем больше величина остаточной ёмкости, тем меньше потребуется времени на зарядку.

Напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи без нагрузки обычно составляет 12,7–13 В. При работающем моторе этот показатель возрастает примерно на полторы единицы.

При зарядке максимальная величина напряжения в оптимальном варианте не должна превысить 14,6 В. В противном случае это может привести к перезарядке, закипанию электролитной жидкости, а также самым негативным образом сказаться на дальнейшей работе самого прибора.

Восстановление аккумулятора

Бытует мнение, что после глубокого разряда невозможно вернуть устройству номинал мощности, размер которого указан на маркировке. Но многочисленные исследования показали, что это абсолютно не так. Существуют методы, позволяющие вернуть источник энергии на первоначальный уровень мощности.

Как можно восстановить свинцово-кислотный аккумулятор, вернув ему полноценную функциональность? Алгоритм действий достаточно прост, но требует строгого соблюдения их последовательности:

  1. Подключить зарядное устройство к клеммам источника, соблюдая полярность.
  2. Установить следующие параметры зарядки:
    • ток – 5 % от номинала ёмкости;
    • напряжение – 2,45 В.
  3. Запустить восстановительный процесс, который будет протекать медленно и долго.
  4. Для достижения наилучшего результата рекомендуется осуществить 2–3 цикла «заряд – разряд»: сначала постепенно доводить мощность до максимально возможного предела, потом такая же неспешная глубокая разрядка, а затем всё по новому кругу.

Реанимацию нужно производить только при положительных температурах. Температура жидкости внутри устройства должна соответствовать аналогичному показателю окружающей среды.

Что же касается восстановления свинцово-кислотных AGM аккумуляторов, то их предварительно нужно «смочить». Случаются такие ситуации при нарушении правил эксплуатации, когда «брикеты» с электролитом высыхают, и батарея утрачивает способность принимать заряд. Нужно, набрав в шприц дистиллированной воды, впрыснуть её в сепараторы в небольшом количестве. А спустя несколько часов, можно приступать к реанимации устройства.

Свинцово-кислотный аккумулятор

: работа, конструкция и зарядка / разрядка

Практически каждое портативное и портативное устройство состоит из аккумулятора. Батарея - это накопительное устройство, в котором накапливается энергия для обеспечения питания, когда это необходимо. В современном мире электроники доступны различные типы батарей, среди которых Свинцовые Кислотные батареи обычно используются для источников питания высокой мощности. Обычно свинцово-кислотные батареи больше по размеру, имеют прочную и тяжелую конструкцию, они могут хранить большое количество энергии и обычно используются в автомобилях и инверторах.

Даже после конкуренции с литий-ионными батареями спрос на свинцово-кислотные батареи растет день ото дня, потому что они дешевле и проще в обращении по сравнению с литий-ионными батареями. Согласно некоторым исследованиям рынка, рынок свинцово-кислотных аккумуляторов в Индии будет расти со среднегодовым темпом роста более 9% в течение 2018-24 годов. Таким образом, он пользуется огромным рыночным спросом в автоматизации, автомобилестроении и бытовой электронике. Хотя большая часть электромобилей поставляется с литий-ионными батареями, все же есть много электрических двухколесных транспортных средств, которые используют свинцово-кислотные батареи для питания транспортного средства.

В предыдущем уроке мы узнали о литий-ионных аккумуляторах, здесь мы разберемся с принципом работы , конструкцией и применением свинцово-кислотных аккумуляторов. Мы также узнаем о характеристиках зарядки / разрядки, требованиях и безопасности свинцово-кислотных аккумуляторов.

Строительство свинцово-кислотной батареи

Что такое свинцово-кислотный аккумулятор? Если мы сломаем название Свинцово-кислотный аккумулятор, мы получим Свинцовый, Кислотный и Аккумулятор .Свинец - это химический элемент (обозначение - Pb, атомный номер 82). Это мягкий и податливый элемент. Мы знаем, что такое кислота; он может отдавать протон или принимать пару электронов, когда реагирует. Так, аккумулятор, который состоит из свинца и безводной свинцовой кислоты (иногда ошибочно называемой пероксидом свинца), называется свинцово-кислотным аккумулятором.

Итак, , что такое внутренняя конструкция?

Свинцово-кислотная батарея состоит из следующих элементов, мы можем видеть это на изображении ниже:

Свинцово-кислотная батарея состоит из пластин, сепаратора и электролита, твердого пластика с твердым резиновым корпусом .

В аккумуляторах пластины двух типов , положительные и отрицательные. Положительный состоит из диоксида свинца, а отрицательный - из губчатого свинца. Эти две пластины разделены разделителем , который представляет собой изоляционный материал. Вся конструкция хранится в жестком пластиковом ящике с электролитом. Электролит - вода и серная кислота.

Жесткий пластиковый корпус одноклеточный. Одноячеечное хранилище обычно 2.1В. По этой причине свинцово-кислотная батарея на 12 В состоит из 6 ячеек и обычно обеспечивает 6 x 2,1 В / элемент = 12,6 В.

Теперь, , какова емкость накопителя заряда?

Это сильно зависит от активного материала (количества электролита) и размера пластины. Возможно, вы видели, что емкость литиевой батареи описывается в мАч или миллиампер-часах, но в случае свинцово-кислотной батареи это ампер-час. Мы опишем это в следующем разделе.

Работа свинцово-кислотных аккумуляторов

Работа свинцово-кислотного аккумулятора - это все о химии, и очень интересно узнать о ней. В процессе зарядки и разрядки свинцово-кислотных аккумуляторов происходят огромные химические процессы. При растворении кислоты молекулы разбавленной серной кислоты H 2 SO 4 распадаются на две части. Он создаст положительные ионы 2H + и отрицательные ионы SO 4 -. Как мы уже говорили ранее, два электрода соединены как пластины, анод и катод.Анод улавливает отрицательные ионы, а катод притягивает положительные ионы. Эта связь в аноде и SO 4 - и катоде с 2H + обменивается электронами и далее реагирует с h3O или с водой (разбавленная серная кислота, серная кислота + вода).

Батарея имеет два состояния химической реакции: Зарядка и Разрядка .

Свинцово-кислотная батарея Зарядка

Как мы знаем, чтобы зарядить аккумулятор, нам нужно обеспечить напряжение, превышающее напряжение на клеммах.Таким образом, для зарядки аккумулятора 12,6 В можно подать напряжение 13 В.

Но что на самом деле происходит, когда мы заряжаем свинцово-кислотную батарею?

Ну, те же химические реакции, которые мы описали ранее. В частности, когда аккумулятор соединен с зарядным устройством, молекулы серной кислоты распадаются на два иона: положительные ионы 2H + и отрицательные ионы SO 4 -. Водород обменивается электронами с катодом и становится водородом, этот водород реагирует с PbSO 4 на катоде и образует серную кислоту (H 2 SO 4 ) и свинец (Pb).С другой стороны, SO 4 - обмениваются электронами с анодом и становятся радикальными SO 4 . Этот SO 4 реагирует с PbSO 4 анода с образованием пероксида свинца PbO 2 и серной кислоты (H 2 SO 4 ). Энергия накапливается за счет увеличения плотности серной кислоты и увеличения потенциального напряжения ячейки.

Как объяснялось выше, в процессе зарядки на аноде и катоде происходят следующие химические реакции.

На катоде

  PbSO  4  + 2e  -  => Pb + SO  4   2-   

На аноде

  PbSO  4  + 2H  2  O => PbO  2  + SO  4   2- + 4H - + 2e -  

В сочетании двух приведенных выше уравнений общая химическая реакция будет

.
  2PbSO  4  + 2H  2  O => PbO  2  + Pb + 2H  2  SO  4   

Существуют различные методы зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.Каждый метод может использоваться для определенных свинцово-кислотных аккумуляторов для конкретных приложений. В некоторых приложениях используется метод зарядки с постоянным напряжением , в некоторых приложениях используется метод с постоянным током , в то время как зарядка от щекотки также полезна в некоторых случаях. Обычно производитель аккумуляторов предоставляет правильный метод зарядки определенных свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядка постоянным током обычно не используется при зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов .

Наиболее распространенным методом зарядки, используемым в свинцово-кислотных аккумуляторах, является метод зарядки постоянным напряжением , который является эффективным с точки зрения времени зарядки.В течение полного цикла зарядки напряжение заряда остается постоянным, а ток постепенно уменьшается с увеличением уровня заряда аккумулятора.

Свинцово-кислотная батарея разряжается

Разрядка свинцово-кислотной батареи снова связана с химическими реакциями. Серная кислота находится в разбавленной форме, обычно в соотношении 3: 1 с водой и серной кислотой. Когда нагрузки подключаются поперек пластин, серная кислота снова распадается на положительные ионы 2H + и отрицательные ионы SO 4 .Ионы водорода реагируют с PbO 2 и образуют PbO и воду H 2 O. PbO начинает реагировать с H 2 SO 4 и создает PbSO 4 и H 2 O.

С другой стороны, SO 4 - ионы обмениваются электронами с Pb, создавая радикал SO 4 , который в дальнейшем создает PbSO 4 , реагирующий с Pb.

Как объяснено выше, следующие химические реакции происходят на аноде и катоде во время процесса разряда.Эти реакции прямо противоположны реакциям зарядки:

На катоде

  Pb + SO  4   2- => PbSO  4  + 2e -  

На аноде:

  PbO  2  + SO  4   2-  + 4H - + 2e - => PbSO  4  + 2H  2  O  

В сочетании двух приведенных выше уравнений общая химическая реакция будет

.
  PbO  2  + Pb + 2H  2  SO  4  => 2PbSO  4  + 2H  2  O  

Из-за обмена электронами между анодом и катодом нарушается баланс электронов на пластинах.Затем электроны проходят через нагрузку, и батарея разряжается.

Во время этого разряда плотность разбавленной серной кислоты уменьшается. Кроме того, в то же время уменьшается разность потенциалов ячейки.

Фактор риска и электрические характеристики

Свинцово-кислотный аккумулятор опасен при ненадлежащем обслуживании. Поскольку аккумулятор выделяет водород во время химического процесса, он очень опасен, если не используется в вентилируемом помещении.Кроме того, неточная зарядка серьезно повреждает аккумулятор.

Каковы стандартные характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов?

Каждая свинцово-кислотная батарея снабжена таблицей данных по стандартному току заряда и току разряда. Обычно свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В, применимый в автомобильной промышленности, может иметь диапазон от 100 Ач до 350 Ач. Этот рейтинг определяется как рейтинг разряда с 8-часовым периодом времени.

Например, , батарея емкостью 160 Ач может обеспечить 20 А тока питания нагрузки в течение 8 часов диапазона .Мы можем потреблять больше тока, но делать это не рекомендуется. Потребление тока, превышающего максимальный ток разряда в течение 8 часов, приведет к снижению эффективности аккумулятора, а также может измениться внутреннее сопротивление аккумулятора, что еще больше повысит температуру аккумулятора.

С другой стороны, во время фазы зарядки мы должны быть осторожны с полярностью зарядного устройства , оно должно быть правильно подключено с полярностью батареи. Обратная полярность опасна для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.Готовое зарядное устройство поставляется с измерителем зарядного напряжения и зарядного тока с возможностью управления. Мы должны обеспечить большее напряжение, чем напряжение аккумулятора, чтобы зарядить аккумулятор. Максимальный ток заряда должен быть таким же, как и максимальный ток питания при 8-часовой разряде. Если мы возьмем тот же пример 12 В 160 Ач, то максимальный ток питания составляет 20 А, поэтому максимальный безопасный ток зарядки составляет 20 А.

Не следует увеличивать или обеспечивать большой зарядный ток , так как это приведет к нагреву и увеличению выработки газа.

Правила обслуживания свинцово-кислотных аккумуляторов

  1. Полив - это функция, которой часто пренебрегают при обслуживании залитых свинцово-кислотных аккумуляторов. Поскольку перезарядка уменьшает воду, нам нужно часто ее проверять. Меньшее количество воды вызывает окисление пластин и сокращает срок службы батареи. При необходимости доливайте дистиллированную или ионизированную воду.
  2. Проверьте вентиляционные отверстия, их нужно усовершенствовать резиновыми заглушками, часто резиновые заглушки слишком плотно прилегают к отверстиям.
  3. Заряжайте свинцово-кислотные аккумуляторы после каждого использования. Длительный период без подзарядки обеспечивает сульфатирование в пластинах.
  4. Не замораживайте аккумулятор и не заряжайте его более чем на 49 градусов по Цельсию. При низкой температуре окружающей среды аккумуляторы необходимо полностью заряжать, поскольку полностью заряженные аккумуляторы безопаснее, чем разряженные аккумуляторы в отношении замерзания.
  5. Не разряжайте аккумулятор ниже 1,7 В на элемент.
  6. Для хранения свинцово-кислотного аккумулятора его необходимо полностью зарядить, а затем слить электролит.Тогда аккумулятор высохнет и его можно будет хранить долгое время.
.Свинцово-кислотные батареи

| PVEducation

5 свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные батареи являются наиболее часто используемым типом батарей в фотоэлектрических системах. Хотя свинцово-кислотные батареи имеют низкую плотность энергии, умеренную эффективность и высокие требования к техническому обслуживанию, они также имеют длительный срок службы и низкие затраты по сравнению с другими типами батарей. Одним из исключительных преимуществ свинцово-кислотных аккумуляторов является то, что они являются наиболее часто используемой формой аккумуляторов для большинства аккумуляторных батарей (например, для запуска двигателей автомобилей) и, следовательно, имеют хорошо зарекомендовавшую себя зрелую технологическую базу.

Рисунок: Изменение напряжения в зависимости от степени заряда для нескольких различных типов батарей.

Свинцово-кислотная батарея состоит из отрицательного электрода из губчатого или пористого свинца. Свинец пористый, что облегчает образование и растворение свинца. Положительный электрод состоит из оксида свинца. Оба электрода погружены в электролитический раствор серной кислоты и воды. В случае, если электроды входят в контакт друг с другом в результате физического движения батареи или изменения толщины электродов, два электрода разделяет электрически изолирующая, но химически проницаемая мембрана.Эта мембрана также предотвращает короткое замыкание через электролит. Свинцово-кислотные батареи накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, показанной ниже.

Общая химическая реакция:

.Цепи зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов

Цепи зарядных устройств для свинцово-кислотных аккумуляторов, описанные в этой статье, можно использовать для зарядки всех типов свинцово-кислотных аккумуляторов с заданной скоростью.

В этой статье рассказывается о нескольких схемах зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов с автоматической перезарядкой и отключением при малой разрядке. Все эти конструкции тщательно протестированы и могут использоваться для зарядки всех автомобильных аккумуляторов и аккумуляторов SMF емкостью до 100 Ач и даже 500 Ач.

Введение

Свинцово-кислотные батареи обычно используются в тяжелых условиях, требующих много сотен ампер.Для зарядки этих аккумуляторов нам особенно нужны зарядные устройства, рассчитанные на длительную зарядку при высоком токе. Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов специально разработано для зарядки мощных аккумуляторов с помощью специализированных цепей управления.

5 полезных и высокомощных схем зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов, представленных ниже, могут использоваться для зарядки больших сильноточных свинцово-кислотных аккумуляторов мощностью от 100 до 500 Ач, конструкция полностью автоматическая и переключает питание на аккумулятор, а также после полной зарядки аккумулятора.


ОБНОВЛЕНИЕ: Вы также можете создать эти простые схемы зарядного устройства для 12 В 7 Ач аккумуляторной батареи s , проверьте их.


Что означает Ач

Единица Ач или Ампер-час в любой батарее означает идеальную скорость , при которой батарея будет полностью разряжена или полностью заряжена в течение 1 часа. Например, если аккумулятор на 100 Ач заряжался при токе 100 ампер, для полной зарядки аккумулятора потребуется 1 час.Точно так же, если аккумулятор был разряжен при токе 100 ампер, время резервного питания продлилось бы не более часа.

Но подождите, никогда не пробуйте этот , так как зарядка / разрядка при полной емкости Ач может иметь катастрофические последствия для вашей свинцово-кислотной батареи.

Единица измерения Ач используется только для того, чтобы предоставить нам контрольное значение, которое можно использовать для определения приблизительного времени зарядки / разрядки аккумулятора при установленной скорости тока.

Например, когда вышеупомянутый аккумулятор заряжается на 10 ампер, используя значение Ач, мы можем найти время полной зарядки по следующей формуле:

Поскольку скорость зарядки обратно пропорциональна времени, мы имеем:

Время = Значение Ач / Скорость зарядки

T = 100/10

где 100 - уровень заряда батареи в Ач, 10 - ток зарядки, T - время при скорости 10 А

T = 10 часов.

Формула предполагает, что в идеале для оптимальной зарядки аккумулятора при токе 10 ампер потребуется около 10 часов, но для реальной батареи это может быть около 14 часов на зарядку и 7 часов на разряд. Потому что в реальном мире даже новый аккумулятор не будет работать в идеальных условиях, и с возрастом ситуация может ухудшиться.

Важные параметры, которые необходимо учитывать

Свинцово-кислотные аккумуляторы дороги, и вам нужно убедиться, что они прослужат как можно дольше.Поэтому, пожалуйста, не используйте дешевые и непроверенные зарядные устройства, которые могут показаться простыми, но могут медленно повредить аккумулятор.

Большой вопрос: необходим ли идеальный способ зарядки аккумулятора? Простой ответ - НЕТ. Потому что, когда мы применяем идеальный метод зарядки, описанный на сайтах «Википедия» или «Университет аккумуляторов», мы стараемся зарядить аккумулятор до максимально возможной емкости. Например, при идеальном уровне 14,4 В ваша батарея может быть полностью заряжена, но делать это обычными методами может быть рискованно.

Чтобы достичь этого без риска, вам, возможно, придется использовать усовершенствованную схему ступенчатого зарядного устройства, которую может быть сложно построить и может потребоваться слишком много вычислений.

Если вы хотите избежать этого, вы все равно можете зарядить аккумулятор оптимально (@ около 65%), убедившись, что аккумулятор отключен на немного более низком уровне. Это позволит батарее всегда находиться в менее напряженном состоянии. То же самое касается уровня и скорости разряда.

Как правило, он должен иметь следующие параметры для безопасной зарядки, не требующей специальных ступенчатых зарядных устройств:

  • Фиксированный ток или постоянный ток (1/10 номинала батареи в Ач)
  • Фиксированное напряжение или постоянное напряжение (на 17% выше, чем Напряжение, указанное на батарее)
  • Защита от перезарядки (отключение, когда батарея заряжается до указанного выше уровня)
  • Подзарядка (необязательно, совсем не обязательно)

Если в вашей системе нет этих минимальных параметров, это может постепенно ухудшить производительность и повредить аккумулятор, резко сократив время автономной работы.

  1. Например, если ваша батарея рассчитана на 12 В, 100 Ач, то фиксированное входное напряжение должно быть на 17% выше, чем напечатанное значение, что равно примерно 14,1 В (не 14,40 В, если вы не используете ступенчатое зарядное устройство) .
  2. Ток (в амперах) в идеале должен составлять 1/10 от уровня в ампер-часах, указанного на батарее, так что в нашем случае это может быть 10 ампер. Чуть более высокий вход усилителя может быть нормальным, поскольку наш полный уровень заряда уже ниже.
  3. Автоматическое отключение зарядки рекомендуется на вышеуказанном 14.1 В, но это не обязательно, так как уровень полного заряда у нас уже немного ниже.
  4. Плавающий заряд - это процесс снижения тока до незначительных пределов после того, как аккумулятор полностью зарядился. Это предотвращает саморазряд батареи и постоянно поддерживает ее на полном уровне до тех пор, пока пользователь не извлечет ее для использования. Совершенно необязательно . Это может быть необходимо только в том случае, если вы не используете аккумулятор в течение длительного времени. В таких случаях также лучше вынимать аккумулятор из зарядного устройства и периодически подзаряжать его каждые 7 дней.

Самый простой способ получить фиксированное напряжение и ток - это использовать микросхемы стабилизаторов напряжения, как мы узнаем ниже.

Еще один простой способ - использовать в качестве источника входного сигнала готовый 12-вольтный импульсный блок питания на 10 ампер с регулируемой предустановкой. SMPS будет иметь небольшую предустановку в углу, которую можно настроить на 14,0 В.

Помните, что вам нужно будет держать аккумулятор подключенным не менее 10–14 часов или пока напряжение на клеммах аккумулятора не достигнет 14,2 В. Хотя это уровень может выглядеть немного заниженным, чем стандартный 14.Полный уровень 4 В гарантирует, что ваша батарея никогда не перезарядится и гарантирует длительный срок службы батареи.

Все подробности представлены в этой инфографике ниже:

Однако, если вы любитель электроники и хотите построить полноценную схему со всеми идеальными опциями, в этом случае вы можете выбрать следующие комплексные схемы. .

[Новое обновление] Автоматическое отключение батареи, зависящее от тока

Обычно во всех обычных схемах зарядного устройства используется автоматическое отключение при обнаружении напряжения или зависящее от напряжения.

Тем не менее, функция определения тока может также использоваться для инициирования автоматического отключения, когда батарея достигает оптимального уровня полной зарядки. Полная принципиальная схема для автоматического отключения по току показана ниже:

ПОЖАЛУЙСТА, ПОДКЛЮЧИТЕ РЕЗИСТОР 1K ПОСЛЕ ПРАВОЙ СТОРОНЫ 1N4148 ДИОД

Принцип работы

Резистор 0,1 Ом действует как датчик тока, создавая эквивалентный потенциал разница между собой. Сопротивление резистора должно быть таким, чтобы минимальное отклонение потенциала на нем было не менее 0.На 3 В выше, чем падение диода на выводе 3 ИС, пока аккумулятор не достигнет желаемого уровня полного заряда. По достижении полного заряда этот потенциал должен упасть ниже уровня падения диода.

Первоначально, когда батарея заряжается, в потребляемом токе возникает отрицательная разность потенциалов, скажем, -1 В на входных контактах ИС. Это означает, что напряжение на контакте 2 теперь становится ниже напряжения на контакте 3 как минимум на 0,3 В. Благодаря этому на выводе 6 микросхемы появляется высокий уровень, позволяющий полевому МОП-транзистору проводить и соединять батарею с источником питания.

Когда батарея заряжается до оптимального уровня, напряжение на резисторе измерения тока падает до достаточно низкого уровня, в результате чего разность потенциалов на резисторе становится почти нулевой.

Когда это происходит, потенциал контакта 2 повышается выше, чем потенциал контакта 3, вызывая низкий уровень на контакте 6 ИС и отключая полевой МОП-транзистор. Таким образом, аккумулятор отключается от источника питания, что приводит к прекращению процесса зарядки. Диод, подключенный к контактам 3 и 6, блокирует или фиксирует цепь в этом положении до тех пор, пока питание не будет отключено и снова включено для нового цикла.

Вышеуказанная схема зарядки, зависящая от тока, также может быть выражена следующим образом:

При включении питания конденсатор емкостью 1 мкФ заземляет инвертирующий вывод операционного усилителя, вызывая кратковременный высокий уровень на выходе операционного усилителя, который включается. МОП-транзистор. Это начальное действие подключает батарею к источнику питания через полевой МОП-транзистор и измерительный резистор RS. Ток от батареи вызывает соответствующий потенциал для развития через RS, который поднимает нон-invering вход ОУ над входом опорного инвертирующий (3V).

Теперь выход операционного усилителя фиксируется и заряжает батарею, пока она не будет почти полностью заряжена. Такое положение уменьшает ток через RS таким образом, что потенциал на него падает ниже 3 ссылки V и ОУ выход включается низким уровень, выключая MOSFET и процесс зарядки для аккумулятора.

1) Использование одиночного операционного усилителя

Глядя на первую сильноточную схему для зарядки больших батарей, мы можем понять идею схемы с помощью следующих простых моментов:

В показанной конфигурации есть три основных этапа, а именно: питание каскад питания, состоящий из трансформатора и мостовой выпрямительной сети.

Конденсатор фильтра после мостовой схемы был проигнорирован для простоты, однако для лучшего вывода постоянного тока на батарею можно добавить конденсатор 1000 мкФ / 25 В между положительным и отрицательным полюсом моста.

Выходной сигнал источника питания подается непосредственно на аккумулятор, который необходимо зарядить.

Следующий каскад состоит из компаратора напряжения IC на операционном усилителе 741, который сконфигурирован так, чтобы измерять напряжение батареи во время ее зарядки и переключать свой выход на вывод № 6 с соответствующим ответом.

Контакт № 3 ИС подключен к батарее или положительному полюсу питания схемы через предустановку 10K.

Предварительная установка настроена таким образом, что ИС меняет свой выходной сигнал на выводе №6, когда батарея полностью заряжается, и достигает примерно 14 вольт, что является напряжением трансформатора при нормальных условиях.

Контакт # 2 IC зажимают с фиксированной ссылкой через делитель напряжения сети, состоящей из 10K резистор и стабилитрон 6 вольт.

Выходной сигнал ИС подается на каскад драйвера реле, где транзистор BC557 образует основной управляющий компонент.

Первоначально питание схемы инициируется нажатием переключателя «пуск». При этом переключатель обходит контакты реле и мгновенно запитывает цепь.

ИС определяет напряжение батареи, и, поскольку на этом этапе оно будет низким, на выходе ИС появится низкий логический уровень на выходе.

Включает транзистор и реле, реле мгновенно фиксирует питание через соответствующие контакты, так что теперь, даже если «пусковой» переключатель отпущен, цепь остается включенной и начинает заряжать подключенную батарею.

Теперь, когда заряд батареи достигает примерно 14 вольт, микросхема определяет это и мгновенно переводит свой выходной сигнал на высокий логический уровень.

Транзистор BC557 реагирует на этот высокий импульс и выключает реле, которое, в свою очередь, переключает питание на схему, размыкая защелку.

Цепь полностью отключается до тех пор, пока кнопка пуска не будет нажата еще раз, и подключенный аккумулятор не будет иметь заряд ниже установленной отметки 14 вольт.

Как настроить.

Это очень просто.

Не подключайте аккумулятор к цепи.

Включите питание, нажав кнопку пуска и удерживая ее нажатой вручную, одновременно отрегулируйте предустановку так, чтобы реле просто срабатывало или выключалось при заданном номинальном напряжении трансформатора, которое должно составлять около 14 вольт.

Настройка завершена, теперь подключите полуразряженную батарею к указанным точкам в цепи и нажмите переключатель «пуск».

Из-за разряженной батареи напряжение в цепи упадет ниже 14 вольт, и цепь мгновенно защелкнется, инициируя процедуру, как описано в предыдущем разделе.

Принципиальная схема предлагаемого зарядного устройства высокой емкости приведена ниже.

ПРИМЕЧАНИЕ. Не используйте фильтрующий конденсатор поперек моста. Вместо этого оставьте конденсатор 1000 мкФ / 25 В подключенным прямо к катушке реле. Если не снять конденсатор фильтра, реле может перейти в колебательный режим при отсутствии батареи.

2) Зарядное устройство 12 В, 24 В / 20 А с использованием двух операционных усилителей:

Второй альтернативный способ зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов с высоким током можно увидеть на следующей диаграмме с использованием пары операционных усилителей:

Работу схемы можно понять по следующим пунктам:

Когда схема запитана без подключенной батареи, схема не реагирует на ситуацию, так как начальное положение реле замыкает цепь, отключая цепь от сети. зарядка.

Теперь предположим, что разряженная батарея подключена к точкам батареи. Предположим, что напряжение батареи находится на некотором промежуточном уровне, который может находиться между полным и низким уровнем заряда.

Схема получает питание от этого промежуточного напряжения батареи. Согласно настройке предустановки вывода 6, этот вывод обнаруживает низкий потенциал, чем опорный уровень вывода 5. что заставляет его выходной контакт 7 перейти в высокий уровень. Это, в свою очередь, вызывает активацию реле и подключение источника заряда к цепи и батарее через замыкающие контакты.

Как только это произойдет, уровень заряда также упадет до уровня заряда батареи, и два напряжения сойдутся на уровне напряжения батареи. Теперь аккумулятор начинает заряжаться, и напряжение на его клеммах начинает медленно увеличиваться.

Когда аккумулятор достигает полного уровня заряда, контакт 6 верхнего операционного усилителя становится высоким, чем его контакт 5, в результате чего его выходной контакт 7 становится низким, и это выключает реле, и зарядка прекращается.

Тут происходит еще кое-что. Вывод 5 подключен к отрицательному потенциалу на выводе 7 через диод 10k / 1N4148, что еще больше снижает потенциал вывода 5 по сравнению с выводом 6.Это называется гистерезисом, который гарантирует, что даже если батарея сейчас опустится до некоторого более низкого уровня, который не приведет к возврату операционного усилителя в режим зарядки, вместо этого уровень заряда батареи теперь должен значительно упасть, пока не будет активирован нижний операционный усилитель.

Теперь предположим, что уровень заряда батареи продолжает падать из-за некоторой подключенной нагрузки, и ее потенциальный уровень достигает минимального уровня разряда. Это обнаруживается контактом 2 нижнего операционного усилителя, потенциал которого теперь ниже его контакта 3, что побуждает его выходной контакт 1 становиться высоким и активировать транзистор BC547.

BC547 полностью заземляет контакт 6 верхнего операционного усилителя. Это приводит к срабатыванию защелки гистерезиса из-за падения потенциала на контакте 6 ниже контакта 5.

Это мгновенно приводит к тому, что выходной контакт 7 становится высоким и активирует реле, которое снова инициирует зарядку аккумулятора, и цикл повторяет процедуру. пока аккумулятор остается подключенным к зарядному устройству.

Распиновка LM358


Чтобы узнать больше об автоматических зарядных устройствах, вы можете прочитать эту статью о схемах автоматического зарядного устройства операционных усилителей .


Видеоклип:

Установку вышеуказанной схемы можно визуализировать в следующем видео, которое показывает отключающие характеристики схемы на верхний и нижний пороги напряжения, как зафиксировано соответствующими предустановками операционные усилители

3) Использование IC 7815

В третьем объяснении схемы ниже подробно описывается, как аккумулятор может эффективно заряжаться без использования каких-либо микросхем или реле, а просто с помощью BJT, давайте изучим процедуры:

Идея была предложена автор: Mr.Раджа Гилсе.

Зарядка аккумулятора с помощью регулятора напряжения IC

У меня 2N6292. Мой друг посоветовал мне сделать простой сильноточный источник питания постоянного тока с фиксированным напряжением для зарядки аккумулятора SMF. Он привел прилагаемую приблизительную схему. Я ничего не знаю об этом транзисторе. Это так ? Мой вход - трансформатор 18 вольт 5 ампер. Он сказал мне добавить конденсатор 2200 мкФ 50 В после выпрямления. Это работает? Если да, то нужен ли радиатор для транзистора и / или IC 7815? Он останавливается автоматически, когда батарея достигает 14.5 вольт?
Или требуются другие изменения? Пожалуйста, посоветуйте мне, сэр

Зарядка с конфигурацией эмиттер-повторителя

Да, он будет работать и перестанет заряжать аккумулятор, когда на клеммах аккумулятора будет достигнуто около 14 В.

Однако я не уверен насчет номинала базового резистора 1 Ом ... его нужно правильно рассчитать.

И транзистор, и ИС могут быть установлены на общем радиаторе с использованием набора слюдяных сепараторов. Это позволит использовать функцию тепловой защиты ИС и защитить оба устройства от перегрева.

Принципиальная схема

Описание схемы

Показанная схема зарядного устройства сильноточной батареи представляет собой интеллектуальный способ зарядки батареи, а также обеспечивает автоматическое отключение, когда батарея достигает полного уровня заряда.

Схема представляет собой простой каскад на транзисторах с общим коллектором, использующий показанное силовое устройство 2N6292.

Конфигурация также называется эмиттерным повторителем, и, как следует из названия, эмиттер следует за базовым напряжением и позволяет транзистору проводить только до тех пор, пока потенциал эмиттера равен 0.На 7 В ниже приложенного базового потенциала.

В показанной схеме зарядного устройства сильноточной батареи с использованием регулятора напряжения на базу транзистора подается стабилизированное напряжение 15 В от IC 7815, что обеспечивает разность потенциалов около 15 - 0,7 = 14,3 В на эмиттере / земле. транзистора.

Диод не требуется и должен быть удален из базы транзистора, чтобы предотвратить ненужное падение дополнительных 0,7 В.

Указанное выше напряжение также становится зарядным напряжением для подключенной батареи на этих клеммах.

Пока батарея заряжается и напряжение на ее клеммах остается ниже отметки 14,3 В, напряжение на базе транзистора продолжает проводить и подавать на батарею необходимое напряжение зарядки.

Однако, как только батарея начинает достигать полного заряда выше 14,3 В, база блокируется из-за падения 0,7 В на эмиттере, которое заставляет транзистор перестать проводить, и напряжение зарядки отключается от батареи на время. как только уровень заряда батареи начинает опускаться ниже 14.Отметка 3 В, транзистор снова включается ... цикл повторяется, обеспечивая безопасную зарядку подключенного аккумулятора.

Базовый резистор = Hfe x Внутреннее сопротивление батареи

Вот более подходящая конструкция, которая поможет достичь оптимальной зарядки с использованием IC 7815 IC

Как вы можете видеть, здесь в режиме эмиттерного повторителя используется 2N6284 . Это связано с тем, что 2N6284 - это транзистор Дарлингтона с высоким коэффициентом усиления, который обеспечивает оптимальную зарядку аккумулятора при предполагаемой скорости 10 А.

Это можно еще больше упростить, используя один 2N6284 и потенциометр, как показано ниже:

Убедитесь, что вы отрегулировали потенциометр так, чтобы получить точное значение 14,2 В на эмиттере батареи.

Все устройства должны устанавливаться на больших радиаторах.

4) Схема зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В 100 Ач

Предлагаемая схема зарядного устройства для аккумуляторов 12 В 100 Ач была разработана одним из преданных членов этого блога г-ном Ранджаном, давайте узнаем больше о работе схемы зарядного устройства и о том, как его также можно использовать в качестве схемы постоянного зарядного устройства.

Схема схемы

Я, Ранджан из Джамшедпура, Джаркханд. Недавно во время поиска в Google я узнал о вашем блоге и стал постоянным читателем вашего блога. Я многому научился из твоего блога. Для личного пользования хочу сделать зарядное устройство.

У меня трубчатый аккумулятор на 80 Ач и трансформатор на 10 ампер, 9–0–9 вольт. Таким образом, я могу получить 10 ампер 18-0 вольт, если я использую два 9-вольтовых вывода трансформатора (трансформатор фактически получается от старого ИБП 800 ВА).

Я построил принципиальную схему на основе вашего блога. Пожалуйста, взгляните на это и предложите мне. Обратите внимание, что ,.

1) Я живу в очень сельской местности, поэтому есть огромные колебания мощности, они варьируются от 50 В до 250 В. Также обратите внимание, что я буду потреблять очень меньшее количество тока от батареи (обычно использую светодиодные лампы при отключении электроэнергии), примерно 15-20 Вт.

2) Трансформатор на 10 ампер, я думаю, безопасно заряжает трубчатую батарею 80 Ач

3) Все диоды, используемые для схемы, представляют собой диоды 6A4.

4) Два 78h22a используются как параллельные для получения 5 + 5 = 10 ампер на выходе. Хотя я думаю, что Батарея не должна разряжать полные 10 ампер. поскольку он будет находиться в заряженном состоянии при повседневном использовании, внутреннее сопротивление аккумулятора будет высоким и потреблять меньший ток.

5) Используется переключатель S1, рассчитанный на то, что при нормальной зарядке он будет оставаться в выключенном состоянии. и после полной зарядки аккумулятора он переключился во включенное состояние, чтобы поддерживать непрерывный заряд с более низким напряжением.СЕЙЧАС вопрос в том, безопасно ли держать аккумулятор под напряжением долгое время без присмотра.

Пожалуйста, ответьте мне своими ценными предложениями.

Принципиальная схема зарядного устройства 100 Ач, разработанная г-ном Ранджаном

Решение запроса цепи

Уважаемый Ранджан,

Для меня ваша сильноточная схема зарядного устройства VRLA с использованием IC 78h22A выглядит идеально и должна работать как ожидается. Тем не менее, для гарантированного подтверждения рекомендуется проверить напряжение и ток практически перед подключением к батарее.

Да, показанный переключатель можно использовать в режиме непрерывного заряда, и в этом режиме аккумулятор может оставаться постоянно подключенным без присмотра, однако это следует делать только после того, как аккумулятор будет полностью заряжен примерно до 14,3 В.

Обратите внимание, что четыре последовательных диода, подключенные к клеммам GND микросхем, могут быть диодами 1N4007, в то время как остальные диоды должны быть рассчитаны на более 10 ампер, это можно реализовать, подключив два диода 6A4 параллельно в каждом из показанных положений. .

Кроме того, настоятельно рекомендуется размещать обе ИС над одним большим общим радиатором для лучшего и равномерного распределения и рассеивания тепла.

Осторожно : Показанная схема не включает цепь отключения полного заряда, поэтому максимальное напряжение зарядки предпочтительно должно быть ограничено в пределах от 13,8 до 14 В. Это гарантирует, что батарея никогда не сможет достичь предельного порога полной зарядки, и, таким образом, останется в безопасности от условий перезарядки.

Однако это также будет означать, что свинцово-кислотная батарея сможет достичь уровня заряда только около 75%, тем не менее, поддержание недостаточно заряженной батареи обеспечит более длительный срок службы батареи и позволит больше циклов зарядки / разрядки.

Использование 2N3055 для зарядки аккумулятора 100 Ач

Следующая схема представляет простой и безопасный альтернативный способ зарядки аккумулятора 100 Ач с использованием транзистора 2N3055. Он также имеет устройство постоянного тока, поэтому батарею можно заряжать правильным количеством тока.

Будучи эмиттерным повторителем, при полном уровне заряда 2N3055 будет почти выключен, чтобы аккумулятор никогда не перезарядился.

Предел тока можно рассчитать по следующей формуле:

R (x) = 0.7/10 = 0,07 Ом

Мощность будет = 10 Вт

Как просто добавить плавающий заряд

Помните, что на других сайтах могут быть представлены излишне сложные объяснения относительно плавающего заряда, что усложняет понимание концепции.

Плавающий заряд - это просто небольшой регулируемый уровень тока, который предотвращает саморазряд аккумулятора.

Теперь вы можете спросить, что такое саморазряд аккумулятора.

Это снижение уровня заряда аккумулятора, как только исчезает зарядный ток.Вы можете предотвратить это, добавив резистор высокого номинала, такой как 1 кОм 1 ватт, на вход ИСТОЧНИК 15 В и положительный полюс батареи. Это не позволит батарее саморазрядиться и будет поддерживать уровень 14 В, пока батарея подключена к источнику питания.

5) Схема зарядного устройства свинцово-кислотных аккумуляторов IC 555

Пятая концепция ниже объясняет простую, универсальную схему автоматического зарядного устройства. Схема позволит вам заряжать все типы свинцово-кислотных аккумуляторов от 1 Ач до 1000 Ач.

Использование IC 555 в качестве контроллера IC

IC 555 настолько универсален, что может считаться однокристальным решением для любых схемных приложений. Несомненно, он также использовался здесь для еще одного полезного приложения.

Одна микросхема IC 555, несколько пассивных компонентов - это все, что нужно для создания этой выдающейся полностью автоматической схемы зарядного устройства.

Предлагаемая конструкция автоматически распознает подключенную батарею и поддерживает ее в актуальном состоянии.

Аккумулятор, который требуется заряжать, может оставаться подключенным к цепи постоянно, схема будет постоянно контролировать уровень заряда, если уровень заряда превышает верхний порог, схема отключит напряжение зарядки к нему, и если заряд упадет ниже установленного нижнего порога, схема подключится и начнет процесс зарядки.

Как это работает

Схему можно понять по следующим пунктам:

Здесь IC 555 настроен как компаратор для сравнения условий низкого и высокого напряжения батареи на контакте №2 и контакте №6 соответственно.

Согласно устройству внутренней схемы, микросхема 555 установит высокий уровень на своем выходном контакте №3, когда потенциал на контакте №2 опустится ниже 1/3 напряжения питания.

Вышеупомянутое положение сохраняется, даже если напряжение на выводе №2 имеет тенденцию немного повышаться.Это происходит из-за внутреннего установленного уровня гистерезиса ИС.

Однако, если напряжение продолжает повышаться, контакт № 6 получает контроль над ситуацией и в тот момент, когда он обнаруживает разность потенциалов выше 2/3 напряжения питания, он мгновенно меняет выходной сигнал с высокого на низкий на контакте № 3.

В предлагаемой схеме это просто означает, что предустановки R2 и R5 должны быть установлены таким образом, чтобы реле просто дезактивировалось, когда напряжение батареи опускается на 20% ниже указанного значения, и активируется, когда напряжение аккумулятора достигает 20% выше указанного значения. .

Нет ничего проще этого.

Блок питания представляет собой обычный мост / конденсаторную сеть.

Номинал диода будет зависеть от величины тока зарядки аккумулятора. Как показывает практика, номинальный ток диода должен быть в два раза больше, чем скорость зарядки аккумулятора, в то время как скорость зарядки аккумулятора должна составлять 1/10 от номинала аккумулятора в Ач.

Это означает, что TR1 должен составлять примерно 1/10 от номинала подключенной батареи Ач.

Номинал контактов реле следует также выбирать в соответствии с номинальным током TR1.

Как установить порог отключения батареи

Первоначально держите питание цепи выключенным.

Подключите регулируемый источник питания к точкам батареи в цепи.

Подайте напряжение, которое может быть точно равным желаемому пороговому уровню низкого напряжения батареи, затем отрегулируйте R2 так, чтобы реле просто деактивировалось.

Затем медленно увеличивайте напряжение до желаемого более высокого порогового значения напряжения батареи, отрегулируйте R5 так, чтобы реле просто снова включилось.

На этом настройка схемы завершена.

Удалите внешний регулируемый источник, замените его аккумулятором, который необходимо зарядить, подключите вход TR1 к сети и включите.

Остальное будет автоматически обработано, то есть теперь аккумулятор начнет заряжаться и отключится, когда он полностью заряжен, а также автоматически подключится к источнику питания, если его напряжение упадет ниже установленного нижнего порога напряжения.

Распиновка IC 555

Распиновка IC 7805

Как настроить схему.

Установка пороговых значений напряжения для вышеуказанной схемы может быть выполнена, как описано ниже:

Первоначально оставьте секцию питания трансформатора на правой стороне схемы полностью отключенной от схемы.

Подключите внешний источник переменного напряжения к клеммам (+) / (-) батареи.

Отрегулируйте напряжение до 11,4 В и отрегулируйте предустановку на контакте № 2 так, чтобы реле просто сработало.

Вышеописанная процедура устанавливает нижний порог срабатывания батареи.Заклейте заготовку небольшим количеством клея.

Теперь увеличьте напряжение примерно до 14,4 В и отрегулируйте предустановку на контакте № 6, чтобы просто отключить реле из его предыдущего состояния.

Устанавливает верхний порог отключения цепи.

Зарядное устройство готово.

Теперь вы можете снять регулируемый блок питания с аккумуляторных батарей и использовать зарядное устройство, как описано в статье выше.

Выполняйте описанные выше процедуры с большим терпением и обдумыванием

Отзыв одного из преданных читателей этого блога:

untung suharto 1 января 2017 г., 7:46 утра

Привет, вы ошиблись на предустановках R2 и R5 они должны быть не 10k, а 100k, я только что сделал один, и он прошел успешно, спасибо.

Согласно приведенному выше предложению, предыдущая диаграмма может быть изменена, как показано ниже:

Завершение

В приведенной выше статье мы узнали 5 отличных методов, которые можно применить для изготовления свинцово-кислотных аккумуляторов зарядные устройства, прямо от 7 Ач до 100 Ач или даже от 200 Ач до 500 Ач, просто путем модернизации соответствующих устройств или реле.

Если у вас есть конкретные вопросы относительно этой концепции, не стесняйтесь задавать их через поле для комментариев ниже.

Артикулы:

Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов

Принципы работы свинцово-кислотных аккумуляторов

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

.Свинцово-кислотные батареи

Характеристики

Свинцово-кислотные батареи

были изобретены в 1859 году Гастоном Планте и впервые продемонстрированы Французской академии наук в 1860 году. Они остаются технологией выбора для автомобильных приложений SLI (запуск, освещение и зажигание), поскольку они надежны, устойчивы к неправильному обращению, испытаны и проверены и из-за их невысокой стоимости.Однако для более мощных приложений с прерывистой нагрузкой свинцово-кислотные батареи, как правило, слишком большие и тяжелые, и они страдают от более короткого срока службы и типичной полезной мощности до 50% глубины разряда (DOD). Несмотря на эти недостатки, свинцово-кислотные батареи по-прежнему используются для приложений PowerNet (мощность 36 В, 2 кВтч) из-за их стоимости, но, вероятно, это предел их применимости, и никель-металл-гидридные и литий-ионные батареи все больше проникают на этот рынок. Для более высоких напряжений и циклических нагрузок исследуются другие технологии.

Свинцово-кислотные батареи состоят из катода из диоксида свинца, губчатого металлического свинцового анода и электролита из раствора серной кислоты. Этот элемент тяжелого металла делает их токсичными, и неправильная утилизация может быть опасной для окружающей среды.

Напряжение ячейки 2 Вольта

Отвод
Во время разряда диоксид свинца (положительная пластина) и свинец (отрицательная пластина) реагируют с электролитом серной кислоты с образованием сульфата свинца, воды и энергии.

Заряд
Во время зарядки цикл меняется на противоположный: сульфат свинца и вода электрохимически преобразуются в свинец, оксид свинца и серную кислоту с помощью внешнего источника электрического заряда.

Многие новые конкурентоспособные химические составы ячеек разрабатываются для удовлетворения требований автомобильной промышленности к приложениям EV и HEV.

Даже спустя 150 лет с момента изобретения свинцово-кислотные аккумуляторы продолжают совершенствоваться, и, несмотря на их недостатки и конкуренцию со стороны более новых химических элементов, свинцово-кислотные аккумуляторы по-прежнему удерживают львиную долю рынка мощных аккумуляторов.

Преимущества

Низкая стоимость.

Надежный. Более 140 лет разработки.

Прочный. Терпимый к злоупотреблениям.

Устойчив к перезарядке.

Низкое внутреннее сопротивление.

Может подавать очень высокие токи.

Неограниченный срок хранения при хранении без электролита.

Можно оставить на непрерывной или постоянной подзарядке в течение длительного времени.

Доступен широкий диапазон размеров и мощностей.

Многие поставщики по всему миру.

Самый переработанный продукт в мире.

Недостатки

Очень тяжелый и громоздкий.

Типичная кулоновская эффективность заряда составляет всего 70%, но может достигать 85–90% для специальных конструкций.

Опасность перегрева при зарядке

Не подходит для быстрой зарядки

Типичный срок службы от 300 до 500 циклов.

После введения электролита необходимо хранить в заряженном состоянии во избежание порчи активных химикатов.

Газообразование - это образование и выделение пузырьков водорода и кислорода из-за разложения воды в электролите во время процесса зарядки, в частности, из-за чрезмерной зарядки, вызывающей потерю электролита.В больших аккумуляторных установках это может вызвать взрывоопасную атмосферу в аккумуляторной. Из-за потери электролита свинцово-кислотные аккумуляторы необходимо регулярно доливать водой. Однако герметичные батареи предназначены для удержания и рекомбинации этих газов. (См. VRLA ниже)

Сульфатирование может возникнуть, если аккумулятор хранится в течение длительных периодов времени в полностью разряженном состоянии или в состоянии очень низкого заряда, или если он никогда не заряжается полностью, или если уровень электролита стал чрезмерно низким из-за чрезмерной потери воды из-за перезарядки и / или испарения.Сульфатирование - это увеличение внутреннего сопротивления батареи из-за образования крупных кристаллов сульфата свинца, которые не могут быстро преобразоваться обратно в свинец, диоксид свинца и серную кислоту во время перезарядки. В крайних случаях крупные кристаллы могут вызвать перекос и замыкание пластин. Иногда сульфатацию можно исправить очень медленной зарядкой (при низком токе) при более высоком, чем обычно, напряжении.

Полная разрядка аккумулятора может нанести непоправимый ущерб.

Отслаивание или потеря материала с пластин может произойти из-за чрезмерной скорости заряда или чрезмерной цикличности. В результате на дне ячейки появляются куски свинца и дыры в пластинах, от которых нет лекарства. Это более вероятно в батареях SLI, пластины которых состоят из свинцовой «губки», внешне похожей на очень мелкую поролоновую губку. Это дает очень большую площадь поверхности, позволяющую обрабатывать большую мощность, но при глубоком цикле эта губка быстро израсходуется и упадет на дно ячеек.

Токсичные химические вещества

Очень тяжелый и громоздкий

Свинцово-кислотные батареи

могут работать при температурах ниже -45 ° C, однако, как и все батареи, скорость разряда и эффективная емкость снижаются при низких температурах. В случае свинцово-кислотных аккумуляторов емкость падает примерно на 1% на градус при температурах ниже +20 ° C, так что при самых низких температурах мощность запуска серьезно снижается.

Разложение электролита Ячейки с загущенным электролитом склонны к ухудшению качества электролита и неожиданному выходу из строя. Такие ячейки обычно используются для аварийных приложений, таких как резервное копирование ИБП в случае потери сетевого питания. Чтобы не быть застигнутым врасплох ненадежной батареей в аварийной ситуации, рекомендуется включить в батарею какую-либо форму регулярного самотестирования.

Зарядка

Зарядите сразу после использования.

Длится дольше при частичных разрядах.

Метод зарядки: постоянное напряжение с последующей подзарядкой.

Быстрая зарядка невозможна, но время зарядки можно сократить с помощью метода управления зарядкой V Taper.

Приложения

Автомобильные и тяговые приложения.

Резервное / резервное / аварийное питание для электрических установок.

Подводные лодки

ИБП (источники бесперебойного питания)

Освещение

Приложения с большим током утечки.

Герметичные батареи доступны для использования в переносном оборудовании.

Сетевой накопитель энергии

Стоимость

Низкая стоимость

Залитые свинцово-кислотные элементы - один из наименее дорогих источников питания от батарей.

Ячейки с глубоким циклом могут стоить в два раза дороже эквивалентных затопленных ячеек.

Разновидности свинцово-кислотных аккумуляторов

За прошедшие годы производители аккумуляторов ввели ряд добавок, таких как кальций, сурьма и селен, для улучшения различных параметров производительности аккумуляторов. По той же причине были разработаны различные конструкции элементов и батарей для оптимизации различных аспектов работы батарей.

Свинцово-кальциевые батареи

Свинцово-кислотные батареи с электродами, модифицированными добавлением кальция, обеспечивающие следующие преимущества:

  • Более устойчив к коррозии, перезарядке, выделению газов, использованию воды и саморазряду, что сокращает срок службы батареи.
  • Увеличенная зона запаса электролита над пластинами.
  • Более высокие характеристики усилителя холодного пуска.
  • Небольшое обслуживание или его отсутствие.

Свинцово-сурьмянистые батареи

Свинцово-кислотные батареи с электродами, модифицированными добавлением сурьмы, обеспечивающие следующие преимущества:

  • Повышенная механическая прочность электродов - важна для электромобилей и глубокого разряда
  • Снижены внутренние потери тепла и воды из-за выделения газов, однако потеря воды по-прежнему превышает эквивалентную потерю в свинцово-кальциевых батареях.
  • Срок службы больше, чем у кальциевых батарей.
  • Полностью разряженный аккумулятор легче заряжается.
  • Более низкая стоимость.

Свинцово-сурьмяные батареи имеют более высокую скорость саморазряда от 2% до 10% в неделю по сравнению с 1% до 5% в месяц для свинцово-кальциевых батарей.

Свинцово-кислотные батареи с клапаном регулирования (VRLA)
Также называются герметичными свинцово-кислотными ( SLA ) батареями.

Эта конструкция предназначена для предотвращения потерь электролита в результате испарения, разлива и выделения газов, что, в свою очередь, продлевает срок службы батареи и упрощает техническое обслуживание. Вместо простых вентиляционных колпачков на ячейках для выхода газа VRLA имеет напорные клапаны, которые открываются только в экстремальных условиях. Батареи с регулируемым клапаном также нуждаются в электролитной конструкции, которая снижает газообразование, препятствуя выбросу в атмосферу кислорода и водорода, образующихся в результате гальванического действия батареи во время зарядки.Обычно это связано с катализатором, который заставляет водород и кислород рекомбинировать в воду, и называется рекомбинантной системой. Поскольку исключается проливание кислотного электролита, батареи также более безопасны.

AGM Батарея из абсорбированного стеклянного коврика

Также известен как Absorptive Glass Micro-Fiber

Используемый в батареях VRLA мат из стекловолокна силиката бора, который действует как разделитель между электродами и поглощает свободный электролит, действуя как губка.Его цель - способствовать рекомбинации водорода и кислорода, выделяемых в процессе зарядки. Никакого силикагеля не требуется. Мат из стекловолокна поглощает и фиксирует кислоту в мате, но сохраняет ее в жидкой, а не гелевой форме. Таким образом, кислота становится более доступной для пластин, обеспечивая более быстрые реакции между кислотой и материалом пластины, обеспечивая более высокие скорости заряда / разряда, а также глубокие циклы.

Эта конструкция очень прочная и способна выдерживать сильные удары и вибрацию, а ячейки не протекают, даже если корпус треснет.

Аккумуляторы

AGM также иногда называют «нехваткой электролита» или «сухим», поскольку стекловолоконный мат только на 95% насыщен серной кислотой и в нем нет лишней жидкости.

Практически все аккумуляторы AGM имеют герметичный регулируемый клапан «VRLA».

AGM имеют очень низкий уровень саморазряда от 1% до 3% в месяц

Гелевая ячейка

Это альтернативная рекомбинантная технология, которая также используется в батареях VRLA, чтобы способствовать рекомбинации газов, образующихся во время зарядки.Это также снижает возможность проливания электролита. Склонен к повреждению, если допустить газообразование, поэтому скорость зарядки может быть ограничена. Их необходимо заряжать с меньшей скоростью (C / 20), чтобы избыток газа не повредил элементы. Их нельзя быстро зарядить с помощью обычного автомобильного зарядного устройства, иначе они могут выйти из строя.

Используется для ИБП.

SLI Батареи (пусковое освещение и зажигание)

Это типичный автомобильный аккумулятор.Автомобильные аккумуляторы предназначены для полной зарядки при запуске автомобиля; после запуска автомобиля потерянный заряд, обычно от 2% до 5% заряда, заменяется генератором, а аккумулятор остается полностью заряженным. Эти батареи не предназначены для разряда ниже 50% глубины разряда (DOD), и разряд ниже этих уровней может повредить пластины и сократить срок службы батареи.

Аккумуляторы глубокого разряда

Морское оборудование, багги для гольфа, вилочные погрузчики и электромобили используют батареи глубокого разряда, которые полностью разряжены перед подзарядкой.Поскольку зарядка вызывает чрезмерное нагревание, которое может деформировать пластины, для глубоких циклов используются более толстые и прочные или сплошные решетки пластин. Обычные автомобильные аккумуляторы не предназначены для многократного глубокого цикла и используют более тонкие пластины с большей площадью поверхности для достижения высокой допустимой нагрузки по току.

Автомобильные аккумуляторы обычно выходят из строя после 30–150 глубоких циклов при глубоком цикле, в то время как они могут длиться тысячи циклов при нормальном запуске (2–5% разряда).

Если аккумуляторы, предназначенные для глубокого цикла, используются в автомобилях, их размер должен быть увеличен примерно на 20%, чтобы компенсировать их более низкую допустимую нагрузку по току.

Свинцово-кислотные батареи улучшенного качества

Углеродистое легирование электродов увеличивает срок службы и эффективность свинцово-кислотных аккумуляторов за счет резкого уменьшения накопления отложений сульфата свинца, которые ранее препятствовали их образованию. спектакль.

Ультра аккумулятор - иногда его называют Супер аккумулятор

Установка суперконденсатора в батарею действует как «буфер», улучшая ее быстродействующие характеристики заряда / разряда, так что устройство может успешно работать в пределах окна состояния заряда ниже 70 процентов. Прикрепив отдельный карбон электрод к отрицательной свинцовой пластине, батарея приобретает некоторые характеристики суперконденсатора.Этот дополнительный электрод выдерживает очень высокие скорости заряда / разряда, тем самым освобождая исходный электрод со свинцовой пластиной от этой нагрузки и, таким образом, предотвращая утечку свинца, которая мешала свинцово-кислотным батареям и ограничивала их использование. Таким образом, сверхбатарея способна обеспечить гораздо более длительный срок службы, более чем в 10 раз превышающий срок службы батареи AGM.

.Свинцово-кислотный аккумулятор

- Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Свинцово-кислотный аккумулятор в автомобиле

Свинцово-кислотная батарея - вторичный элемент, то есть перезаряжаемый. Это очень распространено в легковых и грузовых автомобилях. Он содержит пластины свинца и оксида свинца (IV) в растворе серной кислоты. Оксид свинца (IV) окисляет свинцовую пластину, создавая электрический ток.

Свинцово-кислотные батареи - самые дешевые перезаряжаемые батареи, которые могут производить много энергии. Однако они содержат токсичный свинец и должны быть переработаны.Это влажные клетки, и опасная кислота может вылиться. Герметичные свинцово-кислотные батареи - это батареи, в которых серная кислота находится в геле, который остается внутри, даже когда батарея перевернута.

Реакции:

  1. оксид свинца (IV) + серная кислота + дополнительные ионы водорода → сульфат свинца (II) + вода на катоде
  2. свинец + дополнительные ионы сульфата → сульфат свинца (II) на аноде

Эти реакции меняются на противоположные, когда аккумулятор заряжается.

  • Влажная камера
  • Стол аккумуляторов
Эту короткую статью о науке можно сделать длиннее.Вы можете помочь Википедии, добавив к ней . .Статьи о

BatteryStuff | Объяснение свинцово-кислотной батареи

Стю Олтман - технический редактор журнала Wing World Magazine
Отредактировано и перепечатано с разрешения

12-вольтовая аккумуляторная батарея мотоцикла состоит из пластикового корпуса, содержащего шесть ячеек. Каждая ячейка состоит из набора положительных и отрицательных пластин, погруженных в разбавленный раствор серной кислоты, известный как электролит, и каждая ячейка имеет напряжение около 2,1 В при полной зарядке.Шесть элементов соединены вместе, чтобы получить полностью заряженную батарею примерно на 12,6 вольт.

Это здорово, но как вливание свинцовых пластин в серную кислоту производит электричество? Батарея использует электрохимическую реакцию для преобразования химической энергии в электрическую. Давайте посмотрим. Каждая ячейка содержит пластины, напоминающие крошечные квадратные теннисные ракетки, сделанные из свинцовой сурьмы или свинцово-кальциевого сплава. Затем к пластинам приклеивается паста из так называемого «активного материала»; губчатый свинец для отрицательных пластин и диоксид свинца для положительных.В этом активном материале происходит химическая реакция с серной кислотой, когда на клеммы батареи подается электрическая нагрузка.

Как это работает

Позвольте мне сначала дать вам общую картину для тех, кто не очень ориентирован на детали. В основном, когда батарея разряжается, серная кислота в электролите истощается, так что электролит больше напоминает воду. В то же время сульфат кислоты покрывает пластины и уменьшает площадь поверхности, на которой может происходить химическая реакция.Зарядка обращает процесс, возвращая сульфат обратно в кислоту. Это вкратце, но читайте дальше, чтобы лучше понять. Если вы уже убежали из комнаты, крича и волоча волосы, не волнуйтесь.

Электролит (серная кислота и вода) содержит заряженные ионы сульфата и водорода. Ионы сульфата заряжены отрицательно, а ионы водорода - положительно. Вот что происходит при включении нагрузки (фары, стартера и т. Д.). Ионы сульфата перемещаются к отрицательным пластинам и теряют свой отрицательный заряд.Оставшийся сульфат соединяется с активным материалом на пластинах с образованием сульфата свинца. Это снижает прочность электролита, а сульфат на пластинах действует как электрический изолятор. Избыточные электроны уходят с отрицательной стороны батареи через электрическое устройство и обратно к положительной стороне батареи. На положительном выводе батареи электроны устремляются обратно и принимаются положительными пластинами. Кислород в активном материале (диоксид свинца) реагирует с ионами водорода с образованием воды, а свинец реагирует с серной кислотой с образованием сульфата свинца.

Ионы, движущиеся в электролите, создают ток, но по мере того, как элемент разряжается, количество ионов в электролите уменьшается, и площадь активного материала, доступного для их приема, также уменьшается, поскольку он покрывается сульфатом. Помните, что химическая реакция происходит в порах активного материала, прикрепленного к пластинам.

Многие из вас, возможно, заметили, что аккумулятор, используемый для запуска велосипеда, который просто не заводится, быстро достигает точки, в которой даже двигатель не заводится.Однако, если эту батарею оставить на некоторое время, она, кажется, оживает. С другой стороны, если вы оставите переключатель в положении «парк» на ночь (горят только пара маленьких лампочек), аккумулятор будет совершенно бесполезен утром, и никакое количество отдыха не приведет к его восстановлению. Почему это? Поскольку ток возникает в результате химической реакции на поверхности пластин, сильный ток быстро восстанавливает электролит на поверхности пластин до воды. Напряжение и ток будут снижены до уровня, недостаточного для работы стартера.Требуется время, чтобы большее количество кислоты диффундировало через электролит и достигло поверхности пластин. Это достигается за счет короткого периода отдыха. Кислота не истощается так быстро, когда ток небольшой (например, для питания лампы заднего фонаря), а скорость диффузии достаточна для поддержания напряжения и тока. Это хорошо, но когда напряжение в конечном итоге падает, кислота больше не прячется за пределами ячейки, чтобы мигрировать к пластинам. Электролит в основном состоит из воды, а пластины покрыты изолирующим слоем из сульфата свинца.Теперь требуется зарядка.

Саморазряд

Одна не очень приятная особенность свинцово-кислотных аккумуляторов заключается в том, что они разряжаются сами по себе, даже если не используются. Общее практическое правило - норма саморазряда один процент в день. Эта скорость увеличивается при высоких температурах и уменьшается при низких температурах. Не забывайте, что ваше Gold Wing с часами, стереосистемой и радио CB никогда не выключается полностью. Каждое из этих устройств имеет "поддерживающую память", чтобы сохранить ваши предварительные настройки и время радио, и эти воспоминания потребляют около 20 миллиампер или.020 ампер. Это будет высасывать около получаса из вашей батареи ежедневно при температуре 80 градусов по Фаренгейту. Эта тяга, в сочетании со скоростью саморазряда, разряжает вашу батарею на 50 процентов за две недели, если велосипед оставлен без присмотра и без седла.

Во время зарядки аккумулятора

Зарядка - это процесс, обращающий электрохимическую реакцию. Он преобразует электрическую энергию зарядного устройства в химическую энергию. Помните, аккумулятор не накапливает электричество; в нем хранится химическая энергия, необходимая для производства электроэнергии.

Зарядное устройство для аккумулятора меняет направление тока на противоположное, при условии, что зарядное устройство имеет большее напряжение, чем аккумулятор. Зарядное устройство создает избыток электронов на отрицательных пластинах, и положительные ионы водорода притягиваются к ним. Водород реагирует с сульфатом свинца с образованием серной кислоты и свинца, и когда большая часть сульфата уходит, водород поднимается с отрицательных пластин. Кислород в воде реагирует с сульфатом свинца на положительных пластинах, снова превращая их в диоксид свинца, и пузырьки кислорода поднимаются от положительных пластин, когда реакция почти завершается.

Многие люди думают, что внутреннее сопротивление аккумулятора велико, когда аккумулятор полностью заряжен, но это не так. Если вы задумаетесь, то вспомните, что сульфат свинца действует как изолятор. Чем больше сульфата на пластинах, тем выше внутреннее сопротивление аккумулятора. Более высокое сопротивление разряженной батареи позволяет ей принимать более высокую скорость заряда без выделения газов или перегрева, чем когда батарея почти полностью заряжена. Почти полностью заряжен, остается не так много сульфата, чтобы поддерживать обратную химическую реакцию.Уровень зарядного тока, который может применяться без перегрева батареи или разрушения электролита на водород и кислород, известен как «естественная скорость поглощения» батареи. Когда зарядный ток превышает эту естественную скорость поглощения, происходит перезаряд. Аккумулятор может перегреться, и электролит начнет пузыриться. Фактически, часть зарядного тока тратится в виде тепла даже при правильных уровнях зарядки, и эта неэффективность создает необходимость возвращать в батарею больше ампер-часов, чем было вытащено.Подробнее об этом позже.

Как долго прослужит моя батарея?

Есть много вещей, которые могут привести к выходу батареи из строя или резко сократить срок ее службы. Одна из таких вещей - позволить батарее оставаться в частично разряженном состоянии . Мы говорили о том, что сульфат образуется на поверхности пластин аккумулятора при разряде, а также сульфат образуется в результате саморазряда. Сульфат также быстро образуется, если уровень электролита упадет до точки, при которой пластины будут обнажены.Если позволить этому сульфату оставаться на пластинах, кристаллы станут больше и затвердеют до тех пор, пока их невозможно будет удалить загрузкой. Следовательно, доступная площадь поверхности для химической реакции будет постоянно уменьшаться. Это состояние известно как «сульфатирование», и оно необратимо снижает емкость аккумулятора. Батарея на 20 ампер-час может начать работать как батарея на 16 ампер-час (или меньше), быстро теряя напряжение под нагрузкой и не в состоянии поддерживать достаточное напряжение во время проворачивания двигателя для работы системы зажигания велосипеда.Это последнее условие очевидно, когда двигатель отказывается запускаться, пока вы не уберете палец с кнопки запуска. Когда вы отпускаете стартер, напряжение аккумуляторной батареи мгновенно поднимается до достаточного уровня. Поскольку двигатель все еще кратковременно вращается, при включенном зажигании зажигаются свечи зажигания. В следующей части мы увидим, почему повышенное внутреннее сопротивление из-за сульфатирования приводит к снижению мощности, подаваемой на стартер.

Глубокая разрядка - еще один убийца батареи.Каждый раз, когда батарея глубоко разряжается, часть активного материала падает с пластин на дно корпуса батареи. Естественно, остается меньше материала для проведения химической реакции. Если на дне корпуса скапливается достаточно этого материала, пластины могут закоротиться, и батарея выйдет из строя.

Перезарядка - коварный убийца; его эффекты часто не очевидны для невиновного покупателя постоянного зарядного устройства за десять долларов, который оставляет его подключенным к батарее на длительное время.Https://www.batterystuff.com/battery-chargers/#mce_temp_url# заряжается с постоянной скоростью независимо от уровня заряда аккумулятора. Если эта скорость превышает естественную скорость поглощения батареи при полной зарядке, электролит начнет разрушаться и выкипать. Многие мотоциклисты всю зиму хранят велосипед на зарядном устройстве, а весной обнаруживают, что аккумулятор практически разряжен. Кроме того, поскольку зарядка имеет тенденцию окислять положительные пластины, продолжающаяся перезарядка может вызвать коррозию пластин или разъемов, пока они не ослабнут и не сломаются.

Недостаточная зарядка - это состояние, которое встречается на многих мотоциклах. Ваш регулятор напряжения настроен на поддержание напряжения вашей системы на уровне от 14 до 14,4 вольт. Если вы один из тех, кто ездит по автомагистралям между штатами, а ваш вольтметр показывает только 13,5 вольт, потому что вы сжигаете больше огней, чем рождественский дисплей Macy, вы должны знать, что этого напряжения достаточно для поддержания заряда батареи, но недостаточно для полного заряда. перезарядить истощенный.

Помните, мы говорили, что газовыделение происходит, когда весь или большая часть сульфата свинца превращается обратно в свинец и диоксид свинца.Напряжение, при котором это обычно происходит, известное как напряжение газовыделения, обычно чуть выше 14 вольт. Если напряжение в вашей системе никогда не станет таким высоким, и если вы никогда не компенсируете это путем подключения к зарядному устройству дома, сульфат начнет накапливаться и затвердевать, как налет во рту. Рассматривайте периодическую тщательную зарядку как обычную чистку зубов нитью и зубной нитью. Если вы не соблюдаете гигиену полости рта, вы можете пойти к дантисту и попросить его взорвать и поскрести всю эту мерзость.Когда ваша батарея достигает этой стадии, это занавески!

Какой тип зарядного устройства и почему

Ваш генератор переменного тока и стандартное автомобильное зарядное устройство имеют много общего; они стремятся поддерживать постоянное напряжение. Вот проблема с попыткой быстро зарядить сильно разряженный аккумулятор любым из них. Помните, мы обсуждали, как сильное потребление тока может привести к разрядке батареи. Затем, когда кислота диффундирует через элементы, концентрация на поверхности пластин увеличится, и батарея вернется к жизни.

Аналогичным образом, напряжение аккумулятора во время заряда увеличивается из-за концентрации кислоты, которая возникает на поверхности пластин. Если скорость заряда значительная, напряжение будет быстро расти. Конусное зарядное устройство или автомобильный регулятор напряжения резко снизят скорость заряда, когда напряжение поднимется выше 13,5, но соизмеримо ли состояние заряда аккумулятора с напряжением? Нет! Опять же, требуется время, чтобы кислота распространилась по клеткам.

Несмотря на то, что напряжение может быть высоким, электролит на внешней стороне элементов все еще слаб, и батарея может быть на гораздо более низком уровне заряда, чем может указывать напряжение.Только после продолжительной зарядки при пониженном токе будет достигнута полная емкость. По этой причине вы не должны судить о состоянии заряда батареи, измеряя напряжение во время зарядки. Проверяйте его только после того, как дайте батарее посидеть хотя бы час. Напряжение будет уменьшаться и стабилизироваться по мере того, как кислота распространяется по клеткам.

За последние несколько лет несколько компаний разработали зарядные устройства, которые могут быстро заряжать разряженную батарею, а затем удерживать батарею под напряжением, которое не вызывает газообразования и не допускает саморазряда.Их иногда называют «умными зарядными устройствами» или многоступенчатыми зарядными устройствами. Вот как они работают.

Мы сказали, что аккумулятор может принимать гораздо более высокую скорость заряда, когда он частично разряжен, чем когда он почти полностью заряжен. Эти многоступенчатые зарядные устройства используют этот факт, начиная заряд с постоянным током или в режиме «объемной зарядки». Как правило, они обеспечивают зарядку от 650 мА до 1,5 А в зависимости от марки и модели. Этот объемный заряд поддерживается постоянным (или должен быть) до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет 13.5 вольт, что позволяет аккумулятору поглотить большее количество заряда за короткое время и без повреждений. Затем зарядное устройство переключается на постоянное напряжение или «абсорбционный» заряд.

Идея состоит в том, чтобы позволить батарее поглотить последние 15 процентов своего заряда с естественной скоростью поглощения, чтобы предотвратить чрезмерное выделение газа или нагрев. Наконец, эти зарядные устройства переключаются в «плавающий» режим, в котором напряжение батареи поддерживается на уровне, достаточном для предотвращения ее разрядки, но недостаточном для возникновения перезарядки.Различные компании в целом расходятся во мнениях относительно того, каким должно быть это напряжение холостого хода, но обычно оно составляет от 13,2 до 13,4 вольт. Фактически, напряжение холостого хода должно иметь температурную компенсацию от 13,1 В при 90 градусах по Фаренгейту до 13,9 В при 50 градусах. Большинство очень дорогих многоступенчатых зарядных устройств высокой мощности для использования с более крупными батареями RV имеют температурную компенсацию, но, насколько мне известно, ни один из мотоциклов не поддерживает; они используют компромиссную настройку с плавающей запятой.

Итак, я могу просто установить и забыть, верно? Не совсем так.Во-первых, вам нужно время от времени проверять уровень жидкости в аккумуляторе (если у вас нет герметичного аккумулятора). Еще одна проблема - это тренировка аккумулятора. Даже если его удерживать на уровне 13 вольт, постоянное напряжение позволит аккумулятору со временем начать сульфатироваться. Я рекомендую отключать зарядное устройство от большинства из этих устройств не реже одного раза в 60 дней во время сезонного хранения. Дайте батарее отдохнуть пару дней, а затем снова подключите зарядное устройство.

Все еще здесь?

Если вы все еще читаете это, вы настоящий солдат.Я понимаю, что эта тема может сбивать с толку или даже скучать, но наберись духа; Я легкомысленно относился к тебе. Остается гораздо больше невысказанного, чем то, что здесь показано. Это были «Лучшие хиты Battery». Я надеюсь, что этого было достаточно, чтобы заинтересовать вас, не отправляя вас в информационную перегрузку, и, возможно, теперь, когда вы знаете, сколько способов сократить срок службы батареи, вы знаете, почему никто не может предсказать, как долго прослужит батарея. Многие гонщики, которые считают, что отлично заботятся о своих батареях, на самом деле убивают их добротой.

Выберите зарядное устройство для аккумулятора

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

.

Смотрите также