Зарядка свинцовых аккумуляторов или как зарядить свинцовый аккумулятор?

Вопросы об аккумуляторах

1. Что такое зарядка аккумулятора?

П о определению, зарядка аккумулятора - процесс, обратный разрядке аккумулятора (разряду аккумулятора) - во время зарядки, аккумулятор запасает энергию, питаясь от внешнего источника тока.

П осле полной зарядки, аккумулятор накапливает заряд, равный емкости аккумулятора. От внешнего источника тока, за время зарядки, аккумулятор отбирает несколько больший заряд.

2. Как зарядить свинцовый аккумулятор проще и безопаснее всего?

С амый простой и безопасный метод зарядки свинцового аккумулятора - это метод I-U (ток - напряжение). Сначала аккумулятор заряжают постоянным током, а после достижения заданного напряжения, заряжают аккумулятор, поддерживая на нем, постоянное напряжение.

К акой величины должен быть начальный ток зарядки аккумулятора? Для большинства стационарных свинцовых аккумуляторов этот ток написан на корпусе. Максимальная величина зарядного тока составляет от 0.2 до 0.3 емкости аккумулятора. Например, если емкость аккумулятора равна 100 А*час, то ток заряда такого свинцового аккумулятора не может превышать 20 А или 30 А (это решает производитель). Самая старая и самая распространенная рекомендация относительно зарядного тока свинцового аккумулятора: "10 процентов от емкости", верна и сегодня. Любой свинцовый кислотный аккумулятор можно заряжать, начиная зарядку с таким током, без боязни как-то повредить аккумулятор.

К аким должно быть конечное напряжение при зарядке свинцового аккумулятора методом I-U ? Максимальное напряжение не должно превышать 2.3 ± 0.023 В на каждый элемент аккумулятора. Т.е. для свинцового аккумулятора с номинальным напряжением 12В, конечное напряжение зарядки не должно превышать 13.8 ± 0.15 В. Метод I-U чаще применяется при работе аккумуляторов в буферном режиме, поскольку под напряжением 13.8 ± 0.15 В современные герметичные свинцовые кислотные аккумуляторы могут находится на протяжении всего своего ресурса.

С колько времени занимает зарядка свинцового аккумулятора - методом I-U ? В зависимости от начального тока. Если начальный ток равен 20% емкости аккумулятора, то за 5-6 часов аккумулятор заряжается примерно до 90% своей емкости. После перехода к режиму постоянного напряжения, ток зарядки аккумулятора быстро падает и полная зарядка аккумулятора занимает примерно сутки. Есть ли более быстрые способы зарядки свинцовых аккумуляторов? Да, есть, и сейчас мы рассмотрим один из них.

3. Быстрая зарядка свинцового аккумулятора

Д ля быстрой зарядки свинцового аккумулятора нужно заряжать аккумулятор постоянным током (максимальный ток - тот же) до достижения напряжения 14.5 ± 0.2 В (для аккумуляторов с номинальным напряжением 12В), а потом отключить зарядное устройство или перевести его в режим поддержания напряжения 13.8 ± 0.15 В.

М етод быстрой зарядки аккумулятора позволяет полностью зарядить свинцовый аккумулятор примерно за 6 часов (при начальном токе 20% от емкости). Быстрый заряд чаще применяется при эксплуатации аккумуляторов в циклическом режиме.

4. Как влияет температура на зарядку свинцового аккумулятора?

В се, что написано выше, относится к зарядке свинцового аккумулятора при температуре 20 градусов Цельсия, а при других температурах нужно вводить температурную компенсацию зарядного напряжения. Зарядка свинцового аккумулятора возможна в диапазоне температур от -15 ° C до +40 ° C. При увеличении температуры, напряжение заряда должно быть меньше обычного, чтобы избежать перезарядки. А если зарядка аккумулятора производится при пониженной температуре, напряжение зарядки нужно увеличить, чтобы избежать недозарядки. Обычно рекомендуется использовать температурную компенсацию –3 мВ/° С.

4. Что будет, если не соблюдать правила зарядки свинцового аккумулятора?

О писанные выше способы зарядки свинцового аккумулятора позволяют зарядить аккумулятор быстро и безопасно. Они ориентированы на максимальное сохранение ресурса свинцового аккумулятора и замедление старения аккумулятора.

В озможна ли зарядка аккумулятора током, большим, чем максимально допустимый? Да, аккумулятор зарядится, даже если ток зарядки будет превышать установленный производителем максимум. Но, во-первых, если не уменьшить ток хотя бы в конце зарядки, то аккумулятор зарядится не полностью. А во-вторых, во время зарядки большим током перестанет быть эффективным механизм рекомбинации газов внутри герметичного свинцового аккумулятора, и электролит аккумулятора потеряет воду, даже, если потом, в конце зарядки, зарядный ток будет уменьшен. В результате превышения тока даже во время одной зарядки, аккумулятор не проработает весь расчетный ресурс и выйдет из строя раньше.

В озможна ли зарядка аккумулятора очень маленьким током, намного меньшим, чем максимально допустимый, скажем, током в 0.2% от емкости? Да, аккумулятор полностью зарядится даже таким током. Но зарядка аккумулятора будет продолжаться неоправданно долго - несколько недель. Кроме того, значительную часть этого времени аккумулятор будет находиться в разряженном состоянии, что почти эквивалентно хранению свинцового аккумулятора в разряженном состоянии. А это ведет к сульфатации и ускоренному старению аккумулятора. Однократная зарядка очень малым током не выведет аккумулятор из строя, но такие зарядки не следует повторять часто.

Н еправильный выбор конечного напряжения зарядки также опасен для аккумулятора. Недостаточное конечное напряжение приведет к недозарядке аккумулятора, и он сделает шаг в сторону сульфатации. А избыточное напряжение зарядки чревато выделением газов из аккумулятора и потерей воды электролитом. Это еще сильнее уменьшает ресурс аккумулятора, чем зарядка аккумулятора пониженным напряжением.

П ри температуре ниже -15° C зарядка аккумулятора не рекомендуется, поскольку при низкой температуре перестает работать механизм рекомбинации газов внутри герметичного свинцового аккумулятора, и электролит теряет воду.

5. Как определить, правильно ли проведена зарядка аккумулятора.

В полне достаточно соблюдать необходимые параметры зарядки аккумулятора: ток и напряжение (с учетом температуры), и зарядка аккумулятора будет успешной. В конце зарядки современного герметичного свинцового кислотного аккумулятора не должно быть никаких пузырьков, не допустимо даже небольшое выделение газа. Если вокруг предохранительных клапанов аккумулятора обнаружены следы электролита или белый налет, то аккумулятор заряжался неправильно.

П осле зарядки можно проверить аккумулятор тестером аккумуляторов - емкость аккумулятора после зарядки должна полностью восстановиться.

Материалы: http://www.at-systems.ru/quest/new-quest/battery-charging.shtml

Любой автомобильный аккумулятор имеет свойство терять свой заряд со временем. Происходит это по многим причинам, и не важно, пользуетесь ли Вы аккумулятором или нет, а заряд будет уходить.

Конечно, в автомобиле есть бортовой генератор, который и восполняет затраченный батарее заряд. Однако автомобильный генератор не зарядит Вашу батарею полностью, обычно батарея работает в промежуточном, средней заряженности режиме. Это скорее плохо, чем хорошо. Все дело в том, что такой режим может быть хорош летом, а вот с наступлением холодов заряд батареи резко падает. И если летом при заряженности батареи 60% Вы могли без каких-либо проблем завести машину, то зимой Вы после одной-двух неудачных попыток прокрутить стартер разрядите батарею полностью.

Таким образом, автомобильную аккумуляторную батарею время от времени нужно подзаряжать стационарным зарядным устройством. Тем самым Вы доведете заряд батареи практически до 100%, и Ваша батарея будет чувствовать себя явно лучше. При желании Вы также можете прогнать аккумуляторную батарею циклами заряд-разряд несколько раз, тем самым восстановив её полную емкость – со временем при использовании батарею в этом самом промежуточном состоянии заряда её емкость падает. И если у Вас батарея на 60 Ач, то после полугода такого использования в автомобиле, без стационарной подзарядки, Вы можете уже в процессе заряда обнаружить, что емкость снизилась, скажем, до 45 Ач. В таком случае батарею нужно восстанавливать, «раскачивать» циклами заряд-разряд.

Как заряжать свинцово кислотные аккумуляторы? Для этого понадобится зарядное устройство и базовые знания по самому процессу зарядки.

Зарядные устройства бывают импульсные и трансформаторные. Первые более современные, они компактны и дешевы – хотя технически они более сложны. Трансформаторные же устройства потихоньку уходят с массового рынка из-за своего большого веса, габаритов и цены. Но, тем не менее, если у Вас есть трансформаторное зарядное устройство, то не спешите менять его на импульсное – они, как правило, надежнее, да и само их изготовление более качественно.

Зарядные устройства делятся также на автоматические и не автоматические. Первые делают все сами, Ваши участие минимально, вторые же, соответственно, требуют

Так или иначе, зарядка свинцово кислотных аккумуляторов должна происходить в максимальной безопасности. Такие батареи имеют свойство выделять при зарядке газ, и он взрывоопасен. Вполне может случится ситуация, когда Вы слышите, что электролит начинает закипать – процесс срочно нужно прекратить. Таким образом, к батарее нужно иметь свободный доступ, будете Вы её вынимать или нет. А теперь рассмотрим сам процесс, как заряжать свинцово кислотные аккумуляторы.

Поверхность батареи нужно очистить, клеммы затереть до блеска. Откручиваем пробки, если таковые имеются, и замеряем уровень электролита. Если уровень ниже меток – восполняем электролит. Проверить нужно каждую банку. Если уровень будет ниже – будет осыпаться оголенная батарея, а это ускоренная смерть аккумулятора. К тому же, на зиму электролит нужно делать более плотным – так он лучше будет держать заряд на холоде. Если же у Вас батарея необслуживаемая, понятно, ничего Вы сделать не сможете.

Далее нужно подсоединить зарядное устройство. И выставить зарядный ток. Сила тока вычисляется из расчёта, что в амперах численно она должна быть равна одной десятой емкости батареи в Ач. Например, батарея на 60 Ач должна заряжаться током 6 А.

Если же у Вас зарядное устройство не автоматическое, то Вам придется больше контролировать процесс. После выставления зарядного тока через 20 часов его значение нужно уменьшить вдвое и так заряжать еще 2 часа. В последние часы нужно особенно внимательно следить за батареей, чтобы в ней не закипел электролит. Собственно, для этого и понижается сила тока в конце процесса – чтобы смягчить зарядку.

Герметичные необслуживаемые батареи обычно заряжают постоянным напряжением. В таком случае выставляется напряжение 14,4-14,5 В. А ток заряда в процессе будет падать – так как внутреннее сопротивление батареи будет расти.

Стоит также сказать, что очень важно соблюдать температурный режим. Батарею нужно заряжать, когда её температура около 20 градусов. Нельзя заряжать батарею на морозе. В то же время если Вы видите, что температура батареи при зарядке начинает доходить до 50 градусов, то это уже должно настораживать – может закипеть электролит.

Стационарную зарядку батареи рекомендуется делать хотя бы раз в сезон. Регулярная подзарядка продлевает срок службы аккумулятора, раскачивает его емкость. Проделав стационарную зарядку, Вы будете уверены, что сможете без проблем завестись, а Ваша батарея прослужит Вам дольше. При правильном уходе даже обычные кислотно-свинцовые батареи служат 5 лет и более.

Читайте так-же, другие обзоры

• Схема простого зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Тойота Лэнд Крузер 200

Люксовая модель Лэнд Крузера, выпущенная в 2007 .

Хонда Пилот

Хонда Пилот это восьмиместный паркетник, который .

Рено Сандеро Степвей

Модификация стандартного Рено Сандеро, с .

Порше Кайен

Шикарный автомобиль Cayenne, производства Porsche, .

Аукционы по продаже автомобилей от банков

Есть ли смысл приобретать автомобиль не у .

Материалы: http://autogrep.ru/review/219.html

3.2. Заряд свинцово-кислотных аккумуляторных

Алгоритм заряда свинцово-кислотных батарей отличается от алгоритма заряда никель-кадмиевых батарей — более критичным является ограничение напряжения, чем ограничение тока заря­да. Время заряда герметичных свинцово-кислотных батарей со­ставляет 12. 16 ч. Если увеличить ток и применить методы мно­гоступенчатого заряда, его можно сократить до 10 ч и менее. За­рядить герметичные свинцово-кислотные батареи так же быстро, как никель-кадмиевые, нельзя.

Вообще, свинцово-кислотные батареи, как и никель-кадмие­вые, по назначению можно разделить на две большие группы:

Батареи, используемые как основной источник питания,

для которых характерны повторяющиеся циклы заряд/разряд,

т. е. батареи циклического применения.

Батареи, используемые в резервных источниках питания,

например в ИБП, и работающие в буферном режиме.

Соответственно этому делению различаются и возможные методы их заряда: для первой группы применяются методы заря­да при постоянном напряжении заряда и при постоянных значе­ниях напряжения и тока заряда, а для второй — метод двухсту­пенчатого заряда при постоянном напряжении заряда и метод компенсирующего заряда (струйной подзарядки).

Метод заряда при постоянном напряжении заряда

Метод заряда при постоянном напряжении заряда является основным методом для батарей, работающих в циклическом ре­жиме. При таком методе к выводам батареи прикладывается по­стоянное напряжение из расчета 2,45 В на элемент при темпера­туре воздуха 20. 25 °С. Величина этого напряжения может для различных типов батарей от разных производителей незначите­льно отличаться. В технической документации на аккумулятор­ные батареи четко указывают значение напряжения заряда и ин­формацию по его поправкам для тех случаев, когда температура окружающей среды отличается от нормальной (25 °С).

Заряд считается завершенным, если ток заряда остается не­изменным в течение трех часов. Если не осуществлять контроль над постоянством напряжения на батарее, может наступить ее перезаряд. В результате электролиза, из-за того, что негативные пластины перестают активно поглощать кислород, вода электро­лита начинает разлагаться на кислород и водород, испаряясь из батареи. Уровень электролита в батарее снижается, что приводит к ухудшению протекания в ней химических реакций, и ее ем­кость будет уменьшаться, а срок службы — сокращаться. Поэто­му заряд таким методом должен протекать при обязательном контроле напряжения и времени заряда, что позволит увеличить срок службы батареи.

На этот метод заряда следует обратить внимание, как на са­мый простой. Ранее в отечественной литературе при заряде не­герметичных свинцово-кислотных батарей считалось нормой производить их заряд начальным током, равным 0,1С в течение 8. 12 часов при напряжении заряда из расчета 2,4 В на элемент батареи.

На рис. 3.6 в качестве примера показаны характеристики за­ряда 4-, 6- и 12-вольтовых свинцово-кислотных батарей, разря­женных на 50 % и 100 %. Степень разряда определяется напря­жением конца разряда на батарее.

При заряде при постоянном напряжении, зарядное устрой­ство должно иметь таймер для отключения батареи по оконча­нии заряда или другое устройство, обеспечивающее контроль времени или степени заряда батареи и выдающее сигнал отклю­чения управляющему устройству. Это позволит избежать как ее недостаточного заряда, так и перезаряда. Следует помнить, что

Рис. 3.6. Характеристики заряда при разряде батарей на 50 и 100 %

прерывание заряда сокращает срок службы аккумуляторной ба­тареи.

Нельзя заряжать полностью заряженную батарею — переза­ряд может привести к ее порче. При цикличной эксплуатации батареи время заряда не должно превышать 24 часов.

Метод заряда при постоянных значениях напряжения и тока заряда

Рис. 3.7. Характеристики заряда при постоянных значениях напряжения

Используя метод заряда при постоянном напряжении и токе заряда, сначала выставляют ток заряда, равный 0,4С, а затем контролируют величину напряжения, которое к концу заряда при комнатной температуре 20. 25 °С должно составлять 2,45 В на элемент. Время заряда составляет 6. 12 часов в зависи­мости от степени разряда батареи. Графики, характеризующие изменение напряжения на батарее и тока заряда, показаны на рис. 3.7.

Метод двухступенчатого заряда при постоянном напряжении заряда

Метод двухступенчатого заряда при постоянном напряжении заряда, как и следует из его названия, происходит в два этапа: сначала заряд при более высоком напряжении заряда, а затем за­ряд при более низком напряжении заряда (струйный или ком­пенсирующий заряд). Структурная схема зарядного устройства, работающего по этому методу, представлена на рис. 3.8. В него входят источник питания, два ключа напряжения: повышенно­го — SW1 и пониженного — SW2, а также цепь контроля тока заряда, обеспечивающая управление работой зарядного устрой­ства.

Рис. 3.8. Структурная схема зарядного устройства для двухступенчатого заряда

Рис. 3.9. Характеристики двухступенчатого заряда

Работу зарядного устройства поясняет график характеристи­ки заряда (рис. 3.9). Заряд начинается с подачи на батарею по­вышенного напряжения заряда через ключ SW1. При этом ток начала заряда выбирают, как правило, равным 0,15С, а время первого этапа заряда — 10 ч. По мере заряда батареи ток заряда уменьшается, и, когда его значение достигнет определенной ве­личины, произойдет выключение ключа SW1 и включение клю-

ча SW2. Зарядное устройство перейдет в режим струйной подза­рядки малым током (обычно 0,05С).

При двухступенчатом заряде начальный ток первого этапа не должен превышать значения 0,4С, а ток струйной подзарядки — 0,15С. Типовые значения напряжений заряда при различных температурах окружающей среды приведены в табл. 3.2.

Напряжение батареи, В

Как было сказано выше, такой метод заряда используется в системах резервного питания: в источниках бесперебойного пи­тания компьютеров и аппаратуры связи, в системах аварийного освещения и т. д. Его важным преимуществом является сокра­щенное время заряда батареи при переходе из рабочего режима в дежурный, до состояния струйной (компенсационной) подзаряд­ки при малой величине тока заряда.

Данный метод нельзя применять, если батарея работает в буфере с нагрузкой (т. е. если нагрузка соединена с ней парал­лельно).

Метод компенсирующего заряда

Метод компенсирующего заряда, который называют также методом струйной подзарядки, обычно применяют на заключи­тельной стадии процесса заряда. Однако применяют его и как самостоятельный метод заряда при заряде свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, работающих в дежурном режиме. На рис. ЗЛО представлена структурная схема источника бесперебой­ного питания, в котором аккумуляторная батарея играет роль вторичного — резервного источника питания и большую часть времени работает в дежурном режиме.

В таком источнике в случае сбоя основного источника в ра­боту вступает аккумуляторная батарея. Если ее разряд был не­продолжительным, и емкость снизилась незначительно, то для

казано устройство контроля процесса заряда) представлена на рис. 3.11.

Рис. ЗЛО. Структурная схема источника бесперебойного питания

заряда будет достаточен компенсирующий заряд батареи, кото­рый обеспечит постепенное восстановление ее рабочей емкости. Однако при глубоком разряде потребуется применение другого зарядного устройства, способного обеспечить достаточно высо­кий ток заряда. В случае глубокого разряда и последующей за ним струйной подзарядке может произойти сульфатация плас­тин батареи со всеми вытекающими последствиями.

При таком методе заряда следует также учесть, что длитель­ный заряд при незначительных колебаниях напряжения заряда существенно снижает срок службы батареи. Поэтому должна быть предусмотрена его стабилизация. Отклонение напряжения заряда от нормы не должно превышать ±1 %. Кроме того, по­скольку зарядные характеристики зависимы от температуры окружающей среды, зарядное устройство должно иметь схему термокомпенсации.

Нельзя утверждать, что компенсирующий заряд столь поле­зен для свинцово-кислотных батарей, потому что этот метод обычно используют в двух случаях: при их незначительном раз­ряде и для подзарядки заряженных батарей с целью компенса­ции их саморазряда.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов недопустим недо­статочный заряд, т. к. это приводит к сульфатации отрицатель­ных пластин, недопустим и перезаряд, вызывающий коррозию положительных пластин. При компенсирующем заряде, если он продлится слишком долго, начнется перезаряд батареи и, кроме того, будет происходить выкипание электролита.

Метод плавающего заряда

Заряд называется плавающим в том случае, если аккумуля­торная батарея подключена параллельно нагрузке, и он происхо­дит постоянно. Упрощенная схема подключения батареи (не по-

Р ис. 3.11. Система с зарядкой батареи методом плавающего заряда

При такой схеме включения особые требования предъявля­ются к выпрямителю источника питания. Его выходной ток складывается из тока заряда аккумуляторной батареи и тока на­грузки. Нагрузочная способность источника питания должна быть настолько высокой, чтобы его выходное напряжение при максимальном токе нагрузки оставалось практически неизмен­ным. Напряжение плавающего заряда выбирают из расчета 2,23. 2,3 В на элемент батареи при температуре 20 °С. При изме­нении температуры в пределах -30. 50 °С оно может изменяться от 2,55 до 2,15В соответственно. Источник питания должен быть стабилизированным, и колебания напряжения не должны пре­вышать 30 мВ на элемент.

Метод многоступенчатого заряда

Зарядное устройство многоступенчатого заряда производит его в три ступени: заряд постоянным током, основной заряд и компенсирующий заряд. Заряд постоянным током протекает примерно в течение 5 ч и обеспечивает заряд батареи до 70 % ее емкости, оставшиеся 30 % емкости она «добирает» в течение медленного основного заряда. Основной заряд длится следую­щие 5 ч, и именно он обеспечивает «здоровье» аккумуляторной батареи. Его можно сравнить с коротким отдыхом после сытного обеда, предшествующего работе. Если батарея зарядилась не полностью, она постепенно начнет терять способность достигать состояния полного заряда, и ее емкость уменьшится. Третья сту­пень зарядного цикла — струйная подзарядка, которая компен­сирует саморазряд полностью заряженной батареи. В табл. 3.3 дана сравнительная характеристика основных методов заряда.

Метод заряда/ Приложения

Время заряда не менее 6 ч; заряд при по­стоянном напряжении заряда

Двухступенчатый заряд при постоянном нап­ряжении заряда

Заряд при по­стоянном токе заряда

Цикличный (основ­ной) заряд

Напряжение заряда 7,25. 7,45 В для 6-вольтовых и 14,5. 14,9 В для 12-воль-товых батарей. Начальный ток заряда 0,4С и менее

Компенсирующий заряд (струйная подзарядка)

Напряжение заряда 6,8. 6,9 В для 6-воль­товых и 13,6. 13,8 В для 12-вольтовых ба­тарей

Начальный ток заряда около 0,15С. Заряд в режиме струйной под­зарядки - около 0.05С

Напряжение заряда 6,8. 6,9 В для 6-воль­товых и 13,6. 13,8 В для 12-вольтовых ба­тарей. При плавающем заряде компенсиру­ются флуктуации напряжения нагрузки

Обычно используется при заряде двух и более батарей, разряженных до одинаково­го состояния

Аппаратура и системы общего назначения, переносные (в сумках) сотовые телефоны, ИБП, светильники, электроинструмент

Медицинское обору­дование, радиостан­ции

В случае, если произошел глубокий разряд батареи, необхо­димо срочно произвести ее восстановительный заряд. Сделать это следует как можно быстрее, т. к. хранение сильно разряжен­ной свинцово-кислотной батареи приводит к сульфатации ее пластин и снижению емкости или вообще к ее выходу из строя.

Восстановительный заряд проводят при постоянном напря­жении заряда и начальном токе заряда, равном 0,1. 0,25С в те­чение 24 часов. Вид его зарядной характеристики показан на рис. 3.12.

Если батарея сульфатирована, она плохо «берет» заряд. При незначительной сульфатации с ней можно бороться. Для этого используют метод заряда асимметричным током. Принцип его прост: параллельно аккумуляторной батарее подключают нагруз­ку, и заряд происходит импульсами тока. Во время действия им­пульса зарядного тока происходит заряд батареи, а когда он не действует, батарея разряжается на нагрузку. Более подробно об

Рис. 3.12. Вид характеристики восстановительного заряда

этом методе рассказано ниже, в главе «Схемотехника зарядных устройств».

Материалы: http://gigabaza.ru/doc/91415-p7.html