Ликбез по кислотным аккумуляторам
Для систематизации знаний по аккумуляторам, применяемым в самодеятельном строительстве электромобилей, написана эта статья. В статье рассматриваются только свинцово-кислотные аккумуляторы, как наиболее реальные для использования в самодельных электромобилях. О других аккумуляторах почитайте на сайте Дмитрия Спицына http://sdisle.com/battery/index.html
1. Сравнительные характеристики типов батарей
Характеристики
|
Lead Acid
|
NiCd
|
NiMH
|
Li-ion
|
Li-ion polymer
|
Дата появления первых коммерческих образцов
|
1970
|
1950
|
1990
|
1991
|
1999
|
Плотность, Вт∙час/кг
|
30-50
|
45-80
|
60-120
|
110-160
|
100-130
|
Максимальное число циклов заряда/разряда
|
300
|
1500
|
500
|
1000
|
500
|
Время заряда, час
|
8-16
|
1
|
2-4
|
2-3
|
2-3
|
Саморазряд за месяц, %
|
5
|
20
|
30
|
10
|
~10
|
Напряжение элемента, V
|
1,25
|
1,25
|
1,25
|
3,6
|
3,6
|
Минимальная рабочая температура, °C
|
-20
|
-40
|
-20
|
-20
|
0
|
Необходимость разряжать
|
2 раза в полгода
|
1 раз в месяц
|
1 раз в 3 месяца
|
Не нужно
|
Не нужно
|
2. Разновидности аккумуляторов
Существует как минимум три разновидности свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АКБ), используемых в автомобилях . Наиболее распространенная конфигурация АКБ имеет 6 элементов, каждый из которых вырабатывает напряжение около 2.1 вольт. Отсюда полное напряжение на АКБ около 12.6 вольт.
Слова "около" из двух предыдущих пердложений это как раз то самое, что приводит к неприятностям, когда система зарядки автомобиля не сооствествует типу установленной АКБ.
Три главных компонента химического процесса внутри АКБ – это свинец, оксид свинца и серная кислота. К сожалению, чистый свинец слишком мягок, чтобы выдерживать механические нагрузки, возникающие при эксплуатации. Поэтому в свинец добавляют около 6% сурьмы, чтобы повысить его механическую прочность. Это в свою очередь порождает другую проблему – большой расход воды.
Добавки сурьмы в свинцовые решетки выполняют роль катализатора гидролиза воды, недостатка под названием "кипение" (т.е потери водорода и кислорода во время использования АКБ), что приводит к необходимости частого долива воды. Поэтому производители АКБ искали другие материалы, которые могли бы увеличивать прочность свинцовых решеток. В начале 1970-х как в положительный, так и в отрицательный электроды добавили кальций. Это снизило кипение настолько, что позволило производителям заявить о создании так называемых необслуживаемых АКБ.
Однако, свинцово-кальциевые АКБ оказались не очень стойкими по отношению к циклированию (глубоким циклическим разрядам-зарядам). Это свойство делает их непригодными для таких применений как питание силовых моторов на рыболовецких судах. Они также требуют более высокого зарядного напряжения. Компания Дженерал Моторс провела исследование зарядных характеристик свинцово-кальциевых АКБ и установила напряжение реле регулятора 14.8 вольт для автомобилей, укомплектованных АКБ "Delco Freedom II". Более низкое значение не дает полной зарядки. Но такой уровень зарядного напряжения слишком высок для свинцово-сурьмянистых АКБ и будет приводить к быстрой потере воды в них.
Третий тип АКБ, часто используемый в автомобилях, имеет смешанную или гибридную конструкцию. У таких АКБ положительные решетки выполнены из сплава с сурьмой, а отрицательные - с кальцием. Расход воды значительно уменьшен, хотя регулярные проверки уровня по прежнему рекомендованы. Гибридные АКБ более стойки к циклированию чем свинцово-кальциевые, но все же не так хороши как исходные свинцово-сурьмянистые. Большинство автомобилей, комплектуемых гибридными АКБ, имеют выставленное напряжение реле регулятора 14.3 вольт, хотя сообщалось, что более высокое значение 14.8 вольт у автомобилей Дженерал Моторс не нанесет вреда гибридным АКБ, если регулярно следить за уровнем электролита.
Четвертый тип, "гелевые", уже стали использоваться в автомобилях. В ранних сообщениях производители рекомендовали заряжать их напряжением от 13.8 до 14.1 вольт , намекая на их гибридную природу. Однако, они также не дают пользователю возможности добавлять воды, поэтому они в действительности могли бы быть свинцово-кальциевыми.
В настоящей статье для будем вести речь о свинцово-сурьмяных и гелевых, имеющих практически одинаковые напряжения заряда, либо оговаривать если в разго-
вор привлекаются другие аккумуляторы. Будьте внимательны.
Особенно будьте внимательны при установке аккумуляторов на автомобиль.
2. Условия хранения аккумуляторов
Параметры
|
Аккумулятор
|
Ni-Cd
|
Ni-MH
|
Pb-H2SO4
|
Li-ion
|
Рекомендуемое состояние хранения
|
Разряженный полностью (до 1 В)
|
Заряженные на 50 %
|
Заряженные
|
Заряженные на 50 %
|
Допускаемый диапазон температуры хранения °С
|
-20 - +45
|
-20 - +30
|
-
|
-
|
Рекомендуемый диапазон температуры хранения °С
|
+5 - +25
|
+5 - +25
|
-15 - +30
|
+5 - +25
|
Периодичность переподготовки, мес.
|
12
|
6
|
8-12
|
12
|
Хранение герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей во избежание сульфатации пластин происходит в заряженном состоянии. Если батареи не используются продолжительное время, рекомендуется их периодический (1 раз в 8 месяцев) подзаряд в течение 6-12 ч при постоянном напряжении 2,45 В/ак. Если свинцово-кислотные аккумуляторы хранились при температуре ниже -20 °С, то подзаряд должен проводиться 1 раз в год в течение 48 ч при постоянном напряжении 2,275 В. Хранение при температуре выше 30 °С не рекомендуется. После хранения при температуре из рекомендованного интервала подзарядка может быть выполнена в течение 6-12 ч постоянным током 0,05 С. Конец срока службы батареи согласно ГОСТ 959.0-84 наступает, когда ее емкость составляв 40% от С.
Все рекомендации настоящей статьи справедливы при условии что плотность электролита в пределах нормы. Полностью аряженный аккумулятор имеет плотность электролита 1,27. Признаки полного заряда: обильное газовыделение даже при малом зарядном токе, напряжение на батарее более 14.4 вольт, плотность электролита не изменяется в течение 2-3 последних часов. При разряде кислота из электролита в результате внутренних процессов переходит из жидкого состояния (электролит) в твердое соединение на пластинах аккумулятора, и каждое уменьшение плотности на 0,01 ед. равно 6% потери "силы" аккумулятора, т. е., грубо говоря, расходование 100% силы аккумулятора приводит к уменьшению плотности на 0,16 - 0,17 ед., а это значит, что в разряженном аккумуляторе плотность составляет 1,27-0,17=1,1. При заряде происходит обратный процесс: кислота из "твердых" соединений на пластинах переходит в жидкое состояние, следовательно, плотность при заряде повышается. В зимнее время допускается плотность увеличивать до 1.9 , но не обязательно.
3. Заряд свинцово-кислотного аккумулятора.
Заряд батарей должен осуществляться в режиме, при котором ток сильно понижается к концу заряда. Используется несколько стратегий заряда , которые требуют оборудования различной сложности и стоимости. Наиболее простое и дешевое оборудование осуществляет заряд при постоянном напряжении 2,4-2,45В/ак (потенциостатический режим). Заряд считается законченным если ток заряда остается неизменным в течении 3-х часов. Но чаще применяют комбинированный режим, при котором начальный ток ограничивают, а по достижении заданного напряжения, заряд проводится при стабилизации напряжения (рисунок 1). Заряд проводится при постоянном токе 0,1С на первом этапе и при постоянном напряжении источника тока на втором. Большинство производителей советуют проводить заряд циклируемых батарей при постоянном напряжении 2,4В на аккумулятор.
Ускорение процесса заряда достигается при повышении тока на первой стадии заряда, но в соответствии с советами производителей не более чем до 0,3С. В конце заряда для большей безопасности может быть применена еще одна ступень заряда: при снижении напряжения источника питания до напряжения подзаряда аккумулятора 2,30-2,35 В.
Рис.1. Зарядные кривые герметизированной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи при комбинированном режиме заряда нормированным током 0,1С и нормированным напряжением 2,45В/эл для циклического режима:
1-напряжение, 2-зарядная емкость, 3-ток заряда
Заряд аккумуляторных батарей, используемых, для работы в буферном режиме, проводится как правило при более низком напряжении (2,23-2,275 В).
Рис.2.1 Зарядные кривые герметизированной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи при комбинированном режиме заряда нормированным током 0,1С и нормированным напряжением 2,3В/эл для буферного режима:
3-напряжение, 1-зарядная емкость, 2-ток заряда
(прерывистая линия - идеальный процесс)
Рис.2.2 Зарядные кривые свинцово-кислотной (кальциевой) аккумуляторной
батареи при комбинированном режиме заряда нормированным
током 0,1С при температуре наружного воздуха
Глубокий разряд: По сравнению со щёлочными батареями, кислотные батареи в том числе VRLA батареи очень чувствительны к глубокому разряду. В результате уменьшается ёмкость и сокращается срок службы. Если батареи получили глубокий разряд и находились в этом состоянии несколько дней, они могут восстановиться без потерь ёмкости при правильном заряде. Однако данных ситуаций, по возможности, следует избегать. На графике показана характеристика заряда после глубокого разряда.
Рекомендации по устранению последствий глубокого разряда:
1.Номинальную ёмкость можно восстановить после 2-х или 3-х глубоких разрядов. При превышении этого лимита батарея может не набрать номинальную ёмкость.
2.Обычно зарядка происходит постоянным напряжением 2.45В/Эл или постоянным током 0.05СА. Заряд постоянным напряжением с 2.25В до 2.27В/Эл может быть недостаточным до достижения номинальной ёмкости. В этом случае необходимо повторить заряд 2 или 3 раза. Этот график показывает характеристику заряда после глубокого разряда и хранения батареи в незаряженном состоянии. По графику видно, что зарядный ток не уменьшается в начальном периоде заряда. Но с течением времени заряда он начинает постепенно уменьшаться.
Указанные напряжения заряда не требуют изменения при заряде в некотором интервале температуры (обычно от 5 до 35 °С). За пределами указанного температурного интервала, требуется компенсация влияния температуры: повышение напряжения при пониженных температурах и снижение при более высоких.
Рис.4. Рекомендуемое напряжение заряда при разных температурах для герметизированного свинцово-кислотного аккумулятора
(также смотри рисунок 2.2)
Саморазряд свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.
Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен по сравнению с вентилируемыми аккумуляторами и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев. Для сравнения в классических вентилируемых батареях саморазряд заряженной батареи после бездействия в течение 14 суток при температуре наружного воздуха (20+; -5С) не должен превышать 10 % номинальной емкости, а после бездействия в течение 28 суток - 20 %.
Продолжительное хранение батареи в разряженном состоянии приводит к быстрой потере ее работоспособности.
Рис.5. Действие температуры на остаточную емкость герметизированного свинцово-кислотного аккумулятора:
1-40°С, 2-20°С, 3-10°С, 4-0°С
4. Как обращаться с необслуживаемыми аккумуляторами
В разделе затрагиваются базисные моменты, знание и практическое использование которых позволит получить больший срок жизни вашей батареи. Можно встретить аббревиатуры батарей: VRLA (Valve Regulated Lead Acid batteries) – батареи с регулируемыми клапанами SLA (Sealed Lead Acid batteries) – герметизированные свинцово-кислотные батареи AGM (Absorbed Glass Mat) – впитывающие прокладки из стекловолокна. VRLA и SLA являются технически индентичными. Часто случается некоторая путаница с применением данных аббревиатур, однако использование аббревиатур SLA и VRLA для необслуживаемых свинцово-кислотных батарей отличаются в них только областью применения и емкостью (SLA – для батарей емкостью до 30А*ч, VRLA – для более емких батарей). Для понимания процессов старения в герметизированных свинцово-кислотных батарей необходимо помнить о том, что необслуживаемые свинцово-кислотные батареи разработаны с низким потенциалом перезаряда (диктуется необходимостью снижения объема газов, выделяемых в фазу интенсивного газовыделения, "добивки"). Следствием данного конструктивного решения является сложность выбора алгоритма заряда – поскольку батарея никогда полностью не заряжается постепенно увеличивается сульфатация пластин. С другой стороны при применении перезаряда уменьшается сульфатация, но из-за конструкции SLA батареи происходит повышенная коррозия положительного электрода, что приводит к выходу аккумулятора из строя. В следствие этого требуется придерживаться рекомендаций производителя по поводу алгоритма заряда SLA батареи.
Следует помнить, что температура аккумулятора сильно влияет на срок его жизни. Превышение температуры, при которой аккумулятор длительно работает, на каждые 10°C приводит с сокращению времени жизни в 2 раза. Справедливо также обратное замечание. Также следует отметить, что нижний температурный предел у SLA батарей также ограничен, и чем больше разряжена батарея, тем хуже ее рабочие характеристики при низких температурах.
При использовании VRLA батарей необходимо, чтобы все элементы имели очень близкие характеристики. Поскольку при использовании батареи возникает разбалансировка напряжений на различных элементах, необходима процедура эквализации аккумуляторов в батарее. Эквализация достигается путем увеличения напряжения на каждой ячейке до 2,5В в течение двух часов. Процедура эквализации проводится раз в 6 месяцев, или чаще, если указано производителем батареи.
Желательно поддерживать батарею в заряженном состоянии и избегать глубоких циклов разряда. Для нивелирования глубины разряда применяются более емкие батареи. Разряд VRLA батареи меньше чем 2,1В на аккумуляторную банку приводит к сульфатации пластин. Для уменьшения уровня сульфатации в конце заряда рекомендуется применять заряд постоянным напряжением 2,4В на элемент в течение 2х часов. Длительность заряда желательно расчитывать, исходя из 14 часов, увеличение времени заряда с 8 до 14 часов увеличивает время жизни батареи при соблюдении алгоритма заряда, рекомендуемого производителем.
В связи с повышенным требованием к точности соблюдения параметров заряда для необслуживаемых батарей необходимо правильно выбирать зарядное устройство. Допустимая пульсация зарядного тока ограничена, обычно в пределах до 2,5% от номинального напряжения (измеряется при нагрузке зарядного устройства максимальным током для данного зарядного при отключенном аккумуляторе). Это означает, что необслуживаемые аккумуляторы необходимо использовать совместно с импульсными зарядными устройствами, работающими на частоте в десятки килогерц и обеспечивающими постоянное напряжение (не пульсирующее в такт с напряжением в сети 220В 50Гц). Также желательно иметь зарядное устройство с температурным датчиком, поскольку при заряде повышается температура аккумулятора, вместе с температурой растет емкость, с ростом емкости зарядный прибор может перезарядить батарею свыше необходимого уровня, что приводит к еще большему росту температуры и, как минимум, к ухудшению параметров батареи. Подобная ситуация существует и при заряде батареи при низких температурах.
Буквы AGM означают Absorbed Glass Mat – впитывающие прокладки из стекловолокна. Идея очень проста: в аккумуляторах вместо конвертов-сепараторов, увеличивающих внутреннее сопротивление батареи, между пластинами вложены «промокашки» из стекловолокна, причем весь пакет сильно сжат упругим пластиковым корпусом батареи. Электролит (он обычный, в отличие от настоящих гелевых батарей, где его загущают добавками двуокиси кремния) поднимается по прокладкам, как по фитилю. Сильное сжатие пластин не дает осыпаться активной массе и уменьшает внутреннее сопротивление. В результате такие батареи отдают больший ток и, как утверждают, служат до 12 лет!
Еще одно очень важное свойство батарей AGM заключается в их устойчивости к частым циклам перезаряда и к глубокому разряду.
Пока батареи AGM освоили лишь несколько крупных производителей, причем шкала номинальных емкостей не столь широка, как у обычных аккумуляторов.
На срок службы герметизированных аккумуляторов значительно влияет точность поддержания напряжения постоянного подзаряда. При превышении этого параметра в течение длительного времени в гелевых аккумуляторах начинает срабатывать аварийный клапан, и со временем высыхает электролит, отчего внутреннее сопротивление аккумуляторов увеличивается, а емкость уменьшается.
Электрические и эксплуатационные характеристики герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов
Напряжение разомкнутой цепи свинцово-кислотных аккумуляторов линейно возрастает с ростом степени заряженности аккумулятора (рисунок 1). По значению напряжения разомкнутой цепи можно судить о степени разряда свинцового аккумулятора.
Рис.1. Зависимость напряжения разомкнутой цепи свинцово-кислотного аккумулятора от уровня заряженности
Номинальной емкостью любых свинцово-кислотных аккумуляторов считается емкость, полученная при разряде в течение 20 ч, т.е. током 0,05С. Отдаваемая аккумулятором емкость значительно зависит от тока разряда, который может достигать нескольких С. Типичные разрядные характеристики при различных токах нагрузки показаны на рисунке 2. Из рисунка видно, что от тока разряда зависит также и конечное разрядное напряжение свинцового аккумулятора.
Рис.2. Разрядные характеристики герметизированной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи
Герметизированные свинцовые аккумуляторные батареи работоспособны в интервале температур от -30 до +50 °С, чаще гарантируется работоспособность при температуре не ниже -15 °С. При более низких температурах возможности разряда мешает замерзание электролита. Работоспособность аккумуляторов при низких температурах может быть обеспечена увеличением концентрации электролита, как это и делается в специальных аккумуляторах.
Факторы влияющие на срок службы Самое большое влияние на срок службы герметизированного свинцово-кислотного аккумулятора оказывают: рабочая температура, глубина разряда и величина перезаряда, а также периодичность срабатывания клапана для сброса газа.
Рис.6. Зависимость срока службы герметизированной свинцово-кислотной батареи от глубины разряда
Рис.7. Зависимость срока службы герметизированной свинцово-кислотной батареи от температуры при работе в буферном режиме
На рисунках 6 и 7 изображено изменение срока службы в зависимости от глубины разряда и температуры окружающей среды. Превышение температуры на 10 градусов сокращает срок службы почти в два раза. Герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторы очень чувствительны к перезаряду. На рисунке 8 изображено, как быстро уменьшается срок их службы при работе в режиме постоянного подзаряда при повышении напряжения (и тем самым - тока подзаряда) источника питания подключенного к аккумулятору.
Рис.8. Воздействие режима заряда на срок службы герметизированной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи при работе в буферном режиме
Следует помнить, что при заряде герметизированных аккумуляторов их температура может быть значительно выше температуры окружающей среды. Это связано как с разогревом аккумуляторов из-за реакции рекомбинации кислорода, так и с неудовлетворительным отводом тепла от плотноупакованной батареи. Разница температур особенно ощутима при ускоренном режиме заряда. Если нельзя избежать существенного увеличения температуры, то при заряде следует вводить корректировку напряжения источника питания.
Переразряд также вреден для свинцово-кислотных батарей, как и перезаряд. При многократных переразрядах уменьшается разрядная емкость и понижается срок службы аккумулятора. Такие же изменения могут происходить и при продолжительном хранении батарей в разряженном состоянии.
В связи с расширением сферы применения герметизированных свинцовых аккумуляторов до обитаемых комплексов специального назначения, где должны применяться мощные источники тока с большим напряжением, стало необходимым исследование последствий возникновения аварийных ситуаций в эксплуатации. Такие ситуации могут происходить как при разбалансировании характеристик аккумуляторов, составляющих батарею, так и в результате ошибочного обслуживания батарей или отказе управляющего оборудования. В этом случае при перезаряде или переразряде батарей, приводящем к переполюсованию наиболее слабых аккумуляторов, может произойти разгерметизация аккумуляторов или даже разрушение их баков.
Было доказано, что повреждение корпуса приводит к снижению отдаваемой емкости, но более серьезных проблем не возникает. Даже при полном разрушении контейнера аккумулятора емкость его стала меньше только на 14 %, так как электролит не вытекает, а задерживается в порах электродов и сепаратора. При вскрытии 5 % площади контейнера, аккумуляторы оставались годными для циклирования при снижении разрядной емкости на 15-20 %.
При продолжительном перезаряде (током 0,25 Сн) как свежих аккумуляторов, так и после полтора года эксплуатации в режиме постоянного подзаряда, а также при заряде аккумуляторов при завышенном напряжении (2,6В), чрезвычайного разогрева аккумуляторов не происходило. Температура стабилизируется спустя 4-6 ч на уровне 50-70 °С или затем медленно понижается. Но из-за выброса газов через аварийный клапан происходит осушение аккумуляторов и быстрая их деградация.
Современные герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи обладают достаточно высокими удельными энергетическими характеристиками (до 40 Втч/кг и 100 Втч/л). Они работоспособны в буферном режиме при нормальной температуре в течение продолжительного периода (более 10 лет), а при циклировании обеспечивают несколько сотен циклов до потери 20 % емкости.
Графики зависимости ёмкости от температуры и разрядного тока.
При температуре 25ºС при разрядном токе 0.05СА отдаваемая ёмкость составляет 100%. Конечное напряжение разряда указано в таблице.
Следует избегать режимы работы ниже -15ºС и выше 50ºС.
5. Гелевые аккумуляторные батареи
Этот пункт является продолжением и дополняет предыдущий в части батарей SLA. Системы бесперебойного электроснабжения позволяют в критических ситуациях без сбоев в работе предприятия осуществлять электропитание до восстановления внешнего электроснаб-жения или включения аварийных источников питания. Эти системы построены на использовании специального оборудования – источников бесперебойного питания на основе мощных аккумуляторов нового типа (например, гелиевых). Гелевые GEL (Gelled Electrolite) и AGM (Absorption Glass Matt) аккумуляторы, разработанные в конце 50-х годов, имеют много преимуществ перед обычными жидкостными. В гелевых кислота связана силикагелем и обычный электролит загущен до состояния густой массы в виде желе, а в AGM кислотой пропитаны микропористые стекловатные маты, размещенные между пластинами (чтобы электролит не плескался и не выливался). В состав гелевого электролита обычно входят пирогенизированная кремниевая кислота, разбавленная серной кислотой, и стабилизирующие добавки. Гель заливается в корпус аккумулятора и застывает в заводских условиях, после чего в течение нескольких суток происходит усадка гелевой массы, образование в ней микропор и трещин, необходимых для протекания процессов рекомбинации. AGM выглядят понадежнее гелевых – если уж гелевый аккумулятор закипел, то недалеко и до разбухания и взрыва. Дело в том, что в геле образуются разрывы (газовые пузыри) и внутреннее сопротивление резко возрастает. Пузыри из стекловаты могут уйти, а вот разрывы от пузырей газа в геле восстанавливаются достаточно медленно. Гелевые АКБ были специально разработаны для военной и авиационной промышленности. Стойкие к частичному разрушению корпуса (попадание пули или осколков), гелевые АКБ выдают ток даже при разрушении - электролит из них не вытекает. Также гелевые аккумуляторы подходят для военной авиации с ее высокими перегрузками, так как не разливаются и работают в любом положении. При одинаковой емкости аккумуляторов отдача от гелевого будет больше, чем от обычного. Недавно на рынке появились спиральные гелевые АКБ. Благодаря другому, оптимизированному методу упаковки пластин производители добились уменьшения расстояния между ними и увеличения эффективной поверхности, что снижает внутреннее сопротивление и влияние высокой вязкости элкектролита. Поэтому у гелевого АКБ со спиральными электродами емкостью 55 Ач ток отдачи может быть эквивалентным жидкостно-кислотному АКБ на 150-200 Ач. Необходимо только помнить, что гелевые аккумуляторы требуют очень точного поддержания тока подзарядки, для чего могут даже потребоваться контроллеры зарядки на основе микропроцессоров.
Наиболее современная технология AGM (Absorptive Glass Mat) вновь вернулась к жидкой кислоте, но теперь электролит удерживается в порах пластин, сплетенных из тончайших стеклянных волокон. Использование стекловолокна позволяет не только герметизировать корпус, но и сохранить работоспособность батареи даже в случае повреждений наружной оболочки. AGM-батареи нечувствительны к колебаниям температуры, очень стойки к глубоким разрядам, долговечны, виброустойчивы и могут работать хоть лежа на боку, но боятся перезаряда. AGM-батареи дешевле гелевых, но по использованию гелевый аккумулятор предпочтительнее, так как он допускает разрядку небольшими токами практически до нуля без опасности возникновения необратимых процессов (в отличие от обычного). По своей сути гелевый аккумулятор является силовым (тяговым) аккумулятором, наиболее подходящим для электромобилей и погрузчиков, а также для систем резервного электроснабжения. Стоимость стандартного гелевого аккумулятора емкостью 55 Ач достаточно высока – обычно от 7000 рублей. Недостатки герметизированных гелевых аккумуляторов, которые отмечают многие специалисты, следующие:
- меньше реальный срок службы вследствие невозможности ремонта,
- высокая чувствительность к пульсациям напряжения,
- опасность вхождения в режим терморазгона,
- недопустимость частых глубоких разрядов,
- необходимость точного поддержания напряжения постоянного подзаряда,
- сложность осуществления контроля.
6. Заслуживают отдельного внимания
Аккумуляторы Minn Kota
(тел в С-Питере (812) 925-30-14)
(тел в Москве (495) 997-88-69.)
( Москва (495) 995-8005)
Компания Minn Kota, мировой лидер в производстве подвесных лодочных моторов, предлагает высококачественные аккумуляторные батареи. Эти батареи являются неотъемлемой частью "системы троллингового мотора Minn Kota". Разработаны специально для электромоторов Minn Kota. От 18 до 20 часов использования в обычных условиях без подзарядки. Эргономичная фиксация зажимов к проводам при помощи барашковой гайки. Удобная ручка позволяет без проблем переносить батарею, а пластиковая оболочка исключает возможность электрического контакта и коррозии. Троллинговые/стартовые кислотные аккумуляторы для лодочных электромоторов, стартеров автомобилей и бензиновых лодочных двигателей. Специальная конструкция аккумуляторов с мембранным пористым сепаратором в отличии от стартовых аккумуляторов допускает глубокие разряды и обеспечивает максимальное количество циклов "глубокий разряд - заряд".Безусловно, что время разряда определяет количество отдаваемой энергии. В ТТХ АКБ даны параметры емкости для 20-ти или 10-ти часового разряда. Касательно приличных батареек, еще и пятичасовой. В течение часа СК АКБ дай бог, чтобы отдали половину.
Аккумуляторы двойного назначения
MK 24DP (cтартовы/тяговый), MK 27DP(тяговый), MK 24 AGM (тяговый), MK 27 AGM, MK 31 AGM (тяговый),
Наименование
|
Емкость
|
Максимальный
ток
|
Вес
|
Размеры
|
Цена в 2006г
|
МК-24DP
|
72
|
575
|
18.5
|
28.6x17x24.8
|
3300
|
MK-27DP
|
85
|
675
|
22
|
32.4x17x24.8
|
3800
|
MK24DC
|
85
|
540
|
21
|
28,6x17x24,8
|
4500
|
MK27DC
|
105
|
650
|
25
|
32,4x17x24,8
|
5000
|
MK31DC
|
130
|
820
|
30
|
35,5x1x24,8
|
6300
|
|
|
|
|
|
|
Аккумуляторы OPTIMA
Характеристики аккумуляторов Оптима
- свинцово-кислотные аккумуляторные батареи 12 Вольт
- необслуживаемые, герметичные, не требующие доливки воды и замены электролита
- между слоями химически чистого свинца, свернутого в рулон, проложено
микропористое волокно, пропитанное электролитом
- устанавливаются в любом положении – на бок и даже вверх дном
- сохраняют технические характеристики в диапазоне температур от -60 до + 80 С
- долговечнее в 4 раза обычных батарей
- АКБ с красной крышкой – стартовые (для запуска двигателей)
- АКБ с желтой крышкой - универсальная - может применяться как в стартовом режиме, так и в тяговом, выдерживая 350 циклов полного разряда и 4000 циклов разряда на 25% емкости.
Аккумулятор морской Optima BlueTop. В суровых условиях моря яснее проявляются возможности аккумулятора Оптима с синим верхом. В нем полностью исключена возможность вытекания электролита. Таким образом, подача электроэнергии от аккумулятора не прекратится из-за вибрации, создаваемой двигателем или ударами морских волн.
Все это стало возможным благодаря технологии производства рулонных элементов Оптимы, которая позваляет компактному аккумулятору с низкой степенью саморазряда помещаться в ограниченном пространстве. Эти качества вместе с высокой мощностью делают аккумулятор Optima с синим верхом незаменимым на всех видах водного транспорта, где надежность источника энергии играет жизненно важную роль. Этот аккумулятор успешно совмещает в себе лучшие черты стартерного и тягового аккумулятора. Как и другие аккумуляторы Оптима, Оптима с синим верхом может быть установлена в любом положении, даже вверх дном.
Оптима с синим верхом является идеальным аккумулятором для всякого, кому необходим как большой ток прокрутки, так и способность аккумулятора питать бортовое оборудование. Все модели аккумуляторов не требуют обслуживания, имеют высокопрочный герметичный корпус. Размер 254мм / 172мм / 198мм
Аккумулятор внедорожный Optima YellowTop. Специальные транспортные средства, оснащенные лебедками, устройствами для разогрева двигателя, большими аудиосистемами и другими потребителями тока, нуждаются в аккумуляторах повышенной мощности. Для таких систем предназначен аккумулятор Оптима с желтым верхом. Этот аккумулятор поддерживает высокое напряжение по мере разряда, позволяя использовать его ток в значительно большей степени, чем ток обычного аккумулятора. Размер 254мм / 172мм / 198мм
Технология производства рулонных элементов позволяет аккумулятору Optima совмещать в себе преимущества стартерных и тяговых аккумуляторов. Аккумулятор с желтым верхом многократно выдерживает разряд-заряд без ущерба для емкости и идеален для сезонного применения, так как имеет очень низкую степень саморазряда.
Все модели аккумуляторов не требуют обслуживания, имеют прочный герметичный корпус.
ИНСТРУКЦИЯ ПО ЗАРЯДКЕ ТЯГОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ ОПТИМА
(YT / BT DC)
Применение/система
|
Способ зарядки
|
Ток, напряжение и продолжительность зарядки
|
Автомобильный генератор
|
При постоянном напряжении
|
Напряжение
|
14,2-15,0 V
|
Зарядное устройство
|
При постоянном Напряжении
|
Напряжение
|
14,2-15,0 V
|
Ток
|
10 А
|
Продолжительность
|
До момента, когда ток упадет ниже 0,2 А
|
Тяговое использование
Зарядное устройство
|
При постоянном токе и при постоянном напряжении
|
Ступень 1
|
Заряжать при постоянном токе 25 А то тех пор, пока напряжение не достигнет значения 14,7 V.
|
Ступень 2
|
Продолжать зарядку при 14, 7 V до тех пор, пока ток не понизится до значения < 1A.
|
Ступень 3
|
Продолжать зарядку при постоянном токе 2А в течение одного часа, напряжение – без ограничения.
|
Ускоренная зарядка
|
При постоянном токе и/или при постоянном напряжении
|
Ток
|
Без ограничения при температуре < 500 C.
|
Напряжение
|
Максимум 15,6 V.
|
Продолжитель-ность
|
Устанавливается в пределах, которые могли бы обеспечить зарядку 110% - 120% от использованной емкости.
|
Стационарное использование. Флотирующая зарядка
|
С регулируемым напряжением
|
Напряжение
|
От 13,2 до 13,6 V.
|
Ток
|
120 mA
|
Температурная компенсация: 15 mV на каждый градус Цельсия при понижении температуры от +250 С.
Определение степени заряженности аккумулятора
Степень заряженности
|
Степень разряженности
|
Плотность электролита Г/cм3 (**)
|
Напряжение на аккумуляторной батарее В (***)
|
100%
|
0%
|
1,277
|
12,73
|
90%
|
10%
|
1,258
|
12,62
|
80%
|
20%
|
1,238
|
12,5
|
70%
|
30%
|
1,217
|
12,37
|
60%
|
40%
|
1,195
|
12,24
|
50%
|
50%
|
1,172
|
12,10
|
40%
|
60%
|
1,148
|
11,96
|
30%
|
70%
|
1,124
|
11,81
|
20%
|
80%
|
1,098
|
11,66
|
10%
|
90%
|
1,073
|
11,51
|
0%
|
100%
|
1,06
|
11,4
|
*указанные зависимости справедливы при температуре 20-25 С
**плотность во всех ячейках должна быть равномерной и отличаться не более +-0,02-0,03,
***Напряжение необходимо определять высокоомным омметром . Способ определение степени заряженности по напряжению справедлив только для аккумуляторов находившихся в стационарном состоянии не менее 8 часов. ****На самом деле эта таблица получается из разрядной характеристики аккумулятора и у разных производителей может отличаться. Так, что «не делайте культа из таблицы».
Существует методика определения напряжения одной банки кислотного аккумулятора:
0.84 + плотность = U вольт (одной банки)
7. Обзор иностранных производителей аккумуляторов
Рулонные аккумуляторы «Оптима» производятся в США. Аккумуляторы сертифицированы в России и соответствуют российским стандартам: ГОСТ 28133-89, ГОСТ 12.2.007.12-88 (пп.2.1.-2.4, 2.10). Оптима» не нуждается в специальном зарядном устройстве. В отличие от гелевых аккумуляторов, для «Оптимы» подходит большинство стандартных зарядных устройств.
«Оптима» YELLOWTOP 5.5L (GROUP 31 SAE): Длина: 324 мм; Ширина: 166 мм; Высота: 238 мм; Минимальный вес: 27.14 кг; Номинальное напряжение: 12 В; Ток холодной прокрутки: 975 A; Резервная емкость: 155 мин; Емкость: 75 Ач;
«Оптима» YELLOWTOP 4.2L S/U: Длина: 244 мм; Ширина: 172 мм; Высота (без токовыводов): 173 мм; Высота (с токовыводами): 200 мм; Минимальный вес: 19.50 кг; Номинальное напряжение: 12 В; Ток холодной прокрутки: 690 A; Резервная емкость: 120 мин; Емкость: 55 Ач;
«Оптима» YELLOWTOP 3.7L R/U: Длина: 229 мм; Ширина: 172 мм; Высота (без токовыводов): 168 мм; Высота (с токовыводами): 197 мм; Минимальный вес: 16.6 кг; Номинальное напряжение: 12 В; Ток холодной прокрутки: 660 A; Резервная емкость: 98 мин;Емкость: 48 Ач;
Аккумулятор «Оптима» REDTOP 4.2L S/U/R: Длина: 244 мм; Ширина: 172 мм; Высота (без токовыводов): 173 мм; Высота (с токовыводами): 200 мм; Минимальный вес: 17.20 кг; Номинальное напряжение: 12 В; Ток холодной прокрутки: 815 A; Резервная емкость: 104 мин; Емкость: 50 Ач (существуют 44 Ач);
Аккумулятор «Оптима» BLUETOP 5.5L (GROUP 31): Длина: 324 мм; Ширина: 166 мм; Высота (с токовыводами): 238 мм; Высота (без токовыводов): 218 мм; Минимальный вес: 27.14 кг; Номинальное напряжение: 12 В; Ток холодной прокрутки: 975 A; Резервная емкость: 155 мин; Емкость: 75 Ач (существуют 55 Ач);
Аккумулятор «Оптима» герметичен и не содержит свободного электролита, поэтому может быть установлен в любом положении, даже вверх дном.
Рулонные аккумуляторы Exide Maxxima производятся концерном EXIDE по технологии ячеистых спиралей.
Конструктивные особенности аккумуляторных батарей Exide Maxxima:
- надежный старт при любой температуре. По стандарту ССА (измерение силы стартового тока в течение 30 сек. при температуре -18°С) данная аккумуляторная батарея показала результат 850 Ампер. Этот показатель является одним из лучших в мире для аккумуляторных батарей таких размеров. Exide Maxxima дает высокий стартовый ток даже при экстремально низких температурах -40°С и ниже;
- аккумуляторная батарея Exide Maxxima в 2-3 раза долговечнее традиционных. Традиционные стартовые аккумуляторные батареи обеспечивают до 4000 стартов. Exide Maxxima обеспечивает не менее 12000 стартов.;
- аккумуляторная батарея Exide Maxxima – полностью закрытая система и не требует обслуживания;
- быстрый подзаряд. От разряженного до полностью заряженного состояния аккумуляторная батарея Exide Maxxima может быть доведена менее чем за час;
- батарея может работать при любых углах наклона, даже при полном перевороте батареи вверх дном, без какого-либо риска вытекания электролита. Риск перезарядки невелик, потому что батарея выдерживает широкие диапазоны напряжения и тока. Даже если при аварии корпус аккумуляторной батареи поврежден механически, электролит не выльется;
- Exide Maxxima устойчива к вибрации 4G (33 Гц) в течение 12 часов. Для сравнения в этих же условиях обычные аккумуляторные батареи выдерживают только 4 часа.
- выпускаются аккумуляторы емкостью 43 и 50 а/час в корпусах 260х170х200, вес 17 кг, пусковых циклов 8600, холодный пуск 900А. Максимальный зарядный до 1С. Срок службы 5-10 лет.
|
