Зарядные устройства. Отзыв. Режимы зарядки аккумулятора. (10+)
Автомобильный кислотный аккумулятор. Устройство. Обслуживание. Ремонт - Зарядка. Зарядное устройство
КПД аккумулятора на удивление высок. Он может достигать 80% (без учета саморазряда). При зарядке теряется около 10% и при разрядке столько же. Так что считается оптимальным заряжать аккумулятор током 10% от его емкости 11 часов. Для конкретных аккумуляторов время полной зарядки таким током может немного различаться. Основным критерием полной зарядки аккумулятора является достижение номинальной плотности электролита. Это верно, если аккумулятор изначально был правильно заправлен электролитом, электролит не доливался и не выливался, дистиллированная вода добавлялась регулярно до необходимого уровня. Значение номинальной плотности помнить не стоит. На большинстве приборов для измерения плотности электролита аккумулятора имеются две красные метки. Нижняя - полный заряд, верхняя - полный разряд.
В практических приложениях контролировать плотность электролита бывает неудобно. Хотя я до сих пор не понял, почему. Установить в каждой банке малогабаритный вибростойкий датчик плотности в промышленных условиях не составляет проблему. Но так уж сложилось, степень зарядки определяется другими способами. Обычно по напряжению на аккумуляторе. Зарядка аккумулятора прекращается при достижении на нем определенного напряжения. Действительно, напряжение несколько зависит от степени зарядки. Однако оно зависит еще от температуры, износа батареи, нагрузки, к ней приложенной, и ряда других факторов. Так что этот метод в целом не надежен. Именно поэтому необходимо регулярно контролировать плотность электролита вручную.
Например, если аккумулятор сильно разряжен, его внутреннее сопротивление высокое. Подача зарядного тока приводит к почти моментальному повышению напряжения до нужного значения. Зарядка прекращается. Так что автоматически (на основе контроля) напряжения зарядить сильно разряженные аккумуляторы невозможно. Хотя аккумулятор может быть вполне исправен, и принудительная зарядка малым током заданное время или фиксированным напряжением вернет его к жизни.
В автомобилях применяется именно зарядка с контролем напряжения на аккумуляторе. Аккумулятор подключен к выпрямителю напряжения от электрогенератора. У генератора есть обмотка возбуждения, только при подаче на нее напряжения, генератор вырабатывает электрический ток. Как только напряжение на аккумуляторе достигает заданного значения, подача напряжения возбуждения, а значит зарядка, прекращается.
Более совершенным и надежным методом автоматической зарядки аккумулятора является зарядка фиксированным напряжением с ограничением тока. К аккумулятору прикладывается напряжение строго 14.4 вольта (это для 12 вольтового аккумулятора). Если ток слишком велик, то напряжение временно понижается до такого значения, чтобы ток пришел в норму. По мере зарядки напряжение повышается до указанного значения. Под таким напряжением аккумулятор может находиться время, ограниченное только сроком его службы. После полной зарядки аккумулятор будет получать ток, компенсирующий его саморазряд. Это довольно долгий способ зарядки. Основную часть энергии аккумулятор набирает быстро, но последний этап зарядки происходит малым током. Так что номинальную плотность аккумулятор набирает за несколько дней. Кстати, распространенные претензии к этому способу зарядки состоят в том, что аккумулятор не заряжается полностью. На самом деле, если у Вас правильное зарядное устройство, то заряжается, только довольно долго. В тот момент, когда ток зарядки упал, и кажется, что зарядка завершена, на самом деле начинается последний этап зарядки, который может длиться несколько дней.
Второй проблемой такого способа зарядки является в целом низкое качество зарядных устройств, предназначенных для зарядки аккумулятора фиксированным напряжением с ограничением тока. Это импульсные зарядные устройства. Через мои руки прошли десятки таких блоков. Их выходное напряжение варьируется от 13.5 до 15.5 вольт. Это совершенно непригодно. Для зарядки необходимо ровно 14.4. Если напряжение больше, то аккумулятор после зарядки будет кипеть, если меньше, то вообще не зарядится. Ровно на нужное напряжение мне попалось только одно устройство. Ситуация осложняется тем, что производители экономят на фильтрации выходного напряжения. Оно содержит высокочастотные помехи, которые аккумулятору безразличны, но сильно затрудняют измерение выходного напряжения. Его измерить можно только осциллографом. Тестер работать не будет.
Наладить такое магазинное изделие очень легко. Надо его разобрать, найти делитель напряжения в цепи обратной связи по напряжению. Выпаять резистор, соединенный с выходным положительным проводом, заменить его на подстроечный, сопротивлением на 30%-40% большим, чем тот, который стоял. Подсоединить выход зарядного устройства к осциллографу и настроить выходное напряжение равным 14.4 вольта. Подстроечный резистор лучше после этого зафиксировать лаком или клеем.
Можно также сделать устройство для зарядки небольших аккумуляторов (до 75 А/ч) из компьютерного блока питания. Схему перепайки собираюсь скоро опубликовать. Подпишитесь, чтобы не пропустить .
Зарядка фиксированным напряжением с ограничением тока - чудный способ, который позволил мне восстановить, казалось бы, совсем загубленные аккумуляторы.
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе.
Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.
В моем аккумуляторе пять банок нормально заряжены, а одна банка, в центре, не з аряжается вообще. Я подзарядил аккумулятор током в 2.5 ампера сначала 24 часа, положительного результата не оказалось, затем еще, тоже самое, но банка не зарядилась. Машина при этом заводится хорошо. К чему может привести такая ситуация?
Причины сульфатации, потери емкости автомобильного аккумулятора....
Машинное, моторное масло. Автомасло. Синтетика, полусинтетика, минерал...
Моторное масло. Тонкости выбора и применения...
Выбор марки автомобиля. Какую машину купить, новую или подержанную....
Как выбрать автомобиль, марку, брэнд? Подержанную или новую машину покупать? В с...
Самостоятельно строим и утепляем фундамент. Отвод воды, влаги....
Советы по заливке фундамента коротко. Планирование. Разметка. Заливка. Утепление...
Почему детонирует двигатель внутреннего сгорания?...
Что такое детонация? Как она возникает, проявляется в двигателе внутреннего сгор...
Датчики инжекторного двигателя. Датчики объемного расхода воздуха, дет...
Обзор узлов инжекторного двигателя и их неисправностей. Датчики положения дроссе...
Шины, покрышки, автошины. Резина. Летние, зимние, шипованные, всесезон...
Какие шины выбрать. На что обратить внимание....
Принцип действия инжектора. Датчик положения коленвала...
Устройство инжекторного двигателя. Общий принцип работы. Обзор узлов и неисправн...
Как заряжать аккумулятор и как это сделать правильно, чтобы не уменьшить срок его службы? Таким вопросом задавался наверное каждый водитель автомобиля или мотоцикла, столкнувшись с проблемой неудачного запуска двигателя и разряженной батареи. В этой статье, рассчитанной больше на новичков, будет описано как и с помощью чего грамотно зарядить кислотную батарею и при этом ничего не испортить, как определить что батарея разряжена, или наоборот полностью заряжена, ну и многие другие нюансы, которые позволят вам не только научиться правильно заряжать батарею, но и существенно продлить срок её службы.
Большинство опытных водителей знают, что любая кислотная , при минусовой температуре окружающего воздуха, теряет свою номинальную ёмкость (при сильных морозах до 50-ти процентов). Да ещё и прокрутить с помощью коленвал двигателя (для его пуска) становится намного труднее (при этом пусковые токи ощутимо возрастают), так как даже самое современное масло густеет, а и дубеют.
И если в тёплое время года двигатель автомобиля способна прокрутить и запустить батарея, разряженная даже на 50%, то зимой такой фокус не пройдёт.
Добавим к этому ещё окисленные после осенней распутицы клеммы, которые водитель не успел , плюс возраст батареи, и в итоге любого двигателя ощутимо падает и возможности успешного запуска двигателя сокращаются. К тому же бывает, что просто реле-регулятор выходит из строя и аккумулятор не получает должного заряда (как проверить реле-регулятор можно почитать ).
И не раз мы видели в зимнее утро знакомую картину: водитель суетливо бегает с куском провода (или с буксирным тросом) и ищет, у кого бы из соседских автомобилей (точнее их батарей) отхватить недостающего пускового тока (как правильно прикурить от другой машины и при этом не наделать бед, очень советую почитать вот ).
Но мало кто из водителей знает, что кислотная аккумуляторная батарея, при значительной минусовой температуре окружающего воздуха, практически перестаёт принимать заряд от , особенно в плотном городском трафике, в котором часто приходится ездить не докручивая двигатель (на малых и средних оборотах). Да ещё плотность электролита неравномерная и быстро падает (особенно около полюсных штырей, при включенных потребителях) из-за плохого диффузного перемешивания электролита в мороз.
К тому же зимой количество потребителей, кроме постоянно включенных фар, заметно повышается (это и постоянно работающий и постоянно включенные и , на более свежих машинах и , ну и много других благ, которые летом мы не включаем).
Конечно же на самых современных батареях многие вышеописанные проблемы постепенно устраняются инженерами (например на батарее, которая напичкана электроникой и описана ).
Но такие батареи пока достаточно дорогие и их не каждый может позволить, и на большинстве серийных машин до сих пор стоят обычные кислотные аккумуляторы, которые в зимнее время требуют периодического заряда с помощью зарядного устройства. А как это правильно делать и будет подробно описано ниже.
Но прежде чем начинать описывать как правильно зарядить аккумулятор, новичкам советую почитать абзатц ниже о том, что нужно сделать перед зарядкой батареи, чтобы не натворить бед. К тому же там описано и то, как определить вообще нужно ли вам заряжать вашу батарею, или нет. Кто обладает минимальными знаниями и кто знает и уверен что ваша батарея точно нуждается в подзарядке, то просто пропускаем абзатц ниже и читаем непосредственно о зарядке батареи.
Что нужно сделать перед зарядкой аккумулятора .
Самым первым делом советую убедиться, что ваша батарея действительно разряжена и требует зарядки от внешнего источника постоянного тока. Смех смехом, но у новичков часто бывает так, что двигатель не заводится совсем по другим причинам (причин отказа двигателя запускаться может быть несколько и о них подробно я написал ).
Например стартер не прокручивается (или плохо прокручивается) из-за окисленных клемм силовых проводов, проблем в замке зажигания, или в его проводах, ну или от какой то неисправности самого стартера (как его вылечить ). Да мало ли из-за чего, бывает всего лишь нужно пошевелить, или плотнее надеть и обжать силовые клеммы на полюсных штырях батареи (или их зачистить) и стартер тут же начинает бодро прокручивать двигатель и он заводится.
Определить степень заряда батареи можно несколькими способами, каждый из которых отличается своей точностью. О более точных (но более сложных) способах мы поговорим позже. А для новичков проще всего определить в каком состоянии батарея с помощью фар автомобиля, или с помощью вольтметра, если он есть. И хотя эти способы будут не совсем точными (по сравнению с более сложными), но определить примерно в каком состоянии ваша батарея, и вообще нужно ли её заряжать, они помогут уж точно.
Для начала пробуем определить степень заряженности батареи с помощью самого простого способа, то есть с помощью мультиметра (тестера) выставленного в режим вольтметра и замера постоянного тока. Сейчас эти приборы (например такой как я приобрёл — он на фото слева) продают в любом ларьке радиотоваров и стоят они копейки, и такой прибор вам будет очень полезен в хозяйстве, поэтому очень советую его приобрести (а какие они бывают и как его выбрать я написал ).
Прокрутив круглый переключатель мультиметра до значения замера тока от 0 до 20 V− (на фото слева я специально выставил переключатель как нужно, чтобы новичкам было понятно и тире рядом с буквой V означает постоянный ток в вольтах и его замер от 0 до 20-ти вольт) касаемся щупами тестера к полюсным штырям батареи и смотрим на показания прибора, который покажет сколько вольт имеется на полюсных штырях вашей батареи.
А примерную степень заряженности (или разряженности) батареи можно определить по данным, опубликованным ниже:
Еще желательно помнить, что при показаниях вольтметра менее 12,8 вольт, батарею в любом случае желательно немного подзарядить, но при полной разрядке (11,8 вольт и менее) батарею как можно быстрее следует зарядить, так как я уже говорил, что при хранении кислотной батареи в разряженном состоянии, она быстро выйдет из строя, и тем хуже будет её состояние (и больше шансов оказаться на свалке), чем дольше она хранилась разряженной.
По фарам определить степень разряда батареи можно, опять же имея под рукой вольтметр (тестер), ну и если всё в порядке с проводкой и разумеется если ваша батарея не полностью разряжена. Следует помнить, что в каждой фаре большинства современных автомобилей имеется лампа головного света, мощностью не менее 50-ти ватт, а значит при включении обоих (в сумме не менее 100 ватт) ток нагрузки составит примерно чуть более 10 ампер — просто запомните это.
И включив фары, мы сможем проверить, как справляется с нагрузкой ваша батарея и на сколько происходит просадка напряжения. Это даст более точное представление о состоянии вашей батареи. Так вот, включив фары вашей машины, далее замеряем вольтметром (подключив его щупы к полюсным штырям батареи) насколько снизится напряжение под нагрузкой от фар (примерно 10 ампер). У нормально заряженной батареи вольтметр под такой нагрузкой должен показать не менее 11,2 вольта (чем больше, тем лучше).
Ну и ещё один способ проверки состояния батареи, когда она подключена к бортовой сети автомобиля — это проверка просадки напряжения в момент прокрутки мотора стартером (то есть в момент пуска двигателя). Но советую учесть, что этот способ подойдёт, если ваш стартер полностью исправен и силовые провода (и провод массы мотора и кузова) не окислены.
И при этом способе потребуется помощник — просим его прокрутить стартером двигатель, а вы в этот момент, подсоединив щупы вольтметра к полюсным штырям батареи, смотрите, какое напряжение покажет вольтметр, в момент пуска двигателя. Если батарея в нормальном состоянии (не разряжена) то вольтметр должен показать просадку напряжения не менее 9,5 вольт. В противном случае (если напряжение будет меньше 9,5 вольт) батарея разряжена и её следует зарядить.
Если же вы зарядили вашу батарею полностью, как будет описано ниже, но напряжение всё равно просаживается ниже 9,5 вольт (при пуске двигателя) то значит у вас неисправен стартер (как его восстановить есть ссылка выше), или ваша батарея скорей всего испорчена из-за сульфатации пластин (батарея быстро теряет ёмкость — можно попробовать её восстановить, как описано ).
Как заряжать аккумулятор — подготовка к зарядке.
Разумеется для полного заряда вашей батареи потребуется внешний источник постоянного тока, то есть зарядное устройство.
Какое из них лучше выбрать, плюсы и минусы различных устройств и другие нюансы я не буду здесь описывать, кому это интересно то можно почитать об этом . Цель этой статьи другая, научить новичков правильно заряжать аккумулятор.
В принципе здесь ничего сложного нет, и даже при недостатке знаний батарею всё же можно зарядить, но если вы хотите чтобы ваш аккумулятор прослужил вам не менее 5-ти лет (я имею в виду качественный аккумулятор, а не подделка, а как не нарваться на подделку я написал несколько статей, ссылки будут в конце статьи), то нужно кое то знать и пользоваться этими знаниями при зарядке аккумулятора.
Но всё же следует начать с самых азов, так как было сказано в начале, эта статья рассчитана на новичков. Первым делом желательно снять аккумулятор с автомобиля и очистить его от пыли и грязи, затем протереть верхнюю часть ветошью, смоченной содовым раствором, нейтрализующим кислоту электролита (если есть его следы). Раствор приготавливаем с расчётом ложки соды на стакан воды).
Грязь (или пыль), влажная или пропитанная электролитом, легко проводит электрический ток и от этого может возникнуть незаметное глазу короткое замыкание между полюсными штырями батареи, в итоге быстрый саморазряд батареи. Поэтому чистота батареи (особенно пространство между полюсными штырями) имеет важное значение.
Также не помешает зачистить до блеска свинцовые полюсные штыри батареи с помощью мелкой наждачной бумаги (зерно не крупнее 600). Ведь любые окислы способствуют возникновению переходного сопротивления (что приведёт к понижению реального зарядного тока) и зарядка будет идти дольше (ну и меньше будет отдача тока, после подключения батареи к бортовой сети машины).
Штыри (клеммы) с проводами разной полярности имеет и зарядное устройство и разумеется провод от клеммы зарядного устройства со знаком плюс подключаем к плюсовому полюсному штырю батареи, а минусовой провод зарядного устройства к минусовому штырю батареи.
Надеюсь с этим простейшим пунктом понятно и его стоит запомнить новичкам, так как если перепутать полярность, то вы вместо зарядки батареи наоборот её разрядитите ещё больше. И чем глубже будет разряд, тем хуже для «здоровья» и долговечности вашей батареи.
Стоит запомнить и то, что разряженную батарею нужно как можно быстрее зарядить, иначе она выйдет из строя (особенно не обслуживаемая). И чем дольше простоит ваша батарея разряженной, тем больше шансов у неё выйти из строя (из-за сульфатации пластин) и отправиться на свалку.
Вообще полный разряд в большинстве случаев губителен для кислотной батареи и у многих водителей случатся так, что они забывают выключить габаритные огни и уходят на длительное время. И после парочки таких оплошностей (особенно если аккумулятор не был тут же заряжен) большинство батарей оказываются на свалке.
Чтобы этого не случилось, советую установить простое самодельное устройство (звуковой сигнализатор), которое подскажет вам о том, что вы забыли выключить габариты (как только вы попытаетесь закрыть дверь вашей машины, чтобы уйти). Как его установить я подробно описал .
Как заряжать аккумулятор правильно.
Далее вам нужно определиться с зарядным током, точнее с силой зарядного тока, которая измеряется в амперах. На большинстве нормальных зарядных устройств имеется встроенный амперметр и регулятор силы зарядного тока, с помощью которых можно выставить необходимую величину, для каждой конкретной батареи.
Есть конечно в продаже и автоматические зарядные устройства, но всё же качество многих оставляет желать лучшего, а достойные и качественные модели стоят достаточно дорого. Поэтому новичкам рекомендую купить обычное зарядное устройство, имеющее регулятор и амперметр, а ещё лучше оба прибора (амперметр и вольтметр). Подробно о зарядных устройствах читаем перейдя по ссылке выше.
Но вернёмся к величине зарядного тока. В любой книжке по обслуживанию автомобилей сказано, что сила зарядного тока в амперах должна быть 0,1 от ёмкости кислотной батареи (одна десятая часть). То есть если у вас к примеру аккумулятор 6СТ-55А (ёмкостью 55 ампер часов — 55А/ч) то сила зарядного тока должна быть равна не более 5,5 ампер.
Для не обслуживаемых кислотных батарей (и некоторых более современных гелевых) сила зарядного тока для 55-ти амперного аккумулятора должна быть ещё меньше — примерно в два раза (2,75 ампер). Но стоит отметить, что чем меньше зарядный ток, тем долговечнее вам прослужит любая батарея, и хотя при зарядке меньшим током(его ещё называют щадящим током), времени на зарядку будет затрачено больше, зато срок службы вашей батареи от этого увеличится.
В процессе заряда батареи необходимо систематически контролировать силу зарядного тока и при необходимости регулировать её (разумеется если зарядное устройство не автоматическое). Так как в процессе заряда, ток растёт и его обязательно нужно снижать, чтобы он был не более одной десятой от ёмкости (как было сказано выше). Зарядка разряженного аккумулятора как правило продолжается несколько часов (особенно на малом токе) и чем глубже был разряд и меньше сила зарядного тока, тем дольше будет заряжаться ваша батарея.
Зарядка сильно разряженной батареи может продолжаться даже сутки, а при малом токе может и больше. Например зарядка 55-ти амперной разряженной батареи, при токе 5 ампер может продолжаться часов 12 (может и больше всё зависит от глубины разряда), но если уменьшить силу тока в два раза, то при силе тока в 2,5 ампер, время заряда увеличится примерно вдвое и составит уже 24 часа (и более). Но зато потратив больше времени на зарядку, при меньшем (щадящем токе), батарея прослужит вам гораздо дольше.
Также необходимо следить не только за силой тока (с помощью амперметра), но ещё и за напряжением (с помощью вольтметра). Ведь при зарядке батареи простейшими зарядными устройствами, вместе с силой тока растёт и напряжение, и не желательно, чтобы напряжение в процессе зарядки поднялось более 14,5 вольт (ведь на вашей машине специально установлен, чтобы не допустить повышения напряжения выше 14,5 вольт). А для некоторых более современных не обслуживаемых батарей, напряжение (при их зарядке) не должно подниматься более чем 13,8 вольт, и тогда с долговечностью вашей батареи будет всё в порядке.
При поднятии напряжения до 14,5 вольт (или до 13,8 вольт) в процессе зарядки, немного снижаем его (уменьшив силу тока напряжение тоже уменьшится) и так постепенно будем снижать напряжение(и силу тока), пока сила тока не достигнет примерно 1 ампера, или даже меньше. При достижении минимального значения силы тока (при напряжении 14,5 вольт) , батарея почти заряжена, но об окончании зарядки подробнее ниже.
Как определить, что ваш кислотный аккумулятор полностью заряжен ? (несколько способов).
Сейчас уже существуют специальные калькуляторы, в которые вводят силу зарядного тока и ёмкость батареи и вычисляют примерное время заряда, по истечении которого батарею можно считать заряженной.
Но я считаю что это довольно не точно, ведь неизвестно насколько разряжена конкретная батарея и разумеется чем сильнее она разряжена, тем дольше будет происходить зарядка (при одинаковых значениях ёмкости батареи и силы зарядного тока). Поэтому лучше использовать другие способы проверки степени заряженности батареи.
Способов несколько и каждый отличается по точности, но всё же любой из них позволит определить, хватит ли заряжать аккумулятор, или продолжить зарядку. Начну с самого простого способа с помощью всё того же вольтметра, и хотя он менее точный, зато быстрый и удобный и им можно пользоваться в процессе заряда.
Как было сказано чуть выше, во время зарядки мы контролируем процесс с помощью вольтметра и амперметра (если в зарядном устройстве нет встроенного вольтметра, то используем всё тот же мультиметр, подключенный к полюсным штырям батареи). И при повышении напряжения и силы тока сверх меры(как было описано выше), мы всё время снижаем их регулятором.
И когда сила тока будет снижена вами до минимальной (примерно до 1 ампера), а напряжение станет постоянным (то есть уже не будет расти в течении часа и будет примерно 14,5 вольт для обычных батарей с пробками и 13,8 для не обслуживаемых) то процесс зарядки можно считать законченным.
Но более точный способ определения конца заряда — это проверка плотности электролита с помощью ареометра. И когда плотность перестаёт расти (то есть становится неизменной) то процесс зарядки аккумулятора можно считать законченным. А какова должна быть плотность электролита для конкретного региона можно узнать в таблице (таблица есть в статье про батареи и их неисправности — самая первая ссылка в начале статьи).
Ну а здесь помещена таблица, с значениями плотности для регионов средней полосы (как для 12 вольтового, так и для 24 вольтового аккумулятора). В ней хорошо видно, как от плотности электролита зависит степень заряда (в процентах) кислотной батареи, при 20 — 25 градусах окружающего воздуха. И благодаря данным в таблице и с помощью ареометра, можно определить (замерив плотность) заряжать ли вашу батарею дальше, или нет.
Но в конце заряда плотность иногда может отличаться от нормы и её желательно подкорректировать. При повышении плотности следует с помощью шприца (или резиновой груши) отобрать часть электролита из банок батареи и добавить немного дистиллированной воды (действуем по чуть чуть). Если же плотность электролита наоборот ниже нормы, то опять же отбираем из банок батареи немного электролита и добавляем электролит повышенной плотности 1,4 г/см³.
Кстати, ещё один самый простейший способ проверки — это опять же с помощью вольтметра (мультиметра). Но пользоваться им можно не ранее, чем через шесть часов после окончания заряда. По истечении этого времени, просто подключаем мультиметр (тестер, вольтметр) к полюсным штырям батареи и смотрим на показания прибора. И согласно опубликованным выше данным и данным в таблице, смотрим — если напряжение равно 12,7 — 12,8 вольт, то батарея полностью заряжена, если меньше 12,7 вольт, то согласно данным таблицы в процентах, вы увидите насколько батарея недозаряжена.
Ещё один, но более точный способ проверки — это проверка с помощью нагрузочной вилки. И хотя после такой проверки батарея немного разрядится, но зато способ более точный (конечно же у кого есть нагрузочная вилка). В инструкции к прибору имеется таблица с данными, которые показывают, при каком падении напряжения батарея разряжена в процентном отношении.
Подключаем нагрузочную вилку к полюсным штырям батареи и смотрим на показания вольтметра нагрузочной вилки (очень желательны современные цифровые вилки, которые показывают доли вольта).
Если при подключении нагрузочной вилки:
При подключении разных моделей нагрузочных вилок (разного производителя), показания могут несколько отличаться от данных, опубликованных мной выше, но принцип понятен и таблица в инструкции к каждой конкретной нагрузочной вилке довольно точная.
Ну и не забываем, что степень заряженности аккумулятора ещё можно определить и по замеру падения напряжения в момент запуска вашего двигателя, или по падению напряжения после включения ламп головного света — об этом я уже писал выше. Ну и напоследок несколько полезных советов.
Как заряжать аккумулятор — полезные советы.
Прежде чем начинать зарядку батареи, советую отключить её от бортовой сети автомобиля (хотя бы один минусовой провод). Особенно это касается владельцев более современных машин, которые напичканы электроникой, и если вы не уверены, что при отключенном замке зажигания абсолютно все приборы и потребители отключены.
Ведь при зарядке батареи можно прозевать момент, когда напряжение поднимется выше 14,5 вольт, и многие приборы (потребители) не рассчитаны на такое повышенное напряжение и могут выйти из строя. Не будем заморачиваться какие именно приборы и потребители и испытывать их на прочность, гораздо легче просто взять и скинуть минусовую клемму с полюсного наконечника (штыря) батареи.
Ну а если ваша машина хранится зимой на улице, то гораздо лучше будет вообще снять батарею с машины и заряжать её в тепле, особенно если батарея сильно разряжена. Зарядка при плюсовой температуре пойдёт гораздо быстрее, да и контролировать процесс будет намного приятнее.
При зарядке не обслуживаемого аккумулятора советую выкрутить пробки, так как хотя в некоторых батареях имеется специальный канал для выхода газов, но при выкрученных пробках можно будет наблюдать за процессом зарядки по пузырькам и с помощью ареометра (периодически измеряя плотность электролита).
Но помните, что при зарядке кислотной батареи выделяется водород, который смешиваясь с кислородом воздуха образует так называемую гремучую и взрывоопасную смесь, которая от малейшей искры может взорваться. Поверьте — это не шутки и я в реальной ситуации был свидетелем несчастного случая, когда о стоящий на полу в авто-мастерской заряжаемый аккумулятор, споткнулся человек.
Точнее он всего лишь задел нагой провод, подключенный к полюсному наконечнику заряжаемой батареи. В результате зажим (крокодильчик) соскочил с полюсного штыря, при этом образовалась искра, и далее сильный взрыв аккумулятора, корпус которого разлетелся в разные стороны, вместе с брызгами кислоты (электролита).
Человек всё же успел отвернуться, чем спас своё лицо, но вот его одежда и стоящий рядом дорогой внедорожник были испорчены кислотными брызгами. Не трудно догадаться, какой был ущерб, как моральный, так и материальный.
Поэтому советую запомнить несколько несложных действий, которые позволят не натворить бед:
И ещё : сейчас уже полно современных и полностью автоматических зарядных устройств, которые имеют функции полного автомата: при их подключении к батарее и к сети, они при полном заряде батареи сами отключаются, а как только батарея немного разрядится от саморазряда, они сами начинают заряд, и вновь отключаются при полном заряде аккумулятора.
Это вроде бы очень удобно, когда машина не ездит, а стоит в гараже, и вы периодически приезжаете с командировки или с заработков и навещаете её в гараже. И для многих это удобно, как я уже говорил, при отъезде на некоторое время. Но всё же оставлять даже такое устройство без контроля на очень долгое время я не советую. Лучше по приезду в родной город, спокойно прийти в гараж и включив устройство, зарядить батарею в вашем присутствии.
Перед длительном хранении батареи в зимнее время (если вы например уезжаете и не будете пользоваться автомобилем) рекомендую снять аккумулятор с машины, полностью зарядить и хранить в сухом месте, при температуре на выше 0º и не ниже минус 30º, так как имейте в виду, что чем ниже температура электролита, тем меньше будет саморазряд у вашей батареи.
Каждые три месяца аккумулятор следует подзаряжать, для восстановления потерь от саморазряда (особенно если она хранится в жару). Но большинство современных кислотных батарей (особенно не обслуживаемые) могут храниться без подзаряда до 10 (а если батарея хранилась в холоде) то и до 12 месяцев без подзарядки. Так как саморазряд у современных батарей в пять-шесть раз меньше, чем у более древних и дешёвых аккумуляторов.
Если ваша машина хранится на улице зимой, то зарядите аккумулятор полностью и следите, чтобы он всегда был заряжен и тогда электролит никогда не замёрзнет (по крайней мере до минус 30º уж точно). Электролит превращается в лёд только когда батарея разряжена и плотность электролита падает.
Если же у вас уже изрядно поработавший аккумулятор, то возможно вам скоро предстоит выбор нового, среди множества изделий в авто-магазинах и на авто-рынках. Как правильно выбрать батарею и при этом не нарваться на подделку, советую почитать серию статей об этом, кликнув по размещённым ниже ссылкам. Поверьте, сейчас даже при правильной зарядке и должном уходе многие батареи подвальных «фирм» не протягивают и года. Но ведь купить аккумулятор — это не лампочку купить, поэтому советую изучить этот вопрос, перейдя по ссылкам ниже.
Вот вроде бы и всё, надеюсь эта статья, как заряжать аккумулятор правильно, позволит новичкам ощутимо продлить срок службы любой батареи, успехов всем!
Привет муськовчане!
Очередной обзорчик практичного приборчика с несравненного Али. Как известно многие электронные устройства нуждаются во внешнем питании и не является таким исключением рыболовный эхолот, который сейчас есть почти у каждого рыболова, в арсенале которого есть лодка. Ну а неоспоримым и самым практичным выбором питания подобных приборов безусловно приняты свинцовые аккумуляторы. Их достоинства очевидны - они дешевы, доступны, не требуют специального ухода, легко обслуживаются, имеют большой номинал емкостей и позволяют не только питать собственно эхолот, но и рации, телефоны, радио и даже надувать лодку электронасосами.
Есть эхолот и у меня, питается от 12v, 9А/ч «батарейки», и если заряжать ее в домашних условиях проблем нет никаких, то на выезды с собой хочется брать небольшое ЗУ, которое позволяло бы при минимальных размере и весе просто выполнять одну функцию - заряжать аккумулятор. И все. Без каких либо «наворотов». Отечественное ЗУ типа «Сонар» - крайне ненадежно и стоит аж в 4 раза дороже описываемого сабжа.
А вот собственно и он
Приехал в такой невзрачной коробочке, без опознавательных знаков, инструкций и прочей мишуры за 22 дня. Заказан 5 октября, получен 27 октября. Трек отслеживался, ибо было отправлено Posti Finland.
ЗУ имеет амеровилку и крокодилы с другого конца, то есть будет переделываться однозначно.
Продавец обещает:
100% brand new и высокое качество
входное напряжение: 100 В-240 В AC 50/60 ГЦ
выходное напряжение: 14.2-14.8 В
выходной ток: 1300mA
автоматическая зарядка без перезарядки
короткое Замыкание Защиты
по сравнению с Нынешним Защиты
батареи Полярности
Разноцветные СВЕТОДИОДНЫЙ дисплей для индикации состояния
красный Светодиод на время зарядки
зеленый Светодиод Горит, когда полностью заряжен
для Внутренних и 12 В только
тип разъема: США Штекер
костюм для 12 В автомобилей и Мотоциклов батареи
Время зарядки:
12 В 5-7 ач, время зарядки составляет более 6 часов
12 В 9Ah батареи, время зарядки составляет более 10 часов
12 В 15-25Ah батареи, время зарядки составляет более 13-25 часов
Пока это совпадает с теми цифрами что указаны на оборотной стороне копруса.
Будем посмотреть как оно на само деле, а пока
Разборка
Открывается корпус на удивление легко - 4 защелки в верхней части, ни о какой герметичности речи не идет - никаких резиновых прокладок нет, кабельные вводы сделаны хорошо и имеют разное сечение, что позволяет однозначно устанавливать в корпус плату.
в крышке есть «световод» для индикаторного светодиода
Плата поближе и со всех сторон
Выполнена аккуратно, явных косяков нет, в особенности схемотехники не вдавался, но наличие мощного мосфета P40NF03L на выходе говорит о том, что с защитой от КЗ и переплюсовки продавец не наврал.
Напряжение на ХХ 15,23v
Переделка была минимальна - берем и меняем сетевую вилку вместе с проводом на евро, а крокодилы заменяем на ножевые разъемы с термоусадкой соответствующего цвета.
На вопрос «а почему вилка такая»? могу ответить, что далеко не на всех рыболовных базах есть современные розетки с заземлением, поэтому и был выбран такой демократичный вариант.
Далее ЗУ было принесено в офис и подключено к собственно потребителю. Аккумулятор был разряжен примерно на 2/3, ЗУ стартануло с тока в 0,5 А, который начал снижаться после увеличения напряжения на батарее в 13v и по мере зарядки достиг 0,1 А, после чего зеленый светодиод сообщил о том, что зарядка закончилась. Фоток много сделать не мог - работал, посему пара всего.
(ежели кому интересно что это за ящик - это кейс под эхолот, могу сделать обзор в самоделках)
Заряжался аккумулятор 7 часов, тут тоже продавец не соврал. В процессе зарядки ЗУ ощутимо, но не критично грелось поэтому и было принято решение дать ему «чутка воздуха». Что вылилось в ряды отверстий в корпусе ЗУ.
По итогу получилось вот такое компактное миниатюрное, но узкоспециализированное ЗУ для «походов» за очень небольшие деньги
Сорри, что мало измерений, токов, расчетов и пр…
Вот нарыл схемку в инете, какие версии?
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.
Содрежание
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/см 3 , 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.
На практике сейчас можно встретить самые разные батареи. Это позволяет решать самые разные задачи по энергообеспечению самых разных устройств. Разберем наиболее популярные виды аккумуляторов.
Даже базовых разновидностей свинцово-кислотных АКБ достаточно много, также существуют и подвиды. Это позволяет подобрать батарею, идеально подходящую под ваши потребности.
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.
Тема импульсного заряда свинцовых аккумуляторов (СА) и состоящих из них кислотных батарей (АКБ) в последние годы набирает актуальность. В продаже появляются инновационные зарядные устройства, публикуются статьи, на специализированных форумах идёт активная исследовательская работа с жаркими спорами на сотни страниц.
На протяжении десятилетий исследователи изучали эти процессы и вырабатывали способы взаимодействия с ними, при помощи имевшегося в их распоряжении оборудования. Фиксировались осциллограммы, графики самописцев, таблицы результатов измерений, разрабатывались и испытывались экспериментальные установки, и вывод чаще всего был один: СА - предмет сложный для понимания и эксплуатации, многие теоретические и практические вопросы остаются открытыми.
Итак, сегодня самое время вернуться к старому доброму изобретению Гастона Планте, вот уже много десятилетий несущему верную службу во множестве отраслей бытовой и профессиональной жизни, - свинцовому аккумулятору, - на предмет поиска более адекватных методов его эксплуатации с их реализацией на современной элементной базе.
PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 = PbSO 4 + PbSO 4 + H 2 O
Реакция разряда происходит слева направо, заряда - справа налево. Активная масса (АМ) заряженной плюсовой (положительной) пластины, - ПАМ, - образована оксидом свинца, минусовой (отрицательной), - ОАМ, - губчатым свинцом. Как видим, и ПАМ, и ОАМ при разряде преобразуются в сульфат свинца, при образовании которого расходуется серная кислота и образуется вода.
Концентрация серной кислоты, а соответственно, плотность электролита, снижается при разряде и повышается при заряде. Это азбука свинцовых аккумуляторов. Но далее мы увидим, что одних букв азбуки недостаточно, их ещё надо связать в слова, предложения и текст, годный в качестве руководства к действию.
Упрощённые химические формулы носят статистический характер и не учитывают множества последовательных и параллельных переходных процессов, а также модификаций участвующих в них веществ, потому должны рассматриваться лишь как вводные данные, и ни в коем случае не как исчерпывающие и закрывающие вопрос ответы.
Упрощённо, напряжение (вольты), помноженное на ток (амперы), даёт мощность (вольт*амперы, ватты), ток на время - заряд (кулоны или ампер*часы, по 3600 кулон каждый), мощность на время или заряд на напряжение - энергию (джоули или ватт*часы, также равные 3.6 килоджоуля, т.к. в часе 60 минут по 60 секунд).
Найти общий язык с заклятым другом АКБ сульфатом представляется возможность двумя известными способами. Во-первых, снять его с активной массы возможно путём перенапряжения, или даже электрического пробоя. Последним занимаются энтузиасты экстремальной десульфатации, и эта тема, как и сомнительные, по мнению многих коллег, способы грубого разрушения сульфатной корки сверхтоками, а также химической промывки, выходят за рамки нашей беседы.
Итак, желательно заряжать СА таким образом, чтобы способствовать преимущественному формированию бета-оксида свинца, с более развитой поверхностью и отсутствием склонности обрастать плотным слоем сульфата. А способствует этому более высокая плотность зарядного тока.
Отметим: зарядные устройства, значительно снижающие ток к концу заряда, (а таковых большинство), и тем более «подзарядники», компенсирующие саморазряд малым током, формируют альфа-оксид, снижая эксплуатационные характеристики батареи.
Если разность потенциалов между пластинами достигнет так называемого водородного перенапряжения, в банке, т.е. ячейке АКБ, начнётся процесс электролиза воды, её разложения на кислород и водород. Этот нехитрый и почти экологически чистый процесс для СА, мягко говоря, вреден крайне и многогранно. Рассмотрим, почему.
Во-первых, это потеря воды, которую в обслуживаемые наливные аккумуляторы приходится доливать, а в так называемые необслуживаемые (maintenance free, MF), особенно гелевые (с загущённым электролитом) и AGM (с абсорбирующими сепараторами из стекловолокна) это сделать несколько проблематично.
Разработчики СА прилагают немало усилий для рекомбинации кислорода и водорода обратно в воду и её возвращения в электролит. Эта функция возложена на структуры в виде клапанов в герметичных, точнее, герметизированных клапанами VRLA, загущение электролита силикагелем в GEL батареях, впитывающие стекломаты AGM, а также специальные пробки-рекуператоры, характерные для стационарных решений. Способность возвращать воду у всех этих решений, кроме, пожалуй, громоздких и недешёвых спецпробок, сильно ограничена, и избыточное давление газов, если оно образовалось, просто стравливается в атмосферу.
Во-вторых, что это за газы? Кислород, в присутствии серной кислоты агрессивно и с выделением теплоты разъедающий свинец, причём не только отрицательных пластин, но и несущих и токоведущих элементов конструкции, и водород, экологичный, но в смеси с кислородом воздуха крайне пожаровзрывоопасный. А при потере воды, к пластинам открывается доступ ещё и атмосферного кислорода.
Если газовыделение из АКБ идёт полным ходом, («кипение» электролита), экологичным данный процесс уже не назвать, так как происходит разбрызгивание и распыление капель серной кислоты, да не чистой, а с пылинками шлама, содержащими, как легко догадаться, соединения свинца, сурьмы и других материалов, употребляемых в качестве присадок при производстве СА.
Критерии долговечности, экономичности и экологичности при этом страдали, зато аккумуляторы отрабатывали нормированные для них по тем временам характеристики, будучи заряжаемыми и обслуживаемыми простыми средствами. Трансформатор с диодами, хорошо, если есть амперметр и реостат или переключатель обмоток, ареометр с грушей, трубка-уровнемер, воронка да две бутыли, с раствором кислоты и дистиллированной водой, - вот и весь дедовский инструментарий. Вольтметр, нагрузочная вилка - уже роскошь. А в аккумуляторных мастерских батареи разбирали, из исправных пластин сваривали блоки, и собирали вновь.
Согласно уже знакомому нам упрощённому уравнению Гладстона и Трайба, по концентрации кислоты, т.е. плотности электролита, можно судить о степени заряженности аккумулятора. Но это не исчерпывающий критерий, ведь потери и доливки воды и кислоты точно так же влияют на плотность, как и процессы заряда-разряда.
Существует формула, связывающая напряжение разомкнутой цепи (НРЦ), оно же электродвижущая сила (ЭДС) без нагрузки, с соотношением количества кислоты и воды в электролите, а также температурой. Формула эта тоже упрощённая, так как не учитывает других свойств СА, части которых мы коснёмся ниже. И приводить её здесь не будем, она есть в книгах, а нашу беседу только перегрузит.
Чем выше концентрация кислоты, а следовательно, ЭДС, тем большую полезную работу способен произвести каждый кулон и ватт-час, отдаваемый батареей, то есть, растёт энергоёмкость. Также, избыток кислоты в электролите повышает его стойкость к замерзанию, потому в автомобилях на зиму принято устанавливать повышенные плотность электролита и напряжение заряда.
При понижении температуры полезная ёмкость АКБ снижается, при повышении - растёт. Это учитывается при зимних пусках двигателя и серьёзно ограничивает эксплуатацию транспортных средств со свинцовыми тяговыми батареями в холодное время года, ведь в автомобиле с ДВС, как только он заведён, начинает работать генератор, компенсируя разряд, а тяговой АКБ придётся отдавать ток на протяжении всего пути.
К буферному можно отнести и стартерный режим, когда за кратковременным неглубоким разрядом высоким током следует заряд в течение всей поездки автомобиля или мотоцикла. Близок к стартерному режим 15-минутного разряда резервных аккумуляторов компактных источников бесперебойного питания, служащих для безопасного завершения работы с сохранением данных, в отличие от тягового режима АКБ в мощных фонарях и ИБП для поддержания автоматики, связи, медицинского оборудования и др. в течение нескольких часов.
Характерный отличительный признак АКБ, специально предназначенных для 15-минутного разряда, - обозначение мощности в ваттах, отдаваемой одной банкой в этом режиме, маркировкой на корпусе и даже в артикуле батареи. Например, HR12-34W означает, что маленькая батарея «7-амперного» форм-фактора способна отдавать 6*34 = 204 ватта в течение четверти часа! На первый взгляд, это «всего-навсего» 4,25 ампер*часа, но знающих разрядные кривые СА и их природу такая характеристика порадует основательно, и весьма.
Накопители энергии в ветряной, и особенно солнечной энергетике, работают в тяговом, циклическом режиме. Когда энергия поступает, надо её по максимуму усвоить, чтобы затем отдавать, пока солнечные батареи и ветрогенераторы не дают ток. Габариты и масса стационарных накопителей, в отличие от транспортных, не критичны, потому стараются обеспечить по возможности избыточную их ёмкость и неглубокие циклы. Ведь чем глубже разряд, тем выше износ АКБ.
Дело в том, что повышенная химическая активность кислоты в избыточной концентрации действует на активную массу, несущие и токоведущие части СА разрушительно. Способствует этому и высокая температура. Повышаются саморазряд, сульфатация, коррозия, могущие происходить с выделением тепла и газов.
Тот же самый эффект случается при избыточных напряжении, токе, мощности, энергии зарядного воздействия. Все те лишние кулоны, киловатт-часы и рубли на оплату последних, что не усваиваются активной массой, идут на электролиз воды, нагрев и разрушение батареи, причём в любом случае, хотя и с разной скоростью.
Маленький ток «подзарядника» будет подтачивать вашу АКБ исподтишка, вы даже не заметите нагрева и газовыделения, настолько слабого, что с ним, возможно, справится штатная рекомбинация. Но формовка активной массы из свинца тоководов и несущих конструкций происходить будет. И в результате, - нет, полезная ёмкость не возрастёт, зато рассыпется внутренняя структура.
Снимали когда-нибудь крышки и колпачки клапанов с отказавшей АКБ компьютерного ИБП? Видели, во что превратились токоведущие шины? Это оно самое.
Да, значит. Но опять упрощённо. Данные о термокомпенсированных параметрах заряда производители размещают в справочных листках и на корпусах АКБ. Их соблюдение в эксплуатационных контроллерах значительно улучшает практику применения СА, но не является идеалом. Можно, и нужно совершенствоваться дальше.
Заряженная ПАМ образована оксидом свинца, ОАМ - свинцом. При разряде та и другая превращаются в диэлектрический и труднорастворимый сульфат свинца с затратой серной кислоты и образованием воды, при заряде - наоборот, с затратой воды и образованием кислоты. Свинец электродов, его оксид и сульфат не переходят в раствор, (по упрощённой теории; на самом деле образуют ионы, которые должны тут же осаждаться в АМ), зато из раствора берутся, и возвращаются ему ионы, а именно гидросульфат-ион и протон (ядро атома водорода).
И вот здесь начинается самое интересное. Ионы для токообразующих реакций должны поступать из электролита в активную массу, активность которой, как помним, обеспечивается структурой с развитой поверхностью, т.е. губкой. AGM-сепаратор - ещё одна впитывающая губка, служащая многим целям, в частности, повышению рекомбинации воды, а гель - вязкая субстанция, перемещения вещества в которой затруднены.
Итак, мы имеем смачивание и капиллярный эффект, как минимум, в двух губках АМ, к которому может добавляться влияние сепаратора и геля. В результате, движения вещества в банке аккумулятора замедлены, и для осуществления заряда и разряда, особенно глубинных слоёв АМ, требуется время, причём разное, зависящее от текущего состояния активной массы и электролита.
И это состояние отнюдь не исчерпывается НРЦ, плотностью и температурой! При работе СА электролит расслаивается, различные ионы движутся в электрическом поле с разной скоростью (электроосмос), встречают преграды структуры, а серная кислота ещё и тяжелее воды, за счёт чего стремится под действием силы тяжести опуститься вниз, вытеснив воду вверх!!! В случае геля и AGM этому мешает структура, а вот наливные АКБ страдают гравитационным градиентом плотности электролита в полной мере.
Нет, НРЦ, (хоть даже с таблицей замеров ЭДС под разными нагрузками), температура, (которая тоже очень даже бывает неравномерной в массивной неоднородной АКБ), и плотность электролита, хоть «средняя по больнице», хоть измеренная сверху банки или у дна, или обе разом, в статической совокупности не дают исчерпывающих данных о кинетике, динамике химических реакций в банке СА и всей батарее.
Они пригодятся для оценки состояния аккумулятора и принятия решения о его дальнейшем обслуживании, но оптимальных значений тока и напряжения, чтобы выставить на регуляторах зарядного устройства, не дадут. Потому что эти значения меняются в ходе взаимодействующих процессов, происходящих с разными скоростями!
Зато динамика изменения тока и напряжения может рассказать о ходе токообразующих реакций всё. Точнее, всё нужное для управления зарядным током и поляризующим воздействием. Если, конечно, уметь обрабатывать эти данные в реальном времени, (то есть, с нормированными задержками). Для этого и понадобится микроэлектроника, и скорее всего, даже вычислительная машина. К счастью, она бывает, как помним, размером с тетрадную клетку.
Вопрос о том, какое именно электрическое воздействие является потребностью АКБ в данный момент, сродни вопросу, где плюс и минус в розетке. Человек на него ответить не может: пока будет говорить, плюс и минус сменят друг друга 50 раз в секунду. Но для электронного прибора такое быстродействие пара пустяков. И мы можем точно определить фазы напряжения и тока, с нужной привязкой ко времени. Конечно, в СА мы увидим нечто посложней синусоид, сдвинутых друг относительно друга. И увидим уже скоро.
Повторенье - мать ученья. Это упрощёная формулировка третьего закона диалектики, частичного возврата к старому на новом уровне, и мы ею снова воспользуемся.
Имеем две губки активных масс, между которых жидкость, гель или ещё одна губка. Нам нужно, чтобы необходимые ионы для токообразующих реакций достигли каждого слоя губок, причём эти слои частично закупорены сульфатами, требующими перенапряжения для диссоциации, и без этого перенапряжения мы потеряем и ёмкость, и токоотдачу, и долговечность, вследствие хронического недозаряда, ведущего к прогрессирующей сульфатации.
Однако перенапряжение чревато перезарядом с электролизом и коррозией. Как общепринятый в седой древности дозаряд «кипячением» с терморазгоном и полезным, но слишком дорогой ценой, перемешиванием электролита, так и сменившее его снижение тока в конце заряда, смягчающее, но не исключающее вредные побочные явления, и вдобавок ведущее к замазыванию ПАМ орторомбическим оксидом свинца, нельзя считать решениями, адекватными в полной мере.
Так как ХИТ имеет электродвижущую силу, то есть создаёт (сам устанавливает) разность потенциалов, естественно предположить, что зарядное воздействие осуществляется током. Действительно, при приложении тока от зарядного источника к клеммам СА, напряжение на последнем начинает расти, (предполагаем, что источник способен развить нужную ЭДС, на то он и зарядный), что и является критерием оценки хода заряда.
В начале пропускания тока, разность потенциалов клемм резко подскакивает на величину падения этого тока на внутреннем сопротивлении СА или батареи. По высоте получающейся ступеньки, зная силу тока, можно вычислить внутреннее сопротивление, что очевидно, и используется в экспресс-тестах. На этом «просто вольтамперная характеристика» заканчивается, и начинается сложный процесс изменения напряжения во времени. Силу тока будем считать постоянной, стабилизированной средствами источника.
Дальше на ленте самописца, экране осциллографа с медленной развёрткой или диаграмме с логгера мы увидим суперпозицию (наложение) нескольких откликов на зарядное воздействие, главных из которых два. Очень медленная экспонента собственно полезного заряда АМ, состоящая из суперпозиции разных слоёв, и ещё одна экспонента, гораздо более быстрая, напоминающая заряд конденсатора.
Воздействие асимметричным (переменным с постоянной составляющей) током, или с применением разрядной нагрузки, включаемой только в паузах или подключенной постоянно, используется для заряда и восстановления свинцово-кислотных батарей уже давно.
При заряде никелевых аккумуляторов асимметричное воздействие настоятельно рекомендуется, а для экспериментального восстановления марганцево-цинковых элементов обязательно необходимо, так как препятствует росту дендритов, характерному для этих ХИТ, и вызывающего их аварийные отказы вследствие короткого замыкания.
Для СА активная деполяризация может обрести смысл в свете актуализации исследования полупроводниковых свойств сульфатированных пластин в поисках новых способов десульфатации и подведения теоретической базы под уже известные в течение многих лет. С другой стороны, разрядное воздействие снижает КПД заряда, а ускорение последнего таким способом может снижать срок службы АКБ, потому применимость подобных методов следует признать ограниченной.
Для восстановительного обслуживания и экспресс-заряда при нормированном износе использование принудительной деполяризации двойного слоя может быть одобрено, но не для профилактики и повседневного заряда с приоритетами энергоэффективности и продления жизни АКБ.
Более того, поляризация двойного слоя зарядными импульсами с последующей релаксационной паузой позволяет создать десульфатирующее перенапряжение, и если импульсы достаточно коротки, газообразование при этом не успеет начаться! Те кислород и водород, что выделились за период перенапряжения, успеют рекомбинировать и вернуться в электролит, вместо участия во вредных и опасных явлениях.
Это и есть принцип релаксационного, импульсного или прерывистого заряда, разрешающий целый клубок диалектических противоречий, например, необходимости и недопустимости перенапряжения. То же и с плотностью тока: амплитуду зарядного импульса можно (и нужно) установить равной двойному току 20-часового разряда, или даже выше, если есть уверенность в алгоритме контроллера.
Прерывистый заряд предполагает между импульсами тока паузы для усвоения заряда активной массой, поступления ионов в её глубину, выравнивания в ней плотности электролита. Сколько же тогда ждать завершения заряда? Ведь средний ток, совокупные заряд и энергия, сообщённые аккумулятору зарядным устройством, за, например, час, при прерывании паузами окажутся ниже, чем в случае «нормальной» непрерывной подачи тока той же силы!
Продвинутое релаксационное ЗУ зарядит полностью разряженную исправную АКБ током 0.1С 20 за 8-12 часов, в зависимости от её состояния. То есть, даже быстрее, чем если бы ток не прерывался. Как такое возможно, и можно ли этому верить?
Дело всё в том, что при классической CC (constant current) зарядке «лишняя» энергия, которую не успевает усвоить активная масса, идёт в нагрев АКБ, электролиз воды, коррозию структуры. А умное ЗУ эти лишние кулоны и джоули просто не подаёт, ожидая готовности ХИТ принять новую порцию заряда, либо снижая параметры модулированного воздействия.
Это не означает КПД 100 «и более» процентов, абсолютного пресечения газообразования и нагрева, гарантии быстрого заряда при любом состоянии батареи. Изношенные, сульфатированные, предаварийные и аварийные АКБ могут немного нагреваться и шуршать пузырями при восстановлении, которое может продлиться долго или очень долго, если с одной или несколькими банками всё совсем плохо. Что совсем не означает лишних затрат времени и денег: ЗУ ведь автоматическое, и электроэнергией распоряжается добросовестно, экономно.
Зато на порядки повышается вероятность успешного восстановления аккумулятора, который в противном случае однозначно пошёл бы в утиль, создавая нагрузку на экологию и экономику, т.е. ваше здоровье и кошелёк, (а ещё точнее, ресурсы свободы плодотворной счастливой жизни). А если беречь АКБ смолоду, получим и повышение, по сравнению с традиционной практикой заряда, её эксплуатационных характеристик, (также являющихся упомянутыми ресурсами).
Выше мы упомянули о суперпозиции нескольких, (опять упрощённо, число на самом деле не целое), электрических сигнатур в сигнале напряжения с клемм аккумулятора при подаче зарядного импульса. Сигнал в паузе также образован наложением сигнатур токообразующих реакций и побочных явлений в банке СА. А таких банок в самой распространённой 12-вольтовой АКБ целых 6, соединённых последовательно, и подключиться к перемычкам между ними чаще всего невозможно или неудобно.
Добавим к этому наводки помех, прежде всего, из электросети и самого источника питания ЗУ, и мы поймём, что задача аналоговой и цифровой обработки электрического сигнала с клемм АКБ для определения амплитудных и временны́х параметров оптимального зарядного воздействия нетривиальна. Надо знать, что именно искать, и суметь научить этому автомат.
Можно просто приобрести современное зарядно-восстановительное устройство, но даже в этом случае желательно иметь представление о сути его работы, без которого трудно выбрать наиболее подходящий для себя инструмент и пользоваться им по максимуму. А можно поставить собственные эксперименты, на радость и пользу себе и окружающему миру. В любом случае не помешает составить краткую классификацию зарядных методов и устройств.
Усложнение логики работы таких устройств может (должно) давать лучшие, по сравнению с простой зарядкой от стабилизированного или нестабилизированного блока питания, однако не разрешает в полной мере упомянутых выше диалектических противоречий, не учитывает тонкостей кинетики и не даёт гарантии адекватности зарядного воздействия текущим потребностям АКБ, то есть способности принимать полезный заряд, не говоря уже о десульфатации.
Так должны достигаться и неснижение зарядного тока в конце, компенсация саморазряда при хранении, и оптимизирующий дозаряд глубинных слоёв АМ («добивка ёмкости»), и десульфатирующее перенапряжение, причём со значительным снижением (предотвращением) нагрева, газовыделения и коррозии.
Периодичность качелей может быть от секунд до часов и более, и они нуждаются в ручной или автоматизированной, например, запоминанием достигнутых данной АКБ уровней, подстройке, а также и термокомпенсации. Без чуткого контроля компетентным человеком, (который вынужден следить за процессом), или цифровой обработки электрических сигнатур происходящих в СА процессов, опираясь на одно лишь напряжение или ток, простые качели зачастую не дают того эффекта, который могли бы при лучшем управлении.
Неподходящие для данной конкретной АКБ настройки прерывистого и/или модулированного (см. ниже) заряда могут не замедлить или обратить вспять, а напротив, ускорить, усугубить её деградацию, например, короткое замыкание (КЗ) отдельных банок.
Простейшие устройства прерывистого заряда вообще имеют только таймер (мультивибратор, прерыватель) включения и отключения зарядного тока, и носят название мигалок или моргалок, хотя моргалкой иногда называют любое импульсное ЗУ, в том числе реализующее сложный алгоритм при помощи микроконтроллера.
Использование автомобильного реле поворотов для подачи зарядного воздействия импульсами известно давно, и многим помогло осуществить восстановительный предзаряд аварийно разряженных и сильно засульфатированных АКБ. Это и были первые моргалки.
Одно не исключает другого, и в циклах с периодом единицы-сотни секунд импульс зарядного воздействия может представлять собой пачку импульсов более высокой частоты. Это может создавать как дополнительные возможности для дозаряда глубинных слоёв, выравнивания концентрации реактивов и десульфатации, так и сложности, связанные, например, с электромагнитными помехами, влиянием проводов и разъёмов, побочные явления, которые ещё предстоит исследовать и научиться применять или предотвращать. Разные авторы пишут о разных частотах, принимая во внимание кинетику разных процессов, составляющих заряд АМ или влияние на него.
Уже дедовский выпрямитель и генератор авто создают возможности для релаксационных явлений в СА, улучшающих его характеристики в сравнении с насильственной подачей стабилизированного сглаженного тока или, того хуже, удержанием сглаженного напряжения, (причина, по которой в недалёком прошлом некоторые пришли к выводу о непригодности импульсных источников питания, не путать с импульсными ЗУ, для заряда АКБ).
Сегодня является актуальным, к примеру, изучение явления задержки распространения электричества в свинцовом аккумуляторе, ведущего к часто наблюдаемому многими усиленному износу крайних (электрически) банок и батарей, причём это нельзя списать на одну лишь неравномерность температуры. Пора вырабатывать методы и устройства для обслуживания СА с АМ, легированной углеродными нанотрубками, а также исследовать возможности создания на её основе компактных «сухих» аккумуляторов для лёгких мобильных применений.
В краткой беседе мы так и не коснулись разрядных характеристик, а ведь режимом разряда можно тоже управлять. Предстоит в скором времени испытать возможности рекуперативного торможения с возвратом энергии в тяговую свинцовую батарею, изучить, насколько значительную мощность при продвинутом управлении процессом она способна принять без вреда для себя, а также проверить гипотезу о том, что импульсы зарядного воздействия могут позволить использовать больше полезной ёмкости, скомпенсировав известный эффект снижения последней при повышении тока разряда.
Свинец и серная кислота - наши добрые друзья, если обращаться с ними чутко и добросовестно. Волшебный мир свинцово-кислотных аккумуляторов ждёт своих исследователей, изобретателей и просто всех тех, кому скромные массивные ящички принесут пользу, свободу и радость!
