Основные характеристики аккумуляторов. График разряда автомобильного аккумулятора


Основные характеристики аккумуляторных батарей — на что обратить внимание?

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям Опубликовано 23.06.2015 13:56 Автор: Abramova Olesya

Аккумуляторная батарея – важнейшая составляющая систем резервного и автономного электроснабжения отдельных электрических приборов или целых объектов промышленного и бытового назначения. На сегодняшний день широкое применение получили аккумуляторы свинцово-кислотного типа (AGM VRLA и GEL VRLA), OPZS, OPZV, а также никель-кадмиевые (Ni-Cd) и литий-ионный типы (Li-ion, LiFePO4, Li-pol).

Возникновение химических источников питания началось еще в 1800 году, когда известный итальянский ученый Алессандро Вольта поместил пластины из меди и цинка в кислоту и получил непрерывное напряжение (Вольтов столб). Современные свинцово-кислотные аккумуляторы, как понятно из названия, состоят из свинца и кислоты, где положительно заряженным элементом является свинец, а отрицательно заряженным – оксид свинца. Самая распространенная аккумуляторная батарея состоит из шести банок по 2В и имеет общее напряжение 12В.

Технические характеристики аккумуляторных батарей

Качество аккумуляторов можно определить по нескольким важным свойствам:

  • Емкость, Ампер/час;

  • Напряжение, Вольт;

  • Допустимая глубина разряда, %;

  • Срок службы, лет;

  • Диапазон рабочих температур, °С;

  • Саморазряд, %;

  • Габариты, мм;

  • Вес, кг;

  • Ток заряда, А;

Совет!strong> Обязательно учитывайте, что все приведенные производителем характеристики батарей указываются для температуры 20 – 25 °С, при снижении и повышении температуры окружающей среды, где будет эксплуатироваться аккумулятор, показатели характеристик изменяются, как правило, он снижаются.

Емкость аккумулятора

Данный параметр отражает количество энергии, которую может сохранить батарея, измерение производится в Ампер*часах. На текущий момент в Украине можно купить аккумуляторы емкостью от 0,6 до 4000Ач. К примеру, батарея с емкостью 200Ач способна обеспечить электропитанием нагрузку током 2А в течение 100 часов, или током 8А в течение 25 часов и т. д. Обязательно учитывайте, что при увеличении потребляемого тока будет происходить снижение емкость аккумуляторной батареи, именно по этой причине производители указывают емкость с дополнительным параметром – С.

Дополнительная, но очень важная характеристика маркируемая латинской буквой «C» с числовым параметром, как правило от 1 до до 48 часов и указывает на емкость аккумуляторной батареи при разряде в определенный промежуток времени (C1, C5, C10, C20 и т.д.). Значение C10 принято считать стандартным значением и подавляющее количество производителей указывает емкость при 10-ти часовом разряде. К примеру, емкость 100Ач при C10 означает, что батарея обеспечит данную емкость при 10-ти часовом разряде, эта же батарея при C5 будет иметь меньшую емкость – 80Ач при C5, а если разряд будет происходить с течение 20 часов, то емкость возрастет и составит около 115Ач при С20. Таким образом, при выборе емкости аккумуляторной батареи необходимо обязательно учитывать время в течение которого будет осуществляется разряд, это имеет большое значение.

Рисунок №1. Зависимость емкости аккумулятора AGM VRLA от времени разряда.

Совет! Обратите внимание, что некоторые производители и торгующие организации могут указывать значение емкости при C20. Это сделано для искусственного завышение показателя при неизменной стоимости аккумулятора.

В процессе эксплуатации емкость будет постепенно снижаться, это естественный процесс «старения» батареи, который возникает из-за снижения плотности свинцовых пластин и частичной потери первичного свинца положительных и отрицательных пластин. Высокая интенсивность использования и глубокие разряда приведут к быстрому износу положительных и отрицательных платин аккумулятора и выходу его из строя. Чтобы этого не происходило, необходимо предусматривать резервный запас емкости. Для увеличения емкости батарейного кабинета применяются несколько аккумуляторов с параллельным соединением.

Напряжение батареи

Уровень напряжения – ключевая характеристика по которой происходит выбор аккумулятора. На сегодняшний день распространены элементы и аккумуляторы со следующими значениями напряжения: 1.2, 2.4, 6, 12В. Батарейной банк с более высоким напряжением (24, 48, 96В и т. д.) собирается при помощи нескольких 12В аккумуляторов с последовательным типом подключения.

При помощи измерения уровня напряжения можно оценить степень заряженности и степень износа необслуживаемых типов батарей (AGM и GEL VRLA) Измерение напряжения производится в течение нескольких часов, когда аккумулятор полностью бездействует и отключен от зарядного устройства. Нормальный уровень для AGM батарей считается от 13 до 13,2В.

Допустимая глубина разряда

Различные типы и подтипы аккумуляторов имеют рекомендованные параметры глубины разряда. Ниже приведена таблица №1 в которой указаны наиболее распространенные характеристики аккумуляторов допустимой и рекомендованной глубины разряда.

Тип батареи

Допустимый разряд, %

Рекомендованный разряд, %

VRLA

70

40

AGM VRLA

80

50

GEL VRLA

90

50

OPZV

90

60

OPZS

90

60

Li-ion

100

90

Ni-Cd

100

70

Таблица №1. Значения допустимых и рекомендованных значений разряда аккумуляторов.

Уровень разряда является ключевым фактором в сроке службы аккумулятора на ряду с интенсивностью эксплуатации. Даже самую дорогую и качественную свинцово-кислотную батарею можно вывести из строя за 7-10 дней, если производить полный 100% разряд до напряжения 9В несколько раз подряд.

Наиболее стойким к глубоким разрядам являются литий-ионные и никель-кадмиевые, а также специализированные свинцово-кислотные батареи, которые были оптимизированы разработчиками для глубоких разрядов. Обычно такие серии содержат в названии слово «Deep», что в переводе означает «Глубоко».

Разряды в пределах рекомендованных значений обеспечат существенное увеличения срока службы.

Срок службы аккумулятора

Современные свинцово-кислотные батареи оптимизированы для разнообразных режимов работы. Одни имеют меньший срок службы, но обеспечивают более высокую разрядную характеристику, другие – больший, но подходят для редких разрядов и работы в буферном режиме и т. д. Поэтому если производителем указан срок службы 10 лет, это информация соответствует идеальному режиму эксплуатации, когда не превышается циклический ресурс и, что еще более важно, глубина разряда. Приведем пример: если производитель указал, что срок службы аккумулятора 10 лет и допускается число циклов заряд/разряд – 600 с глубиной 50%. Аккумулятор может отслужить указанный срок при идеальных условиях эксплуатации и не более чем пяти циклах в месяц. Этот режим полностью соответствует буферному типу.

Срок эксплуатации целиком зависит от количества совершенных циклов заряда и разряда, а также зависит от окружающей среды, где установлена батарея. Как уже отмечалось выше, чем сильнее разряжается аккумулятор и чем дольше он находятся разряженном состоянии, тем меньше он прослужит. Чем выше окружающая температура, тем активнее проходит химическая реакция и тем сильнее поддаются разрушению свинцовые пластины.

В таблице №2 приведены примерные значения срока службы и циклического ресурса аккумуляторов в зависимости от их типов. Данные соответствуют для оптимальной температуры эксплуатации 20 – 25°С.

Тип аккумулятора

Циклический ресурс при глубине разряда

Срок службы, лет

25%

50%

75%

100%

VRLA

700 – 1000

350 – 500

230 – 400

150 – 300

3 – 5

AGM VRLA

800 – 2100

500 – 1200

300 – 800

200 – 600

5 – 15

GEL VRLA

2500 – 3000

1200 – 1750

800 – 1000

600 – 800

10 – 15

OPzV

2500 – 3000

1200 – 1750

800 – 1000

600 – 800

10 – 15

OPzS

5000 – 6000

3000 – 3500

1500 – 1750

1000 – 1200

20 – 25

Ni-Cd

<6000

<4000

<2000

<1500

20 – 25

Li-ion

<7000

<5000

<2000

<1500

20 – 25

Таблица №2. Ресурс в зависимости от типа аккумуляторов.

Рисунок №2. Зависимость циклического ресурса от глубины разряда.

Диапазон рабочей температуры

За исключением литий-ионного типа, где используется минерал – литий, принцип работы аккумуляторов основан на химических элементах и взаимодействии между ними. Поэтому практически все основные характеристики аккумуляторов зависят от температуры окружающей среды. Как правило, при повышении температуры срок эксплуатации снижается, причем если температура выше ~35°С, срок службы свинцово-кислотные AGM батарей сократится вдвое.

Уровень температуры окружающей среды также оказывает влияние на доступную емкость аккумулятора. При снижении температуры происходит падение емкости. При –20°С емкость батареи снизится на 30 – 40% от номинального значения.

Рисунок №3. Зависимость срока службы аккумулятора AGM VRLA от температуры окружающей среды.

Рисунок №4. Зависимость емкости аккумулятора AGM VRLA от температуры окружающей среды.

Саморазряд аккумулятора

Саморазряд – характерное явления для аккумуляторов всех типов. Данный показатель отражает степень самопроизвольной потери емкости в процессе простоя после полного заряда. Характеристика саморазряда указывается в процентном соотношении за определенный промежуток времени, чаще всего в месяц.

В качестве примера можно рассмотреть 100Ач батарею AGM VRLA типа, которая была полностью заряжена и в течение месяца не использовалась. Среднее значение саморазряда для AGM VRLA типа составляет порядка 1,5%, соответственно через месяц емкость составит порядка 98,5Ач.

На показатели саморазряда оказывает влияние температура окружающей среды. При повышении температуры, показатель будет расти. Причиной возникновения саморазряда служит выделение молекул кислорода на электроде положительного заряда, а повышение температуры является катализатором данного процесса.

Рисунок №5. Саморазряд аккумуляторов AGM VRLA.

Ток заряда

Сила тока которым осуществляется заряд аккумуляторной батареи напрямую зависят от емкости заряжаемой батареи. Свинцово-кислотные АКБ заряжаются 10 – 30% током от номинальной емкости, в зависимости от системы, могут применяться и менее мощные зарядные устройства.

Внимание! Нельзя заряжать аккумуляторы высоким током, это ведет к необратимым химическим реакциями существенно снижает эксплуатационные характеристики батареи.

Рисунок №6. Зарядная характеристика AGM VRLA.

Габариты и вес батарей

В зависимости от емкости аккумуляторов размеры и вес изменяются, за редким исключением могут быть изменения размера при одинаковой емкости. Существуют общепризнанные размеры небольших аккумуляторов до 250Ач, которые применяются как встроенные источники питания для систем бесперебойного питания, детских игрушек, гольф-каров, поломоечных машин и т. д. В зависимости от производителя присоединительные размеры могут отличаться от десятых до нескольких миллиметров.

Совет! Обращайте внимание на высоту аккумулятора без клемм и с клеммами, некоторые производители указывают два значения высоты.

Вес аккумулятора является дополнительным показателем его качества. Если проводить сравнение между характеристиками аккумуляторов разных серий или производителей, обращайте внимание на показатели массы, чем батарея тяжелее, тем больше в ней свинца. Это говорит о том, что пластины взаимодействующие с кислотой толще и химический источник питания обеспечит больший циклический ресурс и срок службы.

best-energy.com.ua

Расчет автономной работы потребителя от аккумуляторов

Как правильно и корректно рассчитать время автономии, которое необходимо получить для вашего потребителя?

Представим алгоритм расчета:

1) Определяем совокупную мощность нагрузки и постоянный ток разряда.

2) Вычисляем необходимую емкость аккумулятора для заданной автономии.

3) Определяем тип аккумулятора

Пример

Дано: две светодиодные ленты мощностью по 10Вт и работающие от 12В. Необходимая автономия: 10ч. Срок службы: год при ежедневной эксплуатации. Условия эксплуатации: постоянная комнатная температура 20 градусов.

Найти: минимально допустимые и оптимальные аккумуляторы для решения задачи.

Решение

1) Совокупная мощность W=10Вт*2=20Вт. Постоянный ток разряда: I=20/12=1.67A. Для точных расчетов желательно померить ток потребления при помощи мультимера.

2) Для определения необходимой емкости следует пройти по пунктам:

а) Для того, чтобы продержать нагрузку на таком токе разряда необходимо определить минимальную расчетную емкость АКБ: 1,67*10=16,7а/ч.

б) Нужно иметь ввиду, что емкость аккумуляторных батарей указывается производителями исходя из определенного времени разряда. Обычно это 10 часов. Но некоторые производители указывают 20 часов. Тут нам поможет спецификация по АКБ, которую можно взять на нашем сайте. Посмотрим спецификацию Delta DTM 1226:

Разрядные характеристики ближайшего планируемого АКБ

В нашем случае, время работы от АКБ 10 часов, значит мы можем считать емкость равной номинальной. Однако, если в задаче стоит 5 часов, то нужно делать поправку на то, что при таком времени разряда емкость АКБ будет ниже (умножаем ток разряда на часы – 4,8А*5ч=24А/ч вместо 28).

в) Далее, нужно учитывать кол-во циклов заряда-разряда, на который мы проектируем систему (из спецификации):

Расчётное количество циклов

В задаче мы можем видеть, что планируемое кол-во циклов у нас 365. Ориентировочная предельная глубина разряда в нашем случае – около 57%. Желательно взять с запасом, будем рассчитывать на 50% разряд (реальные условия эксплуатации отличны от идеальных лабораторных условий).

Таким образом, вводим поправку 0,5: 16,7/0,8=33,4А/ч.

г) В случае, если мы имеем дело с отличной от оптимальной температурой эксплуатации (25градусов), необходимо водить поправочный коэффициент, который тоже можем взять из спецификации:

Влияние температуры на емкость аккумулятора

Так при температуре 10 градусов следует ввести коэффициент 0.9, т.е. ещё +10% к расчётной емкости.

3) В случае, если нам необходимы долгие режимы разряда – следует обратить внимание на серии AGM аккумуляторов популярных на российском рынке производителей:

  • У АКБ Delta – серия DTM
  • У CSB – GP
  • У BB Battery  – BC

В случае, если разряд производится высокими токами, но короткое время:

Это АКБ оптимизированы на высокую энергоотдачу, хотя и для долгих разрядов они подходят не хуже (они просто дороже). Аккумуляторы по технологии GEL не совсем оптимальны для данной задачи, т.к. заметно дороже, а глубокий разряд хоть и допустим, но резко снижает срок службы.

Ответ: минимально: Delta DTM 1233 (33А/ч), оптимально: Delta DTM 1240 (40А/ч), либо аналоги.

tok-shop.ru

Каталог радиолюбительских схем. Сульфатация свинцового стартрного аккумулятора глазами владельца автомобиля и как с нею бороться или... Устройство разрядки аккумулятора

Каталог радиолюбительских схем. Сульфатация свинцового стартрного аккумулятора глазами владельца автомобиля и как с нею бороться или... Устройство разрядки аккумулятора

Сульфатация свинцового стартрного аккумулятора глазами владельца автомобиля и как с нею бороться или...Устройство разрядки аккумулятора

Я - Евгений Мерзликин автолюбитель с оч. большим стажем и пробегом, а все сказанное далее - это мое личное мнение и Вы можете воспользоваться моими советами только на свой страх и риск.

Вот пришла зима и сразу все автолюбители заговорили о зарядных устройствах свинцовых аккумуляторов.На радиолюбительских форумах открылись соответствующие темы, пошли горячие споры - чем и как надо заряжать аккумуляторы на автомобилях.Кончились морозы приходит весна и появляются "подснежники" - те, кто зимой не ездит на автмобилях. и тут вопросы зарядки встают еще острее - выясняется, что за зиму аккумуляторы разрядились у кого процентов на 50, или кому не повезло на 80 или 90... Тут надо быстро обратиться к соседу по гаражу - прикурить, затем подключить свой аккумулятор и погонять минут 15-20 потом обязательно заглушить-завести свое авто и убедившись, что оно завелось - снова заглушить и спокойно идти домой.Срок службы автоаккумулятора при этом сократится примерно вдвое. И вот тут звучит страшное слово "СульфАтация".

Правила борьбы с сульфатациейПравило 1. Не оставляйте надолго разряженный аккумулятор!Правило 2. Не оставляйте ненадолго разряженный аккумулятор!Правило 3. Не перезаряжайте Ваш аккумулятор. Максимальноразрешаемое мною напряжение на полностью заряженном аккумуляторе + 14,7 В (на некоторых современных заморских, если написано "Ca" бывает до +16 В, но это скорее исключение - начало сульфатации).Правило 4. Не переразряжайте Ваш аккумулятор. Минимальноразрешаемое мною напряжение на полностью разряженном аккумуляторе + 10,5 В (если меньше - Ваш аккумулятор начал разрушаться, если оставить не бОльшой срок - обязательно разрушится).Правило 5. Обязательно проводите 1...2 раза в год антисульфатационные циклы - полный зарядаккумулятора + 14,7 В, затем полный разряд + 10,5 В (!!!не менее!!!).

Вот собственно и все. А если... если на Ваш аккумулятор уже напала эта самая су... сульфатация - попробуйте ее победить, вернее приостановить. Вылечить, полность восстановить, сульфатированный аккумулятор невозможно, но остановить сульфатацию, максимально сохранить емкость аккумулятора можно попытаться. Как?.. все оч. просто - применить Правило 5.Есть масса способов и методов, а также масса схем зарядных устройств, предназначенных для антисульфатационной зарядки, но мой совет не надо пренебрегать Правилом 5. Даже после применения любого Зарядного устройства даже суперантисульфатационного можно ведь попробывать Ваш полностью заряженный до +14,7 В аккумулятор (+14,7 В - этто напряжение на аккумуляторе, измеренное сразу после окончания зарядки; когда аккумулятор остынет - примерно через сутки - это напряжение упадет до +12,6В) разрядить до рекомендуемых мною +10,5 В (ждать, когда аккумулятор остынет до + 12,5 В не надо) и снова зарядить.

Как заряжать?Да в принципе все равно. Важно, чтобы напряжение на аккумуляторе было + 14,3...14,7 ВЕсли у Вас зарядное устройство с регулируемым током зарядки - то, Я рекомендую, лучше разбить процесс зарядки на три этапа.Примечание. Обязательно ОДНОВРЕМЕННО необходимо контролировать ток заряда аккумулятора и напряжение на нем по двум РАЗДЕЛЬНЫМ приборам (лучше стрелочным, поверенным). Если у Вас имеется два тестера - один цифровой и один стрелочный, я предпочитаю цифровой использовать для измерения напряжения, а стрелочным мерить ток. Все напряжения описанные далее измерены на клемах аккумулятора, а ток - постоянный ток (в случае зарядного устройства на тиристорах параллельно клемам измирительного прибора (амперметра) необходимо подобрать конденсатор емкостью 10...1000 мкФ - конденсатор с емкостью в 2 раза выше минимально допустимой, после увеличения которой показания амперметра не увеличиваются при постоянном токе заряда).

Итак...

Я, Евгений Мерзликин, автолюбитель с оч. большим стажем и пробегом, рекомендую:

Три этапа зарядки полность разряженного до 10,5 В аккумулятора. Токи заряда выставляются вручную. Стабилизация необязательна, но рекомендуема.

Режимы

Напряжение на аккумуляторена протяженгии всего этапа

Ток заряда

Время заряда

Примечание

Этап 1.

+10,5...11 В

1 А

примерно 30 минут

предзарядка, чтобы не посыпались пластины

Этап 2.

+11...13,8 В

5...6 А,допускается 3...4 Аточное значение 0,1С

примерно 10 часовне допускать превышения напряженияболее 13,8...14,3 В

зарядка аккумулятора токомIзар.оптимальное=0,1*С,где С - емкость Вашего аккумулятора в Амперчасах

Этап 3.

+13,8...14,7 В

0,8...1 А

примерно 24 часане допускать превышения напряженияболее 14,7...15 В

дозарядка аккумулятора малым токомнеобходима для зарядки внутреннихобъемов активной массы пластин

Примечание. На протяжении этапа 2 и этапа 3 рекомендуется контролируемая кратковременная разрядка в течении 10...30 минут.Следить! Напряжение на аккумуляторе никогда не должно быть ниже 10,5 В!!!

Теперь поговорим о тонкостях.Кронец зарядки аккумулятора - отследить напряжение на клемах аккумулятора +14,7 В - довольно просто и если пользоваться моими рекомендациями. На последнем этапе 3 снизить ток до 1 А. Напряжение, в принципе, не поднимится выше 14,7...15 В. Окончание этапа 2 тоже довольно размыто. Можно заряжать током 0,1С в течении 5...7 часов, а времы этапа 3 растянуть до 30...40 часов, это в случае, если нет времени следить. Тонкостей тут нет никаких.

А вот разряд аккумулятора... - с этим очень сложно. Итак повторюсь:

Следить!Напряжение на аккумуляторе никогда не должно быть ниже 10,5 В!!!

Поймать этот момент довольно сложно. Давайте разбираться. Реальная емкость Вашего аккумулятора может быть расчитана по формуле:

С=Iразряда*T, ___________ где ___________ (1)

Iразряда - ток разрядки Вашего аккумулятора в А Iразряда=0,1СT - время разрядки Вашего аккумулятора в часах.

________________Замечание Дениса Багаева:Прочитал эту статью про разрядку аккума, не согласен по поводу тока разрядки. Тоже много читал на эту тему и экспериментирую с аккумами по восстановлению оных. В других источниках предлагают разряжать током 1/20*С. //реплика Евгения Мерзликина: В техусловиях на аккумуляторы емкость определена как время разрядки аккумулятора при токе (1/20)С.\\ Думаю чем больше нагрузка, тем быстрее упадет напруга на клеммах до 10,5В, а чем меньше Iразряда тем дольше и соответственно глубже будет разряжаться аккум. Если верить другим источникам, то при нагрузке 1/20*С напряжение на клеммах 10,5В будет соответствовать 100% разрядке аккума. //продолжение реплики Евгения Мерзликина: В указаной выше статье я подчеркиваю, что все сказанное - только мое частное мнение, а ток (1/10)С выбран из соображения времени - сколько реально заряжающий человек (так сказать оператор) может контролировать процесс разряда в течении , скажем, выходного дня. Желающие дискутировать - вопросы в почту.\\________________

Аккумуляторы изготавливаются таким образом, чтобы держать постоянное напряжение максимальное время. Рассмотрим графики напряжения на аккумуляторе в зависимости от времени разрядки рис. 1.

Рис. 1. Графики напряжения на аккумуляторе в зависимости от времени разрядкиI -новый аккумулятор; II - аккумулятор с частично засульфатированными пластинами

Мы видим - сначала напряжение на аккумуляторе падает довольно незначительно. Но последний участок разрядки с 11 до 10,5 В проходит за время 10...15 минут, а на полностью засульфатированном аккумуляторе (на котором можно восстановить до 70% емкости) из моего личного опыта и за 5, а бывало за 2...3 минуты. Понижение же напряжения ниже 10,5 В приводит к осыпанию активной массы пластин аккумулятора и уже полному выходу из строя аккумулятора. Если же не разрядить аккумулятор до 10,5 В, а скажем остановиться на 11 или на 11,5 В, тогда середина активной массы окажется недоразряженной и там будут продолжаться процессы сульфатации. Хотя, как правило сульфатация в середине активной массы плстин отнимает только несколько процентов емкости аккумулятора и этим можно и принебречь, но я предлагаю сделать "разрядку" - устройство для разряда аккумулятора до минимально допустимого напряжения на нем +10,5 В.

Сначала я повторюсь.

Я - Евгений Мерзликин автолюбитель с оч. большим стажем и пробегом, а все сказанное далее - это мое личное мнение и Вы можете воспользоваться моими советами только на свой страх и риск, приняв мою точку зрения.

Устройство разрядки аккумулятора

Прежде всего откажемся от разряда аккумулятора через активные элементы, это усложнит схему. Учитывая, что как я говорил выше, величина тока разряда аккумулятора качественно не влияет на устранение сульфатации в качестве разрядного элемента применим обыкновенную лампочку дальнего или ближнего света от автомобиля, мощностью 50 или 55 Вт, в зависимости от наличия невыбрАшенных лам с одной сгоревшей нитью у Вас в гараже или набора из нескольких ламп, соединенных паралельно, если Вы хотите точно подобрать разрядный ток в соответствии с инсирукцией Вашего аккумулятора. По моему мнению это может только повлиять на время разрядки.

Схема устройства представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема электрическая, принципиальная устройства для разрядки аккумуляторных батарей напряжением 12,6 В до минимально допустимого напряжения 10,5 ВLa1 - нагрузочная разрядная лампочка, обеспечивающая ток разряда Вашего аккумулятора в пределах 3...6 А (обычно 40...60 Вт, 12 В).

Собственно это релейный ключ на составном транзисторе VT1,VT2 и реле Rel1, который подключен через стабилитрон VD1 с токоограничивающими цепями R1...R3 к разряжаемому аккумулятору контактом +10,5В.

Работает схема следующим образом. Резистором R1 устанавливается напряжение срабатывания ключа +10,5 В. Таким образом, при подключении устройства к полностью (или не полностью) заряженному аккумулятору с напряжением выше 10,5 В пробивается (выходит на рабочий режим) стабилитрон VD1, открывается ключ VT1,VT2 и срабатывает реле Rel1, которое подключает разрядную лампочку La1. Аккумулятор разряжается через лампочку до напряжения 10,5 В. Ток разряда полностью определяется мощностью лампочки и при мощности лампочки Pлампочки=55 Вт равен

Iразряда=Pлампочки/Uак=55 Вт/12,6 В=4,4 А

а в крайних режимах соответственно

Iразряда max/Uак=14,7 В=5,1 А

Iразряда min/Uак=10,5 В=3,6 А

Мощность набора лампочек можно довести до 75... Вт. Тогда разрядный ток будет порядка 6 А. Эффект будет тот же, но время разряда значительно сократится.

По реальному времени разряда с достаточной точностью можно определить значение емкости Вашего аккумулятора по формуле (1).

Настройка - калибровка схемы.

Примечание: La1 - нагрузочная разрядная лампочка, обеспечивающая ток разряда Вашего аккумулятора в пределах 3...6 А (обычно 40...60 Вт, 12 В).

Необходим дополнительный регулируемый в пределах не менее 10...15 В калибровочный источник питания

1.Чтобы не перегружать дополнительный регулируемый калибровочный источник питания - отключите на время настройки нагрузочную разрядную лампочку La1.2.На дополнительном регулируемом в пределах не менее 10...15 В калибровочном источнике питания выставить напряжение +10,5 В.3.Подключить клемму +10,5В к "+" дополнительного регулируемого калибровочного источника питания.4.Подключить клемму _|_(общий, земля) к "-" дополнительного регулируемого калибровочного источника питания.5.Вывести движок R1 в нижнее по схеме положение (сопротивление максимально).6.Медленно и плавно уменьшая сопротивление R1 (движок сдвигается вверх по схеме) добиваемся зажигания светодиода (срабатывания реле).

Проверка.7.Плавно увеличиваем напряжение дополнительного регулируемого калибровочного источника питания до + 15 В - светодиод не переставая светится.8.Плавно уменьшаем напряжение дополнительного регулируемого калибровочного источника питания до погасания индикаторного светодиода.9.Если напряжение дополнительного регулируемого калибровочного источника питания лежит в пределах + 10,5...10,8 В процесс настройки закончен, в противном случае повторить пп. 2...8.10.Отключить устройство разрядки от дополнительного регулируемого калибровочного источника питания.11.Восстановить подключение нагрузочной разрядной лампочки La1.

Разрядка готова к работе.

В заключении хотелось бы сказать несколько слов о свободном контакте реле. Если немного подумать и присобачить (или прикошачить) к тому контакту управление включением зарядки - будет очень хорошо (не забудте при этом блокировать автоматическое включение разрядки при повышении напряжения на аккумуляторе выше +10,5 В).

Замеченные баги

После разряда до 10,5 В и после отключения разрядника - лампочки 55 Вт на новом аккумуляторе напряжение опять может возрасти выше 10,5 В и следовательно разрядка включится повторно и доразрядит ваш аккумулятор до величины 10,5 В. Этот процесс может повториться несколько раз, что неплохо для аккумулятора. Если в процессе отключения разрядки Вы заметите дребезг контактов реле - необходимо зашунтировать базу VT2 на землю емкостью 50...100 мкФ.

Детали

Транзисторы КТ315 с любой буквой. Резисторы, светодиод, лампочка любые из тех, что у вас есть. Реле любое слаботочное реле на ток срабатывания 15-150 мА и ток коммутации 5...10 А. при отсутствии такового можно применить реле от любого автомобиля. VT1 при этом необходимо заменить на более мощный, например КТ815, КТ817 или КТ805АМ.

Несколько слов по эксплуатации устройства. Скажу еще раз, хоть говорил выше.

Нежелательно оставлять разряженный аккумулятор надолго!

Желательно в течении получаса-часа после окончания разрядки поставить аккумуляторную батарею на зарядку. Т.к. аккумулятор - достаточно дорогостоящее изделее - нежелательно делать автомат заряда разряда. Ведь все процессы протекают как правило в широком диапазоне температур и лучше основные этапы контролировать лично. Для индикации окончания процесса разрядки достаточно подключить слаботочную сирену через свободный контакт реле к дополнительному источнику питания или засульфатированному, но полуживому аккумулятору, который невозможно восстановить, но выбрасывать еще жалко. Контролировать окончание процесса разрядки так же удобно по погасшей лампочке.

Удачи.

Евгений Мерзликин

Источник материала

irls.narod.ru

Основные характеристики аккумуляторов | Все про аккумуляторы

Для безопасной эксплуатации аккумуляторных батарей необходимо придерживаться следующих правил:

  • Не создавать цепь короткого замыкания между клеммами батареи, поскольку значительный ток короткого замыкания заряженной батареи способен расплавить контакты клемм и нанести термический ожог.
  • Не хранить аккумуляторные батареи в разряженном состоянии. В этом случае происходит сульфатация электродов и батареи значительно снижают свою емкость.
  • Подключать аккумуляторную батарею в устройство только в правильном соответствии с полярностью. Заряженная батарея имеет значительный запас энергии и способна при неправильном подключении вывести устройство из строя.
  • Не вскрывать корпус батареи. Содержащийся внутри гелеобразный электролит способен вызвать химический ожог кожи.
  • Утилизировать отслужившую свой срок батарею в соответствии с правилами утилизации для изделий, содержащих тяжелые металлы.

Технические характеристики

Разрядные характеристики аккумуляторных батарей

Наиболее важными показателями качества АБ являются: емкость, напряжение, габариты, вес, стоимость, допустимая глубина разряда, срок службы, КПД, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также, необходимо учитывать, что все характеристики производитель дает при определенной температуре - обычно 20 или 25 °С. При отклонениях от этого напряжения, характеристики меняются, и обычно в худшую сторону.

Значения напряжения и емкости обычно входят в название модели батареи. Например: RA12200DG - батарея напряжением 12 вольт и емкостью 200 ампер*часов, гелевая, глубокого разряда. Это значит, что батарея может выдать в нагрузку энергию 12 х 200 = 2400 Вт*ч при 10 часовом разряде током в 1/10 от емкости. При больших токах и быстром разряде емкость батареи понижается. При меньших токах - обычно увеличивается. Это можно видеть на графике разрядных характеристик аккумуляторных батарей. Также, нужно смотреть на разрядные характеристики на конкретные батареи. Иногда производители в названии пишут завышенную емкость аккумулятора, которая имеет место только в идеальных условиях - так, например, делает Haze (у аккумуляторов Haze реальная емкость процентов на 10-20 ниже, чем указано в названии батареи).

При разряде током в 0,1 С время работы составляет 10 часов и батарея полностью выдаст в нагрузку аккумулированную энергию. При разряде током 2 С (в 20 раз большим) время работы будет около 15 минут (1/4 часа) и при этом батарея выдаст в нагрузку только половину аккумулированной энергии. При больших токах разряда это значение еще меньше. Зачастую в источниках бесперебойного питания аккумуляторные батареи работают в еще более тяжелых режимах, при которых токи разряда достигают 4 С. При этом время разряда сравнимо с 5 минутами и батарея выдает в нагрузку менее 40% энергии.

Емкость батареи

Количество энергии, которое может быть сохранено в батарее, называется ее емкостью. Она измеряется в ампер-часах. Одна АБ емкостью 100 Ач может питать нагрузку током 1 А в течение 100 часов, или током 4 А в течение 25 часов, и т.п., хотя емкость батареи снижается при увеличении разрядного тока. На рынке продаются батареи емкостью от 1 до 2000 Ач.

Для увеличения срока службы свинцово-кислотной АБ желательно использовать только малую часть ее емкости до повторной зарядки. Каждый процесс разряда-заряда называется зарядным циклом, причем не обязательно полностью разряжать аккумулятор. Например, если вы разрядили аккумулятор на 5 или 10% и затем снова зарядили его - это тоже считается как 1 цикл. Конечно, количество возможных циклов будет сильно отличаться при различной глубине разряда (см. ниже). Если возможно использовать более 50% энергии, запасенной в АБ до ее заряда, без заметного ухудшения ее параметров, такая батарея называется батареей "глубокого разряда".

Заряд-разрядные кривые.

Можно повредить батареи, если перезарядить их. Максимальное напряжение кислотных АБ должно быть 2,5 вольта на элемент, или 15 В для 12-ти вольтовой батареи. Многие фотоэлектрические батареи имеют мягкую нагрузочную характеристику, поэтому при увеличении напряжения ток заряда снижается значительно. Поэтому всегда необходимо использовать специальный контроллер заряда для солнечных батарей. В случае применения ветроэлектрических станций или микроГЭС, такие контроллеры также обязательны.

Напряжение

Напряжение на аккумуляторе зачастую является основным параметром, по которому можно судить о состоянии и степени заряженности аккумулятора. Особенно это относится к герметизированным аккумуляторам, у которых не возможно измерить плотность электролита.

Напряжение при заряде, разряде и отсутсвии тока очень сильно отличаются. Для определения степени заряженности аккумулятора измеряют напряжение на его клеммах при отсутствии как зарядного, так и разрядного токов в течение как минимум 3-4 часов. За это время напряжение обычно успевает стабилизироваться. Значение напряжения при заряде или разряде ничего не скажет от состоянии или степени заряженности АБ. Примерная зависимость степени заряженности аккумулятора от напряжения на его клеммах в режиме холостого хода, приведена в таблице ниже. Это типичные значения для стартерных аккумуляторов с жидким электролитом. Для герметизированных аккумуляторов (AGM и гелевых) обычно эти напряжения немного выше (нужно запрашивать производителя) - например, AGM батареи полностью заряжены, если напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В).

 

Степень заряженности

Степень заряженности зависит от очень многих факторов, и точно ее могут определить только специальные зарядные устройства с памятью и микропроцессором, которые отслеживают как заряд, так и разряд конкретного аккумулятора в течение нескольких циклов. Этот метод наиболее точный, но и наиболее дорогой. Однако он сможет сэкономить много денег при облуживании и замене аккумуляторов. Применение специальных устройств, контролирующих работу аккумуляторов по степени их заряженности, позволяет очень сильно повысить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов. Ряд предлагаемых нами контроллеров для солнечных батарей имеют встроенные устройства вычисления степени заряженности аккумулятора и регулируют заряд в зависимости от ее величины.

Для определения степени заряженности можно использовать также следующие 2 упрощенных метода.

  1. Напряжение на аккумуляторе. Этот способ наименее точный, но требует только наличия цифрового вольтметра, способного измерять десятые и сотые доли вольта. Перед измерениями нужно отсоединить от аккумулятора всех потребителей и все зарядные устройства и подождать как минимум 2 часа. Затем можно измерить напряжение на терминалах аккумулятора. Ниже в таблице приведены напряжения для аккумуляторов с жидким электролитом. Для полностью заряженной новой AGM или гелевой батареи напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В). По мере старения аккумуляторов это напряжение снижается. Можно измерять напряжение на каждой банке аккумулятора, чтобы найти неисправную банку (разделите напряжение для 12В на 6 для того, чтобы определить нужное напряжение на одной банке).
  2. Второй метод определения степени заряженности - по плотности электролита. Этот метод подходит только для аккумуляторов с жидким электролитом. Также, нужно подождать 2 часа перед измерениями. Для измерения используется ареометр. Обязательно наденьте резиновые перчатки и защитные очки! Держите рядом пищевую соду и воду на случай, если вода попадет на кожу.
100 12.70 25.40 1.265
95 12.64 25.25 1.257
90 12.58 25.16 1.249
85 12.52 25.04 1.241
80 12.46 24.92 1.233
75 12.40 24.80 1.225
70 12.36 24.72 1.218
65 12.32 24.64 1.211
60 12.28 24.56 1.204
55 12.24 24.48 1.197
50 12.20 24.40 1.190
40 12.12 24.24 1.176
30 12.04 24.08 1.162
20 11.98 23.96 1.148
10 11.94 23.88 1.134

 

Срок службы аккумуляторов 
Срок службы аккумуляторных батарей в циклах

Неправильно определять срок службы аккумуляторов в годах или месяцах. Срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.

Само понятие «количество рабочих циклов «заряда-разряда» аккумулятора» относительное, так как сильно зависит от различных факторов. Кроме того, значение количества рабочих циклов, например для одного типа аккумулятора, не является универсальным понятием, так как зависит от технологии, различной у каждого из производителей.Срок службы аккумуляторов определяется в циклах, поэтому время работы в годах - приблизительное и рассчитано для типичных условий работы. Поэтому, если, например, в рекламе указано, что срок службы аккумуляторов составляет 12 лет, это значит, что производитель посчитал срок службы для буферного режима с средним числом циклов заряд-разряд 8 в месяц. Например, для AGM аккумуляторов Haze указывается срок службы 12 лет и максимальное число циклов 1200 при разряде на 20%. В год получается 100 таких циклов, в месяц - около 8.

Еще один важный момент - в процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается. Все характеристики по количеству циклов обычно приводятся не до полной смерти аккумулятора, а до момента потери им 40% своей номинальной емкости. Т.е, если производителем приведено количество циклов 600 при 50% разряде, это значит, что через 600 идеальных циклов (т.е. при температуре 20С и разряде током одной величины, обычно 0,1С) полезная емкось аккумулятора будет 60% от начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена аккумулятора.

Свинцово-кислотные АБ, предназначенные для использования в системах автономного электроснабжения имеют, срок службы от 300 до 3000 циклов в зависимости от типа и глубины разряда. В системах на базе ВИЭ батарея может разрядиться гораздо сильнее, чем при буферном режиме. Для обеспечения длительного срока службы, в типичном цикле разряд не должен превышать 20-30% емкости АБ, а глубокий разряд - не более 80% емкости. Очень важно сразу же после разряда заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы. Длительное нахождение (более 12 часов) в разряженном или не полностью заряженном состоянии приводит к необратимым последствиям в аккумуляторах и снижению их срока службы.

Как определить, что аккумулятор уже близок к окончанию своего срока службы? Очень просто - у аккумулятора повышается внутреннее сопротивление, это приводит к более быстрому росту напряжения при заряде (и, соответственно, снижению времени, требуемого для заряда), и более быстрому разряду аккумулятора. Если заряд производится током, близким к предельно допустимому, умирающий аккумулятор будет нагреваться при заряде сильнее, чем раньше.

Максимальные токи заряда и разряда

Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно ее емкости. Обычно для аккумуляторов максимальный ток заряда не должен превышать 0,2-0,3С. Превышение зарядного тока ведет к сокращению срока службы аккумуляторов. Мы рекомендуем устанавливать максимальный ток заряда не более 0,15-0,2С. Смотрите характеристики на конкретные модели аккумуляторов для определения максимального зарядного и разрядного токов.

Саморазряд

Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены в отсутствие внешнего потребителя тока.

Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCD аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH – немного больше, а для Li-ION пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен 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.

Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Глубокий его разряд и последующий заряд увеличивают ток саморазряда.

Саморазряд аккумуляторов в основном обусловлен выделением кислорода на положительном электроде. Этот процесс еще больше усиливается при повышенной температуре. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.

В некоторой степени саморазряд зависит от качества использованных материалов, технологического процесса изготовления, типа и конструкции аккумулятора. Потери емкости могут быть вызваны повреждением сепаратора, когда образования слипшихся кристаллов пробивают его. Сепаратором принято называть тонкую пластину, разделяющую положительный и отрицательный электроды. Это обычно происходит из–за неправильного обслуживания аккумулятора, его отсутствия или применения несоответствующих или некачественных зарядных устройств. У изношенного аккумулятора пластинки электродов разбухают, слипаясь друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда, при этом поврежденный сепаратор невозможно восстановить проведением циклов заряда/разряда.

akkumulyator.reglinez.org


Смотрите также