Аккумуляторная батарея автомобиля, очень важный элемент, не смотря на простоту конструкции она таит в себе несколько непонятных аббревиатур, таких как – емкость, и конечно же пусковой ток. Про некоторые я уже писал, про некоторые еще напишу, но сегодня будем говорить про «пусковые показатели» батареи – почему это так важно и какие они должны быть. Не все знают про этот параметр и зачастую при выборе нового АКБ, изначально делают большую ошибку! А она приводит к тому, что батарея быстро выходит из строя, и не может запустить ваш авто зимой …
Для начала определение
Пусковой ток АКБ (иногда носит название стартерный) – это максимальное значение силы тока, нужной для запуска двигателя, а именно для питания стартера, чтобы он смог провернуть маховик с присоединенными к нему поршнями. Процесс этот сложный, потому как поршни сдавливают топливо (в 9 – 13 атмосфер), которое поступает в камеры. Зимний пуск еще более осложнен, потому как масло густеет и стартеру нужно преодолеть не только сжатие, но и отсутствие нормальной смазки цилиндров.
Какая основная задача аккумулятора автомобиля? Конечно же, накопление и последующий пуск двигателя, вроде как строение многих моделей одинаково, но не одинаковы характеристики. Нет конечно же у заряженной модели будет примерно 12,7В, но вот сила тока и емкость, будет отличаться.
Пару слов о строении и свойствах
АКБ были созданы именно для того чтобы перезаряжаться и запускать машину, то есть они очень практичны с точки зрения эксплуатации. Обычная батарея очень быстро разряжалась, и менять ее было накладно, тогда то и были придуманы аккумуляторы.
Методом проб и ошибок, батареи эволюционировали – так через несколько лет после изобретения, вырисовалась вполне конкретная модель, было это примерно 100 лет назад, которая до сих пор не менялась.
Обычно это шесть отсеков с пластинами из свинца (минусовые) и его оксида (плюсовые), которые залиты специальным электролитом из серной кислоты. Именно это сочетание и заставляет работать аккумулятор, если исключить одну составляющую, то работа будет нарушена. Один разрозненный аккумулятор, генерирует в среднем 2,1В, этого крайне мало для запуска двигателя, в среднестатистической батарее, их объединяют подключая последовательно, обычно это 6 банок по 2,1В = 12,6 – 12,7В. Это напряжение достаточно, чтобы возбудить обмотку стартера.
Пару слов о емкости
Однако напряжение это только одна из составляющих, она унифицирована, то есть оно одинаково у всех аккумуляторов не зависимо от емкости.
Но вот емкость может отличаться в разы. Измеряется в Амперах в час, или попросту Ач. Если вывести небольшое определение — то это способность аккумулятора отдавать определенную силу тока целый час. Автомобильные варианты начинаются от 40 Ач, и доходят до 150 Ач. Однако самые распространенные на рядовых иномарках – 55 – 60 Ач. То есть – батарея может отдавать 60 Ампер целый час, а затем конкретно разрядится. Если честно то это большое значение, если перемножить 12,7 (напряжение) и 60 Ач (емкость), то получится 762 Ватта в час! Можно пару тройку раз разогреть электрический чайник.
С емкостью тоже разобрались, теперь непосредственно о пусковом токе.
Так что это – пусковой ток?
Как я уже писал сверху пусковой ток – это максимальная сила тока которую может отдавать батарея в очень короткий промежуток времени. Простыми словами чтобы запустить двигатель среднестатистической машины нужно примерно 255 – 270 Ампер, очень много! По сути это и есть «пусковые значения», от слова «запустить» применительно к силовому агрегату.
Если емкость аккумулятора примерно 60 Ач, то это превышает его номинал примерно в 4 – 5 раз. Правда, такое напряжение должно отдаваться всего около 30 секунд, не больше.
Зачастую в южных районах нашей страны, где температура воздуха всегда остается в плюсовой зоне, этот параметр даже и не рассматривают! Ибо не зачем, берем средний аккумулятор, и он прекрасно будет справляться со своими обязанностями. Ведь на улице тепло и масло жидкое. Но вот в северных районах этот показатель является одним из самых важных, там температуры зачастую в крайне отрицательной зоне и запустить силовой агрегат сложно, масло похоже, скорее на кисель, чем на текучую жидкость. Запуск будет крайне осложнен.
Если для запуска двигателя при «+ 1 + 5» градусов, достаточно будет (одномоментно) 200 – 220 Ампер, то чтобы запустить уже при – 10 – 15 градусах, нужно потратить энергии на 30% больше, а это 260 – 270 Ампер. Теперь подумайте, сколько энергии тратится при – 20 – 30 градусах Цельсия.
Таким образом, чем ниже температура зимой, тем важнее этот параметр, это своего рода аксиома.
От чего зависит пусковой ток?
Если посмотреть различных производителей, например страны Европы, США, Россия или Китай, то у всех этих батарей будет различный показатель пускового тока. Так, например если сравнить 55 Ач Китай и Европа, разница может быть на 30 – 40%! Но почему так?
Все дело в технологиях:
- Применение очищенного свинца, даже в простых кислотных АКБ приведет к быстрой зарядке и последующей разрядке, соответственно пусковые значения увеличиться.
- Большее количество пластин в таком же по габаритам корпусе.
- Большее количество электролита.
- Плюсовые пластины более пористые, что позволит больше накапливать заряда.
- Герметичные конструкции, не дают испаряться электролиту, что позволит батареи всегда держать нужный уровень, не оголяя пластины.
Конечно, можно добавить и качество сборки и порядочность производителя, все это дает большие результаты, нежели у конкурентов. Правда и стоят такие АКБ дороже.
Но на данный момент, есть и новые технологии — рекордсменами по отдачи пускового тока являются , у них ток отдачи может доходить до 1000 Ампер в 30 секунд, примерно в 3 – 4 раза больше, чем у обычных кислотных вариантов. Хотя у этих технологий также есть свои минусы и в первую очередь это цена.
Также стоит отметить, что при пуске двигателя напряжение батареи падает примерно до 9 Вольт, но сила тока многократно возрастает – это нормальный процесс. После пуска мотора, напряжение займет опять свои нормальные показатели в 12,7Вольта, а потраченный заряд восполнит генератор автомобиля. Если показатели напряжения при пуске падают до 6 Вольт (и очень долго восстанавливаются), то это может быть критично, стартеру просто не хватит энергии для запуска. Скорее всего, что АКБ выходит из строя.
Как происходят замеры?
После производства батареи, ее нужно испытать, чтобы определить стартерные показали. Испытания на производствах сложные, зачастую батареи помещают в отрицательные температуры, охлаждают их несколько часов, затем пробуют запустить двигатель.
Обычно испытания проходит при – 18 градусах Цельсия и пуск продолжается 30 секунд, если батарея справилась, то можно запускать в производство. Если нет, меняют конструкцию, наполнение, и по новой проводят испытания.
Замеряют несколько раз, то есть существует ряд интервалов с максимальными значениями, в такие интервалы замеряют максимальные токи, которые способен выдать именно этот экземпляр, они записываются и позже наносятся на «борта» АКБ. Нужно отметить, что в партии так жестко проверяют далеко не все аккумуляторы. Однако «дефектовка» присутствует, происходят проверки нагрузочной вилкой.
Справедливости ради, стоит отметить, что раньше во времена СССР, аккумуляторы вообще не заливались электролитом на производстве (было понятие сухого заряда), их вы сами должны были залить и зарядить! То есть покупаем электролит нужной плотности, и затем в течении 12 – 24 часов заряжаем.
Какой пусковой ток среднего АКБ и что делать, если купить большим значением?
НА данный момент существует разделение пусковых значений, на бензиновые и дизельные агрегаты. Ведь дизелю изначально нужен больший показатель, потому как степень сжатия у него намного выше, может доходить до 20 атмосфер.
ИТАК, средние показатели:
Для бензиновых вариантов это – 255 Ампер
Для дизельных вариантов – не менее 300 Ампер
Эти цифры, что говорится в притык, замерены при минус 18 градусах Цельсия, чего может не хватить при пуске в более сильные морозы.
Но сейчас с развитием технологий, зачастую в магазинах мы можем видеть показатели стартерного тока в 400, 500 и даже 600 Ампер! Что будет если взять с такими цифрами? Не спалю ли я свой стартер?
Ответ прост – конечно же, нет. Не спалите! Берите и забудете что такое холодный пуск, с такими характеристиками вам будет нипочем любой мороз.
Что же касательно стартера – при большем токе, он будет быстрее и сильнее вращаться, что позволит сделать ему больше оборотов, а в свою очередь это способствует быстрому и качественному пуску двигателя.
Конечно, нужно читать характеристики вашего авто, но думаю пускового значения в 450 — 500 АМПЕР, будет достаточно для всех регионов России. Опять же оговорюсь, я сейчас рассматриваю обычные автомобили не грузовые с большими и объемными движками, им зачастую и 600 будет мало.
Классификация в мире
Как я уже немного затрагивал, в мире сейчас есть несколько основных классификаций величин пускового тока. Которые имеют собственные методики определения и маркировки. Для начала как маркируются:
- Немецкие производители здесь выделяются – они наносят маркировку «DIN»
- В Америке наносят — «SAE»
- В странах Евросоюза (не Германия) наносят – «EN»
- В России зачастую пишут – «пусковой или стартерный ток»
Для нормальной работы любого аккумулятора нужно всегда помнить «Правило «Трёх П» :
- Не перегревать!
- Не перезаряжать!
- Не переразряжать!
Для вычисления времени зарядки никель-металл-гидридного аккумулятора или батареи из нескольких элементов можно использовать следующую формулу:
Время зарядки (ч) = Емкость аккумулятора (мАч) / Сила тока зарядного устройства (мА)
Пример:
Мы имеем аккумулятор с ёмкостью 2000mAh. Ток заряда в нашем зарядном устройстве — 500mA. Делим ёмкость аккумулятора на ток заряда и получаем 2000/500=4. Это означает, что при токе в 500 миллиампер наш аккумулятор с ёмкостью 2000 миллиамперчасов будет заряжаться до полной ёмкости 4 часа!
А теперь более подробно про правила, которые нужно стараться соблюдать, для нормальной работы никель-металл-гидридного (Ni-MH) аккумулятора:
- Храните Ni-MH аккумуляторы с небольшим количеством заряда (30 — 50% от его номинальной ёмкости).
- Никель-металлогидридные аккумуляторы более чувствительны к нагреву, чем никель-кадмиевые (Ni-Cd), поэтому не перегружайте их. Перегрузка может отрицательно сказаться на токоотдаче аккумулятора (способности аккумулятора держать и выдавать накопленный заряд). Если у вас есть интелектуальное зарядное устройство с технологией «Delta Peak » (прерывание заряда аккумулятора по достижению пика напряжения), то вы можете заряжать аккумуляторы практически без риска перезарядки и разрушения оных.
- Ni-MH (никель-металл-гидридные) аккумуляторы после покупки можно (но не обязательно!) подвергать «тренировке». 4-6 циклов заряда/разряда для аккумуляторов в качественном зарядном устройстве позволяет достичь придела ёмкости, которая была растеряна в процессе перевозки и хранения аккумуляторов в сомнительных условиях после выхода с конвейера завода-производителя. Количество подобных циклов может быть совершенно разным для аккумуляторов от разных производителей. Качественные аккумуляторы достигают предела ёмкости уже после 1-2 циклов, а аккумуляторы сомнительного качества с искусственно завышенной ёмкостью не могут достигнуть своего предела и после 50-100 циклов заряда/разряда.
- После разряда или заряда старайтесь дать остыть аккумулятору до комнатной температуры (~20 o C). Заряд аккумуляторов при температурах ниже 5 o C или выше 50 o C может значительно отразиться на сроке службы батареи.
- Если хотите разрядить Ni-MH аккумулятор, то не разряжайте его менее, чем до 0.9В для каждого элемента. Когда напряжение никелевых аккумуляторов падает ниже 0.9В на элемент, большинство зарядных устройств, обладающих «минимальным интеллектом», не могут активировать режим заряда. Если Ваше зарядное устройство не может опознать глубоко разряженный элемент (разряженный менее 0.9В), то стоит прибегнуть к помощи более «тупого» зарядника или подключить аккумулятор на короткое время к источнику питания с током 100-150мА до достижения напряжения на аккумуляторе 0.9В.
- Если вы постоянно используете одну и ту же сборку из аккумуляторов в электронном устройстве в режиме дозаряда, то иногда стоит разряжать каждый аккумулятор из сборки до напряжения 0,9В и производить его полный заряд во внешнем зарядном устройстве. Подобную процедуру полного циклирования стоит производить один раз на 5-10 циклов дозаряда аккумуляторов.
Таблица заряда типовых Ni-MH аккумуляторов
| Емкость элементов | Типоразмер | Стандартный режим зарядки | Пиковый ток заряда | Максимальный ток разряда |
| 2000 мА/ч | AA | 200 мА ~ 10 часов | 2000 мА | 10.0А |
| 2100 мА/ч | AA | 200 мА ~ 10-11 часов | 2000 мА | 15.0А |
| 2500 мА/ч | AA | 250 мА ~ 10-11 часов | 2500 мА | 20.0А |
| 2750 мА/ч | AA | 250 мА ~ 10-12 часов | 2000 мА | 10.0А |
| 800 мА/ч | AAA | 100 мА ~ 8-9 часов | 800 мА | 5.0 A |
| 1000 мА/ч | AAA | 100 мА ~ 10-12 часов | 1000 мА | 5.0 A |
| 160 мА/ч | 1/3 AAA | 16 мА ~ 14-16 часов | 160 мА | 480 мА |
| 400 мА/ч | 2/3 AAA | 50 мА ~ 7-8 часов | 400 мА | 1200 мА |
| 250 мА/ч | 1/3 AA | 25 мА ~ 14-16 часов | 250 мА | 750 мА |
| 700 мА/ч | 2/3 AA | 100 мА ~ 7-8 часов | 500 мА | 1.0 A |
| 850 мА/ч | FLAT | 100 мА ~ 10-11 часов | 500 мА | 3.0 A |
| 1100 мА/ч | 2/3 A | 100 мА ~ 12-13 часов | 500 мА | 3.0 A |
| 1200 мА/ч | 2/3 A | 100 мА ~ 13-14 часов | 500 мА | 3.0 A |
| 1300 мА/ч | 2/3 A | 100 мА ~ 13-14 часов | 500 мА | 3.0 A |
| 1500 мА/ч | 2/3 A | 100 мА ~ 16-17 часов | 1.0 A | 30.0 A |
| 2150 мА/ч | 4/5 A | 150 мА ~ 14-16 часов | 1.5 A | 10.0 A |
| 2700 мА/ч | A | 100 мА ~ 26-27 часов | 1.5 A | 10.0 A |
| 4200 мА/ч | Sub C | 420 мА ~ 11-13 часов | 3.0 A | 35.0 A |
| 4500 мА/ч | Sub C | 450 мА ~ 11-13 часов | 3.0 A | 35.0 A |
| 4000 мА/ч | 4/3 A | 500 мА ~ 9-10 часов | 2.0 A | 10.0 A |
| 5000 мА/ч | C | 500 мА ~ 11-12 часов | 3.0 A | 20.0 A |
| 10000 мА/ч | D | 600 мА ~ 14-16 часов | 3.0 A | 20.0 A |
Данные в таблице актуальны для полностью разряженных аккумуляторов
Эксплуатайионный период аккумуляторной батареи обычно не превышает четыри года, поэтому рано или поздно перед автомобильными владельцами встаёт вопрос о выборе новой батареи для машины. Но как понять какого типа аккумулятор выбрать? Какими характеристиками руководствоваться? И где найти их описание? Об этом мы сегодня Вам и расскажем.
АКБ и её типы
Существует несколько основных типов аккумуляторных батарей, которые различаются материалом, из которого изготовлены электроды, и составом электролита. Многие из Вас знают, что есть различные никель-кадмиевые, никель-металлгидридные, литий-ионные, свинцово-кислотные аккумуляторы. Из данного списка для применения в качестве стартерных используются лишь одни – свинцовые. Это обуславливается тем, что этот тип аккумуляторных батарей наделён максимально большим запасом электроёмкости, в сравнении с другими, и способен мгновенно отдавать большую силу тока.
Но при всём этом, приходится мириться с тем, что их наполнение очень вредно, ведь это свинец и кислота. Чтобы обеспечить максимальную безопасность эксплуатирования свинцовых аккумуляторов, их корпуса изготавливают из специальной пластмассы, усточивой к воздействию кислоты. Сегодня материалом, из которого изготавливются электроды является свинец, не в чистом виде, конечно, но с различными добавками, от которых и зависит уже дальнейшее деление аккумуляторов на несколько типов:
- Традиционные, которые ещё называют сурьмянистые;
Малосурьмянистые;
Кальциевые;
Гибридные;
Гелевые или AGM;
Щелочные;
Традиционные или сурьмянистые
Аккумуляторные батареи данного типа в составе свинцовых электродов содержат ещё и 5% сурьмы. Их называют ещё просто классическими или традиционными. Но на сегодняшний день актуальность этих названий уже не имеет прямого смысла, ведь содержание сурьмы уменьшилось в разы. Сурьму добавляют в сплав в состав электродов для повышения их прочности. Но эта добавка также ускоряет процесс электролиза, начинающийся уже на отметке в 12 вольт. Выделяется большое количество газов и возникает ощущение кипячения воды. Из-за испарения воды в больших объёмах, электролит меняет свою концентрацию на более сильную из-за чего верхушка электродов оголяется. Для того, чтобы восстановить водный баланс электролита, в него добавляют дистиллированную воду.
Аккумуляторы с большим содержанием сурьмяных добавок очень просты в обслуживании. Это обусловлено тем, что ежемесячно нужно проверять концентрацию электролита и по надобности заливать дистиллированную воду. В новых моделях автомобилей такие аккумуляторы уже не устанавливают, ведь прогресс стремительно шагает вперёд. Данные батареи устанавливают по прежнему на недвижимые установки, где важна неприхотливость и не возникают проблемы с обслуживанием источников питания. Автомобильные же аккумуляторы сейчас изготавливают без добавления сурьмы или же минимизируют её количество по максимуму.
Малосурьмянистые
Чтобы избежать сильного испарения воды из электролита, аккумуляторные пластины, как уже было сказано выше, стали делать с минимальными сурьмнистыми добавкам, количество которых не достигает отметки в 5%. В следствии чего частая необходимость проверки электролита на уровень концентрации канула в лету. Также снизился саморазряд при длительном хранении аккумуляторной батареи.
Такой тип аккумуляторов относится к тем, что мало обслуживаются или не обслуживаются вовсе. Обосновывается это тем, что внутренности батареи не нуждаются в контроле и уходе. Хотя по сути такой термин как «необслуживаемый» относится к нереализованной теории или скорее всего к хитрым маркетинговым операциям, ведь не достигли ещё того уровня, при котором вода из электролита вовсе не выкипает. Она понемногу да испаряется всё равно, хотя и в значительно меньших объёмах, чем у тех аккумуляторах, которые называют обслуживаемыми.
Кальциевые
Производители всё бьются над тем, как сделать полностью необслуживаемую батарею, чтобы вода в ней не испарялась вовсе. Для этого сурьму в решётках электродных пластин заменили на другой, более подходящий, материал. Таковым оказался кальций. Аккумуляторы кальциевого типа зачастую маркированы буквами «Ca/Ca». Такое обозначение говорит автовладельцам о том, что пластины обоих полюсов имеют в своём составе кальций.
К тому же в состав электродов порой добавляют и серебро в очень малых количествах. Благодаря этому снижается сопротивление внутри аккумулятора, что хорошо сказывается на его производительности и энергоёмкости. Кальций в составе свинцовых пластин прекрасно справился с задачей снижения газовыделения и утраты воды, что ставит этот тип на порядок выше малосурьмянистых батарей. Потеря воды за время эксплуатации батареи настолько мизерна, что необходимость в проверке концентрации электролита и его уровня в банках, просто стала ненужной.
Таким образом аккумуляторные батареи кальциевого типа можно по праву называть необслуживаемыми. Кроме меньшей потери воды, кальциевые аккумуляторы ещё имеют и на 70% более низкий, по сравнению с предыдущими оппонентами, уровень саморазряда. Что позволяет этим батареям более длительный срок удерживать на уровне свои эксплуатационные качества. Такие аккумуляторы устанавливают на заводах по производству иностранных автомобилей среднего ценового сегмента, где производитель смело гарантирует стабильность и качество электрического оборудования.
Но покупая аккумулятор данного типа, знайте, что уход за ним требуется более тщательный чем малосурьмянистому. Но при должном обслуживании у Вас будет надёжный и стабильный источник питания высокого качества.
Гибридные
Маркируется тип данных аккумуляторов как «Ca+». Гибридные аккумуляторные батареи имеют электродные пластины, которые созданы с использованием различных технологий: положительные электроды малосурьмянистые, а отрицательные уже идут кальциевые. Такая технология позволила совместить потожительные стороны обоих типов в одном аккумуляторе. Вода в гибридных батареях расходуется на 50% медленнее чем у малосурьмянистых, но всё равно быстрее чем у кальциевых аккумуляторов. Но зато гибриды гораздо устойчивы к перезарядам. По своим характеристикам они по праву занимают нишу между двумя предыдущими представителями.
Гелевые или AGM
Банки гелевых аккумуляторных батарей наполнены электролитом не в понятном нам жидком состоянии, а в гелеобразном, фиксированном, откуда и пошло название данного типа. Благодаря такому состоянию электролита, этим аккумуляторам не страшны наклоны, ведь гель не так ликвиден, как жидкость. Хотя это снова профессиональный «заманушный» маркетинговый ход, и переворачивать аккумуляторы с гелевым наполнением лучше не стоит. Хоть производители и пишут, что такие аккумуляторы можно эксплуатировать в любом удобном положении.
На прекрасной виброустойчивости не заканчиваются положительные стороны AGM аккумуляторов. Они также медленно саморазряжаются, благодаря этому они переносят длительное хранение не боясь критического снижения заряда. Организовывать их хранение следует в полностью заряженном состоянии.
Сила тока, подаваемая АКБ, в зависимости от заряда, неизменна даже до полной разрядки. Им так же не страшен и переразряд, они полностью восстанавливают свою прежнюю ёмкость даже после подзарядки. Но с зарядом батарей гелевого типа ситуация состоит не так гладко как с разрядом. Нельзя ускоренно заряжать такие батареи. Их зарядка должна происходить очень малым током. Для этого выпускаются даже зарядные устройства, специально адаптированные под зарядку именно гелевых аккумуляторов.
Хотя рынок богат на универсальные зарядные устройства, которые по плану должны заряжать любые типы аккумуляторных батарей. Насколько это всё действительно правда, однозначно ответить нельзя, ведь производители бывают разные и лучше обращать внимание на тех, которые уже устоялись на рынке и крепко себя зарекомендовали.
Отрицательной стороной гелевых батарей является их «боязнь» экстремально низких температур. Чем ниже температура окружающей среды, тем ниже становится проводимость гелевого электролита. Если условия эксплуатации благоприятны, такие аккумуляторные батареи могут прослужить и десяток лет.
Щелочные
Знаете ли Вы, что электролит в аккумуляторах может иметь не только кислотную, но и щелочную составляющую? И таких аккумуляторов существует множество разновидностей, но мы возьмём на рвссмотрение лишь те, которые применяются в автомобилях.
А вот автомобильные щелочные батареи бывают лишь двух типов: никель-кадмиевые и никель-железные. Батареи первого типа имеют положительные электроды, покрытые гидроксооксидом никеля NiO(OH), а отрицательные электроды - железом с примесью кадмия. Во второй разновидности батарей, положительные электроды покрыты идентично с теми, что находятся в никель-кадмиевой батарее, то есть гидроксооксидом никеля. А вот в отрицательном электроде уже присутствуют различия, здесь он выполнен из чистого, без примесей, железа. Щелочным электролитом в обоих типах батарей есть раствор едкого калия.
Данный и последний в нашем списке тип аккумуляторных батарей считается наиболее перспективным на сегодняшний день. В состав электролита данного типа аккумуляторов входят ионы лития. О том, из какого материала состоят электродные пластины, однозначно сказать не получится, ибо технология изготовления всё время движется вперёд. Однако, мы знаем, что изначально они производились тз металлического лития, но из-за их взрывоопасности, такие электроды использовать перестали. На их смену пришли графитовые пластины. Для положительно заряженных электродов использовался оксид лития с добавлением кобальта или марганца. Но в нынешнее время происходит их замещение на литий-ферро-фосфатные, ибо новый материал гораздо менее токсичен, более доступен и экологически чист. Такие пластины можно спокойно утилизировать.
Постоянно идёт работа по усовершенствованию имующихся типов аккумуляторов, и она непрерывна. В центрах исследований и испытаний неустанно трудятся над поиском более энергоёмких источников питания компактных размеров. Для регионов с экстремалными зимами, пригодилось бы изобретение батарей устойчивых к сильным морозам, тогда бы решилась проблема с отказом мотора. Так же важно движение и в сторону экологичности. Ведь сегодня пока ещё не научились производить полностью экологичные аккумуляторные батареи.
Нельзя пока что обходиться без добавления токсичных элементов, таких как, например, свинец, щёлочь, серная кислота. Но у традиционных аккумуляторов, будущее скорее всего закрыто. Промежуточным эволюционным этапом являются гелевые батареи. Аккумулятор будущего видят без наполнения жидкостью, произвольной формы, а также с множеством других параметров, которые избавят автовладельцев от переживаний относительно того, не вылился ли электролит, а не откажет ли батарея. Водитель должен наслаждаться поездкой.
Технические характеристики: вес, сила тока, емкость, напряжение
Важнейшими показателями качества аккумуляторных батарей выступают: напряжение, вес, ёмкость, габариты, номинальная глубина разряда, срок службы, коэффициент полезного действия, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также учитывайте тот факт, что указанные производителем характеристики действенны для температур 20-25 градусов по Цельсию. При отклонениях от этих чисел, они изменяются и зачастую не в лучшую сторону.
Значения напряжения и ёмкости зачастую используется в названии модели аккумуляторной батареи. Так, например, аккумулятор RA12200DG. Напряжение батареи 12 Вольт, её ёмкость 200 А/ч, гелевый электролит, глубокоразрядная. Эта батарея выдаёт энергию в 2,4 кВт, исходя из формулы 12 х 200 = 2400 Вт*ч при разряде током на протяжении десяти часов в 10% от всей ёмкости. При отклонениях в сторону большего тока и скорой разрядки, ёмкость такой батареи уменьшается. При меньших токах – наоборот, зачастую, увеличивается. Нужно смотреть на разрядные характеристики тех или иных батарей, которые Вас интересуют. Порой производители в названии указывают слишком идеальную ёмкость аккумуляторной батареи, которая возможно только в утопических условиях. Такие любители, например, Haze, у которых ёмкость в реальности на порядок ниже заявленной, а именно на 10-20 пунктов, а это значительно, согласитесь.
Ёмкость батареи
Количество энергии, которую в себе может хранить аккумуляторная батаре и называется её ёмкостью. Её измеряют в ампер-часах А/ч. Например один аккумулятор с ёмкостью в 100 ампер-часов может подавать ток с силой в 1 ампер напротяжении 100 часов, или током в 5 ампер 20 часов и так далее. Хотя ёмкость батареи уменьшается, если увеличивается разрядный ток. На рынке можно приобрести аккумуляторы с ёмкостью от 1 до 2000 А/ч.
Срок службы
Для того, чтобы продлить срок эксплуатации свинцовой аккумуляторной батареи, лучше использовать лишь небольшую часть её ёмкости до повторной подзарядки. Каждый процесс, который сопровождается разрядом и дозарядом аккумулятора называется зарядным циклом, причём проводить полный разряд аккумулятора не обязательно. Допустим, Вы разрядили аккумулятор на четверть, а потом его снова зарядили, то у него произошёл один зарядный цикл. Но количество циклов будет напрямую зависить от глубины разряда.
Если аккумулятор можно разряжать более чем на половину от его номинальной ёмкости без значительного ухудшения его параметров, то такой агрегат называется «глубокоразрядным». Аккумуляторная батарея может быть повреждена, если её перезарядить больше чем необходимо. Максимальное напряжение, подаваемое на кислотную батарею в 12 вольт, не должно превышать 15 ватт. Значительная часть фотоэлектрических аккумуляторов обладают мягкой нагрузочной характеристикой, поэтому с увеличением напряжения зарядный ток значительно снижается. Допустим, для солнечных батарей всегда нужно применять определённый контроллер заряда. Так же его применение необходимо и для ветроэлектростанций и микрогидроэлектростанций.
Напряжение
Аккумуляторное напряжение – это зачастую основной параметр, следя за которым можно определять то насколько заряжена аккумуляторная батарея и в каком состоянии она находится. Особенно это касается аккумуляторов в герметичной оболочке, у которых физически невозможно, не повредив их, измерить концентрацию электролита. Для того, чтобы определить насколько , его напряжение измеряют на клеммах в течении 4-5 часов в отсутствие зарядного и разрядного токов.
Напряжение измеряемое во время заряда или при разряде батареи ничего не скажет о том, насколько заряжен аккумулятор. Зависимость того насколько заряжен аккумулятор от напржения на нём вхолостом режиме различно у разных типов батарей. Для аккумуляторов, которые являются герметизированными, например, гелевых немного больше чем у тех типов, которые имеют в себе жидкий электролит. Например аккумулятор типа AGM считается полностью заряженным, если напряжение на его равно 13 ватт, в то время как у кислотных аккумуляторов оно равно 12,5 ватт.
Степень заряженности
Степень того насколько заряжена аккумуляторная батарея зависит от множества факторов. И точно определить заряд аккумулятора в состоянии лишь специальные приспособления с памятью и микропроцессором. Они следят за зарядом и разрядом батареи на протяжении нескольких зарядных циклов. Использование данного метода даст Вам самые точные показания о заряженности аккумулятора, но так же и отнимет немалую сумму денег. Но не стоит скупиться на применение данного метода, ведь Вы сможете изюежать лишних трат при дальнейшем обслуживании и замене аккумуляторной батареи. Применяя специальные устройства, что контролируют работу батарей по степени их заряда, Вы заметно повысите эксплуатационный период своего свинцово-кислотного аккумулятора.
Для определения того насколько заряжена аккумуляторная батарея Вашего автомобиля успешно используются и два следующих метода, которые являются упрощёнными.
Напряжение на аккумуляторе
Этот способ не отличается сильной точностью, но для его применения необходимо наличие лишь цифрового вольтметра, с чувствительностью до сотой доли вольта. Перед тем как приступать к измерениям, необходимо будет отсоединить аккумуляторную батарею от всех потребителей электроэнергии, которые разряжают её и от устройств, её заряжающих. Подождать не менее двух часов и приступать к измерению на терминалах аккумулятора. У заряженной на 100% гелевой батареи напряжение будет составлять 13 ватт против 12,5 ватт у жидкоэлектролитных аккумуляторов. По мере того, как аккумуляторная батарея начинает состариваться, её напряжение снижается. Напряжение можно измерять как на всём аккумуляторе, так и на каждой банке. Чтобы найти неисправную, например в 12-ти вольтовом аккумуляторе, нужно разделить общее напряжение на количество банок, в данном случае 6.
Плотность электролита
Следующий метод проверки заряженности батареи - по плотности электролита. Как уже стало ясно, он подходит только для аккумуляторов с жидким наполнителем, для гелевых, например, его применить, априори, нельзя. Также, как и в первом способе, перед началом замеров нужно подождать не менее двух часов. Замеры производятся ареометром. Важно! Перед началом процедуры обязательно обезопасьте себя, надев перчатки и пластиковые защитные очки. Держите под рукой соду и воду на тот случай, если электролит попадёт на кожу.
Срок службы аккумуляторов
Эксплуатационный срок определять временными отрезками – не совсем правильно. Срок службы аккумулятора исчисляется зарядными циклами и зависит он напрямую от эксплуатационных условий. Чем больше глубина разряда аккумуляторной батареи и чем дольше она находится в разряженном состоянии, тем значительнее сокращается количество её рабочих циклов.
Как мы уже поняли, что понятие количества зарядных циклов абсолютно относительно, ибо зависит напрямую от множества факторов. Кроме этого количество жизненных циклов одного аккумулятора не будет таким же у другого, это понятие не универсальное. Ведь всё зависит опять же от факторов эксплуатации и технологии производства, которая различается у того или иного производителя. Запомните, что срок эксплуатации аккумулятора исчисляется зарядными циклами, а временные отрезки приблизительно расчитываются в тех случаях, если аккумулятор эксплуатируется постоянно в типичных условиях.
Ещё одним важным моментом есть то, что аккумуляторная полезная ёмкость уменьшается в процессе эксплуатирования аккумулятора. Все характеристики по числу циклов определяются не до полной кончины батареи, а до потери им 40; от его номинальной ёмкости. Например, если производитель указал количество в 600 циклов при заряде равном половине его ёмкости, это означает, что через 600 идентичных циклов в идеальных условиях, полезная ёмкость батареи будет составлять 60% от заводской. И уже при такомзначении ёмкости производители рекомендуют производить замену аккумуляторной батареи. У свинцово-кислотных аккумуляторов срок службы колеблется от 300 и до 3000 циклов, в зависимости от того каков тип и глубина разряда батареи.
Для того, чтобы обеспечить длительный срок эксплуатации, разряд аккумулятора в типичном цикле не должен превышать 30% , а глубокий разряд – 80% ёмкости. Если свинцово-кислотный аккумулятор разрядился, его необходимо чем быстрее зарядить. Если такой аккумулятор более 12-ти часов находился в полностью разряженном или недозаряженном состоянии, то последствия случившиеся с ним могут быть необратимы и срок его эксплуатации резко снизится.
Как же определить, что аккумуляторная батарея уже близится к своему пределу? Всё очень просто. Внутреннее сопротивление аккумулятора резко повышается, что приводит к скачку напряжения при заряде, в следствии чего снижается и период самой зарядки и более быстро происходит разрядка батареи. Если Вы станете заряжать умирающий аккумулятор током, который близок к предельному, то он будет сильно греться, гораздо сильнее чем ранее.
Максимальные токи заряда и разряда
Токи заряда и разряда любого аккумулятора измеряются в зависимости от его ёмкости. Как правило максимальный зарядный ток для аккумуляторной батареи не стоит превышать более 0,3С. Превышение заряда тока приведёт к снижению эксплуатационного срока аккумуляторной батареи.Мы же рекомендуем выставлять зарядный ток не более чем 0,2С.
Саморазряд
Саморазряд, как явление характерен для всех типов аккумуляторных батарей в меньшей или большей степени и заключается в утрате ими своих ёмкостных характеристик после того, как они полностью зарядились в отсутствие внешнего потребителя энергии. Для того чтобы удобно было количественно оценить саморазряд аккумуляторной батареи, будет удобным использование величины потерянной ёмкости за определённый период времени, которая процентно выражается от значения, которое получено сразу после полного заряда. За временной промежуток, как правило берётся интервал, который равен одним суткам или одному месяцу.
Например, если взять исправный аккумулятор NiCD, то допустимый саморазряд у них равняется 10% в сутки, после окончания зарядки. Для NiMH батарей – чуть больше, а для Li-ION совершенно мал и оценивается за месяц. В свинцовых же батареях саморазряд уже исчисляется годами, ибо он гораздо уменьшен и составляет 40% в год при температуре в 20 градусов по Цельсию и 15% при температуре в 5 градусов. Если температура хранения значительно выше, то следовательно и саморазряд происходит быстрее.
Например при температуре в 40 градусов аккумуляторная батарея лишится своих 40% ёмкости уже за 5 месяцев. Отметим, что аккумулятор сильно саморазряжается только в первые сутки после заряда, а после он значительно утихает. Если аккумулятор подвергается глубокому разряду и последующему заряду, то это усугубляет его саморазряд. Процесс саморазряда набирает силу при повышенных температурах. Так, например, если окружающая температура резко подымется на 10 градусов, по отношению к привычной, то саморазряд увеличится в два раза.
Ёмкость может растрачиваться и в случае повреждения сепаратора, когда кристаллы слипаютс, образуя большой ком, пробивающий его. Сепаратор в аккумуляторе – это тонкая пластина, которая разделяет электроды с положительным и отрицательным зарядами. Такое случается при неверном обслуживании аккумуляторной батареи или вообще его отсутствии. Так же это может произойти, если применять некачественные устройства для зарядки или те, которые не соответствуют необходимым параметрам. Если аккумулятор изношен, то его электродные пластины слипаются друг с другом из-за их разбухания. Это и приводит к ускоренному саморазряду. На такой стадии повреждённый сепаратор уже не поддаётся восстановлению путём проведения заряда/разряда.
Маркировка – узнаем емкость заряда, силу тока и другие параметры
существует для того, чтобы Вы, как покупатель, могли получить детальную необходимую информацию о всех нужных технических характеристиках интересующей Вас аккумуляторной батареи. В неё входят: тип аккумулятора, товарный знак и дата производства, вес и соответствие ГОСТу. Также указывается и количество объединённых аккумуляторов в единую батарею, как правило их должно быть 3 либо 6. Буквы «Ст» говорят Вам о том, что Вы наблюдаете перед собой стариерный аккумулятор. В зависимости от материала изготовления корпуса моноблока, указывается соответствующая буква:
Э – эбонит;
П – асфальтопековая пластмасса;
Т – термопласт.
Также важен и материал, из которого изготавливаются сепараторы. Если в маркировке присутствует заглавная буква «Р» , то это мипора, буква «М» указыват на мипласт, а «С» - это стекловолокно.
Напряжение, как таковое, не указывается в маркировке аккумуляторной батареи, оно попросту не обязательно, ведь оно является стандартной величиной, которую можно замерить обычной нагрузочной вилкой. Обращайте также своё внимание и на наличие буквы «З», если она есть. При её наличии это указывает на батарею залитого типа, которая заряжена полностью. Если же эта буква отсутствует, то аккумуляторная батарея – сухозаряженная.
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: — 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» .
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 . 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 отсутствии 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 обслуживании 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.
- 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).
- 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.
| Степень заряженности | Батарея 12В | Батарея 24 В | Плотность электролита |
| 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
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.
Каргиев Владимир, «Ваш Солнечный Дом»
©При цитировании ссылка на эту страницу и на «Ваш Солнечный Дом» обязательна
ГЛОССАРИЙ
Емкость (С) — энергия, которую способен отдать аккумулятор в нагрузку, выражаемая в ампер-часах (А·ч, мA·ч). Она будет больше при следующих условиях: меньшем токе разряда, разряде с меньшими перерывами, более высокой температуре окружающей среды, а также более низком конечном напряжении.
Номинальная емкость — номинальное значение емкости: количество энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях.
Саморазряд — потеря емкости в отсутствие внешнего потребителя тока.
Срок службы батареи — наработка, при которой разрядная емкость сделается меньше определенной нормированной величины, обычно оценивается рабочим количеством циклов «заряд-разряд».
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:
-
Ток заряда, А;
Емкость, Ампер/час;
Напряжение, Вольт;
Допустимая глубина разряда, %;
Срок службы, лет;
Диапазон рабочих температур, °С;
Саморазряд, %;
Габариты, мм;
Совет! i> 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.
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 |
||
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».
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 |
|||
Таблица №2. Ресурс в зависимости от типа аккумуляторов.
Рисунок №2.
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.
Рисунок №4.
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.
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.
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.