Заряд промышленных аккумуляторов
Современные технологии зарядки аккумуляторов полагаются на микропроцессоры с использованием 3-ступенчатой (или 2- или 4-ступенчатой) регулируемой зарядки. Такими возможностями обладают так называемые "умные зарядные устройства". Три этапа зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов: объемный, абсорбционный и плавающий. Квалификацию или выравнивание иногда считают еще одним этапом. Двухступенчатая установка будет иметь объемную и плавающую ступени. Важно использовать рекомендации производителя батареи по процедурам зарядки и напряжению или качественное зарядное устройство с микропроцессорным управлением для поддержания емкости батареи и срока службы.
«Умные зарядные устройства» спроектированы с учетом современной философии зарядки, а также способны контролировать состояние аккумулятора, чтобы обеспечить максимальную эффективность зарядки при минимальном наблюдении. Для некоторых гелевых элементов и аккумуляторов AGM могут потребоваться специальные настройки или зарядные устройства. Гелевые батареи обычно требуют определенного профиля заряда, и требуется зарядное устройство, специально предназначенное для геля. Пиковое зарядное напряжение для гелевых аккумуляторов составляет 14,1 или 14,4 вольта, что ниже, чем требуется для полного заряда аккумуляторов жидкостного или AGM-типа. Превышение этого напряжения в гелевой батарее может вызвать появление пузырьков в геле электролита и необратимое повреждение.
Большинство производителей аккумуляторов рекомендуют выбирать зарядное устройство примерно на 25% от емкости аккумулятора (Ач = емкость в ампер-часах). Таким образом, для батареи емкостью 100 Ач потребуется зарядное устройство на 25 ампер (или меньше). Зарядные устройства большего размера могут использоваться для быстрой зарядки, однако, это может негативно повлиять на срок службы батареи. Зарядные устройства меньшего размера подходят для длительного подзаряда в буферном режиме. Например, «умное зарядное устройство» на 1 или 2 ампера можно использовать для обслуживания батареи между циклами с более высоким током. Некоторые аккумуляторы указывают 10% емкости (0,1 х C) в качестве скорости заряда, и хотя это ничему не вредит, хорошее микропроцессорное зарядное устройство с соответствующим профилем заряда должно работать до уровня 25%.
Трехэтапная зарядка аккумулятора
На стадии BULK выполняется заряд до примерно 80%, при этом ток зарядного устройства поддерживается постоянным (в зарядном устройстве постоянного тока), а напряжение увеличивается. Зарядное устройство подходящей мощности будет давать аккумулятору столько тока, сколько он может принять, до емкости зарядного устройства (25% емкости аккумулятора в ампер-часах), и не нагревает классический аккумулятор выше 50°С, или VRLA (клапанное регулирование) аккумулятор выше 38°С.
На этапе ПОГЛОЩЕНИЯ (примерно оставшиеся 20%) зарядное устройство удерживает напряжение на уровне напряжения поглощения зарядного устройства (между 14,1 В постоянного тока и 14,8 В постоянного тока, в зависимости от заданных значений зарядного устройства) и уменьшает ток до тех пор, пока батарея не будет полностью заряжена. Некоторые производители зарядных устройств называют эту стадию поглощения стадией выравнивания. Однако, если батарея не держит заряд или ток не падает после ожидаемого времени перезарядки, возможно, батарея имеет необратимую сульфатацию.
На этапе FLOAT напряжение заряда снижается до 13,0–13,8 В и поддерживается постоянным, а ток снижается до уровня менее 1 % от емкости аккумулятора. Этот режим можно использовать для поддержания полностью заряженной батареи в течение неопределенного времени.
Время перезарядки можно приблизительно определить, разделив заменяемые ампер-часы на 90% номинальной мощности зарядного устройства. Например, аккумулятор на 100 ампер-часов с 10-процентным разрядом потребует дозаряда на 10 ампер. Используя зарядное устройство на 5 ампер, у нас есть 10 ампер-часов, разделенных на 90% от 5 ампер (0,9x5) ампер = 2,22 часа оценки времени перезарядки. Глубоко разряженная батарея отклоняется от этой формулы, требуя для восстановления заряда больше времени на один ампер.
Рекомендации по частоте перезарядки могут варьироваться. Похоже, что глубина разряда влияет на срок службы батареи больше, чем частота перезарядки. Например, подзарядка, когда оборудование не будет использоваться какое-то время (перерыв на обед или что-то еще), может поддерживать среднюю глубину разряда выше 50% за день обслуживания. В основном это относится к аккумуляторам, где средняя глубина разряда падает ниже 50% в день, а аккумулятор можно полностью зарядить один раз в течение 24 часов.
Выравнивание
Выравнивание по сути является контролируемым зарядом. Некоторые производители зарядных устройств называют пиковое напряжение, которое зарядное устройство достигает в конце режима BULK (напряжение поглощения), напряжением выравнивания, но технически это не так. Залитые батареи большей емкости иногда выигрывают от этой процедуры, особенно физически высокие батареи. Электролит во классическом аккумуляторе может со временем расслаиваться, если его периодически не промывать. При выравнивании напряжение поднимается выше типичного пикового зарядного напряжения (до 15–16 вольт в 12-вольтовой системе) на этапе выделения газа и удерживается в течение фиксированного (но ограниченного) периода. Это всколыхнет химию во всей батарее, «выравнивая» прочность электролита и сбивая любую рыхлую сульфатацию, которая может быть на пластинах батареи.
Тестирование батареи
Тестирование батареи может быть выполнено несколькими способами. Самые популярные включают измерение удельного веса и напряжения батареи. Удельный вес относится к заливным элементам со съемными крышками, открывающими доступ к электролиту. Чтобы измерить удельный вес, необходим термокомпенсирующий ареометр. Для измерения напряжения используйте цифровой вольтметр в настройке напряжения постоянного тока. Поверхностный заряд должен быть снят со свежезаряженной батареи перед испытанием. 12-часовой промежуток после зарядки соответствует требованиям, или вы можете снять поверхностный заряд с помощью нагрузки (20 ампер в течение 3 с лишним минут).
Нагрузочное тестирование — еще один метод тестирования батареи. Нагрузочное тестирование снимает ток с аккумулятора. Некоторые производители аккумуляторов маркируют свои аккумуляторы нагрузкой усилителя для тестирования. Это число обычно составляет 1/2 рейтинга CCA. Например, батарея 500 CCA будет нагружать тест током 250 ампер в течение 15 секунд. Нагрузочный тест может быть выполнен только в том случае, если батарея заряжена или почти полностью заряжена. Некоторые электронные тестеры нагрузки применяют нагрузку 100 ампер в течение 10 секунд, а затем отображают напряжение батареи. Это число сравнивается с таблицей на тестере на основе рейтинга CCA для определения состояния батареи.
Сульфатация аккумуляторов начинается, когда удельный вес падает ниже 1,225 или напряжение ниже 12,4 (12-вольтовый аккумулятор) или 6,2 (6-вольтовый аккумулятор). Сульфатация может затвердеть на пластинах батареи, если оставить ее достаточно долго, уменьшая и в конечном итоге разрушая способность батареи генерировать номинальное напряжение. Существуют устройства для удаления жесткой сульфатации, но лучше всего предотвращать ее образование путем надлежащего ухода за аккумулятором и подзарядки после цикла разрядки. Сульфатация является основной причиной того, что значительная часть свинцово-кислотных аккумуляторов не достигает своего расчетного срока службы.
Зарядка параллельно соединенных аккумуляторов
Аккумуляторы, соединенные параллельно (плюс к плюсу, минус к минусу), воспринимаются зарядным устройством как одна большая батарея общей емкости всех аккумуляторов в ампер-часах. Таким образом, три 12-вольтовых 100-ампер-часа (ач) батареи, соединенных параллельно, рассматриваются как одна 12-вольтовая 300-ампер-часная батарея. Их можно заряжать с помощью одного положительного и отрицательного соединения от одного зарядного устройства рекомендуемой мощности усилителя. Их также можно заряжать с помощью зарядного устройства с несколькими выходами, например, в этом случае с тремя банками, при этом каждая батарея получает свое собственное соединение. Зарядный ток будет суммой отдельных выходных ампер.
Зарядка последовательно подключенных аккумуляторов
Батареи, соединенные последовательно, — это отдельная история. Три 12-вольтовые 100-ампер-час батареи, соединенные последовательно, образуют аккумуляторную батарею на 36 вольт 100 Ач. Его можно заряжать с помощью зарядного устройства на 36 вольт с соответствующим выходным усилителем. Их также можно заряжать с помощью зарядного устройства с несколькими выходами, например, в этом случае с тремя банками, при этом каждая батарея получает свое собственное соединение. Любой метод подходит, ЕСЛИ ТОЛЬКО одна или несколько батарей не подключены к напряжению ниже напряжения системы. Примером может служить подключение одной из батарей в этой цепочке на 36 вольт к напряжению 12 вольт для радио или некоторых источников света и т. д. Это приводит к дисбалансу батареи, а зарядка системным напряжением (36 В) не устраняет дисбаланс. Зарядное устройство с несколькими банками, подключенное к каждой батарее, является правильным способом работы с этой серией батарей, поскольку оно исправляет дисбаланс с каждым циклом зарядки.