Зарядка аккумуляторных батарей. Зарядка автомобильного аккумулятора: методы и правила Зарядное устройство для стартерных аккумуляторных батарей

Для чего нужны стартерные аккумуляторные батареи понятно каждому мало-мальски сведущему в технических вопросах автолюбителю. С первой ее функцией, обеспечением запуска двигателя мы сталкиваемся каждый день. Есть и вторая реже применяемая, но от того не менее значимая использование в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генератора.

Содержание

Требования к аккумуляторной батарее

Требования к характеристикам пусковых аккуму­ляторных батарей в современных автомобилях постоянно растут. Дизельные двигатели и двига­тели с искровым зажиганием с большим рабочим объемом предъявляют высокие требования к хо­лодному запуску (высокий пусковой ток, особенно в мороз). Электрические системы в автомобилях с полным спектром электрооборудования требуют от аккумуляторных батарей большого количества энергии, если вырабатываемой генератором энер­гии временно не хватает, или (что нельзя недооце­нивать), когда двигатель выключен. Суммарная выходная мощность установленного электрообо­рудования, запитываемого в течение нескольких минут от аккумуляторной батареи, часто превышает 2 кВт. Кроме того, пиковый ток в рабочем режиме, который аккумуляторная батарея должна выдавать в течение дней и даже недель, состав­ляет много тысяч миллиампер.

Помимо этих аспектов, требующих однород­ного электропитания, аккумуляторные батареи в электрической системе автомобиля должны поддерживать задачи, требующие динамиче­ских импульсов с большим током, которые не могут быть обеспечены генератором столь же быстро (для переходных процессов, таких как процессы включения в электрическом усилителе руля). Кроме того, из-за очень большой естественной емкости двухслойного конден­сатора (несколько фарад) аккумуляторная батарея способна великолепно сглаживать пульсации тока в бортсети. Это помогает све­сти к минимуму и даже устранить проблемы с электромагнитной совместимостью.

Принимая во внимание вышесказанное, легко понять, почему столько вкладывается средств в оптимизацию характеристик акку­муляторных батарей в процессе производства и обеспечение их работы при обслуживании. Самые передовые аккумуляторные батареи — это те, что не просто обладают необходимыми электрическими свойствами, но и не требуют обслуживания, безопасны для окружающей среды и особенно безопасны в обращении. Ожидается, что на автомобили все чаще будут устанавливаться системы с двумя аккумуля­торными батареями и устройствами для из­мерения состояния заряда АКБ для повышения надежности электропитания путем предотвра­щения полного разряда и своевременной за­мены аккумуляторной батареи.

Несмотря на технический прогресс, следить за нормальным функционированием аккуму­ляторной батареи и электрической системы в целом обязан водитель. Отличная способность современных пусковых аккумуляторных бата­рей накапливать заряд оказывается бесполез­ной, если не удается достичь положительного зарядного баланса при регулярных коротких поездках по городу зимой (при высоком энер­гопотреблении и низких оборотах коленчатого вала двигателя). Вообще говоря, сохранение низкого заряда аккумуляторной батареи в те­чение длительного времени сокращает срок ее службы. Это сдвигает пусковые обороты колен­чатого вала двигателя в сторону предельных для холодного пуска (рис.).

Аккумуляторные батареи специально разра­батывают в целях удовлетворения отдельных требований электросистемы автомобиля по мощности пуска двигателя, емкости и вели­чине тока зарядки при температурах от -30°С до +60°С. Существуют дополнительные требо­вания для необслуживаемых аккумуляторных батарей, аккумуляторных батарей с защитой от вибраций.

Типичное напряжение бортсети составляет 12 В у легковых автомобилей и 24 В у грузо­вых; это достигается путем последовательного соединения двух аккумуляторных батарей на­пряжением 12 В.

Устройство аккумуляторной батареи

Компоненты аккумуляторной батареи

Автомобильные аккумуляторные батареи напря­жением 12 В содержат шесть последовательно соединенных и отделенных перегородками галь­ванических элементов в полипропиленовом кор­пусе (рис. «Необслуживаемая стартерная аккумуляторная батарея» ). Каждый гальванический элемент включает наборы положительных и отрицатель­ных пластин. Эти наборы, в свою очередь, со­стоят из пластин (свинцовая решетка и активная масса) и микропористого материала (сепаратор), который изолирует пластины противоположных полярностей. Сепараторы образуют карманы, в которые погружаются пластины. Электролит представляет собой раствор серной кислоты, который проникает в поры пластин и сепараторы, а также в пустоты гальванических элементов. Полюсные выводы, соединительные элементы гальванических элементов и перемычки пластин выполнены из свинца; щели в перегородках межэлементных соединений тщательно уплотнены. Для обеспечения герметичной связи цельной крышки с корпусом аккумуляторной батареи используется процесс горячей опрессовки. На стандартных аккумуляторных батареях каждый элемент закрывается собственной пробкой с вентиляционным отверстием. Вентиляционные отверстия с закрученными пробками позволяют образующимся при зарядке аккумуляторной батареи газам улетучиваться. У необслуживае­мых аккумуляторных батарей, выполненных в герметичном исполнении, нет пробок заливных горловин, однако они также имеют вентиляци­онные отверстия.

Материал решетчатых пластин аккумуляторной батареи

Пластины аккумуляторной батареи состоят из свинцовых решеток и активного материала, которым покрываются свинцовые решетки во время производствен­ного процесса. Активный материал положи­тельной пластины содержит пористый диоксид свинца (РbO 2 , оранжево-коричневого цвета), а отрицательной пластины — чистый свинец в виде «губчатого свинца» (РЬ, серого-зеленого цвета). Другими словами, чистый свинец также имеет крайне пористую форму.

По разным причинам (жидкотекучесть, об­работка, механическая прочность, стойкость к коррозии), для решеток используется сплав свинца с сурьмой. Стандартные способы из­готовления решеток — отливка, прокатка и штамповка.

Свинцово-сурьмяный сплав (PbSb)

Сурьма добавляется для придания твердости. Однако в течение срока службы аккумулятор­ной батареи из-за коррозии положительной решетки сурьма все больше отделяется. Она мигрирует к отрицательной пластине, проходя через электролит и сепараторы, и «отравляет» ее, образуя локальные гальванические пары. Эти гальванические пары повышают самораз­ряд отрицательной пластины и уменьшают на­пряжение газовыделения. Все это вызывает повышенный расход воды при перезарядке, что способствует высвобождению сурьмы. Этот механизм самовозбуждения приводит к постоянному снижению мощности на про­тяжении всего срока службы аккумуляторной батареи. Она становится неспособной достичь необходимого заряда, и электролит прихо­дится часто проверять.

Свинцово-кальциевый сплав (РbСа)

Кальций используется для повышения твердости отрицательных пластин. Кальций электрохимически неактивен при потенциальных условиях, существующих в свинцовых аккумуляторных батареях. Это означает, что предотвращается «отравление» отрицательной пластины и саморазряд.

Еще одним преимуществом является высо­кое напряжение газообразования, стабильное в течение срока службы, и связанный с этим расход воды (меньший по сравнению со спла­вом свинца с сурьмой).

Свинцово-кальциевые сплавы с добавлением серебра (РЬСаAg)

Помимо снижения содержания кальция и уве­личения содержания олова этот сплав также имеет определенный процент серебра (Ag). Он имеет более тонкую структуру решетки и показал себя крайне стойким даже при высо­ких температурах, ускоряющих коррозию. Это сказывается, когда происходит деструктивный перезаряд при высокой плотности электролита и (что в равной степени нежелательно) в пере­рывах в эксплуатации при высокой плотности электролита.

Свинцово-кальциево-оловянные сплавы (PbCaSn)

Этот сплав используется для решеток, изго­тавливаемых непрерывной прокаткой и штам­повкой, и содержит гораздо больше олова, чем РЬСаAg. Он отличается крайне высокой стойкостью к коррозии при небольшой массе решетки.

Заряд и разряд аккумуляторной батареи

Активными материалами в свинцово ­кислотной аккумуляторной батарее являются диоксид свинца (РbO 2) на положительных пластинах, губчатый высокопористый свинец (Рb) на отрицательных пластинах и электро­лит-водный раствор серной кислоты (H 2 S0 4), который одновременно является ионным проводником. По сравнению с электролитом РbO 2 и Рb принимают типичные напряжения (индивидуальные потенциалы). Их величины (независимо от полярности) равны сумме на­пряжений гальванических элементов, изме­ряемых снаружи (рис. «Электрические параметры аккумуляторной батареи» ). Это приблизительно 2 В в режиме ожидания. Когда гальванический элемент разряжается, РЬO 2 и РЬ реагируют с H 2 SO 4 , образуя PbSO 4 (сульфат свинца). Электролит отдает ионы SO 4 и его плотность уменьшается. Во время зарядки активные компоненты РbO 2 и РЬ восстанавливаются из PbSO 4 (см. главу «Электрохимия»).

Когда на аккумуляторную батарею подается разрядный ток, на ней создается напряжение в зависимости от величины тока и длительности разряда (рис. ). Из рисунка также видно, что отбираемый у аккумуляторной батареи заряд зависит от величины тока.

Поведение аккумуляторной батареи при низких температурах

В принципе, при низких температурах химиче­ские реакции в аккумуляторной батарее проис­ходят медленнее. Поэтому пусковая мощность даже полностью заряженной аккумуляторной батареи снижается при падении температуры. Чем больше аккумуляторная батарея разряжа­ется, тем ниже плотность электролита. Так как плотность электролита уменьшается, то его точка замерзания повышается. Аккумулятор­ная батарея, электролит которой имеет низкую температуру замерзания, способна обеспечи­вать низкое значение тока, которого бывает недостаточно для пуска двигателя автомобиля.

Характеристики аккумуляторных батарей

Обозначение на аккумуляторной батарее

Стартерные аккумуляторные батареи, из­готавливаемые в Германии, маркируются с указанием номинального напряжения, номи­нальной емкости и испытательного тока раз­ряда в холодном состоянии (например, DIN EN 50342). Стартерные аккумуля­торные батареи, изготавливаемые в Германии, идентифицируются девятизначным номером (ETN) согласно стандарту EN 50342. Этот но­мер содержит информацию о номинальном напряжении, номинальной емкости и низко­температурном испытательном токе.

Например: 555 059 042 означает: 12 В (первая цифра кода); 55 А-ч; специальный тип конструкции (059); низкотемпературный испытательный ток 420 А.

Емкость аккумуляторной батарею

Емкость — это время, в течение которого аккумуля­торная батарея способна отдавать определенный ток при заданных условиях. Емкость уменьшается по мере того, как увеличивается разрядный ток и уменьшается температура электролита.

Номинальная емкость АКБ

Стандарт DIN EN 50342 определяет номинальную емкость K 20 как заряд, который аккумуляторная батарея способна отдать в течение 20 ч до напря­жения отсечки 10,5 В (1,75 В/элемент) при задан­ном постоянном разрядном токе I 20 (I 20 =K 20 /20 ч) при 25 °С. Номинальная емкость аккумуляторной батареи зависит от количества используемого ак­тивного материала (масса положительных пла­стин, масса отрицательных пластин, электролит) и не влияет на количество пластин.

Низкотемпературный испытательный ток

Низкотемпературный испытательный ток I сс (ранее I КР) показывает способность аккуму­ляторной батареи выдавать ток при низких температурах. Согласно стандарту DIN EN 50342, напряжение на выводах аккумулятор­ной батареи при I сс и -18°С через 10 с после начала разряда должно составлять не менее 7,5 В (1,25 В на элемент). Более подробная информация о времени разрядки приведена в стандарте DIN EN 50342. Краткосрочное по­ведение аккумуляторной батареи вовремя раз­ряда при I cc , главным образом, определяется числом пластин, их площадью поверхности, а также промежутком между пластинами и материалом сепаратора.

Еще одной переменной, характеризующей пусковую реакцию, является внутреннее со­противление R i . К полностью заряженной аккумуляторной батарее (12 В) при -18°С применимо уравнение: R i < 4000/I cc (мОм), где I cc указывается в амперах. Внутреннее со­противление аккумуляторной батареи и другие сопротивления в контуре стартера определяют частоту проворачивания двигателя.

Типы аккумуляторных батарей

Необслуживаемые аккумуляторные батареи

Частота, с которой аккумуляторные батареи требуют обслуживания, существенно зависит от сплава, из которого состоят пластины. Ак­кумуляторную батарею с пластинами из сплава свинца с сурьмой (традиционные и с малым объемом обслуживания) требуется обслужи­вать через короткие интервалы из-за упомя­нутых выше недостатков. Они уже практически не используются в автомобилях.

Отрицательная пластина у не требующих об­служивания аккумуляторных батарей (гибридных) состоит из сплава свинца с кальцием (РЬСа) — в некоторых вариантах с добавлением серебра, а по­ложительная пластина изготавливается из сплава свинца с сурьмой (PbSb). Снижение количества сурьмы приводит к снижению потерь воды при зарядке вследствие уменьшения газообразования. Это приводит к увеличению интервалов обслу­живания по сравнению с аккумуляторными бата­реями, где используется только сплав с сурьмой. Еще одним преимуществом гибридной аккумуля­торной батареи является простота изготовления. Отрицательные решетчатые пластины из сплава свинца с кальцием обычно изготавливаются с помощью простой прокатки, а положительные, подверженные более интенсивным механическим нагрузкам из-за коррозии, изготавливаются из сплава с сурьмой по сложной технологии литья. Однако из-за содержания сурьмы гибридные ак­кумуляторные батареи редко отвечают высоким требованиям к низкому расходу воды в легковых автомобилях (менее 1 г/Ач).

Поскольку аккумуляторная батарея из сплава свинца с сурьмой имеют отличную стойкость к глубоким циклам, они в основ­ном используются в грузовых автомобилях и такси. Пластины аккумуляторной батареи для мотоциклов также изготавливаются из сплава свинца с сурьмой, так как частая эксплуатация в хорошую погоду и с длительными простоями зимой требует от аккумуляторнай батареи пре­восходной стойкости к глубоким циклам.

Полностью необслуживаемые аккумуляторные батареи

В полностью необслуживаемых аккумулятор­ных батареях обе пластины изготавливаются из сплава свинца с кальцием. Это позволяет увеличить срок службы аккумуляторной бата­реи при поездках на очень дальние расстояния. Кроме того, эти аккумуляторные батареи более стойки к длительному перезаряду. Это дости­гается посредством дальнейшей оптимизации пластины.

Улучшенная геометрия решетчатой струк­туры с улучшенной электрической проводимо­стью позволяет лучше использовать активный материал. Центральный язычок межэлемент­ного соединителя обеспечивает однородную фиксацию пластин внутри корпуса аккуму­ляторной батарей. Эта технология позволяет делать пластины примерно на 30 % тоньше (но прочнее) и увеличить количество пластин. Это делает возможным увеличение мощности холодного пуска без ущерба для качества.

Полностью необслуживаемые аккумулятор­ные батареи не требуют контроля уровня электро­лита и обычно не дают такой возможности. Они полностью герметизируются, за исключением двух вентиляционных отверстий. Пока электри­ческая система автомобиля работает нормально (т.е. постоянное напряжение ограничено макси­мальным значением), разложение воды уменьшается до такой степени (менее 1 г/Ач), что резервов электролита над пластинами хватает на весь срок службы батареи. Полностью необ­служиваемая аккумуляторная батарея имеет еще одно преимущество — крайне низкий саморазряд. Это позволяет хранить полностью заряженную АКБ по нескольку месяцев.

Из-за низкого саморазряда все полностью необслуживаемые АКБ заполняются электро­литом на заводе. Это позволяет избежать опас­ной утечки электролита на СТО и в дилерских центрах при его смешивании и добавлении.

Если полностью необслуживаемая аккумулятор­ная батарея заряжается вне автомобиля, то заряд­ное напряжение не должно превышать 2,3-2,4 В на один элемент, поскольку перезаряд с постоянным током или использование зарядных устройств с ваттной (W) характеристической кривой приводит к разложению воды (газообразование).

Современные полностью необслуживаемые АКБ имеют безопасную лабиринтную крышку с боковыми вентиляционными отверстиями, предотвращающими утечку электролита при наклоне АКБ на угол до 70°, а фритта также обеспечивает защиту внутренней части АКБ от внешних источников открытого пламени и искр. Герметизирующие пробки больше не требуются.

Для грузовых автомобилей предлагаются аккумуляторные батареи с пласти­нами из сплава с серебром, имеющие преиму­щества полностью необслуживаемых пусковых аккумуляторных батарей для легковых автомоби­лей. Полное отсутствие обслу­живания, позволяющее экономить — что нельзя недооценивать в грузоперевозках-сочетается с новой лабиринтной крышкой, предотвращающей утечку электролита. Использование центральной дегазации вместо дегазации через пробки озна­чает возможность установки фритты, защищаю­щей внутренность аккумуляторной батареи от внешних источников открытого пламени и искр.

Аккумуляторная батарея AGM

Аккумуляторные батареи AGM — батареи, у которых электролит связан ковриками из стекловолокна) хорошо зарекомендовали себя в ситуациях, когда к аккумуляторной батарее предъявляются повышенные требования. Эти батареи отличаются от батарей со свободным электролитом тем, что электролит в них связан ковриком из стекловолокна, расположенным между положительной и отрицательной пла­стинами вместо сепараторов.

Аккумуляторная батарея изолируется от окружающей среды клапанами (не пропускаю­щими воздух). За счет внутренней циркуляции внутри аккумуляторной батареи кислород, появляющийся на положительном электроде из-за газообразования, снова используется, объем создаваемого водорода подавляется, и поэтому потери воды сводятся к минимуму. Зта циркуляция становится возможной благодаря образованию между положительной и отрица­тельной пластинами небольших каналов, через которые транспортируется кислород. Клапаны открываются только при значительном повы­шении давления. Поэтому герметичная батарея AGM отличается крайне низкими потерями воды и совершенно не требует обслуживания.

Эта технология имеет и другие преимущества. Коврик гибкий — это значит, что пластину можно установить под давлением. Придавливание ков­рика к пластинам значительно уменьшает эф­фект осыпания и отделения активного материала. Это обеспечивает мощность, в три раза превы­шающую мощность сравнимых стартерных ак­кумуляторных батарей. Этот тип аккумуляторной батареи также хорош тем, что в случае разруше­ния корпуса аккумуляторной батареи, к примеру, при ДТП, обычно электролит не вытекает, так как связан ковриком из стекловолокна. Электро­лит не вытекает из АКБ даже при длительном переворачивании на 180°. Благодаря пористости коврика из стекловолокна достигается большой пусковой ток холодного пуска.

Другим преимуществом батареи AGM является предотвращение стратификации электролита. Когда аккумуляторная батарея со свободным электролитом циклически заряжается и разряжа­ется, формируется градиент плотности электро­лита, сверху вниз. Это происходит потому, что при зарядке аккумуляторной батареи на пластинах оказывается электролит большей плотности и в силу более высокого удельного веса опускается вниз и скапливается там, а электролит меньшей концентрации остается в верхней части галь­ванического элемента. Помимо всего прочего, стратификация электролита уменьшает и ем­кость, и срок службы аккумуляторной батареи. Стратификация электролита происходит в разной степени во всех АКБ со свободным электролитом. Однако в батареях AGM стратификация электро­лита предотвращается благодаря его впитыванию ковриками из стекловолокна.

При выборе места установки батареи AGM необ­ходимо избегать высоких температур, поскольку тепловая емкость у нее меньше, чем у аккуму­ляторной батареи со свободным электролитом.

Аккумуляторные батареи, стойкие к глубокому разряду

В силу своей конструкции (тонкие пластины, легкие сепараторы) пусковые аккумуляторные батареи меньше подходят для работы с частым глубоким разрядом — он вызывает интенсивный износ положительных пластин (в основном из-за отделения и осаждения активного материала). У аккумуляторных батарей, стойких к глубокому разряду, имеются сепараторы со стеклянными ковриками, поддерживающими относительно толстые пластины с положительным материалом и поэтому предотвращающие преждевременное осыпание пластин. Срок службы приблизительно в два раза превышает работу стандартной аккуму­ляторной батареи. Стартерные аккумуляторные батареи, стойкие к глубокому разряду с карман­ными сепараторами и нетканой обшивкой, имеют еще более длительный срок службы.

Виброустойчивые аккумуляторные батареи

У виброустойчивой аккумуляторной батареи блок пластин крепится к корпусу аккумуля­торной батареи с помощью герметизирующей смолы или пластмассы во избежание переме­щения этих двух компонентов относительно друг друга. Согласно DIN EN 50342-1, этот тип акку­муляторной батареи должен пройти 20-часовое испытание на синусоидальную вибрацию (при частоте 30 Гц) и должен выдерживать ускорение до 6g. Поэтому требования к ним примерно в 10 раз выше, чем к стандартным аккумуляторным батареям. Виброустойчивые аккумуляторные батареи используются в основном в грузовиках, строительных машинах и тягачах.

Аккумуляторные батареи повышенной надежности

Сочетают в себе характерные признаки виброустойчивых батарей и батарей глубокого разряда. Они используются в грузовиках, подвергающихся экстремальной вибрации, а также там, где обычным делом является циклический разряд.

Аккумуляторные батареи с увеличенным током

По конструкции этот тип аккумуляторных бата­рей схож с батареями, стойкими к глубокому разряду, но пластины у них толще и количество пластин меньше. Хотя низкотемпературный испытательный ток для них не указывается, их пусковая мощность намного ниже (на 35 — 40%), чем у стартерных аккумуляторных бата­рей того же размера. Эти аккумуляторные ба­тареи используются в условиях экстремальных циклических изменений работы, например, в качестве стартерных батарей.

Принцип работы стартерной аккумуляторной батареи

Заряд АКБ

В электросистеме автомобиля аккумуляторная батарея заряжается с ограничением величины напряжения. Это соответствует методу заряда IU, где зарядный ток аккумуляторной батареи автоматически уменьшается при повышении установившегося напряжения (рис.). Метод зарядки IU предотвращает повреждение из-за перезаряда и обеспечивает длительный срок службы аккумуляторной батареи.

С другой стороны, зарядные устройства все еще работают по принципу постоянного тока или с ваттной (W) характеристической кривой (рис. «Заряд аккумуляторной батареи на основе ваттной характеристики W» ). В обоих случаях, по достижении пол­ного заряда он продолжается с чуть меньшим или возможно постоянным током. Это приво­дит к высокому расходу воды и последующей коррозии положительной решетки.

Разряд АКБ

Сразу после начала разряда напряжение акку­муляторной батареи падает до значения, ко­торое при продолжении разряда изменяется незначительно. Лишь незадолго до окончания разряда напряжение резко падает из-за ис­тощения одного или нескольких активных компонентов (материала положительных пластин, материала отрицательных пластин, электролита).

Саморазряд аккумуляторной батареи

Со временем аккумуляторные батареи разря­жаются — даже если к ним не подключена на­грузка. Современные аккумуляторные батареи с пластинами из сплава свинца с сурьмой в новом состоянии теряют около 4 — 8 % своего заряда в месяц. В процессе старения это значение может увеличиваться на 1 % и более каждый день из-за миграции сурьмы к отрицательной пластине до момента, когда аккумуляторная батарея пере­стает функционировать. Общее правило для влияния температуры: саморазряд удваивается на каждые 10 К увеличения температуры.

Аккумуляторные батареи с пластинами из сплава свинца с кальцием имеют значительно меньший саморазряд (около 3 % в месяц). Эта величина остается практически постоянной на протяжении всего срока службы.

Обслуживание аккумуляторных батарей

Во время работы аккумуляторных батарей с малым объемом технического обслуживания уровень электролита должен проверяться в со­ответствии с требованиями инструкции завода — изготовителя; когда это необходимо по показа­ниям, он должен пополняться до отметки МАХ дистиллированной или деминерализованной водой. Для минимизации саморазряда аккумуляторную батарею следует хранить в чистом и сухом месте. Рекомендуется также проверять плотность электролита перед наступлением зимы или, если это невозможно, измерять напряжение аккумуляторной батареи. Она должна повторно перезаряжаться, когда плотность электролита становится ниже 1,20 г/мл или напряжение дости­гает значения менее 12,2 В. Клеммы, контактные зажимы и установочные крепления должны быть покрыты кислотозащитной пластичной смазкой.

Аккумуляторные батареи, временно удаляе­мые из автомобиля на обслуживание, должны храниться в прохладном, сухом месте. Плотность электролита должна проверяться каждые 3-4 ме­сяца. Аккумуляторная батарея должна повторно перезаряжаться, когда плотность электролита становится ниже 1,20 г/мл или напряжение до­стигает значения менее 12,2 В. Аккумулятор­ные батареи, требующие мало обслуживания и необслуживаемые аккумуляторные батареи лучше всего перезаряжать по методу IU при максимальном напряжении 14,4 В. Этот метод обеспечивает адекватное время заряда порядка 24 часов без риска перезаряда. При использова­нии зарядного устройства с постоянным током или ванной (W) характеристикой при первых же признаках газовыделения ток (в амперах) должен быть уменьшен до максимум 1/10 но­минальной емкости аккумуляторной батареи, т.е. до значения 6,6 А у аккумуляторной батареи емкостью 66 Ач. Зарядное устройство должно быть отключено примерно через один час после этого. Помещение, где производится зарядка, должно хорошо проветриваться (кислородно­водородный газ вызывает риск взрыва, запре­щается наличие открытого пламени и искр). Работать необходимо в защитных перчатках.

Неисправности аккумуляторных батарей

Повреждения или неисправности аккумулятор­ных батарей, которые в конечном счете приво­дят к отказам (короткое замыкание, сопрово­ждающееся износом сепараторов или потерей активной массы, разрушение соединения между гальваническими элементами и пластинами), редко могут быть восстановлены ремонтом. Ак­кумуляторную батарею необходимо заменить. Внутренние короткие замыкания распознаются по сильно разнящейся плотности электролита в отдельных элементах (разность между мини­мальной и максимальной плотностью > 0,03 г/ мл). При возникновении обрывов цепи в соедини­телях гальванических элементов аккумуляторной батареи зачастую может отдавать небольшой ток и может заряжаться, но даже у полностью за­ряженной аккумуляторной батареи при попытке завести двигатель напряжение упадет.

Если в аккумуляторной батарее нет неисправ­ностей, но она устойчиво теряет заряд(признаки: низкая плотность электролита во всех гальваниче­ских элементах, отсутствие пусковой мощности) или перезаряжается (признаки: большая потеря воды), это говорит о неисправности электрообо­рудования (неисправен генератор, электрообору­дование остается включенным после выключе­ния двигателя из-за неисправности, к примеру, реле, регулятором напряжения выбрано слиш­ком маленькое или слишком большое значение, либо он вообще вышел из строя). В батареях, подвергающихся глубокому разряду в течение длительного времени, образующийся при раз­ряде мелкокристаллический сульфат свинца может превратиться в крупнокристаллический, что усложняет заряд аккумуляторной батареи.

Простейшее зарядное устройство для автомобильных и мотоциклетных аккумуляторных батарей, как правило, состоит из понижающего трансформатора и подключенного к его вторичной обмотке двухполупериодного выпрямителя . Последовательно с батареей включают мощный реостат для установки необходимого зарядного тока. Однако такая конструкция получается очень громоздкой и излишне энергоемкой, а другое способы регулирования зарядного тока обычно ее существенно усложняют.

В промышленных зарядных устройствах для выпрямления зарядного тока и изменения его значения иногда применяют тринисторы КУ202Г. Здесь следует заметить, что прямое напряжение на включенных тринисторах при большом зарядном токе может достигать 1,5 В. Из-за этого они сильно нагреваются, а по паспорту температура корпуса тринистора не должна превышать +85°С. В таких устройствах приходится принимать меры по ограничению и температурной стабилизации зарядного тока, что приводит к дальнейшему их усложнению и удорожанию.

Описываемое ниже сравнительно простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока - практически от нуля до 10 А - и может быть использовано для зарядки различных стартерных батарей аккумуляторов на напряжение 12 В.

В основу устройства (см. схему) положен симисторный регулятор, опубликованный в , с дополнительно введенными маломощным диодным мостом VD1 - VD4 и резисторами R3 и R5.

После подключения устройства к сети при плюсовом ее полупериоде (плюс на верхнем по схеме проводе) начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединенные резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде сети этот конденсатор заряжается через те же резисторы R2 и R1, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется только полярность зарядки.

Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1. При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. Описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.

Общеизвестно, например из , что управление тиристором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса. Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора.

В описываемом зарядном устройстве после включения симистора VS1 его основной ток протекает не только через первичную обмотку трансформатора Т1, но и через один из резисторов - R3 или R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочередно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора диодами VD4 и VD3 соответственно.

Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Резистор R6, хроме того, формирует импульсы разрядного тока, которые, как утверждает , продлевают срок службы батареи.

Основным узлом устройства является трансформатор Т1. Его можно изготовить на базе лабораторного трансформатора ЛАТР-2М, изолировав его обмотку (она будет первичной) тремя слоями лакотка-ни и намотав вторичную обмотку, состоящую из 80 витков изолированного медного провода сечением не менее 3 мм2, с отводом от середины. Трансформатор и выпрямитель можно заимствовать также из источника питания, опубликованного в . При самостоятельном изготовлении трансформатора можно воспользоваться методикой расчета, изложенной в ; в этом случае задаются напряжением на вторичной обмотке 20 В при токе 10 А.

Конденсаторы С1 и С2 - МБМ или другие на напряжение не менее 400 и 160 В соответственно. Резисторы R1 и R2 -СП 1-1 и СПЗ-45 соответственно. Диоды VD1-VD4 -Д226, Д226Б или КД105Б. Неоновая лампа HL1 - ИН-3, ИН-ЗА; очень желательно применять лампу с одинаковыми по конструкции и размерам электродами - это обеспечит симметричность импульсов тока через первичную обмотку трансформатора.

Диоды КД202А можно заменить на любые из этой серии, а также на Д242, Д242А или другие со средним прямим тоном не менее 5 А. Диод размещают на дюралюминиевой теплоотводящей пластине с полезной площадью поверхности. рассеяния не менее 120 см2. Симистор также следует укрепить на теплоотводящей пластине примерно вдвое меньшей площади поверхности. Резистор R6 - ПЭВ-10; его можно заменить пятью параллельно соединенными резисторами МЛТ-2 сопротивлением 110 Ом.

Устройство собирают в прочной коробке из изоляционного материала (фанеры, текстолита и т.п.). В верхней ее стенке и в дне следует просверлить вентиляционные отверстия. Размещение деталей в коробке - произвольное. Резистор R1 ("Зарядный ток") монтируют на лицевой панели, к ручке прикрепляют небольшую стрелку, а под ней - шкалу. Цепи, несущие нагрузочный ток, необходимо выполнять проводом марки МГШВ сечением 2,5...3 мм2.

При налаживании устройства сначала устанавливают требуемый предел зарядного тока (но не более 10 А) резистором R2. Для этого к выходу устройства через амперметр на 10 А подключают батарею аккумуляторов, строго соблюдая полярность. Движок резистора R1 переводят в. крайнее верхнее по схеме положение, резистора R2 - в крайнее нижнее, и включают устройство в сеть. Перемещая движок резистора R2, устанавливают необходимое значение максимального зарядного тока.

Заключительная операция - калибровка шкалы резистора R1 в амперах по образцовому амперметру.

В процессе зарядки ток через батарею изменяется, уменьшаясь к концу примерно на 20%. Поэтому перед зарядкой устанавливают начальный ток батареи несколько большим номинального значения (примерно на 10%). Окончание зарядки оправляют по плотности электролита или вольтметром - напряжение отключенной батареи должно быть в пределах 13,8...14,2 В.

Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12 В мощностью около 10 Вт, разместив ее снаружи корпуса. Она индировала бы подключение зарядного устройства к аккумуляторной батарее и одновременно, освещала бы рабочее место.

Литература

1. Энергетическая электроника. Справочное пособие под ред. В.А.Лабунцова - 1987. с.280, 281, 426, 427.
2. Фомин В. Симисторный регулятор мощности. - Радио, 1981. № 7, с.63.
3. Здрок А. Г. Выпрямительные устройства стабилизации напряжения и заряда аккумуляторов - М.: Энергоатомиздат, 1988.
4. Гвоздицкий Г. Источник питания повышенной мощности. - Радио, 1992. №4, с.43-44..
5. Николаев Ю. Самодельный блок питания? Нет ничто проще. - Радио, 1992, №4. с. 53,54.

Стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) предназначена для снабжения стартера и других потребителей электроэнергией при запуске двигателя автотранспортного средства, гашения пульсаций напряжения в бортовой сети, электроснабжения потребителей электроэнергии при неработающем генераторе или недостатке его мощности.

Нормативный срок службы АКБ индивидуального легкового автомобиля составляет 4 года . Однако, глубокие разряды или постоянный недозаряд АКБ резко уменьшают срок службы, что увеличивает затраты на эксплуатацию автотранспортных средств.

Постоянный недозаряд АКБ обусловлен необходимостью постоянного использования фар ближнего света при движении автомобиля. Недозаряд увеличивается при низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя при движении автомобиля в городском цикле из-за нехватки мощности генератора.

В зимних условиях эксплуатации автотранспортных средств недозаряд усиливается, т.к. АКБ принимает заряд в сильной зависимости от температуры электролита . Холодный запуск зимой, редкие непродолжительные поездки на протяжении рабочего дня не дают прогреться электролиту и, следовательно, зарядиться АКБ.

В условиях постоянного недозаряда АКБ следует периодически подзаряжать зарядным устройством (ЗУ), обеспечивающим максимально полный заряд АКБ и выравнивание плотности электролита в ее банках. В противном случае АКБ выйдет из строя гораздо раньше нормативного срока вследствие явления сульфатации (при которой поверхности пластин покрываются слоем слаборастворимого сульфата свинца, который постепенно кристаллизуется и слабо участвует в химических реакциях, и площадь и объем активной массы, участвующей в химических реакциях, уменьшается), что вызывает снижение остаточной емкости АКБ, рост ее внутреннего сопротивления, снижение максимального тока, отдаваемого стартеру при пуске двигателя, АКБ «не держит заряд» и быстро разряжается .

В нередких случаях водитель может забыть выключить свет фар или другие потребители энергии при неработающем двигателе, что вызовет глубокий разряд АКБ.

При глубоких разрядах АКБ разряжается до 6-8 и менее Вольт и возникает необходимость в использовании ЗУ, позволяющего заряжать сильно разряженные АКБ с ограничением тока заряда на номинальном уровне.

Следующей причиной преждевременного выхода из строя АКБ является ее перезаряд, что вызывает выкипание воды в банках. Это происходит при неисправном регуляторе напряжения генератора или при заряде АКБ от нерегулируемого ЗУ, напряжение холостого хода на клеммах которого достигает 15-16 В.

Большинство предлагаемых на рынке ЗУ не допускают перенапряжения за счет ограничения напряжения холостого хода на клеммах ЗУ на уровне 15-16 В, что, однако, не всегда позволяет предотвратить кипение электролита и обеспечить максимально полный заряд АКБ и выравнивание плотности электролита в ее банках.

Известны ЗУ, описанные в . Недостатками их являются отсутствие защиты от неправильного подключения аккумуляторной батареи и отсутствие индикации неправильного подключения.

В ЗУ, описанном в , отсутствует возможность автоматического регулирования параметров заряда в зависимости от внешних условий и степени изношенности подключенной АКБ.

В Пензенском государственном университете архитектуры и строительства разработано ЗУ , лишенное указанных недостатков, и позволяющее программными средствами, на основе микроконтроллера, задавать оптимальные параметры заряда в зависимости от внешних условий и степени изношенности подключенной АКБ, что позволит продлить срок ее службы. Блок-схема ЗУ приведена на рисунке.

Зарядное устройство для аккумуляторных батарей: 1 – сетевой фильтр, 2 – выпрямитель, 3, 5 – сглаживающие фильтры, 4 – преобразователь напряжения, 6, 8 – делители напряжения, 7 – узел защиты, 9 – узел разряда, 10 – заряжаемая аккумуляторная батарея, 11 – датчик тока, 12 – узел гальванической развязки, 13 – узел стабилизации, 14 – узел согласования и управления, 15 – узел индикации

Зарядное устройство для АКБ работает следующим образом.

Напряжение питания от сети переменного тока 220 В поступает через сетевой фильтр 1 на выпрямитель 2. С выхода выпрямителя 2 напряжение сглаживается при помощи первого сглаживающего фильтра 3, и поступает на вход преобразователя напряжения 4. На выходе преобразователя имеется напряжение постоянного тока низкого уровня, которое сглаживается при помощи второго сглаживающего фильтра 5. Зарядный ток с выхода второго сглаживающего фильтра 5 подается на заряжаемую АКБ через узел защиты 7 и резистивный датчик тока 11, которые включены последовательно с заряжаемой АКБ 10.

При отсутствии заряжаемой АКБ узел согласования и управления 14, анализируя напряжение U на втором делителе напряжения 8 (например, фиксируемое напряжение U <1 В), формирует запрещающий сигнал на узел защиты 7, удерживая его в закрытом состоянии.

При подключении АКБ к клеммам ЗУ узел согласования и управления 14 анализирует напряжение на втором делителе напряжения 8 (например, фиксируемое напряжение 1<16 В) и формирует разрешающий сигнал на узел защиты 7, электронный ключ в узле защиты 7 открывается и начинается процесс заряда.

В случае неправильного подключения АКБ к ЗУ (неверная полярность) узел согласования и управления 14 анализируя напряжение на втором делителе напряжения 8 (например, U <1 В) формирует запрещающий сигнал на узел защиты 7, удерживая его в закрытом состоянии.

При коротком замыкании выходных контактов ЗУ узел согласования и управления 14 также анализирует напряжение на втором делителе напряжения 8 (например, U <1 В) и формирует запрещающий сигнал на узел защиты 7, удерживая его в закрытом состоянии.

При коротком замыкании выхода ЗУ в процессе заряда АКБ, когда ключ в узле защиты 7 был открыт, узел согласования и управления 14 анализирует напряжение на втором делителе напряжения 8 (например, U <1 В) и формирует запрещающий сигнал на узел защиты 7, электронный ключ в узле защиты 7 закрывается и разрывает цепь заряда АКБ от ЗУ.

Узел индикации 15 индицирует наличие режима короткого замыкания и неправильного подключения АКБ, величину напряжения подключенной АКБ, а при заряде – величину тока заряда.

Стабилизация выходного напряжения преобразователя напряжения осуществляется путем подачи на первый и второй входы узла стабилизации 13 напряжения, снимаемого с первого делителя напряжения 6.

Узел стабилизации 13 через узел гальванической развязки 12 изменяет режим работы преобразователя 4 таким образом, чтобы автоматически происходила стабилизация зарядного тока или напряжения в зависимости от степени заряженности АКБ, что позволяет заряжать полностью разряженные АКБ.

В начале процесса заряда АКБ происходит стабилизация зарядного тока, который пропорционален напряжению, снимаемому с резистивного датчика тока 11, и подаваемому на второй и третий входы узла стабилизации 13. В конце процесса заряда происходит увеличение напряжения на АКБ 10, узел согласования и управления 14 анализирует напряжение на втором делителе напряжения 8 (например, U≥14,5 В) и подает посредством широтно-импульсного модулятора управляющее напряжение на узел стабилизации 13, который в свою очередь уменьшает ток, и зарядное устройство переходит в режим стабилизации напряжения на заданном уровне (например, 14,5 В), а через, например, 2 часа закрывает узел защиты 7, прекращая процесс заряда АКБ.

Узел стабилизации может быть выполнен на базе микросхемы ШИМ-контроллера. В качестве узла согласования и управления может быть применен микроконтроллер, содержащий аналого-цифровой преобразователь и широтно-импульсный модулятор.

Дополнительной функцией ЗУ является заряд реверсивным током, позволяющим несколько снизить степень сульфатации пластин . При заряде реверсивным током, узел согласования и управления 14 поочередно открывает ключи в узлах защиты 7 и разряда 9, в соответствии с управляющей программой.

В разработанном ЗУ достигаются следующие технические результаты: разработано зарядное устройство на базе микроконтроллера, способное автоматически формировать оптимальные параметры зарядного импульсов в зависимости от внешних условий и степени изношенности подключенной АКБ, позволяет заряжать полностью разряженные АКБ и не допускать перенапряжения при заряде, имеет электронную защиту от перегрузок и неправильного подключения.

Патент на полезную модель 97880 Российская Федерация, МПК7 H02J 7/10. Малогабаритное зарядное устройство / Доманов В.И., Доманов А.В., Мишин А.В.; №2010114696/07; заявл. 13.04.2010; опубл. 20.09.2010, Бюл. № 26.

Патент на полезную модель 81854 Российская Федерация, МПК7 H02J 7/10. Зарядное устройство для аккумуляторных батарей / Шибаев В.И.; №2008149264/22; заявл. 16.12.2008; опубл. 27.03.2009, Бюл. № 9.

Патент на полезную модель 110561 Российская Федерация, МПК7 H02J 7/00. Зарядное устройство для аккумуляторных батарей / Нефедьев А.И.; №2011124489/07; заявл. 16.06.2011; опубл. 20.11.2011, Бюл. № 32.

Патент на полезную модель 133985 Российская Федерация, МПК7 H02J 7/00. Зарядное устройство для аккумуляторных батарей / Шаманов Р.С., Францев С.М., Викулов В.И.; №2013107265/07; заявл. 19.02.2013; опубл. 27.10.2013, Бюл. № 30.

Францев, С.М. Проблемы эксплуатации автомобильных аккумуляторных батарей / С.М. Францев, Р.С. Шаманов, С.С. Солнцев // Актуальные вопросы современной науки: Материалы V международной научной конференции 6-7 февраля 2013 года, г. Санкт-Петербург. – Петрозаводск: ПетроПресс, 2013. - 100 с.

Количество просмотров публикации: Please wait

Итальянская компания DECA находится в самой старой Республике Сан-Марино. Компания специализируется в двух основных областях: электродуговая сварка и зарядные устройства для стартерных и тяговых батарей.
DECA была основана в 1972 году и с тех пор 43 года в качестве одного из ведущих производителей двух групп продуктов – от любительских до промышленных применений. Все продукты дека соответствуют Директиве RoHS (Ограничение Директивы об опасных веществах), которая ограничивает содержание потенциально вредных веществ в электрических и электронных продуктах.
Зарядка автомобильных аккумуляторов – задача электромонтажа автомобиля. Но также верно, что каждая батарея случайно или периодически должна заряжаться с внешнего устройства. Необходимость в зарядном устройстве не подлежит обсуждению. Вопрос в том, как выбрать наиболее подходящий. Выбор, который во многом зависит от типа батареи и насыщенности автомобиля электронными системами. Зарядка батареи, такой как AGM или GEL, когда применяется зарядное устройство, часто неизвестного, практически анонимного производителя, может легко повредить акб. Такое устройство, если оно подключено к батарее в электрической системе автомобиля, может привести к разрушению электронных компонентов и непреднамеренно дорогостоящим ремонтным работам.

Требования и тонкости при зарядке перезаряжаемых батарей стартера

Производительность любого транспортного средства в решающей степени зависит от состояния его стартерной аккумуляторной батареи. Он подвергается непрерывному тестированию, которое в случае недостаточной компетентности и нерегулярного ухода за ним способно сократить срок его службы, а самое неприятное – отказы при запуске двигателя. Это происходит в основном в зимние месяцы и снова, как правило, в самый неподходящий момент.

Поскольку автомобили становятся более изощренными – все больше и больше и всевозможных преимуществ, таких как электрические боковые стекла, крыша и боковые зеркала, обогреваемые сиденья, мощная звуковая система, ручной тормоз, все больше потребление энергии в них. Автомобиль становится все более самодостаточным потребителем электричества, что предъявляет высокие требования к генератору и батарее.

Когда двигатель работает на холостом ходу, генератор работает примерно на треть и меньше его номинальной мощности, поэтому батарее необходимо обеспечить часть потребляемой электроэнергии, включая дневные ходовые огни. Особенно, когда вы в городской среде и ежедневно преодолеваете расстояние около 10 км, а также при использовании автомобиля редко – например, до 200 км в месяц, батарея разряжается быстро, что легко распознается фарой, стартер затрудняет поворот маховика, когда он отказывается. Это можно легко предвидеть и предотвратить, периодически проверяя напряжение батареи.

При использовании полностью заряженной (100%) аккумуляторной батареи свинцово-кислотная акб выдает 13,10 В – 13,20 В. При уровне заряда 90% напряжение составляет 12,90 В, а при 75% его значение падает до 12,45 %. При заряженной (100%) аккумуляторной батареи свинцово-кислотная акб выдает 13,10 В – 13,20 В. При уровне заряда 90% напряжение составляет 12,90 В, а при 75% его значение падает до 12,45 %. При применении заряженной (100%) акб свинцово-кислотная батарея показывает 13,10 В – 13,20 В. При уровне заряда 90% напряжение составляет 12,90 В, а при 75% его значение падает до 12,45 %.

Напряжение 12,30 – 12,35 В считается нижним пределом для необходимости немедленно заряжать аккумулятор. Если этого не сделать, более длительное поддержание батареи при низком уровне заряда, приводящем к глубокому разряду, значительно улучшит процесс сульфатирования пластин. Масса пластин вырабатывает крупные кристаллы сульфита свинца, которые блокируют поры и препятствуют проникновению электролита. Эти кристаллы прочны и не могут быть удалены при стандартной зарядке аккумулятора. Результатом является быстрое сокращение его емкости и срочная потребность в новой покупке. Однако важно знать, что, в отличие от других отказов, таких как коррозия пластин, например, сульфатирование является обратимым процессом,
Все это сильно подчеркивает необходимость периодической проверки состояния батареи и ее правильной зарядки. Частота проверок зависит от типа, возраста и состояния батареи, режима движения и сезона.

При преобладании городского движения и особенно зимнего времени рекомендуется периодическая зарядка аккумулятора. Некоторые производители аккумуляторов рекомендуют тестировать батарею каждые три месяца, независимо от режима движения автомобиля, и что десульфурация и уравнительная зарядка выполняются каждые шесть месяцев. На практике это делается с помощью современного зарядного устройства.
Периодическая подзарядка батарей является обязательной и при длительном хранении без использования (например, зимой). Современные зарядные устройства также имеют возможность поддерживать максимальный уровень заряда на связанных батареях в течение длительного периода.

Современные свинцово-кислотные стартовые батареи претерпели заметную эволюцию, и хотя они сохранили свой принцип работы, обнаруженный в далеком 1859 году французским физиком Гастоном Плантом, они сильно отличаются от батарей открытого типа – с ячейками для дистиллирования воды, измерения уровня и плотности электролита, открытых мостов между ячейками и т. д.

Основными типами перезаряжаемых аккумуляторных батарей, которые в настоящее время доступны на рынке, являются:
– WET – герметичные жидкие электролитные батареи, мало или полностью неподходящие (MF);
– AGM (абсорбирующий стеклянный мат) – клапан с регулируемым свинцово-кислотным аккумулятором (VRLA) с абсорбированным в стеклянную электролитную подушку.
– GEL – герметичные батареи (VRLA), в которых электролит находится в форме геля.
– Pb-Ca – для этих батарей сурьма, содержащаяся в свинцовом сплаве пластин, заменяется сплавом кальция, который уменьшает испарение электролита и саморазряд батареи.

Неперезаряжаемые батареи, особенно AGM и GEL, зарядное напряжение и обслуживание должны быть ниже, чем обычно. Это связано с выбросом газа и потерей воды во время процесса зарядки. Как правило, для перезаряжаемых акб требуется больше внимания при зарядке их от внешнего источника.
Согласно DIN-VDE-0510 напряжение зарядного тока не должно превышать 2,4-2,45 В на ячейку (диапазон составляет 2,3 В – 2,45 В). для батареи 12 В не превышают 14,4 – 14,7 В. Эти батареи чаще всего заряжаются током напряжения:
– Стандартная батарея – не более 14,4 В (2,4 В на ячейку)
– Неконтролируемый аккумулятор – не более 13,8 В (2,3 В на ячейку). Процесс должен контролироваться и контролироваться зарядным устройством. То же самое относится к батареям следующего типа.
– Желе электролитная батарея – не выше 14,1 В (2,35 В на ячейку).
Задача еще более усложняется, поскольку выбор напряжения зарядного тока является компромиссом, вызванным рядом факторов. Вообще говоря, когда зарядный ток находится в диапазоне 2,30 В – 2,35 В, срок службы батареи увеличивается, а его нагрев минимален. В то же время длительность процесса расширяется, может произойти сульфатирование, если в конце процесса не будет применен компенсатор выравнивания. При диапазоне напряжений 2,4 В – 2,45 В время зарядки короче, чем выше постоянная емкость батареи, тем выше вероятность сульфирования. Напротив, увеличивается вероятность необратимой коррозии пластин, увеличивается выпуск газа и нехватка воды. При более высоких температурах окружающей среды акб можно заряжать, что особенно опасно для герметично закрытых батарей. Это приводит к ускоренной потере активного материала из пластин, а батарея теряет часть своих возможностей. Следует добавить, что управление напряжением для каждой ячейки невозможно индивидуально.

Необходимо указать, что могут быть минимальные изменения в зависимости от источника информации в приведенных выше ссылках данных для значений напряжений и данных в других публикациях. Для каждой конкретной модели и марки рекомендуемые значения указаны изготовителем в техническом паспорте и гарантийном буклете батареи.

Зарядные устройства DECA

DECA предлагает зарядные устройства для стартерных и тяговых батарей для всех автомобилей, сельскохозяйственных и других машин, работающих с двигателем внутреннего сгорания – мотоциклами, автомобилями, грузовиками, автобусами, строительными и подъемными машинами, лодками и т. д. Они разработаны в соответствии с требованиями для зарядки всех используемых в настоящее время свинцово-кислотных батарей (WET, AGM, GEL), которые явно указаны на упаковке и в техническом руководстве каждого из них.
Они делятся на четыре основные группы:
– ИНВЕРТОРНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ – Устройства предназначены для заправки и обслуживания перезаряжаемых батарей для автомобилей, мотоциклов и других транспортных средств, в том числе, когда они не используются в течение длительного времени.
– ELECTRONIC FULL POWER – Профессиональные устройства, предназначенные для быстрой зарядки батарей и поддержания их полной емкости.
– ELECTRONIC START STOP – Простое и экономичное решение для пополнения традиционных и новых типов батарей.
– TRADITIONAL PRO CHARGE – Традиционные зарядные устройства, надежные и недорогие, для зарядки жидких электролитов (WET).
Наряду с SM 1236 evo это две самые последние модели серии INVERTER MAINTENANCE – автоматические зарядные устройства с микропроцессорным управлением. Подходит для типов аккумуляторов WET, AGM и GEL. Устройства герметично закрыты и, следовательно, также подходят для использования на открытом воздухе. Они подходят для зарядки аккумулятора, не снимая его с автомобиля.
Разница между двумя моделями заключается в емкости перезаряжаемых батарей: SM 1236 evo рассчитан на батареи 1,2 Ач – 75 Ач и SM 1270 evo для аккумуляторов емкостью 14 Ач – 150 Ач.

Кроме того, SM 1270 evo также оснащен функцией Recond Battery, которая позволяет восстанавливать и затем нормальную зарядку сильно разбавленных батарей, напряжение которых упало до значения, когда большинство автоматических зарядных устройств не могут работать.
Очень ценное качество обоего устройств является их способность протестировать батарею – уровень его заряда, его способность поставлять с достаточным током стартером при запуске двигателя (при его запуске), а также способность генератора переменного тока для зарядки, когда это необходимо для напряжения аккумулятора (при работающем двигателе). Оценка записывается триколор LED подсвечивается зеленым, желтым или красным. В зеленые цветовые значения находятся в диапазоне от нормального красного цвета – значения находятся ниже минимума (перечислены в руководстве), и батарея должна быть немедленно регенерировать путем переключения режима устройства выравниванию (регулировки компенсации). Этот режим разработан специально для восстановления сильно разряжена (до 35%) батареи.
Включение красного индикатора, особенно в режиме пуска, также может указывать на то, что он заменил батарею. Красный свет в третьем тесте предупреждает вас о необходимости проверки и ремонта системы зарядки аккумулятора.
В начале статьи мы упоминали, что современные «умные» зарядные устройства имеют мало общего со старыми селеновых выпрямителей, которые сейчас продаются в связи с его низкой ценой и отсутствием адекватной технической информации правильно сориентировать пользователей.
Отличной иллюстрацией этого утверждения являются режимы, которые зарядное устройство SM 1270 evo применяется при зарядке, восстановлении или поддержании заряда батареи, когда оно не используется в течение определенного периода времени. Когда питание сети включено, устройство автоматически проверяет батарею и выбирает соответствующий режим. Некоторые из этих режимов также можно выбрать напрямую, нажав кнопку «Установить». Процесс зарядки представляет собой последовательность из восьми циклов, что ясно видно из диаграммы – вольт-амперной характеристики зарядного тока.
18369_2SВот краткое описание каждого из этих режимов.
1. Устройство снабжает серию импульсов тока, которые помогают устранить возможную сульфирование на поверхности пластин.
2. При плавном повышении напряжения ток поддерживается на постоянном уровне, пока батарея не сможет «зарядить» нормальный зарядный ток.
3. Напряжение зарядки и мощность увеличиваются до оптимального значения, чтобы достичь около 80% емкости аккумулятора.
4. Зарядка продолжается до достижения 100% емкости аккумулятора – напряжение поддерживается на достигнутом уровне, а сила тока постепенно уменьшается почти до нуля.
5. Прибор проверяет аккумулятор, чтобы определить, способен ли он поддерживать достигнутый уровень заряда.
6. Начальный этап программы Equalize.
7. В течение 7 дней устройство поддерживает максимальную производительность батареи (плавающий режим).
8. В этом режиме (импульсный) устройство держит батарею в режиме мощности 95-100% в течение продолжительных периодов времени, заряжая импульсы тока, если это необходимо.
Кроме того, можно выбрать режим, отмеченный снежинкой, в котором напряжение питания составляет 14,7 В (при нормальном 14,1-14,4 В). Этот режим также подходит для батарей типа AGM. Также рекомендуется для батарей, работающих при температуре ниже 5 ° C. В режиме подачи устройство заряжается при постоянном напряжении 13,5 В. Он также используется для первоначального «оживления» сильно разбавленных батарей, а затем зарядки их обычным способом.
Устройство имеет защиту от неправильного подключения к полярности клемм, а также искрения. Он также имеет ЖК-индикатор, который обнаруживает открытые проблемы во время зарядки и возможные причины.
Гладкий, элегантный, интеллектуальный и экспансивный SM 1270 evo – отличное дополнение к мастерской для каждого владельца автомобиля, мотоцикла или моторной лодки, у которого есть желание и способность заботиться о батарее, а также и для профессионального использования.
Следующие два зарядных устройства предназначены для профессионального обслуживания автомобилей или большего гаража.
Модель FL 3713D
типичный, с большинством возможностей, представитель семейства FL группы ELECTRONIC FULL POWER. Он подходит для зарядки 6 В, 12 В и 24 В аккумуляторных батарей со средним заряжающим током от 7 А до 25 А. Это позволяет не только обслуживать эти три напряжения-дифференцированные батареи, но и одновременно заряжать несколько последовательно или параллельно друг другу – например, до четырех 12-вольтовых батарей. Устройство подходит для зарядки свинцово-кислотных батарей из батарей WET MF, GEL, AGM, Ca-Ca.

Он диагностирует и обнаруживает батареи, подвергшиеся процессу сульфирования. Режим восстановления сульфатированного аккумулятора используется для их восстановления. Он также имеет режим Floating translate in, где устройство длительное время в полном рабочем состоянии подключает одну или несколько батарей.
Чрезвычайно ценным качеством FL 3713D является то, что он полностью безопасен с точки зрения возможного повреждения электронных систем в автомобиле (функция сохранения). Он не вызывает искрения, он имеет полную защиту от соединения с ложной полярностью, короткого замыкания и от пикового напряжения. Он может быть подключен непосредственно к электрической системе автомобиля без необходимости отсоединяться от аккумулятора.
В случае более распространенных зарядных устройств это не так, и всегда существует опасность повреждения электронных компонентов, что потребует дорогостоящего и полностью избыточного ремонта – как правило, за счет цеха или оборудования. В двух словах, предотвращая даже один такой случай, более чем полностью погасить стоимость зарядного устройства.
FL-2713DRSДиаграмма процесса зарядки аккумулятора показывает, что она имеет три цикла (фазы) или разные значения вольт-амперной характеристики тока, подаваемого на аккумулятор. Устройство первоначально проверяет батарею и, если она не находит проблемы, переключается на зарядку. Первая фаза работает с постоянной силой тока и постепенно увеличивающимся напряжением до 14,8 вольт для 12-вольтовой батареи. Во втором напряжение поддерживается постоянным, в зависимости от степени заряда, мощность постепенно уменьшается до нуля. Третья фаза (плавающая) удерживает батарею в полностью заряженном состоянии в течение длительного времени.
В режиме десульфурации напряжение, прикладываемое к аккумулятору, увеличивается (до 16 В на батарее 12 В), и процесс может длиться от 5 до 48 часов. Наконец, появляется указание указать, было ли восстановление успешным или нет. Этот процесс отмечен на диаграмме зеленой пунктирной линией.
Устройство сигнализирует о множестве неровностей и неисправностей, таких как подключение кабелей обратной полярности, короткое замыкание между клеммами, срабатывание тепловой защиты, неисправность батареи и короткое замыкание между пластинами, ошибочно выбранная емкость аккумулятора и т.д.
Расположение FL 3713D находится в мастерской или в закрытом помещении.
Зарядное устройство и стартовая станция SC 80/900
Еще одна новая модель в группе ELECTRONIC FULL POWER – SC 80/900. Опять же, у нас есть профессиональное устройство с основной целью зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В и 24 В. SC-80-900SSC-80900SIMG_5313SОсновное различие между этим и моделью FL 3713D заключается в том, что SC 80/900 также может использоваться для быстрого запуска двигателей, чья батарея не может этого сделать.
Станция предназначена для использования с батареями WET (Gel и No-Service), GEL, AGM и Ca-Ca.
Его очень ценное качество – эффективная защита от повреждения электронных систем автомобиля во время зарядки аккумулятора (высокое напряжение) или Safe Charge & Boost. Для выполнения этой операции у нее есть кнопка запуска с кабелем, длина которого позволяет человеку запускать зажигание, нажимая кнопку для подачи импульса тока короткого замыкания на стартер.
На диаграмме показаны вольт-амперные характеристики тока при зарядке аккумулятора. Процесс загрузки также включает три последовательных цикла. Устройство имеет длительный режим обслуживания батареи в полностью заряженном состоянии.
Низкозатратные зарядные устройства
Помимо интеллектуальных устройств самого высокого класса, DECA также предлагает высококачественные зарядные устройства, предназначенные для клиентов, где низкая стоимость является определяющим фактором. Это модели с оптимальной ценой и качеством.

В этой группе есть три модели из серии MATIC и пять из серии MACH.

MATIC 116 является автоматическим электронным управлением зарядным устройством, предназначенным для 12-вольтовых батарей вместимостью от 5 до 90 Ач. Подходит для аккумуляторов WET, WET MF, AGM, GEL и Ca-Ca. Средний ток заряда составляет 2,5 А.
Существует электронный контроль заряда, индикаторы состояния светодиодов и неисправное соединение с полюсами батареи, токовая или полная зарядка, защита от короткого замыкания и неполярное соединение. Его вес составляет 2 кг.
MACH 114 – это портативное традиционное зарядное устройство с амперметром, который измеряет мгновенную мощность зарядки, которая может быть оценена для заряда аккумулятора. Подходит для зарядки аккумуляторов емкостью от 15 Ач до 60 Ач и 12 В. Существует защита от короткого замыкания и неправильное подключение зажимов к клеммам батареи. Средняя мощность зарядного тока составляет 2,5 А. Он подходит для батарей WET и ​​AGM.
Он отсоединяется вручную, вытаскивая вилку. Вес прибора составляет 1,3 кг.
Разница в ценах для этих двух устройств составляет всего лишь 23 лева, поэтому, на наш взгляд, при выборе между этими двумя моделями наше предпочтение будет отдаваться MATIC 116.
При работе с устройствами, которые не имеют микропроцессорного управления с полным контролем за зарядкой – батареи и параметров зарядного тока, полезно вспомнить классическое правило о том, что сила тока не должна превышать 1/10 емкости аккумулятора. Например, батарея 60 АА заряжается при максимальном токе 6 А в течение примерно 10-11 часов в зависимости от скорости разряда. Данные батарей с емкостью от 10 Ач до 120 Ач печатаются в табличной форме на коробках этих двух устройств. В общем, более медленная зарядка с меньшим током влияет на срок службы батареи. Однако для глубоко разбавленных батарей (ниже 8,0 В) зарядный ток не должен превышать 1/20 от емкости аккумулятора.
И еще одно. Как правило, на заводе продаются перезаряжаемые батареи, и практика заключается в установке их на автомобиль без предварительной зарядки. Согласно Bosch, минимальное напряжение новой батареи, установленной в автомобиле, должно составлять 12,5 В. Однако специалисты по обслуживанию рекомендуют перезаряжать новую перезаряжаемую батарею до ее установки в автомобиле. В противном случае их мнение состоит в том, что с самого начала он будет работать с примерно 80% его номинальной мощности.
Для получения дополнительной информации и покупки продуктов DECA посетите интернет- магазин “Таев-Гальвинг”.

Стартерные аккумуляторные батареи состоят из отдельных аккумуляторов, соединенных между собой последовательно с помощью перемычек.

Каждый аккумулятор состоит из чередующихся отрицательных и положительных электродов, разделенных сепараторами и собранных в блок.

Блоки электродов каждого аккумулятора помещаются либо в отдельных ячейках моноблока, либо в отдельных баках из эбонита, устанавливаемых в деревянном ящике или в стеклопластиковом корпусе. Каждый аккумулятор закрывается отдельной крышкой, которая при сборке аккумуляторной батареи герметизируется с помощью специальной заливочной битумной мастики.

Для танковых аккумуляторных батарей кроме заливочной мастики для уплотнения крышек применяются резиновые уплотнительные прокладки (рамки).

Различные типы аккумуляторных батарей имеют свои конструктивные особенности, однако в их устройстве много принципиально общего. Устройство танковой аккумуляторной батареи показано на рис. 4, а устройство автомобильной аккумуляторной батареи - на рис. 5.

Электрод каждой полярности состоит из токоотвода и активной массы. Токоотводы электродов стартерных аккумуляторов отливают из свинцово-сурьмянистого сплава.

Для токоотводов положительных электродов некоторых типов батарей применяется свинцово-сурьмянистый сплав с небольшой добавкой мышьяка, что увеличивает коррозионную стойкость токоотводов. При изготовлении электродов ячейки токоотводов заполняются специальной пастой, которая после электрохимической обработки (формирования) превращается в пористую активную массу.

Электроды одной полярности о определенным зазором свариваются между собой в полублоки посредством свинцового мостика, к которому приваривается борн (рис. 6).

Полублоки положительных и отрицательных электродов собираются в блок электродов так, что положительные и отрицательные электроды чередуются. В собранном аккумуляторе крайние электроды, как правило, являются отрицательными. Поэтому полублок отрицательных электродов имеет на один электрод больше, чем полублок положительных электродов.

Блок электродов опирается выступами ("ножками") электродов на опорные призмы, имеющиеся на дне каждой ячейки моноблока или отдельного эбонитового бака. Таким образом, между нижними кромками электродов и дном имеется свободное пространство, необходимое для накапливания шлама (осадка, образующегося с течением времени из активной массы). Тем самым предотвращаются короткие замыкания разноименных электродов выпадающим шламом.

При сборке блока положительные и отрицательные электроды отделяются друг от друга микропористыми прокладками, которые называются сепараторами.

Сепараторы предохраняют разноименные электроды от коротких замыканий и обеспечивают необходимый запас электролита между электродами.

Сепараторы изготавливаются в виде тонких листов из мипора (микропористого эбонита на основе натурального каучука) или из мипласта (микропористого полихлорвинила) и имеют с одной стороны гладкую, а с другой ребристую поверхность (рис. 7). Ребристая поверхность сепаратора обращена к положительному электроду для лучшего доступа к нему электролита.

Размеры сепараторов несколько больше, чем размеры электродов, что предотвращает замыкания между кромками разноименных электродов. Для повышения срока службы положительных электродов в некоторых типах автомобильных и мотоциклетных батарей применяются комбинированные сепараторы - мипор или мипласт со стекловолокном. При этом сепаратор стекловолокном устанавливается к положительному электроду. Прилегая плотно к его поверхности, он предохраняет активную массу от оплывания.

Для предохранения верхних кромок сепараторов от механических повреждений (при измерении температуры, плотности и уровня электролита) сверху над сепараторами устанавливается перфорированный предохранительный щиток.

Каждый аккумулятор закрывается крышкой (рис. 8), изготовленной из эбонита или пластмассы. В двух крайних отверстиях для выводных борнов блоков электродов запрессованы свинцовые втулки, которые затем свариваются с борнами и перемычками, что создает надежное уплотнение. Среднее отверстие для заливки электролита закрывается резиновой пробкой, имеющей вентиляционное отверстие для выхода газа. Однако применяются также крышки (рис. 9) с автоматическим ограничением уровня электролита и отдельными вентиляционными отверстиями. Такие крышки закрываются глухой пробкой (без вентиляционного отверстия).

Для автомобильных аккумуляторных батарей, устанавливаемых на машинах, преодолевающих глубокие броды, применяются гидростатические пробки (рис. 10), предотвращающие попадание забортной воды в аккумуляторы.

При сборке батарей на заводе под пробки заливных отверстий подкладываются уплотнительные резиновые диски, создающие герметичность, необходимую при хранении батарей в сухом виде. У некоторых типов батарей герметичность обеспечивается за счет применения полиэтиленовых пробок с глухими выступами (рис. 11) на месте вентиляционного отверстия или с помощью заклейки вентиляционного отверстия пленкой.

При приведении аккумуляторных батарей в рабочее состояние глухие выступы над вентиляционными отверстиями срезаются, уплотнительные резиновые диски и пленки удаляются.

Выводные борны отдельных аккумуляторов последовательно соединяются между собой посредством перемычек (рис. 12) способом сварки. Борны, перемычки и выводы танковых, а также автомобильных (ЗСТ-215, 6СТ-182, 6СТ-190) батарей, рассчитанных на большие величины стартерных токов, имеют внутренние медные вкладыши, снижающие падение напряжения на перемычках. К выводным борнам крайних аккумуляторов навариваются полюсные выводы. В зависимости от назначения батарей применяются полюсные выводы в виде конусов или в виде проушин с отверстиями под болт.

Полюсные выводы батарей обозначаются знаками "+" (положительный) и "-" (отрицательный), такие же знаки ставятся на стенках моноблока (ящика) у полюсных выводов.

Танковые аккумуляторные батареи 6СТЭН-140М и 6СТ-140Р собираются из шести отдельных аккумуляторов, помещенных в общий деревянный корпус (ящик). Танковые батареи 12СТ-70М, 12СТ-70 и 12СТ-85Р собираются из двенадцати аккумуляторов. Каждые четыре аккумулятора собраны в четырехкамерный бак и три таких бака помещены в деревянный ящик или корпус из стеклопластика. Для повышения прочности деревянный ящик стянут двумя стальными лентами, проходящими между эбонитовыми баками батареи. Батареи 12СТ-85Р собраны в корпусе из стеклопластика (рис. 13). Полюсные выводы батарей в виде проушин с отверстиями под болт выведены на переднюю стенку корпуса и привернуты к нему двумя винтами. Полюсные выводы закрываются защитным кожухом, который крепится болтом к передней стенке корпуса батареи. Деревянные ящики батарей покрываются кислотостойким лаком БТ-783. Батареи закрываются деревянной прессованной крышкой (в батарее 12СТ-85Р крышка из стеклопластика).

Автомобильные аккумуляторные батареи (рис. 14... 25) собираются в моноблоках из эбонита или пластмассы с внутренними перегородками, образующими ячейки для каждого аккумулятора.

	21. Автомобильная аккумуляторная батарея 6СТ-75 с закрытыми перемычками. Общий вид

Мотоциклетные батареи (рис. 26 и 27) собираются в моноблоках из эбонита, полиэтилена и холодостойкого полипропилена.

Все аккумуляторные батареи большой емкости, имеющие массу более 30 кг, снабжены ручками для удобства переноски, снятия и установки на машину.

Для обеспечения работоспособности системы электрического пуска дизельных двигателей колесных машин и гусеничных транспортеров-тягачей при низких температурах окружающего воздуха разработана стартерная аккумуляторная батарея 6СТ-190ТРН с внутренним электрообогревом. По габаритным и присоединительным размерам батарея на колесных машинах и гусеничных тягачах взаимозаменяема с серийными батареями 6СТЭН-140М, 6СТЭ-128 и 12СТ-70. Общий вид и устройство аккумуляторной батареи 6СТ-190ТРН показаны на рис. 28 и 29.

Батарея собрана на тонких унифицированных электродах с увеличенным количеством активной массы. В сплав, из которого изготовлены токоотводы электродов, введена добавка мышьяка, позволившая увеличить срок их службы.

В активную массу отрицательных электродов введен эффективный расширитель, позволивший повысить отдачу батареи в стартерном режиме разряда при низких температурах. В состав активной массы отрицательного электрода введен также ингибитор окисления свинца, что обеспечивает сохранение сухозаряженности батареи в течение одного года.

Для сокращения потерь энергии уменьшены зазоры между сепараторами и электродами, использованы сепараторы из мипора с высокой пористостью, перемычки и борны армированы медными вкладышами.

Моноблок батареи выполнен из полиэтилена низкого давления с наполнителем.

Каждый аккумулятор батареи 6СТ-190ТРН оборудован отдельным нагревательным элементом типа ЭНА-100 (электрический нагреватель аккумуляторный номинальной мощностью 100 Вт). Нагревательный элемент выполнен из графитированного шнура на основе вискозного кордного волокна в изоляции из фторопласта.

Нагреватели расположены в придонном пространстве под блоком электродов (рис. 30).

Система обогрева батарей имеет два основных эксплуатационных режима:

форсированный разогрев батареи до температуры, при которой осуществляется надежный пуск стартером;

длительный подогрев с целью поддержания температуры батареи на уровне, обеспечивающем достаточную эффективность зарядно-разрядных процессов.

Номинальная мощность системы обогрева батареи составляет 600 Вт в режиме форсированного разогрева и 125 Вт в режиме длительного подогрева.

Управление режимами обогрева осуществляется с помощью несложного коммутационного устройства, устанавливаемого вне батареи.

Для предотвращения перегрева батареи внутри нее встроено температурное реле, отключающее нагревательные элементы от источника питания при достижении температуры электролита 15±5 °С.

Питание системы обогрева аккумуляторных батарей предусматривается в движении от собственной генераторной установки машины, а на стоянке - от внешнего источника электроэнергии постоянного или переменного тока с номинальным напряжением 28.0 В.

Особенности эксплуатации системы внутреннего электрообогрева аккумуляторных батарей 6СТ-190ТРН и основные рекомендации по применению режимов электрообогрева в условиях эксплуатации батарей на машинах приведены в других статьях раздела.