Что такое аккумуляторы закрытого типа

Закрытые стационарные свинцовые аккумуляторы с жидким электролитом

Стационарные аккумуляторные батареи этого типа до начала 90-х годов прошлого столетия на энергообъектах, в основном, были представлены моделями типа СН производства СОРЮ. Их доля в общем количестве не превышала 30%. Положительные и отрицательные электроды изготавливались по намазной технологии и размещались в прозрачных сосудах из полистирола. Паспортный срок службы таких батарей определялся 15 годами. В большинстве случаев такой срок службы достигнут не был.

Главные причины этого — несовершенство конструкции и неудовлетворительное качество материала сосудов. Основной причиной снятия таких батарей с эксплуатации явилась течь сосудов в результате появления трещин. Этот дефект начинал проявляться уже после 6-9 лет эксплуатации и далее шёл по нарастающей. В настоящее время в эксплуатации остаются единицы таких батарей и идет интенсивный процесс их замены на более совершенные модели мировых производителей.

Современные стационарные аккумуляторные батареи

На мировом рынке предлагается широкая гамма стационарных аккумуляторов закрытого исполнения с жидким электролитом различных конструкций. Их принципиальное отличие друг от друга заключается в конструкции положительного электрода. Прослеживается общая тенденция применения мало- и бессурьмянистых сплавов при изготовлении токоотводов (решёток), что резко снижает саморазряд таких АКБ.

Необходимо отметить, что для применения на энергообъектах батареи скрытого исполнения с жидким электролитом наиболее предпочтительны. Они не являются «черным ящиком». Благодаря прозрачности сосудов есть возможность визуального контроля состояния электродов (выпадания шлама). Обеспечивается возможность измерения плотности электролита и визуального контроля его уровня.

Эти аккумуляторы имеют приемлемый срок службы, который в зависимости от конструкции положительного электрода и его «упаковки»» колеблется в пределах 15÷25 лет. Они менее чем герметичные критичны к качеству зарядных агрегатов и температурным условиям эксплуатации.

Типы стационарных АКБ закрытого исполнения

В зависимости от конструкции положительных электродов производятся следующие типы АКБ закрытого исполнения с жидким электролитом:

1. OGI, OSP — с намазным положительным электродом;
2. OPzS — с панцирным положительным электродом.
3. GrOE — с поверхностным положительным электродом (электрод Plante)

Во всех случаях отрицательные электроды изготовлены по намазной технологии.

Аккумуляторы типа OGI, OSP

Батареи этого типа выпускаются практически всеми европейскими фирмами. Имеют намазные положительные электроды. Серии OGi и OSP незначительно отличаются конструкцией и материалом токоотвода (решетки). Кроме того, серия OSP обеспечена конвертацией положительных электродов, что снижает унос активной массы положительного электрода, тем самым, приближая срок службы к типу OPzS, имеющему панцирные положительные электроды. При этом электрические параметры остаются характерными для типа OGI.

Аккумуляторы этого типа, благодаря применению намазной технологии изготовления электродов, имеют минимальную трудоемкость в сравнении с OPzS и GrOE, соответственно, имеют и более низкую стоимость.

Электрические параметры наиболее высокие при коротких режимах разряда и толчковых нагрузках. При таких режимах разряда установленная емкость аккумуляторных батарей может быть ниже на 30% в сравнении с батареями других типов.

Рекомендуемая плотность электролита 1,24г/см3. При этом обеспечивается максимальный срок службы и оптимальные электрические параметры аккумуляторов этого типа.

Аккумуляторы типа OGi могут работать в диапазоне температур -30÷+50°С. Рекомендуемые температуры эксплуатации +10÷+30°С.

Оптимальной является температура 20÷5°С.

Режимы заряда

Оптимальным напряжением поддерживающего заряда при работе в буферном режиме, при температуре 20÷5°С является U = 2,23÷0,02 В/элемент.

Повторные заряды могут проводиться одним из следующих режимов:

1. Без ограничения тока, напряжением 2.33-2,40 В/элемент в течение 12 часов.
2. При напряжении 2,23 В/элемент в течение 50 часов при отключенной нагрузке.
3. При максимальном токе 5А на каждые 100А/ч емкости батареи до достижения конечного напряжения заряда 2,60÷2,75 В/элемент.

Выбор режима заряда зависит от характеристик установленного зарядного агрегата.

Уравнительный заряд проводится после глубоких разрядов или при недостаточном повторном заряде, что определяется по сниженной плотности электролита. Режимы следующие:

1. При напряжении 2,33-2,40 В/элемент до достижении и стабилизации плотности электролита на уровне нормативной в течение 2 часов.
2. До достижения конечного напряжения 2,60-2,75 В/элемент и нормативной плотности электролита со стабилизацией в течении 2 часов при максимальном токе заряда 5 А на 100 А/ч емкости батареи.

При любом заряде не допускается повышение температуры электролита выше 45°С. При превышении указанной температуры делается перерыв в заряде или вдвое снижается его ток. Температурная корректировка напряжения поддерживающего заряда в диапазоне температур 10-30°С не требуется.

Основные европейские производители аккумуляторов типа OGi

1. Фирма «Varta» серия Vb (Германия).
2. Фирма «ВАЕ», серия OGi (Германия),
3. Фирма «Hoppecke», серия OSP, OGi (Германия).

Основной емкостный ряд включает аккумуляторы емкостью от 200 до 3500 А/ч. В блочном исполнении минимальная емкость — 20 А/ч, максимальная — 260 А/ч при напряжении моноблока — 4 В.

В таблице 1 и 2 приведены основные характеристики и допустимые токи разряда для аккумуляторов типа OGi. Отклонения параметров отдельных аккумуляторов незначительны.

Таблица 1

Таблица 2

Аккумуляторы типа OPzS

Аккумуляторы этого типа разрабатывали для исключения или уменьшения оплывания активной массы (диоксида свинца) с поверхности положительного электрода. Целью являлось увеличение срока службы аккумуляторов.

Конструктивно такой электрод представляет собой токоотвод в виде гребенки, каждый стержень которого помещен в перфорированный чехол с активной массой положительного электрода (диоксидом свинца). Чехол, выполняющий защитную роль панциря, определил название такой конструкции электрода — панцирной.

Аккумуляторы этого типа при незначительном увеличении трудоемкости изготовления, в сравнении с использующими намазную технологию, обеспечили увеличение срока службы на 10-20%, Негативной ценой этого положительного фактора явилось затруднение диффузии электролита к активной массе положительного электрода. Как следствие, возросло внутреннее сопротивление аккумулятора и ухудшилась его работа при кратковременных режимах разряда и «толчковых» нагрузках.

При сроке службы таких аккумуляторов 15-18 лет произошло значительное ухудшение электрических параметров. Соответственно, их преимущество может быть реализовано на объектах, где необходимы длительные или циклические режимы разряда. В других случаях требуется установка аккумуляторных батарей повышенной ёмкости.

Рекомендуемая плотность электролита ρ=1,24 г/см3 при температуре 20°С, при этом обеспечивается максимальный срок службы и оптимальные электрические параметры аккумуляторов.

Серийные аккумуляторы типа OPzS снабжены лабиринтными вентиляционными пробками, предотвращающим» вынос аэрозолей электролита, что обеспечивает работу батарей в режиме постоянного подзаряда до 3 лет без доливки воды.

По дополнительному заказу батареи могут комплектоваться рекомбинирующей пробкой Aqua Gen, при этом доливка воды исключается в течение всего срока службы и снижаются требований к вентилируемости аккумуляторного помещения.

Напряжение поддерживающего заряда при работе в буферном режиме при температуре 20±5°С равно 2,23÷0.02 В/элемент. Проведение повторных и уравнительных обеспечивается режимами рекомендованными для батарей OGi.

Емкостной ряд выпускаемых батарей в прозрачных корпусах включает элементы от 150А/ч до 3000А/ч. Элементы ёмкостью от 3500 до 12000А/ч выпускаются в непрозрачных сосудах из эбонита или других пластмасс.

Основные европейские производители те же, что и для типа OGi.

Аккумуляторная батарея GrOE

Аккумуляторы типа GrOE имеют наиболее низкое внутреннее сопротивление и наиболее длительный срок службы из всех рассмотренных типов. В аккумуляторных батареях GrOE устанавливаются поверхностные положительные электроды (электрод Plante). Электроды Plante изготовлены из рафинированного свинца и представляют собой ламель с весьма высокой эффективной поверхностью.

В то же время масса этого электрода значительно превосходит необходимую для протекания токообразующего процесса, в результате удельные показатели таких АКБ ниже, чем у ранее рассмотренных.

Низкое внутреннее сопротивление аккумуляторов GrOE обуславливает стабильное напряжение разряда, особенно при больших токах. Благодаря высоким электрическим параметрам такие батареи используются для электроснабжения практически всех важнейших объектов, где требуется бесперебойное питание.

Корпуса (сосуды) элементов изготавливаются из прозрачного ударопрочного стиролакридонитрила, что обеспечивает возможность визуального контроля. Сепараторы изготовлены из микропористого поливинилхлорида. Высокая пористость обеспечивает низкое электрическое сопротивление и хорошую диффузию электролита.

Рекомендуемая плотность электролита при температуре 20°С равна 1,22 г/см3.

Оптимальная температура эксплуатации 20±5°С, указанная плотность электролита и оптимизация зарядно-разрядных режимов может обеспечить срок службы до 25 лет.

Поддерживающий заряд при работе в буферном режиме осуществляется при напряжении 2,23÷0.02 В на элемент. Повторный и уравнительный заряды производятся режимами как для аккумуляторов типа OGi.

При выборе аккумуляторных батареи для замены отслуживших свой срок или для вновь строящимся объектов необходимо учитывать, что стоимость батарей типа GrOE в 1,6-2,0 раза выше, чем OGi, OSP или OPzS. Часто указываемый срок их службы в 25 и даже 30 лет сомнителен по уже изложенным причинам.

Ёмкостный ряд производимых аккумуляторов типа GrOE включает элементы от 75 до 2600 А/ч.

Разрядные характеристики аккумуляторов закрытого исполнения с жидким электролитом

В зависимости от типа аккумуляторов, различающихся конструкцией положительных электродов, их разрядные характеристики разные.

Соответственно, разные и рекомендуемые режимы и условия эксплуатации.

Основным параметром являются максимально допустимые токи при различных по времени режимах разряда до одного и того же конечного напряжения. Для проведения сравнительного анализа в табл. 1 и 2 приведены максимальные токи для коротких и длительных режимов разряды аккумуляторов разных типов одинаковой емкости. Для примера приняты элементы емкостью 200 А/ч и 1000 А/ч.

Из анализа табличных параметров аккумуляторов закрытого типа исполнения с жидким электролитом следует, что для коротких режимов разряда и обеспечения «толчковых» нагрузок предпочтительно применять АКБ типа OGi с намазными положительными или типа GrOE с поверхностными электродами.

Значительная величина максимально допустимых токов разряда свидетельствует о низком внутреннем сопротивлении батарей и, соответственно, их способности обеспечить пологость разрядных кривых, т.е. постоянство разрядного напряжения.

В случае рассматриваемых в таблицах аккумуляторов принято конечное напряжение разряда, равное 1,8 В. которое рекомендуется для длительных режимов разряда. Такое напряжение не наносит вреда дальнейшей работоспособности АКБ. В то же время для различных типов аккумуляторов допустимы следующие конечные напряжения разряда:

• OGi до 1,7 В
• OSP до 1,б В
• GrOE до 1,7 В
• OPzS до 1,7 В

При таких конечных напряжениям токи разряда при «толчках» длительностью до 1 мин 6удут значительно выше, чем указана в таблицах для аккумуляторов емкостью 200 А/ч:

• OGi I max = 472 A
• OSP I max = 472 А
• GrOE, J max =472 A

Применение АКБ типа OPzS для коротких режимов и наличии толчковых нагрузок требует увеличения их емкости на 30-40%.

При выборе батарей для их установки и в процессе эксплуатации необходимо учитывать, что стоимость типа GrOE в 1,6-2,0 раза выше, чем других типов. При жестких режимах эксплуатации поверхностные электроды склонны к короблению, что может значительно уменьшить их паспортный срок службы. С учетом экономического фактора, применение АКБ типа OGi будет дешевле, чем аккумуляторов типа GrOE на 25-40%, а типа OPzS — на 10-15 % при любых эксплуатационных режимах.

Источник

Правильная эксплуатация необслуживаемых автомобильных аккумуляторов

За последние пару десятилетий технология производства автомобильных аккумуляторов значительно продвинулась вперёд. Если раньше в аккумуляторе нужно было постоянно проверять уровень электролита, то современные модели требуют значительно меньше внимания к себе. Производители называют эти АКБ необслуживаемыми, заявляя, что они не нуждаются в постоянном контроле за уровнем электролита. Но слово необслуживаемые может ввести в заблуждение автолюбителя. Ведь эти батареи все равно нуждаются в обслуживании, о котором мы расскажем в настоящей статье.

Что такое необслуживаемый аккумулятор?

Понятие необслуживаемый аккумулятор вошло в обиход со времени появления автомобильных батарей типа Ca/Ca. В таких моделях положительные и отрицательные решётки электродов производятся из сплава свинца с кальцием. Так называемые обслуживаемые модели, которые выпускались до этого, имели решётки из сплава свинца с сурьмой. Старые автомобильные аккумуляторы имели большое содержание сурьмы и очень большой расход воды. Сейчас они уже не выпускаются, а на их место пришли модели с меньшим содержанием сурьмы. Они ещё получили название малосурьмянистых. Содержание сурьмы в пластинах менее 6 процентов. В них контроль за уровнем электролита должен быть периодическим, поскольку дистиллированная вода из него постоянно уходит. Почему? Для этого нужно рассмотреть процессы, происходящие в аккумуляторе.

Чтобы решить эту проблему производители стали добавлять в решётки электродов кальций. Это решение оказалось очень удачным, с точки зрения, уменьшения расхода вода.

С появлением кальциевого типа автомобильных аккумуляторов появилось понятие необслуживаемых. И само отсутствие необходимости в обслуживании касается лишь доливки воды в аккумулятор.

В продуктовых линейках производителей АКБ стали появляться модели без отверстий для доступа к банкам. Для проверки степени заряженности батареи на таких аккумуляторах часто можно встретить гидрометр или «глазок». Гидрометр предназначен для контроля за степенью заряда АКБ. На изображениях ниже можно посмотреть необслуживаемую и обслуживаемую аккумуляторную батарею.

Советуем также прочитать статью про маркировку аккумуляторных батарей.

Гибридный автомобильный аккумулятор

Стоит отметить ещё одну категорию необслуживаемых аккумуляторов – гелевые. В гелевых аккумуляторах электролит находится в связанном состоянии. Это может быть пропитка стекловолокна или гелеобразное состояние. В большинстве случаев такие модели выполняются в необслуживаемых корпусах, и им не требуется доливка воды. Хотя в ряде случаев в AGM аккумуляторы добавляют дистиллированную воду. Например, при восстановлении гелевых аккумуляторов.

Обслуживание необслуживаемых аккумуляторов

Несмотря на своё название, необслуживаемые аккумуляторы всё-таки нуждаются в обслуживании. Больше того, в ряде случаев необслуживаемое исполнение, что называется, «выходит боком».

Ниже приведены основные недостатки необслуживаемых автомобильных АКБ:

• Затруднён контроль уровня электролита;
• Невозможен контроль плотности электролита;
• Требуют безупречной работы электрической сети автомобиля и стабильности выдаваемых характеристик.

Что касается уровня электролита, то на некоторых моделях необслуживаемых автомобильных аккумуляторов имеется отметки минимума и максимума. Подробнее о том, что такое аккумуляторная кислота, читайте в статье по ссылке.

Метки для проверки уровня электролита

Ещё одной проблемой необслуживаемых автомобильных аккумуляторных батарей является отсутствие возможности измерить плотность электролита. А эта характеристика очень важна и даёт объективную оценку состояния батареи.

Хотя бы просто измерить плотность после процесса зарядки АКБ для контроля. Ведь без этого понять степень заряженности крайне сложно и напряжение здесь не может быть объективным показателем. Для оценки степени заряженности аккумулятора производители встраивают в необслуживаемые автомобильные аккумуляторы гидрометр. Автолюбители часто называют его «глазок».

Гидрометр в автомобильном аккумуляторе

Проблемы при использовании гидрометра:

• Если верить отзывам владельцев необслуживаемых автомобильных батарей, такие гидрометры часто выходят из строя вне зависимости от модели и производителя. И такой гидрометр начинает показывать данные, оторванные от реальности;
• Специалисты также говорят о том, что информация о заряженности батареи гидрометром выдаётся только при достижении 65 процентов ёмкости АКБ. А когда она достигает 100 процентов выяснить не удастся, поскольку поплавок не даёт точных значений;
• Гидрометр измеряет плотность только в одной из банок и что творится в других неизвестно. Получается, что контроль заряда выполняется только по одной банке.

В момент запуска двигателя АКБ отдаёт мощный ток и разряжается. Чтобы восполнить заряд, требуется проехать достаточно большое расстояние. При этом обороты коленчатого вала должны превышать 2000 оборотов в минуту. Тогда генератор вырабатывает достаточное количество электроэнергии и для потребителей в сети, и для зарядки аккумуляторной батареи. При езде в городских условиях такой режим обеспечить сложно и постоянно автомобильный аккумулятор подвергается кратковременному поверхностному заряду.

То есть, в процессе такой подзарядки работают лишь поверхностные слои электродов. Чтобы заряд проник на всю глубину электродов, требуется малый ток и длительное время зарядки (до суток). В бортовой сети автомобиля такие условия обеспечить нереально. Поэтому периодически (желательно раз в 3─4 месяца) нужно ставить аккумулятор заряжаться от сетевого зарядного устройства. Какой установить режим зарядки, сказано ниже.
Вернуться к содержанию

Как заряжать необслуживаемый аккумулятор?

В подавляющем большинстве автомобилей регулятор напряжения в бортовой сети устанавливает ограничение в 14,4─14,8 вольта. Выбор этого значения неслучаен, поскольку при больших значениях начинается активный гидролиз воды и увеличивается её расход. При зарядке от сетевого ЗУ также следует избегать превышения напряжения больше этого значения. На практике нужно держать напряжение на АКБ не более 15,5 вольт. Подробнее о напряжении аккумулятора автомобиля можно узнать в статье по ссылке.

Что касается зарядного устройства, то для зарядки необслуживаемого аккумулятора лучше использовать ЗУ с автоматическим управлением. Тогда процесс зарядки обеспечивает специальное программное обеспечение, зашитое в зарядном устройстве. В этом случае команды на изменение тока или напряжения будет давать алгоритм, ориентируясь на электрические характеристики АКБ.

Вам останется только подключить «крокодилы» ЗУ к выводам аккумулятора с соблюдением полярности и включить устройство в сеть. Дополнительно можете прочитать о том, что это такое прямая полярность аккумулятора.

Зарядка автомобильного аккумулятора

Если вы будете пользоваться зарядным устройством с ручной регулировкой тока и напряжения, то советуем придерживаться следующей схемы зарядки необслуживаемого аккумулятора. После подключения ЗУ к аккумулятору выставите ток в размере 0,1 от ёмкости АКБ. То есть, при ёмкость 55 А-ч это значение будет 5,5 ампер. После этого выставляете напряжение 14,5 вольт и включаете зарядное устройство. Подробнее о том, что такое ампер-час.

В процессе зарядки следите за параметрами. Напряжение в процессе зарядки будет постепенно расти, а ток будет уменьшаться. Когда напряжение на аккумуляторной батарее вырастет до 14,4 вольта, ток должен уменьшиться примерно до 200 мА, что соответствует току саморазряда батареи. Процесс зарядки будет закончен.

Здесь стоит сделать оговорку по поводу зарядки АКБ после глубокого разряда. Процесс зарядки в этом случае стоит начинать с током 1─2 ампера. Напряжение заряда лучше установить где-то 12─13 вольт, а ток в процессе заряда держать не более 5 процентов от номинальной ёмкости аккумулятора. Читайте подробнее о том, как правильно зарядить аккумулятор автомобиля зарядным устройством.

В таблице ниже вы можете посмотреть зависимость степени заряженности автомобильной аккумуляторной батареи и плотности электролита. Также приводится температура замерзания электролита при различной плотности. Также советуем прочитать о том, как заряжать гелевый аккумулятор.

Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)	Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)	Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)	Степень заряда АКБ, %	Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1,11	11,7	8,4	0	-7
1,12	11,76	8,54	6	-8
1,13	11,82	8,68	12,56	-9
1,14	11,88	8,84	19	-11
1,15	11,94	9	25	-13
1,16	12	9,14	31	-14
1,17	12,06	9,3	37,5	-16
1,18	12,12	9,46	44	-18
1,19	12,18	9,6	50	-24
1,2	12,24	9,74	56	-27
1,21	12,3	9,9	62,5	-32
1,22	12,36	10,06	69	-37
1,23	12,42	10,2	75	-42
1,24	12,48	10,34	81	-46
1,25	12,54	10,5	87,5	-50
1,26	12,6	10,66	94	-55
1,27	12,66	10,8	100	-60
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)	Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)	Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)	Степень заряда АКБ, %	Температура замерзания электролита, гр. Цельсия

Суммируем

Итак, вы стали обладателем необслуживаемого аккумулятора. Но обслуживать его всё-таки необходимо. Как это делать и на что обратить внимание. Ниже представлены некоторые рекомендации:

• Не эксплуатируйте аккумулятор, если напряжение бортовой сети выходит за пределы 13,9─14,4 вольта;
• Следите за работой генератора, реле-регулятора напряжения;
• Нужно поддерживать в исправном состоянии все элементы бортовой сети авто, чтобы не было утечек тока;
• Периодически подзаряжайте необслуживаемый аккумулятор, как было описано выше;
• Если батарея стоит на хранении, то по возможности держите её в холодном месте, чтобы снизить саморазряд и потерю ёмкости.

Как видите, с необслуживаемыми АКБ не все так просто. С одной стороны, такие аккумуляторы действительно не требуют доливки дистиллированной воды, но в остальном они нуждаются в обслуживании. Их нужно периодически заряжать от сетевого ЗУ, содержать в чистоте, следить за исправностью бортовой сети авто, в которой эксплуатируется аккумулятор.

Источник