Переключатель аккумулятор зарядное устройство

Выключатели аккумуляторов

Выключатель аккумуляторов нужен для того, чтобы обесточить электрическую цепь при коротком замыкании и не дать возникнуть пожару. Выключатель обязательно устанавливают со стартовыми аккумуляторами ток холодного пуска которых превышает 800 А.

Наиболее вероятная причина пожара в цепи запуска – это заклинивший стартер. Но если аккумулятор небольшой (пусковой меньше 800 А), стартер быстро разрядит аккумулятор и у него не хватит энергии, чтобы вызвать пожар. Не смотря на то, что на катере с подвесным двигателем и электрической цепью, предназначенной только для запуска, стандарты разрешают не устанавливать выключатель, правильно использовать его повсеместно. Выключатель также необходим для тяговой аккумуляторной батареи большой емкости.

Выключатель аккумуляторов – это устройство безопасности. Но ни однополюсной, ни селекторный выключатели не предназначены для отключения аккумуляторов под нагрузкой. В нормальных условиях они изолируют аккумуляторную батарею только после того, как потребляющее ток оборудование выключено. Если регулярно использовать выключатель для прерывания тока, его контакты обгорят, сопротивление увеличится, и он сам станет причиной пожара. Поэтому для отключения цепей под нагрузкой выключатели применяют только в чрезвычайных ситуациях

Требования к выключателям

Выключатели аккумуляторов оцениваются по максимальной непрерывной нагрузке (испытания проводятся при номинальном токе в течении 1 часа) и по кратковременной нагрузке (испытания в течении 5 минут).

Максимально допустимая непрерывная нагрузка выключателя аккумуляторов не обязательно должна быть равна сумме токов, потребляемых устройствами в цепи. Мощные устройства редко включаются одновременно, а если и включаются, то работают не долго. Поэтому номинал выключателя выбирают равным (или большим) номиналу питающего кабеля. Если кабель защищен от перегрузки предохранителем или автоматом, то и переключатель оказывается защищенным.

Если одновременно включается несколько мощных устройств, предохранитель сгорит раньше, чем расплавится выключатель. Если номинал переключателя меньше номинала подводящего кабеля, предохранители подбирают для защиты выключателя аккумуляторов.

Другое важное требование к выключателям аккумуляторов – величина кратковременной нагрузки. Для выключателя на стартовом аккумуляторе она не должна быть меньше максимального пускового тока, определенного производителем двигателя. Это условие не всегда выполнимо. Даже у двигателей небольшой мощности пусковой ток часто превышает 1000 ампер при напряжении 12 вольт.

Однако такой ток присутствует в цепи доли секунды, а не пять минут, как во время испытаний. Поэтому компания Blue Sea Systems разработала стандарт, который основан на 10 попытках пуска двигателя длительностью по 2 секунды с двухсекундным интервалом и общем временем проверки 2 минуты. В результате для выключателей под маркой Blue Sea появилась новая характеристика – «Стартовый Ток», которая в два раза выше максимальной допустимой кратковременной нагрузки.

Переключатель на два аккумулятора

Двумя аккумуляторными батареями на катерах и яхтах традиционно управляют с помощью селекторного переключателя. Он имеет четыре положения. В первом оба аккумулятора отключены от нагрузки, во втором и в третьем попеременно подключены к ней, а в положении «1 + 2» объединены между собой.

Схема подключения селекторного переключателя аккумуляторов

Селекторный переключатель призван предотвратить разряд аккумулятора, выделенного для запуска двигателя. Однако часто оказывается, что владелец судна забывает перевести переключатель в нужное положение после того как заглушил или запустил двигатель или не помнит в какой позиции он должен стоять в данный конкретный момент.

Это приводит к тому, что во время движения заряжается только один аккумулятор (иногда не тот, который нужно), а на стоянке вместо сервисного разряжается предназначенный для запуска. Селекторный переключатель не изолирует друг от друга цепи разного назначения и оба вида нагрузок остаются соединенными как в положении 1+2, так и положениях 1 и 2. Из-за этого чувствительная электроника всегда подвержена скачкам напряжения при пуске двигателя, а освещение, холодильник и мультимедиа устройства могут разряжать стартовую батарею

Недостатки четырехпозиционной модели привели к появлению в системах управления двумя аккумуляторами двухполюсного переключателя. По сравнение с селекторным он обладает следующими преимуществами

• Два положения — ON и OFF. Оба аккумулятора подключаются к нагрузке одновременно одним поворотом ручки
• Цепи стартовой и сервисной батареи изолированы друг от друга. Мощные потребители, получающие энергию от сервисного аккумулятора, не влияют на стартовый
• Эхолоты и навигационные устройства, подключенные к сервисному аккумулятору защищены от скачков напряжения при запуске двигателя.
• Электромагнитные помехи, возникающие в сервисной цепи не передаются в электронные схемы управления двигателем

Переключатель аккумуляторов может быть с функцией объединения батарей или без нее. Но в обоих случаях он устраняет путаницу, вызываемую селекторным переключателем и упрощает управление нагрузкой

Схема подключения переключателя аккумуляторов на две цепи

Когда двухполюсный переключатель установлен в позиции OFF оба аккумулятора отключены. В положении ON, ток от стартового аккумулятора течет к цепи запуска двигателя, а от сервисного к бортовому оборудованию. Позиция COMBINE BATTERIES соединяет аккумуляторы параллельно. В этом положении сервисный АКБ можно использовать для пуска двигателя, если стартовый разряжен, или заряжать оба аккумулятора от генератора. Автоматизировать процесс зарядки можно, если одновременно с переключателем установить реле развязки или зарядный конвертер

Примеры зарядных конвертеров:

Источник

Реле развязки аккумуляторов

Реле развязки используется, если необходимо зарядить несколько аккумуляторов от одного источника зарядки. На катерах такая ситуация возникает, когда установлены аккумуляторы электромотора (подруливающего устройства), сервисная и стартовая батареи. От береговой сети аккумуляторы заряжают с помощью зарядного устройства с двумя или тремя выходами, а к генератору двигателя подключают с помощью DC-DC зарядного и развязывающего реле

Как работает развязывающее реле

Развязывающие реле — это автоматический переключатель, который срабатывает, когда напряжение на одном из аккумуляторов поднимается до 13,2 — 13,7 Вольт. Рост напряжения говорит о том, что аккумулятор подключен к генератору или зарядному устройству и частично или полностью заряжен. Реле замыкается, ток течет во второй аккумулятор и заряжает его. Как только напряжение падает до 12,4 — 13,1 Вольт, реле разъединяет аккумуляторы и предотвращает их разрядку

Изоляторы АКБ и реле развязки

Изоляторы(делители) аккумуляторов и развязывающие реле предназначены для защиты аккумулятора от разряда непреднамеренной нагрузкой. Оба типа устройств распределяют ток от источника зарядки ко всем аккумуляторным батареям, а во время разряда изолируют их друг от друга. Таким образом каждая группа аккумуляторов остается соединенной только с собственной нагрузкой

Изоляторы изготавливают из двух или более диодов, которые действуют как обратные клапаны. Диоды пропускают ток от источника зарядки к аккумуляторам, но не дают току течь между ними или обратно к источнику. За простоту конструкции приходится платить. На диодах падает около 0,6-0,8 вольт, поэтому напряжение на аккумуляторах оказывается ниже, чем на выходных клеммах генератора или зарядного устройства. Если потери не компенсировать, аккумуляторы никогда не зарядятся до 100%

Изоляторы аккумуляторов и развязывающее реле. Изолятор делит ток между аккумуляторами. Падение напряжения на диодах 0,6-0,8 Вольт. Реле пропускает ток от одного аккумулятора к другому

И реле, и диодные изоляторы — это устройства развязки, которые решают одну и туже задачу. Однако применять их лучше в разных ситуациях. Изоляторы подойдут, если источник зарядки измеряет напряжение на аккумуляторах и способен компенсировать падение на диодах, повысив выходное напряжение.

Модернизировать электрическую систему проще с помощью развязывающего реле. Зарядное устройство и генератор, продолжат работать с несколькими аккумуляторными батареями так же как они до этого работали с одной. Реле развязки — это единственный выбор для некоторых подвесных лодочных моторов и комбинированных инверторов. Моторы и инверторы соединяются с аккумулятором единственным кабелем, ток по которому течет в разных направлениях во время зарядки аккумуляторов и во время запуска двигателя (работы инвертора). Диодный изолятор не допустит этого.

Реле вместо зарядного устройства

Перед установкой нового оборудования электрическую систему часто приходится совершенствовать. Если вновь устанавливаемые устройства энергоемкие, для них желательно предусмотреть собственную аккумуляторную батарею. Но что делать, если после модернизации число аккумуляторных групп стало больше, чем количество выходов на зарядном устройстве?

Простое решение – приобрести новое зарядное с двумя или тремя выходами. Экономичное – использовать реле развязки аккумуляторов.

Типичная электрическая система на катере или небольшой яхте состоит из двух аккумуляторных батарей, зарядного устройства с одним выходом и генератора двигателя. Владелец хочет заряжать обе группы аккумуляторов на берегу и поддерживать в заряженном состоянии на воде. Реле развязки легко решает эту задачу.

Комбинированный инвертор-зарядное устройство подключен к тяговым аккумуляторам. Поскольку комби модели имеют как правило один выход, остальные группы аккумуляторов соединяются с сервисной с помощью реле

Когда включают зарядное устройство, соединенное с аккумулятором 2, реле срабатывает и подключает аккумулятор 1. То же самое происходит во время работы двигателя – напряжение на аккумуляторе 1 возрастает, реле замыкается и подключает аккумулятор 2. Если со временем появляется третья группа аккумуляторов, то ее подключают с помощью еще одного реле

Защита электроники

Пуск двигателя вызывает в цепи стартового АКБ падение напряжения. Если двигатель запускают, когда аккумуляторы объединены, скачек напряжения может ощущаться и в цепи сервисного аккумулятора. Резкие переходные процессы могут не только сбросить настройки GPS и навигационного оборудование, но и вывести чувствительную электронику из строя. Поэтому важно, чтобы в этот момент аккумуляторы были изолированы.

Схема подключения реле развязки. Для защиты дорогой электроники от скачков напряжения, возникающих при запуске двигателя, реле соединяют с соленоидом стартера. Как только на нем появляется напряжение, реле разъединяет аккумуляторы

Некоторые модели реле обладают такой возможностью. Когда ключ зажигания повернут, напряжение с замка зажигания поступает на соленоид стартера и на разъем реле «Блокировка при запуске». Реле открывается и разъединяет аккумуляторы перед запуском двигателя. Вновь оно соединит аккумуляторы только после того как стартер перестанет работать. Этот же разъем реле можно использовать для дистанционного управления устройством.

Реле и переключатель аккумуляторов

Автоматическое зарядное реле в сочетании с батарейным переключателем упрощает зарядку двух независимых аккумуляторов. Владелец судна просто поворачивает переключатель в положение ON, когда приходит на катер или яхту, и возвращает в положение OFF, когда сходит на берег. Ему больше не надо беспокоиться о том, какие аккумуляторы заряжаются или разряжаются, реле автоматически соединяет и разъединяет их. Совместно с реле используют переключатели аккумуляторов Blue Sea 6011 или Blue Sea 5511

Реле и DC-DC зарядное

Реле развязки и DC-DC зарядное устройство (зарядный конвертер) выполняют одну и туже задачу – заряжают дополнительный аккумулятор от генератора автомобильного или лодочного двигателя. Однако между этими устройствами существуют важные различия

Сравнение реле развязки и DC-DC зарядного устройства

Реле развязки с ограничением по току

При установке на носу катера подруливающего устройства или лебедки вдоль всего судна к основной аккумуляторной батарее приходится тянуть кабель. Сечение кабеля зависит от его длины и силы тока, и в данном случае составит 50-70 мм2. Если установить вспомогательный аккумулятор на носу, то он снизит затраты на кабель и уменьшит нагрузку на основную аккумуляторную батарею.

Вспомогательный аккумулятор необходимо заряжать. Для этого к нему подключают кабель от источника зарядки. Если вспомогательный аккумулятор не сможет поддерживать требуемое напряжение под нагрузкой, то нагрузка через кабели частично перераспределится на основную аккумуляторную батарею. Кабели от основного к вспомогательному аккумулятору должны быть на нее рассчитаны.

Автоматическое зарядное реле с ограничением по току Sterling Power CVSR. Прямоугольные выступы на корпусе реле — самовосстанавливающиеся полимерные предохранители. Предохранители допускают короткий всплеск тока, но нагреваются и увеличивают сопротивление, если сила тока не снижается. Падение напряжения на предохранителях увеличивается, реле «понимает», что устройство перегружено и размыкает цепь при безопасном токе 6 А. После того как предохранители остынут (через 5 минут), реле возвращается в рабочее состояние.

Для ограничения тока от основного к вспомогательному аккумулятору можно использовать реле. Если сила тока превышает номинал реле, сопротивление токоограничивающей цепи реле возрастет и уменьшит ток. После того как нагрузка спадет реле вернется к нормальному режиму работы. Благодаря реле сечение кабеля от основного к вспомогательному аккумулятору можно уменьшить до 16 или 25 мм2.

Как выбрать реле развязки

1. Выберите номинал реле. Непрерывный длительный ток, на который рассчитано реле развязки должен соответствовать максимальной мощности генератора или зарядного устройства. Например, если устройство зарядки с максимальным током 100 А, подключено к стартовому аккумулятору, то сервисный также может получить ток такой силы. Значит реле должно спокойно выдерживать его. Для этого указанный для реле непрерывный длительный ток должен быть на 10-20% больше, чем максимальный ток устройства зарядки.
2. Оцените стоимость и простоту установки. Если доступ к источнику управляющего напряжения простой, используйте реле срабатывающее от контрольного напряжения. Если контрольное напряжение подключить сложно, выбирайте автоматическое реле зарядки. Их проще устанавливать и настраивать.
3. Решите нужны ли дополнительные функции. Важно ли какая сторона реле активирует устройство, нужно ли регулировать стандартные параметры напряжения срабатывания.
4. Безопасность. Определите, какая максимальная нагрузка может возникнуть на дополнительной аккумуляторной батарее при замкнутом реле. Часть этой нагрузки передастся на стартовый аккумулятор. Размер передаваемой нагрузки изменяется от нескольких до 100 процентов и зависит от того насколько разряжена сервисная батарея. Важно чтобы реле справлялось с высокой нагрузкой без повреждений.
5. Если существует вероятность нагрузок в сотни ампер, например от мощного синусоидального инвертора, то единственный способ управлять ими – использовать реле с ограничением по току. Реле этого типа просто и безопасно выключается до тех пор, пока всплеск тока не прекратится, затем вновь автоматически активируется и продолжает работу.
6. Если с аккумуляторной батареей соединены солнечные панели, и вы хотите, чтобы при неработающем двигателе реле подключало к ним для зарядки вторую группу АКБ, используйте бистабильное развязывающее реле. Оно больше подходит для этой работы.

Источник