Приборы зарядные устройства при постоянном напряжении аккумуляторов

Аккумуляторы и батареи

Информационный сайт о накопителях энергии

Напряжение зарядки аккумулятора автомобиля

Автомобильная батарея состоит из 6 элементов, соединенных последовательно. Каждая банка имеет полный заряд 2,10-2,15 В, поэтому общее напряжение суммируется, составляет 12,6 – 12,8 В. Какое напряжение у АКБ после отключения ЗУ? При установке аккумулятора в авто величина напряжения после зарядки должна быть 12,4 В. это нормально. Аккумулятор автомобиля стартовый, в период запуска двигателя разряжается, в процессе движения восстанавливает энергию от генератора машины. Если напряжение в аккумуляторе снижается до 12 В, устройство требует зарядки от сети. Большая потеря заряда в банках характеризуется, как глубокий разряд, разрушающий батарею.

Напряжение зарядки аккумулятора автомобильным зарядным устройством

Автомобиль, эксплуатируемый с преимуществом длинных пробегов, успевает полностью зарядиться от генератора для следующего пуска. Но заряд его не будет полным. Степень зарядки аккумулятора можно определить по напряжению на клеммах. Чем меньше величина, тем слабее концентрация электролита в банках.

Проверить заряд аккумулятора, можно воспользовавшись мультиметром. Следует установить градуировку «переменный ток» и замерить показатель на клеммах. Можно определить уровень заряда по плотности электролита.

Степень зарядки автомобильного аккумулятора определяется по напряжению, как в таблице.

Чтобы поднять емкость аккумулятора, необходимо зарядить его специальным зарядным устройством. Это преобразователь напряжения, выпрямитель. Аккумуляторы бывают обслуживаемые, необслуживаемые, гелевые, AGM, литиевые. Напряжение и ток зарядки их отличается по напряжению, времени, длительности циклов. Есть универсальные ЗУ, рассчитанные на переключение режимов для разных моделей АКБ, регулирование параметров.

Напряжение на клеммах аккумулятора при зарядке

Для зарядки аккумулятра от зарядного устройства выбирают режим с постоянным током или напряжением. Оба они одинаково эффективны, но применяются к разным батареям. В процессе зарядки и эксплуатации аккумулятора необходимо производить замеры напряжения на клеммах кислотного аккумулятора.

Чтобы зарядить батарею на 12 В, потребуется установить режим постоянного напряжения 16 -16,5 В. Используя ток 14,4 В можно зарядить аккумулятор на 75-85 %. При постоянном напряжении сила зарядного тока величина переменная, ограничивается только ЗУ.

Какое напряжение для зарядки нужно установить? Исходят из достижения критического напряжения, сопровождающегося «кипением» — выделением газа из банок автомобильного аккумулятора. Нормально заряженным считают аккумулятор, с напряжением на клеммах от 12,6 до 14,5 В. Снимать показания следует прибором, не полагаясь на бортовой компьютер. Замеры на работающем двигателе, и в отключенной батарее отличаются.

Допустимое напряжение зарядки на клеммах аккумулятора при работающем моторе варьируется 13,5 -14 В. Показатель показывает недозаряд батареи, если напряжение выше. Нужно повторить замер через 2 минуты, возможно, батарея разрядилась при запуске. Если напряжение зарядки низкое – аккумулятор теряет ресурс или проблемы исходят от автомобильного генератора. Проводить замеры нужно, отключив бортовые системы.

Замеряя напряжение зарядки аккумулятора на неработающем авто, невозможно выявить проблемы с генератором, однако хорошо определяется степень зарядки аккумулятора. Напряжение 12,5 – 14 В говорит об отсутствии проблем. При низком показателе необходимо проверить:

• состояние электролита – субстанция должна быть прозрачной, уровень нормальным;
• многое зависит от уровня заряда АКБ;
• определение возможности подзарядки до оптимального напряжения.

Тестирование выявит проблемы с аккумулятором, его работоспособность.

Зарядка аккумулятора постоянным сопротивлением

Возможна ли зарядка АКБ с постоянным сопротивлением? Из формулы I =U*R, понятно, если установить сопротивление величиной постоянной, то переменными станут ток или напряжение. Но внутри аккумулятора сопротивление – величина переменная, влияющая на поглощение энергии. Полное сопротивление складывается из сопротивления поляризации, которое меняется и омического, остающегося стабильным в одинаковых условиях и для конкретного аккумулятора.

На сопротивление влияют температура, степень разряженности, концентрация электролита, учтенные в характеристиках разрядных кривых АКБ. Но если в формуле сопротивление величина переменная во времени и состоянии автомобильного аккумулятора, то постоянным при зарядке может быть ток, напряжение или комбинирование тока и напряжения. Для сглаживания величины тока зарядки используется резистор — балластное сопротивление.

Какое напряжение выставлять при зарядке аккумулятора

Напряжение это разность потенциалов, и ток потечет в ту сторону, где эта величина будет меньшей. Поэтому напряжение зарядного устройства выбирается всегда выше, чем уровень зарядки автомобильного аккумулятора. Чем больше разница напряжения, тем быстрее и полнее наберет емкость аккумулятор автомобиля после зарядки.

Во время зарядки при постоянном напряжении предел установленного на ЗУ параметра ниже, чем характеристика, при которой начинается выделение газов из обслуживаемого аккумулятора. Какое значение разности потенциалов нужно для зарядки автомобильного аккумулятора? Максимальное напряжение, применяемое при зарядке батареи 16, 5 В. Какой параметр должен быть, зависит от вида АКБ. От напряжения зависит время и полнота зарядки аккумулятора. Соотношение напряжения заряда, восстановления емкости для батареи 12 В за 24 часа таково:

• Напряжением 14,4 В можно зарядить батарею на 75-80 %;
• Используя напряжение 15 В степень заряда 85 – 90 %;
• Напряжением 16 В батарея заряжается на 95 – 97 %;
• Максимальным напряжением 16,3 -16,5 В батареи заряжаются полностью.

При достижении напряжения на батарее 14,4 – 14,5 на ЗУ загорается сигнал окончания зарядки.

Установлено, что именно это напряжение автомобильного аккумулятора не создает газовыделения после и во время зарядки. Поэтому при реальной эксплуатации автомобилей, генератор через регулятор напряжения ограничивает максимальный уровень напряжения этим значением. Летом этот показатель близок к 100 % емкости, зимой соответствует 13,9-14,3 В, при работающем моторе, что соответствует 70-75 % емкости.

Максимальное напряжение зарядки аккумулятора

Мы знаем, современные авто высокого класса имеют бортовую систему, работающую на 16 В. Какие аккумуляторы применяются в этих АКБ? Для того чтобы не было газовыделения, ситема должна быть закрытой.

Значит, необслуживаемые Ca/Ca аккумуляторы могут выдержать жесткие условия эксплуатации. Для них используется особый режим зарядки. Использование кальция вместо сурьмы позволяет вести зарядку аккумулятора повышенным напряжением, при этом электролит вскипает. Необслуживаемый аккумулятор не терпит резких перепадов напряжения в бортовой сети. Он предназначен для автомобилей с хорошей системой электронного контроля напряжения. Более терпимы к условиям эксплуатации гибридные батареи, из малосурьмянистых и кальциевых пластин.

Напряжение аккумулятора в конце зарядки

После полной зарядки АКБ заряд несколько изменится. Происходит диссоциация электролита с заполнением пор токовыводящих пластин. Установленный в подкапотное пространство автомобильный аккумулятор принимает температуру окружающей среды, и емкость изменится в большую сторону при жаре или падает при минусовых температурах. Поэтому точно узнать после зарядки, какое напряжение аккумулятора автомобиля, можно, установив его на место. Даже, находясь в мастерской, напряжение на клеммах изменяется. Это особенно заметно, если не полностью проведен цикл и ток зарядки не упал до 200 мА. При этом происходит перераспределение заряда, и возможна дополнительная подпитка устройства энергией.

Но если после зарядки аккумулятора напряжение падает на работающей машине – это повод для ревизии генератора или замены аккумулятора.

Зависимость зарядки аккумулятора от напряжения

Каждый вид аккумуляторов заряжается на основании характеристик видов использованный конструкций. Самое низкое напряжение зарядки имеют обслуживаемые, гелевые и литиевые аккумуляторы. Причины вскипание, разрушение состава, пожароопасность. Если обслуживаемый аккумулятор можно зарядить простейшим ЗУ, литиевые и гелевые системы требуют соблюдения 2 ступенчатого комбинированного режима накопления энергии.

Все системы рассчитаны на предотвращение перезаряда, снабжены автоматическим отключением питания при достижении напряжения, какое требуется для автомобильного аккумулятора. При зарядке происходит постепенное снижение силы тока из-за повышения сопротивления, напряжение остается стабильным. После зарядки процесс электрохимической реакции продолжается, в виде незначительного саморазряда.

Важно, чтобы напряжение зарядки всегда превышало параметры, нужные для эксплуатации прибора. Чтобы ток перетекал, нужен уклон, которым является разность напряжения между ЗУ и батареей.

Видео

Предлагаем посмотреть советы специалиста, как правильно заряжать и обслуживать аккумулятор автомобиля, какое напряжение должно быть на аккумуляторе после зарядки.

Источник

Как выбрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора — правила и рекомендации

Из этой статьи вы узнаете, как выбрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.

Мы рассмотрим, какие виды зарядных устройств для автомобильных АКБ существуют в мире, по каким критериям их нужно подбирать, и разберемся с дополнительными функциями.

Содержание:

Классификация по методу зарядки

Зарядное устройство заряжает АКБ, подключаясь как промежуточное звено к сети бытового электропитания.

Переменный ток в 220 В выпрямляется, его напряжение понижается, и некоторые другие характеристики так же модифицируются под «требования» автомобильного аккумулятора.

Но зарядные устройства для автомобильных аккумуляторных батарей в первую очередь различаются по способу зарядки.

Они классифицируются на аппараты:

• постоянного тока;
• постоянного напряжения;
• аппараты, в которых реализован комбинированный метод.

Это означает, что устройство заряжает АКБ (аккумуляторную батарею) либо постоянным током, либо постоянным напряжением, либо может использовать любой из этих методов.

Каждый метод имеет свои функциональные особенности, плюсы и минусы.

Зарядка постоянным током

Это наиболее быстрый режим заряжания автомобильного аккумулятора. Используется постоянный ток, который должен быть равен 10% от емкости аккумулятора в амперчасах.

Если он будет ниже — аккумулятор будет заряжаться слишком долго или не зарядится вообще, если выше — АКБ может выйти из строя.

Автоматические зарядники постоянного тока устанавливают зарядный ток в зависимости от емкости АКБ самостоятельно, но на дешевых моделях, как правило, нет верньеров, позволяющих контролировать и регулировать ток.

Поэтому, если есть возможность, стоит приобрести зарядное устройство не только с функцией автоматической зарядки по току, но и с ручным регулятором, чтобы иметь возможность выставить ток зарядки самостоятельно.

Кроме того, за процессом зарядки нужно следить, т. к., несмотря на функцию автоматического отключения, которой снабжены почти все современные зарядники, превышение времени заряжания может привести к тому, что батарея «вскипит».

Зарядка постоянным током не очень хорошо сказывается на аккумуляторе, поэтому прибегать к этому методу часто не рекомендуется.

Важно: выбирая устройство зарядки при помощи постоянного тока, стоит присмотреться к тем, у которых есть режим десульфатации. Этот режим позволяет полностью восстанавливать емкость аккумулятора, долгое время (год и больше) стоявшего без дела.

Зарядка постоянным напряжением

Метод постоянного напряжения — наиболее длительный, но и наиболее оптимальный для банок аккумулятора способ зарядить их. Здесь используется режим, в котором напряжение постоянно, но вот ток зарядки падает пропорционально оставшейся емкости аккумулятора.

Что это значит на практике? Допустим, полная емкость аккумулятора — 100% заряда. Зарядка идет постоянным напряжением 12-13 В.

При этом ток зарядки уменьшается по мере «наполнения» АКБ. Когда он заряжен на 99%, то ток уменьшается до 1% от исходного значения. Когда уровень заряда достигает 100%, ток падает до нуля.

Такой способ позволяет продлить срок службы АКБ, но сеанс «заправки» на несколько часов дольше, чем при методе заряжания постоянным током.

Поэтому такое устройство хуже подходит для экстренных ситуаций.

Комбинированный метод

Комбинированный метод предусматривает в работе «смену режимов». То есть зарядка идет вначале постоянным током, а потом, когда банки АКБ заряжены уже на 50-60%, аппарат автоматически переключает режим на зарядку постоянным напряжением.

Комбинированный способ дает возможность восстанавливать работоспособность аккумулятора быстро, но в ьто же время в щадящем режиме, что позволяет сохранить его ресурс работы.

Такой способ позволяет продлить срок службы старых аккумуляторов и не загубить раньше времени новые.

Все «комбинированные» зарядные устройства относятся к импульсному типу (что это такое — читайте ниже) и снабжены микропроцессорным блоком управления.

На какие типы подразделяются зарядные устройства

Существует два основных вида аппаратов для зарядки АКБ:

Зарядно-предпусковое устройство

Зарядно-предпусковые агрегаты предпочтительнее в тех случаях, когда нет возможности (технической или по жизненным обстоятельствам) снять аккумулятор с автомобиля.

Такое техническое условие иногда встречается на сверх-современных, напичканных электроникой автомобилях (обычно снабженных автоматической КПП), которые крайне не рекомендуется полностью обесточивать.

Зарядно-предпусковое устройство заряжает батарею относительно небольшим током и/или напряжением. Зарядка может занимать длительное время, но зато АКБ не нужно снимать и нести домой.

Достаточно подключить «крокодилы» от зарядника к клеммам батареи, а его самого включить в бытовую электросеть. Это оптимальное решение для гаража.

Пуско-зарядное устройство

Пуско-зарядные аппараты значительно мощнее. Они могут работать как в режиме подзарядки, так и в режиме полного восстановления энергетического сердца автомобиля.

Но для использования последней опции аккумулятор обязательно нужно отсоединить от систеы бортового электропитания, иначе мощный импульс от пускового зарядника может сжечь чувствительные электронные схемы автомобиля.

Есть у них и третья опция — собственно пуск мотора. Зарядно-пусковой аппарат может осуществить запуск двигателя машины, если аккумулятор внезапно сел «в ноль», времени на подзарядку нет, а ехать надо.

В этом случае контакты бортовой сети снимаются с клемм аккумулятора и подсоединяются к контактам зарядника. После проворота стартера и начала работы двигателя система запитывается от бортового генератора, т. е. переходит в автономный режим. Можно подключать АКБ обратно: он зарядится во время движения.

Плюсы и минусы каждого типа

Плюсы зарядно-предпускового устройства:

• малая масса и габариты.
• полностью автоматический режим работы.
• автономность (не у всех устройств).

Некоторые модели представляют собой «повер-банки», то есть аккумуляторы для аккумуляторов. Они вообще не нуждаются в подключении в розетку, их можно возить с собой в багажнике на экстренный случай. Но такие модели — редкость, большинство все же «розеточные».

Автоматический режим работы означает принцип «включил и забыл». Модель с нужным количеством ручных настроек вы можете подобрать по собственному вкусу — есть полностью автоматические, с одной-единственной кнопкой «вкл-выкл», а есть снабженные ручными регуляторами тока и напряжения.

Минус у таких устройств только один: они не в состоянии восстановить заряд в АКБ, который упал до нуля (например, при хранении зимой в неотапливаемом помещении). Либо же заряжать «обнулившуюся» батарею они будут долго, около суток, в зависимости от собственной мощности и ее емкости.

Зарядно-предпусковые устройства могут помочь, если уровень напряжения на клеммах батареи упал не более чем на 50-60%.

То есть, к примеру, если «аккум» легкового автомобиля, который должен выдавать 13 В, выдает 6-7 В.

Плюсы зарядно-пусковых агрегатов:

• возможность экстренного запуска автомобиля с «обнулившейся» АКБ.
• возможность полностью зарядить батарею, емкость которой упала до нуля.
• возможность работать в режиме подзарядки, как аппараты попроще.
• необходимый уровень автоматизации — полностью автоматическое устройство или с ручными настройками — автовладелец может выбрать сам.

Минусы этих аппаратов:

• значительные габариты и масса.
• повышенная стоимость.
• сложность в настройке (не у всех устройств).
• они работают только от бытовой или промышленной сети.

Какие еще бывают виды аккумуляторных зарядных устройств

По принципу действия все ЗУ (зарядные устройства) делятся на трансформаторные и импульсные.

Трансформаторные ЗУ используют для выпрямления тока и понижения частоты трансформаторный блок. Это наиболее древний класс зарядников, который отличается повышенной мощностью и надежностью. ЗУ, используемые для промышленной зарядки АКБ (например, в точка, осуществляющих такую услугу), часто именно трансформаторного типа.

По сути своей такое ЗУ — это обыкновенный блок питания на понижающем трансформаторе с выходным напряжением 6, 12 или 24 В. Можно устанавливать различные значения выходного тока.

Его плюсы — простота, ремонтопригодность, надежность, возможность ручной регулировки тока и напряжения. Также это устройство не выдает радиопомех.

Минусы — сложность автоматизации (по техническим причинам полностью автоматическим такое ЗУ не бывает), большие габариты и масса. Процесс зарядки АКБ нуждается в контроле со стороны владельца, т. к. автоотключение ЗУ либо отсутствует, либо недостаточно надежно.

Отметим, что современные трансформаторные ЗУ снабжены всеми необходимыми системами защиты — от перегрева, от переполюсовки клемм и т. п.

Импульсные ЗУ, по сути, представляют собой такие же блоки питания, но управляемые сложными электронными схемами. По принципу действия они схожи со сварочными аппаратами инверторного типа.

Это устройство понижает напряжение с помощью импульсного трансформатора, который значительно компактнее и меньше по массе, чем обычный.

Импульсный трансформатор конструктивно сильно отличается от обыкновенного и имеет совершенно другие рабочие характеристики, в частности ВАХ (вольт-амперную характеристику).

Кроме трансформатора, в составе импульсного ЗУ присутствуют:

• выпрямитель;
• стабилизатор тока;
• контрольно-управляющая плата;
• средства индикации.

Обратите внимание: импульсные ЗУ — полностью цифровые устройства, и индикация у них цифровая, тогда как на трансформаторных чаще всего — аналоговая (дисплеи со стрелками).

Импульсники — более современные устройства, чем ЗУ трансформаторного типа. Они бывают как предпусковыми, так и пусковыми. Можно найти аппарат с любым типом зарядки — постоянным током, напряжением либо комбинацией этих методов.

Их преимущества:

• высокая степень автоматизации;
• высокий КПД — до 98%;
• универсальность;
• низкая стоимость (массовое производство сильно снижает цену электронных компонентов);
• широкий выбор;
• полный комплект элементов защиты от всех возможных проблем — перегрева, переполюсовки, «от дурака» и т. п.;
• небольшая масса и габариты.

Но у них есть и недостатки. Главными минусами импульсников считаются:

• сложность ремонта;
• создание радиопомех при работе (для большинства автолюбителей — некритично).

В принципе, больше недостатков у импульсников нет.

Дополнительные функции

Многие ЗУ имеют ряд дополнительных функций, призванных облегчить жизнь пользователя. Разберем главные из них.

Защита от переполюсовки

Переполюсовка — это неправильное подключение зарядного устройства к аккумулятору: минусовый контакт к плюсовой клемме и положительный, соответственно, к минусу. Это опасная ошибка, которая может привести к тому, что и само ЗУ, и аккумуляторная батарея выйдут из строя. Поэтому защита от переполюсовки необходима каждому современному заряднику.

Она бывает 3-х типов:

• на тиристоре;
• на реле;
• на полевом транзисторе.

Тиристорная схема «забирает» для своей работы около 2 В от выходного напряжения, что заставляет изменять выходные параметры. В некоторых зарядниках, к примеру, для АКБ мотоцикла, которые должны выдавать всего 6-7 В, тиристорную схему применять нецелесообразно.

Реле не приводит к потерям по току и напряжения, но схема с реле всегда «вторичного» действия — чтобы реле сработало, импульс должен пройти. Поэтому оно не всегда успевает включиться и защитить зарядное устройство. Кроме того, реле не сработает, если батарея посажена «в ноль».

Поэтому наиболее оптимальный тип защиты — на транзисторе-полевике. Она лишена вышеперечисленных недостатков.

Если у вашего зарядного устройства нет защиты от переполюсовки — его можно изготовить своими руками при наличии определенных навыков радиомонтажника.

Защита от короткого замыкания

Защита от короткого замыкания необходима для того, чтобы ЗУ не вышло из строя при внезапной неисправности в сети — или от того, что на клеммы подключенного к нему аккумулятора случайно упал гаечный ключ и соединил их напрямую.

Обдумывая, какое зарядное устройство выбрать, нужно учесть, что оно обязательно должно иметь защиту от КЗ. К слову, это все импульсные устройства и многие из трансформаторных.

Защита реализована путем включения в электронную цепь зарядника автоматической схемы, которая мгновенно размыкает выходную цепь при коротком замыкании и обесточивает систему.

Варианты исполнения могут базироваться на электрореле и современных автоматических выключателях (действующих по тому же принципу, что и автоматы в домашнем электрощитке). Последние предпочтительней, т. к. реле имеет традиционную проблему с «запаздыванием».

Помимо вышеперечисленных, качественное зарядное устройство для аккумулятора должно иметь следующие уровни защиты:

1. От перегрузки при работе.

2. От перегрева.

3. От избыточного зарядного тока и напряжения.

4. От перезаряда.

В любой из вышеозначенных ситуаций прибор должен мгновенно выключаться. Кроме того, для пусковых ЗУ обязательна встроенная защита бортовой сети (и особенно — компьютера автомобиля) при пуске.

Источник