Реле заряда двух аккумуляторов

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

Как заряжать два аккумулятора одновременно

Если два аккумулятора необходимо зарядить от одного генератора, у владельцев часто возникают сомнения как сделать, чтобы во время работы двигателя аккумуляторы были соединены параллельно, а после того как двигатель заглушен, изолированы друг от друга.

С задачей справляется одно из следующих устройств: ручной переключатель аккумуляторов, дистанционный переключатель, диодный изолятор, зарядное реле, устройства развязки аккумуляторов

Батарейный переключатель

Четырехпозиционный переключатель (OFF, 1, BOTH и 2) соединяет аккумуляторы параллельно во время зарядки и изолирует стартовый аккумулятор после ее окончания.

Если установлены два поочередно подключаемых аккумулятора, соединение выполняют как показано на рисунке

Со стороны аккумулятора через предохранители или автоматы с переключателем соединяют только устройства 24-часовой готовности — трюмный насос, зарядное устройство, дополнительный генератор или устройства безопасности.

Схема подключения генератора к четырехпозиционному переключателю. На рисунке слева генератор подключен со стороны нагрузки. На правом — генератор подключен к аккумулятору

Генератор двигателя подключают одним из двух способов – со стороны нагрузки или к одной из аккумуляторных батарей. Если генератор подключен со стороны нагрузки, то аккумуляторы можно заряжать одновременно или независимо друг от друга. Но для генератора потребуется дополнительная защита, которая предохранит диоды выпрямителя, если при работающем двигателе переключатель установят в положение OFF. Защитой может служить функция разрыва цепи возбуждения в переключателе или ясная предостерегающая надпись: «Никогда не выключать во время работы двигателя»

Чтобы не повредить генератор во время переключения при работающем двигателе переключатель сначала соединяет аккумуляторы параллельно, а затем отключает один из них (функция make-before brake). Но даже в этом случае грязные или коррозировавшие контакты на переключателе случайно могут привести к поломке генератора.

Если генератор подключен ко второму аккумулятору, то стартовая батарея будет заряжаться только одновременно с дополнительной (положение BOTH переключателя). Но случайно повредить генератор нельзя.

Переключатель аккумуляторов – это простой и экономичный способ зарядить два аккумулятора одновременно. Однако, аккумуляторы разного типа будут заряжаться неравномерно — один будет перезаряжаться, а другой недозаряжаться. Кроме того, если аккумуляторы не соединили параллельно, один из них не зарядится, а если заглушили двигатель и переключатель оставили в положении BOTH, оба аккумулятора разрядятся.

Батарейный переключатель часто устанавливают в доступном месте на расстоянии от аккумуляторов и генератора. В системе с мощными генератором и аккумуляторной батарей для этого приходится тянуть дорогие кабеля большого сечения, и чтобы этого избежать лучше использовать другие способы зарядки двух аккумуляторов.

Дистанционный переключатель

Дистанционный переключатель аккумуляторов – это силовое реле, которое устанавливают рядом с аккумуляторной батареей, а кнопку его включения размещают в месте удобном для пользователя. Такая схема уменьшает длину кабелей, их стоимость, вес и падение напряжения и часто выгоднее механического переключателя аккумуляторов.

Критерии для выбора дистанционного переключателя:

• Кратковременная и непрерывная нагрузка должна соответствовать мощности источника тока
• Индикаторы состояния на корпусе и на кнопке включения/выключения
• В качестве исполнительного устройства используются бистабильное реле, которое потребляет ток только в момент переключения, но не в замкнутом состоянии
• Пожаробезопасное исполнение для установки в отсеках бензиновых двигателей
• Класс защиты IP66-IP68

Диодный изолятор

Диодный изолятор – это распространенный способ одновременной зарядки двух и более аккумуляторных батарей. Выходной ток генератора подается на диоды, которые пропускают его только в одном направлении и блокируют его протекание между аккумуляторами.

Каждой аккумуляторной батарее присваивается собственный диод, с помощью которых любое количество батарей можно заряжать одновременно. Во время работы аккумуляторы изолированы друг от друга и бортовое оборудование не может случайно разрядить стартовый аккумулятор.

Не смотря на то, что диодные изоляторы выглядят идеальными устройствами для зарядки двух аккумуляторов, у них имеется существенный недостаток, который часто не принимают во внимание.

Проблемы при использовании диодного изолятора аккумуляторов. Схема 1 — Напряжение на дополнительных аккумуляторах 12,8 вольт. Они никогда не зарядятся. Схема 2 — Внешний регулятор повышает напряжение генератора. Напряжение на стартовом аккумуляторе — 15,2 Вольт. Он перезаряжается. Напряжение на дополнительных акб — 14,2 В. Они недозаряжаются. Схема 3 — Внешний регулятор еще больше повысил напряжение генератора. Стартовый аккумулятор закипит.

Диод можно сравнить с клапаном, который установлен в водопроводной трубе. Если клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной, то чтобы его открыть давление воды должно преодолеть усилие пружины. Для открытия диода так же необходимо совершить дополнительную работу, которая приводит к падению напряжения между его входом и выходом.

В зависимости от типа диода и отношения его номинала к протекающему в цепи зарядки току, падение напряжения на диоде составляет 0,6-1,0 вольт. Поскольку разница в десятые доли вольта оказывает существенное влияния на скорость и качество зарядки аккумуляторной батареи, падение напряжения на диодах делает систему зарядки не работоспособной.

Стандартный регулятор напряжения, установленный внутри генератора, измеряет напряжение аккумулятора на выходной клемме генератора, а не на самом аккумуляторе. Если в зарядной цепи появляется диод, то регулятор «думает», что напряжение аккумулятора 14,2 вольта, хотя фактически оно — 13,6 вольт.

Если не компенсировать это падение напряжения, регулятор отключит генератор задолго до того, как аккумуляторы полностью зарядятся. Продолжительность зарядки возрастет в несколько раз, аккумуляторы будут хронически недозаряжаться и страдать от сульфатации.

Почти всегда лучшее решение для уже установленных диодных изоляторов выбросить их и заменить на реле зарядки. Если этого делать не хочется, можно установить выносной регулятор напряжения или Alternator to Battery Charger компании Sterling Power.

Эти устройства перехватывают у встроенного регулятора напряжения контроль над работой генератора, отслеживают напряжение на аккумуляторах и повышают его с учетом падения на диодах. Кроме того, они заряжают аккумуляторы по четырехступенчатому алгоритму, который гораздо эффективнее, чем зарядка напрямую от генератора.

Зарядные реле

Реле развязки аккумуляторов исключает вмешательство пользователя и падение напряжения в цепи зарядки. В некоторых моделях управляющая цепь реле подключается к ключу зажигания и реле соединяет аккумуляторы параллельно после того как двигатель начинает работать. Как только контрольное напряжение исчезает, реле размыкается и изолирует аккумуляторы. Более совершенные модели автоматически определяют напряжение на одном из концов подключенной цепи и срабатывают, когда оно достигает предустановленного значения (обычно 13,3 вольта).

Если кабели соединяющие аккумуляторы и реле выбраны правильно, падения напряжения в них не будет, а поскольку длина кабелей невелика, зарядное реле обойдется не дороже диодного изолятора.

Некоторые реле потребляют ток в замкнутом состоянии, другие только во время срабатывания. Если реле используется с маломощными источниками зарядки такими как солнечные панели, лучше использовать бистабильные реле и исключить паразитные потери.

Реле не подходят для зарядки дополнительного аккумулятора на автомобилях, соответствующих нормам EURO 5/ EURO 6.

Умные устройства развязки

Зарядные реле постоянно совершенствуются. Одна из последних моделей Sterling Power Pro Split R обладает падением напряжения 0,01 Вольт и следующими возможностями:

• В первую очередь заряжает стартовый аккумулятор до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет предустановленного значения
• Когда стартовый аккумулятор заряжен, изолирует его и доводит напряжения на следующем аккумуляторе до того же значения. Возвращается к зарядке стартового аккумулятора, если обнаруживает, что его напряжение снизилось.
• Повторяет этот процесс для всех подключенных аккумуляторов.
• После того как все аккумуляторы заряжены до одного и того же напряжения, соединяет их все параллельно.
• Если напряжение на каком-либо аккумуляторе падает, например, из-за подключенной мощной нагрузки, Pro Split R изолирует все аккумуляторы и заряжает только тот, чье напряжение понизилось.
• Чтобы точно определить момент переключения, контролирует скорость изменения напряжения, а не просто срабатывает при достижении определенного порога.
• Модель номиналом 180 А допускает перегрузку по току до 2000 А

Зарядные устройства

Общий недостаток описанных устройств – зарядка параллельно соединенных аккумуляторов по одному и тому же алгоритму. Но поскольку стартовый и тяговый аккумуляторы принимают зарядку по-разному, один из них будет регулярно перезаряжаться, а другой недозаряжаться. Отличие возрастет, если тяговый аккумулятор большой емкости соединен с относительно небольшим стартовым аккумулятором. Единственный способ решить эту проблему – установить собственный регулятор напряжения для каждой аккумуляторной батареи и настроить его на тип используемого аккумулятора. Это легко сделать, если установлено два генератора.

В электросистемах с одним генератором потребуется специальное устройство зарядки, которое подключают между стартовым и тяговым аккумуляторами. Устройство включается и заряжает второй аккумулятор по четырехступенчатому алгоритму, как только генератор начинает работать. Благодаря этому различные типы аккумуляторов можно использовать одновременно. Некоторые модели позволяют работать с двумя разными напряжениями – получать на вход 12 вольт и отдавать на выходе 24 или 36 вольт.

В отличии от внешних регуляторов DC-DС зарядные устройства не повышают напряжение на генераторе, и их можно использовать на двигателях с ECU и на автомобилях с генераторами переменного напряжения, соответствующих стандартам EURO5 / EURO6

Задайте вопрос,

и получите консультацию по электрооборудованию для катера, яхты, автодома или кемпера

Источник