Свинцово кислотные аккумуляторы как определить

Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Различия между жидкостными, гелевыми, EFB- и AGM-аккумуляторами

Автор: Бриттани Лин (Brittany Lin) , ведущий специалист NOCO

Иногда разные химические составы свинцово-кислотных аккумуляторов ошибочно считают разными технологиями. При этом аккумуляторы большинства современных транспортных средств преимущественно являются свинцово-кислотными, включая AGM. AGM-аккумуляторы (Absorbent Glass Mat или абсорбирующее стекловолокно), а также жидкостные, гелевые и EFB-аккумуляторы (Enhanced Flooded Batteries или улучшенные жидкостные аккумуляторы) являются разновидностями свинцово-кислотной технологии. Точно также как литий-кобальт-оксидные, литий-марганец-оксидные, литий-никель-марганец-кобальт-оксидные и литий-железо-фосфатные аккумуляторы являются разновидностями литий-ионных аккумуляторов. Каждая разновидность свинцово-кислотных аккумуляторов делится на две основные группы: жидкостные и с клапанным регулированием, также называемые герметичными свинцово-кислотными аккумуляторами. Далее рассмотрим особенности каждой технологии.

Жидкостные

Обслуживание: требуется
Тип: жидкостные
Циклический ресурс: 250–500 циклов
Рабочий цикл: 50% глубины разряда
Стандартное напряжение зарядки: 14,4–14,5 вольт

Жидкостные аккумуляторы — самый распространенный и экономичный тип свинцово-кислотных аккумуляторов. Они содержат раствор жидкого электролита (поэтому называются «жидкостными»), которому после циклов зарядки и разрядки требуется обслуживание. Большинству жидкостных аккумуляторов требуется регулярное обслуживание электролита каждые 3–6 месяцев. Если жидкостный аккумулятор случайно получает избыточный заряд, в него можно долить электролит, что сделает его более устойчивым к неправильной зарядке. При разрядке более чем на 50% срок службы жидкостных аккумуляторов существенно сокращается. Такой аккумулятор следует устанавливать вертикально. Также необходимо проявлять осторожность и не вступать в контакт с аккумуляторной кислотой.

Обслуживание: требуется
Тип: герметичные свинцово-кислотные
Циклический ресурс: 500–1000 циклов
Рабочий цикл: 60% глубины разряда
Стандартное напряжение зарядки: 14,4–14,5 вольт

EFB-аккумуляторы — это экономичные аккумуляторы, которые используются в микрогибридных автомобилях и выдерживают циклические нагрузки систем старт-стоп. EFB-аккумуляторы подобны жидкостным аккумуляторам, поскольку также содержат раствор жидкого электролита. При этом они способны выдерживать в два раза большую циклическую нагрузку и имеют на 16% больший рабочий цикл. Несмотря на улучшенные характеристики, необходимые для систем старт-стоп, EFB-аккумуляторы заряжаются также, как стандартные жидкостные аккумуляторы, и устанавливаются вертикально.

Гелевые

Обслуживание: не требуется
Тип: герметичные свинцово-кислотные
Циклический ресурс: 300–500 циклов
Рабочий цикл: 50% глубины разряда
Стандартное напряжение зарядки: 14,2–14,3 вольт

Гелевые аккумуляторы были разработаны как необслуживаемая версия жидкостных. Внутри они имеют похожее строение за исключением того, что сурьма в свинцовых пластинах заменена кальцием, а в электролит для образования неподвижного раствора добавляются соединения кремния. В отличие от жидкостных аккумуляторов, гелевые можно устанавливать практически в любом положении. Они обеспечивают меньшее испарение электролита, увеличенный циклический ресурс и повышенную устойчивость к ударам, вибрациям и стратификации кислоты. Гелевые аккумуляторы все еще имеют коммерческое применение, однако используются ограничено из-за развития технологии AGM-аккумуляторов.

Обслуживание: не требуется
Тип: герметичные свинцово-кислотные
Циклический ресурс: 400–600 циклов
Рабочий цикл: 80% глубины разряда
Стандартное напряжение зарядки: 14,7–14,8 вольт

AGM — самая новая технология непроливаемых аккумуляторов. Вместо геля в AGM-аккумуляторах используются разделители из стекловолокна, абсорбирующего электролит, что повышает их эффективность по сравнению с жидкостными и гелевыми. AGM-аккумуляторы имеют более низкое внутреннее сопротивление (что позволяет обеспечивать сильный ток), рабочий цикл на 80% глубины разряда и заряжаются в 5 раз быстрее. Как и все герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы, AGM-аккумуляторы чувствительны к неправильной зарядке.

AGM+ (advanced AGM)

Обслуживание: не требуется
Тип: герметичные свинцово-кислотные
Циклический ресурс: 800–1200 циклов
Рабочий цикл: 80% глубины разряда
Стандартное напряжение зарядки: 15,2–15,3 вольт

AGM+ или улучшенные AGM-аккумуляторы подобны традиционным AGM-акккумуляторам, однако имеют увеличенный циклический ресурс и уменьшенное внутреннее сопротивление, благодаря чему подходят для микрогибридных автомобилей с системами старт-стоп.

Источник

Свинцово-кислотный аккумулятор — из чего состоит и как работает

Что такое свинцово-кислотный аккумулятор

Свинцовый аккумулятор – такой тип химического источника тока, который основан на реакции свинца и серной кислоты. Его изобретателем считается Гастон Планте, а первое появление датируется 1859-1860 годами. В 1878 году устройство аккумулятора было усовершенствовано изобретателем Камиллом Фором, который предложил наносить на пластины свинцовый сурик – красно-оранжевый порошок, представляющий собой ортоплюмбат свинца. В том же веке Николай Николаевич Бенардос – русский инженер и изобретатель – покрыл пластины батареи губчатым свинцом, добившись увеличения мощности.

Чтобы узнать, какой процесс происходит в аккумуляторе во время его работы, необходимо подробно рассмотреть его устройство. Конструкция современного кислотного аккумулятора включает в себя:

• корпус из кислотоупорного материала;
• электролит, представляющий собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде;
• анодные – положительные – решетчатые свинцовые пластины, в ячейках которых запрессован порошок диоксида свинца;
• катодные – отрицательные – решетчатые свинцовые пластины, в ячейках которых – губчатый свинец;
• сепараторы, выполненные из пористого, не контактирующего с кислотой материала и предназначенные для разделения положительно и отрицательно заряженных пластин и предупреждения короткого замыкания между ними
• крышку (обычно встречается в переносных батареях), для достижения герметичности упаковки залитая мастикой;
• бареток, соединяющих одноимённые пластины и служащих в качестве токоотвода;
• крепёжные и соединительные элементы.

СПРАВКА: специалисты из США нашли способ облегчить свинцово-кислотный аккумулятор, увеличив при этом коэффициент полезного действия (КПД) – вместо полностью свинцовых решёток инженеры предлагают использовать пластины из углеродного волокна со свинцовым покрытием.

Принцип действия свинцового аккумулятора заключается в следующем. Положительные и отрицательные электроды опущены в электролит, и при подключении источника тока к внешней цепи оксид свинца вступает в химическую реакцию с серной кислотой. По мере разрядки батареи на аноде окисляется свинец, а на катоде происходит процесс восстановления диоксида свинца. Также при уменьшении заряда в АКБ плотность электролита снижается из-за расхода серной кислоты и выделения воды. Но стоит учитывать, что в процессе зарядки устройства запускаются обратные процессы.

СПРАВКА: при перезаряде можно наблюдать нежелательное явление – кипение электролита, вызванное электролизом воды. Избегают его путём снижения зарядного тока при повышении напряжения.

Кислотные аккумуляторные батареи
Классификация	Вид
По конструкции анодов	· Поверхностные

· Решётчатые По агрегатному состоянию электролита · Жидкостный

· Абсорбированный По возможности обслуживания · Обслуживаемый

· Малообслуживаемый По назначению · Стартерные

· Промышленные

СПРАВКА: выделяют также EFB аккумуляторы, также использующие электролит в жидком виде, но обладающие лучшими техническими характеристиками, чем жидкостные.

Параметры батареи, тип, страну-производителя и прочую необходимую информацию пользователь может узнать через маркировку, не прибегая к техническому паспорту устройства.

В источниках тока, сделанных в России, обозначение происходит согласно ГОСТ, и шифр обязательно включает в себя (по порядку):

• количество банок в корпусе;
• обозначение типа, например, «СТ» – стартерная;
• ёмкость, измеряемая в А∙ч;
• материал и особенности конструкции.

ВНИМАНИЕ: последние буквы маркировки означают: «А» – общая крышка, «З» – заряженная и заправленная батарея, «Т» – материалом для корпуса служит термопласт, «М» – минеральная пластмасса, «Э» – эбонит, «П» – материалом для сепараторов служат полиэтилен или микроволокна.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Технические характеристики АКБ зависят от их типа. Для наглядности рассмотрены несколько наиболее используемых видов батарей:

• LA – обслуживаемые стартерные;
• VRLA – необслуживаемые, жидкостные;
• VRLA AGM – необслуживаемые, абсорбированные;
• VRLA GEL – необслуживаемые, гелевые;
• OPzV – необслуживаемые, трубчатые, гелевые;
• OPzS – малообслуживаемые, трубчатые.

Вид	LA	VRLA	VRLA AGM	VRLA GEL	OPzV	OPzS
Ёмкость, А∙ч	10-300	1-300	1-3000	1-3000	50-3500	50-3500
Оптимальная глубина разряда, %	30	20	>25

Благодаря умеренной цене и хорошим показателям, кислотные АКБ получили широкое распространение в технике. В сферу применения свинцовых источников тока входят:

• лёгкий и грузовой автотранспорт, включая сельскохозяйственную технику и моторные лодки;
• системы пожарной безопасности и охраны;
• системы аварийного энергоснабжения;
• системы энергоснабжения в областях, удалённых от стационарной электрической сети;
• контрольно-измерительные приборы для торговли и малого бизнеса;
• источники бесперебойного питания (ИБП) для компьютерной техники;
• запасные источники энергии;
• слаботочные системы;
• инвалидные кресла с электроприводом.

Преимущества и недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

К безоговорочным плюсам свинцово-кислотных АКБ относят относительно низкую стоимость вследствие простоты и дешевизны производства, а также низкий показатель саморазряда, что свидетельствует о долговечности батарей. Кроме этого, кислотные источники тока просты в эксплуатации и обслуживании, не имеют эффекта памяти и могут производить пусковой ток высоких значений, не просаживая напряжение питания. Ввиду использования проверенной временем технологии аккумуляторы универсальны и могут применяться для выполнения широкого спектра задач.

Минусы свинцовых батарей в сумме составляют большой перечень, однако не перекрывают их преимущества. Одним из первых недостатков пользователи называют внушительные габаритные размеры и массу, что зачастую неприемлемо при эксплуатации. При этом если рассматривать весо-энергетическую плотность, то значение энергоёмкости снижается. Количество циклов разряда у АКБ ограничено, а её производство экологически небезопасно из-за свинца. Более того аккумулятор должен храниться в хорошо вентилируемом помещении и не испытывать резких изменений температур, особенно минусовых.

Очевидно, что чем ниже температура окружающей среды, тем быстрее может разрядиться аккумулятор. Однако в кислотных устройствах рабочие параметры снижаются с меньшей скоростью, что отличает его от других типов аккумуляторов. По статистике, начиная понижать температуру с 20°С на один градус, можно заметить потерю показателя ёмкости на 1%. Таким образом, значение ёмкости при нуле не превысит 80%, а при -20°С – 60%.

Свинцовые АКБ отличаются от других типов химических источников тока своими преимуществами и недостатками, но так как сами кислотные батареи подразделяются на несколько видов, следует рассмотреть особенности каждого из них и выявить характерные отличия.

Классификация по агрегатному состоянию электролита	Особенности
Жидкостные	· потребность в регулярном обслуживании; · расположение только вертикально; · ресурс не превышает 500 циклов полного заряда и разряда; · необходимо поддерживать уровень заряда на отметке не менее 50%
EFB	· потребность в регулярном обслуживании; · расположение только вертикально; · ресурс не превышает 1000 циклов полного заряда и разряда; · необходимо поддерживать уровень заряда на отметке не менее 60%
Гелевые	· нет потребности в обслуживании; · увеличенный ресурс работы и повышена устойчивость к вибрационным и ударным нагрузкам по сравнению с жидкостными
AGM (абсорбированные)	· нет потребности в обслуживании; · заряжать можно в 5 раз быстрее, чем другие типы, но важно соблюдать правила зарядки; · ресурс не превышает 600 циклов полного заряда и разряда
AGM+	· ресурс не превышает 1200 циклов полного заряда и разряда; · уменьшенное внутреннее сопротивление

Как обслуживать свинцово-кислотный аккумулятор

По статистике 80% неполадок аккумулятора заключается в его сульфатации, появившейся из-за отсутствия технического обслуживания. Как проверить аккумулятор читайте здесь.

Чтобы предотвратить этот процесс, достаточно регулярно выполнять три процедуры:

• контролировать уровень дистиллированной воды;
• поддерживать чистоту;
• выравнивать заряд.

Как восстановить аккумулятор и убрать потерю емкости, читайте тут.

В процессе работы часть электролита испаряется, концентрация серной кислоты увеличивается, а уровень жидкости в банке понижается, что становится причиной контакта железных пластин с воздухом. Во избежание повреждения ячеек электродов нужно следить за количеством электролита и при необходимости добавлять в банку батареи дистиллированную воду.

СПРАВКА: доливать жидкость необходимо после полной зарядки АКБ.

Пользователи знают, насколько важна чистота АКБ: наличие грязи, пыли, подтёков кислоты может поспособствовать возникновению тока утечки, и аккумулятор разрядится и разбалансируется. Поэтому необходимо регулярно проводить чистку батареи, например, при помощи пароочистителя.

Чем чаще используется источник тока, тем больше ёмкость его ячеек будет отличаться друг от друга, что обязательно приведёт к проблемам в режиме зарядки. Чтобы урегулировать ситуацию, специалисты советуют пользоваться выравнивающим зарядным устройством, которое подаёт слабый ток и увеличивает время процесса на несколько часов, однако позволяет заряду распределиться равномерно и до 100% пополнить энергию.

Стандартное время зарядки пустой батареи составляет 10-12 часов. При этом крайне важно выставлять ток значением до 10% от ёмкости батареи. Обычно схема питания АКБ состоит из двух этапов: на первом аккумулятор заряжается постоянным током, на второй – постоянным напряжением.

Чтобы осуществить проверку работоспособности, существует множество способов, как традиционных, так и современных. К последним относится контроль системы при помощи электронных тестеров, которые показывают более правильные результаты, но могут оказаться дорогостоящими. Конечно, без подобного оборудования не обойтись при проверке современных герметичных аккумуляторов. Но для более традиционных устройств подойдут простые методы, проверенные временем.

1. Контроль плотности жидкости. При помощи ареометра нужно зарегистрировать значение плотности и сравнить с эталонными показателями. Для обеспечения нормальной работы параметр должен быть не ниже 1,23 г/см 3 , но не выше 1,4 г/см 3 .
2. Контроль уровня электролита. Жидкость должна полностью покрывать свинцовые пластины и возвышаться на 1-1,5 см.
3. Контроль с помощью нагрузочной вилки. Данное устройство измеряет напряжение АКБ под действием силы тока в десятки и сотни ампер. Такой метод весьма качественен для определения работоспособности батареи, однако, в случае частого использования нагрузочной вилки существует вероятность износа аккумулятора.

Источник