Зарядка для аккумулятора с режимами тока

Выбор зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Давайте разберем важную тему — как выбрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.

Рассмотрим основные моменты, на которые необходимо обратить внимание при покупке ЗУ.

Сила тока

Выбирая зарядник нужно обратить внимание на силу тока, которую дает зарядное устройство на аккумулятор. Как правило, она напрямую связана с тем, какие батареи по ёмкости можно заряжать. Основное соответствие ёмкости и силы тока – это 10%, т.е. если у вас батарея 90А/ч, значит зарядник должен давать 9 ампер.

Если у вас обычная на 60А/ч, то вам нужно зарядное, у которого сила тока на выходе около 6А. Это может быть чуть меньше (5А) или чуть больше (8,9А).

Как правило, эти данные указываются на лицевой стороне ЗУ.

Напряжение

Обратите внимание на поддерживаемое устройством напряжение 6, 12 или 24 вольта. Тут следует сделать акцент на то какие аккумуляторы вы планируете заряжать. Как правило, 6-ти вольтовые устанавливаются на детских машинках, на некоторых мотоциклах. 12-ти вольтовые – легковые автомобили, катера и т.п., 24-х вольтовые – дизельные грузовики, фуры и т.д. Этот момент нужно знать, т.к. не все зарядные устройства могут заряжать разно-вольтовые аккумуляторы.

Преобразователь напряжения

Некоторые автовладельцы выбирают по типу преобразователя напряжения. Дело в том, что входное напряжение в электроприбор – 220В, на выходе – 6, 12 или 24В. В некоторых устройствах преобразователь – трансформатор, в некоторых – электронное. Понять довольно легко – если зарядное устройство довольно легкое, значит у него электронный преобразователь. Они отличаются компактными габаритами и невысокой ценой.

Если оно тяжёлое по весу и габаритам – значит в нём установлен трансформатор.

Как правило, трансформаторы устанавливают в устройства, которые дают на выходе большой ток. К недостаткам можно отнести невысокий КПД. Эти особенности привели к снижению спроса на них, как только появились импульсные.

Время трансформаторных ЗУ прошло. Некоторые производители их еще выпускают, но их доля на рынке существенно сокращается.

Автоматический и ручной режим зарядки

Далее идут категории зарядных устройств самые простые из которых имеют две технологии – автоматический и ручной режим.

При ручном режиме все просто. Вы самостоятельно оцениваете характеристики своего аккумулятора и выставляете ток зарядки, который можете менять в процессе.

При автоматическом режиме ещё проще, устройство постоянно поддерживает определенное напряжение (около 14,5В) и по мере заряда автоматически снижает ток. Это самый бюджетный сегмент — «Катунь», «Орион», Т1021 и т.д.

Следующая категория – заряд идет постоянной силой тока, например, ЗУ «Полюс».

Устройство работает только при подключенной аккумуляторной батарее. ЗУ автоматически отключится, если отсоединить хотя бы одну из клемм.

ЗУ осуществляет стабилизацию тока заряда АКБ при изменении напряжения питающей сети 220В, 50Гц. и степени заряженности АКБ. Это позволяет сократить время заряда АКБ и производить заряд максимально допустимым током.

Функция «Цикл»

В некоторых случаях функция «Цикл» очень важна. В частности, такая «приблуда» есть на «Полюсе», «Кедр» и др.

Практически любой аккумулятор в ходе эксплуатации подвергается сульфатации пластин. Функция цикличной зарядки как раз и предназначена для борьбы с этим неприятным явлением.

Суть заключается в том, что параллельно зарядному устройству подключают в виде нагрузки обычную автомобильную лампочку. Этим обеспечивается ток разряда 0,5-1 А.

При работе без разрядной нагрузки процесс десульфатации и восстановления батареи будет идти медленнее. Принцип действия циклического метода: 30-45 сек. заряд, 10-15 сек. разряд. Если аккумулятор сильно засульфатирован, то режим «Цикл» необходимо применять в течение нескольких суток.

Предпусковое ЗУ

Предпусковое ЗУ – такое устройство, которое может выдавать ток в несколько раз больше, чем 10% от ёмкости вашего аккумулятора. Как раз для того, чтобы взбодрить ваш аккумулятор перед запуском. Это, конечно, немного вредно для батареи, т.к. возможен перезаряд, но в некоторых экстремальных моментах это просто необходимо.

Например, ЗУ «Полюс» может выдавать до 12А, а у вас аккумулятор ёмкостью 60А/ч. Вы просто устанавливаете 12А и устройство сработает в качестве предпускового.

Пуско-зарядные устройства (ПЗУ)

Бывают и пуско-зарядные устройства – например, «Автоэлектрика Т1014».

Как оно работает? Мы его подключаем к аккумулятору, который в свою очередь подключен к бортовой сети автомобиля. Если АКБ «полудохлый» — зарядное устройство помогает запустить двигатель. Конкретно «Автоэлектрика Т1014» выдает до 150А в течение 5 сек. Применяя такие устройства необходимо внимательно читать инструкции! Есть свои нюансы и особенности.

Пусковые устройства

Существуют пусковые устройства, но цена у них запредельная и доступна не каждому автовладельцу. С такого устройства можно запустить автомобиль без аккумулятора, т.к. оно дает очень большой ток.

Его стоит покупать, если у вас есть гараж. Он имеет приличный вес и каждый раз тащить его на стоянку не имеет смысла.

С помощью обычного зарядного устройства невозможно запустить двигатель по причине того, что оно банально сгорит.

Интеллектуальные зарядные устройства

Интеллектуальные зарядные устройства – например, фирмы Hyundai. В них «думает» процессор. Установлен цифровой преобразователь, процессор сам решает какие режимы использовать. Эти ЗУ для тех, кто думает, подбирает под какую-то функцию, т.е. выбрал, установил и пошёл. В них есть функции: именно для гелевых аккумуляторов, для обычных стандартных, выбор мощности, быстрая — медленная зарядка и т.д.

Тут тоже есть ограничения по току – 8А, соответственно 90-е или 100-е аккумуляторы будут заряжаться дольше.

Режим десульфатации

Наличие режима десульфатации. Это огромный плюс. Не во всех зарядных устройствах это есть, но лучше искать зарядку с такой функцией. Подробней о сульфатации и десульфатации мы написали в статье «Сульфатация пластин или почему умирает аккумулятор»

Проверка ёмкости

Орион Вымпел-55 может показывать ёмкость батареи. Он не только заряжает, но и показывает — сколько емкости он “залил” за период зарядки.

Программируемый заряд

Опять же, у Вымпела-55 программируемость заряда просто сумасшедшая. Можно выставить не только вольтаж, ампераж, но и температуру отключения, всякие возможные алгоритмы. Очень гибко программируется это устройство. Оно может заряжать практически все типы аккумуляторов. Стоит относительно недорого.

При выборе зарядного устройства так же необходимо обратить внимание на качество сборки, проводов, зажимов («крокодильчиков»). Чем толще провода – тем лучше.

Немаловажная деталь – наличие «защиты от дураков» — отключение устройства при переполюсовке, от замыкания.

Подводя итог, хочется отметить следующее: если у вас обычный свинцовый аккумулятор (сурьмянистый или гибридный) – вам хватит самого простого аналогового ЗУ, где вы ставите вручную вольтаж и ампераж, т.е. 14,2в и 10% от ёмкости.

Если у вас кальциевый аккумулятор, гелиевый или AGM – тут уже обычное ЗУ не подходит. Нужно программируемое.

Жизнь скоротечна и выбирать оборудование нужно с прицелом на «завтра».

Хотите убить свой аккумулятор — берите дешёвые китайские поделки, в которых кроме кнопки включения нет никаких настроек. «Скупой платит дважды».

И не зря учат нас наши родители, а они люди опытные – «Не настолько мы богаты, чтобы покупать дешёвые вещи».

Надеемся критерии выбора описанные в данной статье помогут Вам выбрать зарядное устройство для Вашего аккумулятора.

Источник

Зарядные устройства. Условия и режимы зарядки кислотных аккумуляторных батарей

Простейшее зарядное устройство.
Заряд нестабилизированным током

На рис.1 изображена простейшая схема заряда аккумуляторной батареи (АБ).

Источник питания в данном случае нестабилизированный. Как правило, это трансформатор и выпрямительный диодный мост. Реостатом R1 устанавливается ток заряда.

Достоинством этого устройства является простота и, соответственно, низкая стоимость.

Недостатки:

• зависимость тока заряда от напряжения в сети и степени заряженности аккумулятора;
• необходимость постоянного контроля процесса заряда и регулировки тока заряда;
• возможность перезаряда или недозаряда аккумулятора с вытекающими отсюда последствиями;
• невысокий КПД из-за рассеивания избыточной мощности на реостате.

Заряд стабилизированным током

На рис.2 изображена структурная схема зарядного устройства, работающего по следующему алгоритму. Устройство управления измеряет напряжение на клеммах аккумулятора и, если оно оказывается ниже нижнего порогового значения, включается ключ и происходит заряд установленным током. При достижении верхнего порога устройство управления отключает ключ и заряд прекращается. В случае понижения напряжения весь процесс повторяется.

Достоинства:

• отсутствует зависимость величины тока заряда от колебаний напряжения сети и степени заряженности аккумулятора;
• как правило, более высокий КПД;
• автоматизация процесса заряда.

Недостатки:

• более сложное и, соответственно, дорогостоящее устройство;
• не всегда возможно зарядить аккумулятор до 100% емкости, особенно при большом зарядном токе;
• не исключена возможность перезаряда.

Поясним более подробно два последних недостатка. При заряде большим током напряжение на клеммах аккумулятора растет относительно быстро и до отключения аккумулятор не успевает набрать необходимую емкость. При малом токе напряжение на клеммах растет более медленно, аккумулятор при этом может набрать 100% емкости. Но этого тока может не хватить для достижения верхнего порога отключения. Аккумулятор начинает кипеть и, если не отключить зарядное устройство, возможен перезаряд.

Заряд стабилизированным напряжением

Этот способ заряда (рис.3) применяется, как правило, на автомобилях, когда необходимо быстро восстановить заряд аккумулятора.

Стабилизатором напряжения в этом случае является генератор постоянного тока, напряжение которого поддерживается автоматически с помощью реле-регулятора. Напряжение бортовой сети при этом должно быть 2,4 В при пересчете на одну банку (или 14,4 В на 12-вольтную батарею). В начале заряда ток имеет наибольшее значение вследствие значительной разности между напряжением источника и напряжением аккумулятора. При этом чем больше мощность зарядного источника тока и чем сильнее разряжен аккумулятор, тем больше зарядный ток. По мере заряда напряжение батареи возрастает и величина зарядного тока падает до минимального значения.

Достоинства:

• короткое время заряда;
• автоматически уменьшается ток заряда по мере роста степени заряженности батареи.

Недостатки:

• требуется точная установка напряжения источника зарядного тока во избежании систематического недозаряда или перезаряда;
• большой начальный зарядный ток.

Двухступенчатое зарядное устройство. Заряд по методу IU

Заряд АБ происходит в два этапа. Первый этап — заряд стабилизированным током (I). Второй этап — заряд стабилизированным напряжением (U). На рис. 4 изображена структурная схема такого зарядного устройства.

Порог стабилизации по напряжению составляет 13,8 В на АБ или 2,3 В на банку. Несмотря на сложность алгоритма заряда, это вполне оправдано. Первый этап заряда (рис. 5) позволяет относительно быстро набрать основную емкость аккумулятора, не доводя электролит до кипения. Если заряжать аккумулятор, применяя только режим стабилизации по току, то для полного заряда пришлось бы повышать напряжение на АБ более 2,3 В на банку и переходить точку кипения электролита. При этом повышается интенсивность электрохимических процессов в АБ и как следствие снижается срок ее службы. Кроме этого, к помещениям, в которых находятся аккумуляторы с напряжением содержания более 2,3 В на банку и более, предъявляются более жесткие требования по взрывобезопасности.

Для исключения перечисленных недостатков применяется второй этап — заряд стабилизированным напряжением. Зарядное устройство переходит в этот режим после достижения напряжения 2,3 В на банку. При этом происходит “мягкий” переход из одного режима в другой, без бросков тока, характерных для режима стабилизации только по напряжению. Ток начинает постепенно падать и через некоторое время уменьшается до величины, равной току саморазряда аккумулятора. В зависимости от качества, емкости АБ и температуры окружающей среды эта величина колеблется от десятков до сотен миллиампер. Такой алгоритм заряда сводит к минимуму процесс сульфатации, исключает перезаряд и позволяет зарядить аккумулятор до 100 % емкости. При этом можно не отключать длительное время аккумулятор от зарядного устройства, поддерживая его в постоянной готовности к работе. В качестве недостатков следует отнести более продолжительное время заряда и более высокую цену зарядного устройства.

Заряд асимметричным током

Существует множество публикаций о заряде кислотных АБ асимметричным током, суть которого заключается в чередовании разной величины импульсов заряда и разряда. Предполагается, что такой метод заряда повышает срок службы АБ, устраняет сульфатацию. На сегодняшний день нет единого мнения по этому поводу. Нет четкого обоснования величины, формы, длительности и периода этих импульсов. В эффективности этого способа заряда также существуют сомнения. Косвенным подтверждением этого может служить то, что зарядные устройства, серийно выпускаемые промышленностью, в том числе военной, такого режима не имеют. Можно предположить, что положительный эффект все же существует. Но по критерию эффективность/сложность (стоимость) преимущество таких зарядных устройств далеко не очевидно.

Ускоренный заряд

Ускоренным зарядом называется режим заряда, при котором ток заряда превышает величину 10 % от номинальной емкости кислотной АБ. Время заряда при этом сокращается. К недостаткам ускоренного заряда следует отнести повышенный износ АБ.

Заряд при длительном хранении

В случае, когда АБ продолжительное время не используется (например, на время зимнего периода), можно применять так называемый заряд уравнительным током, суть которого сводится к следующему. Заряд АБ производится малым током, равным току саморазряда аккумулятора. Такой режим заряда исключает саморазряд за счет компенсации внутренних утечек АБ. В зимнее время предотвращается замерзание электролита. Зарядное устройство представляет собой стабилизированный источник питания на напряжение 13,5 — 13,8 В с ограничением тока заряда до 100 — 150 мА (рис 6).

Применение стабилизатора напряжения позволяет исключить возможность сульфатации и перезаряда аккумулятора.

Кроме перечисленных способов заряда существуют и другие. Как правило, это комбинация из перечисленных выше способов.

Контрольно-тренировочные циклы

Контрольно-тренировочный цикл заряда-разряда проводится для предотвращения сульфатации и определения емкости аккумулятора. Контрольно-тренировочные циклы проводятся не реже одного раза в год и выполняются следующим образом: заряжают АБ нормальным током (любым из описанных способов) до полного заряда; выдерживают АБ 3 часа после прекращения заряда; корректируют плотность электролита; включают зарядку на 20-30 минут для перемешивания электролита; проводят контрольную разрядку постоянным нормальным током 10-часового режима и контролируют время полного разряда до напряжения 1,7 В на банку (10,2 В на АБ); емкость батареи определяют как произведение величины разрядного тока и времени разряда. После контрольного разряда батарею сразу же ставят на зарядку и полностью заряжают. Если оказалось, что емкость АБ меньше 50% номинальной, она считается неисправной.

Проведением КТЦ обычными средствами требует постоянного присутствия обслуживающего персонала для фиксации и регулировки тока разряда.

Пример использования этих устройств, при проведении КТЦ приведен здесь.

Температура

Температурный диапазон эксплуатации свинцово-кислотных АБ составляет -30…+50 °С. Идеальная температура для эксплуатации АБ составляет +20±5 °С. Более высокие температуры могут привести к сокращению срока службы АБ. Более низкие температуры не сокращают срок службы, но уменьшают отбираемую емкость. Превышение температуры +55 °С недопустимо. При замерах плотности электролита следует иметь в виду, что при повышении температуры электролита на 10°С плотность электролита уменьшается на 0,007 г/см3, а при понижении на 10 °С увеличивается на 0,007 г/см3. Следует избегать длительной эксплуатации АБ при температурах выше +45 °С. Во время разряда свинцовой АБ происходит снижение плотности электролита и при отрицательных температурах он замерзает. Область замерзания электролита примерно одинакова для всех типов свинцово-кислотных АБ и выглядит следующим образом:

Степень разряженности (доля снятой емкости по отношению к номинальной), %	Температура замерзания электролита, °С
20	-30
40	-20
60	-15
80	-10
100	-5

При изменении температуры в пределах от +15°С до+25°С не требуется изменения значений зарядного напряжения. Если температура надолго отклоняется от указанных значений, то требуется корректировка зарядного напряжения. Корректировочный фактор составляет 0.005 В на элемент на каждый градус. Таким образом, необходимо соблюдать следующие значения напряжения.

Температура АБ, °С	U заряда, В/эл.	U подзаряда, В/эл.
-10	2,40	2,37
0	2,40	2,37
+10	2,35	2,32
+20	2,30	2,27
+30	2,25	2,23
+40	2,20	2,17

Заключение

На основе анализа рассмотренных способов заряда аккумуляторных батарей можно утверждать, что в большинстве практических ситуаций наиболее подходящим является заряд стабилизированным током с переходом в режим стабилизации по напряжению (метод IU).

Универсальное зарядное устройство, обеспечивающее автоматический процесс заряда, должно иметь следующие раздельно регулируемые пороги:

• напряжения окончания заряда (напряжения, при достижении которого заканчивается заряд стабилизированным током и осуществляется переход в режим заряда стабилизированным напряжением);
• напряжения содержания ( напряжения, которое устанавливается в режиме стабилизации напряжения);
• напряжения нижнего порога (напряжения, при снижении до которого вновь начинается процесс заряда стабилизированным током).

Раздельная регулируемая установка порогов необходима для:

• Оптимизации процесса заряда. Например, при необходимости быстрого заряда аккумулятора (когда допускается «кипение» электролита) устанавливается повышенное напряжение окончания заряда около 2,4 В на банку (для кислотных аккумуляторов) и напряжение содержания такой же величины.
  Для заряда аккумуляторов, находящихся в буфере с постоянно подключенным зарядным устройством необходимо устанавливать более низкие напряжения окончания заряда — около 2,3. 2,35 В на банку (особенно критичны к этому параметру гелевые аккумуляторы).
  После достижения верхнего порога заряда необходимо перейти на пониженное напряжение — напряжение содержания. В среднем это напряжение составляет 2,25 В при нормальных условиях. В этом случае исключается выкипание электролита и обеспечивается длительный срок службы, но увеличивается время заряда;
• Температурной компенсации. Эксплуатация аккумуляторов при температурах, значительно отличающихся от нормальной 20±10 °С, требует также вносить соответствующие поправки в пороги заряда. При низких температурах пороги напряжений заряда должны быть выше, чем при высоких;
• Заряда разнотипных аккумуляторов. Пороги заряда щелочных, кислотных, кислотных гелиевых аккумуляторов отличаются. Эти пороги определяются производителями аккумуляторов.

Учитывая перечисленные особенности процессов заряда аккумуляторных батарей, нашими специалистами были разработаны автоматические зарядные устройства и зарядные устройства для тяговых аккумуляторов

С рекомендациями по выбору зарядного устройства можно ознакомиться здесь.

Литература

• Пионтоковский Б.А. Эксплуатация электрических аккумуляторов на предприятиях электросвязи. — М.: “Связь”, 1969;
• 2. ГОСТ 26881-86. Аккумуляторы свинцовые стационарные. Общие технические условия;
• Дасоян М.А. и др. Стартерные аккумуляторные батареи: Устройство, эксплуатация и ремонт.- М.: Транспорт, 1991.

Источник