Температурная компенсация в зарядных устройствах MEAN WELL
Практически все аккумуляторы являются химическими источниками тока. Многие химические реакции зависят от температуры – в общем случае, чем температура окружающей среды и вещества выше, тем быстрее протекают процессы химической реакции, и наоборот, процессы замедляются при низкой температуре. Один из наиболее популярных типов аккумуляторных батарей (АКБ) – свинцово-кислотный аккумулятор является классическим примером химического источника тока. Заряд такой аккумуляторной батареи является электрохимической реакцией, и, соответственно, зависит от температуры. Чем батарея горячее, тем меньше становится внутреннее сопротивление АКБ, а при низкой температуре внутреннее сопротивление АКБ наоборот – увеличивается. Поэтому целесообразно корректировать напряжение заряда в зависимости от температуры АКБ.
Такая корректировка напряжения называется температурной компенсацией заряда, которая позволяет быть уверенным, что АКБ не окажется в недозаряженном состоянии или получит перезаряд при номинальном напряжении заряда в условиях температуры, имеющей значительное отклонение от нормальной. При этом сам заряд будет проходить в щадящем для аккумулятора режиме, что продлит срок его службы и уменьшает затраты на обслуживание.
В первую очередь, при обслуживании аккумуляторных батарей следует ориентироваться на рекомендации по эксплуатации производителей аккумуляторов и паспортной документации. Так, нормальный температурный диапазон для заряда свинцово-кислотных АКБ составляет +20…+25°С, и в этом случае температурная компенсация заряда не требуется. Однако, в ряде применений, например, при расположении АКБ в необслуживаемых помещениях, где нет возможности обеспечить оптимальный температурный режим, или аккумуляторная батарея большой емкости и габаритных размеров, когда ее транспортировка в помещение для обслуживания является сложной задачей, тогда температурная компенсация заряда будет необходимой.
Для таких случаев компания MEAN WELL в старших моделях зарядных устройств серий PB-600, PB-1000, HEP-600C реализовала встроенную функцию температурной компенсации заряда в автоматическом режиме. В составе комплекта идет датчик температуры – термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), который подключается к специальному разъему зарядного устройства.
Как осуществляется температурная компенсация – при отклонении температуры АКБ (поверхности в месте крепления датчика) происходит изменение напряжения заряда с температурным коэффициентом 3.3 мВ/(элемент×°С)*, что составляет ≈ 0.02В для 12В АКБ или ≈ 0.036В для 24В АКБ. С ростом температуры напряжение заряда уменьшается пропорционально произведению разницы температур (между нормальным +25°С и фактическим значениями) и температурного коэффициента. При уменьшении температуры напряжение заряда увеличивается также пропорционально произведению разницы температур и температурного коэффициента для АКБ. Например, для моделей зарядных устройств PB-600-12 и PB-600-24 номинальные значения напряжения заряда при температурной компенсации составляют:
В младших моделях зарядных устройств MEAN WELL функция температурной компенсации заряда не предусмотрена, так как, как правило, это АКБ небольшой емкости и могут быть транспортированы в помещение с подходящими температурными условиями для обслуживания.
* — взято из паспорта аккумуляторной батареи Delta Batteries
Источник
Зависимость напряжение заряда от температуры
Re:То что надо! Спасибо всем. Олег_2141 Вам особенно Но хочу предупредить:)
Заводы не просто так не делают нужный коэффициент (3mV@*F на элемент), а делают всего 10 мВ на *С на батарею.
Не всё так просто.
Re:Зависимость напряжение заряда от температуры > И где стоит эта термокомпенсация, а? В регуляторе который в генераторе. И нагревается этот «термо-компенсатор» исключительно от двигла и гены.
** И этого достаточно, так как учтены моменты нагрева именно со стороны двигателя.
Вопрос даже не в том хороший у меня генератор или нет это хобби. Вопрос про — см сабж. Умники (в хорошем смысле) из Варты сказали что при 2,23в на банку свинцовый АКБ может хранится и быть заряженным на 100% при этом вода из электоролита не испаряется (не нужен долив). Режим 2.33в на банку те же Вартовцы рекомендуют для заряда стартерных батарей в бортовой сети авто. При этом достигается компромис между временем заряда, % заряда АКБ в городском цикле и расходом воды на выкипание.
> Так вопрос именно в том как нужно скорректировать эти 2,33в на банку взависимости от температуры.
** Вы что-то неверно понимаете. Стремление к таким показателям напряжения на банку, Вы можете добиться недозаряда АКБ, особенно кальциевых серий.
Re:Зависимость напряжение заряда от температуры > И нагревается этот «термо-компенсатор» исключительно от двигла и гены.
>** И этого достаточно, так как учтены моменты нагрева именно со стороны двигателя.
> Так вопрос именно в том как нужно скорректировать эти 2,33в на банку взависимости от температуры.
>** Вы что-то неверно понимаете. Стремление к таким показателям напряжения на банку, Вы можете добиться недозаряда АКБ, особенно кальциевых серий.
А-га! Я как-раз про недозаряд. Генератор 94.3701 и его схема регулирования построена так что стабилизирует 14.0в на проводе D. И именно по этому само напряжение на АКБ зависит в основном от тока который потребляет бортовое оборудование, а потом уже от оборотов двигла. Так при выключенных потребителях через 3 мин после пуска (когда закончена емкая фаза заряда АКБ) напряжение на АКБ 13.8в. А с включенным бл. светом 13.6в., а если еще обогреватель зад. стекла то 13.4в и при этом это напряжение от оборотов зависит только в при оборотах двигателя от ХХ до 1500. Далее не изменяется. При этом напряжение на проводе D — ВСЕГДА 14.0в. Вот это г..но заложено в этот генератор. Я хочу это побороть. Сделать свой регулятор с контролем напряжения именно на клеммах АКБ. И вопрос в том: Как менять (по какому закону) напряжение на АКБ (допустим 13.98в — это 2.33 в на банку) в зависимости от температуры АКБ.
Re:Зависимость напряжение заряда от температуры > ИМХО Как в рекламе «всё дело в волшебных пузырьках»:), запугал меня MeV.;-) Всё жепольза от пузырьков есть. Согласны? Тут ещё недавно опять на эту тему нарвался http://www.livi-car.ru/news.php?news_id=236 которая в кратце повторяет ту статью, по ссылке MeV. А может Александр ремезов и есть MeV?;-)
Нет, я не Ремезов. И вообще к аккумуляторному бизнесу я никакого отношения не имею.
Источник
Эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей при отрицательных температурах
Условия эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторных батарей будь то в составе резервных источников питания, применяемых в системах автоматики и телемеханики на видах транспорта, телекоммуникационного оборудования и оборудования связи, охранных и пожарных систем безопасности и других устройств предусматривают различное их размещение и монтаж непосредственно на самих объектах эксплуатации. Если свинцово-кислотные аккумуляторные батареи расположены внутри помещений в специально оборудованных аккумуляторных комнатах с системами отопления, вентиляции и кондиционирования, то условия их работы, как правило, мало чем отличаются от тех, которые предписаны заводом-изготовителем. Условия эксплуатации батарей в наружных шкафах, где практически нет разницы с температурой внешней среды, заслуживают отдельного внимания. В этом случае не всегда выполняются требования к режиму заряда аккумуляторов, они часто эксплуатируются при низких и даже отрицательных температурах. Это, в свою очередь, ограничивает не только доступную разрядную емкость аккумуляторных батарей, но и зачастую ведет к постоянному недозаряду последних.
Все технические характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов, включая проектируемый срок службы, определены для эталонной температуры 20° (как правило, для европейских производителей) или 25°С (преимущественно для производителей Юго-Востока Азии) в зависимости от серии батарей и производителей. Поддерживать эту температуру в течение всего срока службы очень сложно, поэтому рекомендуемая температура эксплуатации без использования поправочного температурного коэффициента варьируется в пределах 10-30°С. Для многих типов аккумуляторов в этом диапазоне не требуется регулирование напряжения заряда с применением температурного коэффициента.
Зависимость емкости аккумулятора от температуры
Как уже отмечалось выше, условия работы батареи в наружных шкафах существенно отличаются от рекомендуемых производителем. В зимний период в зависимости от региона температура в них может опускаться ниже -50°С. Поэтому при этих условиях заряд аккумуляторных батарей, как правило, производят повышенным напряжением из расчета на 0,003 В/°С, отличной от рекомендованной заводом-изготовителем.
При эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторов при пониженной температуре ограничивается их допустимая разрядная емкость.
Для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей герметизированного исполнения («AGM» и «GEL») примерные данные зависимости емкости в процентном соотношении от температуры окружающей среды представлены в таблице.
Примерный график зависимости отдаваемой емкости (Сразр.) в процентном соотношении к номинальной емкости от температуры (°С) представлен на Рис. 1. Если исходить из того, что 100% емкость батареи соответствует температуре 25°С, то из графика видно, что с понижением температуры отличной от 25°С отдаваемая емкость аккумуляторных батарей падает, а с повышением, наоборот, возрастает.
Такое поведение свинцово-кислотного аккумулятора объясняется обратной зависимостью его внутреннего сопротивления от температуры. Величина сопротивления возрастает, прежде всего, за счет ухудшения проводимости электролита, а также по мере разряда аккумулятора. Это связано с тем, что при отрицательных температурах снижается скорость диффузии ионов электролита (и его концентрации в порах активной массы), проводимость самой активной массы и сепаратора. При этом уменьшается электропроводность в целом.
С увеличением внутреннего сопротивления усиливается поляризация и создаются условия для образования мелкокристаллических плотных осадков сульфата свинца, вызывающих пассивирование отрицательного электрода.
Если вспомнить Закон Ома для полной цепи (I= ε/R+r), который устанавливает связь между силой тока, электродвижущей силой (ЭДС) и внешним и внутренним сопротивлением в цепи, то видно, что чем выше внутреннее сопротивление (особенно электролита), а оно повышается с понижением температуры, тем меньше отдаваемый аккумуляторной батареей ток, а соответственно и емкость самой батареи.
Динамика снижения напряжения аккумулятора при разряде зависит от изменения ЭДС элемента, динамики роста его внутреннего сопротивления, а также величины тока разряда. Иными словами, чем ниже температура аккумулятора и больше ток разряда, тем быстрее упадет напряжение на его выводах и, соответственно, меньше окажется снятая емкость. Возникает эффект так называемой «кажущейся» потери емкости, когда запас непрореагировавших активных веществ еще достаточен, а разряд приходится прекращать из-за недопустимого снижения напряжения на выводах батареи.
Точка замерзания электролита
С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что затрудняет его проникновение в поры глубоких слоев активной массы пластин. При этом поверхностные слои активной массы быстрее преобразуются в PbS04 и кристаллы PbS04 закрывают поры активной массы, а поэтому химическая энергия, запасенная в глубоких слоях активной массы пластин, полностью не используется и разрядная емкость батареи понижается. При понижении температуры электролита ниже +25 °С емкость аккумуляторной батареи при ее разряде силой тока, соответствующей 0,05Сном., уменьшается на 1% на каждый градус понижения температуры, а при большей силе разрядного тока — на большую величину.
Более того, работа аккумуляторной батареи при низких отрицательных температурах связана с опасностью замерзания электролита. Электролит свинцово-кислотного аккумулятора представляет собой водный раствор серной кислоты и непосредственно участвует в токообразующих реакциях. Из-за того, что при разряде расходуются молекулы серной кислоты и образуются молекулы воды, плотность электролита постепенно снижается.
Оценивая работоспособность аккумулятора при отрицательных температурах, необходимо учитывать не только номинальную (начальную) плотность его электролита, но и плотность в конце разряда при снятии расчетной емкости.
Начальная плотность электролита полностью заряженного аккумулятора зависит от его конструкции и технологии производства. Например, аккумуляторы со свободным электролитом в зависимости от модели могут иметь номинальную начальную плотность: 1,22; 1,24; 1,26 кг/л. Температуры замерзания электролита этих полностью заряженных батарей составляют: -32; -42 и -54°С, то есть аккумулятор с электролитом плотностью 1,24 кг/л нельзя разряжать при температуре ниже -40°С
-45°С из-за угрозы его замерзания. Поэтому эксплуатация батареи при температуре ниже точки замерзания электролита полностью заряженного аккумулятора недопустима.
Область замерзания электролита примерно одинакова для всех типов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Усредненный график зависимости температуры замерзания электролита от плотности электролита представлен на рис. 2.
Кроме этого, в зависимости от температуры следует ограничивать глубину ее разряда. Чем ниже температура эксплуатации, тем меньше допустимая глубина разряда. Поэтому при отрицательной температуре приходится использовать аккумуляторы с повышенной номинальной емкостью.
Таким образом, если предполагается эксплуатировать свинцово-кислотные аккумуляторы при пониженной температуре, то при расчете и выборе батареи необходимо предусмотреть запас по емкости.
Ограничение отбора емкости батареи при отрицательной температуре — это принудительная остановка разряда или снятие с аккумуляторов определенного количества электричества. Более экономичное и технологичное решение — использование подогреваемых батарейных шкафов, особенно в регионах с холодным климатом. В идеальных условиях температура в них не должна опускаться ниже 5°С. Это предотвратило бы опасность замерзания электролита и ограничило коэффициент запаса номинальной емкости относительно разрядной. Но даже поддержание температуры в шкафу в пределах оптимальной существенно облегчит выбор батареи и сделает ее работу более предсказуемой.
Оставьте свои контактные данные, и наши специалисты свяжутся с вами, для консультации или оформления заказа
Источник