Заряджання свинцево-кислотних акумуляторів

Метод CCCV та час заряджання

Свинцево-кислотний акумулятор використовує метод заряджання постійним струмом та постійною напругою (CCCV). Регульований струм підвищує напругу на клемах, доки не буде досягнуто верхньої межі напруги заряджання, після чого струм падає через насичення. Час заряджання становить 12–16 годин і до 36–48 годин для великих стаціонарних акумуляторів. Завдяки вищим струмам заряджання та багатоступеневим методам заряджання час можна скоротити до 8–10 годин, однак без повного заряджання. Свинцево-кислотний акумулятор є повільним і не може заряджатися так швидко, як інші акумуляторні системи.

Свинцево-кислотні акумулятори AGM/GEL

Надійні свинцево-кислотні акумулятори для максимальної ефективності роботи

Акумулятор Victron 12V/110Ah GEL Deep Cycle

 Є ідеальним вибором для застосувань, що вимагають надійного, довговічного і глибоко розрядного джерела живлення

Купити

Акумулятор Victron AGM Super Cycle 12V 125Ah (M8)

Завдяки технологіям електрохімії, цей акумулятор витримує до 300 циклів розряду до 100%, що робить його відмінним для автономних електричних систем

Купити

AGM акумулятор BB Battery MPL55-12 (12В 55Аг)

 AGM VRLA батарея з високим струмом розряду, спеціально розроблена для критичних навантажень у системах ДБЖ, телекомунікаціях та енергетиці.

Купити

Подивитися більше

Три етапи заряджання

За методом CCCV свинцево-кислотні акумулятори заряджаються у три етапи: [1] заряд постійним струмом, [2] допусковий заряд та [3] підтримуючий заряд. Заряд постійним струмом забезпечує основну силу заряду та займає приблизно половину необхідного часу заряду; допусковий заряд триває з меншим струмом заряду та забезпечує насичення, а підтримуючий заряд компенсує втрати, спричинені саморозрядом.

Повільне завершення заряду

Під час заряджання постійним струмом акумулятор заряджається приблизно до 70 відсотків за 5–8 годин; решта 30 відсотків заповнюються повільнішим повним зарядом, який триває ще 7–10 годин. Поповний заряд є важливим для нормальної роботи акумулятора і його можна порівняти з невеликим відпочинком після гарного прийому їжі. Якщо постійно його не заряджати, акумулятор зрештою втратить здатність приймати повний заряд, а його продуктивність знизиться через сульфатацію. Підтримувальний заряд на третьому етапі підтримує акумулятор у стані повного заряду. Рисунок 1 ілюструє ці три етапи.

Рисунок 1: Етапи заряджання свинцево-кислотного акумулятора

Регулювання напруги та температура

Акумулятор повністю заряджений, коли струм падає до встановленого низького рівня. Напруга підтримуючого заряду зменшується. Підтримуючий заряд компенсує саморозряд, який спостерігається у всіх акумуляторах.

Перемикання з 1-го етапу на 2-й відбувається плавно, коли акумулятор досягає встановленої межі напруги. Струм починає падати, коли акумулятор починає насичуватися; повний заряд досягається, коли струм зменшується до 3–5 відсотків від номінального значення в Аг. Акумулятор з високим струмом витоку може ніколи не досягти цього низького струму насичення, і таймер плато бере на себе роботу, щоб завершити заряд.

Зарядні пристрої Victron Energy

Високоякісні зарядні пристрої для довговічної служби та надійності роботи

Зарядний пристрій Victron Blue Smart IP22 Charger 12/30 (1)

 Ідеально підходить для використання в майстернях, а також для заряджання акумуляторів автомобілів, мотоциклів, човнів та кемперів.

Купити

Зарядний пристрій Blue Smart IP65 Charger 12/15

Завдяки класу захисту IP65, пристрій стійкий до пилу та води, що робить його ідеальним для використання в суворих умовах.

Купити

Зарядний пристрій Victron Phoenix Smart IP43 Charger 12/30 (3) 120/240V

Оснащений Bluetooth-інтерфейсом для простого налаштування й моніторингу через додаток VictronConnect. Висока ефективність та надійність роблять його ідеальним рішенням для комерційних, промислових та морських застосувань.

Купити

Подивитися більше

Правильне налаштування межі напруги заряду є критично важливим і коливається від 2,30 В до 2,45 В на елемент. Встановлення порогу напруги є компромісом, і експерти з акумуляторів називають це «танцями на шпильці». З одного боку, акумулятор потрібно повністю зарядити, щоб отримати максимальну ємність і уникнути сульфатації негативної пластини; з іншого боку, перенасичення через відсутність перемикання на підтримуючий заряд призводить до корозії решітки позитивної пластини. Це також призводить до газоутворення та втрати води.

Температура змінює напругу, і це ускладнює «танці на шпильці». Тепліше середовище вимагає трохи нижчого порогу напруги, а холодніше — вищого значення. Зарядні пристрої, що піддаються коливанням температури, оснащені датчиками температури для регулювання напруги заряду для оптимальної ефективності заряду.

Температурний коефіцієнт заряду свинцево-кислотного елемента становить –3 мВ/°C. Встановлюючи 25°C (77°F) як середню точку, напругу заряду слід зменшувати на 3 мВ на елемент для кожного градуса вище 25°C та збільшувати на 3 мВ на елемент для кожного градуса нижче 25°C. Якщо це неможливо, з міркувань безпеки краще вибрати нижчу напругу. У таблиці 2 порівнюються переваги та обмеження різних налаштувань пікової напруги.

Підзарядка та зберігання

Після повного заряджання до насичення, акумулятор не повинен залишатися на максимальній напрузі більше 48 годин і має бути знижений до рівня підтримуючої напруги. Це особливо важливо для герметичних систем, оскільки вони менш стійкі до перезаряджання, ніж затоплені системи. Заряджання понад задані межі перетворює надлишкову енергію на тепло, і акумулятор починає виділяти газ.

Рекомендована напруга підзарядки для більшості затоплених свинцево-кислотних акумуляторів становить від 2,25 В до 2,27 В/елемент. Великі стаціонарні акумулятори при температурі 25°C (77°F) зазвичай підтримують напругу 2,25 В/елемент. Виробники рекомендують знижувати напругу підзарядки, коли температура навколишнього середовища піднімається вище 29°C (85°F).

На рисунку 3 показано термін служби свинцево-кислотного акумулятора, який підтримується при напрузі плавного розряду від 2,25 В до 2,30 В/елемент та температурі від 20°C до 25°C (від 60°F до 77°F). Після 4 років експлуатації стають помітними постійні втрати ємності, що перетинають лінію 80 відсотків. Ці втрати більші, якщо акумулятор потребує періодичних глибоких розрядів. Підвищене нагрівання також скорочує термін служби акумулятора.

Рисунок 3: Втрата ємності в режимі очікування 

Не всі зарядні пристрої мають функцію підтримуючого заряду, і дуже мало дорожніх транспортних засобів мають таку функцію. Якщо ваш зарядний пристрій залишається на максимальному заряді та не падає нижче 2,30 В/елемент, вийміть його з зарядного пристрою після 48 годин заряджання. Заряджайте кожні 6 місяців під час зберігання; AGM кожні 6–12 місяців.

Ці описані налаштування напруги застосовуються до залитих елементів та акумуляторів із запобіжним клапаном тиску близько 34 кПа (5 фунтів на квадратний дюйм). Циліндричні герметичні свинцево-кислотні акумулятори, такі як елемент Hawker Cyclon, потребують вищих налаштувань напруги, а граничні значення повинні відповідати специфікаціям виробника. Недотримання рекомендованої напруги призведе до поступового зниження ємності через сульфатацію. Елемент Hawker Cyclon має налаштування запобіжного клапана тиску 345 кПа (50 фунтів на квадратний дюйм). Це дозволяє певній рекомбінації газів, що утворюються під час заряджання.

Старіючі акумулятори створюють труднощі при встановленні напруги підтримуючого заряду, оскільки кожен елемент має свій унікальний стан. З'єднані в ланцюг, усі елементи отримують однаковий струм заряду, і контролювати напругу окремих елементів, коли кожен з них досягає повної ємності, практично неможливо. Слабкі елементи можуть перезаряджатися, тоді як сильні елементи залишаються у стані виснаження. Струм підтримуючого заряду, який занадто високий для елемента, що згасає, може призвести до сульфатування сильного сусіда через недозаряд. Доступні пристрої для балансування елементів, які компенсують різницю в напрузі, спричинену дисбалансом елементів.

Пульсації напруги також створюють проблеми з великими стаціонарними акумуляторами. Пік напруги являє собою перезаряд, що спричиняє виділення водню, тоді як западина викликає короткочасний розряд, що створює стан голодування, що призводить до виснаження електроліту. Виробники обмежують пульсації напруги заряду до 5 відсотків.

Багато було сказано про імпульсну зарядку свинцево-кислотних акумуляторів для зменшення сульфатації. Результати неоднозначні, і виробники, а також сервісні техніки розділилися в думках щодо її переваг. Якби можна було виміряти сульфатацію та застосувати правильну кількість імпульсів, то засіб міг би бути корисним; однак, застосування ліків без знання основних побічних ефектів може бути шкідливим для акумулятора.

Більшість стаціонарних акумуляторів працюють у режимі підзарядки, і це працює досить добре. Інший метод — це гістерезисний заряд , який відключає струм підзарядки, коли акумулятор переходить у режим очікування. Акумулятор, по суті, зберігається і «позичається» лише час від часу для застосування підзарядки для поповнення втраченої енергії через саморозряд або коли застосовується навантаження. Цей режим добре працює для установок, які не споживають навантаження в режимі очікування.

Батарейні монітори

Відстежуй основні показники акумуляторів та будь у курсі стану твого акб

Батарейний монітор Victron BMV-700

Монітор підходить для AGM, GEL, а також літієвих батарей LiFePO4, і вимірює напругу, струм, спожиту ємність, час до розрядження, а також може опціонально відображати температуру батареї.

Купити

Батарейний монітор Victron SmartShunt 500A

Це інтелектуальний шунт з функціями повноцінного батарейного монітору, який підключається до вашого смартфона або GX-пристрою через вбудований Bluetooth або VE.Direct порт.

Купити

Батарейний монітор Victron SmartShunt 500A IP65

Вдосконалена версія популярного SmartShunt, розроблена для використання у вологих, пилових або морських умовах, з повним захистом корпусу за стандартом IP65

Купити

Подивитися більше

Свинцево-кислотні акумулятори завжди повинні зберігатися в зарядженому стані. Підзарядку слід проводити кожні 6 місяців, щоб запобігти падінню напруги нижче 2,05 В/елемент і сульфатації акумулятора. З AGM ці вимоги можна послабити.

Вимірювання напруги холостого ходу (НХЛ) під час зберігання забезпечує надійну індикацію стану заряду акумулятора. Напруга елемента 2,10 В за кімнатної температури показує заряд приблизно на 90 відсотків. Такий акумулятор знаходиться в хорошому стані та потребує лише короткочасного повного заряду перед використанням.

Зверніть увагу на температуру зберігання під час вимірювання напруги холостого ходу. Холодний акумулятор трохи знижує напругу, а теплий – підвищує. Використання OCV для оцінки стану заряду найкраще працює, коли акумулятор простояв кілька годин, оскільки заряд або розряд збуджує акумулятор і спотворює напругу.

Деякі покупці не приймають нові акумулятори, якщо напруга заряду (OCV) під час вхідного контролю нижче 2,10 В на елемент. Низька напруга свідчить про частковий заряд через тривале зберігання або високий саморозряд, спричинений мікрокоротким замиканням. Користувачі акумуляторів виявили, що акумулятори, що надходять з напругою нижчою за зазначену, мають вищий рівень відмов, ніж акумулятори з вищою напругою. Хоча власне обслуговування часто може забезпечити повну продуктивність таких акумуляторів, необхідний час та обладнання збільшують експлуатаційні витрати. (Зверніть увагу, що поріг прийнятності 2,10 В/елемент застосовується не до всіх типів свинцево-кислотних акумуляторів однаково.)

За правильної температури та достатнього струму заряду свинцево-кислотний акумулятор забезпечує високий рівень заряду ефективно. Винятком є ​​заряджання при температурі 40°C (104°F) та низькому струмі, як показано на рисунку 4. Що стосується високої ефективності, свинцево-кислотний акумулятор має цю чудову властивість, подібну до літій-іонного, яка ближче до 99%.

Рисунок 4: Ефективність заряджання свинцево-кислотного акумулятора 

Суперечка щодо швидкої зарядки

Виробники рекомендують швидкість заряду C на рівні 0,3 C, але свинцево-кислотні акумулятори можна заряджати з вищою швидкістю до 80% стану заряду (SoC) без утворення кисневих та водяних бар'єрів. Кисень генерується лише тоді, коли акумулятор перезаряджений. Триетапний зарядний пристрій CCCV запобігає цьому, обмежуючи напругу заряду до 2,40 В/елемент (14,40 В з 6 елементами), а потім знижуючи її до підтримуючого заряду приблизно 2,30 В/елемент (13,8 В з 6 елементами) при повному заряді. Це напруга нижче напруги виділення газів.

Тести показують, що теплий свинцево-кислотний акумулятор можна заряджати до 1,5°C, якщо струм помірний до повного заряду, коли напруга акумулятора досягає приблизно 2,3 В/елемент (14,0 В з 6 елементами). Найвищий рівень заряджання спостерігається при низькому рівні заряду (SoC) і зменшується в міру його заповнення. Стан акумулятора та температура також відіграють важливу роль під час швидкого заряджання. Переконайтеся, що акумулятор не «кипить» і не нагрівається під час заряджання. Слідкуйте за акумулятором під час заряджання вище рекомендованого виробником значення C-rate.

Полив

Поливання води – найважливіший крок у обслуговуванні затопленого свинцево-кислотного акумулятора; вимога, якою занадто часто нехтують. Частота поливання залежить від використання, методу заряджання та робочої температури. Надмірне заряджання також призводить до споживання води.

Новий акумулятор слід перевіряти кожні кілька тижнів, щоб оцінити потребу в зволоженні. Це гарантує, що верхня частина пластин ніколи не буде оголена. Гола пластина зазнає незворотних пошкоджень через окислення, що призведе до зниження ємності та нижчої продуктивності.

Якщо рівень електроліту низький, негайно заповніть акумулятор дистильованою або деіонізованою водою. У деяких регіонах може бути прийнятною водопровідна вода. Не заповнюйте акумулятор до потрібного рівня перед заряджанням, оскільки це може призвести до переповнення під час заряджання. Завжди доливайте електроліт до потрібного рівня після заряджання. Ніколи не додавайте електроліт, оскільки це порушить питому вагу та сприятиме корозії. Системи поливу усувають низький рівень електроліту, автоматично додаючи потрібну кількість води.