Аккумуляторная батарея ток разряда 5 а. На что смотреть при выборе автомобильного аккумулятора? Видео: Как и какой выбрать аккумулятор для автомобиля

Аккумуляторная батарея – важнейшая составляющая систем резервного и автономного электроснабжения отдельных электрических приборов или целых объектов промышленного и бытового назначения. На сегодняшний день широкое применение получили аккумуляторы свинцово-кислотного типа (AGM VRLA и GEL VRLA), OPZS, OPZV, а также никель-кадмиевые (Ni-Cd) и литий-ионный типы (Li-ion, LiFePO4, Li-pol).

Возникновение химических источников питания началось еще в 1800 году, когда известный итальянский ученый Алессандро Вольта поместил пластины из меди и цинка в кислоту и получил непрерывное напряжение (Вольтов столб). Современные свинцово-кислотные аккумуляторы, как понятно из названия, состоят из свинца и кислоты, где положительно заряженным элементом является свинец, а отрицательно заряженным – оксид свинца. Самая распространенная аккумуляторная батарея состоит из шести банок по 2В и имеет общее напряжение 12В.

Технические характеристики аккумуляторных батарей

Качество аккумуляторов можно определить по нескольким важным свойствам:

Емкость, Ампер/час;

Напряжение, Вольт;

Допустимая глубина разряда, %;

Срок службы, лет;

Диапазон рабочих температур, °С;

Саморазряд, %;

Габариты, мм;

Ток заряда, А;

Совет! i> Обязательно учитывайте, что все приведенные производителем характеристики батарей указываются для температуры 20 – 25 °С, при снижении и повышении температуры окружающей среды, где будет эксплуатироваться аккумулятор, показатели характеристик изменяются, как правило, он снижаются.

Емкость аккумулятора

Данный параметр отражает количество энергии, которую может сохранить батарея, измерение производится в Ампер*часах. На текущий момент в Украине можно купить аккумуляторы емкостью от 0,6 до 4000Ач. К примеру, батарея с емкостью 200Ач способна обеспечить электропитанием нагрузку током 2А в течение 100 часов, или током 8А в течение 25 часов и т. д. Обязательно учитывайте, что при увеличении потребляемого тока будет происходить снижение емкость аккумуляторной батареи, именно по этой причине производители указывают емкость с дополнительным параметром – С.

Дополнительная, но очень важная характеристика маркируемая латинской буквой «C» с числовым параметром, как правило от 1 до до 48 часов и указывает на емкость аккумуляторной батареи при разряде в определенный промежуток времени (C1, C5, C10, C20 и т.д.). Значение C10 принято считать стандартным значением и подавляющее количество производителей указывает емкость при 10-ти часовом разряде. К примеру, емкость 100Ач при C10 означает, что батарея обеспечит данную емкость при 10-ти часовом разряде, эта же батарея при C5 будет иметь меньшую емкость – 80Ач при C5, а если разряд будет происходить с течение 20 часов, то емкость возрастет и составит около 115Ач при С20. Таким образом, при выборе емкости аккумуляторной батареи необходимо обязательно учитывать время в течение которого будет осуществляется разряд, это имеет большое значение.

Рисунок №1.

Совет! Обратите внимание, что некоторые производители и торгующие организации могут указывать значение емкости при C20. Это сделано для искусственного завышение показателя при неизменной стоимости аккумулятора.

В процессе эксплуатации емкость будет постепенно снижаться, это естественный процесс «старения» батареи, который возникает из-за снижения плотности свинцовых пластин и частичной потери первичного свинца положительных и отрицательных пластин. Высокая интенсивность использования и глубокие разряда приведут к быстрому износу положительных и отрицательных платин аккумулятора и выходу его из строя. Чтобы этого не происходило, необходимо предусматривать резервный запас емкости. Для увеличения емкости батарейного кабинета применяются несколько аккумуляторов с параллельным соединением.

Напряжение батареи

Уровень напряжения – ключевая характеристика по которой происходит выбор аккумулятора. На сегодняшний день распространены элементы и аккумуляторы со следующими значениями напряжения: 1.2, 2.4, 6, 12В. Батарейной банк с более высоким напряжением (24, 48, 96В и т. д.) собирается при помощи нескольких 12В аккумуляторов с последовательным типом подключения.

При помощи измерения уровня напряжения можно оценить степень заряженности и степень износа необслуживаемых типов батарей (AGM и GEL VRLA) Измерение напряжения производится в течение нескольких часов, когда аккумулятор полностью бездействует и отключен от зарядного устройства. Нормальный уровень для AGM батарей считается от 13 до 13,2В.

Допустимая глубина разряда

Различные типы и подтипы аккумуляторов имеют рекомендованные параметры глубины разряда. Ниже приведена таблица №1 в которой указаны наиболее распространенные характеристики аккумуляторов допустимой и рекомендованной глубины разряда.

Тип батареи

Таблица №1. Значения допустимых и рекомендованных значений разряда аккумуляторов.

Уровень разряда является ключевым фактором в сроке службы аккумулятора на ряду с интенсивностью эксплуатации. Даже самую дорогую и качественную свинцово-кислотную батарею можно вывести из строя за 7-10 дней, если производить полный 100% разряд до напряжения 9В несколько раз подряд.

Наиболее стойким к глубоким разрядам являются литий-ионные и никель-кадмиевые, а также специализированные свинцово-кислотные батареи, которые были оптимизированы разработчиками для глубоких разрядов. Обычно такие серии содержат в названии слово «Deep», что в переводе означает «Глубоко».

Срок службы аккумулятора

Современные свинцово-кислотные батареи оптимизированы для разнообразных режимов работы. Одни имеют меньший срок службы, но обеспечивают более высокую разрядную характеристику, другие – больший, но подходят для редких разрядов и работы в буферном режиме и т. д. Поэтому если производителем указан срок службы 10 лет, это информация соответствует идеальному режиму эксплуатации, когда не превышается циклический ресурс и, что еще более важно, глубина разряда. Приведем пример: если производитель указал, что срок службы аккумулятора 10 лет и допускается число циклов заряд/разряд – 600 с глубиной 50%. Аккумулятор может отслужить указанный срок при идеальных условиях эксплуатации и не более чем пяти циклах в месяц. Этот режим полностью соответствует буферному типу.

Срок эксплуатации целиком зависит от количества совершенных циклов заряда и разряда, а также зависит от окружающей среды, где установлена батарея. Как уже отмечалось выше, чем сильнее разряжается аккумулятор и чем дольше он находятся разряженном состоянии, тем меньше он прослужит. Чем выше окружающая температура, тем активнее проходит химическая реакция и тем сильнее поддаются разрушению свинцовые пластины.

В таблице №2 приведены примерные значения срока службы и циклического ресурса аккумуляторов в зависимости от их типов. Данные соответствуют для оптимальной температуры эксплуатации 20 – 25°С.

Тип аккумулятора	Циклический ресурс при глубине разряда	Срок службы, лет
Тип аккумулятора		Срок службы, лет

Таблица №2. Ресурс в зависимости от типа аккумуляторов.

Рисунок №2.

Диапазон рабочей температуры

За исключением литий-ионного типа, где используется минерал – литий, принцип работы аккумуляторов основан на химических элементах и взаимодействии между ними. Поэтому практически все основные характеристики аккумуляторов зависят от температуры окружающей среды. Как правило, при повышении температуры срок эксплуатации снижается, причем если температура выше ~35°С, срок службы свинцово-кислотные AGM батарей сократится вдвое.

Уровень температуры окружающей среды также оказывает влияние на доступную емкость аккумулятора. При снижении температуры происходит падение емкости. При –20°С емкость батареи снизится на 30 – 40% от номинального значения.

Рисунок №3.

Рисунок №4.

Саморазряд аккумулятора

Саморазряд – характерное явления для аккумуляторов всех типов. Данный показатель отражает степень самопроизвольной потери емкости в процессе простоя после полного заряда. Характеристика саморазряда указывается в процентном соотношении за определенный промежуток времени, чаще всего в месяц.

В качестве примера можно рассмотреть 100Ач батарею AGM VRLA типа, которая была полностью заряжена и в течение месяца не использовалась. Среднее значение саморазряда для AGM VRLA типа составляет порядка 1,5%, соответственно через месяц емкость составит порядка 98,5Ач.

На показатели саморазряда оказывает влияние температура окружающей среды. При повышении температуры, показатель будет расти. Причиной возникновения саморазряда служит выделение молекул кислорода на электроде положительного заряда, а повышение температуры является катализатором данного процесса.

Рисунок №5.

Ток заряда

Сила тока которым осуществляется заряд аккумуляторной батареи напрямую зависят от емкости заряжаемой батареи. Свинцово-кислотные АКБ заряжаются 10 – 30% током от номинальной емкости, в зависимости от системы, могут применяться и менее мощные зарядные устройства.

Внимание! Нельзя заряжать аккумуляторы высоким током, это ведет к необратимым химическим реакциями существенно снижает эксплуатационные характеристики батареи.

Рисунок №6.

Габариты и вес батарей

В зависимости от емкости аккумуляторов размеры и вес изменяются, за редким исключением могут быть изменения размера при одинаковой емкости. Существуют общепризнанные размеры небольших аккумуляторов до 250Ач, которые применяются как встроенные источники питания для систем бесперебойного питания, детских игрушек, гольф-каров, поломоечных машин и т. д. В зависимости от производителя присоединительные размеры могут отличаться от десятых до нескольких миллиметров.

Совет! Обращайте внимание на высоту аккумулятора без клемм и с клеммами, некоторые производители указывают два значения высоты.

Автономные источники питания – аккумуляторные батареи, видятся в современных технологиях неотъемлемым элементом практически любых проектов. Для автомобильной техники аккумулятор тоже конструктивная часть, без которой немыслима полноценная эксплуатация транспорта. Всеобщая полезность аккумуляторов очевидна. Но технологически эти приборы всё-таки до конца не совершенны. Например, явное несовершенство отмечается частым зарядом аккумуляторов. Конечно же, здесь актуален вопрос, каким напряжением заряжать аккумулятор, чтобы сократить частоту подзарядки и сохранить все его рабочие свойства на длительный срок эксплуатации?

Досконально вникнуть в тонкости процессов заряда / разряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (автомобильных ) помогут определения базовых параметров аккумуляторов:

ёмкость,
концентрация электролита,
сила тока разряда,
температура электролита,
эффект саморазряда.

Под ёмкостью батареи аккумуляторов принимается электричество, отдаваемое каждой отдельной аккумуляторной банкой в процессе её разряда. Как правило, значение ёмкости выражается ампер-часами (А/ч).

На корпусе аккумуляторной батареи для автомобиля указывается не только номинальная ёмкость, но также стартерный ток при пуске автомобиля на холодную. Пример маркировки — аккумулятор производства Тюменского завода

Ёмкость разряда аккумулятора, обозначенная на технической бирке производителем, считается номинальным параметром. Помимо этой цифры, значимым для эксплуатации является также параметр ёмкости заряда. Необходимое значение заряда вычисляется формулой:

Сз = Iз * Тз

где: Iз – зарядный ток; Тз – время заряда.

Цифра, указывающая разрядную ёмкость батареи аккумуляторов, напрямую связана с другими технологическими и конструктивными параметрами и зависима от условий эксплуатации. Из конструктивно-технологичных свойств аккумулятора влияние на ёмкость разряда оказывают:

активная масса,
применяемый электролит,
толщина электродов,
геометрические размеры электродов.

Среди технологических параметров значимой для ёмкости батареи аккумуляторов также является степень пористости активных материалов и рецептура их приготовления.

Внутренняя структура свинцово-кислого автомобильного аккумулятора, куда входят так называемые активные материалы — пластины минусового и плюсового полей, а также иные компоненты

Не остаются в стороне и эксплуатационные факторы. Как показывает практика, сила разрядного тока в паре с электролита также способны оказывать влияние на параметр ёмкости аккумулятора.

Влияние концентрации электролита

Завышенный уровень концентрации электролита способствует сокращению срока службы аккумулятора. Условия работы батареи с высокой концентрацией электролита приводят к активизации реакции, результатом которой становится образование коррозии на плюсовом электроде аккумуляторной батареи.

Поэтому важно оптимизировать значение , учитывая те условия, в которых эксплуатируется аккумулятор и требования, предъявляемые производителем по отношению к таким условиям.

Оптимизация концентрации электролита аккумуляторной батареи видится одним из важных моментов эксплуатации прибора. Контроль уровня концентрации необходим обязательно

К примеру, для условий с умеренным климатом, рекомендованный уровень концентрации электролита для большей части автомобильных аккумуляторов доводят под плотность 1,25 – 1,28 г/см 2 .

А когда актуальна эксплуатация приборов применительно к жаркому климату, концентрация электролита должна соответствовать плотности 1,22 – 1,24 г/см 2 .

Аккумуляторы — сила тока разряда

Процесс разряда АКБ логично разделить условно на два режима:

Длительный.
Короткий.

Для первого события характерным видится разряд при малых токах на протяжении относительно длительного временного периода (от 5 до 24 часов).

Для второго события (короткий разряд, стартерный разряд), напротив, характерными являются большие токи в коротком промежутке времени (секунды, минуты).

Увеличение разрядного тока провоцирует снижение ёмкости батареи аккумуляторов.

Зарядное устройство Телетрон, которое успешно применяется для работы с кислотно-свинцовыми автомобильными батареями. Несложная электронная схема, но высокая эффективность действия

Пример:

Есть АКБ с ёмкостью 55 А/ч с рабочим током на клеммах 2,75А. При нормальных условиях окружающей среды (плюс 25-26ºС) ёмкость АКБ находится в пределах 55-60 А/ч.

Если разрядить батарею кратковременным током величиной 255 А, что эквивалентно увеличению номинальной ёмкости в 4,6 раза, номинальная ёмкость снизится до 22 А/ч. То есть, практически вдвое.

Температура электролита и саморазряд аккумулятора

Разрядная ёмкость аккумуляторных батарей естественным образом снижается, если падает температура электролита. Падение температуры электролита влечёт за собой увеличение степени вязкости жидкой составляющей. Как следствие, увеличивается электрическое сопротивление активного вещества.

Отключенная от потребителя, полностью бездействующая , имеет свойства терять ёмкость. Объясняется такое явление химическими реакциями внутри прибора, проходящими даже в условиях полного отключения от нагрузки.

Под влияние окислительно-восстановительных реакций попадают оба электрода – минусовой и плюсовой. Но в большей степени процессом саморазряда охвачен электрод отрицательной полярности.

Реакция сопровождается образованием водорода в газообразном виде. При увеличении концентрации в растворе электролита серной кислоты, отмечается увеличение плотности электролита от значения 1,27 г/см 3 до 1,32 г/см 3 .

Это соразмерно с 40%-ым увеличением скорости эффекта саморазряда на минусовом электроде. Прирост скорости саморазряда дают также и примеси металлов, входящие в структуру электрода отрицательной полярности.

Саморазряд автомобильного аккумулятора после продолжительного хранения. При полном бездействии, при отсутствии нагрузки батарея утратила значительную часть ёмкости

Нужно отметить: любые металлы, присутствующие в составе электролита и других компонентов аккумуляторов, способствуют усилению эффекта саморазряда.

Соприкасаясь с поверхностью отрицательного электрода, эти металлы вызывают реакцию, в результате которой начинается выделение водорода.

Некоторая часть существующих примесей исполняет роль переносчика зарядов от плюсового электрода к минусовому. При этом имеют место реакции восстановления и окисления ионов металлов (то есть опять же процесс саморазряда).

Бывают и такие случаи, когда АКБ утрачивает заряд от загрязнений на корпусе. За счёт загрязнений создаётся проводящий слой, замыкающий плюсовой и минусовой электроды

Помимо внутреннего саморазряда, не исключается внешний саморазряд аккумулятора автомобиля. Причиной такого явления может стать высокая степень загрязнённости поверхности корпуса АКБ.

Например, пролитый на корпус электролит, вода или иные технические жидкости. Но в этом случае эффект саморазряда легко устраняется. Достаточно лишь очистить корпус батареи и содержать его всегда в чистоте.

Заряд автомобильных аккумуляторов

Начнём от ситуации бездействия прибора (в отключенном состоянии). Каким напряжением или током заряжать аккумулятор автомобиля, когда прибор находится на хранении?

В условиях хранения АКБ основная цель зарядки направлена на компенсацию саморазряда. В этом случае зарядка обычно выполняется малыми токами.

Диапазон значений заряда, как правило, от 25 до 100 мА. При этом напряжение заряда необходимо поддерживать в границах 2,18 – 2,25 вольт по отношению к единичной аккумуляторной банке.

Выбор условий заряда аккумулятора

Зарядный ток аккумулятора обычно настраивается на определённую величину в зависимости от заданного времени подзаряда.

Подготовка автомобильной батареи аккумуляторов для подзарядки в режиме, который требуется определить с учётом технологических свойств и технических параметров при эксплуатации АКБ

Так, если предполагается заряжать аккумулятор в течение 20 часов, оптимальным параметром тока заряда считается величина, равная 0,05С (то есть 5% от номинальной ёмкости аккумулятора).

Соответственно, значения будут пропорционально увеличиваться, если менять один из параметров. К примеру, при 10-и часовой зарядке, сила тока уже составит 0,1С.

Заряд двухступенчатым циклом

При таком режиме изначально (первая ступень) осуществляется заряд током 1,5С до состояния, когда напряжение на отдельной банке достигнет значения 2,4 вольта.

После этого переводят зарядное устройство на режим по току заряда величиной 0,1С и продолжают заряжать до полного набора ёмкости 2 – 2,5 часа (вторая ступень).

Напряжение заряда в режиме второй ступени варьируется в пределах 2,5 – 2,7 вольта для одной банки.

Форсированный режим заряда

Принцип форсированного заряда предполагает установку значения зарядного тока на уровне 95% от номинальной ёмкости батареи – 0,95С.

Способ достаточно агрессивный, но позволяет всего за 2,5-3 часа зарядить аккумулятор практически полностью (на практике 90%). До 100% ёмкости зарядка форсированным режимом отнимет 4 – 5 часов времени.

Контрольно-тренировочный цикл

Практика эксплуатации автомобильных АКБ отмечает положительный результат, когда контрольно-тренировочный цикл применяется к новым аккумуляторным батареям, ещё не побывавшим в работе

Для этого варианта оптимальным является зарядка с параметрами, вычисленными простой формулой:

I = 0.1 * С20;

Заряжают до момента, когда напряжение на отдельно взятой банке составит 2,4 вольта, после чего уменьшают величину зарядного тока до значения:

I = 0.05 * C20;

При таких параметрах продолжают процесс до полного заряда.

Контрольно-тренировочный цикл охватывает также практику разряда, когда АКБ разряжается небольшим током 0,1С до уровня общего напряжения 10,4 вольта.

При этом степень плотности электролита поддерживается на уровне 1,24 г/см 3 . После разряда прибор заряжают по стандартной методике.

Общие принципы зарядки свинцово-кислотных АКБ

На практике применяют несколько способов, каждый из которых имеет свои сложности и сопровождается разным объёмом финансовых издержек.

Определиться, каким способом заряжать аккумуляторную батарею, несложно. Другой вопрос — какой результат будет получен от применения того или иного способа

Самым доступным и простым методом считается заряд постоянным током при напряжении 2,4 – 2,45 вольт/банка.

Процесс заряда продолжается до тех пор, когда величина тока будет оставаться постоянной в течение 2,5-3 часов. При таких условиях аккумулятор считается полностью заряженным.

Между тем большее признание среди автомобилистов получила методика комбинированного заряда. В этом варианте действует принцип ограничения начального тока (0,1С) до момента достижения заданного напряжения.

Затем процесс продолжается при постоянном напряжении (2,4В). Для этой схемы допустимо повышение первоначального тока заряда до 0,3С, но не более того.

Аккумуляторы, работающие в буферном режиме, рекомендуется заряжать при низких напряжениях. Оптимальные значения заряда: 2,23 – 2,27 вольта.

Глубокий разряд — устранение последствий

Прежде всего, следует подчеркнуть: восстановление АКБ до номинальной ёмкости возможно, но при условии, когда имели место не более 2-3 глубоких разрядов.

Заряд в таких случаях выполняется постоянным напряжением величиной равной 2,45 вольта на банку. Также допускается заряжать током (постоянным) величиной 0,05С.

Процесс восстановления АКБ может потребовать двух-трёх отдельных циклов заряда. Чаще всего для достижения полной ёмкости зарядку проводят именно в 2-3 цикла

Если заряд проводится напряжением 2,25 – 2,27 вольта, рекомендуется выполнить процесс дважды или трижды. Так как при малых напряжениях достичь номинала ёмкости в большинстве случаев не удаётся.

Конечно же, следует учитывать влияние окружающей температуры в процессе выполнения восстановления. Если температура окружающей среды находится в границах 5 – 35ºС, напряжения заряда изменять не требуется. В иных условиях потребуется корректировка заряда.

Видео по контрольно-тренировочному циклу АКБ

Метки:

При выборе и эксплуатации АКБ нужно обращать внимание на ее основные свойства. Технические характеристики автомобильных аккумуляторов позволят определить целесообразность использования устройств на конкретной модели транспортного средства.

[ Скрыть ]

Устройство и назначение аккумуляторных батарей в авто

Основная особенность конструкции любого типа АКБ заключается в том, что он состоит из нескольких батарей. Они называются банками и монтируются внутри конструкции. В 12-вольтных устройствах такие элементы рассчитаны примерно на 2 вольта, они соединяются друг с другом последовательным образом.

Конструкция АКБ включается в себя:

Непосредственно банки. Данные компоненты выполнены в виде набора пластин различной полюсности. Друг от друга они изолированы посредством кислото-упорных сепараторов.
Корпус конструкции. Обычно производится из эбонита либо кислото-упорного пластика. Внутри корпуса располагаются специальные отсеки, в которые монтируются банки.
Сама полюсная пластина производится из свинца и выполнена в виде решетки. В ячейки, расположенные внутри, впрессовывается состав пористого типа, который предназначен для увеличения площади соприкосновения с рабочей жидкостью - электролитом. Данное активное вещество производится из свинцового порошка, в него также добавляется серная кислота, а в отрицательные пластины — сернокислый борий. При изготовлении батареи эти элементы заряжаются, что приводит к формированию диоксида свинца в плюсовых устройствах. В отрицательных образуется губчатый металл.
Раствор электролита заливается в банки АКБ. Жидкость используется для передвижения заряженных элементов от отрицательного полюса к положительному. Рабочий раствор производится из дистиллята (очищенной воды), а также серной кислоты.

Сама по себе батарея является одним из основных компонентов в транспортном средстве. Функционируя в бортовой сети машины вместе с генераторным устройством, АКБ является источником электрической энергии.

О конструктивных особенностях автомобильных батарей рассказал пользователь Аккумуляторщик.

Функции, которые выполняет приспособление:

Запуск силового агрегата. В момент, когда генераторный узел еще не запущен, напряжение от АКБ подается на стартерное устройство при пуске.
Обеспечение питания током всего электрооборудования транспортного средства при выключенном двигателе.
Возможность запитки приборов и устройств машины во время движения, когда генераторный узел перегружен.

Поскольку ограничена, не рекомендуется длительно использовать устройство и включать все потребители энергии при отключенном моторе. Батарея, работая в паре с генераторной установкой, выполняет сглаживание пульсаций электротока в сети машины.

Основные типы АКБ

Устройства делятся между собой по таким параметрам:

состав внутренних пластин;
технологическое исполнение.

В мотоциклетной технике устанавливаются АКБ, рассчитанные на 6 вольт, в автомобильной — на 12 В, а в грузовых авто — на 24 В.

В зависимости от состава пластин

По этому свойству АКБ разделяются на:

малосурьмянистые;
гибридные;
кальциевые;
гелиевые;
щелочные;
литий-ионные.

Канал «Книга отзывов» вкратце рассказал о разновидностях автомобильных батарей и нюансах их выбора.

Малосурьмянистые аккумуляторы

В таких устройствах используются пластины с уменьшенным объемом сурьмы (менее 5 процентов), что дает возможность снизить интенсивность испарения жидкости из раствора электролита. Это позволяет автовладельцам не доливать постоянно дистиллированную воду в банки. Но это не значит, что такие АКБ не нуждаются в обслуживании (они считаются малообслуживаемыми). Частичная потеря раствора присутствует, поэтому периодически автовладельцам необходимо проверять уровень жидкости и добавлять ее.

Основные преимущества:

Пониженная степень саморазряда устройства во время хранения, если сравнивать с традиционными сурьмянистыми моделями.
Устойчивость к электрическим параметрам бортовой сети машины. При появлении скачков напряжения основные свойства АКБ не пострадают. Поэтому многие специалисты рекомендуют использовать подобный тип АКБ на транспортных средствах российского производства. Для таких авто характерно нестабильное напряжение в электросети.
Доступная стоимость по сравнению с другими типами АКБ.

Гибридные аккумуляторы

Данный вид батарей маркируется символами Ca+ либо Ca/Sb на корпусе. Решеточные элементы электродов в них могут выполняться по разным методикам. Плюсовые составляющие производятся с добавлением сурьмы, а минусовые — по кальциевой технологии. Гибридный тип устройств был создан с целью объединить положительные характеристики других разновидностей батарей. Но в итоге все свойства получились средними.

По сравнению с устройствами малосурьмянистого типа расход рабочей жидкости в таких аккумуляторах меньше, но значительно больше, чем в кальциевых. Основным преимуществом данного вида батарей является высокая устойчивость к глубокому разряду, а также перепадам напряжения в бортовой сети машины.

Подробно о гибридных разновидностях устройств и особенностях их эксплуатации рассказал пользователь Аккумуляторщик.

Кальциевые аккумуляторы

Основное отличие данного типа заключается в использовании кальция в свинцовых решетках вместо сурьмы, это позволило снизить величину испарения жидкости. Такие аккумуляторы имеют на корпусе маркировку Ca/Ca. Это свидетельствует об использовании кальция в решетках обоих электродов — отрицательных и положительных.

В зависимости от производителя в состав приспособления может добавляться серебро, что позволяет:

снизить величину внутреннего сопротивления устройства;
повысить коэффициент полезного действия;
увеличить значение емкости.

Но одной из основных особенностей кальциевых батарей стало снижение интенсивности электролиза, в результате чего раствор рабочей жидкости практически не испаряется. Благодаря этому у автовладельца пропадает возможность периодической диагностики уровня и замера плотности. Кроме того, такие АКБ характеризуются пониженной степенью саморазряда. Данный параметр по сравнению с устаревшими сурьмянистыми устройствами меньше приблизительно на 70%.

Это позволяет аккумулятору намного дольше хранить эксплуатационные свойства, если он не используется. Замена сурьмы на кальций позволила повысить величину напряжения, которое требуется для запуска процесса электролиза — с 12 до 16 вольт. Соответственно, для таких устройств переразряд не критичен.

Недостатки, характерные для кальциевых приспособлений:

Такие аккумуляторы более чувствительны к повышенному разряду по сравнению с традиционными АКБ. Батарее достаточно около трех сильных циклов, что приведет к необратимому снижению емкости. Соответственно, в итоге аккумулятор сможет накапливать меньше тока и будет менее мощным. Потребуется замена устройства.
Из-за этого недостатка потребителю необходимо регулярно следить за состоянием бортовой сети машины. Кальциевые устройства более чувствительны к стабильности электрических параметров в авто. Перепады напряжения негативно отразятся на функционировании аккумуляторов в целом. Перед выполнением монтажа АКБ необходимо удостовериться, что генераторный узел исправен. Также требуется диагностика регуляторного приспособления и прочего оборудования, влияющего на величину напряжения.
Стоимость кальциевых устройств значительно выше по сравнению с малосурьмянистыми. Такие АКБ обычно устанавливаются на современные иномарки, обладающие стандартными набором функций. Речь идет о транспортных средствах, в которых установлено качественное оборудование и гарантируется стабильность электрических параметров.

Покупая кальциевый аккумулятор, надо помнить, что при работе подобного устройства не допускается глубокий разряд.

Об особенностях зарядки такого типа автомобильных батарей рассказал канал «Avto-Blogger».

Гелевые аккумуляторы

Подобные устройства производятся по технологиям GEL и AGM, в них используется электролит в связанном виде. Данный тип батарей позволил решить проблему безопасного применения. В традиционных аккумуляторах рабочая жидкость может вытечь из конструкции при повреждении корпуса либо его переворачивании. А сама серная кислота — агрессивный состав, представляющий опасность для человеческого организма. В гелиевых устройствах раствор электролита помещается в связанное состояние, что способствует снижению его текучести.

Также данная технология позволила снизить величину осыпания активной составляющей пластин. Единственное различие между устройствами AGM и GEL состоит в методе связывания рабочей жидкости. В первом случае раствором пропитывается пористое стекловолокно, расположенное между пластинами. А во втором — жидкость переводится в гелеобразный вид посредством использования соединений кремния в составе.

В результате того, что жидкий электролит в конструкции практически не применяется, такие аккумуляторы не боятся использования в наклонном положении. Но все же эксплуатировать батареи в перевернутом состоянии не рекомендуется.

Основные преимущества гелевых устройств:

Низкая величина саморазряда. Поэтому их можно хранить длительное время без необходимости подзарядки.
Устойчивость к воздействию вибраций.
Основное достоинство заключается в способности аккумулятора выдавать высокий пусковой ток независимо от заряда устройства. Причем практически при полном разряде. Это позволяет увеличить ресурс эксплуатации, поскольку после запуска двигателя аккумулятор все равно зарядится.
Способность выдерживать большое число циклов заряда-разряда. В среднем этот показатель составляет около двухсот.

Основным недостатком АКБ является ее высокая чувствительность. Заряд данного типа устройств должен выполняться меньшей величиной тока, если сравнивать с традиционными кислотно-свинцовыми моделями. Для подзарядки аккумулятора должны использоваться ЗУ, обладающие специальными характеристиками. Также такой тип устройств очень требователен к стабильности параметров электрической сети транспортного средства.

При работе в условиях серьезных холодов значительно снижается проводимость гелеобразного раствора жидкости, поэтому АКБ может вести себя некорректно. В идеале ресурс эксплуатации таких устройств составляет около десяти лет, но по факту не стоит рассчитывать больше, чем на семь. В современных транспортных средствах такие аккумуляторы используются редко, что обусловлено их высокой стоимостью по сравнению с другими типами. Они нашли широкое применение в мотоциклетной технике, а также водных транспортных средствах.

Канал «Avto-Blogger» подробно рассказал о преимуществах и недостатках, характерных для гелиевых АКБ авто.

Щелочные аккумуляторы

В составе аккумулятора вместо кислоты используется щелочь. В автомобильных транспортных средствах они применяются редко, поскольку из всего многообразия есть только два типа стартерных АКБ. Устройства комплектуются плюсовыми и минусовыми пластинами, первые имеют покрытие из гидроксида или метагидроксида, а вторые — из кадмия и железа.

Сами пластинные элементы устанавливаются в специальные конверты, но они производятся из стали. Внутрь устройств запрессовывается активная масса, что позволяет увеличить устойчивость батареи к воздействию вибраций. Надо учитывать, что в щелочных АКБ используется разное количество плюсовых и минусовых электродных элементов. Обычно на один положительный компонент больше. Пластинные элементы устанавливаются по краям конструкции и подключаются к корпусу АКБ.

Основные достоинства щелочного типа батарей:

Такие устройства проще переносят перезаряд. АКБ можно длительно хранить без эксплуатации, причем ее свойства не будут нарушены.
Щелочные устройства лучше функционируют в условиях пониженных температур.
Данный тип аккумуляторов характеризуется более низким саморазрядом по сравнению с кислотными устройствами.
Вредные испарения в конструкции практически отсутствуют.
Щелочные батареи позволяют накапливать большую емкость на единицу массы. В итоге при использовании в качестве тяговых АКБ они позволяют отдавать ток в течение длительного времени.

Минусы, характерные для щелочного типа устройств:

Такие батареи обладают меньшим напряжением, по сравнению с кислотно-свинцовыми. В итоге для достижения необходимого параметра в конструкции устройства надо объединить большее количество банок. Это способствует увеличению габаритных размеров АКБ.
Стоимость щелочных устройств намного больше по сравнению с кислотными.

На сегодняшний день щелочный тип АКБ производится только для некоторых моделей грузовых машин. Основная сфера их использования — тяговые батареи, какие устанавливаются в складскую технику, погрузчики. Применение щелочных устройств на легковых транспортных средствах пока не целесообразно.

Об особенностях обслуживания такого типа батарей рассказал канал «Nesh24».

Литий-ионные аккумуляторы

Подобный вид устройств считается перспективным в плане вспомогательного источника тока. В качестве носителей в них используются ионы лития. Сам материал электродных элементов может меняться с совершенствованием данной технологии. Изначально для этого использовался металлический литий, но со временем он был заменен графитом в результате повышенной взрывоопасности. В качестве положительных элементов на более старых АКБ применяются литийные оксиды с добавлением кобальта либо марганца.

Сегодня вместо этого состава используются литий-ферро-фосфатные сплавы. Это обусловлено их меньшей стоимостью и пониженной токсичностью. Такие составы проще перерабатываются.

Основные преимущества данного типа аккумуляторов:

Высокая удельная электроемкость на единицу массы устройства.
Напряжение отдельного компонента значительно выше по сравнению с традиционными кислотно-свинцовыми АКБ. Этот параметр составляет 4 вольта для каждой банки. У классических аккумуляторов — 2 В.
Пониженная степень саморазряда.

Недостатки, присущие для литий-ионных аккумуляторов, не позволяют их массово устанавливать на транспортные средства:

Такие батареи чувствительны к работе в условиях пониженных температур. Когда на улице мороз, ток в АКБ, который она отдает, уменьшается.
Небольшое количество циклов заряда-разряда, составляющее около пятисот.
Старение устройств. При длительном хранении ресурс эксплуатации аккумулятора падает в результате снижения емкости приспособления. За два года этот показатель может снизиться на 20%.
Литий-ионные устройства более чувствительны к глубокому разряду.
Такие батареи не могут похвастаться высокой мощностью. Этот показатель слишком низкий, чтобы устройство можно было использовать в качестве стартерного.

Игорь Цветков предоставил видеоролик, в котором подробно описана процедура производства литий-ионных АКБ.

В зависимости от технологического исполнения

В этом плане устройства делятся на:

необслуживаемые;
малообслуживаемые;
обслуживаемые.

Необслуживаемые

Такой тип АКБ появился на современных автомобилях еще в 80-х годах прошлого века. Эти аккумуляторы считаются наиболее дорогими, в их конструкции не предусмотрены отверстия для добавления раствора электролита. Они характеризуются наличием высокого пускового тока, а ресурс эксплуатации выше примерно на 20-30%. Для качественной работы необслуживаемым батареям необходимо стабильное напряжение в бортовой сети. Такие устройства плохо относятся к длительным попыткам запуска двигателя, когда в работе систем зажигания или питания имеются сбои.

Малообслуживаемые

Обладают доступом к каждой банке. Для эффективного функционирования требуют изредка контроля объема и плотности рабочего раствора. На практике такой тип батарей демонстрирует хорошие эксплуатационные свойства, хотя с технической точки зрения они устарели.

Обслуживаемые

Считается одним из наиболее дешевых типов устройств. Данный вид аккумуляторов нуждается в частой диагностике и контроле уровня рабочей жидкости. Из-за технических особенностей электролит в них быстро испаряется. Основным недостатком является разрушение битумной мастики, которая используется для фиксации корпуса. В результате этого конструкция теряет герметичность, увеличивается концентрация кислотных паров в моторном отсеке, что приводит к окислению клеммных зажимов.

Пользователь Аккумуляторщик подробно рассказал о нюансах технического обслуживания автомобильных батарей.

Технические характеристики АКБ

При покупке следует смотреть на следующие технические характеристики автомобильных аккумуляторов:

емкость;
электродвижущая сила;
ток холодной прокрутки;
внутреннее сопротивление и напряжение;
полярность;
степень заряженности;
особенности конструкции;
срок эксплуатации и хранения;
саморазряд батареи.

Емкость

Данный параметр дает возможность оценить количество электричества, которое отдает АКБ при разряде до минимального значения. Величина замеряется в Ампер-часах. Определить номинальный показатель емкости можно по специальной технологии. АКБ разряжается до момента, пока величина напряжения не составит 10,5 вольт, причем разряд происходит силой тока, которая составляет 4% от заявленного параметра. Процедура выполняется на протяжении двадцати часов, а температура рабочей жидкости при ее проведении должна составить в диапазоне 18-27 градусов.

Если емкость АКБ составляет 50 Ач, то к ее клеммам подсоединяется нагрузка током 2 ампера. Это может быть лампа, рассчитанная на 24 Ватта для использования в 12-вольтной сети. Устройство разряжается до 10,5 вольт. Общее время для выполнения задачи при идеальном состоянии АКБ составит около 25 часов. В ходе использования показатель емкости всегда снижается и концом эксплуатации можно считать момент, когда этот параметр составит 40% от заявленного.

Чтобы точно определить рабочую величину, потребуется нагрузочная вилка, которая включает в себя:

сопротивление;
вольтметр;
контактные элементы;
рукоятку;
корпус устройства.

Клеммы прибора соединяются с выводами АКБ, затем надо засечь время, когда величина напряжения упадет до 6 вольт. Если аккумулятор работает идеально, то этот параметр составит не меньше трех минут. Величина температуры рабочей жидкости должна быть около 25 градусов.

Пользователь Юрий Крым подробно рассказал об измерении данного параметра в домашних условиях.

Значение емкости батареи зависит от нескольких характеристик:

число пластин и тип конструкции, по которому они расположены;
значение температуры жидкости;
величина разрядного тока, а также режим разряда;
степень изношенности устройства.

Емкость является единственным параметром, который позволяет максимально охарактеризовать состояние аккумулятора. Для увеличения ресурса эксплуатации в кислотных АКБ следует использовать минимальную часть от общей величины до зарядки устройства. Если происходит глубокий разряд, срок использования батареи значительно падает.

Электродвижущая сила

Эта характеристика определяет величину напряжения на выводах приспособления без воздействия внешних нагрузок, при отсутствии утечки. Рабочий параметр замеряется с помощью тестера, в качестве которого можно использовать мультиметр либо вольтметр. На электродвижущую силу влияет две характеристики — плотность рабочего состава, а также температура жидкости. Чем больше первая величина, тем выше параметр ЭДС.

При температуре аккумулятора 18 градусов и значении плотности 1,27 г на см3 величина электродвижущей силы составит 2,12 вольт для одной банки. Соответственно, если батарея состоит из шести элементов, то общее значение будет 12,7 вольт. По параметру электродвижущей силы не получится точно определить состояние АКБ. Эта величина позволяет распознать критические проблемы в работе устройства, например, замыкание пластин.

Ток холодной прокрутки

Данная величина часто именуется пусковой. Параметр маркируется на корпусе аккумулятора рядом с показателем емкости. Для определения параметра холодной прокрутки АКБ надо охладить до температуры -18 градусов. Затем производится ее разрядка пусковым током на протяжении тридцати секунд. В соответствии с ГОСТом данная величина должна составить не меньше 8,4 вольт. После двух с половиной минут разряда этот параметр может опуститься на уровень не ниже 6 вольт.

Внутреннее сопротивление и напряжение

Данная величина включает в себя параметры:

пластинчатых элементов;
раствора рабочей жидкости;
сепараторных устройств;
крепежных соединений и т. д.

Величина внутреннего сопротивления снижается при росте показателя емкости аккумулятора. Этот параметр возрастает при падении температуры, а также заряда устройства. При регулярном использовании автомобиля АКБ не заряжается до конца приблизительно на 15-20%, поэтому специалисты рекомендуют периодически выполнять ее подзарядку. Это связано с функционированием генераторной установки. Данный узел может вырабатывать не более 14,5 вольт, но необходимый заряд устройство позволяет выдавать в случае, когда обороты коленвала составляют 2 тысячи в минуту.

Соответственно, процедура подзарядки оптимально выполняется при разгоне автомобиля либо когда машина движется на высокой скорости по трассе. В таком режиме работы полное восстановление емкости возможно только при функционировании на протяжении двенадцати часов. Величину напряжения, которое выдает генераторный узел, повысить не получится, поскольку это приведет к началу процесса электролиза и испарению жидкости.

Пользователь Misha343 рассказал о практическом вычислении внутреннего сопротивления АКБ автомобиля.

Полярность

Данная характеристика определяет расположение батареи в моторном отсеке машины. В продаже можно встретить аккумуляторы с прямой и обратной полярностью. Отличить их несложно. Повернув устройство клеммами на себя, в аккумуляторе с прямой полярностью отрицательный вывод находится справа, а положительный — слева. Если характеристика обратная, то будет наоборот.

Российские производители выпускают аккумуляторы с прямой полярностью, а зарубежные — преимущественно с обратной.

Непосредственно могут иметь различные стандарты:

Европейский Тип 1. Диаметр положительного вывода составляет 1,95 см, а отрицательного — 1,79 см.
Азиатский стандарт 3. Положительный контакт имеет диаметр 1,27 см, а отрицательный — 1,11 см.

Степень заряженности

На данный технический параметр влияют различные характеристики, поэтому точно определить его значение будет проблематично. Узнать степень заряженности позволит только многофункциональное зарядное оборудование, оснащенное сложной электроникой. Но для использования батареи достаточно знать оценочные величины. Рабочий параметр можно определить по значению напряжения, а также плотности раствора. Первая характеристика для заряженной батареи с жидким электролитом составляет примерно 12,7 вольт, а для гелиевых устройств — в диапазоне 13-13,4 В.

Таблица взаимосвязи степени заряженности с другими параметрами АКБ

Особенности конструкции

Большинство современных устройств для легковых транспортных средств весят около 14-20 килограмм. Почти всегда производитель указывает точную массу на этикетке с другими свойствами и параметрами АКБ. В случае с типоразмерами ситуация обстоит иначе. В продаже можно найти аккумуляторы, выполненные в различных исполнениях.

Но почти все разновидности устройств относятся к одному из этих типоразмеров:

Европейский. Приспособления, выполненные в таком корпусе, имеют высоту 19 см. Клеммные выводы устанавливаются в углублениях конструкции.
Азиатский. В таких аккумуляторах высота корпуса может составить от 22 до 25 см. Клеммные зажимы выступают за саму конструкцию АКБ.
Американский. В подобных устройствах контактные выходы располагаются сбоку. Но на российском рынке найти данные аккумуляторы проблематично.

В плане технологической конструкции все батареи можно разделить на три типа, о которых сказано выше:

необслуживаемые;
обслуживаемые;
малообслуживаемые.

Срок эксплуатации и хранения

Если аккумулятор не используется, то его ресурс сохранения будет небольшим. В полностью разряженном состоянии и без электролита устройство может пролежать до двух лет. Но гарантийный ресурс хранения АКБ составит только один год. Если будут соблюдаться основные правила применения, то общий срок эксплуатации увеличится на четыре года в среднем. При правильном и своевременном техническом обслуживании ресурс использования батареи может составить до восьми лет.

Пользователь Аккумуляторщик подробно рассказал о сроке эксплуатации АКБ и нюансах, которые влияют на его снижение.

Саморазряд батареи

Этот показатель представляет собой процесс снижения величины емкости приспособления, пока оно простаивает. Процедура происходит в результате появления окислительно-восстановительных процессов на электродных элементах различной полярности. Но минусовая часть устройства страдает больше, что обусловлено взаимодействием свинца от пластин с серной кислотой из рабочего раствора. Такой процесс приводит к выделению водорода. Степень растворения свинца увеличивается при возрастании параметра плотности рабочего раствора электролита.

Кроме того, процедура саморазряда может провоцироваться загрязнениями, образующимися на поверхности батареи. Рабочий раствор, вода и другие жидкости способствуют созданию неблагоприятных условий для функционирования АКБ, в частности, ее разряду. Это происходит благодаря образованию проводящей пленки между контактными выводами АКБ.

Особенности процедуры саморазряда, которые надо знать автовладельцу:

Когда температура падает, этот параметр снижается, а если она составит 0 градусов, то он почти прекращается. Поэтому не рекомендуется хранение аккумуляторов в помещениях, где жарко. АКБ должна быть заряженной.
Процедура саморазряда становится активной, когда ресурс эксплуатации батареи приближается к концу. Этому способствует подзарядка устройства при глубоком разряде.
Данный параметр можно уменьшить, если вовремя заливать в АКБ чистую серную кислоту с дистиллятом. Эти вещества позволят сделать электролит.
Процедура саморазряда происходит более активно на протяжении 24 часов после последней подзарядки аккумулятора.
Если батарея теряет 1% емкости за сутки, это считается нормальным.

Канал «НИк86 авто-стройка» подробно рассказал о причинах саморазряда устройств.

Техника безопасности при эксплуатации и обслуживании АКБ

Чтобы обеспечить длительную работу приспособления, надо учитывать следующие нюансы использования:

Устройство должно быть надежно зафиксировано в моторном отсеке машины.
Если производится замер параметра плотности рабочей жидкости и ее замена, необходимо пользоваться средствами защиты. Речь идет об очках и резиновых перчатках. Если электролит попадет на кожу, пораженный участок необходимо обработать раствором воды с пищевой содой.
Не допускается замыкание клемм АКБ друг с другом. Это может привести к выходу из строя электрооборудования и даже взрыву батареи.
Прежде чем подзаряжать приспособление, необходимо открутить пробки из банок. Это нужно, когда батарея относится к категории обслуживаемых.
Не допускается хранение аккумулятора, если он разряжен. Это приведет к быстрой сульфатации электродных элементов, в результате чего снизится емкость устройства.
При подключении надо обязательно соблюдать полярность. Если батарея заряжена, то ее запас энергии высокий. Соответственно, при неправильном подсоединении клемм может произойти поломка АКБ.
Не допускается самостоятельное вскрытие корпуса приспособления. Попадание раствора электролита на кожу приведет к химическому ожогу.

Видео «Нюансы проведения технического обслуживания АКБ»

Пользователь Аккумуляторщик подробно рассказал об особенностях профилактики автомобильных аккумуляторных батарей в домашних условиях.

Для безопасной эксплуатации аккумуляторных батарей необходимо придерживаться следующих правил:

Не создавать цепь короткого замыкания между клеммами батареи, поскольку значительный ток короткого замыкания заряженной батареи способен расплавить контакты клемм и нанести термический ожог.
Не хранить аккумуляторные батареи в разряженном состоянии. В этом случае происходит сульфатация электродов и батареи значительно снижают свою емкость.
Подключать аккумуляторную батарею в устройство только в правильном соответствии с полярностью. Заряженная батарея имеет значительный запас энергии и способна при неправильном подключении вывести устройство из строя.
Не вскрывать корпус батареи. Содержащийся внутри гелеобразный электролит способен вызвать химический ожог кожи.
Утилизировать отслужившую свой срок батарею в соответствии с правилами утилизации для изделий, содержащих тяжелые металлы.

Технические характеристики

Разрядные характеристики аккумуляторных батарей

Наиболее важными показателями качества АБ являются: емкость, напряжение, габариты, вес, стоимость, допустимая глубина разряда, срок службы, КПД, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также, необходимо учитывать, что все характеристики производитель дает при определенной температуре — обычно 20 или 25 °С. При отклонениях от этого напряжения, характеристики меняются, и обычно в худшую сторону.

Значения напряжения и емкости обычно входят в название модели батареи. Например: — батарея напряжением 12 вольт и емкостью 200 ампер*часов, гелевая, глубокого разряда. Это значит, что батарея может выдать в нагрузку энергию 12 х 200 = 2400 Вт*ч при 10 часовом разряде током в 1/10 от емкости. При больших токах и быстром разряде емкость батареи понижается. При меньших токах — обычно увеличивается. Это можно видеть на графике разрядных характеристик аккумуляторных батарей. Также, нужно смотреть на разрядные характеристики на конкретные батареи. Иногда производители в названии пишут завышенную емкость аккумулятора, которая имеет место только в идеальных условиях — так, например, делает Haze (у аккумуляторов Haze реальная емкость процентов на 10-20 ниже, чем указано в названии батареи).

При разряде током в 0,1 С время работы составляет 10 часов и батарея полностью выдаст в нагрузку аккумулированную энергию. При разряде током 2 С (в 20 раз большим) время работы будет около 15 минут (1/4 часа) и при этом батарея выдаст в нагрузку только половину аккумулированной энергии. При больших токах разряда это значение еще меньше. Зачастую в источниках бесперебойного питания аккумуляторные батареи работают в еще более тяжелых режимах, при которых токи разряда достигают 4 С. При этом время разряда сравнимо с 5 минутами и батарея выдает в нагрузку менее 40% энергии.

Емкость батареи

Количество энергии, которое может быть сохранено в батарее, называется ее емкостью. Она измеряется в ампер-часах. Одна АБ емкостью 100 Ач может питать нагрузку током 1 А в течение 100 часов, или током 4 А в течение 25 часов, и т.п., хотя емкость батареи снижается при увеличении разрядного тока. На рынке продаются батареи емкостью от 1 до 2000 Ач.

Для увеличения срока службы свинцово-кислотной АБ желательно использовать только малую часть ее емкости до повторной зарядки. Каждый процесс разряда-заряда называется зарядным циклом, причем не обязательно полностью разряжать аккумулятор. Например, если вы разрядили аккумулятор на 5 или 10% и затем снова зарядили его — это тоже считается как 1 цикл. Конечно, количество возможных циклов будет сильно отличаться при различной глубине разряда (см. ниже). Если возможно использовать более 50% энергии, запасенной в АБ до ее заряда, без заметного ухудшения ее параметров, такая батарея называется батареей «глубокого разряда» .

Можно повредить батареи, если перезарядить их. Максимальное напряжение кислотных АБ должно быть 2,5 вольта на элемент, или 15 В для 12-ти вольтовой батареи. Многие фотоэлектрические батареи имеют мягкую нагрузочную характеристику, поэтому при увеличении напряжения ток заряда снижается значительно. Поэтому всегда необходимо использовать специальный контроллер заряда для . В случае применения ветроэлектрических станций или микроГЭС, такие контроллеры также обязательны.

Напряжение

Напряжение на аккумуляторе зачастую является основным параметром, по которому можно судить о состоянии и степени заряженности аккумулятора. Особенно это относится к герметизированным аккумуляторам, у которых не возможно измерить плотность электролита.

Напряжение при заряде, разряде и отсутствии тока очень сильно отличаются. Для определения степени заряженности аккумулятора измеряют напряжение на его клеммах при отсутствии как зарядного, так и разрядного токов в течение как минимум 3-4 часов. За это время напряжение обычно успевает стабилизироваться. Значение напряжения при заряде или разряде ничего не скажет от состоянии или степени заряженности АБ. Примерная зависимость степени заряженности аккумулятора от напряжения на его клеммах в режиме холостого хода, приведена в таблице ниже. Это типичные значения для стартерных аккумуляторов с жидким электролитом. Для герметизированных аккумуляторов (AGM и гелевых) обычно эти напряжения немного выше (нужно запрашивать производителя) — например, AGM батареи полностью заряжены, если напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В).

Степень заряженности

Степень заряженности зависит от очень многих факторов, и точно ее могут определить только специальные зарядные устройства с памятью и микропроцессором , которые отслеживают как заряд, так и разряд конкретного аккумулятора в течение нескольких циклов. Этот метод наиболее точный, но и наиболее дорогой. Однако он сможет сэкономить много денег при обслуживании и замене аккумуляторов. Применение специальных устройств, контролирующих работу аккумуляторов по степени их заряженности, позволяет очень сильно повысить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов. Ряд предлагаемых нами контроллеров для солнечных батарей имеют встроенные устройства вычисления степени заряженности аккумулятора и регулируют заряд в зависимости от ее величины.

Для определения степени заряженности можно использовать также следующие 2 упрощенных метода.

Напряжение на аккумуляторе . Этот способ наименее точный, но требует только наличия цифрового вольтметра, способного измерять десятые и сотые доли вольта. Перед измерениями нужно отсоединить от аккумулятора всех потребителей и все зарядные устройства и подождать как минимум 2 часа. Затем можно измерить напряжение на терминалах аккумулятора. Ниже в таблице приведены напряжения для аккумуляторов с жидким электролитом. Для полностью заряженной новой AGM или гелевой батареи напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В). По мере старения аккумуляторов это напряжение снижается. Можно измерять напряжение на каждой банке аккумулятора, чтобы найти неисправную банку (разделите напряжение для 12В на 6 для того, чтобы определить нужное напряжение на одной банке).
Второй метод определения степени заряженности — по плотности электролита . Этот метод подходит только для аккумуляторов с жидким электролитом.

Также, нужно подождать 2 часа перед измерениями. Для измерения используется ареометр. Обязательно наденьте резиновые перчатки и защитные очки! Держите рядом пищевую соду и воду на случай, если вода попадет на кожу.

Степень заряженности	Батарея 12В	Батарея 24 В	Плотность электролита
100	12.70	25.40	1.265
95	12.64	25.25	1.257
90	12.58	25.16	1.249
85	12.52	25.04	1.241
80	12.46	24.92	1.233
75	12.40	24.80	1.225
70	12.36	24.72	1.218
65	12.32	24.64	1.211
60	12.28	24.56	1.204
55	12.24	24.48	1.197
50	12.20	24.40	1.190
40	12.12	24.24	1.176
30	12.04	24.08	1.162
20	11.98	23.96	1.148
10	11.94	23.88	1.134

Срок службы аккумуляторов

Неправильно определять срок службы аккумуляторов в годах или месяцах. Срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.

Само понятие «количество рабочих циклов «заряда-разряда» аккумулятора» относительное, так как сильно зависит от различных факторов. Кроме того, значение количества рабочих циклов, например для одного типа аккумулятора, не является универсальным понятием, так как зависит от технологии, различной у каждого из производителей.Срок службы аккумуляторов определяется в циклах, поэтому время работы в годах — приблизительное и рассчитано для типичных условий работы. Поэтому, если, например, в рекламе указано, что срок службы аккумуляторов составляет 12 лет, это значит, что производитель посчитал срок службы для буферного режима с средним числом циклов заряд-разряд 8 в месяц. Например, для AGM аккумуляторов Haze указывается срок службы 12 лет и максимальное число циклов 1200 при разряде на 20%. В год получается 100 таких циклов, в месяц — около 8.

Еще один важный момент — в процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается. Все характеристики по количеству циклов обычно приводятся не до полной смерти аккумулятора, а до момента потери им 40% своей номинальной емкости. Т.е, если производителем приведено количество циклов 600 при 50% разряде, это значит, что через 600 идеальных циклов (т.е. при температуре 20С и разряде током одной величины, обычно 0,1С) полезная емкось аккумулятора будет 60% от начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена аккумулятора.

Свинцово-кислотные АБ, предназначенные для использования в системах автономного электроснабжения имеют, срок службы от 300 до 3000 циклов в зависимости от типа и глубины разряда. В системах на базе ВИЭ батарея может разрядиться гораздо сильнее, чем при буферном режиме. Для обеспечения длительного срока службы, в типичном цикле разряд не должен превышать 20-30% емкости АБ, а глубокий разряд — не более 80% емкости. Очень важно сразу же после разряда заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы. Длительное нахождение (более 12 часов) в разряженном или не полностью заряженном состоянии приводит к необратимым последствиям в аккумуляторах и снижению их срока службы.

Как определить, что аккумулятор уже близок к окончанию своего срока службы? Очень просто — у аккумулятора повышается внутреннее сопротивление, это приводит к более быстрому росту напряжения при заряде (и, соответственно, снижению времени, требуемого для заряда), и более быстрому разряду аккумулятора. Если заряд производится током, близким к предельно допустимому, умирающий аккумулятор будет нагреваться при заряде сильнее, чем раньше.

Максимальные токи заряда и разряда

Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно ее емкости. Обычно для аккумуляторов максимальный ток заряда не должен превышать 0,2-0,3С. Превышение зарядного тока ведет к сокращению срока службы аккумуляторов. Мы рекомендуем устанавливать максимальный ток заряда не более 0,15-0,2С. Смотрите характеристики на конкретные модели аккумуляторов для определения максимального зарядного и разрядного токов.

Саморазряд

Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены в отсутствие внешнего потребителя тока.

Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCD аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH – немного больше, а для Li-ION пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев.

Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Глубокий его разряд и последующий заряд увеличивают ток саморазряда.

Саморазряд аккумуляторов в основном обусловлен выделением кислорода на положительном электроде. Этот процесс еще больше усиливается при повышенной температуре. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.

В некоторой степени саморазряд зависит от качества использованных материалов, технологического процесса изготовления, типа и конструкции аккумулятора. Потери емкости могут быть вызваны повреждением сепаратора, когда образования слипшихся кристаллов пробивают его. Сепаратором принято называть тонкую пластину, разделяющую положительный и отрицательный электроды. Это обычно происходит из–за неправильного обслуживания аккумулятора, его отсутствия или применения несоответствующих или некачественных зарядных устройств. У изношенного аккумулятора пластинки электродов разбухают, слипаясь друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда, при этом поврежденный сепаратор невозможно восстановить проведением циклов заряда/разряда.

ГЛОССАРИЙ

Емкость (С) — энергия, которую способен отдать аккумулятор в нагрузку, выражаемая в ампер-часах (А·ч, мA·ч). Она будет больше при следующих условиях: меньшем токе разряда, разряде с меньшими перерывами, более высокой температуре окружающей среды, а также более низком конечном напряжении.

Номинальная емкость — номинальное значение емкости: количество энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях.

Саморазряд — потеря емкости в отсутствие внешнего потребителя тока.

Срок службы батареи — наработка, при которой разрядная емкость сделается меньше определенной нормированной величины, обычно оценивается рабочим количеством циклов «заряд-разряд».

Понятие емкости АКБ

Емкость аккумуляторной батареи является одной из ее важнейших технических характеристик. Под этим термином понимают количество времени, которое способен питать источник автономной энергии подключенных к нему электропотребителей. Другими словами – это максимальное количество электроэнергии, накапливаемое АКБ за полный цикл зарядки. Единицей измерения емкости является А·ч (ампер-час), для небольших батарей – мА·ч (миллиампер-час).

Пример расчета необходимой емкости

Как известно расчет потребленной мощности производится в Вт, а емкость батареи для ИБП – в А·ч. Чтобы рассчитать требуемую емкость аккумуляторов для питания той или иной техники необходимо произвести некоторый пересчет. Для лучшего понимания рассмотрим конкретный пример. Допустим, имеется критичная нагрузка 500 Вт, требующая резервирования в течение 3 часов. Так как величина накопленной энергии зависит не только от емкости батареи, но и ее напряжения, для расчета делим общую мощность резервируемого оборудования на их рабочее напряжение (часто путают с напряжением холостого хода полностью заряженной батареи). Для стандартного 12В аккумулятора, величина необходимой емкости батареи составит:

Q= (P· t) / V· k

где Q – необходимая емкость аккумулятора, А·ч;

V – напряжение каждой аккумуляторной батареи, В;

t – время резервирования, ч;

k – коэффициент использования емкости аккумуляторов (количества электрической энергии, допустимой к использованию потребителями).

Необходимость введения коэффициента обусловлена возможностью неполного заряда АКБ. Вдобавок к этому, сильный (глубокий) разряд, следующий после небольшого количества рабочих циклов заряда и разряда, ведет к преждевременному износу и выходу из строя батареи. К примеру, если новый аккумулятор разряжать на 30% от его общей емкости, после чего сразу производить его зарядку, способен выдержать около 1000 подобных циклов. В случае если величина разряда уменьшится до 70%, то количество данных циклов снизится примерно на 200.

Итого, получаем, что для питания данной нагрузки в течение указанного периода времени потребуется:

Q= 500·3/ 12·0,7 = 178,6 А·ч.

Это минимально необходимая емкость аккумуляторных батарей для рассматриваемого случая. В идеале лучше брать источник энергии с небольшим запасом (около 20%) для того, чтобы каждый раз не разряжать его полностью – это поможет сохранить рабочие характеристики батареи в течении как можно большего периода времени.

Q= 178,6·1,2 = 214,3 А·ч.

Значит для решения поставленной задачи необходимо приобрести аккумуляторы суммарной емкостью не менее 215 А·ч. При использовании ИБП в паре с генератором величину поправочного коэффициента емкости рекомендуется снизить до 0,4, поскольку в такой связке батареи чаще всего применяются для поддержания непрерывного электропитания, пока не включится электростанция и вся нагрузка не переключится на нее. При этом если в значение коэффициента 0,4 закладывать потери емкости аккумулятора при его старении, обусловленные особенностью импульсного преобразователя и другие, то в среднем разряд аккумулятора может достигать 50% от его номинальной емкости.

В том случае, когда для резервирования нагрузки используется несколько аккумуляторов, количество накопленной в них энергии абсолютно не зависит от типа их соединения – параллельного, последовательного, либо смешанного. Учитывая данную особенность необходимо подставлять в формулу определения суммарной емкости аккумуляторов напряжение одной батареи, но при этом допускается использование только АКБ с одинаковыми техническими характеристиками.

Показатели аккумуляторных батарей, с которыми неразрывно связано понятие емкости

Зависимость емкости аккумулятора от тока его разряда .

В основе данной зависимости лежит следующий факт: когда защищаемая нагрузка подключается к аккумулятору без использования преобразователя, то величина тока, потребляемого батареей неизменна. При этом время функционирования подключенных электропотребителей определится, как отношение отбираемой емкости к потребляемому току. В более привычном виде данная формула записывается следующим образом:

где Q – емкость аккумулятора, А·ч (мА·ч);

T – время разряда батареи, ч.

Если имеем дело с большими величинами потребляемого тока, то реальные показатели мощности зачастую ниже номинальных, указанных в паспорте.

Зависимость емкости аккумулятора от энергии

Сегодня среди пользователей достаточно распространенным является мнение о том, что емкость аккумуляторной батареи является величиной, полностью характеризующей его электрическую энергию, накопленной АКБ заряженной на 100%. Это утверждение является не совсем корректным. Здесь еще необходимо сделать оговорку на то, что способность накапливать энергию у батареи напрямую зависит от ее напряжения и чем оно будет выше, беем большее количество энергии сможет накопить аккумулятор. На самом деле электрическая энергия определяется как произведение показателей тока заряда, напряжения батареи и времени протекания этого тока:

где W – энергия накопленная батареей, Дж;

U – напряжение аккумулятора, В;

I – постоянный ток разряда аккумулятора, А;

T – время разряда батареи, ч.

Исходя из того, что произведение тока и времени заряда дает нам емкость АКБ (как было рассмотрено выше), то получается, что электрическая энергия аккумулятора находится путем перемножения номинального напряжения батарее и ее емкости:

где W – энергия накопленная батареей, Вт·ч;

Q – емкость аккумулятора, А·ч;

U – напряжение аккумулятора, В.

При последовательном подключении нескольких аккумуляторов одинаковой емкости, общий показатель данной связки равен сумме емкостей всех АКБ, входящий в ее состав. В таком случае энергия полученного аккумуляторного блока определится, как произведение электроэнергии одной батареи на их количество.

Понятие энергетической емкости аккумулятора

Не менее полезным для потребителя показателем аккумуляторных батарей является их энергетическая емкость, измеряемая в таких единицах, как Вт/элемент. Данное понятие характеризует способность аккумулятора за определенный непродолжительный период времени, который чаще всего составляет не более 15 минут, в режиме постоянной мощности. Наибольшее распространение данный показатель получил в США, но в последнее время набирает популярность и среди потребителей многих других стран. Для приближенного расчета емкости аккумуляторной батареи, измеряемой в А·ч по величине его энергетической емкости в Вт/элемент для периода 15 минут, пользуются формулой:

W – энергетическая емкость аккумулятора, Вт/элемент.

Понятие резервной емкости аккумулятора

Для автомобильных аккумуляторов выделяют еще одну характеристику – резервную емкость, которая говорит о способности батареи питать электрооборудование движущегося авто, когда штатный генератор транспортного средства не работает. Данный параметр также больше известен в США и называется «reserve capacity». Он измеряется в минутах разряда батареи величиной тока в 25 А. Для приблизительной оценки номинальной емкости аккумулятора по его показателю резервной емкости, указной в минутах, необходимо воспользоваться формулой:

где Q – емкость аккумулятора, А·ч;

T – резервная емкость аккумулятора, мин.

Емкость аккумулятора и его заряд (заряженность)

Еще одним достаточно популярным заблуждением является отождествление понятий емкости батареи для и ее заряда (заряженности). Расставим все точки над «и». Под емкостью понимают максимальный потенциал аккумулятора, то есть количество энергии, которое он сможет накопить в полностью заряженном состоянии. Заряд же в свою очередь и представляет собой эту энергию, необходимую для питания нагрузки в автономном режиме. Отсюда вывод, что величина заряда одной и той же батареи может быть разной в зависимости от времени зарядки АКБ, а величина ее емкости в разряженном и заряженном состоянии одинакова. Здесь можно провести аналогию со стаканом, в который наливают воду. Объем прибора и будет представлять собой емкость – это величина не зависящая от того полный стакан или пустой, а самая наливаемая вода – это заряд.

От каких факторов еще зависит емкость аккумулятора?

Ток разряда

Те показатели емкости аккумуляторов, которые можно встретить в их технической документации и на корпусе изделия, производитель указывает исходя из результатов тестовых замеров, производимых по вышеуказанной формуле (Q = I·T) при стандартной длительности разряда (10, 20, 100 часов и т.д.). Соответственно обозначается и емкость – Q10, Q20 и Q100, а также ток разряда – I10, I20 I100. В таком случае величина тока, протекающего через нагрузку при времени разряда 20 часов определится по формуле:

Следуя данной логике можно предположить, что при разряде, длящемся четверть часа (15 мин) ток будет равен Q20 х 4. Однако это не так, как показывает практика, в случае 15-минутного разряда емкость стандартной свинцовой батареи составит не более половины его номинальной емкости. Соответственно величина параметра I0,25 будет чуть менее Q20 х 2. Отсюда можно сделать вывод, что такие характеристики, как время и ток разряда являются не пропорциональными друг другу.

Конечное напряжение разряда

Каждый раз при разряде аккумулятора напряжение на нем постепенно падает, а по достижению так называемого конечного напряжения разряда обязательно необходимо произвести отключение АКБ. При этом, чем ниже данная характеристика, тем соответственно выше будет фактическая емкость батареи. Как правило, производители указывают на собственных аккумуляторах минимальную величину конечного напряжения разряда, которая в свою очередь зависит от того каким током производится разряд. Случаются ситуации, когда напряжения источника энергии падает ниже этой величины (забыли вовремя отключить аккумулятор или этого нельзя было сделать, так как в течение длительного периода нельзя было обесточивать нагрузку). Тогда возникает явление, называемое глубоким разрядом АКБ. Если часто допускать глубокий разряд батареи, она может быстро выйти из строя.

Износ аккумулятора

Как принято считать, новый аккумулятор обладает номинальной емкостью (той, которую указывает производитель). Однако реальная величина данного показателя может немного отличаться – быть меньше заявленной по причине длительного хранения на складе, либо после нескольких полных циклов заряда и разряда и непродолжительной работы в буферном режиме немного увеличиться. Дальнейшая эксплуатация батареи, а также его хранение неизменно ведут к физическому изнашиванию источника энергии, его старению и постепенному выходу из строя.

Температура

Такой важный фактор, как окружающая температура в месте, где используется аккумулятор, очень сильно влияет на емкость последнего. В случае повышения температуры с 20°С до 40°С показатель емкости батареи возрастает на 5%, а при снижении до 0°С – уменьшается в среднем на 15%. Дальнейшее понижение температуры воздуха ведет к падению указанного параметра еще на 25% относительно номинальной величины.

Как проверить емкость аккумулятора?

Очень часто перед владельцем б/у аккумулятора встает задача определения его остаточной емкости. Классическим и нужно отдать должное самым надежным и эффективным способом проверки фактической емкости аккумулятора считается контрольный разряд. Под данным термином понимают следующую процедуру. Аккумуляторную батарею сперва полностью заряжают, после чего выполняют ее разряд постоянным током, при этом замеряют время, за которое она полностью разрядится. После этого рассчитывают емкость АКБ по уже известной формуле:

Величину постоянного тока разряда для большей точности расчета лучше подбирать таким образом, чтобы время разряда составляло около 10 или 20 часов (это зависит от времени разряда, при котором была рассчитана номинальная емкость батареи производителем). Затем полученные данные сравнивают с паспортными, и в случае если остаточная емкость будет меньше номинальной на 70-80%, АКБ подлежит замене, так как это явный признак сильного износа аккумулятора и его дальнейший износ будет протекать ускоренными темпами.

Основными недостатками данного метода являются сложность и трудоемкость в реализации, а также необходимость выведения аккумуляторов из эксплуатации на достаточно продолжительный период времени. Сегодня в большинстве устройств, использующих для своей работы аккумуляторные батареи, имеется функция самодиагностики – быстрой (всего за пару секунд) проверки состояния и работоспособности источников энергии, однако точность таких измерений не всегда высока.