Ток подзаряда аккумуляторной батареи

Ток подзаряда аккумуляторной батареи

Напряжение аккумулятора при заряде превышает напряжение при разомкнутой цепи вследствие поляризации и внутрен­него падения напряжения. Если поддер­живать зарядный ток неизменным, на­пряжение аккумулятора постепенно по­вышается и к концу заряда достигает наибольшего значения, зависящего от тока и температуры. На рис. 27.5 приве­дены типичные характеристики аккуму­лятора при зарядном токе, равном 8-ча­совому разрядному, а именно: кривые напряжения U, плотности δ и темпера­туры θ электролита, объема газов и, вы­деляющихся в единицу времени. При не­изменном зарядном токе различают две стадии заряда: первая стадия характери­зуется относительно медленным повы­шением напряжения (см. пологую часть кривой U), вторая — быстрым повыше­нием напряжения и выделением газов на

электродах. Повышение напряжения на первой стадии заряда объясняется в основном поляризацией, вызванной уве­личением содержания кислоты в порах активной массы. Поляризация этого вида относительно невелика. На второй стадии заряда наблюдается значительно боль­шее повышение напряжения. Это объяс­няется следующим образом. Когда заряд приближается к концу, большая часть сульфата уже восстановлена в губчатый свинец на отрицательных пластинах и перекись свинца — на положительных. Концентрация ионов свинца начинает уменьшаться и становится, наконец, не­достаточной для переноса электрических зарядов. Если ток остается неизменным, параллельно с реакцией заряда начи­нается реакция электролиза воды. При этом водород выделяется на отрицатель­ных пластинах (катоде), а кислород — на положительных.

Реакция электролиза требует более высокого напряжения, чем реакция за­ряда. Начальному слабому выделению газа соответствует напряжение 2,3 В, среднему — 2,4 В и сильному — 2,5 В и выше. Если напряжение зарядного уст­ройства окажется недостаточным, ток будет постепенно спадать. При неизмен­ном токе количество выделяющихся га­зов и напряжение постепенно увеличи­ваются до тех пор, пока активный мате­риал не будет восстановлен. После этого весь ток используется исключительно на электролиз, а напряжение и коли­чество выделяющегося газа стабилизиру­ются на некотором уровне, зависящем от тока и температуры. Это указывает на то, что заряд окончен.

При заряде аккумулятора выделяется некоторое количество тепла и темпера­тура электролита повышается. Большая часть выделяющегося тепла является следствием несовершенства химического процесса и пропорциональна произведе­нию тока и ЭДС поляризации. Меньшая часть представляет собой джоулево тепло, пропорциональное квадрату тока и внутреннему сопротивлению.

Заряд, сопровождающийся сильным «кипением» электролита, вреден для ак­кумулятора, так как газы, вырываясь из

пор, разрушают активную массу положи­тельных пластин. Она скапливается на дне сосуда в виде темно-коричневого осадка. Повышение напряжения в конце заряда до 2,5-2,7 В недопустимо также для приемников энергии. Поэтому к кон­цу заряда целесообразно снижать заряд­ный ток.

Аккумуляторная батарея может быть заряжена при постоянном напряжении порядка 2,3 В на один аккумулятор и ниже, вплоть до 2,15 В. При этом ток постепенно уменьшается и к концу заряда достигает некоторого минимального значения (рис. 27.6). При таком заряде «кипение» электролита практически от­сутствует. Заряд при постоянном на­пряжении порядка 2,3 В требует значи­тельно большего времени, однако бата­рея получает 80—90% своей емкости в те­чение нескольких часов, после чего опять готова принять нагрузку. Восполнение остальной части заряда растягивается на длительное время. Если напряжение поддерживается равным 2,2 В на один аккумулятор, батарея постепенно втяги­вается в нормальное состояние подза-ряда.

Аккумулятор в режиме постоянного подзаряда. Термин «подзаряд» означает, что через полностью заряженный акку­мулятор проходит незначительный ток, достаточный только для компенсации саморазряда. Аккумулятор может нахо­диться в состоянии подзаряда неограни­ченное время и всегда готов полностью отдать запасенную в нем энергию. Он не подвержен опасности ненормальной

сульфатации пластин. Не происходит также выделения газов, вызывающих усиленный износ пластин.

Ток подзаряда зависит от размеров аккумулятора, его технического состоя­ния, плотности электролита и темпера­туры, поскольку эти факторы определяют саморазряд. Опыт показывает, что для поддержания аккумулятора в заряжен­ном состоянии к его зажимам должно быть приложено некоторое постоянное напряжение — напряжение подза­ряда. Необходимый подзарядный ток устанавливается автоматически в зави­симости от температуры. При повыше­нии температуры саморазряд увеличи­вается, р то же время при постоянном напряжении у зажимов увеличивается и зарядный ток вследствие усиления диф­фузии электролита и уменьшения ЭДС поляризации. Таким образом, увеличив­шийся с повышением температуры само­разряд компенсируется соответствую­щим увеличением зарядного тока.

Читайте также:  Как осовременить старую лакированную мебель

Напряжение подзаряда аккумулятора лежит в пределах от 2,15 до 2,25 В. Акку­муляторные заводы для новых аккуму­ляторов указывают среднее значение напряжения подзаряда. В процессе эксп­луатации батареи напряжение подзаряда подлежит корректировке.

Режим постоянного подзаряда яв­ляется нормальным режимом работы станционной аккумуляторной батареи. При этом обеспечиваются максималь­ная надежность и экономичность ее работы.

Уравнительный заряд. Замечено, что саморазряд аккумуляторов одной бата­реи или даже пластин одного аккумуля­тора не строго одинаков и изменяется в течение срока службы. Причиной неоди­накового саморазряда может явиться неодинаковая температура вследствие близости части аккумуляторов к прибо­рам отопительной системы или вследст­вие нагревания их солнечными лучами через окна и др. Аккумуляторы, темпера­тура которых выше, обладают большим саморазрядом.

У стационарной батареи, находящей­ся в режиме постоянного подзаряда, приблизительно через месяц после заряда

обнаруживается, что напряжение разных аккумуляторов и плотности их электро­лита неодинаковы, что является резуль­татом неодинакового саморазряда. Ак­кумуляторы, саморазряд которых боль­ше, «отстают», т. е. имеют напряжение и плотность электролита несколько ниже средних значений. Подзарядный ток для них недостаточен, они теряют свой заряд, и, если периодически не уравнивать заряд аккумуляторов, расхождение может сде­латься большим; при этом отстающие аккумуляторы подвержены опасности ненормальной сульфатации.

Уравнительные заряды имеют назна­чение привести все аккумуляторы бата­реи в одинаковое, полностью заряженное состояние и устранить опасность ненор­мальной сульфатации. С этой целью батареи должны подвергаться уравни­тельным зарядам не реже 1 раза в 3 мес. При этом напряжение поднимают до 2,33 В на элемент, ток увеличивается и отстающие аккумуляторы подзаряжа­ются. Аккумуляторы, имеющие полный заряд, неизбежно перезаряжаются. Урав­нительный заряд считается оконченным, когда напряжение и плотность электро­лита каждого аккумулятора, достигнув своих нормальных значений, остаются неизменными в течение определенного времени, в зависимости от тока или напряжения.

Метод заряда током постоянной силы.

Полный заряд АКБ происходит при подключении ее к источнику тока постоянной силы с напряжением до 16,2 В. Сила тока при 20-часовом заряде берется равной 1/20 Ср, а при 10-часовом — 1/10Ср (где Ср — номинальная емкость АКБ).

Преимуществом заряда током постоянной силы является возможность полного заряда батареи. Чем меньше зарядный ток, тем глубже заряд. Однако, не стоит впадать в крайность — при совсем низком токе время зарядки будет несравнимо большим. Наоборот, при очень большом токе батарея «закипит» значительно быстрее, но при этом не успеет зарядиться на все 100%.

К недостаткам данного метода относятся:

  • необходимость стабилизации силы тока,
  • обильное газовыделение,
  • возможность повышения температуры.

Для снижения указанных отрицательных эффектов применяют двухступенчатый режим заряда. В течение 1-й ступени производят заряд током 0,1Ср до достижения АКБ напряжения 14,4 В. Затем продолжают заряд током, уменьшенным в 2 раза.

Метод заряда при постоянном напряжении.

Данным методом можно зарядить АКБ до 90-95% номинальной емкости. Недостаток метода — значительный нагрев батареи из-за большой силы тока в начале заряда.

Напряжение источника, к которому подключена АКБ, выдерживается постоянным.

В зависимости от величины напряжения ток может достигать в начале процесса значительной силы, а затем по мере заряда снижается до нуля. Обычно напряжение источника равно 14,6-15 В.

Читайте также:  Штукатурка газобетона клеем для газобетона

Есть и неклассические способы.

Метод подзаряда малым током.

Величина тока от 0,03 А до 0,5 А. Используется для компенсации тока саморазряда и поддержания АКБ в заряженном состоянии, также для восстановления ее емкости в тренировочном цикле.

Автоматический метод заряда. Современный, оптимальный метод заряда батарей, состоящий из двух этапов. На первом этапе производится заряд АКБ током постоянной силы 0,1Ср, после того как напряжение АКБ возрастет и достигнет 14,4-14,8 В (напряжения ограничения), дальнейшая подзарядка происходит при постоянном напряжении с автоматически уменьшающимся током.

Этот метод исключает отрицательные эффекты, присущие вышеперечисленным способам. Он обеспечивает автоматическое поддержание оптимальной скорости заряда, не допуская опасного для батареи перенапряжения, приводящего к обильному газовыделению и кипению электролита.

При правильно выбранном напряжении величина силы тока уменьшается до значения, компенсирующего саморазряд А=E.

ВНИМАНИЕ!

  • Производить заряд АКБ разрешается только в помещениях с подходящей приточно-вытяжной вентиляцией!
  • Во время заряда выделяется взрывчатая смесь водорода и кислорода, вредная для жизни и взрывоопасная!
  • Не подходите к аккумулятору, особенно во время заряда, с открытым огнем или зажженной сигаретой! Не производите никаких действий, способствующих образованию искры!
  • При выключенном двигателе и всех потребителях электроэнергии отсоедините как описано выше и выньте аккумулятор из автомобиля (при зарядке батареи на автомобиле обязательно отсоедините электрические кабели и следуйте инструкции автомобиля)!
  • Аккумулятор заряжается только постоянным током!
  • Запрещено осуществлять заряд аккумулятора высокими зарядными токами!

Ближе к концу осени у автомобилистов нередко возникает вопрос качественной зарядки аккумулятора. Как же это делать для достижения наилучшего результата?

Свинцовые аккумуляторные батареи заряжаются от источника "выпрямленного" (постоянного) тока. Для этого годится любое устройство, позволяющее регулировать ток или напряжение зарядки, при условии что оно обеспечивает увеличение зарядного напряжения до 16,0-16,5 вольт. В противном случае зарядить современную 12-вольтовую батарею полностью, до 100 процентов ее емкости не удастся.

Для зарядки положительный вывод зарядного устройства соединяется с клеммой (+) аккумулятора, а отрицательный вывод — с клеммой (-).

Существуют два режима зарядки: режим неизменности тока и режим неизменности напряжения. По своему влиянию на продолжительность жизни аккумулятора эти режимы равнозначны.

Зарядка в режиме неизменности тока.
Аккумулятор заряжается при токе, сила которого составляет одну десятую часть от номинальной емкости при двадцатичасовом разряде. То есть, для аккумулятора, имеющего емкость 60 А/ч (ампер в час), нужен зарядный ток 6А. Недостаток этого режима зарядки состоит в необходимости неоднократного (через каждые 1-2 часа) контроля величины тока и его регулирования, а также сильное выделение газов в конце процесса.

Для того чтобы снизить газовыделение и обеспечить более полную заряженность аккумулятора полезно применять постепенное уменьшение силы тока по мере повышения напряжения заряда. При достижении напряжением значения 14,4 вольт ток заряда нужно уменьшить наполовину до 3 ампер (для аккумулятора, емкостью 60 А/ч) и продолжать зарядку, пока не начнется газовыделение.

В современных аккумуляторах, не снабженных отверстиями для доливки воды, после увеличения напряжения зарядки до 15 вольт полезно еще раз уменьшить зарядный ток наполовину — до 1,5 ампер (для аккумулятора, емкостью 60 А/ч).

Полностью заряженным аккумулятор можно считать, если напряжение и ток зарядки остаются неизменными 1-2 часа.

У так называемых необслуживаемых аккумуляторов состояние полной заряженности наступает при значении напряжения, равном 16,3-16,4 вольт (разница зависит от качества электролита и состава сплавов, из которых сделаны решетки).

Зарядка в режиме неизменности напряжения.
При использовании этого метода уровень заряженности аккумулятора в конце процесса зависит от величины напряжения зарядки, выдаваемого зарядным устройством. Так после непрерывной 24-часовой зарядки при значении напряжения 14,4 вольт 12-вольтовый аккумулятор будет заряжен до 75-85% от своей емкости, при значении напряжения 15 вольт — до 85-90%, а при 16 вольтах — до 95-97%. Полностью за 20-24 час. аккумулятор заряжается при подаче на него напряжения 16,3-16,4 вольт.

Читайте также:  Как стать хорошим дизайнером интерьера

В зависимости от емкости и внутреннего сопротивления аккумулятора в момент начала зарядки сила проходящего через него тока может превышать 50 ампер. Поэтому во избежание выхода его из строя в зарядных устройствах предусмотрено ограничение максимального тока до 20-25 ампер.

В процессе зарядки напряжение на клеммах аккумулятора постепенно достигает значения напряжения зарядного устройства, а сила тока заряда уменьшается почти до нуля (при условии что величина напряжения зарядки меньше напряжения, при котором начинается выделение газов). Таким образом зарядку можно производить без постоянного внимания человека. Показателем окончания зарядки здесь считается увеличение напряжения на клеммах аккумулятора до 14,3-14,5 вольт. В это время обычно включается зеленый световой сигнал, показывающий момент достижения требуемого напряжения и окончания процесса зарядки.

На практике для нормальной зарядки (до 90-95% емкости) необслуживаемых аккумуляторов современными зарядными устройствами с максимальным напряжением 14,4-14,5 вольт обычно требуется время более 24 часов.

Зарядка аккумулятора на автомашине.
На автомашине аккумулятор подзаряжается в режиме неизменного напряжения во время работы двигателя. По договоренности с изготовителями аккумуляторов автопроизводители устанавливают в генераторах напряжение зарядки 13,8-14,3 вольта — меньшее, чем напряжение, при котором происходит интенсивное газовыделение.

При понижении температуры воздуха возрастает внутреннее сопротивление аккумулятора, из-за чего эффективность его зарядки в режиме неизменности напряжения уменьшается. По этой причине аккумулятор на автомашине полностью возможно зарядить не всегда, а в зимнее время при напряжении на клеммах 13,9-14,3 вольта и включенных фонарях дальнего света заряженность АКБ не превышает 70-75%. В связи с этим зимой в условиях низких температур, небольших расстояний пробега автомобиля и частых пусках холодного двигателя полезно хотя бы раз в месяц заряжать аккумулятор в помещении с применением зарядного устройства.

Контроль плотности электролита.
У только что заряженного аккумулятора показатель плотности электролита в каждой банке должен находиться в пределах 1,27-1,29 г/см3. По мере расхода заряда плотность постепенно снижается и у аккумулятора, разряженного наполовину, составляет 1,19-1,21 г/см3. При полном разряде плотность электролита доходит до 1,09-1,11 г/см3.

У нормально заряженного аккумулятора, не имеющего внутренних коротких замыканий, показатель плотности электролита во всех банках примерно одинаков с расхождением не более 0,02 г/см3.При возникновении внутреннего замыкания в какой-либо из банок плотность электролита в ней будет ниже, чем в остальных, на 0,10-0,15 г/см3.

Плотность электролита и других жидкостей измеряют прибором, который называется ареометром. Для различных жидкостей у ареометра имеются сменные денситометры (от латинского слова densum — плотность, густота, вязкость).

Во время замера плотности ареометр по возможности нужно держать так, чтобы поплавок не касался стенки трубки. Вместе с этим измеряется температура электролита, и плотность вычисляется из расчета, что его температура равна +25°C. Для этого показание ареометра увеличивается или уменьшается на значение, которое берется из таблицы, приводимой в соответствующей спецлитературе.

Если напряжение рабочего цикла на аккумуляторе будет менее 12,6 вольт, а плотность электролита — менее 1,24 г/см3, следует проверить напряжение на клеммах при работающем двигателе и поставить аккумулятор на зарядку.

Регулярно выполняя эти несложные действия, можно добиться долговременной и безотказной работы аккумулятора в любое время года.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector