Чем больше аккумуляторная батарея заряжена тем больше
Как правильно заряжать аккумулятор автомобиля.
Скорее всего, каждый автовладелец со стажем не менее трёх лет сталкивался с ситуацией, когда он не смог завести свою машину по причине того, что аккумулятор полностью разрядился. Вы можете спросить, почему стаж не менее трёх лет? А потому, что средняя продолжительность жизни аккумулятора составляет 3 года. Хотя в отдельных случаях возможна более длительная эксплуатация аккумулятора, но это уже зависит от того, насколько качественно и вовремя он обслуживался.
Правила безопасности при зарядке автомобильного аккумулятора.
Не рекомендуется производить зарядку в жилом помещении по причине того, что из аккумулятора выделяются взрывоопасный газ. Это актуально для обслуживаемых АКБ с пробками.
По этой же причине запрещается курить или производить любые другие работы с открытым огнем или искрообразованием.
Сначала подключается зарядное устройство к клеммам батареи, а потом уже оно включается в сеть. Отключение производится в обратном порядке. Сначала отключаем зарядное устройство (ЗУ) от сети, затем отключаем клеммы. Такой порядок действий позволит избежать образования искры при подключении ЗУ.
В обслуживаемых аккумуляторах обязательно выкручиваем все пробки. Это удобно сделать с помощью обычной монеты номиналом 2 или 5 рублей. После выкручивания пробки нужно положить обратно в отверстия, но не закручивать. Такое положение пробок позволит свободно выходить газам и одновременно защитить батарею от возможного попадания во внутрь неё пыли и грязи. Также это уменьшит потерю электролита при его испарении.
Перед выкручиванием пробок обязательно стираем всю пыль и грязь с рабочей поверхности аккумулятора. Это также позволит избежать попадания грязи во внутрь батареи.
Если же зарядка производиться в квартире, то необходимо это делать на балконе с открытым окном или в помещении, где есть вытяжка, например, туалет.
Как определить заряжен или разряжен аккумулятор
Это можно определить по напряжению на контактах и по плотности электролита.
В полностью заряженном аккумуляторе (100% заряда) напряжение на клеммах должно быть 12.7В. В разряженном соответственно 11.7В (0% заряда). Следовательно, каждые 0.1В — это 10% заряда. Эти значения актуальны для температуры аккумулятора 20-25 градусов.
Например, напряжение на контактах равно 12.2В, следовательно, заряд составляет 50%.
Второй более точный способ определить степень заряда — это определение по плотности электролита. Данный способ подойдет только для обслуживаемых аккумуляторов, в которых есть возможность выкрутить пробки и добраться до электролита.
В качестве электролита в батареях применяют раствор серной кислоты, плотность которого измеряется в г/см3. При разряде плотность электролита снижается. Зная это свойство можно определить степень разряда батареи. Плотность определяется с помощью специального прибора – ареометра.
Плотность полностью заряженной батареи (100%) при 25 °с равна 1.27-1.28 г/см3.
Плотность полностью разряженной батареи (0%) при 25 °с равна примерно 1.1 г/см3.
Зная эти данные, можно вычислить, что примерно каждая сотая единица плотности равна 6% заряда (0.01 г/см3 =6%заряда).
Для примера плотность равна 1,24 г/см3, следовательно, степень заряда составляет 76%.
Перед проверкой плотности электролита обязательно отключаем зарядное устройство и ждем несколько минут. Плотность более точно определяется, когда из электролита не выделяется газ.
Каким током и напряжением следует заряжать аккумулятор
Напряжение заряда у АКБ, изготовленных по разным технологиям, отличается. Но есть общие требования, которые применимы к большинству аккумуляторов.
Самая оптимальная и безопасная зарядка — это выставить ограничение напряжения 14.7В, а силу тока 1/10 от ёмкости АКБ. Допустим ёмкость равна 70 (А*ч), тогда ток, выставляемый при заряде, должен быть 7 ампер.
Качество заряда АКБ и сила тока имеют обратную зависимость, то есть, чем меньше сила тока, тем качественнее будет заряжен аккумулятор и тем медленнее будет происходить его зарядка. Если есть время, то лучше выбрать силу тока еще меньше в размере 1/20 от емкости аккумулятора. Например, для батареи ёмкостью 70 (А*ч) это будет сила тока в 3.5А.
Для необслуживаемых батарей силу тока выбирают не более 1/20 от емкости аккумулятора. Другими словами, если ёмкость равна 60 Ампер*час, то сила тока должна быть 3А. Такая низкая сила тока обусловлена самой конструкцией АКБ. Так как АКБ необслуживаемый, то при кипении электролита выделяемому газу некуда будет выходить и батарею может разорвать давлением газа. Чтобы избежать кипения электролита и выбирают небольшие токи для зарядки.
По мере заряда напряжение будет расти до 14.7 В, а ток будет неизменен пока напряжение не достигнет этого значения. После того как напряжение достигнет значения 14.7В оно перестанет расти так как ограничено настройками ЗУ. При продолжении заряда теперь напряжение ограничено, при этом по мере продолжения заряда будет снижаться сила тока, пока не достигнет значения свидетельствующего об окончании заряда (примерно 1-0.5А). Если в течении двух трех часов сила тока не снижается, то можно считать, что аккумулятор заряжен полностью на данном режиме зарядки.
После окончания зарядки отключаем ЗУ и даем АКБ несколько минут постоять, чтобы электролит перестал выделять газ. Производим замеры плотности.
Если плотность электролита не достигла своих оптимальных значений 1.27-1.28 г/см3, то можно попробовать её поднять с помощью зарядки на более высоком напряжении. Для этого устанавливаем ограничение напряжения в 16.3В, а силу тока не более 1/20 от ёмкости аккумулятора. Силу тока можно выставить ещё меньше до уровня 0.5А. Так АКБ будет медленнее заряжаться, но таким образом снижаем вероятность кипения электролита, а значит риск разрушения пластин батареи. В таком режиме зарядки выдерживаем от одного до четырех часов. Время зависит от того, как быстро плотность электролита придёт в норму.
Если для зарядки используется автоматическое зарядное устройство, то оно само подбирает напряжение и силу тока.
Сколько времени необходимо заряжать аккумулятор
Существует 4 основных фактора влияющих на время зарядки АКБ.
Если для зарядки используется автоматическое зарядное устройство, то оно само определит, когда АКБ заряжена, отключится и сообщит о полном заряде какой-либо индикацией. При зарядке по мере заряда уменьшается разница между ЭДС аккумулятора и зарядным напряжением, вследствие чего снижается ток. При достижении силы тока примерно в 0.5А зарядное устройство прекращает зарядку.
Если заряд производится не в автоматическом режиме, то нужно дождаться момента, когда сила тока опустится до своего минимального значения (примерно 1- 0.5А) и останется на этом уровне около трёх часов не изменяясь. После этого можно отключать ЗУ и замерять плотность электролита.
Понять, что аккумулятор заряжен полностью, можно по двум признакам. Это достижение электролитом плотности 1,27 г/см3 и напряжения на клеммах батареи 12.7В. Замеры плотности и напряжения следует производить после отключения ЗУ и прошествии некоторого времени после зарядки. Нужно, чтобы электролит устоялся и перестал выделять пузырьки газа.
Последствия глубоко разряда АКБ и как его правильно зарядить после этого
При глубоком разряде происходит сульфитация пластин. Крупные кристаллы сульфата свинца (PbSO4) откладываются на положительно заряженных пластинах АКБ, тем самым забивая их. При этом сильно уменьшается площадь поверхности пластин, свободной от кристаллов сульфата свинца. Вследствие чего уменьшается ёмкость аккумулятора. Три, четыре полных разряда и практически все пластины будут забиты, а аккумулятор можно будет выкинуть.
При штатных режимах работы (заряд – разряд) — образуются кристаллы небольших размеров и при заряде они растворяются в электролите. Таким образом очищаются пластины и ёмкость АКБ восстанавливается. Этого не происходит если произошел глубокий разряд, так как при нормальной зарядке крупные кристаллы сульфата свинца практически не растворяются в электролите. В этом случае для их растворения нужно использовать другой режим зарядки.
Глубоко разряженный аккумулятор следует заряжать напряжением 16,2 — 16.3В и малой силой тока — 1-0.5А. В таком режиме зарядки возможно частичное восстановление его ёмкости. За один цикл восстановить ёмкость и поднять плотность электролита до 1,27 г/см3 не получится. Поэтому, когда электролит на малых токах начал кипеть, то заряд необходимо прекратить и дать отстояться 2-3 часа. После этого опять повторяем зарядку. Этот процесс повторяем несколько раз. Таким образом возможно поднять плотность электролита до состояния полностью заряженного аккумулятора.
Но не следует забывать, что напряжение выше 14.5В подходит не для всех АКБ. К таким относятся гелиевые и гибридные.
Как часто нужно подзаряжать аккумулятор?
Его следует заряжать минимум 2 раза в год, с периодичностью полгода (до зимы, после зимы).
Также после длительных простоев автомобиля, когда он долго не подзаряжался от генератора. Во время простоя АКБ сама по себе медленно разряжается, а также этому способствует включенная сигнализация на авто.
После глубокого разряда, когда забыли выключить фары или магнитолу и т.п.
Аккумулятор с ёмкостью больше штатной: когда можно ставить и когда нельзя?
Пришли холода и первые ночные заморозки – а, значит, стоит ждать неприятных сюрпризов от стареньких аккумуляторов, которые теплым летом еще кое-как справлялись со своими задачами. Автовладельцы отправляются в магазин за новыми батареями, и многим приходит в голову мысль: а может быть, взять емкость побольше прежней?
Даже в наши просвещенные времена в народе живет и не думает умирать популярный гаражный миф, согласно которому установка аккумулятора с емкостью, выше паспортной, считается опасной. Дескать, стартер сгорит, а генератор надорвется, ибо электросистема автомобиля «рассчитана на аккумулятор определенной емкости».
Однако на самом деле емкость аккумулятора может быть любой!
Можно в два раза больше, можно в три. В пять. В десять. Сколько влезет. Лишь бы не меньше штатной. Если взбредет в голову такая блажь, можно поставить в багажник Daewoo Matiz «грузовой» аккумулятор на 12 вольт/225 ампер-часов, массой около 60 килограммов, и вывести толстые провода от него в моторный отсек. И даже в таком случае никаких проблем в электросети автомобиля не возникнет – ни со стартером, ни с генератором. Стартер будет исправно крутить, точно так же, как и с родным матизовским АКБ емкостью 35 ампер-часов. А генератор – заряжать.
Почему так? Все очень просто!
Сгорит ли стартер?
Сперва об «опасности сжечь стартер». Выразимся не совсем технически, но понятно – не батарея дает стартеру ток изо всех своих сил, а стартер берет его у батареи – столько, сколько ему нужно.
Обладая постоянным собственным сопротивлением, он берет от аккумулятора ток, согласно классическому закону Ома – напряжение батареи делится на сопротивление стартера. И если, скажем, стартер того же Матиза потребляет ток 100 ампер (условно) от родной 12-вольтовой батареи емкостью 35 ампер-часов и размером с пакет молока, то те же 100 ампер (а не двести, не триста и т.п.) он возьмет и от огромной 60-килограммовой 225-амперчасной батареи, вытащенной гипотетически из какого-нибудь грузовика (при условии, что она тоже 12-вольтовая, разумеется).
Будет ли недозаряд?
Теперь об «опасности недозаряда». В рамках того же популярного мифа многие считают, что если штатный аккумулятор автомобиля заряжается генератором исправно, то с увеличенной емкостью батарея будет всегда недозаряженной. И это тоже категорически не так!
Стартер (как и любые прочие электропотребители автомобиля) обладает постоянными и неизменными характеристиками «аппетита» — перейдем уж полностью на кулинарную терминологию для простоты. И если представить количество энергии в полностью заряженном аккумуляторе, как некий объем воды, то для запуска двигателя стартер «выпьет» из батареи, скажем, один «литр». А генератор этот «литр» восполнит минут за десять поездки. И нет никакой разницы – откуда этот «литр» будет взят и куда возвращен – из емкости объемом 35 «литров» или из емкости 225 «литров»!
Для чего нужна повышенная емкость?
А, собственно, в идеальных условиях она и… не нужна! Если генератор и электропроводка автомобиля исправны, а поездки регулярно восполняют затраченный стартером объем энергии, то можно годами ездить, вообще не интересуясь состоянием аккумулятора – как будто его нет.
Но это идеальная ситуация, в жизни встречающаяся редко. На деле батареи в машинах большинства жителей городов всегда находятся в состоянии небольшого перманентного недозаряда. Завели машину (отняли часть запаса энергии батареи), поехали, встали в пробку. На холостых оборотах работа генератора малоэффективна, а если включить свет, печку, разные обогревы и прочее, то аккумулятор вообще перестает пополняться.
В итоге, если вернуться к литрам воды, изображающим энергетическое содержимое аккумулятора, то за поездку был затрачен, скажем, «литр», а возвращено 0,7. И так каждый день. Если ничего не предпринимать (а нужна либо зарядка аккумулятора внешним зарядным устройством, либо хотя бы хорошая дальняя поездка с ветерком и без пробок), то через какое-то время в один далеко не прекрасный день вы просто не заведете мотор.
А с батареей увеличенной емкости? Тоже не заведете! Но только случится это позднее. На неделю. На две. Или на месяц. В зависимости от объема емкости сверх нормы и многих других факторов. Срок прибавки не спрогнозировать. Но этот временной «бонус» может очень здорово помочь – возможно, в течение него, к примеру, выдастся дальняя поездка. Или вовсе весна наступит…
А когда нельзя поставить батарею повышенной емкости?
Препятствия часто могут быть чисто геометрические. Это на Волге или старом УАЗе под капотом был запас свободного места на вдвое большую батарею, а на многих современных машинах место под аккумулятор ограничено весьма жестко – влезает аккумулятор со строго определенными габаритами длины, ширины и высоты, и все. И в этих параметрах вам, скорее всего, удастся купить только батарею той же емкости, что и была. Ну, максимум на пять ампер-часов больше…
Совсем другая история — когда батарею увеличенной емкости поставить физически возможно, но «просто взять и заменить» нельзя – после замены требуется внести изменения в настройки системы управления двигателем! «Что за бред?!» – спросил бы технически грамотный автовладелец лет, эдак, десять-пятнадцать назад. И был бы прав – это действительно звучит как бред, ибо раньше система зарядки аккумулятора от генератора была полностью самодостаточной и автономной, и «мозги» автомобиля не вмешивались в этот процесс. На бюджетных машинах в массе своей так, в общем-то, и осталось, но в современных авто от среднего класса и выше процесс зарядки батареи все чаще комплексно контролирует умная электроника, «менеджер бортовой электросети».
Работает это так: на проводе, идущем от аккумулятора к генератору, стоит датчик силы и направления тока, по которому «мозги» определяют количество энергии, идущее от аккумулятора (разряд) и обратно (заряд). А поскольку в память управляющей программы занесено значение штатной емкости батареи, она всегда в режиме реального времени знает, до какой степени реально наполнен аккумулятор.
Знание состояния аккумулятора важно на автомобиле с развитой электрикой и электроникой – с опцией «старт-стоп» и прочими сервисами. К примеру, система может отследить существенное снижение уровня заряда батареи из-за длительного движения в пробках с множеством включенных мощных электропотребителей, и в какой-то момент по своему разумению отключить часть из них принудительно. Обычно что-то необязательное, типа обогрева заднего стекла или сидений. Восстание машин? Нет, забота! Чтобы вы завтра наутро завели мотор, а не бегали с проводами в поисках прикуривальщика…
Также система может снизить напряжение в бортсети, подав команду на генератор, если аккумулятор полностью заряжен, дабы уменьшить выкипание воды из электролита и продлить батарее жизнь. Есть еще много разных ситуаций, в которых задействован «менеджер электричества», но основа его корректной работы – знание реальной емкости батареи.
Если вы просто поставите АКБ увеличенной емкости, весь контроль потоков энергии к батарее и от нее пойдет насмарку, ибо рассчитываться все будет исходя из иной начальной емкости, неверной. Поэтому эти данные нужно запрограммировать в систему – вот только, к сожалению, для этого обычно требуется дилерский софт и диагностическое оборудование. Конечно, если вы где-то в глуши, вдали от официального сервиса были вынуждены купить и самостоятельно поставить батарею иной емкости, нежели была, ничего страшного прямо сразу не случится – вы заведете мотор, поедете, и все системы управления, комфорта и безопасности будут исправно работать. Но заехать в ближайшее время к дилеру и «прописать» в системе новую батарею все же стоит.
На что влияет мощность зарядки для смартфона и как выбрать правильную
Возможно, вы замечали, что с одной зарядкой батарея вашего смартфона заполняется быстро, а с другой — медленно. Давайте разберёмся, почему так происходит и научимся подбирать подходящий аксессуар к вашему гаджету.
На самые частые вопросы наших абонентов о смартфонах и других гаджетах отвечает Станислав Гаврилов, начальник центра по постпродажному обслуживанию Розничной сети МТС. Опровергать слухи и развенчивать мифы — его любимое занятие. Но главное — он всегда знает правильный ответ. В том числе и о зарядках.
Чем лучше заряжать смартфон
Самое простое решение — очевидное: всегда использовать, как советуют производители, родное зарядное устройство, которое есть в комплекте при покупке. Ну или приобрести такое же. Это самый безопасный способ. Однако шнуры и адаптеры теряются и выходят из строя, ваша зарядка может быть занята дома кем-то ещё, вам срочно нужно купить зарядку, а родной в магазине рядом нет.
Хорошая новость: блок питания от любого смартфона или планшета со шнуром и подходящим разъёмом скорее всего начнёт заряжать ваш телефон (особенно если это не iPhone). Как долго и насколько безопасно это будет происходить — уже другой вопрос. Первые попавшиеся девайсы советуем использовать только разово, в экстренных случаях. Именно поэтому дальше мы научимся выбирать зарядку по параметрам.
На какие параметры обращать внимание при выборе зарядки для смартфона
Выходное напряжение. Измеряется в вольтах — В или V (международное обозначение). Например, 5 В или 9 В. Значение указано на самой зарядке. Важно, чтобы телефон поддерживал то же значение. Информацию можно найти в характеристиках телефона или на оригинальной зарядке к нему. Превышать предельно допустимое для телефона напряжение — значит увеличить вероятность порчи аккумулятора устройства. Блок питания с более низкими показателями заряжать ваш гаджет тоже будет, но дольше.
Максимальная сила тока. Измеряется в амперах — А. Этот показатель также указан на адаптере. Как правило, для современных смартфонов значение составляет не менее 2 А. Если сила тока больше, чем та, на которую рассчитан ваш смартфон, гаджету это не навредит, так как сработает защитный механизм. А вот если сила тока меньше чем нужно, это отрицательно скажется на скорости зарядки.
Произведение силы и напряжения тока, которым заряжается ваш смартфон, определяет мощность зарядки. Чем больше — тем мощнее, тем быстрее заряжается смартфон. Время, необходимое для зарядки, также зависит от ёмкости аккумулятора.
Надёжность зарядки — как о ней судить
Сертификация производителя. Если она в принципе есть, это уже с большой вероятностью доказывает наличие необходимого минимума безопасности и энергетической эффективности. Чаще всего на качественной зарядке можно увидеть такие значки: UL, CSA, CE, ETL, ENERGY STAR, RoHS или FCC (логотипы независимых международных проверяющих организаций).
Кабель питания. Характеристики USB-шнура, который связывает между собой адаптер и телефон, тоже имеют значение. То, что он должен подходить к разъёму гаджета, понятно каждому — иначе его просто не вставишь. Кроме того, покупая шнур, посмотрите, на какой ток он рассчитан. Он не должен быть меньше того, на который способна зарядка.
Быстрые зарядки
Многие современные гаджеты поддерживают быструю зарядку — на неё уходят минуты, а не часы за счёт более высоких напряжения и силы тока заряда. Для получения эффекта нужны совместимые гаджет и зарядка.
Единого стандарта быстрых зарядок нет, и, если именно такую вы подбираете к своему смартфону, будьте особенно внимательны и по возможности протестируйте покупаемое. К примеру, у автора этих строк есть дома два смартфона, поддерживающих быструю зарядку, и два зарядных устройства, которые шли в комплекте к каждому гаджету. Так вот, один из смартфонов может быстро заряжаться от обоих адаптеров, а второй — только от своего. С чужим заряжается со стандартной скоростью.
Почему свинцово-кислотные аккумуляторы так сложно заряжать?
Особенно глубоко разряженные, как в сегодняшнем опыте на видео. Особенно находившиеся какое-то время в состоянии частичной заряженности (PSoC), вследствие чего, сульфатированные. Учитывая неизбежный саморазряд при хранении и недозаряд под капотом, рано или поздно это судьба почти каждой АКБ.
Особенно изношенные AGM, склонные к сильному нагреву. Особенно, как ни странно, самые надёжные и долговечные АКБ премиум-сегмента, плотные сепараторы которых препятствуют как разрушению пластин, так и перемешиванию электролита. Особенно когда нет пробок для доступа к электролиту, как в большинстве современных аккумуляторов.
Всё потому, что АКБ, — аккумуляторные батареи наших транспортных средств, источников бесперебойного питания и систем возобновляемой энергетики, — имеют специфические особенности вольтамперной характеристики (ВАХ), обусловленные физико-химическими свойствами.
Об этом и пойдёт речь, на примере глубоко разряженной гибридной (Sb/Ca) Тюмень Стандарт 6СТ-60L.
Несколько полезных ссылок:
В лабораторию поступил аккумулятор Тюмень Стандарт 6СТ-60L. 12 В 60 А*ч, паспортный ток холодной прокрутки (ТХП) 520 А в стандарте EN. АКБ эксплуатировалась полтора года.
Уровень электролита настолько низкий, что не покрывает пластины. Видны белые кристаллы сульфата свинца. Автомобиль простаивал 2 месяца по причине поломки КПП. Для гибридного Ca+ аккумулятора, в отличие от Ca/Ca, это немалый срок сам по себе. Кроме саморазряда, присутствовал ток покоя охранной сигнализации порядка 30 мА. За 2 месяца разряд таким током составляет 43 А*ч. Это практически вся ёмкость бывшей в употреблении батареи.
АКБ отогревается. Напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) составляет 10.53 В. На холоде 2 часа назад оно было 8 В. Оставим отогреваться у тепловой пушки ещё 2 часа.
Перед зарядом свинцово-кислотной АКБ «мокрого» (WET) типа, то есть, со свободно плещущимся электролитом, необходимо удостовериться, что электролит покрывает пластины. В противном случае, долить дистиллированную воду, (не водопроводную, не питьевую, не электролит!) до кромок пластин. (Не до нормального уровня!)
Уровень электролита будет расти в процессе заряда. Если долить слишком много, при заряде электролит может политься через верх горловин банок, создавая ненужные проблемы.
АКБ отогрелась, недостающую воду долили. Заряжать будем отечественным программируемым ЗУ Кулон-912.
▍ Вольтамперная характеристика
Коль скоро применяем зарядное устройство с классическим CC/CV режимом заряда на базе стабилизированного источника питания, просто необходимо вспомнить один важный момент, изо дня в день становящийся камнем преткновения. О стабилизации тока и напряжения при заряде аккумуляторной батареи или питании того или иного потребителя постоянно задают вопросы одного и того же рода, похожие как капли воды.
«Почему я устанавливаю 15 вольт 3 ампера, а получается ток ниже 3 ампер? 3 ампера ЗУ выдаёт только на 17 вольтах, оно бракованное?». «Почему устанавливаю 15.5 вольт 6 ампер, а напряжение всего лишь 14 вольт?»
Дело в том, что реальный потребитель электрической энергии, например, АКБ при заряде, имеет свою вольтамперную характеристику, в наипростейшем случае описываемую электрическим сопротивлением.
Допустим, у нас есть стабилизированный блок питания 100+ Вт, настроенный на 10 вольт 10 ампер. Если подключить на его выход резистор 1 Ом, ток при напряжении 10 В составит как раз 10 А, и по закону Джоуля-Ленца будет выделяться мощность 100 Вт. Такая ситуация называется согласованием сопротивлений, когда и ток, и напряжение, и мощность максимальны.
Если сопротивление резистора 10 Ом, сила тока составит всего 1 А, мощность 10 Вт. У источника питания будет активна обратная связь (ОС) по напряжению, а до срабатывания ОС по току дело не дойдёт. Это не неисправность блока питания, а логика его работы и природа резистора.
При сопротивлении 10 миллиом и токе 10 ампер, например, на токоизмерительном шунте, напряжение составит всего 0.1 вольта, тепловыделение 1 Вт. Здесь работает ОС по току, а ОС по напряжению не срабатывает.
Идеальный резистор — простейший случай, у него линейная вольтамперная характеристика (ВАХ), и она неизменна во времени и не зависит от температуры. Но если взять нить накаливания лампочки, то в момент включения холодная нить имеет малое сопротивление, идёт ток выше рабочего, так называемый пусковой ток. Пусть это будет 10 ампер, максимум, который выдаст блок питания (БП), при 8 вольтах. Далее нить нагреется, её сопротивление повысится, ток снизится, например, до 7 А, а напряжение возрастёт до заданных 10 вольт.
Это не неисправность лампочки или БП, а физика их работы. Получается, лампа накаливания имеет вольтамперную характеристику во времени, обусловленную температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) металла (сплава) её нити.
Чтобы запустить электромотор, особенно нагруженный каким-либо механизмом на валу, (например, компрессором холодильника), необходимы бо́льшие ток и мощность, чем для поддержания его вращения даже при отборе уже запущенным механизмом крутящего момента и энергии с вала.
Причём обмотки двигателя не рассчитаны на долговременную работу в пусковом режиме. Потому уже много десятилетий используются пусковые конденсаторы более высокого номинала, чем рабочие, и тепловые пускозащитные реле, препятствующие не только продолжительной работе при повышенном токе, (например, при заклинивании механизма), но и нескольким пускам подряд в течение короткого времени, (при перебоях электроснабжения).
Распределение ионов, (то есть, носителей заряда), в объёме банки (ячейки) аккумулятора, (где действует электрическое поле), создаёт ЭДС, прибавляющуюся к напряжению на клеммах при заряде и отнимающуюся при разряде. Это явление можно назвать «паразитным ионистором», или «суперконденсатором».
Плотная структура сепараторов современных аккумуляторных батарей, особенно премиум вариантов, (SSB — батареи для систем старт-стоп, EFB — улучшенные наливные батареи), препятствует дрейфу ионов в электролите и создаёт тем самым эффект «паразитного электрета», — стойкого перенапряжения, удерживающегося длительное время.
Также дополнительную ЭДС создают газы, — водород и кислород, — в порах активных масс. Это уже «паразитный топливный элемент».
Паразитные «суперконденсатор» и «топливный элемент» в кислотном аккумуляторе имеют довольно значительную электрическую ёмкость, заряд которой растянут во времени. Потому при заряде АКБ напряжение на её клеммах растёт не только по сумме термодинамической ЭДС банок и падения напряжения на внутреннем сопротивлении, но и по ходу заряда паразитных ёмкостей.
То есть, при подаче зарядного тока 5% ёмкости, (3 ампера для 60 А*ч) на разряженную АКБ с НРЦ, (термин, не тождественный ЭДС по вышеописанным причинам), 12 вольт, он создаст перенапряжение всего 100-200 милливольт, или даже ниже.
Этот же ток, подаваемый на клеммы заряженной АКБ с НРЦ 12.9 вольт, что всего на 900 милливольт выше разряженной, вскоре создаст перенапряжение, например, до 16.7 В, то есть, на 3.8 вольта, что в 25 раз выше случая из предыдущего абзаца.
Потому ЗУ, настроенное на 15 вольт 6 ампер, в первом случае будет подавать 6А 12.3 В, во втором напряжение быстро подскочит до 15В, а ток будет снижаться до 1 А и ещё ниже. Это не неисправность ЗУ или АКБ, а физика и химия свинцового аккумулятора, и работа обратных связей стабилизированного источника питания.
Предугадать правильные напряжения, токи и время для каждого этапа заряда при данном состоянии конкретного экземпляра АКБ бывает непросто. В одних случаях, производители ограничиваются общими рекомендациями, в других предписывают сложные многоступенчатые профили заряда, как, например, этот от Tianneng.
Разные зарядные устройства предоставляют разную степень автоматизации процесса и средств мониторинга и управления. Также при обслуживании свинцовых аккумуляторов используются такие приборы, как нагрузочные вилки, экспресс-тестеры, разрядные нагрузки, средства определения плотности электролита — ареометры и рефрактометры. Последние неактуальны при отсутствии доступа к пробкам у популярных MF (maintenance free) аккумуляторов.
Слово «необслуживаемый» не означает, что этим АКБ не требуется периодический стационарный заряд, и относится только к электролиту, заправленному на весь срок службы.
Цель стационарного заряда — преобразовать все сульфаты в намазках пластин АКБ в заряженные активные массы (АМ), — губчатый свинец отрицательной и оксид свинца положительной, и перемешать электролит до равномерной концентрации кислоты, т.е. плотности раствора, по всему объёму банок.
Это восстанавливает эксплуатационные характеристики, в том числе, способность оперативно и эффективно восполнять заряд от генератора транспортного средства после пуска двигателя, штатного ЗУ после поездки на электромотоцикле, или контроллера заряда источника бесперебойного питания после возобновления внешнего питания.
Десульфатацией называется процесс электролитической диссоциации застарелых труднорастворимых сульфатов. Это необходимая часть полного выравнивающего стационарного заряда, восстанавливающего ёмкость, токоотдачу, и продлевающего срок службы АКБ.
▍ Капельный предзаряд пульсирующим током
Начнём восстановление нашей АКБ. Кулон-912 снабжён функцией импульсного предзаряда. Целесообразность этого этапа обусловлена тем, что глубоко разряженная, т.е. разбалансированная АКБ при подаче стандартного тока 10% ёмкости может сильно нагреваться, так как разным участкам пластин достанется разная плотность тока, а разным банкам — разное перенапряжение.
Чтобы этого избежать, установим ток 5% номинальной ёмкости, для 60 А*ч это 3 А. Длительности импульса и паузы сделаем равными, по 5 секунд. Завершение этапа по достижении напряжения в паузе, т.е. НРЦ 12 вольт.
▍ Этап основного заряда
Разрядные импульсы при асимметричном (реверсивном) заряде частично снимают поляризацию, благодаря чему, повышают эффективность заряда и десульфатации. Некоторые адаптивные ЗУ, в отличие от классических, в т. ч. программируемых, используют разрядный импульс и для анализа отклика электрохимической системы. Разрядные импульсы, как и зарядные, могут быть модулированными, т.е. являться пачками более коротких импульсов и пауз, что позволяет исследовать внутреннее сопротивление АКБ на другой частоте.
Окончание этапа по прошествии 6 часов при достигнутом установленном напряжении. Каким будет ток в конце основного заряда, трудно предугадать. Потому хорошо, что ЗУ предоставляет такую опцию автоматики. Этапы дозаряда и хранения пока не активируем. Сначала проконтролируем, к чему приведут предзаряд и основной заряд с такими настройками.
Плотность электролита по банкам от 1.23 до 1.25, что явно недостаточно. Присутствует расслоение электролита, требуется дозаряд.
▍ Этап дозаряда
Дозаряд будем производить током 2.2А, это чуть выше 1/30 ёмкости, без ограничения напряжения, до тех пор, пока напряжение не перестанет расти в течение 2 часов. К сожалению, такой опции автоматизации ZDV, (zero delta voltage, нулевое приращение напряжения), у Кулона-912 нет, зато есть удалённые мониторинг и управление, а также запись лога. Потому будем наблюдать за процессом, и завершим его вручную.
Прошло почти два часа, напряжение снизилось до 14.84 В. Это происходит по причине снижения внутреннего сопротивления АКБ, в частности, из-за её нагрева. Аккумулятор слегка тёплый. Отдано суммарно 5.92 А*ч.
Прошло более суток, НРЦ 12.92 В. Плотность электролита по банкам 1.25 — 1.29. Более низкая плотность в тех банках, куда не доливалась вода.
▍ Kонтрольный разряд и итог
Разряд завершён, ёмкость составила 19.48 А*ч, как и ожидалось. Ставим на заряд, повторив 3 вышеописанных этапа.
После заряда и отстоя НРЦ 13.03 В, внутреннее сопротивление 5.78 мОм, ТХП 537 из 520 А по EN. SoH 100%. Прекрасный результат! Аккумулятор восстановился полностью. Теперь измерим и при необходимости скорректируем плотность электролита.
10-15 кубических сантиметров дистиллированной воды, доливаемых в банку 12-вольтового аккумулятора с корпусом L2, снизит плотность электролита на 0.01. Электролит, а не воду. следует доливать только в случае, если была потеря кислоты вследствие утечки электролита.
Плотность во всех банках составила 1.27-1.28, коррекция не требуется. Восстановление АКБ завершено, возвращаем владельцу.
Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.