Гелевые АКБ и особенности их зарядки зарядным устройством
Хоть на рынке автомобильных аккумуляторных батарей основной сегмент занимают обычные кислотные аккумуляторы, все больше появляется так называемых гелевых аккумуляторов. Достоинств у таких аккумуляторов значительно больше, чем у привычных кислотных, они менее требовательны в эксплуатации и обслуживании. Но все по порядку.
Конструкция
Итак, гелевая батарея по конструкции мало отличается от кислотной. Внутри имеются секции, с размещенными внутри пакетами свинцовых пластин. Каждый из пакетов состоит из отрицательных и положительных пластин. Все пакеты между собой соединены и наружу из корпуса выходит два вывода – «плюсовой» и «минусовой», к которым и подключаются клеммы автомобильной бортовой сети.
Но гелевые аккумуляторы заполнены, в отличие от обычных кислотных АКБ, электролитом, который находится в гелеобразном состоянии, отсюда и называние батареи.
Эти батареи полностью необслуживаемые, корпус у них полностью герметичен.
Поскольку электролит находится в виде геля, то батарею можно располагать любым способом, электролит будет держаться на пластинах и стекание перетекание его при наклонах или переворотах аккумулятора не произойдет.
Достоинства
Электролит, находящийся в виде гелеобразного вещества, не вытечет даже при повреждении корпуса, что позволяет еще использовать батарею в дальнейшем, но недлительное время.
К тому же процесс испарения внутри гелевой АКБ значительно ниже, чем у кислотных, что позволило всю конструкцию расположить в герметичный корпус. Пары, которые образуются внутри аккумулятора, поглощаются гелевым электролитом и снова участвуют в реакции.
Основным же достоинством гелевого АКБ является обеспечение пусковых токов высоких значений, даже когда батарея несколько посажена. Указывается, что она способна обеспечить высокий пусковой ток даже при уровне заряда всего в 30% от номинального. При этом такие глубокие разряды для гелевой батареи не так губительны, как для кислотной батареи.
У этой батареи также ток саморязряда значительно ниже. При годичном простое она потеряет не более 10% своего заряда. К тому же она способна храниться даже в разряженном состоянии, без потери работоспособности. При надобности достаточно будет только ее полностью зарядить, чтобы начать использовать дальше.
Если правильно производить подзарядку данной батареи, то она практически не теряет своей емкости. Это обеспечивает ей способность выдерживать до 700 циклов заряда-разряда, что обеспечивает значительный срок эксплуатации.
Еще одним важным достоинством гелевых АКБ является меньшая восприимчивость к низким температурам. При таких температурах пусковой ток хоть и снижается, но в меньшей степени, чем как у обычных кислотных батарей.
Недостатки
Все это делает привлекательным использование данного типа батарей на автомобилях. Но имеются у них и недостатки. Их меньше, чем положительных качеств, но они тоже существенны.
Одна из таких – стоимость батареи. Она обойдется значительно больше, чем кислотная, и хоть срок ее эксплуатации больше, но неправильная эксплуатация обслуживание могут значительно сократить время «жизни» батареи.
А сократить «жизнь» ей может напряжение. Данная батарея очень чувствительна к напряжению. Оптимальным для нее является напряжение в 14,2-14,4 В. Превышение данного значения приведет к отслаиванию гелевого электролита от пластин, переход геля в газообразное состояние. Причем количество газа будет значительным, и снова преобразовать ее в гель уже не получится. Данный эффект уже получил название «таяние» геля. А учитывая, что регуляторы напряжения на автомобилях зачастую не имеют определенного значения, а работают в диапазоне 13-16 В, то выход из строя такой батареи – лишь дело времени.
Хотя на авто использовать такую батарею вполне можно, но только перед приобретением такого АКБ следует провести диагностику бортовой сети и настройку регулятора напряжения так, чтобы он не выдавал больше 14 В.
Способы зарядки гелевых АКБ
Эта батарея, хоть и является необслуживаемой, но периодическая подзарядка АКБ все же требуется. Частота проведения подзарядки, если эта батарея используется на авто, зависит от срока ее эксплуатации.
Рекомендуется подзаряжать гелевый АКБ не чаще 1-2 раза в год.
Ещё кое-что полезное для Вас:
- Каков срок службы аккумулятора автомобиля и как его продлить?
- Что будет если перепутать клеммы на аккумуляторе?
- Что такое плотность аккумулятора — как замерить и поднять плотность электролита?
Видео: AGM и Гелевый аккумулятор. Зарядка гелевого и AGM аккумулятора
Для подзарядки должно применяться специальное зарядное устройство, рассчитанное на работу только с гелевыми аккумуляторами. Такие устройства даже никогда не превысит напряжение, которое может навредить АКБ. Некоторые виды таких устройств выполняют подзарядку по определенному алгоритму, с периодической сменой силы тока и напряжения.
Но встречаются такие зарядные устройства пока еще не часто, да и далеко не все СТО берутся за зарядку гелевых батарея из-за отсутствия в своем распоряжении таких устройств.
Но в домашних условиях можно подзарядить гелевый аккумулятор и при помощи обычного зарядного устройства. Но применять автоматические устройства не рекомендуется, поскольку они сами регулируют напряжение и силу тока, при этом в процессе зарядки они могут превысить напряжение выше значения, которое является для такой АКБ критическим.
А вот если зарядное устройство позволяет в ручном режиме установить напряжение и силу тока, то подзарядить гелевую батарею вполне возможно.
Как зарядить гелевый аккумулятор зарядным устройством
Перед началом зарядки обязательно нужно выставить напряжение чуть ниже значения, которое является критическим для батареи. Данное значение обычно указывается производителем и составляет оно примерно 14 В +/- 0,4 В.
Видео: Зарядка гелевого аккумулятора — как зарядить!
Также нужно правильно установить силу тока. Оптимальным считается значение в 10% от номинальной емкости гелевой АКБ.
Важно также знать время зарядки.
Чтобы высчитать время зарядки гелевого аккумулятора, следует поделить значение емкости на силу тока. К примеру, емкость – 60 Ач, а сила тока выставлена уровне 5 А, в таком случае время заряда будет составлять 12 ч.
Но если имеется время, то можно произвести подзарядку с силой тока в 5% от емкости. Для указанной батареи при параметр будет составлять 3 А, а время подзарядки возрастет до 24 ч. Но при таком режиме процесс пройдет более лучше и АКБ полностью воспримет заряд.
Обязательно следует соблюдать последовательность подключения. Сначала подсоединяются зажимы зарядного устройства к клеммам аккумулятора (важно не перепутать полярность), а после уже включать устройство в сеть. Периодически во время процесса следует контролировать параметры напряжения и силы тока.
Категорически запрещается преждевременно прекращать зарядку.
Дело в том, что такие гелевые аккумуляторы обладают так называемым «эффектом памяти». Если в процессе прервать подзарядку преждевременно, к примеру, батарея смогла восстановить заряд только на 80%, то в следующий раз она не сможет взять заряд больше, чем на эти 80%. То есть, от недозаряда АКБ потеряет часть своей емкости и восстановить ее уже не получится.
Дело в том, что такие гелевые аккумуляторы обладают так называемым «эффектом памяти». Если в процессе прервать подзарядку преждевременно, к примеру, батарея смогла восстановить заряд только на 80%, то в следующий раз она не сможет взять заряд больше, чем на эти 80%. То есть, от недозаряда АКБ потеряет часть своей емкости и восстановить ее уже не получится.Как правильно заряжать гелевый аккумулятор — Авто новости — автопортал pogazam.ru
28.02.2023 08:36
Гелевая батарея разряжается во время использования так же, как и обычная, и ее необходимо периодически заряжать. Рассмотрим, как заряжать этот аккумулятор правильно, не повредив его.
Определимся сразу: иногда «гелевыми» называют аккумуляторы, изготовленные по технологии AGM. Это ошибка. В гелевых батареях электролит загущен до консистенции зубной пасты, на корпусе нанесена GEL маркировка. А в AGM находится стекловолокно, пропитанное жидким электролитом.
Гелевые батареи могут иметь разное рабочее напряжение — 2,4,6,24,48 В.
Но наиболее распространенным является двенадцать вольт. Как правило, большинство таких аккумуляторов предназначены работать в тягу, они редко устанавливаются в автомобиле для запуска двигателя.
Для подзарядки аккумуляторов данной технологии производства используются специальные зарядные устройства, поддерживающие GEL режим.
Выбор зарядного устройства
Гелевые батареи не могут заряжаться лишь бы какими устройствами. Перечисляем необходимые параметры ЗУ для этого типа батарей:
- Импульсное (не трансформаторное).
- Полуавтоматическое (снижает силу тока в зависимости от уровня заряда аккумулятора с возможностью регулировки зарядного напряжения).
- Напряжение при зарядке должно быть 14-14,3 В, четко в этих пределах.
Как правило, все современные импульсные зарядные устройства имеют ступенчатую или бесступенчатую регулировку напряжения и мощности зарядного тока. Вы должны отказаться от полностью автоматического ЗУ, у которого нет этих настроек.
Правила зарядки гелевой батареи
Итак, мы остановились на зарядном устройстве. Сейчас мы расскажем, как правильно зарядить гелевый аккумулятор.
- установить все настройки зарядного устройства на «0»;
- подключить клеммы зарядки к аккумулятору в соответствии с полярностью;
- отрегулировать напряжение 14-14,3 В на ЗУ;
- На корпусе аккумулятора ищем надпись Max Initial current – первоначальный ток заряда (в амперах) и ставим его на ЗУ. Если есть сомнения — выставляем амперы 5-10% от емкости аккумулятора.
Заряжаем до тех пор, пока зарядное не перейдет в буферный режим поддерживания.
Убедитесь, что аккумулятор не нагревается во время зарядки. В противном случае прекратите зарядку, еще раз проверьте данные настройки ЗУ, дайте батарее остыть и запустите снова. Нагрев АКБ также может указывать на её неисправность.
После процедуры зарядки оставляем ее на сутки для контроля состояния после чего напряжение на клеммах должно быть не ниже 12,4 В.
Если напряжение падает ниже этого уровня, аккумулятор необходимо заменить.
Почему нельзя заряжать GEL батарею обычным устройством
Эти АКБ очень чувствительны к зарядному напряжению, поэтому их правильная имеет решающее значение.
Как мы писали выше, в таких батареях электролит представляет собой гелеобразную тягучую массу. Трансформаторная зарядка может привести к перегреву пластин и гель в месте соприкосновения потеряет свои свойства, что приведет к сокращению срока службы АКБ или её выходу из строя.
Как выбрать шины для автомобиля — советы
Летние и зимние шиты, их отличия и особенности. Советы по выбору автомобильной резины и что влияет на цену.
Какие шины лучше всего использовать при быстрой езде на кроссовере
Выкуп битых авто: чистота сделок и оперативность
Еще
Как правильно заряжать аккумуляторы глубокого разряда
Аккумуляторы глубокого разряда можно заряжать разными способами, но лучше всего следовать рекомендациям их производителей относительно зарядного напряжения, температуры и тока.
Однако в реальных условиях такие идеальные условия зарядки не всегда возможны.
Обновлено: 23 сентября 2022 г.
Особенности и технические характеристики аккумуляторов глубокого разряда
Аккумуляторы глубокого разряда оптимизированы для приложений глубокого разряда и подвергаются большому количеству циклов. Большие батареи глубокого цикла емкостью 100-200 Ач и более могут использоваться даже как батареи двойного назначения и могут запускать небольшие газовые и даже дизельные двигатели, но эти батареи не предназначены для таких применений.
Аккумуляторы глубокого разряда отличаются:
— размером/емкостью: Небольшие аккумуляторы глубокого разряда обычно используются в системах бесперебойного питания (ИБП), медицинском оборудовании и оборудовании для обеспечения безопасности, а также обычно используются, например, в батареях эхолотов. и подобные. Аккумуляторы глубокого разряда большей емкости используются в автономных приложениях, таких как солнечные батареи, резервные батареи для критически важных приложений, батареи домов на колесах и т.
д.
Поскольку емкость аккумуляторов глубокого цикла варьируется от нескольких Ач до сотни Ач, поэтому изменяется ток (указанный в амперах), необходимый для правильной зарядки аккумулятора в требуемое / приемлемое время.
— напряжение: батареи глубокого цикла в основном 12В, но есть также батареи 6В, 24В, 36В и т.д.
Конечно, это всего лишь «номинальное» напряжение, при этом реальное напряжение варьируется от 10 или даже меньше вольт до почти 15 вольт для одной «12-вольтовой» батареи.
Примечание: когда свинцово-кислотные аккумуляторы заряжаются до 15 и более вольт, они начинают выделять водород и кислород — такой перезаряд аккумулятора может значительно сократить срок службы аккумулятора и создать потенциально очень опасные ситуации, так как водород является очень горючий газ.
— химия: батареи глубокого цикла в основном свинцово-кислотные и литиевые батареи.
Свинцово-кислотные батареи бывают жидкостными/залитыми, улучшенными жидкостными/залитыми, абсорбирующими стеклянными матами (AGM) и гелевыми элементами.
Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы редко используются из-за жидких электролитов, повышенной коррозии клемм аккумулятора и необходимости постоянного контроля уровня электролита.
Свинцово-кислотные аккумуляторы AGM и Gel-Cell (гелевые аккумуляторы) — это свинцово-кислотные аккумуляторы с защитой от проливания, которые могут работать в любом положении, кроме перевернутого, что дает много преимуществ по сравнению с залитыми свинцово-кислотными аккумуляторами.
Каждая свинцово-кислотная и литиевая батарея имеет номинальное напряжение ~12 вольт (для шестиэлементной свинцово-кислотной батареи и четырехэлементной литий-железо-фосфатной батареи), но фактическое напряжение зарядки немного отличается.
Литиевые батареи значительно различаются по химическому составу, но наиболее популярным является литий-железо-фосфатный (LiFePO 4 ), который также является самым безопасным химическим составом для литиевых батарей.
Чтобы еще больше повысить безопасность, литий-железо-фосфатный пусковой и глубокий цикл (LiFePO 4 ) поставляются со встроенными системами управления батареями, которые защищают батарею от нежелательных явлений, таких как чрезмерная разрядка, перезарядка, перегрев, короткое замыкание и т.
п.
— конечное напряжение заряженной батареи глубокого цикла также зависит от температуры батареи — каждый тип свинцово-кислотной батареи имеет несколько разные температурные коэффициенты, которые необходимо использовать для расчета оптимального конечного зарядного напряжения.
Конечное напряжение зарядки литиевых аккумуляторов часто определяется автоматически с помощью встроенной системы BMS. Когда достигается конечное напряжение зарядки, BMS отключает аккумулятор от зарядного устройства, предотвращая перезарядку.
Тем не менее, хорошие литиевые зарядные устройства не должны заряжать литиевую батарею до напряжения отсечки — если это начинает происходить регулярно, значит, есть проблема с батареей и/или ее зарядным устройством.
Методы зарядки аккумуляторов глубокого разряда
Когда аккумулятор глубокого разряда подключен к электрической системе какого-либо устройства, транспортного средства, лодки и т. п., дайте встроенному генератору переменного тока/зарядному устройству зарядить аккумулятор, как это и предусмотрено.
Однако при подзарядке аккумуляторов глубокого разряда в других ситуациях существует несколько методов их зарядки… и не все из них являются правильными, но при необходимости такие методы могут помочь…
Зарядные устройства
Современные зарядные устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов — это умные/интеллектуальные зарядные устройства, которые сначала анализируют аккумулятор, а затем заряжают аккумулятор в соответствии с его состоянием.
Хорошее зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов должно иметь возможность установки точного типа свинцово-кислотного аккумулятора (мокрый, AGM, гелево-ячеистый, кальциевый и т. д.), использования аккумулятора (циклическое использование, плавающее использование) и автоматической настройки температуры. компенсацию, желательно с датчиком температуры, расположенным очень близко к аккумулятору.
Максимальный ток зарядного устройства должен позволить зарядному устройству полностью зарядить аккумулятор за 5-10 часов — фактический процесс зарядки обычно длится немного дольше, так как зарядное устройство не заряжает аккумулятор все время максимальным зарядным током.
А когда аккумулятор полностью заряжен, хорошее зарядное устройство должно автоматически переключаться в режим обслуживания и поддерживать аккумулятор полностью заряженным в течение неопределенного времени.
Например, очень популярные аккумуляторы 12 В 75–100 А·ч можно довольно быстро полностью зарядить с помощью интеллектуальных зарядных устройств AGM на 10–15 А без чрезмерной нагрузки на аккумуляторы.
Всегда рекомендуется сверяться с Руководством по эксплуатации аккумулятора и определять «идеальный» и максимальный зарядный ток, а также конечное напряжение.
Поиск на Amazon:
— Зарядное устройство для аккумуляторов AGM на 10 А
— Зарядное устройство для аккумуляторов AGM на 15 А
— Устройство для обслуживания аккумуляторов
Примечание: Ссылки на Amazon открываются в новых окнах , не стесняйтесь проверить их для большинства актуальные предложения и цены.
Литиевые батареи следует заряжать только с помощью специальных зарядных устройств для литиевых батарей или интеллектуальных зарядных устройств AGM, которые имеют специальный режим зарядки литиевых батарей.
Алгоритм зарядки литиевых аккумуляторов отличается от алгоритма зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов. Литиевые аккумуляторы обычно заряжаются с использованием алгоритма зарядки CC/CV — сначала аккумулятор заряжается постоянным током, а после того, как напряжение достигает определенного уровня, зарядное устройство переключается в режим постоянного напряжения, который заканчивается, когда ток падает ниже определенного уровня (зависит, например, от емкости аккумулятора).
Если литиевая батарея заряжается с помощью интеллектуального зарядного устройства AGM с использованием режима зарядки свинцово-кислотной батареи (мокрый/залитый, AGM, Gel-Cell), система BMS может быть повреждена или, по крайней мере, может отключить батарею, когда умный свинцово-кислотный аккумулятор начинает прощупывать батарею или даже начинает ее «десульфатировать».
И если процесс зарядки продолжается, свинцово-кислотные аккумуляторы обычно заряжаются до несколько более низких значений, чем литиевые аккумуляторы, которые затем нельзя полностью зарядить с помощью интеллектуальных зарядных устройств для свинцово-кислотных аккумуляторов.
Для краткости заряжайте литиевые батареи с помощью зарядных устройств для литиевых батарей или интеллектуальных зарядных устройств AGM с режимами зарядки литиевых батарей.
Литиевые аккумуляторы очень хорошо воспринимают заряд, а более высокие зарядные токи позволяют заряжать их быстрее, например, литиевые аккумуляторы емкостью 50-100 Ач можно заряжать с помощью зарядных устройств на 20 А.
Конечно, перед зарядкой литиевой батареи проверьте ее максимальный зарядный ток, на всякий случай.
Зарядка аккумуляторов глубокого разряда с помощью зарядных устройств является надлежащим способом зарядки таких аккумуляторов, если только они не подключены к электрической системе автомобиля, грузовика, жилого дома, лодки и т. д.
Но в реальных жизненных ситуациях циклические батареи можно заряжать разными способами, и некоторые из них не являются «идеальными», но они могут помочь.
Автомобильный генератор
Автомобильный генератор используется для поддержания заряда встроенного аккумулятора автомобиля и питания различных нагрузок при включенном двигателе.
Кроме того, автомобильный генератор можно использовать для зарядки других аккумуляторов, а не только встроенного аккумулятора.
Принцип прост — включите двигатель и с помощью соединительных кабелей соедините автомобильный аккумулятор (сначала положительные клеммы) с разряженным аккумулятором глубокого разряда и дайте ему зарядиться в течение некоторого времени.
Этот метод прост и удобен, особенно если вы находитесь вне сети и вдали от электрических розеток.
Однако у этого метода есть несколько проблем, в том числе:
— абсолютное отсутствие контроля зарядного тока,
— батареи глубокого разряда меньшего и среднего размера не должны вызывать проблем с сетевым напряжением, но батареи большего размера может потреблять такой большой ток, что напряжение автомобиля упадет ниже безопасного уровня, что приведет к отключению двигателя автомобиля — в лучшем случае. В худшем случае генератор может выйти из строя. В худшем случае машина может загореться.
Так что, если у Вас автомобиль с аккумулятором на 60-70 Ач, смело подзаряжайте аналогичный аккумулятор 5-10 минут, но не больше — и это может быть проблемой! Если возможно, проверьте руководство по эксплуатации автомобиля или, по крайней мере, следите за температурой генератора.
Если вы хотите зарядить аккумулятор глубокого цикла с помощью генератора переменного тока, настоятельно рекомендуется подключить аккумулятор к генератору через зарядное устройство постоянного тока. Такие зарядные устройства обычно подключаются через провод D+ к зажиганию и не работают, пока двигатель не будет запущен, что предотвращает полную разрядку основной пусковой батареи.
При выборе зарядных устройств постоянного тока очень важно знать номинальный ток вашего генератора переменного тока. Например:
- Если ток вашего генератора менее 160 А, рекомендуется зарядное устройство постоянного тока на 20 А,
- Если ток вашего генератора составляет около 160–180 А, рекомендуется зарядное устройство постоянного тока на 40 А,
- Если ток вашего генератора переменного тока составляет 180 А, предпочтительно 200+ А, рекомендуется зарядное устройство постоянного тока на 60 А.
Примечание: Одна из серьезных проблем при зарядке аккумуляторной батареи глубокого цикла — это охлаждение генератора переменного тока, когда двигатель работает на холостом ходу или на низких оборотах, поскольку охлаждение генератора ограничено, а зарядное устройство постоянного тока требует дополнительных ампер. Если Вы заметили какие-либо проблемы с генератором на холостом ходу (например, перегрев), выключите зарядное устройство постоянного тока и проверьте, как ведет себя генератор.
Если Вы решите перезарядить аккумулятор глубокого цикла (или любой другой аккумулятор) с помощью автомобильного генератора, что бы ни случилось, это ваша личная ответственность.
Автомобильный адаптер для прикуривателя
Автомобильный адаптер для прикуривателя оснащен автоматическим выключателем на 10 ампер, редко больше.
Адаптер автомобильного прикуривателя можно использовать для прямой зарядки аккумуляторов, но пользователь не может контролировать зарядный ток — по крайней мере, когда аккумулятор подключен напрямую.
Настоятельно рекомендуется, чтобы двигатель был включен, когда адаптер прикуривателя используется для зарядки аккумуляторов или для питания других подобных нагрузок — автомобильных инверторов и т.п.
Примечание: некоторые автомобили поставляются с адаптерами прикуривателя с ограниченным временем работы, особенно при максимальной нагрузке. Если они перегреваются, то автоматически отключаются… и это в лучшем случае.
Электрогенераторы
Электрогенераторы преобразуют химическую энергию топлива в электрическую энергию.
Многие небольшие электрогенераторы оснащены зарядными портами 12 В, 8–10 А, что позволяет пользователю напрямую заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы, не требующие больших зарядных токов.
Однако более крупные свинцово-кислотные и все литиевые батареи глубокого разряда следует заряжать с помощью интеллектуальных зарядных устройств, питаемых напрямую от генераторов, используя их выходы 120/240 В.
Такая конфигурация позволяет перезаряжать аккумуляторы глубокого разряда в автономном режиме, в походе, в чрезвычайных ситуациях и т. п.
Например, инверторный генератор мощностью 2000Вт легко может запитать 3 (три) зарядных устройства 12В 15А — это три зарядных устройства с КПД, скажем, 80%, а прочие потери не требуют более 700-800 Ватты мощности.
Солнечный контроллер заряда
Солнечный контроллер заряда MPPT или PWM контролирует мощность, обеспечиваемую подключенной солнечной панелью (или панелями), и заряжает аккумулятор наиболее эффективным способом.
Зарядный ток зависит от условий освещения, количества солнечных панелей, размера батареи, емкости, химического состава, уровня разрядки и т. д. кемпинг, походы, рыбалка или жизнь вне сети в целом.
Кратко: Аккумуляторы глубокого цикла можно заряжать разными способами, но если у вас на рабочем месте есть разряженный аккумулятор глубокого цикла, лучше всего зарядить его с помощью интеллектуального зарядного устройства с режимом зарядки.
предназначен для батареи, которая у вас есть.
Возможны и другие способы зарядки, особенно зарядка аккумулятора с помощью контроллера заряда от солнечной батареи (с солнечными панелями) и генератора электроэнергии.
Если Вы собираетесь заряжать аккумулятор глубокого разряда от автомобильного генератора, будьте очень осторожны и, по возможности, сверьтесь с документацией на автомобиль. НЕ перегревайте генератор или любой другой компонент/провод, так как они могут легко загореться…
Цепь зарядного устройства гелевых батарей [постоянный ток, постоянное напряжение]
В этом посте мы узнаем, что такое гелевые батареи, а также научимся создавать специализированное зарядное устройство для зарядки гелевых батарей с полными расчетами.
Предложенная схема работает в двух режимах: она начинает заряжать разряженную гелевую батарею постоянным током до тех пор, пока на клеммах батареи не будет достигнуто напряжение полного заряда. Как только достигается полный заряд, схема переключается с режима постоянного тока на режим постоянного напряжения.
Этот переход от постоянного тока к постоянному напряжению важен для аккумуляторов с гелевыми элементами, поскольку защищает аккумулятор от перезарядки.
Что такое гелевая батарея
Гелевая батарея полностью идентична современной автомобильной батарее. Гелевый элемент обеспечивает высокую плотность энергии в герметичном многоэлементном, необслуживаемом свинцово-кислотном аккумуляторе.
Гелевые клетки обычно не создаются в крошечных корпусах, таких как обычные клетки AA, C и D.
Вместо этого они разработаны в более крупных корпусах, которые могут иметь размеры от пачки сигарет до автомобильного аккумулятора, а во многих случаях и намного больше.
Доступны типичные гелевые батареи со спецификациями напряжения, которые могут варьироваться от 2 до 24, и емкостью Ач, которая варьируется от 1,2 до 120 Ач (ампер-часов). Номинал Ah относится к количеству тока, которое может быть обеспечено батареей в течение определенного промежутка времени.
Например, батарея может быть указана с напряжением 2 В и емкостью 30 А·ч.
Это означает, что батарея должна обеспечивать постоянный ток силой 1,5 ампера в течение 20 часов.
Аккумулятор, с которым правильно обращаются, может работать годами, однако аккумулятор, с которым неправильно обращаются, может проработать всего несколько месяцев, а то и недель.
Предложенная схема зарядного устройства для гелевых аккумуляторов на самом деле не предназначена для восстановления разрушенных или неправильно использованных гелевых аккумуляторов: правильное обращение с аккумуляторами находится под вашим контролем.
Количество элементов в гелевой батарее может быть эквивалентно номинальному напряжению батареи, деленному на 2.
Таким образом, 12-вольтовая батарея имеет шесть (12/2) ячеек. Каждая отдельная ячейка имеет выход 2,3 В, когда она полностью заряжена. Точно так же 6-ячеечная батарея, номинально рассчитанная на 12 вольт, фактически обеспечивает полностью заряженный выход 13,8 вольт.
Можно определить, когда гелевая батарея почти разряжена, по тому простому факту, что при отсутствии нагрузки или при низкой нагрузке она обеспечивает выходное напряжение, близкое к 100 % номинальной мощности, но как как только батарея подвергается разумной или большой нагрузке, напряжение падает примерно на 4,6 вольта.
Причина снижения на две ячейки заключается в том, что разряженная ячейка в основном меняет полярность и начинает функционировать как нагрузка, которая «уравновешивает» напряжение исправной ячейки.
Таким образом, вы можете измерить не более 9,2 вольт (13,8 — 4,6 = 9,2) для 12-вольтовой батареи, которую сейчас нужно зарядить. А говоря о зарядке, мы сейчас узнаем, как именно это можно сделать.
Методы зарядки
Гелевые аккумуляторы различных поставщиков создаются различными способами, и они предъявляют различные требования к зарядке.
Многие из этих аккумуляторов можно заряжать с помощью схемы, описанной в этой статье. Тем не менее, вам нужно уточнить у производителя вашей батареи, чтобы быть уверенным. Распространенный и надежный подход к зарядке может быть описан ниже.
Первоначально на батарею подается регулируемый источник постоянного тока, соответствующий 10% Ач батареи.
Например, 12-вольтовая батарея емкостью 7 А·ч может начать использовать зарядный ток 700 мА.
Напряжение должно контролироваться; как только напряжение на клеммах батареи достигнет 90% от номинальной мощности. На этом этапе схема отключает источник постоянного тока и переключается на регулируемое напряжение для полной зарядки аккумулятора.
Это переключение действительно важно для защиты от перезарядки, если аккумулятор остается подключенным к зарядному устройству в течение длительного времени. Таким образом, батарея может вечно проходить через подзаряд.
Вы можете работать с зарядным током, отличным от 10%, например, предназначенным для «быстрой зарядки». Но если вы используете другой ток, внимательно следуйте рекомендациям производителя.
Чтобы определить, какое напряжение должна вырабатывать схема зарядного устройства с гелевыми элементами, умножьте количество элементов в вашей батарее на 2,3, а затем прибавьте 5 для учета потерь в цепи. Чтобы зарядить наш пример 12-вольтовой батареи, нам понадобится 19-вольтовый нерегулируемый источник питания IC.
Описание схемы
Схема зарядного устройства постоянного тока взята прямо из справочника производителя.
Сердцем зарядного устройства, как показано на рисунке 1 ниже, является регулируемый регулятор LM317. При правильном радиаторе LM317K может выдавать ток до 1,5 ампер и выдерживать напряжение до 37 вольт.
Если ваш аккумулятор требует более высокого зарядного напряжения, вместо него можно использовать LM317HV, который может потреблять до 57 вольт.
Вы можете включить LM338, который может генерировать ток пять ампер при максимальном напряжении 32 вольта, чтобы увеличить ток.
Теперь рассчитаем значение R1 на основе требуемого зарядного тока (Icc) и смещения 1,25 В LM317: 1,25/0,7) = 1,78 Ом. Мощность R1 рассчитывается следующим образом: 0,7 А x 1,25 В = 0,875 Вт. Используйте металлопленочный резистор мощностью 1 Вт, чтобы быть в безопасности.
Здесь позаботились о токе, но как насчет напряжения? Взгляните на рис.
2 ниже, чтобы увидеть, что это означает. LM317 используется в качестве традиционного стабилизатора постоянного напряжения в этом приложении. По словам производителя, в большинстве случаев сопротивление R1 должно быть 240 Ом.
Выходное напряжение определяется значением R2, которое можно рассчитать по сложной формуле.
Обычно проще подключить цепь с помощью потенциометра 5K или 10K, выбрать выходное напряжение, а затем заменить потенциометр ближайшим стандартным постоянным резистором.
Теперь у нас есть регулятор напряжения и регулятор тока. Но как нам собрать их, чтобы сформировать комбинированную схему? На рис. 3 показана ситуация.
Рис. 3. ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО В КОМПЛЕКТЕ представляет собой комбинацию предыдущих схем. Когда SCR выключен, схема работает как источник постоянного тока; когда SCR включен, схема работает как регулятор напряжения.
Полное зарядное устройство для гелевых батарей
Давайте рассмотрим основные функции схемы, прежде чем переходить к вычислению номиналов резисторов.
Изначально, поскольку SCR1 выключается при подаче питания на цепь, канал тока смещения на землю отсутствует, и LM317 работает как стабилизатор постоянного тока.
Управляющий диод D1, ограничительный резистор R1 и резистор смещения R2 соединяют LM317 с аккумулятором. Эта часть зарядного устройства для гелевых элементов идентична схеме, изображенной на рис. 1 выше.
После отключения питания от цепи управляющий диод предотвращает разряд батареи через светодиод и SCR.
Напряжение на потенциометре TRIP-POINT R5 увеличивается по мере зарядки аккумулятора, что в конечном итоге приводит к включению SCR.
Когда SCR включен, он также предлагает маршрут к земле для LED1 (через R3).
Поскольку ток от регулятора теперь может проходить на землю, регулятор теперь будет работать в режиме напряжения.
Когда LED1 включен, схема находится в режиме регулирования напряжения; когда LED1 выключен, схема находится в режиме регулирования тока.
Расчет номиналов резисторов
Давайте теперь посмотрим, как рассчитать номиналы резисторов. Учтите, что мы все еще имеем дело с 12-вольтовой батареей емкостью 7 ампер-часов. R6 — это потенциометр регулировки напряжения, поэтому начнем с него. Для начала мы должны определить коэффициент умножения F, который можно рассчитать по следующей формуле:
F = (Vcc / 1,25)+ 1
Vcc — выходное напряжение полного заряда батареи; в нашем примере Vcc = 13,8, отсюда:
F = (13,8/1,25) + 1 = 12,04.
Затем значение R6 рассчитывается следующим образом:
R6 = F(R1 + R2)
Мы уже знаем, что R1 равен 1,78 Ом, а R2 равен 220 Ом, следовательно, R6 = 12 x (1,78 + 220) = 2661 Ом. Эта цифра близка к тому, что нам нужно, чтобы получить предполагаемое напряжение в конце заряда.
Для упрощения просто замените R6 на 4к7 или 10к банк, вот и все, без суеты и путаницы.
Поскольку падение напряжения на SCR не учитывается, это значение является оценочным. Поэтому мы просто используем потенциометр 5K для R6 и округляем до следующего наибольшего значения. Это позволит вам адаптировать схему, чтобы ее можно было использовать с батареями разного напряжения.
R2 должно быть около 240 Ом, по данным производителя микросхемы. Последовательное сопротивление R1 и R2 находится в пределах 5% от 240 Ом, что допустимо. Если вы используете сильноточный LM338, вам может потребоваться изменить значение R2, чтобы приспособиться к другому току заряда, напряжению или тому и другому.
Теперь необходимо определить значение потенциометра TRIP-POINT R5, который контролирует напряжение, при котором включается SCR.
Для R5 потенциометр 5K будет хорошо работать, если напряжение в конце заряда меньше 20 вольт.
Потенциометр 10K будет работать при напряжении более 20 вольт.
R3 — токоограничивающий резистор для светодиода, и его значение легко рассчитать:
R3 = (Vcc — 3) / 20 мА
R3 = (13,8 — 3) / 0,02 = 540 Ом
R3 можно заменить резистором 1K 1/2 Вт. Это защитит светодиод от повреждения, когда эта схема зарядного устройства с гелевыми элементами подключена к батареям с напряжением более 12 В.
Последний параметр, который необходимо вычислить, — это R4, который ограничивает ток, который может подаваться на затвор SCR1. Если потенциометр TRIP-POINT был повернут слишком сильно в направлении выхода регулятора, этот ток может разрушить SCR1. Таким образом, значение R4 может быть рассчитано следующим образом:
R4 = Vcc / 50 мА
Следовательно, в этом сценарии R4 = 13,8 / 0,05 = 276 Ом.
Для дальнейшего ограничения тока округлите до ближайшего стандартного значения 300 Ом, что должно работать хорошо.
Для указанного SCR он должен выдерживать ток смещения LM317K, когда он находится в режиме напряжения, а также полное напряжение без нагрузки, выдаваемое вашим источником постоянного тока (в нашем случае 19 вольт). Упомянутый SCR рассчитан на 200 вольт при 800 мА, поэтому он должен работать с любой батареей, которая у вас есть.
Как настроить
Простым способом вы можете настроить схему зарядного устройства гелевых батарей, непосредственно регулируя потенциометры R6 и R5 следующим образом:
- Не подключайте батареи к выходу изначально.
- Держите грязесъемник потенциометра R5 заземленным.
- Подключите фиктивную нагрузку 4k7 на выходе схемы.
- Подключить вольтметр на выходе схемы, через резистор 4к7.
- Включить подачу питания 19 В на цепь.
- Регулируйте потенциометр R6, пока не получите выходное напряжение 13,8 В на измерителе.
- Затем отрегулируйте предустановку R5 так, чтобы светодиод просто загорался при этих 13,8 В на выходе.
- Теперь ваша схема настроена.
Что это значит?
Это означает, что пока напряжение батареи ниже 13,8 В, SCR будет выключен, и схема будет работать как зарядное устройство постоянного тока. То есть в это время напряжение не контролируется, и батарея получает полное напряжение, доступное на выходе LM317. Это напряжение может быть около 19V, который равен входному источнику питания.
Когда напряжение на клеммах аккумулятора достигает 13,8 В, срабатывает триггер SCR, и микросхема LM317 начинает работать как стабилизатор постоянного напряжения, что означает, что теперь выходное напряжение ограничено 13,8 В.
Если вы считаете, что предел 13,8 В слишком низкий, вы можете поднять его до 14 В, с этим проблем не будет.
Во время зарядки гелевой батареи не забудьте сначала подключить батарею к цепи и только затем включить входное питание. Если вы включите входное питание перед подключением батареи, то SCR обнаружит 13,8 В и включится, предотвращая начальный режим постоянного тока, что приведет к медленной и неэффективной зарядке батареи.