Это нужно знать при выборе тягового аккумулятора.

Аккумуляторная батарея – элемент, в котором происходит преобразование энергии. Выделяемая в процессе взаимодействия химических элементов аккумулятора энергия преобразуется в электрическую. Таким образом, разряд — это преобразование химической энергии в электрическую, а заряд – наоборот. Аккумуляторная батарея вырабатывает электричество, а не накапливает, т.е. представляет собой портативный химический электрогенератор. Существует огромное множество электрических аккумуляторов, в которых используются различные химические элементы. В этой статье мы рассмотрим некоторые особенности одного из самых распространенных типов электрических накопителей — свинцово-кислотных (С-К) аккумуляторов в моноблочном исполнении.

Моноблок – это свинцовый аккумулятор в едином прочном пластиковом корпусе. Такая батарея состоит из нескольких 2-х вольтовых элементов, соединённых между собой уже на заводе. Моноблок свинцовых аккумуляторов может быть изготовлен из 3, 4 или 6-ти элементов. Соответственно и напряжение таких аккумуляторных батарей составляет 6, 8 или 12 вольт.

Востребованность моноблочных С-К аккумуляторов обусловлена как многофункциональностью и простотой использования, так и относительной дешевизной. Кроме этого, в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях отсутствует «эффект памяти».

Виды С-К моноблоков по назначению:

АКБ предназначены для работы в 4-х основных режимах:

  • в пусковом (стартерном) режиме — в течение короткого времени АКБ вырабатывает достаточно энергии для запуска и непродолжительной работы мощных электродвигателей;
  • в циклическом – предполагает автономную работу в течение нескольких часов вплоть до глубокого разряда с последующим восстановлением от зарядного устройства;
  • в буферном – предусматривает постоянное подключение к электросети в качестве резервного источника питания для поддержания электроснабжения потребителей при краткосрочном отключении электричества;
  • комбинированном – сочетает в себе несколько принципов функционирования.

Для различных режимов работы батареи требуется соответствующий тип аккумулятора: стартерный, тяговый (глубокого разряда) или резервного питания. Далее мы рассмотрим более подробно некоторые особенности АКБ, предназначенных для работы в циклическом (тяговые) и комбинированном режимах.

Виды С-К аккумуляторов по способу размещения электролита.

Различают несколько видов свинцово-кислотных аккумуляторов технологии размещения электролита (серной кислоты):  с жидким электролитом;  с электролитом загущённым до состояние геля; электролитом в стекловолокне — AGM (absorbed glass mat).

Батареи с жидким электролитом (WET).

Аккумуляторы с жидким электролитом обладают рядом неоспоримых преимуществ: во-первых, срок службы таких батарей в 1,5-2 раза больше, чем аналогичных по технологии GEL или AGM; во-вторых, их цена значительно меньше и, в-третьих, они практически вне конкуренции, когда требуется ёмкость от 280 Ач/С5. К недостаткам батарей по технологии WET нужно отнести необходимость регулярного технического обслуживания, выделения специального сертифицированного помещения для их подзарядки/обслуживания, а также ряд других ограничений при использовании в жилых и общественных зданиях, за соблюдением которых следят органы противопожарного и санитарно-гигиенического надзора. WET-батареи требовательны к уходу и Нуждаются в регулярном техническом обслуживании. По мере испарения электролита необходимо доливать дистиллированную воду, поддерживать уровень плотности электролита, проводить выравнивающие заряды.

Батареи электролитом в стекловолокне (AGM).

Необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, имеющие отличительную особенность – сепаратор, расположенный между свинцовыми пластинами, пропитывается электролитом. Сепаратор производится из стекловолокна. Такие батареи не требуют обслуживания и практически не выделяют взрывоопасные газы — водород и кислород, поскольку являются герметизированными, а в случае возникновения избыточного давления выпускают незначительное количество газов через специальные клапаны.

Батареи с гелеобразным электролитом (GEL).

Необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, в которых электролит загущён до состояния геля. Загуститель расширяет функциональные возможности аккумулятора. Во-первых, он защищает свинцовые пластины от преждевременного износа и осыпания, а во-вторых, решает проблему расслоения электролита по плотности. Помимо этого, применение геля препятствует короткому замыканию электродов. Это обеспечивает стабильность работы, снижает количество отказов в работе АКБ. Гелеобразный электролит накапливает выделяемые газы, что способствует дальнейшей рекомбинации. За счет этого нет необходимости в отводе газов. Батареи можно использовать в любом положении, что упрощает их эксплуатацию. В отличие от WET аккумуляторов, доливать дистиллированную воду и следить за плотностью электролита не нужно. 

Допустима ли полная разрядка?

При полной разрядке на пластинах образуются твердые кристаллы окисного сернокислого свинца. Этот процесс называется сульфатацией. Последняя препятствует нормальной работе электродов, так как вследствие сульфатации, химические реакции перестают протекать нормально. Очистка от следов сернокислого свинца затруднительна, если вообще возможна. Разряжать батареи полностью категорически запрещается. Даже после восстановления разряженной в «ноль» батареи, её срок службы сокращается драматически.

Что нужно знать при выборе аккумуляторов?

При подборе стоит учитывать следующие характеристики:

Ёмкость аккумулятора.

В физике определяется как ампер*часы. Показывает тот объем электроэнергии, который способна отдать аккумуляторная батарея в течение заданного времени. Ёмкость аккумулятора – величина динамическая и зависит от многих факторов: температуры окружающей среды, скорости разряда батареи, этапа жизненного цикла. 

Температура окружающей среды существенно влияет на ёмкость и срок службы батареи. Чем выше температура, тем большую ёмкость покажет АКБ, но при этом сократиться срок её службы. Использование С-К аккумулятора при температуре 40-45С сокращает его ресурс вдвое

Чем быстрее разряд (чем мощнее потребление), тем меньше энергии отдаст батарея. Именно поэтому номинальная ёмкость АКБ всегда указывается с привязкой к величине тока разряда: 3-х часовой (С3), 5-ти часовой (С5) и т.д. Например, ёмкость по С5 — это количество энергии, которое может отдать аккумулятор до 80%-ого разряда в течение 5-ти часов. Иными словами, ёмкость аккумулятора по С5 — это количество энергии, которое отдаст АКБ, если его разряжать током равным 1/5 его ёмкости. То есть если подключить к батарее нагрузку 20А, и аккумулятор разрядится в течение 5 часов, говорят, что ёмкость по С5 равна 100Ач. А вот если тот же самый аккумулятор разряжать током 5А, то его ёмкость будет уже 120 Ач/С20. Для тяговых АКБ актуальна ёмкость по С5, С3 или С2. Для батарей резервного питания, в рекламных целях, как правило, указывают по С20. 

Чем старше аккумулятор, тем меньше энергии он способен произвести. Батарея выходит на свою максимальную ёмкость где-то после 50-го цикла, а первые 10 циклов нужны вообще для его «раскачки». Стоит отметить, что при начале использования емкость растет. Процесс происходит из-за активной разработки массы пластин и электролита. После длительной эксплуатации емкость снижается, так как масса устаревает. Принято считать, что по достижению 50% показателя остаточной ёмкости, аккумулятор подлежит замене. Например, даже при бережном отношении к свинцово-кислотной гелевой АКБ ежедневное её использование до 70-80% разряда снизит емкость примерно на 20% только за первый год. И ещё на 30% – за второй.

Доступное количество циклов разряда/заряда (ресурс).

Каждый аккумулятор имеет ограничение по количеству возможных циклов. Считается, что вид батареи определяет её ресурс. В рекламных проспектах можно прочитать, что аккумуляторы с жидким электролитом можно разряжать до 80%-ого разряда 1 тыс. раз. При этом их необходимо должным образом обслуживать и хранить. Для обслуживания требуются как специальные знания, так и соответствующее оборудование. AGM- батареи принято относить к довольно «слабым» в плане цикличности и рекомендуют применяют в качестве резервных источников питания. Утверждают, что такие аккумуляторы выдерживают максимум 400 циклов глубокого разряда. Производители гелевых батарей пишут, что их продукция выдерживает свыше 600 циклов 80% разрядов и 1000 при разряде на 60%.

На практике же все утверждения по поводу ресурса проверить весьма непросто. По нашему опыту, всё зависит от того, какой производитель заявляет о технических и эксплуатационных характеристиках своей продукции. Если это большая и известная компания с хорошей репутацией в Мире, то стоит доверять; если получить информацию о производителе не представляется возможным, а тем более, если имя производителя прячут за собственными торговыми марками, то в 90% случаев все заявления о свойствах батарей – по меньшей мере – сильное преувеличение.

Всё дело в том, что на качество аккумулятора влияет не столько тип (WET, GEL, AGM), сколько количество и чистота используемого свинца, наличие специальных добавок в состав свинцовых пластин, химический состав пасты, которой намазывают пластины, качество литья и сборки элементов батарей, а также много другое. Достаточно сказать, что аналогичные по типу аккумуляторы, но разных производителей, могут отличаться по надёжности в 4-5 раз.

Репутация производителя

Сложность выбора состоит в том, что проверить аккумуляторную батарею на соответствие заявленным характеристикам проблематично. Специальное устройство – нагрузочная вилка позволяет протестировать АКБ только на отсутствие заводского брака: обрывов цепи и коротких замыканий. Диагностика в специализированных центрах – решение получше. Профессиональное оборудование покажет, сколько батарея способна проработать на одном заряде, то есть какую реальную ёмкость имеет изделие. Но определить сколько прослужит аккумулятор таким способом совершенно невозможно. Единственный фактор, подтверждающий или опровергающий качество АКБ – репутация производителя. Поэтому перед выбором аккумуляторной батареи нужно предварительно ознакомиться с информацией о производителе. Нет инфы о заводе – нет доверия товару.

Советы по правильной эксплуатации

  • хранить батареи в заряженном состоянии;
  • стараться не разряжать аккумулятор более чем на 60-70%;
  • ставить АКБ на заряд при первой же возможности;
  • заряжать аккумулятор полностью, не допускать частичных подзарядов в процессе эксплуатации;
  • избегать перегрева аккумулятора;

Зарядное устройство должно быть автоматическим и желательно импульсным. Оборудование для подзарядки должно соответствовать параметрам батареи по виду (GEL, AGM, WET), напряжению (Вольты), и току (Амперы). Ток заряда должен быть в районе 1/7 ёмкости аккумулятора. Например, для заряда блока АКБ, состоящем из двух гелевых моноблоков 12В-100Ач/С5, нужно использовать зарядное устройство, настроенное на гелевый тип, с напряжением 24В и током от 12 до 15 ампер.