Оптимальный ток для зарядки автомобильного аккумулятора

Вес аккумуляторов автомобильных с электролитом

Стандартный аккумулятор с напряжением 12 Вольт содержит в своей конструкции шесть отдельных камер с размещенными в них рабочими элементами. Каждая такая ячейка состоит из тонких свинцовых пластинок, свободное пространство между которыми заполнено серной кислотой. Именно эта особенность конструкции делает аккумулятор с электролитом слишком тяжелым.

И все же описываемый здесь прибор на протяжении многих лет – лучший вариант источников питания, используемых в транспортных средствах (включая легковые автомобили). Для каждого авто подходит «своя» индивидуальная модель аккумулятора, имеющая вполне конкретные характеристики. Это и определяет разницу в весе у различных образцов. Известно около 70 типовых размеров батарей с напряжением питания 12 Вольт. При этом средний вес АКБ имеет величину в пределах от 15 до 50 килограмм.

3) Расчет по таблицам из спецификаций АКБ

Профессионально и точно можно рассчитать время автономии используя разрядные таблицы аккумуляторов. Опишем алгоритм по шагам:

Шаг 1. Расчет полной мощности в мощность нагрузки на аккумуляторы

Ракб= (Pнагр*cos(φ)*Кнагр)/КПДинв

где:

• Pнагр – мощность в кВа
• cos(φ) – характеристика коэффициент мощности (характеристика нагрузки)
• Кнагр – степень загрузки ИБП
• КПДинв – коэффициент полезного действия инвертора

Для примера возьмем ИБП мощностью 120кВа работающий на нагрузке 70% с коэффициентом мощности 0.8:

Ракб= (120000*0,8*0,7)/0,94=71 489Вт — именно эта нагрузка ляжет на весь аккумуляторный банк при питании ИБП от АКБ.

Шаг 2. Расчет нагрузки на один аккумулятор

Пересчитаем нагрузку на один АКБ. Как правило, в крупных ИБП аккумуляторы соединяются последовательно кол-вом 32-40шт. Для расчета нагрузки на на одну батарею при 40АКБ:

71 489Вт/40=1 788Вт.

В дата-листе аккумуляторов как правило указывается мощность на элемент (Pэл), которых 6шт. в 12В АКБ. Следовательно:

Pэл = 1788/6 = 298Вт.

Шаг 3. Изучение разрядных таблиц батарей и подбор.

В статье Как правильно выбрать аккумулятор для ИБП мы рассматривали подвиды аккумуляторов в разрезе различного целевого использования. Одна из базовых характеристик – это энергоотдача, т.е. сколько способен отдать мощности АКБ за определенное время.

Давайте посмотрим разрядные таблицы 100Ач аккумуляторов Delta двух различных серий.

Delta DTM 12100 l:

Delta HRL 12100:

Напомним, что наша нагрузка на элемент 298Вт. Глубина разряда – 10,8В или 1,80В на элемент. Таким образом, из данных таблиц, можно сделать вывод, что DTM 12100 l продержит нагрузку около 13,8 минут (можно считать пропорционально, искажения минимальны), Delta HRL 12100 – 16,3 мин. разница порядка 15%. Кстати, разница в цене приблизительно аналогична.

Компоненты, из которых состоит АКБ, и их доля в общей массе

Схематически классический стартерный автомобильный аккумулятор можно представить в виде конструкции, состоящей из пластикового корпуса-моноблока, в котором размещаются металлические пластины и заливается электролит.

Таким образом, вес автомобильного аккумулятора в килограммах можно распределить между этими тремя составляющими. В среднем на свинцовые пластины приходится до 60-70% от массы батареи, на долю электролита – около 20-25%, на долю коробки – 5-8%.

Рассмотрим эти главные компоненты подробнее.

Оболочка

Аккумуляторный корпус, или моноблок, представляет собой короб, изготовленный из полипропилена (ранее встречались и эбонитовые корпуса), служащий ёмкостью для электрохимического раствора. Внутри моноблок разделён на секции, количество которых зависит от типа АКБ. Так, у шестивольтовых батарей таких секций 3, у 12-вольтовых автомобильных – 6.

В этих секциях размещают набор свинцовых пластин, представляющих собой чередующиеся положительные и отрицательные электроды в виде решетчатых прямоугольных конструкций. Чтобы они не соприкасались между собой, их разделяет сепаратор из диэлектрического химически стойкого материала. В каждую секцию заливается электролит, уровень которого должен перекрывать верх пластин на 10-15 мм. Наконец, сверху корпус закрывается крышкой, которая содержит выводы пластин (плюсовую и минусовую клеммы), а также может иметь пробки для долива электролита или дренажными отверстиями для отвода газов. Доля короба в весе АКБ – 5-8%.

Свинец

Батареи стартерного типа изготавливаются по разным технологиям. В настоящее время самыми распространёнными считаются свинцово-кислотные аккумуляторы, в которых основным компонентом электродов является свинец вместе с добавками (сурьма, кальций, их смесь), а также диоксид свинца. Плотность этого компонента, подлежащего вторичной переработке, достаточно велика – 11,3-11,5 г/см3, что и обуславливает его долю в общей массе батареи до 70%.

Электролит

Электрохимический раствор, который заливают в корпус аккумулятора, представляет собой водный раствор серной кислоты, причём в качестве растворителя используется очищенная дистиллированная вода, лишённая примесей.

Плотность электролита не является стабильной величиной: она меняется по мере зарядки/разрядки, то увеличиваясь (при уменьшении доли воды), то уменьшаясь (когда в растворе уменьшается количество серной кислоты, вступающей в реакцию с пластинами).

Если аккумулятор заряжен, плотность электролита, независимо от ёмкости батареи, лежит в пределах 1,128-1,300 г/см3. Плотность электролита можно измерить посредством обычного ареометра, но делать это нужно в каждой банке – они не связаны друг с другом. Такой контроль должен быть периодическим и выполняться каждые 15 000-20 000 км. пробега.

Можно «прикуривать» от другой машины

Частый и действенный способ зарядки — «завести» от другого автомобиля, но только при медленном вращении стартера. Технически этот процесс несложный, но пренебрежение простейшими правилами может привести к выходу из строя блока управления двигателем, блоков BCM и т.д.

Последовательность:

• подключить провода к АКБ донора, сначала крокодилами зажать клемму “+” после “-”;
• второй конец проводов подключается к АКБ реципиента, в такой же последовательности с соблюдением полярности;
• запустить двигатель реципиента, желательно чтобы рабочий диапазон оборотов составлял от 1500 до 3500 оборотов, спустя секунд 20 можно отсоединять провода у пациента, и пробовать запускать ДВС. Обычно этого времени вполне достаточно.

Ни в коем случае не подключать к АКБ пациента при работающем двигателе, иначе в большей вероятностью из строя выйдет генератор, и ряд электрооборудования.

Как обслуживать кальциевый аккумулятор

Если клиент покупает обслуживаемый кальциевый АКБ, то основной уход за аккумулятором будет заключен в своевременном добавлении воды. Для этого, в обслуживаемых агрегатах достаточно убрать крышку или открутить заливного типа пробки.

Необходимо выделить, что в сравнении с простыми аккумуляторами осуществлять подобные манипуляции потребуется не так часто. Испарение жидкости в батареях происходит довольно медленно, поэтому лишь летом стоит уделять проверке уровня электролита много внимания.

В случае, когда CA/CA батарея долго не работала, требуется доп. подзарядка АКБ с применением устройств функционирующих от сети. Если транспорт использовался ночью при невысоких оборотах двигателя, возможно придется восполнить потерю электричества.

Как подобрать ЗУ

Типовыми зарядниками восстановить ёмкость кальциевого агрегата на 100% нельзя. Для полной зарядки требуется напряжение 16 – 16,5 В. Еще для десульфатации нужно купить устройства помогающие выполнять переменную зарядку и разрядку аккумулятора последовательно. Хорошо себя показали автоматические агрегаты для CA/CA батарей, которые самостоятельным образом регулируют параметры подаваемого напряжения и силы тока.

Особенности зарядки

Чтобы понять, как заряжать кальциевый аккумулятор, необходимо немного разобраться в этом процессе и его особенностях. Если заряжать такую батарею приходится регулируемым прибором, то нужно установить напряжение около 16 В и ток равный 10% ёмкости АКБ. После десятичасовой подзарядки в таком режиме работоспособность аккумулятора будет восстановлена полностью.

Проверка работоспособности

Перед зарядкой, аккумулятора ca ca проверяют:

1. Проверка напряжения. На проводящих ток клеммах измеряют напряжение. Стандартный показатель – 12,7 Ватт. Более низкие показатели указывают на то, что батарея села.
2. Проверка обслуживаемого аккумулятора. Для этой задачи применяют ареометр, посредством которого определяется плотность электролита. Этот параметр составляет 1,27 г/см3. Зарядку кальциевого агрегата выполняют, если выявлен низкий показатель.

Замена электролита

Требуется замена, если

• электролит стал мутноватым, или поменял свой цвет;
• не получается отрегулировать плотность после подзарядки АКБ;
• если новая батарея стала быстрее садиться после полной зарядки;
• если в одной из банок отсутствует электролит;
• электролитический состав замерзает при отрицательных температурах.

Процедура замены, описание:

Выньте АКБ из машины и поставьте ее на удобной для работы высоте на равномерное жесткое основание.

• Хорошо вытрите его корпус тряпкой, уберите всю грязь. Ветошь стоит намочить легким раствором соды, чтобы вытереть все следы окисления.
• Потом открутите все заливные пробки. Теперь можно выполнять замеры плотности электролитического состава, оценку его цвета.
• Посредством мультиметра замерьте напряжение батареи.
• Определите, что электролит нуждается в замене, откачайте его из банок любым удобным приспособлением. Проще использовать для этого маленький шприц и надеть на него тоненькую полимерную трубку.

• В пустые баночки теперь необходимо перелить дистиллированную воду, затем аккумулятор надо покачать из стороны в сторону. Так, осуществляется промывание.
• Откачайте воду и залейте новую.
• Как только банки стали чистыми, можно переходить к заливке электролита. Наливайте вещество до тех пор, пока баночки полностью под ним не скроются.
• Подключаем АКБ к зарядке, и ждем полной зарядки.

• После полноценной зарядки, спустя 8-10 часов, чтобы агрегат успел остыть, посредством ареометра определите текущую плотность электролита.
• По результатам замеров, решите, стоит ли долить в банки один из компонентов (кислоту или воду)

Вот и все, работа завершена.

Заключение

Для того чтобы выбрать аккумулятор, подходящий для конкретного транспорта, необходимо учесть три главных параметра: модель и тип машины, а также условия его использования. Если вы не знаете, что действительно лучше купить, обратитесь в автосервис.
Что касается кальциевых АКБ, то они подходят водителям, которые любят серьезные путешествия и предпочитают высочайшее качество езды.

Пара слов об электролите

Одним из главных показателей, по которым можно судить об исправности батареи, является уровень электролита. Именно от него зависит напряжение источника питания при различных режимах работы.

В процессе разрядки аккумулятора происходит расход кислоты, доля которой в общем объеме жидкости составляет третью часть (35-36%).

Результатом является уменьшение плотности жидкости. Когда производится зарядка батареи, происходит обратный процесс.

В такой ситуации вода расходуется, а кислота, наоборот, образовывается. Как результат, плотность электролита увеличивается.

В обычном состоянии, когда напряжение на АКБ равно 12,7 В, плотность составляет 1,27 г/куб.см. При этом все параметры напрямую зависят друг от друга.

Меры предосторожности

Отсоединение зарядного устройства, в принципе, наиболее опасная операция. Теоретически это может привести даже к взрыву, но без преувеличения. Взрывчатое вещество — это водород, который выделяется во время химической реакции, проходящей в электролите. Такие ситуации, как правило, происходят в автомобильных мастерских, а не в индивидуальных гаражах, где пользователи используют небольшие зарядные устройства.

Тем не менее стоит помнить, что к загружаемой батарее нельзя подходить с открытым огнём или зажжённой сигаретой. Если зарядка проходит в гараже, стоит его сначала слегка проветрить перед выключением зарядного устройства. Снимать клеммы с аккумулятора можно после отключения зарядного устройства от сети переменного тока.

Причины искажений показаний плотности раствора в АКБ

Перед тем как проверять плотность электролита в аккумуляторной батарее важно разобраться с причинами, приведшими к ее резкому снижению. Основными причинами изменений плотности, не связанными с рабочим разрядом аккумулятора, являются:

• Испарение раствора.
• Просачивание электролита через уплотнения в пробках из-за того, что автомобиль передвигался по бездорожью.
• Усиленная разрядка АКБ, приводящая к оседанию кислоты на пластинах (эффект сульфатации).

Рассмотрим каждую из этих причин более подробно.

Испарение и закипание электролита

Интенсивное испарение электролита возможно из-за длительной эксплуатации аккумулятора, располагающегося в непосредственной близости от нагретого двигателя. Вследствие этого в очень жаркую погоду он может «закипеть», что сопровождается обильным выделением газов. Поэтому следует быть очень внимательным к состоянию АКБ при повышенных температурах воздуха.

По этой же причине в летний период рекомендуется систематически проверять плотность нагретого электролита (не реже раза в неделю). При обнаружении испарения раствора в банки достаточно долить некоторое количество дистиллированной воды. Доливка должна сопровождаться обязательным перемешиванием получившегося раствора.

Вытекание жидкого раствора

При обнаружении следов выплескивания или вытекания электролита из банок аккумулятора следует долить в них недостающее количество раствора.

Но прежде потребуется удалить с поверхности АКБ разлившуюся смесь посредством чистой ветоши, пропитанной нашатырным спиртом или раствором кальцинированной соды.

Верхнюю часть корпуса аккумулятора необходимо постоянно содержать в чистоте. При ее сильном загрязнении смесью из брызг электролита и масла потребуется механическая очистка. Для этого можно воспользоваться щеткой с жесткой щетиной.

Сульфатация пластин

Образование на пластинах АКБ сплошного налета из сернокислого свинца (сульфатация) является результатом неправильной эксплуатации батареи. Причины пооявления этого эффекта следующие:

• Аккумулятор длительное время хранился в разряженном состоянии.
• Его эксплуатация при низких или высоких температурах.
• Частые короткие поездки в зимнее время (плохая подзарядка АКБ).
• Неполная зарядка батарей при их текущем обслуживании.

Снижение его рабочих показателей объясняется тем, что осевшие на поверхностях твердые кристаллы ухудшают проводимость и снижают разрядный ток. Начавшийся процесс образования налета может быть остановлен применением специальных зарядочных методик.

Время зарядки на 60 Ач

Время зарядки выбирается индивидуально в зависимости от устройства, которое используется. Необходимо для начала понять — полностью разрядилась батарея или нет.

Если утрировать и представить себе, что АКБ полностью потеряла свой заряд, и имеется сила тока в 10% от номинального значения, то потребуется 10 часов, чтобы полностью зарядить батарею. Если напряжение регулируемое, тогда используем 4-5 часов на зарядку в 90% и 8 часов потребуется для 100% заряда.

Все значения указаны при максимальном разряде. Если АКБ только частично разрядилась, то время необходимо скорректировать.

Таблица объёма электролита в аккумуляторах

Чтобы понять, сколько электролита должно быть в аккумуляторе, мы исходим из следующего принципа: чем больше емкость аккумулятора, тем больше свинца потребуется использовать, что повлияет на его объем. Также для правильной работы аккумулятора требуется больше электролита.

В продаже есть пачки разного объема — от 1 до 20 литров. Для зарядки можно купить емкость на 5 литров, ее хватает на большинство аккумуляторов. Но электролит — это химически активная жидкость и не рекомендуется хранить его в полиэтиленовой таре более 1 года.

Для удобства расчета значения емкости аккумуляторов и объема залитого в них электролита сведены в таблицу. С его помощью можно быстро определить количество электролита в аккумуляторе 60А * ч и другой емкости.

В статье речь идет только о восстановленных аккумуляторах. В необслуживаемых аккумуляторах уровень электролита остается примерно одинаковым на протяжении всего периода эксплуатации.

Емкость аккумулятора, А * час	Объем электролита, л
55	2,5
60	2,7–3,0
75	3,7-4,0
90	4,4–4,8
132	9,5
190	10

Чтобы определить емкость аккумулятора, установленного в автомобиле, необходимо правильно расшифровать его маркировку. Отечественные аккумуляторы маркируются по ГОСТ 959-91. Маркировка включает 4 категории. Читайте слева направо.

Первый, цифровой, указывает количество банок в аккумуляторе. Вторая категория, буква («ST»), указывает на то, что аккумулятор стартерный. Третья часть, числовая, указывает расход в амперах * часах (А * час). Четвертая буква указывает на характеристики аккумулятора.

Например, для батареи 6CT-75 AZ расшифровка маркировки указывает, что цифра «6» указывает количество ячеек в батарее. Буквы «ST» указывают на то, что батарея стартерная, цифра «75» — это емкость батареи в А * часах. Комбинация «AZ» означает, что аккумулятор имеет общую крышку для всех элементов. Перед продажей аккумулятор залили электролитом и зарядили.

К маркировке батарей европейского производства применяются два стандарта. ЛОР является международным, и DIN используется в Германии.

Для расшифровки маркировки, нанесенной по стандарту ЛОР, надпись необходимо разделить на 4 части.

Первый говорит о диапазоне емкости аккумулятора в А * ч. Кроме того, цифра «5» обозначает диапазон до 99 А * ч, цифра «6» — от 100 до 199 А * ч, а «7» — от 200 до 299 А * ч.

Вторая часть — это обозначение точной емкости аккумулятора. В третьей части маркировки, состоящей из трех цифр, указаны конструктивные отличия модели: тип корпуса, полярность аккумулятора, тип и т.д. Остальные три цифры обозначают пусковой ток в амперах. Чтобы определить это, это значение умножается на 10.

Помимо числовых обозначений на маркировке можно увидеть пиктограммы. В них указаны характеристики аккумулятора: совместимость с другим оборудованием, возможность работы с системой «Старт-Стоп», назначение аккумулятора и т.д.

Маркировка DIN аналогична маркировке ENT. Он условно разделен на 3 части. Первая, состоящая из цифры, указывает диапазон емкости аккумулятора: цифра «5» означает емкость до 100 А * ч, «6» — до 200 А * ч, «7» — более 200 А * ч. Вторая и третья цифры обозначают емкость аккумулятора, последняя, ​​четвертая и пятая: полярность, размер, тип корпуса и т.д.

Контроль степени заряда аккумулятора

Контроль плотности удобен тем, что позволяет оценить состояние каждой банки аккумуляторной батареи. Но ареометр есть не у всех, да и в необслуживаемых аккумуляторах этот метод неприменим. Зная характеристики свинцово-кислотного аккумулятора, можно грубо оценить его заряженность и вольтметром – без нагрузки его показания должны быть в пределах 12,8-13,2 В, поскольку в 12-вольтовом аккумуляторе 6 последовательно соединенных банок, а при полном заряде каждая имеет напряжение на выводах в 2,2-2,4 В. Разряженным же аккумулятор считается, если напряжение на банке падает ниже 2,03 В (то есть 12,18 В в сумме).

Видео: Проверка заряда аккумулятора нагрузочной вилкой

Грубость же этого способа оценки состоит в том, что суммируется напряжение на всех банках независимо от их состояния. Например, если пять из шести банок полностью исправны и заряжены, а в шестой произошло замыкание, то на вольтметре мы увидим 10,75В – казалось бы, аккумулятор находится в глубоком разряде, но попытки зарядить его приведут лишь к «выкипанию» электролита в исправных банках.

Но даже если напряжение на выводах в норме – не факт, что аккумулятор окажется способным отдавать нужный ток. Для контроля токоотдачи применяются нагрузочные приборы – в простейшем случае это обычная нагрузочная вилка, состоящая из мощного резистора низкого сопротивления и вольтметра, наиболее сложные приборы (применяемые, в частности, в дилерских автотехцентрах) имеют встроенные электронные схемы, по падению напряжения на менее мощной нагрузке исходя из заранее введенной номинальной емкости определяющие состояние аккумулятора. Поскольку цена таких приборов делает их покупку для рядового автомобилиста неоправданной (в частности, АКБ-тестер Micro 568 стоит около 16 тысяч рублей), остановимся на нагрузочных вилках традиционной конструкции.

Подключив клеммы вилки к аккумулятору, можно увидеть напряжение на нем – опираясь на указанные выше значения, можно грубо определить его степень заряженности, на многих приборах для удобства нанесены цветовые обозначения (зеленый/желтый/красный диапазон). Нажав на тумблер или кнопку на корпусе, мы подключаем к аккумулятору нагрузку, сопротивление которой составляет десятые доли ома – тем самым она имитирует включение стартера с мощностью около киловатта. В этот момент напряжение на клеммах резко упадет и начнет снижаться еще сильнее. Исправным аккумулятор можно считать, если включение нагрузки не вызывает падения напряжения более чем на 2 вольта (для обычно используемых АКБ на 55-65 А*ч, чем больше емкость – тем меньше должна быть просадка), а дальнейшее снижение напряжения происходит медленно и плавно. Резкое падение напряжения – явный указатель на то, что батарея уже не в силах отдать высокий ток, а его быстрое снижение в течении нескольких секунд означает значительное падение емкости аккумулятора.

Последствия глубоко разряда АКБ и как его правильно зарядить после этого

При глубоком разряде АКБ 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.

Пластины АКБ забитые кристаллами сульфата свинца.

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 аккумулятора, 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.

Как самостоятельно заменить ниппель (сосок) на бескамерной шине без снятия колеса.

Глубоко разряженный аккумулятор следует заряжать напряжением 16,2 — 16.3В и малой силой тока — 1-0.5А. В таком режиме зарядки возможно частичное восстановление ёмкости АКБ. За один цикл восстановить АКБ 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 аккумуляторы.