Подготовка к зарядке и методы заряда АКБ, саморазряд АКБ

Билет

ПОДГОТОВКА К ЗАРЯДКЕ И МЕТОДЫ ЗАРЯДА АКБ, САМОРАЗРЯД АКБ.

Подготовка аккумуляторной батареи

На этапе подготовки аккумулятора к зарядке необходимо выполнить следующие действия:

1. Извлечь батарею из автомобиля, следуя инструкции к авто. В целях безопасности и для правильной зарядки аккумулятора, его необходимо установить на прочную, ровную поверхность, например, стол, в помещении с хорошим проветриванием, т.к. в процессе зарядки будут выделяться легковоспламеняющиеся и вредные газы;

2. Если аккумулятор обслуживаемый, то следует проверить плотность электролита и его уровень в банках;

3. Необходимо осмотреть клеммы аккумулятора на предмет загрязнение или окисления. При необходимости, следует зачистить клеммы с помощью наждачной бумаги или напильника. После зачистки нанести тонкий слой графитовой смазки или литола.
Используя напильник, следует соблюдать осторожность – нельзя касаться обеих клемм одновременно. В «лучшем» случае, это приведет к выходу аккумулятора из строя, в худшем – к его возгоранию;

4. На обслуживаемой батарее следует снять пробки с банок. Как уже говорилось, в процессе зарядки электролит выделяет газы (водород и кислород). Нельзя допускать их накапливания – это может стать причиной выхода батареи из строя.

Теперь можно начинать непосредственную зарядку автомобильного аккумулятора. Подключение зарядного устройства производится согласно инструкции к ЗУ.

Методы зарядки автомобильного аккумулятора

Простейший способ проверить состояние автомобильного аккумулятора заключается в измерении напряжения АКБ при неработающем двигателе и измерении плотности электролита. Если вы обнаружите, что ваша АКБ нуждается в заряде, сделать это можно несколькими способами.

Существуют два классических метода заряда: током постоянной силы и при постоянном напряжении.

Первый метод предполагает подключение АКБ к источнику тока постоянной силы с напряжением до 16,2 В. Сила тока при 20-часовом заряде берется равной 1/20 Ср, а при 10-часовом – 1/10 Ср (где Ср – номинальная емкость батареи). Одно из главных преимуществ данного метода является возможность полного заряда батареи.
Среди недостатков можно выделить необходимость стабилизации силы тока, обильное газовыделение, возможность повышения температуры.

Метод заряда при постоянном напряжении позволяет зарядить АКБ до 90-95% от номинальной емкости. Главный недостаток – значительный нагрев батареи из-за большой силы тока в начале заряда.
Рассмотрим оба метода более подробно.
Зарядка аккумулятора при постоянном токе.
Исходя из названия метода, ясно, что в ходе всего времени заряда сила тока должна оставаться постоянной. Чтобы создать такие условия, необходимо менять напряжение зарядного устройства или сопротивление цепи. Сделать это можно с помощью следующих способов:
• подключение в зарядную цепь реостата;
• использование регуляторов силы тока, которые периодическим включением и выключением дополнительного сопротивления в цепи заряда изменяют силу тока таким образом, чтобы его среднее значение сохранялось постоянным;
• изменение напряжения источника тока ручным или автоматическим регулятором в соответствии с показаниями силы тока, корректируя его до требуемого постоянного значения.

Коэффициент полезного действия заряда при комнатной температуре для исправных батарей может быть принят равным 85-95% при токе заряда не более 0,1С0 (где С0 – номинальная емкость батареи). При этом коэффициент использования тока зависит от силы зарядного тока, уровня заряженности батареи и температуры электролита. С повышением силы зарядного тока, уровня заряженности и при понижении температура электролита он будет уменьшаться.

Если заряд полностью разряженных батарей производить при комнатной температуре, то процесс заряда в начальный момент идет с наибольшим коэффициентом использования тока. Внутренне суммарное сопротивление батареи увеличивается, что приводит к потере энергии на нагрев электролита, электродов и прочих компонентов батареи. На финальной стадии заряда аккумуляторов начинается вторичный процесс – электролиз воды, входящей в состав электролита.

В процессе электролиза воды выделяется газ. Именно он создает видимость кипения электролита, что свидетельствует об окончании процесса зарядки аккумуляторов. Для снижения потерь энергии при зарядке, уменьшения нагрева батареи и предохранения уровня электролита от чрезмерного снижения, рекомендуется в конце процесса заряда понижать силу зарядного тока.

Специалисты рекомендуют при зарядке постоянным током соблюдать поэтапность работы. На первом этапе заряд производится при токе равном 0,1С0 до тех пор, пока напряжение на батарее 12 В не достигнет 14,4 В (2,4В на каждом аккумуляторе). Затем сила зарядного тока уменьшается вдвое до величины 0,05С0. Зарядка при такой силе тока длится до неизменности напряжения и плотности электролита в аккумуляторах в течение двух часов. При этом в конце заряда, как уже говорилось выше, происходит бурное выделение газа («кипение» электролита).

Зарядка автомобильного аккумулятора при постоянном напряжении.
При этом методе, в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Зарядный ток убывает в ходе заряда по причине повышения внутреннего сопротивления батареи. В первый момент после включения, сила зарядного тока определяется следующими факторами: выходным напряжением источника питания, уровнем заряженности батареи и числом последовательно включенных батарей, а также температурой электролита батарей. Сила зарядного тока в первоначальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С0.

Если автомобильный аккумулятор находится в исправном, но разряженном состоянии, то не нужно боятся такой величины силы тока. Поскольку, несмотря на столь большое его значение в первоначальный момент зарядного процесса, общая длительность полного заряда аккумуляторных батарей приблизительно соответствует режиму при постоянстве тока. Дело в том, что завершающий этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока.

Метод зарядки аккумуляторов при постоянном напряжении в ряде случаем предпочтительнее в связи с тем, что он обеспечивает более быстрое доведение батареи до рабочего состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя. Кроме того, сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. При этом реакция газообразования в аккумуляторе еще не возможна. Таким образом, зарядка при постоянстве напряжения делает процесс заряда аккумуляторов при подготовке к использованию более краткосрочным.

Также как и при постоянном токе, метод зарядки АКБ при постоянном напряжении включает в себя два подвида.

Первый – модифицированный заряд. По своей сути он практически приближен к заряду при постоянном напряжении. Его цель – немного уменьшить силу тока в начальный период заряда и понизить влияние колебания напряжения в сети на зарядный ток. Для создания подобных условий в электрическую сеть последовательно с аккумуляторной батареей подключают резистор небольшого сопротивления. Такой прием известен под названием – «способ с полупостоянным напряжением». При использовании этого метода напряжение на клеммах зарядного устройства поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до 3,0 В на один аккумулятор. Считается, что для свинцовых АКБ наилучшим является напряжение 2,6 В на аккумулятор, обеспечивающее заряд ориентировочно за 8 часов.

Второй – постоянная подзарядка. Постоянные подзарядки в основном используются для стационарных аккумуляторов. Напряжение постоянной подзарядки выбирается в зависимости от конструкции аккумуляторов и срока службы с целью полной компенсации потери емкости от саморазряда. Для поддержания аккумуляторов с низким саморазрядом, лучше использовать периодические подзарядки. Режим подзарядки определяется условиями эксплуатации, типом и степенью изношенности аккумулятора. Основным недостатком режима постоянной подзарядки является параллельное протекание вторичного процесса, что способствует преждевременному ухудшению характеристик аккумуляторов.

Есть и неклассический способ зарядки АКБ, так называемый автоматический метод. Он считается наиболее современным и оптимальным, включающим в себя два этапа. На первом этапе производится заряд АКБ током постоянной силы 0,1 С0, после того как напряжение АКБ возрастет и достигнет 14,4-14,8 В (напряжения ограничения), дальнейшая подзарядка происходит при постоянном напряжении с автоматически уменьшающимся током. Этот метод исключает отрицательные эффекты, присущие вышеперечисленным способам. Он обеспечивает автоматическое поддержание оптимальной скорости заряда, не допуская опасного для батареи перенапряжения, приводящего к обильному газовыделению и кипению электролита. При правильно выбранном напряжении величина силы тока уменьшается до значения, компенсирующего саморазряд АКБ. В этой стадии режим может длиться неограниченно долго, поддерживая постоянную готовность АКБ при ее 100-процентной степени заряженности. За счет автоматического управления всем процессом данный метод не требует какого-либо контроля.

Следует обратить внимание, что все вышеперечисленные методы зарядки аккумуляторных батарей относятся к обслуживаемым АКБ. Необслуживаемые батареи имеют ряд специфических ограничений, установленных производителем и которых нужно строго придерживаться во избежание порчи аккумулятора.