Baterije: koji napon puniti i kako to učiniti

Autonomna napajanja - punjive baterije - se u modernim tehnologijama vide kao sastavni dio gotovo svakog projekta. Za automobilsku tehniku ​​baterija je također konstruktivni dio, bez kojeg je nezamisliv punopravni rad vozila. Opća korisnost baterija je očita. Ali tehnološki ovi uređaji još uvijek nisu potpuno savršeni. Na primjer, često punjenje baterija jasna je nesavršenost. Naravno, postavlja se pitanje kojim naponom puniti bateriju kako bi se smanjila učestalost punjenja i očuvala sva njena radna svojstva na duži vremenski period?

Temeljito razumijevanje zamršenosti procesa punjenja / pražnjenja olovnih baterija (automobila) pomoći će u određivanju osnovnih parametara baterija:

• kapacitet,
• koncentracija elektrolita,
• jačina struje pražnjenja,
• temperatura elektrolita,
• učinak samopražnjenja.

Pod kapacitetom baterije akumulatora prima se električna energija koju daje svaka pojedinačna baterija u procesu pražnjenja. Obično se vrijednost kapaciteta izražava u amper-satima (A / h).

Na kućištu akumulatora za automobil nije naznačen samo nazivni kapacitet, već i početna struja kada se automobil pokrene na hladnom. Primjer označavanja - baterija koju proizvodi tvornica Tyumen

Kapacitet pražnjenja baterije, naznačen na tehničkoj naljepnici od strane proizvođača, smatra se nominalnim parametrom. Osim ove brojke, za rad je značajan i parametar kapaciteta punjenja. Potrebna vrijednost naplate izračunava se po formuli:

Sz = Iz * Tz

gdje je: Ic - struja punjenja; Tz - vrijeme punjenja.

Slika koja pokazuje kapacitet pražnjenja baterije izravno je povezana s drugim tehnološkim i projektnim parametrima i ovisi o uvjetima rada. Od konstruktivnih i tehnoloških svojstava baterije, na kapacitet pražnjenja utječu:

• aktivna masa,
• upotrijebljeni elektrolit,
• debljina elektroda,
• geometrijske dimenzije elektroda.

Od tehnoloških parametara, stupanj poroznosti aktivnih materijala i receptura za njihovu pripremu također su značajni za kapacitet baterije.

Unutarnja struktura olovno-kiselinskog akumulatora, koja uključuje takozvane aktivne materijale - ploče negativnih i pozitivnih polja, kao i druge komponente

Operativni čimbenici također ne stoje po strani. Kao što pokazuje praksa, snaga struje pražnjenja uparena s elektrolitom također može utjecati na parametar kapaciteta baterije.

Utjecaj koncentracije elektrolita

Prekomjerna koncentracija elektrolita skratit će vijek trajanja baterije. Radni uvjeti akumulatora s visokom koncentracijom elektrolita dovode do intenziviranja reakcije, što rezultira stvaranjem korozije na pozitivnoj elektrodi baterije.

Stoga je važno optimizirati vrijednost, uzimajući u obzir uvjete u kojima se baterija koristi i zahtjeve proizvođača za takve uvjete.

Optimizacija koncentracije elektrolita baterije smatra se jednom od važnih točaka u radu uređaja. Praćenje razine koncentracije je imperativ

Na primjer, za uvjete s umjerenom klimom, preporučena razina koncentracije elektrolita za većinu akumulatora automobila podešava se na gustoću od 1,25 - 1,28 g / cm 2.

A kada je rad uređaja relevantan u odnosu na vruću klimu, koncentracija elektrolita treba odgovarati gustoći od 1,22 - 1,24 g / cm 2.

Baterije - struja pražnjenja

Logično je proces pražnjenja baterije uvjetno podijeliti u dva načina:

1. dugo.
2. Kratak.

Prvi događaj karakterizira pražnjenje pri niskim strujama tijekom relativno dugog vremenskog razdoblja (od 5 do 24 sata).

Drugi događaj (kratko pražnjenje, pražnjenje startera), naprotiv, karakteriziraju velike struje u kratkom vremenskom razdoblju (sekunde, minute).

Povećanje struje pražnjenja izaziva smanjenje kapaciteta baterije.

Punjač Teletron, koji se uspješno koristi za rad s olovnim automobilskim akumulatorima. Jednostavan elektronički sklop, ali visoka učinkovitost

Primjer:

Na stezaljkama se nalazi baterija kapaciteta 55 A/h s radnom strujom od 2,75 A. U normalnim uvjetima okoline (plus 25-26 ° C), kapacitet baterije je unutar 55-60 A / h.

Ako se baterija isprazni kratkotrajnom strujom od 255 A, što je ekvivalentno povećanju nazivnog kapaciteta za 4,6 puta, nazivni kapacitet će se smanjiti na 22 A / h. Odnosno, gotovo udvostručen.

Temperatura elektrolita i samopražnjenje baterije

Kapacitet pražnjenja akumulatora prirodno se smanjuje ako temperatura elektrolita padne. Pad temperature elektrolita dovodi do povećanja stupnja viskoznosti tekuće komponente. Kao posljedica toga povećava se električni otpor djelatne tvari.

Isključen s potrošača, potpuno neaktivan, ima sposobnost gubitka kapaciteta. Ovaj fenomen se objašnjava kemijskim reakcijama unutar uređaja, koje se odvijaju čak iu uvjetima potpunog odspajanja od opterećenja.

Obje elektrode - negativna i pozitivna - padaju pod utjecaj redoks reakcija. Ali u većoj mjeri, proces samopražnjenja uključuje elektrodu negativnog polariteta.

Reakcija je popraćena stvaranjem vodika u plinovitom obliku. S povećanjem koncentracije sumporne kiseline u otopini elektrolita, bilježi se povećanje gustoće elektrolita s 1,27 g / cm 3 na 1,32 g / cm 3.

To je razmjerno 40% povećanja stope učinka samopražnjenja na negativnoj elektrodi. Povećanje brzine samopražnjenja također osiguravaju metalne nečistoće uključene u strukturu elektrode negativnog polariteta.

Samopražnjenje akumulatora nakon dugotrajnog skladištenja. Potpunom neaktivnošću, bez opterećenja, baterija je izgubila značajan dio svog kapaciteta

Treba napomenuti: svi metali prisutni u elektrolitu i drugim komponentama baterija pojačavaju učinak samopražnjenja.

Kada ti metali dođu u dodir s površinom negativne elektrode, izazivaju reakciju, uslijed koje počinje oslobađanje vodika.

Neke od postojećih nečistoća imaju ulogu nositelja naboja s pozitivne elektrode na negativnu. U tom slučaju se odvijaju reakcije redukcije i oksidacije metalnih iona (odnosno, opet, proces samopražnjenja).

Postoje i slučajevi kada baterija gubi napunjenost zbog onečišćenja na kućištu. Kontaminacija stvara vodljivi sloj koji zatvara pozitivne i negativne elektrode

Osim unutarnjeg samopražnjenja, nije isključeno ni vanjsko samopražnjenje akumulatora automobila. Razlog za ovu pojavu može biti visok stupanj onečišćenja površine kućišta baterije.

Na primjer, elektrolit proliven po kućištu, voda ili druge tehničke tekućine. Ali u ovom slučaju, učinak samopražnjenja se lako eliminira. Dovoljno je samo očistiti kućište baterije i održavati ga uvijek čistim.

Punjenje akumulatora automobila

Krenimo od situacije neaktivnosti uređaja (u isključenom stanju). Kojim naponom ili strujom puniti akumulator automobila kada je uređaj u skladištu?

U uvjetima skladištenja baterije, glavna svrha punjenja je usmjerena na kompenzaciju samopražnjenja. U ovom slučaju, punjenje se obično vrši malim strujama.

Raspon vrijednosti punjenja je obično 25 do 100 mA. U tom slučaju, napon punjenja mora se održavati u rasponu od 2,18 - 2,25 volti u odnosu na jednu bateriju.

Odabir uvjeta punjenja baterije

Struja punjenja baterije obično se podešava na određenu vrijednost ovisno o postavljenom vremenu plutanja.

Priprema akumulatora za punjenje u načinu rada koji treba odrediti uzimajući u obzir tehnološka svojstva i tehničke parametre tijekom rada baterije

Dakle, ako se baterija treba puniti 20 sati, optimalni parametar struje punjenja je vrijednost jednaka 0,05C (odnosno 5% nazivnog kapaciteta baterije).

U skladu s tim, vrijednosti će se proporcionalno povećati ako promijenite jedan od parametara. Na primjer, s 10-satnim punjenjem, jačina struje će već biti 0,1C.

Punjenje u dvostupanjskom ciklusu

U ovom načinu rada, u početku (prva faza) se puni strujom od 1,5 C sve dok napon na zasebnoj banci ne dosegne 2,4 volta.

Nakon toga, punjač se prebacuje u režim struje punjenja od 0,1C i nastavlja se puniti dok se ne postavi puni kapacitet 2 - 2,5 sata (druga faza).

Napon punjenja u načinu drugog stupnja varira od 2,5 do 2,7 volti za jednu limenku.

Način pojačanog punjenja

Princip prisilnog punjenja uključuje postavljanje vrijednosti struje punjenja na razinu od 95% nazivnog kapaciteta baterije - 0,95C.

Metoda je prilično agresivna, ali omogućuje skoro potpuno punjenje baterije za samo 2,5-3 sata (u praksi, 90%). Punjenje do 100% kapaciteta u prisilnom načinu će trajati 4 - 5 sati.

Kontrolno-trening ciklus

Praksa rada s automobilskim akumulatorima bilježi pozitivan rezultat kada se ciklus kontrole i treninga primjenjuje na nove akumulatore koji još nisu korišteni.

Za ovu opciju optimalno je punjenje s parametrima izračunatim jednostavnom formulom:

I = 0,1 * C20;

Punite dok napon na jednoj banci ne bude 2,4 volta, nakon čega se vrijednost struje punjenja smanjuje na vrijednost:

I = 0,05 * C20;

S ovim parametrima proces se nastavlja do potpunog punjenja.

Ciklus kontrole i treninga također pokriva praksu pražnjenja, kada se baterija isprazni malom strujom od 0,1C do ukupne razine napona od 10,4 volta.

U ovom slučaju, stupanj gustoće elektrolita održava se na razini od 1,24 g / cm 3. Nakon pražnjenja uređaj se puni prema standardnoj proceduri.

Opći principi punjenja olovnih baterija

U praksi se koristi nekoliko metoda od kojih svaka ima svoje poteškoće i popraćena je različitim iznosom financijskih troškova.

Nije teško odlučiti se na koji način puniti bateriju. Drugo je pitanje kakav će se rezultat dobiti primjenom ove ili one metode.

Najpristupačnija i najjednostavnija metoda smatra se punjenjem konstantne struje pri naponu od 2,4 - 2,45 volti / banci.

Proces punjenja se nastavlja sve dok trenutna vrijednost ne ostane konstantna 2,5-3 sata. U tim se uvjetima baterija smatra potpuno napunjenom.

U međuvremenu, tehnika kombiniranog punjenja dobila je veće priznanje među vozačima. U ovoj verziji primjenjuje se princip ograničavanja početne struje (0,1C) sve dok se ne postigne navedeni napon.

Zatim se proces nastavlja pri konstantnom naponu (2,4V). Za ovaj krug dopušteno je povećati početnu struju punjenja na 0,3C, ali ne više.

Preporuča se punjenje baterija u puferskom načinu rada pri niskim naponima. Optimalne vrijednosti punjenja: 2,23 - 2,27 volti.

Duboko pražnjenje - sanacija

Prije svega, treba naglasiti: vraćanje baterije na nazivni kapacitet je moguće, ali pod uvjetom da nije bilo više od 2-3 duboka pražnjenja.

Punjenje se u takvim slučajevima provodi konstantnim naponom jednakim 2,45 volti po ćeliji. Također je dopušteno punjenje (konstantnom) strujom od 0,05C.

Proces oporavka baterije može zahtijevati dva do tri odvojena ciklusa punjenja. Najčešće, za postizanje punog kapaciteta, punjenje se provodi točno u 2-3 ciklusa.

Ako se punjenje provodi s naponom od 2,25 - 2,27 volti, preporuča se izvršiti postupak dva ili tri puta. Budući da pri niskim naponima, u većini slučajeva nije moguće postići nazivni kapacitet.

Naravno, tijekom procesa oporavka treba uzeti u obzir utjecaj temperature okoline. Ako je temperatura okoline u rasponu od 5 - 35 ° C, napon punjenja nije potrebno mijenjati. U drugim uvjetima bit će potrebna prilagodba naplate.

Video o kontroli baterije i ciklusu treninga

Oznake: