Аккумулятор тяговый глубокой разрядки

Недозарядка

При регулярной недозарядке на пластинах аккумулятора образуются нерастворимые кристаллы сульфата свинца, которые сильно снижают производительность тяговой батареи. Сульфат свинца повышает сопротивление, из-за этого зарядное устройство неправильно устанавливает напряжения заряда, и еще больше недозаряжает аккумулятор.

Аккумуляторы с сульфатированными пластинами нельзя вернуть к нормальному состоянию, поэтому их приходится заменять, поэтому заряжайте аккумуляторы полностью и проводите выравнивание батарей с жидким электролитом каждые шесть восемь недель.

Перезарядка

Имеет особенно трагичные последствия для гелевых и AGM аккумуляторов. При постоянной перезарядке электролит выкипает и возникает термический разгон, при котором аккумулятор становится все горячее и горячее.

Как выбрать тяговый аккумулятор

Задача батареи, предназначенной для питания электродвигателей – не только поставлять электрический ток, но и выдерживать глубокий разряд (до 80% ёмкости АКБ), а также обеспечить большое количество циклов последовательного заряда и разряда. Кроме того, они должны быть максимально просты и безопасны в эксплуатации. Поэтому аккумуляторные батареи для питания электродвигателей транспортных средств коренным образом отличаются от стартерных АКБ и батарей для резервного электроснабжения. Конечно, можно использовать батарею для ИБП в электроскутере или поломоечной машине - только проживёт такой аккумулятор очень недолго.

Наиболее распространены свинцово-кислотные батареи, которые делятся на несколько видов:

Жидкостные (WET). Технология батарей с использованием жидкого электролита, за уровнем которого необходимо постоянно следить. Батареи огнеопасны и взрывоопасны, эксплуатировать их в жилых и невентилируемых помещениях запрещено. В качестве плюсов можно назвать невысокую цену, большое – до 1000 – количество циклов заряд/разряд и возможность работы на сильном морозе.

Электролит в стекловолокне (AGM). Впервые такие батареи были созданы в 70-х годах прошлого века. Особенность состоит в том, что электролит в них абсорбирован в ткань стекловолокна и не находится в текучем состоянии. АКБ не нужно обслуживать, они не выделяют ядовитых газов и могут работать при температуре до – 30 градусов Цельсия. Устойчивы к вибрации, могут работать в любом положении (кроме «вверх ногами»). Большим минусом является маленький циклический ресурс (до 400 циклов) и выход из строя в случае глубокого разряда.

Гелевые (GEL). Наиболее прогрессивная технология изготовления аккумуляторов. В них электролит имеет гелевую консистенцию. Их можно разряжать без боязни вывести из строя АКБ, они способны выдерживать более 700 циклов при постоянном разряде батареи до 80% её ёмкости, чего от AGM батарей добиться невозможно. К небольшим минусам можно отнести только высокие требования к качеству зарядного устройства и дороговизну самих АКБ. Но если пересчитать стоимость с учетом срока эксплуатации (количества циклов использования), GEL-батарея станет одной из самых дешевых покупок.

Существуют также графеновые АКБ, изготовленные с применением нанотехнологий и новейших материалов. Они имеют улучшенные потребительские свойства, однако в продаже не распространены.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА ТЯГОВОГО АККУМУЛЯТОРА.

При выборе батареи для питания электродвигателей важно обратить внимание на четыре параметра:

1. ЕМКОСТЬ АККУМУЛЯТОРА.

Измеряется в ампер/часах. Показывает, какое количество энергии может быть отдано устройством при эксплуатации. В течение срока службы тягового аккумулятора его емкость изменяется: в начале срока службы она возрастает, так как происходит разработка активной массы пластин. В процессе эксплуатации емкость постепенно уменьшается из-за устаревания активной массы пластин.

Ёмкость одной и той же батареи также изменяется в зависимости от силы тока разряда. При увеличении тока разряда батарея показывает меньшую ёмкость (ампер/часы), то есть при форсированных режимах работы (разряд большой величиной тока) АКБ отдаёт меньше энергии (ампер/часов), чем при длительном разряде (малой величиной тока). Поэтому на аккумуляторах есть обозначения - ёмкость при 3-х, 5-ти, 10-ти, 20-ти часах разряда и сокращенно обозначается как С3, С5, С10 и т.д. Наименьшую ёмкость АКБ покажет при 3-х часовом разряде, наибольшую при 20 часовом. Для тяговых аккумуляторов актуально значение С3 или С5. Указание на ёмкость только по значениям С20 или С100, а также указание только на срок службы в годах (например, 10 лет), как правило, свидетельствует о том, что АКБ предназначен для использования в качестве резервного источника питания.

С повышением температуры окружающей среды емкость АКБ растет, но уменьшается срок их службы.  Это происходит потому, что, при повышении температуры электролит легче проникает в поры активной массы, так как уменьшается его вязкость и увеличивается внутреннее сопротивление.  При низких же температурах емкость АКБ уменьшается.

2. КОЛИЧЕСТВО ЦИКЛОВ (ЦИКЛИЧЕСКИЙ РЕСУРС).

Указывает, сколько раз можно будет заряжать и разряжать батарею до потери ею эксплуатационных свойств. В течение срока службы тягового аккумулятора его емкость изменяется: в начале срока службы она возрастает, так как происходит разработка активной массы пластин. В процессе эксплуатации емкость постепенно уменьшается из-за устаревания активной массы пластин. В соответствии с международными стандартами и ГОСТом считается, что при потере аккумулятором 50% первоначальной ёмкости он подлежит замене. Ресурс тягового аккумулятора, выраженный в количестве циклов глубокого (75%) разряда, определяется по уровню остаточной ёмкости равной 50%. Таким образом, производитель указывает количество доступных циклов АКБ с привязкой к глубине разряда и остаточной ёмкости. Например, ресурс тягового гелевого аккумулятора CHILWEE – 700 циклов при глубине разряда 75% и остаточной ёмкости 50%. Ресурс (количество доступных циклов глубокого разряда) АКБ во много зависит от технологии аккумулятора:

WET (устройства с жидким электролитом внутри) выдерживают до 1000 циклов глубокого заряда/разряда, но требуют технического обслуживания и заряжания в специальном сертифицированном помещении с эффективным проветриванием.

AGM (электролит абсорбирован в стекловолокно) - больше подходят для работы в буферном режиме, т.е. как источники бесперебойного (резервного) электропитания. В циклическом режиме выдерживают от силы 400 циклов заряда/разряда при DOD-75%.

GEL – оптимальный выбор для тяговых аккумуляторов. Выдерживают более 700 циклов зарядки с возможностью глубокого (до 80% емкости) разряда.

Кроме этого, срок службы аккумулятора (количество циклов заряда/разряда) зависит от того, насколько глубоко разряжается аккумулятор. Если при эксплуатации аккумулятора разряжать его полностью (глубокий разряд - 80% и более процентов её ёмкости), то количество доступных циклов будет минимальным, если же АКБ постоянно разряжать только на 50%, то количество циклов значительно возрастает. Разряжать АКБ более чем на 80% его ёмкости не рекомендуется - такие разряды драматически снижают ресурс АКБ вплоть до выхода его из строя.

3. РЕПУТАЦИЯ КОМПАНИИ-ПРОИЗВОДИТЕЛЯ.

Проверить качество аккумуляторной батареи при покупке практически невозможно. Единственной надёжной гарантией соответствия АКБ заявленным в документации характеристикам является репутация завода-изготовителя. Уважаемые компании-изготовители предоставляют о себе и своих заводах исчерпывающую информацию - им нечего скрывать и нет смысла обманывать клиентов. Если информации о производителе нет или её крайне мало - это повод хорошенько задуматься. Вероятность приобрести "кота в мешке" в таком случае возрастает кратно. Доверять "раскрученности" бренда в российских условиях не приходится. Наши маркетологи за деньги легко "раскрутят" продукт, собранный неумелыми руками где-то в подвале. Кроме того, что деньги будут потрачены впустую, такой аккумулятор легко может вывести из строя дорогостоящее оборудование и электронику, а это уже будут уже совсем другие расходы...

4. ЦЕНА АККУМУЛЯТОРА.

Глубокие и частые разряды АКБ неизбежно ведут за собой глубокую сульфатацию аккумуляторных пластин, а это самая большая проблема при эксплуатации свинцово-кислотных батарей любого типа. При глубоком разряде активизируется процесс образования нерастворимых соединений серы (сульфатация), которые со временем снижают ёмкость АКБ. Помимо этого, реакция сульфатации способствуют выделению влаги, которая обеспечивает постоянное снижение концентрации кислоты. Таким образом, тяговая АКБ должна обладать рядом конструктивных особенностей, позволяющих эффективно противостоять разрушительному воздействию глубоких разрядов:

во-первых, тяговая АКБ должна иметь утолщённые свинцовые пластины, которые устойчивы к процессам разрушения (сульфатации), неизбежным при глубоком разряде аккумулятора;

во-вторых, свинцовые пластины должны быть изготовлены из особого сплава высокого качества, который защищает батарею от коррозии и снижает газовыделение;

в-третьих, пластины тяговой АКБ обрабатываются специальной пастой на основе свинца. Специальная свинцовая паста высокой плотности позволяет работать до глубокого разряда, не снижая срок службы аккумуляторов.

Именно поэтому тяговые аккумуляторы всегда значительно дороже стартерных, батарей для резервного питания или "тяговых" АКБ сомнительного происхождения от неизвестных производителей.

Желание сэкономить на покупке тягового аккумулятора вполне понятна, но не всегда оправдана. Приобретая дешёвый «тяговый» аккумулятор нужно отдавать себе отчёт, что такое изделие не выдержит частых и глубоких разрядов, и скорей всего, довольно быстро выйдет из строя. Такая покупка оправдана лишь в тех случаях, когда батарея используется редко и не требуется глубокого разряда. При интенсивном использовании тягового аккумулятора мы рекомендуем покупать более дорогие изделия производителей с проверенной репутацией (не брендов, а именно производителей, о деятельности которых есть объективная информация). 

Для определения стоимости эксплуатации тяговой АКБ следует вычислить, сколько стоит один цикл глубокого разряда. Этот параметр дает четкое понимание ценности приобретаемого аккумулятора. Например, цена дешёвого аккумулятора от «неизвестного» производителя — 15 000 р., а цена аналогичного по емкости, например, гелевого CHILWEE — 23 000 р. Что выгоднее? Ресурс первого (вне зависимости от утверждений продавца) — от силы 350 циклов глубокого разряда, подтверждённый ресурс второго — 700. Таким образом:

- цена одного цикла для «дешёвой» АКБ = 15 000/350 = 42,85 р.;

- цена одного цикла для АКБ CHILWEE = 23 000/700 = 32,85 р.

Получается, что эксплуатация «дешёвого» — на 30% дороже, хотя начальная стоимость покупки ниже на 8000 р. Как говорится, комментарии излишни.

Срок службы тягового аккумулятора напрямую зависит от соблюдения правил его эксплуатации. В статье по ссылке мы перечислили 8 простых правил, соблюдение которых обеспечит долгую и эффективную работу дорогого изделия: "ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЯГОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ"

Где купить?

Хотите приобрести тяговые АКБ? Обращайтесь в компанию «ПрофАКБ». Наши консультанты помогут вам выбрать нужные батареи, оформят покупку и организуют их доставку по указанному вами адресу. Мы продаем только качественные аккумуляторы от надежных производителей и не торгуем «ширпотребом», который предлагают вам под видном надежных АКБ из-за раскрученности того или иного бренда у нас в стране.

Аккумуляторы глубокого разряда | ЭлектроФорс

Свинцово-кислотные аккумуляторы глубокого разряда при правильном обслуживании работают по 150 – 600 циклов. Назначение этих батарей на катерах и лодках – питание лодочных электромоторов, насосов, якорных лебедок, эхолотов и другого морского оборудования

Как они устроены

Конструкция аккумулятора глубокого разряда

Двенадцати вольтовый аккумулятор глубокого разряда состоит из шести ячеек, каждая из которых имеет напряжение 2.1 вольт. Ячейки подключены между собой последовательно —  положительный вывод одной к отрицательному выводу другой. Каждая ячейка состоит из соединённых между собой положительных и отрицательных пластин, которые разделены тонкими листами пористого электроизоляционного материала, предотвращающего короткое замыкание пластин между собой. Пластины в ячейке чередуются – за положительной идет отрицательная, за отрицательной положительная и так далее.

Пластина состоит из металлической сетки, которая служит несущим каркасом для активного пористого материала, запрессованного в сетку.

После того как пластины затвердевают, они вставляются в ячейки, а те в свою очередь в высокопрочный и жесткий корпус из полипропилена. Ячейки подключаются к клеммам, а корпус закрывается крышкой и заливается электролитом.

Причины выхода из строя аккумуляторов глубокого разряда

В холодном климате, аккумулятор стареет из-за того, что положительно заряженная пластина осыпается из-за расширения и сжатия, возникающего во время разряда и зарядки. Коричневый осадок, шлам или грязь скапливаются в нижней части корпуса батареи и вызывают короткое замыкание ячеек. В жарком климате, дополнительные причины отказа – увеличение размеров положительной пластины, коррозия ее решетки, вспучивание пластин и испарение воды. Глубокий разряд, нагрев, работа в условиях вибрации, перезарядка и недозарядка ускоряют процесс старения.

Еще одна причина преждевременного выхода аккумулятора глубокого разряда из строя это сульфатация.

Cульфатация – это процесс осаждения сульфата свинца на пластинах аккумулятора. Она возникает во время длительного хранения аккумулятора глубокого разряда и становится проблемой, если соединения сульфата свинца не удается преобразовать обратно в активный материал пластины. Если заряд аккумулятора опускается ниже 80%, пластины покрываются жестким и плотным слоем сульфата свинца, который проникает в поры и заполняют их. Положительные пластины становятся светло-коричневыми, отрицательные мутно-белыми. Со временем батарея теряет емкость и перестает заряжается

Как проверить аккумуляторы глубокого разряда

Существует шесть простых шагов, чтобы проверить работоспособность аккумулятора глубокого разряда:

1. Осмотреть
2. Зарядить
3. Удалить поверхностный заряд
4. Измерить плотность электролита
5. Проверить под нагрузкой и перезарядить

Если у вас не герметичные аккумуляторы, используйте ареометр, который можно приобрести в магазине автозапчастей. Ареометр – это устройство поплавкового типа, которое измеряет плотность электролита и предоставляет точную информацию о качестве батареи, уровне ее заряда, его слабых или мертвых ячейках. Еще два устройства для проверки аккумулятора –цифровой вольтметр и тестер нагрузки. Тестер нагрузки пригодится, если вы используете аккумуляторы каждый день, например, с электрическим лодочным мотором

Осмотрите батарею на наличие очевидных проблем — уровень электролита ниже верхнего края пластин, коррозировавшие или вздутые кабеля, коррозировавшие или неплотные клемные зажимы, крышка аккумулятора грязная или влажная, протекающий или поврежденный корпус аккумулятора

Если уровень электролита низкий, дождитесь, когда аккумулятор остынет и добавьте дистиллированную воду до уровня, указанного изготовителем батареи. Если уровень не указан, используйте 7 мм ниже пластиковой заливной горловины. Пластины должны быть все время скрыты электролитом. Избегайте перелива, особенно в жаркую погоду, так как тепло заставит электролит расширяться, и он выйдет наружу.

Зарядите аккумулятор до 100% емкости. Если разница в плотности электролита между ячейками .03, проведите выравнивание – зарядку аккумулятора при повышенном напряжении.

Поверхностный заряд – это неравномерная смесь серной кислоты и воды рядом с поверхностью пластины, которая образуется в результате зарядки или разрядки. Он заставляет плохой аккумулятор выглядеть хорошим, а хороший казаться плохим. Необходимо исключить поверхностный заряд с помощью одного из следующих методов:

• Оставьте аккумулятор на срок от четырех до двенадцати часов, чтобы снять поверхностный заряд
• Подключите нагрузку в 30% от емкости аккумулятора на пять минут, а затем подождите пять – десять минут.
• Используя тестер нагрузки установите нагрузку аккумулятора не менее половины его ССА на 15 секунд. Затем подождите пять-десять минут.

Измерение уровня зарядки

Если температура электролита аккумулятора выше 43.3° С —  дайте ему остыть. Чтобы определить состояние заряда батареи с температурой электролита до 26.7° C, используйте следующую таблицу, в ней предполагается, что плотность полностью заряженного свинцово-кислотного аккумулятора — 1.265. Чтобы вычислить значения напряжения или плотности для других температур электролита, используйте таблицу температурной компенсации. Напряжение для гелевых и AGM аккумуляторов отличается от напряжения батарей с жидким электролитом.

Для не герметизированных аккумуляторов глубокого разряда проверьте плотность в каждой ячейке с помощью ареометра и выведите средний показатель. Для герметичных аккумуляторов, измерьте напряжение на клеммах цифровым вольтметром.

Некоторые аккумуляторные батареи имеют встроенный ареометр, который измеряет состояние заряда в одной из шести ячеек. Если встроенный индикатор прозрачный или светло-желтый, то уровень электролита в аккумуляторе низкий и в него нужно долить воду. Аккумулятору глубокого разряда требуется дозарядка, если один из методов измерения уровня заряда – ареометр, вольтметр или встроенный ареометр указывают на то, что уровень заряда ниже 75%.

Аккумулятор придется заменить, если:

• Разница между максимальным и минимальным значением плотности в ячейках аккумулятора составляет .05 или больше. Это означает, что одна из ячеек сильно разряжена или повреждена. Попытайтесь исправить ее состояние выравнивающей зарядкой
• Аккумулятор не заряжается выше 75% или встроенный ареометр после продолжительной зарядки не показывает, что аккумулятор зарядился до нормального состояния
• В аккумуляторе повреждены ячейки и цифровой вольтметр показывает напряжение 0 вольт
• Короткое замыкание в одной из ячеек или батарея сильно разряжена и цифровой вольтметр показывает напряжение от 10.45 до 10,65 вольт.

Если электролит в аккумуляторе был разлит или выкипел, а затем в аккумулятор долили воду, замените старый электролит на новый и полностью перезарядите аккумулятор. Электролит аккумуляторной батареи представляет собой смесь 25% — ной серной кислоты и дистиллированной воды, заменить его дешевле, чем купить новый аккумулятор.

Нагрузочный тест

Если аккумулятор глубокого разряда полностью заряжен, то его емкость можно измерить, подключив известную по величине нагрузку и замерив время, которое займет разрядка аккумулятора до 20% емкости. Обычно используется нагрузка, которая разряжает аккумулятор в течении 20 часов. Например, если емкость аккумулятора 80 Ач, то нагрузка в 4 ампера разрядит батарею примерно за 20 часов (или 16 часов до уровня 20%).

Новым аккумуляторам глубокого разряда с жидким электролитом требуется 50 -100 циклов заряда — разряда прежде чем они достигнут своей номинальной емкости. Гелевые и AGM батареи принимают рабочую емкость менее чем через 10 циклов

Перезарядка

Если аккумулятор прошел нагрузочный тест, зарядите его как можно скорее, чтобы восстановить его емкость и недопустть сульфатацию пластин

На что обращать внимание при покупке аккумуляторов

Емкость или резервная емкость
Емкость и резервная емкость — наиболее информативные характеристики аккумулятора глубокого разряда. Они должны соответствовать вашим требованиям и определяют время работы и вес батареи.

Емкость, выраженная в Ампер-часах характеризует нагрузку, которой аккумулятор будет разряжаться в течении заданного времени, до тех пор, пока напряжение на нем не опустится до 10,5 Вольта.

Аккумуляторы проверяются производителями на разрядку в течении 100, 20 или 8 часов. Чем выше ток разряда, тем ниже емкость из-за эффекта Пейкерта (Peukert) и внутреннего сопротивление батареи.

Резервная Емкость (RC) — это время в течении которого полностью заряженный аккумулятор при 26.7° C разряжается током 25 ампер, до тех пор, пока напряжение на клеммах не упадет до 10,5 вольт.

Чем выше емкость или резервная емкость, тем дольше прослужит аккумулятор и тем тяжелее он весит из-за большей толщины свинцовых пластин.

Если необходимо увеличить емкость, два или более новых и одинаковых по типу и емкости 12-вольтовых аккумулятора можно соединить параллельно. Если вы соединяете два аккумулятора разного типа и возраста, вы либо перезарядите один из них, либо не дозарядите другой, поэтому не устанавливайте вместе старые и новые батареи и батареи разных типов.

Правильно соединенные аккумуляторы будут заряжаться и разряжаться одинаково. Для соединения используйте короткий кабель большой толщины, чтобы избежать падения напряжения между батареями —  оно не должно превышать 0.2 вольта (200 милливольт). Подробнее о том, как заряжать два аккумулятора одновременно

Тип

Чтобы запустить двигатель, стартовый аккумулятор в течении пяти – пятнадцати секунд генерирует ток от 500 до 1000 ампер и разряжается не более 5% от емкости. Общее количество циклов полного разряда-заряда, которые выдерживает стартовый аккумулятор —  от 50 до 80. На первый взгляд это кажется очень мало, но из-за неглубокой разрядки стартовый аккумулятор способен в течении срока службы заводить двигатель до 80 тысяч раз.

Морские аккумуляторы глубокого разряда работают по-другому. Они предназначены для длительной разрядки током 5-50 ампер, выдерживают разрядку в течении нескольких часов и даже дней и разряжаются до 80% от емкости.

Лодочные аккумуляторы двойного назначения – это компромисс между аккумуляторами глубокого разряда и стартовыми батареями. Они обладают высоким пусковым током и выдерживают большее количество циклов, чем стартовые аккумуляторы. Лучшие аккумуляторы двойного назначения – это AGM аккумуляторы.

Аккумуляторные батареи глубокого разряда с жидким электролитом делятся на два типа–мало обслуживаемые и обслуживаемые. Пластины мало обслуживаемых батарей производятся из свинцово кальциевого сплава, а у обслуживаемых — из сплава сурьмы и свинца. Мало обслуживаемые батареи не требуют регулярного добавления воды для обслуживаемых эта процедура является обязательной. Частота добавления воды определяется условиями эксплуатации аккумулятора, но рекомендуется проверять уровень электролита не реже одного раза в течении двух недель.

Герметизированные или VRLA аккумуляторы также бывают двух видов — AGM и гелевые. Их не требуется открывать для долива воды и обслуживать в течении всего срока эксплуатации.

AGM батареи глубокого разряда

• Отсутствует жидкий электролит, вместо него в отсеках между пластинами находится пористый заполнитель, пропитанный электролитом.
• Пластины большой толщины, обеспечивают глубокий разряд и долгий срок службы
• Подходят для работы с устройствами, которые требуют высоких значений тока и имеют большую потребляемую мощность.
• Выдерживают среднее количество циклов заряда – разряда.
• Повышенная надежность
• Лучше работают при невысоких температурах

Гелевые аккумуляторы:

• Электролит находится в неподвижном желеобразном состоянии, напоминающим гель.
• Не требуют долива воды и обслуживания
• Выдерживают большое количество циклов заряда-разряда при работе с высоконагруженными устройствами. Хорошо приспособлены для работы там, где требуется более глубокий разряд батареи, чем могут обеспечить батареи AGM. Электролит обеспечивает постоянную во времени производительность
• Высокая надежность
• Лучше работают при повышенных температурах окружающей среды.

Оба типа VRLA аккумуляторов в процессе зарядки производят восстановление электролита из водорода и кислорода, поэтому потерь воды в них не происходит. Из-за того, что внутреннее пространство батареи находится под давлением, при перезарядке или коротком замыкания возможна небольшая утечка газа.

VRLA батареи глубокого разряда требуют специальных режимов зарядки. При работе с ними необходимо ограничивать напряжение заряда, избегать перезарядки и высыхания электролита.

Дата выпуска

Хотя определить дату выпуска батареи бывает иногда затруднительно, никогда не покупайте аккумулятор глубокого разряда с жидким электролитом, выпущенный более трех месяцев назад. Если в течении этого времени его периодически не заряжать, начинается сульфатация пластин и падение емкости.

AGM и гелевые аккумуляторы храниться до 12 месяцев, прежде чем их зарядка упадет ниже 80%

Дата выпуска аккумуляторов DEKA проставляется на верхней крышке или боковой стенке и состоит из двух символов – буквы и цифры. Буквы обозначают месяц выпуска – А-январь, В-февраль и так далее, буква I пропускается. Цифра – год выпуска. Например, В6 – февраль 2016 года.

Что такое тяговые аккумуляторы и как они устроены

У покупателей часто возникают вопросы: что значит «тяговый аккумулятор», чем он отличается от стартерных моделей, каковы его преимущества и особенности эксплуатации? Отличия есть и в строении аккумуляторов, и в возможностях их использования. Стартерные модели рассчитаны на кратковременную подачу высокого тока в момент запуска двигателя, а в остальное время они «отдыхают» и заряжаются от генератора.

Тяговые аккумуляторы способны в постоянном режиме обеспечивать питание электрооборудования – до тех пор, пока не исчерпают свой запас энергии. После этого их необходимо зарядить от электросети. По окончании зарядного процесса тяговая батарея снова готова к длительной эксплуатации, т.е. она предназначена для использования в циклическом режиме заряд-разряд. Количество рабочих циклов зависит от вида используемой батареи, например, у литиевых АКБ ресурс работы превышает 1000 циклов.

Для чего нужны тяговые аккумуляторы?

Тяговые аккумуляторы устанавливаются на разные виды электротранспорта и техники, работающей на электротяге. В частности, они используются для автономного питания электровелосипедов, электромобилей, лодочных электромоторов, инвалидных колясок, гольфкаров, погрузчиков, тягачей, штабелеров, гидравлических тележек, поломоечных машин и другой техники, оснащенной электроприводом.

Отличие тяговых аккумуляторов от стартерных

Стартерные аккумуляторы преимущественно используются на автомобилях. Они подают на стартер необходимый пусковой ток и обеспечивают запуск двигателя. Для стартерных аккумуляторов характерны:

• кратковременная подача высокого пускового тока – 250–1000 А в течение нескольких секунд, а после запуска мотора аккумулятор восполняет потраченную энергию;
• напряжение 12,7 В;
• емкость 55–65 Ач;
• чувствительность к разрядам – после нескольких глубоких разрядов аккумулятор теряет значительную часть своей емкости.

Тяговые АКБ также устанавливаются на транспортные средства и двигательные механизмы, но имеют кардинально отличающийся принцип работы. Вместо кратковременной подачи высоких пусковых токов они предназначены для непрерывной подачи энергии на электрооборудование на протяжении всего времени его работы. Тяговые аккумуляторы работают в циклическом режиме – отдают накопленную энергию электродвигателю и остальным энергопотребляющим устройствам, а затем восполняют запас энергии в процессе зарядки от электросети.

Тяговые АКБ еще называют батареями глубокого разряда. Они не боятся значительной разрядки, но для продления эксплуатационного ресурса желательно не разряжать их ниже уровня 5%. Такие АКБ устойчивы к постоянным нагрузкам, а время их работы на одном заряде зависит от емкости батареи и энергопотребления работающего от нее оборудования.

Устройство тягового аккумулятора

Как и стартерные аккумуляторы, тяговые АКБ имеют внутри пластины электродов (катод, анод) и электролит. У свинцово-кислотных батарей электролит бывает жидким и гелеобразным. Главное отличие в устройстве тяговых аккумуляторных батарей заключается в толщине электродных пластин. У стартерных аккумуляторов они тонкие, а у тяговых АКБ – толстые, способные поддерживать длительную подачу тока без потери характеристик. Поэтому тяговые АКБ более устойчивы к износу и имеют увеличенный ресурс.

Стартерные батареи имеют сплошной корпус, в котором находятся электродные пластины и электролит. Тяговые модели производятся в виде моноблока, содержащего несколько взаимодействующих между собой аккумуляторов. Свинцово-кислотные тяговые батареи состоят из нескольких аккумуляторов напряжением по 2 В. Чаще всего используются сборки напряжением 12 В, состоящие из 6 последовательно соединенных секций.

Корпус тяговых АКБ выполняется прочным, устойчивым к внешним воздействиям и агрессивным средам. Тяговые батареи свинцово-кислотного типа отличаются большими размерами и солидным весом. Более удобны в эксплуатации тяговые батареи на основе лития – Li-ion, LiFePO4, NCM. В дополнение ко всем преимуществам тяговых АКБ они не требуют обслуживания, лишены выраженного эффекта памяти, имеют легкий вес, компактные размеры и рабочий ресурс свыше 2000 циклов перезарядки.

Устройство тяговых АКБ на основе лития

Литий-ионные батареи состоят из оксида металла в качестве катода, пористого углерода в роли анода и токопроводящего электролита. Химический состав Li-ion аккумуляторов бывает разным. Для повышения удельной энергоемкости и улучшения эксплуатационных характеристик элементов питания производители экспериментируют с материалами для катода и анода.

В сочетании с графитовым анодом используются катоды из оксида кобальта LiCoO₂, литий-марганцевой шпинели LiMn₂O₄, оксида литий-никель-марганец-кобальта LiNiMnCoO₂ (NMC), литий-железо-фосфата LiFePO4 и других материалов. Наилучшие характеристики имеют тяговые батареи типа LiFePO4 и NMC. Они собираются из отдельных аккумуляторов, имеющих вид цилиндров, призматиков или пакетов.

Соединение осуществляется по определенной схеме – в зависимости от необходимых значений емкости и напряжения батареи. Управляющая электроника в виде BMS платы (Battery Management System) обеспечивает безопасную и долговечную работу батареи, не допуская ее перезаряда, токовых перегрузок, перегрева и других опасных состояний. Система управления и балансировки ячеек регулирует процесс разряда и разряда элементов, не допуская преждевременного износа батареи.

Преимущества тяговых аккумуляторов

Тяговые АКБ на основе лития имеют:

• широкий диапазон рабочих температур;
• низкий саморазряд;
• долгий срок службы, даже в жестких условиях эксплуатации;
• высокие показатели химической и термической стабильности;
• большие значения удельной емкости;
• стойкость к глубоким разрядам;
• возможность бесперебойной работы в течение длительного времени в циклическом режиме, в условиях постоянной токоотдачи.

В продолжение темы предлагаем для прочтения статью о лучших АКБ для складской техники.

Тяговые аккумуляторы

Тяговые аккумуляторы нельзя отнести к какому-то определённому типу. Наоборот, к этой группе относятся некоторые свинцово-кислотные, щелочные и литиевые АКБ. Все они объединены в группу тяговых по своему назначению. Их работа заключается в обеспечении электроэнергией электромотора различных транспортных средств, механизмов и приспособлений. В этой статье мы рассмотрим особенности тяговых аккумуляторных батарей, разновидности и некоторые примеры таких моделей.

 

Содержание статьи

Особенности тяговых АКБ

Основным отличием тяговых аккумуляторов от привычных нам автомобильных стартерных батарей является их режим работы. Если стартерный аккумулятор отдаёт высокий пусковой ток только при запуске двигателя, то тяговая АКБ обеспечивает электромотор током в течение всего времени его работы. Проще говоря, тяговые аккумуляторные батареи работают в постоянном режиме заряд-разряд. Стартерные же, отдав ток при запуске, затем заряжаются от генератора работающего двигателя.

Поэтому основным требованием, которое предъявляется к батареям тягового типа, является устойчивость к глубокому разряду. Ведь в процессе работы они в среднем разряжаются до 80% от своей номинальной ёмкости. Затем их ставят на зарядку и процесс повторяется. Отсюда вытекает и ещё одно требование. Тяговые АКБ должны держать номинальное напряжение и отдавать заявленный ток до момента практически полной разрядки. После глубокого разряда они должны легко восстанавливаться без потери ёмкости.

Из сказанного можно сделать вывод, что стартерные автомобильные аккумуляторы не могут использоваться в роли тяговых. Для них чувствителен глубокий разряд, поскольку после него они теряют часть своей ёмкости. А вот некоторые разновидности тяговых АКБ вполне могут использоваться в роли стартерных. Мы рассмотрим их ниже.

Виды тяговых аккумуляторных батарей

Для лучшего понимания тяговые аккумуляторы можно классифицировать по их типам. Существуют:

• свинцово-кислотные;
• щелочные;
• литий─ионные;
• прочие.

Рассмотрим их подробнее.

Свинцово-кислотные

Можно выделить три разновидности свинцовых батарей.

• WET. Традиционные с жидким электролитом.
• AGM. Электролит содержится в стекловолокне.
• GEL. Электролит находится в виде геля (химическое соединение серной кислоты и оксида кремния).

Аккумуляторные батареи свинцово-кислотного типа WET наименее приспособлены для использования в качестве тяговых. Однако есть ряд производителей, которые выпускают такие модели для использования на погрузчиках и другой складской технике на электротяге. Они также применяются в роли АКБ в системах резервного и аварийного питания, промышленном оборудовании и т. п. Хотя эти уже относятся к группе стационарных по своему назначению. Основное же назначение батарей WET – это стартерные аккумуляторы для автомобиля.

Технология производства тяговых свинцово-кислотных АКБ отличается от стартерных. Они выпускаются по панцирной технологии. Название пошло от панцирной сетки, которой окружён положительный электрод. Её назначение в следующем:

• удержание материала электрода от разрушения;
• предотвращение образования крупных кристаллов свинца в процессе заряда.

Первые два похожи по своим характеристикам. Разница в том, что PzS выполнен в соответствии с требованиями стандарта DIN (Германия), PzB удовлетворяет положениям британского стандарта BS. Модели PzV в роли электролита имеют гелевый наполнитель.

Плюсы использования Pb батарей в роли тяговых.

• Простая и отработанная технология. Отсюда низкая стоимость по сравнению с другими видами. Зачастую именно фактор цены играет решающую роль при покупке этих АКБ.
• Низкий саморазряд.
• Выдают высокий ток.
• Легко и недорого перерабатываются в исходное сырьё.

Минусы

• Чувствительность к глубокому разряду. Если в процессе работы их разряжать до 80%, то срок эксплуатации резко уменьшается. Большинство производителей выпускают модели с заявленным сроком службы до 1,5 тысячи циклов разряд-заряд. Для достижения этого срока эксплуатации они рекомендуют вести разряд только до 60%, а это серьёзно сокращает время работы оборудования.
• Низкая энергетическая плотность. Отсюда большие размеры и вес Pb аккумуляторов.
• Чувствительны к отрицательным температурам.
• Требуется еженедельный контроль электролита и его корректировка.
• В процесс заряда существенная доля электроэнергии (30%) теряется впустую.

Для погрузчиков свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы поставляются в виде сборок. Конструктивно они состоят из аккумуляторных элементов с номинальным напряжением 2 вольта (в процесс работы меняется в интервале 1,86─2,65 вольта). Элементы объединены в сборки с номиналом 24 и 48 вольт. Срок службы примерно 1,2─1,5 тысячи циклов.
Вернуться к содержанию
 

AGM и GEL

Аккумуляторные батареи AGM и GEL имеет смысл рассмотреть вместе, поскольку они имеют близкие эксплуатационные характеристики. Различия в устройстве связаны с тем, в каком состоянии находится электролит: в стекловолокне (AGM) и в виде геля (GEL).

Это как раз те АКБ, которые успешно работают в роли тяговых и стартерных. Они используются на автомобилях с системой «Старт-Стоп» и с большим числом потребителей тока на борту. Широко используются гелевые аккумуляторы в различных источниках бесперебойного питания, серверном и коммуникационном оборудовании. Легко и без последствий переносят глубокий разряд.

В роли тяговых они нашли широкое применение в морском и речном транспорте (троллинговые электромоторы на рыбацких лодках и катерах), а также мотоциклетной и садовой технике. Линейки таких АКБ в своём ассортименте имеет каждая уважающая себя компания-производитель аккумуляторов.

Ещё одной сферой применения этих батарей являются гелиосистемы. Благодаря устойчивости к циклированию, гелевые аккумуляторы накапливают энергию от солнечных панелей днём и отдают её ночью или в пасмурный день.

В складской технике также можно встретить AGM и GEL аккумуляторы, но там они не получили широкого распространения. Это объясняется высокой стоимостью. Для обеспечения питания электромобилей они также не подходят.

Вернуться к содержанию
 

Щелочные

Это наиболее распространённый вид тяговых аккумуляторов. По своей конструкции они похожи на свинцово-кислотные тяговые батареи. Они поставляются в сборках из отдельных Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторных элементов. Используются элементы ламельного типа. Номинальное напряжение полностью заряженного элемента около 1,45 вольта при разомкнутой цепи. Рабочее напряжение составляет 1,25 вольта. Соединяя их, получают необходимое напряжение на выходе.

• Легко переносят глубокий разряд.
• Могут долго без последствий находиться в разряженном состоянии.
• Благодаря большому внутреннему сопротивлению выдерживают большие разрядные токи.
• Устойчивы к тряске и вибрации. Могут даже переносить кратковременные замыкания.
• По сравнению с Pb батареями щелочные имеют более высокую энергоёмкость и более длительный срок службы.
• Меньший саморазряд по сравнению со свинцово-кислотными.

К минусам следует отнести следующее.

• Для обслуживания требуется квалифицированный персонал. Периодически нужно проверять уровень электролита, а также грамотно проводить заряд.
• У никель-кадмиевых аккумуляторов ярко выражен «эффект памяти».
• Кадмий является ядовитым веществом, из-за чего осложнено производство и переработка таких батарей.

Несмотря на минусы, щелочные АКБ является наиболее востребованными в роли тяговых. Они широко используются в складской технике.
Вернуться к содержанию
 

Литиевые

Литиевые аккумуляторные батареи можно разделить на литий─ионные и литий─полимерные. В роли тяговых нашли применение некоторые разновидности литий─ионных АКБ. В частности, используются модели LiFePO₄ и ряд других. Литиевые тяговые батареи постоянно совершенствуются для использования в электромобилях. Именно они стали использоваться для питания силовых агрегатов в электромобилях и автомобилях с гибридными двигателями.

Среди плюсов Li─Ion в роли тяговых батарей можно назвать следующие.

• Высокая энергоёмкость. Отсюда небольшие габариты при высокой мощности.
• Быстрый заряд.
• Спокойно работают в режиме заряд-разряд. Отрицательно сказывается только полный разряд в ноль или излишний перезаряд, но эту проблему обычно решает защита.

К минусам можно отнести.

• Высокая стоимость.
• Запасы лития ограничены.
• При работе используются дополнительные меры безопасности.

Ещё не так давно литий─ионные АКБ имели ряд ограничений для использования на электромобилях. Однако сейчас большинство этих проблем решено благодаря разработке новых модификаций этих батарей. И производители постепенно переходят на массовое производство.

Можно также отметить использование литиевых АКБ для питания электромоторов различных летающих гаджетов типа квадрокоптеров, дронов и т. п.
Вернуться к содержанию
 

Прочие

В роли тяговых на сегодняшний день используются только вышеперечисленные типы аккумуляторных батарей.

К прочим в основном относятся те, что сейчас находятся в стадии разработки. В основном это различные модификации литий─ионных АКБ. Специалисты разрабатывают новые химические соединения для увеличения ёмкости, уменьшения размеров и веса, а также увеличения скорости зарядки.

В Японии, например, работают над заменой лития натрием в Li─Ion аккумуляторах, поскольку последний более распространён в природе. Некоторое время назад было много шума по поводу графеновых аккумуляторов.  Однако пока нет коммерческих образцов и не налажено массовое производство.
Вернуться к содержанию
 

Примеры моделей тяговых АКБ

Рассматривать модели тяговых АКБ для автомобилей, скутеров или моторных лодок в рамках этой статьи не имеет смысла. На сайте не раз были обзоры производителей аккумуляторов, где были представлены такие модели. Поэтому рассмотрим, какие тяговые аккумуляторные батареи предлагают некоторые отечественные предприятия для складской техники.

Ниже приведены примеры тяговых аккумуляторов, выпускаемых тремя отечественными предприятиями.

Тюменский аккумуляторный завод

В группе тяговых аккумуляторных батарей предлагаются следующие модели.

• 24 вольта. Ёмкость составляет от 210 до 1200 Ач. Тип PzS.
• 40 В. 70─120 Ач. PzS.
• 48 В. 210─1200 Ач. PzS.
• 80 В. 210─1200 Ач. PzS.

Курские аккумуляторы

Курское предприятие предлагает следующие тяговые АКБ.

• Серия ТНЖ и ТНК. Ёмкость 250─950 Ач. Назначение ─ безрельсовый напольный транспорт.
• Серии ТНЖШ и FLM (никель-железные), ТНКШ и KL (никель-кадмиевые). Ёмкость 350 до 550 Ач. Для питания электромоторов рудничных электровозов.

Великолукский аккумуляторный завод

Здесь тяговые батареи представлены в серии FL/FH.

• FL 500 МР, FL 350 MP. Для рудничных электровозов.
• FL 300 ВМР, FL 250 P, FL 350 II КР, FL 500 К P, FL 400 P, FL 450 P. Для напольного безрельсового электротранспорта.

Что такое глубокая разрядка? Построить простую схему для защиты батарей | Custom

Вы используете браузер, который не поддерживает CSS Flexbox. Мы предлагаем обновить ваш браузер, чтобы получить максимальную пользу.

Категории

• 3D-печать
• Любительское радио
• Аудио
• Дополненная реальность
• Автоматика
• Автомобильная промышленность
• Облачные вычисления
• Компьютеры и периферия
• Бытовая электроника
• Кибербезопасность
• Дисплеи
• Дроны
• Здоровье и фитнес
• Домашняя автоматизация
• Промышленное
• Промышленный Интернет вещей
• Интернет вещей
• Освещение
• Машинное обучение
• мобильный
• Управление двигателем
• Мощность
• Робототехника
• Безопасность / идентификация
• Датчики
• Интеллектуальная сеть / Энергия
• Телеком
• Виртуальная реальность
• Носимые устройства
• Погода

Платформы