Что такое тяговый аккумулятор

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ (СБОРНИК СТАТЕЙ) ДЛЯ ТОРГОВЫХ И СЕРВИСНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ

СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ (GEL, AGM, WET)

Аккумулятор – специально разработанное устройство, где выработка энергии происходит благодаря химическим процессам. Энергия, выделяемая при химических реакциях, преобразовывается в электрическую, далее отдает заряд для различных приборов, устройств. При разряде батареи электрическая энергия переходит в химическую. При заряде происходит обратный процесс — химический состав батареи восстанавливается, т.е. химический состав АКБ приобретает свойство вырабатывать электрическую энергию. Поэтому говорить, что аккумулятор «накапливает» электричество, не совсем верно — он его вырабатывает.

  • в циклическом, когда устройство работает автономно, без подключения к источнику питания;
  • в буферном режиме, когда аккумулятор постоянно подключен к источнику тока;
  • в смешанном, где происходит комбинация параметров первых двух режимов.

АККУМУЛЯТОРЫ В ДЕЙСТВИИ: КАК РАБОТАЕТ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ?

УСТРОЙСТВО СВИНЦОВО-КИСЛОТНОГО АККУМУЛЯТОРА.

Первое, с чем мы сталкиваемся – корпус. Корпус батареи должен быть надежным, качественным. Ведь внутри, забегая наперед, — сложные химические вещества. Ненадежный, хлипкий, некачественный корпус был бы попросту небезопасным для использования. Корпусная коробка, где помещены все основные элементы, обязательно должна быть стойкой к вибрациям, полностью герметичной, на нее не должны оказывать химическое воздействие различные вещества, реагенты.

Под крышкой корпуса расположены два электрода – специальные пластины разных зарядов, положительного и отрицательного (в физической терминологии они называются анодом и катодом соответственно). Они изготавливаются из свинца, а сама конструкция таких пластин – решетчатая. Конструкция нужна для того, чтобы химические реакции протекали более надежно и работоспособно.

Положительную пластину дополнительно намазывают так называемой активной массой – комбинация свинца и кислорода, в результате чего получается двуокись свинца (PbO2).

Отрицательная электродная решетка покрывается активной массой из обычного губчатого свинца. Между электродными пластинами обязательно помещают дополнительный изоляционный материал. Делается это для того, чтобы при использовании батареи избе-жать короткого замыкания.

Последний элемент нашей батареи – электролит, который представляет собой жидкость серной кислоты. В жидкость помещаются электродные решетчатые блоки.


УСТРОЙСТВО СВИНЦОВО-КИСЛОТНОЙ АКБ

ПРИНЦИП РАБОТЫ АККУМУЛЯТОРА.

  • когда к аккумулятору подключается нагрузка (какой-нибудь электронный прибор, механизм и проч.), внутри батареи начинает происходить ожидаемая нами реакция: активная масса двух пластин (Pb и PbO2) начинает преобразовываться в совсем другое вещество- сернокислый свинец (формула его выглядит так – PbSO4);
  • плотность электролитного вещества (серной кислоты) постепенно снижается;
  • в замкнутой цепи начинают двигаться ионы, после чего начинает течь электрический ток. Эти процессы сопровождаются выделением тепла и взрывоопасных газов (кислорода и водорода), которые в случае с аккумуляторами с жидким электролитом отводятся наружу, а у герметизированных аккумуляторов рекомбинируются, т.е. снова переходят в жидкое состояние.

Принцип работы аккумулятора


Описанный выше процесс называется разрядом – когда аккумулятор в результате внутренних химических преобразований отдает электрический ток. Обратный процесс – заряд, когда к батарее подключают внешний источник тока. При обратном процессе все вещества восстанавливаются, электролитная масса (серная кислота) начинает обретать свою первоначальную плотность.

ОТЛИЧИЕ ТЯГОВОГО АККУМУЛЯТОРА ОТ СТАРТЕРНОГО И РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ (ИБП)

  • Предназначением стартерного аккумулятора является запуск моторов. Основной объем энергии этот тип АКБ вырабатывает в момент запуска двигателя, а восстановление происходит от генератора во время езды.
  • Предназначением аккумуляторов резервирования электропитания – кратковременное обеспечение электроэнергией потребителей в случае перебоев в электроснабжении (в составе источника бесперебойного питания- ИБП), например: компьютеров, газовых котлов, систем телекоммуникации и т.д. Этот тип аккумуляторов работает в буферном режиме, т.е. практически всегда находится «под напряжением» и редко подвергается глубокому разряду.
  • Тяговый АКБ создан для долгого и стабильного питания энергией техники на электрической тяге. В отличии от двух других типов АКБ, благодаря своему химическому составу и специальной конструкции утолщённых свинцовых пластин, тяговый не боится глубокого разряда (до 80% своей ёмкости).

Чаще всего тяговыми батареями оснащают электромобили, поломоечные машины, складскую технику и другие устройства (электродвигатели). Тяговый АКБ имеет толстые свинцовые пластины, которые устойчивы к процессам разрушения (сульфатации), неизбежным при глубоком разряде аккумулятора. В этих же целях пластины тягового АКБ обработаны специальной пастой на основе свинца. Именно поэтому тяговые аккумуляторы дороже стартерных и резервного питания. Технологии изготовления пластин, пасты, электролита, а также их химический состав – ноухау производителей АКБ. Для того, чтобы не отставать в конкуренции, крупные производители, такие как СHILWEE GROUP, имеют свои собственные научно-исследовательские институты и лаборатории, оснащённые самым современным оборудованием.

ТИПЫ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ: WET, AGM, GEL

На протяжении более чем века свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (АКБ) остаются актуальными в силу дешевизны, неприхотливости и почти полного отсутствия «эффекта памяти». Батареям с жидким электролитом-кислотой (WET-аккумуляторы) был свойственен существенный недостаток — из-за необходимости отвода газов, выделяемых при работе, корпус аккумулятора невозможно сделать полностью герметичным.По этой причине свинцово-кислотные аккумуляторы с жидким электролитом критичны к положению в пространстве. Эксплуатировать их можно только в одном, строго определенном положении. Кроме этого, выделяемый газ – взрывоопасен и аккумуляторы этого типа могут быть использованы только в помещениях со специальной вентиляцией. WET-аккумуляторы требуют долива дистиллированной воды по мере испарения электролита и периодического технического обслуживания.


Для применения на спутниках и космических кораблях ничего лучше, чем свинцово-кислотные АКБ, тоже не нашли, но встал вопрос — как добиться работы в любом положении и как обеспечить герметичность корпуса? В рамках работы над данным проектом появились две технологии — AGM аккумуляторы, где электролитом пропитан специальный сепаратор, который изготовлен из стекловолокна и расположен между свинцовыми пластинами; и так называемые гелевые аккумуляторы (иначе именуемые GEL — Gelled ELectrolite), о которых пойдет речь в статье. Как и многие «космические» изобретения, гелевые и AGM аккумуляторы со временем стали применяться в обыденной жизни.

Раз уж речь зашла о высоких технологиях, следует предостеречь от применения неправильного термина «гелиевые аккумуляторы», распространённого среди обычных пользователей. Никакого гелия в этих аккумуляторах нет, а понятие «гель» означает желеобразную массу и хорошо известно нам на бытовом уровне. С первого взгляда, все очень просто — в электролит добавляется вещество (обычно это соединение кремния), которое вызывает его загущение до состояния желе, практически не обладающего текучестью. Но такое решение радикально улучшает параметры аккумулятора.


Гель как бы облепляет свинцовые пластины, тем самым предотвращая их осыпание.В результате исключено внутреннее короткое замыкание, также уменьшается саморазряд. Но, самое главное, выделяемые газы практически полностью остаются внутри геля в виде пузырьков с последующей внутренней рекомбинацией*, что позволяет сделать корпус аккумулятора полностью герметичным. На самом деле, чтобы избежать возможного «вздувания» аккумулятора, в корпусе предусматривают несколько односторонних клапанов, через которые, тем не менее, гель вытечь не может. Это и обеспечивает возможность эксплуатации аккумулятора в любом положении, хотя гелевые аккумуляторы для широкого применения эксплуатировать в положении «вверх ногами» все же не рекомендуется. Благодаря герметичности конструкции больше не нужно подливать дистиллированную воду, поэтому для AGM и GEL аккумуляторов есть общее название «необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы» (VRLA).

Возможность полной разрядки

АКБ с жидким электролитом (WET) и AGM аккумуляторы нельзя доводить до полного разряда, так как при этом на свинцовых пластинах появляются кристаллы окисного сернокислого свинца. Этот вредный для АКБ процесс называют «сульфатация*». Данное соединение не проводит электричество и его очень сложно удалить с пластин с целью восстановления работоспособности аккумулятора.

Нахождение же электролита в желеобразной форме предотвращает образование кристаллов окисного сернокислого свинца, поэтому гелевые аккумуляторы можно полностью разряжать, не опасаясь их выхода из строя. Другой вопрос, что, без лишней надобности лучше все же так не делать, поскольку полная разрядка гелевого аккумулятора снижает срок его службы.


КРИТЕРИИ ВЫБОРА ТЯГОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

При выборе батареи для питания электродвигателей важно обратить внимание несколько параметров:

1 Емкость аккумулятора

Измеряется в ампер/часах. Показывает, какое количество энергии может быть отдано устройством при эксплуатации. Чем больше это значение – тем дольше будет работать техника на одной зарядке. 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.

Емкость аккумулятора

Чем медленнее происходит этот процесс — тем лучше. Даже при интенсивном ежедневном использовании (глубина разряда — 80%) остаточная емкость гелевых аккумуляторов CHILWEE уменьшится через год лишь на 15% от паспортных значений.

Ёмкость одной и той же батареи также изменяется в зависимости от силы тока разряда.
и 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 только значения С20 или С100, как прави-ло, свидетельствует о том, что АКБ предназначен для использования в качестве резервного источника питания или с целью введения потребителя в заблуждение. Поэтому сравнивать технические характеристики аккумуляторов-конкурентов следует по одному значению, лучше по 5-ти часовому разряду (С5).

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.

Влияние температуры на емкость аккумулятора

2 Количество циклов (ресурс аккумулятора)

Указывает, сколько раз можно будет заряжать и разряжать батарею до потери ею эксплуатационных свойств. Ресурс (количество доступных циклов глубокого разряда) АКБ, во-первых, 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%. Ресурс AGM меньше вследствие конструктивных особенностей этого типа аккумуляторов, о чём расскажем чуть ниже.
  • GEL – оптимальный выбор для тяговых аккумуляторов. Выдерживают более 700 циклов зарядки с возможностью глубокого (до 80% емкости) разряда.

Батареи по технологии GEL или WET работают дольше и имеют более длительный срок службы, чем AGM-аккумуляторы и Dry Cell — не исключение. Одна из причин – улучшенная теплопередача: гель – лучше отводит тепло, в то время как сепараторы-разделители из стекловолокна (AGM) действуют как теплоизолятор. А мы знаем, что с повышением температуры АКБ увеличивается его ёмкость, но значительно сокращается срок службы (ресурс). Эксплуатация обычной АКБ при повышенной на 10 градусов темпера-туре (40-45 С) ведет к сокращению срока службы батареи вдвое, хотя современные АКБ от известных производителей и не столь чувствительны к этому параметру. Помимо этого, у AGM-батарей свинцовые решётки должны быть тоньше, чем у GEL- или WET- аккумуляторов. Такая конструкция позволяет разместить сепаратор-разделитель из стекловолокна между пластинами, но снижает доступное количество циклов.


Во-вторых, 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.

ресурс аккумулятора

Ресурс тяговых гелевых АКБ CHILWEE — более 700 циклов при DOD-75% и 1000 циклов при DOD-60%. При этом в отличии от AGM и WET аккумуляторов гелевые АКБ «не бояться» 100% разряда, хотя при этом их ресурс сокращается до 400 циклов.

3 Саморазряд аккумуляторной батареи

Саморазряд – сложный процесс, который характеризуется сокращением емкости батареи при условии разомкнутой цепи. Другими словами, это разряд при бездействии. Данное явление является следствием окислительно-восстановительных реакций, которые проходят самопро-извольно на обоих электродах. Ему особенно подвержена пластина отрицательного электрода любого аккумулятора за счет произвольного растворения свинца в электролите.

В процессе саморазряда электрода, имеющего отрицательную полярность, в газообразном виде выделяется водород. Причем, чем выше концентрация серной кислоты в электролите, тем быстрее растворяется свинец. На скорость саморазряда влияет температура окружаю-щей среды. Чем выше температура – тем быстрее саморазряд.

Саморазряд аккумуляторной батареи

Аккумуляторы Chilwee имеют низкое значение саморазряда. Даже после 12 месяцев хранения АКБ при температуре +30С батарея разрядиться только наполовину, что гораздо выше значений «глубокого разряда» в 80% ёмкости аккумулятора. Тем не менее, во избежание сульфатации пластин, любой тяговый аккумулятор при хранении следует заряжать каждые полгода.

4 Стоимость одного глубокого цикла разряда (стоимость эксплуатации)

Для определения стоимости эксплуатации тяговой АКБ нужно вычислить, сколько стоит один цикл глубокого разряда. Этот параметр даёт чёткое понимание ценности приобретаемого аккумулятора. Например, цена AGM-аккумулятора – 15 000 р., а цена аналогичного по ёмкости гелевого – 23 000 р. Что выгоднее? Ресурс AGM – 350 циклов, ресурс GEL – 700. Таким образом,

  • Цена одного цикла для AGM= 15 000/350 = 42,85р
  • Цена одного цикла для GEL = 23 000/700 = 32,85р

Получается, что эксплуатация AGM — аккумулятора на 30% дороже, хотя цена первоначальной покупки дешевле на 8 000 р.

5 Репутация компании производителя

Проверить качество аккумуляторной батареи при покупке практически невозможно. С помощью специального устройства – нагрузочной вилки* можно проверить работоспособность (напряжение) нового АКБ, но не более. Тестирование аккумуляторной батареи в специализированных центрах – более надёжный способ проверки АКБ и может дать ответ на вопрос, как долго сможет проработать новый аккумулятор на одной зарядке, т.е. соответствует ли ёмкость АКБ паспортным данным. Тем не менее, тестирование не сможет ответить на другой, пожалуй, главный вопрос – соответствует ли ресурс АКБ, заявленному в технической документации.

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…

О репутации компании-изготовителя CHILWEE GROUP можно узнать из материалов, опубликованных на страницах сайта https://chilwee.ru

СОЕДИНЕНИЕ АККУМУЛЯТОРОВ

Существуют последовательный, параллельный и последовательно-параллельный способы соединения аккумуляторных батарей.

  • Последовательный. Стандартный способ подключения для большинства видов техники. При этой схеме подключения соединяются плюсовая клемма одного аккумулятора и минусовая клемма другого аккумулятора. Напряжение при таком подключении равно сумме напряжений отдельных аккумуляторов (напряжение умножается на количество аккумуляторов). При этом емкость комплекта АКБ равна емкости одного аккумулятора. Например, при последовательном соединении 4 штук 6-ти вольтовых тяговых аккумуляторов 200 А/ч получаем: 24В-200А/ч.
  • Параллельный. Для увеличения емкости аккумуляторные батареи подключаются параллельно. При данной схеме подключения соединяются между собой 2 плюсовые и отдельно 2 минусовые клеммы аккумуляторных батарей. Поэтому емкость умножается на количество установленных аккумуляторов, а напряжение системы не изменяется. Пример: 2 шт. 12 вольтовых батарей емкостью 200А/ч, соединенных параллельно в результате дают 12В — 400А/ч.
  • Стоит обратить внимание на параллельно-последовательное соединение, когда увеличивается и емкость, и напряжение блока аккумуляторов. Например, подключение этим способом 4-х аккумуляторов 12-ти Вольт ёмкостью 90 А/ч, даст в результате ток 24 Вольта – 180 А/ч, что может быть использовано с целью снижения стоимости покупки, т.к. 4 АКБ по 80 А/ч значительно дешевле 4-х АКБ по 180 А/ч.

При соединении аккумуляторов никогда нельзя использовать аккумуляторы разных напряжений или емкостей, а также разных производителей т.к. емкость у них может отличаться.

соединение аккумуляторов

ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЯГОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ.

Правильная эксплуатация тягового аккумулятора обеспечит длительный срок его службы и длительную работу на одной зарядке. Если не соблюдать условия эксплуатации тяговых батарей, срок их службы значительно сокращается. Частые и глубокие разрядки ведут за собой глубокую сульфацию аккумуляторных пластин, а это самая большая проблема при эксплуатации тяговых батарей.

Определяющим фактором была и остается степень разрядки аккумулятора.

Во-первых, свинцовые аккумуляторы не терпят долгого хранения в разряженном состоянии.

Во-вторых, при падении заряда ниже 20% активизируется процесс образования нерастворимых соединений серы (сульфатация), которые снижают ёмкость АКБ. Помимо этого, реакция сульфатации способствуют выделению влаги, которая обеспечивает постоянное снижение концентрации кислоты. Если же аккумулятор некоторое время будет находиться в состоянии глубокой разрядки, начнется необратимый процесс образования сульфатов и, соответственно, необратимого снижения реальной емкости АКБ относительно паспортной.

  • 1 Храните тяговые аккумуляторы только в заряженном состоянии. Перед хранением полностью их зарядите. Хранить АКБ нужно при температуре выше 0 градусов, но и не выше комнатной. Современные гелевые аккумуляторы имеют низкий уровень само-разряда, тем не менее каждые полгода их рекомендуется полностью заряжать.
  • 2 Не допускайте разряда аккумулятора более 80% его ёмкости. Такие разряды драматически снижают ресурс батареи. Более того, если при эксплуатации аккумулятора разряжать его полностью (глубокий разряд — 80%), то количество доступных циклов будет минимальным, если же АКБ постоянно разряжать только на 60%, то количество доступных циклов (ресурс) возрастает на 30-40%. Например, гелевый АКБ имеет ресурс 700 циклов разряда/заряда при глубине разряда 75%, но уже при глубине раз-ряда 60% — ресурс аккумулятора становится 1 000 циклов. Отсюда следующее правило:
  • 3 Чем чаще вы заряжаете аккумулятор после использования – тем лучше. Даже если в этот день вы использовали только 20% ёмкости тягового аккумулятора – поставьте его на зарядку и зарядите его полностью, т.е. на 100%, потому что
  • 4 Тяговый аккумулятор перед использованием должен быть заряжен на 100% и не терпит частичной подзарядки в процессе эксплуатации, т.е. если уж батарея постав-лена на зарядку – она должна быть полностью заряжена.

Следующим фактором для времени жизни АКБ, можно назвать температуру электролита. Эксплуатация при повышенной на 10 градусов температуре (40-45 С) ведет к сокращению срока службы батареи вдвое, хотя современные АКБ от известных производителей не столь чувствительны к этому параметру, тем не менее законы физики остаются неизменными: 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.

И вот ещё одно правило:

  • 5 Избегайте перегрева аккумулятора и старайтесь оставлять вашу технику в прохладном или тенистом месте, избегая нагрева из-за попадания прямых солнечных лучей.

Для долголетия тяговых аккумуляторов, необходимо использовать «правильное» зарядное устройство. Лучшим решением для гелевых АКБ является применение полностью автоматических импульсных зарядных устройств. Такие зарядные устройства имеют функцию десульфа-тации аккумуляторной батареи за счет чередования тока заряда с разрядными импульсами. Во время заряда примерно каждую секунду производится разрядный импульс током примерно в 1/10 от зарядного. Такая процедура приводит к разрушению сульфатов на пластинах аккумуляторов и ведет к более полному восстановлению аккумулятора. Регулярный заряд АКБ через ЗУ с функцией десульфатации приводит к существенному увеличению срока службы АКБ.

И вот ещё два правила:

  • 6 Зарядное устройство должно быть импульсным, полностью автоматическим, с функцией десульфатации пластин, специально предназначенное для тяговых АКБ.
  • 7 Зарядное устройство должно соответствовать по напряжению и току заряда – напряжению и ёмкости ваших аккумуляторов.

Использование аккумуляторов в блоке АКБ

Аккумуляторы в блоке АКБ (в составе нескольких батарей) работают корректно и правильно только в одном случае – если все они имеют одинаковую ёмкость, напряжение и срок службы. В идеале они должны быть из одной партии одного производителя и куплены вместе. Использование же новой батареи вместе со старыми приведёт к быстрому выходу из строя именно нового аккумулятора. Это происходит из-за разницы потенциалов и внутренних сопротивлений новой и старых АКБ. И получается так, что «свежий» аккумулятор в составе старых переходит в режим постоянной подзарядки последних. И «умирает» первым.

Отсюда правило:

  • 8 Менять следует все аккумуляторы в составе блока аккумуляторов одновременно.

Ну, и в целом, относитесь к дорогому изделию с уважением – и он вам ответит долгой работой и будет служить годами.

соединение аккумуляторов

Источник: profakb.ru

Маркировка тяговых акб

Ранее тяговые аккумуляторы Российского производства от ЗАО Курский завод «Аккумулятор» на базе АКБ ЭН-400-42 выпускались с маркировкой: 12 ЭН-400-42, 16 ЭН-400-42, 20 ЭН-400-42. Кроме того, производились АКБ ЗА 210, 4А 280, 5А 350, 6А 420, ЗВ 210, 4В 280, 5В 350, 6В 420. Цифры 3, 4, 5 и 6 обозначают количество положительных электродов в аккумуляторе, 400, 210, 280, 350, и 420 — номинальную емкость в амперчасах при 5-часовом режиме разряда. Буквы Н и В относятся к намазным электродам, А — к панцирным.

В настоящее время заводом освоен выпуск аккумуляторов ТПНЖ-550М-У2 и батарей 46ТПНЖ-550М-У2. ТП — область применения — тепловозы; НЖ — электрохимическая система аккумулятора (никель — железная);цифры после букв — номинальная емкость при 5 часовом режиме разряда, А. ч; М — модернизированный; У — климатическое исполнение. Для начала расскажем о серии ЭН-400:

Характеристики акб тяговых

Аккумулятор ЭН-400 У2 имеет габариты 130x174x484 мм, масса с электролитом составляет 31 кг. Положительные намазные электроды законвертованы в пакет, скрепленный боковыми изоляторами. Пакет состоит из положительного электрода и прилегающих к нему с двух сторон сепараторов (стекловолокна и перфорированного винипласта). Между пакетом и отрицательными электродами помещаются ребристые мипластовые сепараторы. Подробней о сепараторах можете почитать здесь. Зазор между полиэтиленовыми крышками и баками уплотнен шнуровым асбестом и залит битумной мастикой. Аккумулятор ЭН-400 работоспособен при температурах окружающей среды от -40°С до +40°С, срок службы в эксплуатации составляет 2 года при наработке 500 циклов.

Основные характеристики тяговых АКБ серии А (панцирные положительные электроды) приведены в таблице 1.

Токовыводы имеют отверстия под болтовые крепления соединительных перемычек. Баки и крышки из сополимерпропилена соединяются термоконтактным способом с обеспечением герметичности сварного шва. Выводные борны в крышках залиты герметизирующей мастикой.

Таблица 1  Основные характеристики тяговых аккумуляторов серии А

Основные характеристики тяговых аккумуляторов серии А

В НТЦ АОЗТ «Электротяга» (г. Санкт-Петербург) разработана серия тяговых АКБ и батарей на их основе емкостью от 210 до 560 Ач. Следует заметить, что  данное предприятие является разработчиком и изготовителем серии свинцовых аккумуляторов различного назначения с заданными характеристиками.

Массогабаритные и электрические характеристики данной серии АКБ приведены в таблице 2.

Таблица 2  Массогабаритные и электрические характеристики батарей с емкостью от 210 до 560 Ач

Массогабаритные и электрические характеристики батарей с емкостью от 210 до 560 Ач

Аккумуляторы, характеристики которых приведены в таблице 2, соответствуют ГОСТ 28132-89. Батареи состоят из 40 отдельных аккумуляторов, соединенных между собой последовательно с помощью межэлементных соединений. Соединения в указанных батареях могут выполняться в двух вариантах: сварными с помощью перемычек из свинцово-сурьмяного сплава, а также с помощью болтовых соединений кабельными перемычками.

Особенности эксплуатации

Наработка батарей составляет: 1000÷1200 циклов для типа А и 500 циклов для типа В до снижения емкости до 80% от С5. Значения токов для каждого типа АБ указываются в эксплуатационных документах. Батареи выпускаются в 2-х вариантах: в сухом незаряженном виде и залитыми электролитом, заряженными. Герметизация бака с крышкой осуществляется с помощью кислотостойкого герметика или термоконтактной сваркой

Тяговые аккумуляторные батареи после приведения их в рабочее состояние эксплуатируются в соответствии с руководством по эксплуатации предприятия-изготовителя. Учитывая, что тяговая аккумуляторная батарея не подвергается глубоким разрядам, для предотвращения потери емкости вследствие сульфатации отрицательных электродов периодически (примерно один раз в шесть месяцев) проводятся лечебные циклы и ежемесячные уравнительные заряды. Уравнительные заряды проводятся по окончании нормального заряда током 15-20% от максимального до постоянства плотности электролита и напряжения в течение 4 ч.

До недавнего времени в нашей стране широко использовались тяговые батареи Болгарии. Батареи выпускаются как с панцирными, так и намазными электродами. Их основные характеристики приведены в таблице 3.

Таблица 3  Основные характеристики акб с панцирными и намазанными электродами

Щелочные тяговые аккумуляторы

Прогресс не стоит на месте и на замену аккумуляторам предыдущего поколения приходят новые. Отечественные заводы начали выпуск более технологически совершенных аккумуляторных батарей нового поколения.

Для примера можем рассмотреть продукцию Курского завода «Аккумулятор». На официальном сайте представлены тяговые аккумуляторы и батареи щелочные никель-железные с маркировкой ТПНЖ-550М-У2 и 46ТПНЖ-550М-У2. Они как указано в официальном источнике предназначены для для запуска дизеля тепловоза, стартерного пуска, а также для , освещения и питания цепей управления, а так же для вспомогательных нагрузок при неработающем дизеле.

В этих батареях конструктивно ничего нового нет. Они  состоят из положительных и отрицательных электродов , которые уложенны поочередно в блок. Как мы уже знаем пластины изолируют между собой сепаратором, изготовленным из гофрированного и перфорированного винипласта. Блок электродов помещается в стальной бак. Щелочестойкое лакокрасочное покрытие защищает бак от коррозии. На каждый АКБ надевают специальный чехол, для того чтобы обеспечить электрическую изоляцию аккумуляторов внутри батарейного ящика.

Электролит состоит из водного раствора едкого калия с добавкой (20+1) г/л гидрата окиси лития. Основные технические характеристики приведены в таблице 4 и 5.

Таблица 4

таблица 4 тяговые

Источник: akkumir.ru

Назначение и характеристики

У аккумуляторных батарей, предназначенных для запуска двигателей внутреннего сгорания – стартерных или пусковых, нормируется три основных показателя:

  1. Номинальное напряжение. Традиционными являются напряжения 6 либо 12 В для мотоциклов, 12 В – для бензиновых и дизельных силовых установок автомобилей, снегоходов, лодочных моторов, 24 В – для дизельных двигателей большой мощности. Среднее напряжение одного аккумулятора бывает, как правило, 2 В. Суммарное напряжение аккумуляторной батареи получается в результате последовательного соединения необходимого количества аккумуляторов.
  2. Емкость аккумуляторной батареи, которая измеряется в Ач (Ампер*час). Этот показатель может варьироваться от 5 до 190 и более Ач в зависимости от назначения батареи. Чем выше мощностные характеристики двигателя, тем больше по обыкновению требуется емкость источника тока для его запуска.
  3. Пусковой ток. Весьма существенный параметр, которым характеризуются автомобильные аккумуляторные батареи. Объясняется это тем, что в момент пуска ДВС, электростартер потребляет очень большой ток, который и имеет название «пусковой». Понятно, что для того, чтобы запустить мощную дизельную силовую установку требуется порой существенные по значению пусковые токи, которые могут доходить до 1000 и более Ампер.

Стартерные АКБ весьма чувствительны к глубокому разряду. Так 20–30 кратное разряжение ниже показателя 10 В приводит батарею к практически полной утрате своих аккумулирующих свойств.

Тяговые батареи нельзя использовать в качестве стартерных.

Тяговая аккумуляторная батарея не дает возможности создания пускового тока высокой плотности, ее предназначение заключается в отдаче стабильной по напряжению и силе тока энергии в течение длительного времени.

Разряжаться такие источники питания могут почти до нулевых значений без потери своих аккумулирующих электрическую энергию свойств. Производители рекомендуют минимальное поддерживать напряжение разряда на уровне 5–7% от напряжения, декларируемого номинальным.

Основные нормируемые показатели для тяговых АКБ:

  1. Номинальное напряжение. Напряжение одного аккумулятора составляет, за редким исключением, 2 В. Последовательным соединением нескольких аккумуляторов создаются источники питания с необходимым номинальным напряжением. Так тяговая аккумуляторная батарея 24В (24V) создается путем последовательного соединения двух 12В аккумуляторов.
  2. Емкость тяговой АКБ, как и стартерной, измеряется в Ач. В технике с электрическим приводом, а также в источниках бесперебойного питания применяются батареи аккумуляторов с суммарной емкостью, превышающей зачастую 500 Ач. Этот параметр в значительной степени зависит от температуры среды, в которой эксплуатируется АКБ – при пониженных температурных показателях емкость батареи может снижаться на 10–15%. Именно поэтому в паспортных данных для тяговых аккумуляторов приводится обычно два показателя – при температуре 5оС и при 20оС.

Емкость тяговых батарей уменьшается при понижении температуры, при старении (увеличении количества циклов заряда-разряда) и неправильной зарядке.

Устройство тяговых АКБ

По устройству тяговые источники питания в чем-то схожи со стартерными АКБ. В них также присутствуют положительные и отрицательные пластины, они, как и стартерные, работают по принципу преобразования химической энергии в электрическую. Но на этом схожесть заканчивается.

Главное отличие заключается в массе пластин, которая естественным образом трансформируется в массу и объем всей батареи. Тяговая аккумуляторная батарея 24V емкостью 75 Ач может превышать по размерам стартерную 12В АКБ в 40–50 раз. Объясняется это просто – пластины большего размера и массы позволяют значительно продлить срок эффективной эксплуатации АКБ с большим количеством циклов зарядки.

По типу электролита различают свинцово-кислотные и щелочные аккумуляторы. Щелочные АКБ, которые были очень распространены раньше, сейчас мало используются из-за их высокого ценового диапазона, а вот кислотные батареи в результате развития технологий находят все большее применение в электроприводной технике.

Различают три основных разновидности кислотных АКБ.

Аккумуляторы WET

Устройства традиционного типа с электролитом, представляющим собой растворенную дистиллированной водой серную кислоту в жидком – свободном виде. В зависимости от технологического способа производства электродов подразделяются на три основных класса:

  1. Аккумуляторы с обычным техобслуживанием. Пластины таких аккумуляторов изготавливаются из сплава свинцово-сурьмянистого состава, им требуется периодическая проверка уровня электролита и пополнение его дистиллированной водой.
  2. АКБ с ограниченным техническим обслуживанием. Изготавливаются по гибридной технологии: плюсовые пластины имеют свинцово-сурьмянистый состав с пониженным содержанием сурьмы, а отрицательные изготавливаются из сплава свинца и кальция. Процесс зарядки тяговых аккумуляторных батарей такого типа сопровождается меньшим испарением воды из электролита, поэтому восстановление уровня требуется только при эксплуатации в тяжелых условиях повышенных температур и нагрузок.
  3. В аккумуляторах SM (маркируемых еще как MF), не требующих обслуживания, электроды изготавливаются из свинцовых сплавов, которые не содержат сурьму. Положительные пластины могут иметь свинцово-кальциево-оловянный либо свинцово-кальциево-оловянно-серебряный состав, отрицательные производятся из свинцово-кальциевого сплава.

Источники WET типа применяются по большей части в качестве аккумуляторных батарей для электропогрузчиков. Заряжать тяговые аккумуляторы допускается исключительно под вытяжкой.

Аккумуляторы VRLA

Новое поколение тяговых аккумуляторов, классифицируемых в международной терминологии как VRLA, позволяет в значительной степени сократить не только занимаемое источником питания пространство. Свинцово-кислотные батареи, созданные на основе технологии VRLA, сохраняют все характеристики, присущие тяговой разновидности аккумуляторов, имея при этом массу и габариты, сопоставимые с аналогичными параметрами стартерных источников.

Тяговые аккумуляторные батареи для погрузчиков нетребовательны к габаритам и массе, скорее даже наоборот. А вот батареи для питания лодочных моторов, гибридных авто должны иметь большой запас емкости при минимальной массе и геометрических размерах. Так свинцово-кислотная тяговая батарея 65 Ач имеет геометрические размеры всего 278х175х190 мм.

По клапанно-регулируемой технологии выпускаются два типа источников питания:

  1. С использованием технологии AGM. Плюсовые пластины таких устройств изготавливаются из сплава свинца с кальцием и оловом, отрицательные – из свинцово-кальциевого. Изолирующим материалом, одновременно удерживающим в своем объеме кислый электролит, выступает поглощающее стекловолокно.
  2. С использованием гелевой технологии – типа GEL. Отличие с аккумуляторами AGM заключается в агрегатном состоянии электролита. Как следует из названия, кислая электролитная среда таких батарей переведена с применением гелеобразователей в состояние геля.

Принцип функционирования аккумуляторов VRLA имеет в своей основе метод кислородно-водородной рекомбинации. Незначительное избыточное давление, создающееся в корпусе устройства, нивелируется работой клапана.

Зарядка тяговых аккумуляторов

Долговечность питающего устройства во многом зависит от того, как правильно зарядить тяговый аккумулятор. Для восполнения емкости должны применяться специализированные зарядные приборы, с интегрированной в них методикой автоматического регулирования уровня заряда.

Элмас (ELMAS) зарядные устройства для тяговых батарей

Источник, с показателем емкости в 65Ач, подлежит зарядке током, ниже номинала в 10 раз. Это значит, что для того, чтобы зарядить аккумулятор в соответствии с правилами, зарядный ток должен вычисляться по алгоритму, представляющему собой частное от деления номинальной емкости на 10.

Зарядка осуществляется током 10% от номинала батареи.

Например, максимальный ток зарядки для тяговой батареи емкостью 110 Ач составит 10А, а время зарядки 10-12 часов. Поэтому лучше приобретать ЗУ с регулируемым значением тока зарядки.

Конструкция зарядных устройств для тяговых аккумуляторных батарей предусматривает возможность контроля протекающих электрохимических процессов в паре электролит–электрод.

Тяговые аккумуляторы не требуют выполнения трудоемких операций по обслуживанию. Несложный уход, своевременная зарядка в соответствии с регламентом – вот немногие требования, выполнение которых позволяет эффективно эксплуатировать батареи в течение 6–8 лет или от 600 до 1500 зарядно-разрядных циклов.

Источник: tcip.ru

Особенности тяговых аккумуляторов

Главной особенностью и отличием можно назвать большой срок службы. Он может составлять более 1700 циклов зарядов и разрядов. Еще одно значительное свойство – низкий уровень саморазряда: максимум 5% в месяц. Кроме этого тяговые батареи не требуют особых расходов, необходимых для поддержания работоспособности, то есть отсутствует необходимость периодической разрядки и зарядки.

Тяговые батареи способны работать в тяжелых условиях. Это относится и к температуре (от -30 до +40 градусов, некоторые модели до +65 градусов), и к физическому воздействию – большинство аккумуляторов имеют повышенную устойчивость к ударам. Узнать больше можно, например, здесь: http://faamru.com/.

Относительно веса и размеров однозначно говорить не стоит: они бывают разные. Некоторые модели по габаритам схожи с простыми автомобильными аккумуляторами, другие больше и тяжелее. Например, на некоторые погрузчики специально устанавливаются крупные аккумуляторы со значительным весом. Такие батареи повышают технике устойчивость и стабильность на земле.

Особенности хранения тяговых аккумуляторов

Чтобы аккумулятор служил долго и исправно – советуют эксперты,  при хранении нужно соблюдать несколько правил:

• Нельзя надолго оставлять разряженный аккумулятор. Лучше всего сразу провести повторный заряд;
• Желательно не допускать разрядки более чем на 80%;
• Снижение температуры допускается не более, чем на 35 градусов Цельсия ниже нуля при относительной влажности до 80%;
• Аккумулятор нужно хранить выводами вверх;
• У щелочных аккумуляторов допускается выступление карбонатов на поверхности. Их надо счищать;
• Во избежание коррозии поверхность обрабатывается безкислотным маслом;
• Аккумуляторы необходимо подзаряжать раз в 6 месяцев током Сном в течении четырех часов.

Источник: elport.ru

Общая информация

  1. Как выбрать тяговый аккумуляторСвинцово-кислотная АКБ, в котором свинцовые пластины погружены в кислотный электролит. Отличаются большим весом и плохой переносимостью глубокого разряда.
  2. АКБ с впитывающим стекломатом (AGM). Для стабилизации циклов заряда – разряда в АКБ установлен стекловолоконный сепаратор, который впитывает электролит. В результате аккумулятор не теряет производительности после нескольких сотен циклов заряда-разряда. Герметичен, виброустойчив, не требует обслуживания, чувствителен к перенапряжению.
  3. Гелевая АКБ ( GEL ), в которой электролит загущён до уровня геля. Устойчив к механическим воздействиям и вибрации, выдерживает глубокий разряд и воздействие крайних температур (-30 – +60С). Из кислотных АКБ способен обеспечить наибольшее количество циклов заряда – разряда и наименьший саморазряд. Главным недостатком АКБ типов 1 – 3 является большой вес. Важным достоинством этих устройств является относительно низкая цена по сравнению с Li-ion АКБ.
  4. Литий-ионная (Li-ion) АКБ. Переносчиком заряда является ион лития, несущий положительный заряд и способный проникать в кристаллическую решетку реагента. Литиевая АКБ герметична, виброустойчива, имеет относительно малый вес и низкий уровень саморазряда (5 – 10%/год), способна работать при температурах от -30 до +60С.

В зависимости от веществ, используемых в химической реакции, АКБ подразделяются на типы, которых сейчас насчитывается более 30.

Основные характеристики:

  • Какие есть аккумуляторыЁмкость (А*час) – максимальное количество энергии, способное сохранить в батарее.
  • Саморазряд – величина уменьшения ёмкости АКБ после полной зарядки без нагрузки. Уменьшение происходит по экспоненте.
  • Вольт-амперные характеристики.
  • Диапазон рабочих температур.
  • Габариты.
  • Вес.

Тяговые аккумуляторы

Исходя из назначения, АКБ подразделяют на стартерные и тяговые. Стартерные АКБ применяются для ускоренного запуска двигателей и не рассчитаны на частые циклы разряда – заряда. Тяговые АКБ способны поддерживать длительную подачу постоянного высокого тока, имеют очень толстые пластины и стенки корпуса. Их применяют с теми устройствами, которым нужно долгое и постоянное электропитание: трейлеры, катера, яхты, электромобили, лодки, напольные транспортные средства, поломоечные машины, электроколяски, инвалидные кресла, альтернативные источники энергии, источники бесперебойного питания.

Основные характеристики большинства тяговых АКБ:

  1. Напряжение – 2, 4, 8, 12, 24 вольт.
  2. Ёмкость – 30 – 300 А*час.
  3. Температурный диапазон – -30 – +60 C .

Достоинства тяговых АКБ:

  • возможность противостоять окислительным процессам;
  • повышенное число циклов разряда и заряда;
  • допускают глубокий разряд;
  • долгий срок службы.

Недостатком тяговых аккумуляторов глубокого разряда является их стоимость, которая в разы больше стоимости стартерных аккумуляторов.

На российском рынке можно встретить тяговые АКБ следующих фирм: Varta, Deka, Exide, Sonnenschein, U . S . Battery , Ventura , Yuasa , Banner , Delta , Derf, Minn Kota, Trojan, Ventura, Zelus , CitiBat, P-Com, Fiamm, Leoch, WBR. Среди отечественных производителей можно отметить компанию « Радиотех» и Тюменский аккумуляторный завод. Первая выпускает инновационные Li – ion тяговые АКБ, которые можно использовать при эксплуатации большинства устройств. Тюменский аккумуляторный завод известен тяговыми аккумуляторами для напольных машин, систем электропитания железнодорожного транспорта, изделиями для систем резервного электропитания.

При зарядке AGM и GEL аккумуляторов используются специальные зарядные устройства. Они обеспечивают:

  • ускоренное восстановление после разрядки;
  • защиту от перегрузки;
  • адаптацию к зарядным характеристикам устройства.

Тяговые аккумуляторы для лодочных моторов

Правила эксплуатации аккумулятораТяговые аккумуляторы для лодочных моторов должны работать в различных климатических условиях, долгое время сохранять рабочее состояние без подзарядки, обладать мощностью, достаточной для запуска холодного двигателя, иметь малый ток саморазряда. Также от них требуется безопасность, быстрота и запас хода, приемлемый вес. Нормальными считаются запас хода лодки на 2 часа при работе двигателя на полную мощность и вес аккумулятора не более 20 кг. Все типы аккумуляторов для лодочных моторов имеют ёмкость в пределах 55 – 150 А*час.

Аккумулятор для лодочного электромотора с жидким электролитом из-за относительно невысокой цены и хорошей переносимости перезаряда пользуется наибольшим спросом. Однако на этом его достоинства заканчиваются. При эксплуатации лодочные аккумуляторы с жидким электролитом устанавливаются только вертикально, чувствительны к сильной вибрации и лодочной качке. Обслуживаемый аккумулятор для лодки требует долива воды. Саморазряд 5 – 8 % / мес., число циклов заряда – разряда до 1000, срок эксплуатации 5 – 7 лет.

Благодаря присутствию сепаратора в герметичном необслуживаемом AGM аккумуляторе для лодочного электромотора электролит по всему объёму имеет одинаковую плотность, обеспечивается устойчивость к механическим воздействиям. При эксплуатации на водоёме важно, что этот аккумулятор имеет пусковой ток до 1000А и время полного заряда 1 – 3 часа. AGM аккумулятор устанавливается в лодке достаточно произвольно, имеет приемлемую стоимость. Для регулировки напряжения заряда требует использования зарядного устройства.Саморазряд 1 – 3 % / мес., число циклов заряда – разряда до 1500, срок эксплуатации 5 – 10 лет.

Удобство эксплуатации GEL аккумулятора на рыбалке и путешествии по воде на лодке обусловлено его герметичностью, отсутствием обслуживания, невозможностью газовыделения и разлива электролита, прочностью и виброустойчивостью. Тяговый гелиевый АКБ способен запустить мотор мощностью до 40 л.с., обеспечивать работу электромотора с рабочим напряжением 12, 24, 36 вольт, эхолота, насоса и лебёдки. Для предотвращения перезаряда, требует использования зарядного устройства.Саморазряд 1 – 3 % / мес., число циклов заряда – разряда до 2000, срок эксплуатации 7 – 12 лет.

Литий-ионные тяговые АКБ при малом весе обладают высокой электроёмкостью, имеют защиту от перезаряда. обеспечивают скорость заряда 95% / 35-40 минут, не нуждаются в техническом обслуживании. Компанией «Радиотех» производятся экологически безопасные тяговые литиевые аккумуляторы, имеющие вес в 4 раза и габариты в 3 раза меньше кислотных, что облегчает их использование в условиях ограниченного лодочного пространства, позволяет использовать более мощный электромотор. Эти АКБ обладают увеличенным жизненным циклом и не тонут. Главным недостатком всех Li – ion АКБ является их высокая стоимость. Саморазряд менее 1 % / мес., число циклов заряда – разряда до 3000, срок эксплуатации 10 – 12 лет.

Для увеличения срока службы тяговых аккумуляторов для лодочных моторов необходимо:

  • использовать AGM аккумулятор циклического или смешанного режима работы, обеспечивающего высокую энергоотдачу;.
  • контролировать состояние АКБ с помощью вольтметра или иметь изделие с индикатором разряда;
  • заряжать АКБ сразу после разряда;
  • придерживаться паспортного времени плавания на данном АКБ;
  • хранить только полностью заряженное изделие при температуре, указанной в паспорте.

Наибольшей популярностью пользуются тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов, произведённые фирмами Varta, Deka, Exide.

Тяговые аккумуляторы для напольной техники

Где используются тяговые аккумуляторыОсобенности тяговых АКБ для напольной техники:

  1. Заряд 120 – 1500 А*час, достаточный для работы 12-часовой смены, ресурс 500 – 1000 циклов.
  2. Размеры АКБ ограничены только размерами аккумуляторного отсека и мощностью мотора.
  3. Вес АКБ практически не критичен при эксплуатации.
  4. Наличие контрольного устройства заряда.
  1. Тип изделия: жидкостной или гелевый.

Источник: 34fish.ru


Leave a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.