Jednoduchý neprerušiteľný zdroj napájania s režimom vyrovnávacieho nabíjania batérie. Systém vyrovnávacej energie

Do úvahy sa berú otázky aplikácie a prevádzky olovených akumulátorových batérií, ktoré sa najčastejšie používajú na redundanciu bezpečnostných a požiarnych poplachových zariadení (FSA).

* Všetky obrázky a technické charakteristiky použité v tomto článku sú uvedené z dokumentácie k batériám Fiamm a tiež plne zodpovedajú technickým charakteristikám parametrov batérií vyrábaných spoločnosťami Cobe a Yuasa.

Olovené hermeticky uzavreté akumulátory (ďalej len akumulátory), ktoré sa objavili na ruskom trhu začiatkom 90-tych rokov, určené na použitie ako zdroje jednosmerného prúdu pre napájanie alebo záložné zariadenie pre systémy požiarnej signalizácie, komunikácie a video dohľad, si rýchlo získali popularitu. medzi používateľmi a vývojármi.... Najpoužívanejšie batérie vyrábajú tieto spoločnosti: Power Sonic, CSB, Fiamm, Sonnenschein, Cobe, Yuasa, Panasonic, Vision.

Batérie tohto typu majú nasledujúce výhody:

Obrázok 1 - Závislosť doby vybíjania batérie od vybíjacieho prúdu

• tesnosť, absencia škodlivých emisií do atmosféry;
• výmena elektrolytu a dopĺňanie vody nie sú potrebné;
• schopnosť pracovať v akejkoľvek polohe;
• nespôsobuje koróziu zariadení OPS;
• odolnosť bez poškodenia hlbokého vybitia;
• nízke samovybíjanie (menej ako 0,1 %) menovitej kapacity za deň pri teplote okolia plus 20 °C;
• zachovanie výkonu pri viac ako 1000 cykloch 30% vybitia a viac ako 200 cykloch úplného vybitia;
• možnosť skladovania v nabitom stave bez nabíjania po dobu dvoch rokov pri teplote okolia plus 20 ° C;
• schopnosť rýchlo obnoviť kapacitu (až 70% za dve hodiny) pri nabíjaní úplne vybitej batérie;
• jednoduchosť nabíjania;
• pri manipulácii s výrobkami nie sú potrebné žiadne preventívne opatrenia (keďže elektrolyt je vo forme gélu, pri poškodení puzdra nedochádza k úniku kyseliny).

Obrázok 2 - Závislosť kapacity batérie od teploty okolia

Jednou z hlavných charakteristík je kapacita batérie C (súčin vybíjacieho prúdu A a doby vybíjania h). Menovitá kapacita (hodnota je uvedená na batérii) sa rovná kapacite danej batériou pri 20-hodinovom vybíjaní na napätie 1,75 V na každom článku. Pre 12-voltovú batériu obsahujúcu šesť článkov je toto napätie 10,5 V. Napríklad batéria s menovitou kapacitou 7 Ah poskytuje prevádzku 20 hodín pri vybíjacom prúde 0,35 A. od 20 hodín sa jej reálna kapacita bude líšiť z nominálneho. Takže pri viac ako 20-hodinovom vybíjacom prúde bude skutočná kapacita batérie menšia ako nominálna ( obrázok 1).

Kapacita batérie závisí aj od okolitej teploty ( obrázok 2).
Všetky výrobné firmy vyrábajú batérie s dvoma menovitými hodnotami: 6 a 12 V s nominálnou kapacitou 1,2 ... 65,0 A * h.

POUŽÍVANIE BATÉRIÍ

Pri používaní batérií je potrebné dodržiavať požiadavky na ich vybíjanie, nabíjanie a skladovanie.

1. Vybitie batérie

Keď je batéria vybitá, okolitá teplota sa musí udržiavať v rozsahu od mínus 20 (u niektorých typov batérií od mínus 30 °C) do plus 50 °C. Takýto široký teplotný rozsah umožňuje inštaláciu batérií v nevykurovaných miestnostiach bez dodatočného vykurovania.
Batériu sa neodporúča vystavovať „hlbokému“ vybitiu, pretože to môže viesť k jej poškodeniu. V stôl 1 sú uvedené hodnoty prípustného vybíjacieho napätia pre rôzne hodnoty vybíjacieho prúdu.

stôl 1

Batéria by sa mala nabiť ihneď po vybití. To platí najmä pre batériu, ktorá bola hlboko vybitá. Ak je batéria dlhší čas vo vybitom stave, je možná situácia, v ktorej nebude možné úplne obnoviť jej kapacitu.

Niektorí vývojári napájacích zdrojov so vstavanou batériou nastavujú vypínacie napätie batérie pri jej vybíjaní extrémne nízke (9,5 ... 10,0 V), čím sa snažia predĺžiť prevádzkový čas v rezerve. V skutočnosti je predĺženie trvania jeho práce v tomto prípade zanedbateľné. Napríklad zvyšková kapacita akumulátora pri vybíjaní prúdom 0,05 C až 11 V je 10 % nominálnej a pri vybíjaní veľkým prúdom táto hodnota klesá.

2. Pripojenie viacerých batérií

Na získanie hodnôt napätí nad 12 V (napríklad 24 V), používaných pre záložné ovládacie zariadenia a detektory pre otvorené priestranstvá, je povolené zapojiť niekoľko batérií do série. V tomto prípade je potrebné dodržiavať nasledujúce pravidlá:

• Musíte použiť rovnaký typ batérií od rovnakého výrobcu.
• Neodporúča sa pripájať batérie s časovým rozdielom väčším ako 1 mesiac.
• Teplotný rozdiel medzi batériami je potrebné udržiavať do 3°C.
• Odporúča sa dodržať požadovanú vzdialenosť (10 mm) medzi batériami.

3. Skladovanie

Batérie je možné skladovať pri teplote okolia od mínus 20 do plus 40 °C.

Obrázok 3 - Závislosť zmeny kapacity batérie od doby skladovania pri rôznych teplotách

Batérie dodávané výrobcami v plne nabitom stave majú pomerne nízky samovybíjací prúd, avšak pri dlhodobom skladovaní alebo pri použití režimu cyklického nabíjania sa ich kapacita môže znížiť ( obrázok 3). Pri skladovaní batérií sa odporúča dobiť ich aspoň raz za 6 mesiacov.

4. Nabitie batérie

Obrázok 4 - Závislosť životnosti batérie od teploty okolia

Batériu je možné nabíjať pri teplote okolia od 0 do plus 40 °C.
Batériu pri nabíjaní neumiestňujte do hermeticky uzavretej nádoby, pretože sa môžu uvoľňovať plyny (pri nabíjaní vysokým prúdom).

VÝBER NABÍJAČKY

Obrázok 5 - Závislosť zmeny relatívnej kapacity batérie od životnosti v režime vyrovnávacieho nabíjania

Potreba správneho výberu nabíjačky je daná skutočnosťou, že nadmerné nabíjanie nielen zníži množstvo elektrolytu, ale povedie k rýchlemu zlyhaniu článkov batérie. Súčasne zníženie nabíjacieho prúdu vedie k predĺženiu doby nabíjania. To nie je vždy žiaduce, najmä pri zálohovaní zariadení požiarnej signalizácie v zariadeniach, kde často dochádza k výpadkom prúdu,
Životnosť batérie do značnej miery závisí od spôsobu nabíjania a okolitej teploty ( Obrázky 4, 5, 6).

Režim vyrovnávacieho nabíjania

Obrázok 6 - Závislosť počtu cyklov vybitia batérie od hĺbky vybitia *% zobrazuje hĺbku vybitia pre každý cyklus nominálnej kapacity, branú ako 100%

V režime vyrovnávacieho nabíjania je batéria vždy pripojená na zdroj konštantného prúdu. Na začiatku nabíjania zdroj funguje ako obmedzovač prúdu, na konci (keď napätie batérie dosiahne požadovanú hodnotu) - začne fungovať ako obmedzovač napätia. Od tohto momentu začne nabíjací prúd klesať a dosiahne hodnotu, ktorá kompenzuje samovybíjanie batérie.

Režim cyklického nabíjania

Režim cyklického nabíjania nabije batériu a potom ju odpojí od nabíjačky. Ďalší nabíjací cyklus sa vykoná až po vybití batérie alebo po určitom čase, aby sa kompenzovalo samovybíjanie. Špecifikácie nabíjania batérie sú uvedené v Tabuľka 2.

tabuľka 2

Poznámka - Teplotný koeficient by sa nemal brať do úvahy, ak náplň prúdi pri teplote okolia 10 ... 30 ° C.

zapnuté Obrázok 6 zobrazuje počet cyklov vybitia, ktorým môže byť batéria vystavená v závislosti od hĺbky vybitia.

Zvýšte nabíjanie batérie

Je povolené vykonávať zrýchlené nabíjanie batérie (iba pre režim cyklického nabíjania). Tento režim je charakterizovaný prítomnosťou obvodov teplotnej kompenzácie a vstavaných teplotných ochranných zariadení, pretože keď preteká veľký nabíjací prúd, batéria sa môže zahriať. Charakteristiky rýchleho nabíjania batérie nájdete v časti Tabuľka 3

Tabuľka 3

Poznámka - Na zabránenie nabíjania batérie by sa mal použiť časovač.

Pri batériách s kapacitou nad 10 Ah by počiatočný prúd nemal presiahnuť 1C.
Životnosť olovených uzavretých batérií môže byť 4 ... 6 rokov (v závislosti od požiadaviek na nabíjanie, skladovanie a prevádzku batérií). Zároveň počas stanovenej doby ich prevádzky nie je potrebná žiadna dodatočná údržba.

Pokračovať v čítaní

Životnosť uzavretých olovených akumulátorov ako súčasti elektronického zariadenia Merunko Alexander Anatolyevich technický riaditeľ LLC "Disk", Tomsk V súčasnosti vedúcu pozíciu na spotrebiteľskom trhu sekundárnych zdrojov energie (kvôli ich relatívne nízkej cene) zaujímajú hermeticky uzavreté olovené akumulátory. Používajú sa...

Akú kapacitu AB potrebujete? Pri výpočte systému autonómneho napájania je veľmi dôležité zvoliť správnu kapacitu batérie. Špecialisti spoločnosti "Váš Solnechny Dom" vám pomôžu správne vypočítať požadovanú kapacitu AB pre váš energetický systém. Pri predbežnom výpočte sa môžete riadiť nasledujúcim jednoduchým ...

Olovené batérie sú vyrábané technológiou vnútornej rekombinácie vody, preto si počas celej životnosti nevyžadujú údržbu. Ako elektrolyt je použitá zahustená kyselina sírová vo forme gélu, ktorá zaisťuje odolnosť batérií proti hlbokému vybitiu a vysokú teplotnú stabilitu.

Dizajnová životnosť je 12 rokov.

Gélové batérie sú navrhnuté tak, aby fungovali vo vyrovnávacom aj cyklickom režime.

Dizajn:

• Úplne utesnený dizajn, nie je možný únik elektrolytu.
• Vnútorný systém rekombinácie plynov, nie je potrebné dopĺňať vodu.
• Monobloky sú vybavené regulačnými ventilmi na zabezpečenie uvoľnenia plynu, keď vnútorný tlak prekročí povolenú úroveň.
• Pre leteckú, železničnú alebo cestnú dopravu neexistujú žiadne obmedzenia.

Dizajn gélovej batérie

Chemická reakcia a mechanizmus rekombinácie:

Chemická reakcia prebiehajúca v batérii počas nabíjania/vybíjania je opísaná vzorcom:

PbO 2 + 2H 2 SO 4 + Pb výboj / náboj PbSO 4 + 2H 2 O

Po nabití kyslík, ktorý prechádza cez separátor z kladnej dosky, reaguje s účinnou látkou zápornej dosky za vzniku oxidu olovnatého:

2Pb + O2 -> 2PbO

Oxid olovnatý zase reaguje s kyselinou sírovou:

2Pb + 2H2S04 -> 2PbS04 + 2H20

Síran olovnatý vytvorený na negatívnej platni sa redukuje kyslíkom na olovo za vzniku kyseliny sírovej:

2PbS04 + 2H 2 -> 2Pb + 2H2S04

Ak vyššie opísané rovnice zjednodušíme, dostaneme nasledovné:

2H2+02 -> 2H20

Charakteristika bitov

Na obrázku nižšie sú znázornené krivky vybíjania gélových batérií konštantným prúdom do určitého konečného napätia. Vybíjanie na napätie nižšie ako špecifikované napätie zníži kapacitu a životnosť olovených batérií.

Krivky jednosmerného vybíjania pri 25 ° С

Nabite

Správne nabíjanie je jednou z najdôležitejších podmienok pre úspešnú prevádzku olovených akumulátorov s automatickou vnútornou reguláciou tlaku. Výber správnej nabíjačky priamo ovplyvní výkon a životnosť vašich batérií.

Nabíjanie konštantným napätím

Nabíjanie konštantným napätím je najčastejšie používaná metóda. Na obrázku nižšie sú znázornené nabíjacie charakteristiky gélovej batérie pri nabíjaní konštantným napätím 2,40 V / článok pri počiatočnom prúde 0,3 CA.

Nabíjajte konštantným napätím pri 25°C

• Pre gélové batérie je rozsah nabíjacieho napätia vyrovnávacieho režimu nastavený v rozsahu 2,23–2,28 V / článok (pri 25 ° C).
• Pre cyklický režim je rozsah nabíjacieho napätia nastavený v rozsahu 2,38–2,42 V / článok (pri 25 ° C).
• Gélové batérie nevyžadujú vyrovnávacie nabíjanie. Napätie vyrovnávacej pamäte je dostatočné na udržanie monoblokov v plne nabitom stave.

Gélové batérie je možné zakúpiť v internetovom obchode Realsolar:

Dvojstupňové nabíjanie konštantným napätím

Tento spôsob je jedným z najúčinnejších a odporúča sa pre rýchle nabíjanie olovených akumulátorov s automatickou vnútornou reguláciou tlaku a ich udržiavanie plne nabité (režim nárazníka). Charakteristiky nabíjačky pre dvojstupňové nabíjanie konštantným napätím sú znázornené na obrázku nižšie:

Nabíjacie charakteristiky dvojstupňovej nabíjačky

V štádiu "A" je prúd obmedzený na 0,3 CA a napätie na svorkách batérie sa zvyšuje. V štádiu "B" začne nabíjací prúd klesať a napätie sa stabilizuje na 2,40 V / článok. V tomto štádiu je batéria nabitá na 80 %. Keď nabíjací prúd dosiahne úroveň „spínací bod Y“, nabíjací obvod sa prepne do stupňa „C“, kde nabíjacie napätie klesne z 2,40 na 2,25 V / článok a prúd postupne klesá takmer na nulu. Nabíjačka prejde do vyrovnávacieho režimu.

Nabíjacie napätie závisí od teploty okolia a musí sa regulovať podľa grafu na obrázku nižšie:

Nabíjacie napätie verzus okolitá teplota

Nabíjacie napätie (na článok) v režime vyrovnávacej pamäte sa vypočíta podľa vzorca:
Náboj U = 2,25 + (25 - (t + grad t + 1)) 0,0033
Nabíjacie napätie (na článok) v cyklickom režime sa vypočíta podľa vzorca:
Náboj U = 2,40 + (25 - (t + grad t +1)) 0,005

kde t je teplota okolia, ° С
grad t - teplotný gradient batériovej skrine, ° С. Pri inštalácii na otvorené police grad t = 0.

Skladovateľnosť a životnosť

Gélové batérie je možné skladovať bez nabíjania 1 rok na suchom mieste pri teplote okolia od –35 °C do + 60 °C.

Gélové batérie sú navrhnuté tak, aby fungovali vo vyrovnávacom režime prevádzky po dobu piatich rokov (pri 25°C). Obrázok nižšie ukazuje dostupnú kapacitu gélovej batérie v závislosti od času. Plyny generované vo vnútri batérie sa kontinuálne rekombinujú a vracajú do vodného elektrolytu. Strata kapacity a koniec životnosti batérie sú výsledkom postupnej korózie elektród.

Životnosť v režime vyrovnávacej pamäte

Výdrž batérie pri cyklovaní závisí od mnohých faktorov.

Najdôležitejšie z nich sú prevádzková teplota okolia, rýchlosť vybíjania, hĺbka vybitia a spôsob nabíjania. Na obrázku nižšie je znázornený vplyv hĺbky vybitia na počet cyklov prevádzky gélových batérií v cyklickom režime.

Cyklická životnosť

So stúpajúcou teplotou sa zvyšuje elektrochemická aktivita batérie a so znižovaním teploty klesá. Preto, keď teplota okolia stúpa, kapacita batérie sa zvyšuje a keď teplota klesá, klesá. Na obrázku nižšie je znázornený vplyv teploty na dostupnú kapacitu gélovej batérie.

Kapacita versus teplota okolia pri rôznych vybíjacích prúdoch

Teplota okolia je dôležitým faktorom životnosti batérie. So stúpajúcou teplotou sa zvyšuje rýchlosť korózie platní, čo vedie k zníženiu životnosti. Obrázok nižšie ukazuje vzťah medzi životnosťou gélovej batérie a teplotou okolia.

Závislosť životnosti vo vyrovnávacom režime od teploty okolia

Olovené batérie sa samovybíjajú a v dôsledku toho sa ich dostupná kapacita časom počas skladovania znižuje.

Tento proces je opísaný grafom na obrázku:

Kapacita versus doba skladovania

Ak boli batérie dlhší čas skladované, je potrebné ich pred uvedením do prevádzky nabiť.
Pri skladovacej dobe do 6 mesiacov by sa dobíjanie malo vykonať do 4-6 hodín s konštantným prúdom 0,1 CA alebo 15-20 hodín s konštantným napätím 2,40 V / článok.
Pri skladovacej dobe dlhšej ako 6 mesiacov by sa dobíjanie malo vykonať do 8-10 hodín s konštantným prúdom 0,1 CA alebo 20-24 hodín s konštantným napätím 2,40 V / článok.

• Batérie sú určené pre vertikálnu inštaláciu na izolované stojany alebo do špeciálnych batériových skríň. Je povolené inštalovať batérie v horizontálnej polohe s vertikálnym usporiadaním dosiek. Priestory nevyžadujú nútené vetranie.
• Ak vyrovnanie prvkov nie je zabezpečené priamo samotným spôsobom montáže, potom je potrebné prvky vyrovnať pomocou kalicha (nivelačnej šnúry). Vzdialenosť medzi susednými bočnými stenami dvoch monoblokov (dĺžka inštalácie) je nastavená dĺžkou prepojok. Pri relatívne dlhých radoch montovaných monoblokov sa odporúča začať s vyrovnávaním montážnej dĺžky od stredu montovaného radu monoblokov, aby sa tolerancie chodu mohli vyrovnať na oboch koncoch. Odporúčaná minimálna vzduchová medzera medzi batériami je 5 až 10 mm.
• Vzájomné prepojenie jednotlivých batérií sa vykonáva pomocou pevných izolovaných prepojok, ktoré sú priskrutkované k pólom alebo flexibilných káblových prepojok. Prepojky sa priskrutkujú momentovým kľúčom. Použite nasledujúci krútiaci moment 20 Nm ± 1 Nm.
• Ak sa použijú dve alebo viac skupín batérií zapojených paralelne, potom musia mať vodiče, káble a prípojnice, cez ktoré sú tieto batérie pripojené k záťaži, rovnakú dĺžku a rovnaký odpor.

Postup inštalácie batérií do batérie:

• Pripojte kladný pól prvej batérie k zápornému pólu druhej batérie. Zapojte teda všetky batérie do skupiny (skupina znamená sadu batérií na jednej vrstve alebo v jednom rade stojana).
• Pripojte batérie v zostávajúcich skupinách rovnakým spôsobom ako v bode 1 (ak existujú).
• Pripojte uzemňovací kábel nabíjačky alebo záťaže k zápornému pólu (ak je uzemnenie záporné) poslednej batérie alebo poslednej skupiny.
• Ak existujú skupiny, spojte ich dohromady, počnúc poslednou (pripojenou k "zemnému" kolíku).
• Nakoniec pripojte kladný pól prvej batérie alebo skupiny 1 ku kladnému pólu nabíjačky alebo záťaže.
• Po dokončení inštalačných prác musia byť batérie očíslované a vonkajšie plochy svoriek, prepojok a spojovacích uzlov namazané tenkou vrstvou technickej vazelíny alebo syntetického tuhého oleja.

Olovené gélové batérie sú určené na použitie v uzavretých priestoroch s prirodzeným vetraním, vrátane miestnosti s technologickým vybavením a obslužným personálom, pri teplotách od -20°C do + 60°C. Rozsah teploty skladovania batérie je od –35 ° С do + 60 ° С.

• Batérie sú dodávané výrobcom v nabitom stave, naplnené elektrolytom a pripravené na použitie.
• Inštalácia batérií v blízkosti zdrojov tepla sa neodporúča. Keďže batérie môžu vytvárať horľavé plyny, neinštalujte ich v blízkosti zariadení, ktoré môžu vybiť elektrický výboj vo forme iskier.
• Batérie neinštalujte ani nepoužívajte v atmosfére obsahujúcej alebo v kontakte s výparmi organických rozpúšťadiel alebo lepidlami.
• Aby sa maximalizovala životnosť batérie, priemerný zvlnený prúd akéhokoľvek pôvodu pretekajúci batériou by nemal presiahnuť 0,1 CA a nabíjacie napätie by sa malo udržiavať v rozmedzí 1 %.
• Vždy sa odporúča vyčistiť kryt batérie kúskom handričky navlhčenej vo vode. Na tento účel nikdy nepoužívajte oleje, organické rozpúšťadlá, ako je benzín, riedidlá atď.
• Batériu nerozoberajte. V prípade kontaktu s očami alebo pokožkou ihneď opláchnite zasiahnuté miesto silným prúdom čistej tečúcej vody a ihneď vyhľadajte lekára.
• Dotyk živých častí batérie môže viesť k úrazu elektrickým prúdom. Práce na kontrole alebo údržbe batérií sa musia vykonávať v gumených rukaviciach.
• Používanie odlišných batérií (rôzne kapacity, s rôznou históriou používania, rôzny vek výroby a pochádzajúce od rôznych výrobcov) môže spôsobiť poškodenie ako samotnej batérie, tak aj zariadenia s ňou spojeného.

Vyrovnávacia nabíjačka (BZU) je stabilizovaný zdroj napätia s obmedzovačom výstupného prúdu. Napätie na výstupe BZU zodpovedá napätiu na nabitom akumulátore. Ak je k takémuto zariadeniu pripojená batéria vyžadujúca dobíjanie, potom bude nabíjací prúd určený rozdielom napätí na batérii a na výstupe BZU, ako aj vnútorným odporom batérie. Počas nabíjania sa nabíjací prúd znižuje, kým sa nerovná samovybíjaciemu prúdu batérie. Batéria môže byť v tomto stave neobmedzene dlho - počas celej doby prevádzky. Ak je k BZU pripojená vysoko vybitá alebo chybná batéria (obsahujúca skratované platničky), nabíjací prúd sa môže výrazne zvýšiť. Aby nedošlo k prekročeniu bezpečných hodnôt, je v RAM obmedzovač výstupného prúdu.

Olovené vyrovnávacie nabíjanie sa široko používa v zdrojoch neprerušiteľného napájania. Prevádzkové skúsenosti takýchto zdrojov, ako aj odporúčania výrobcov batérií k nim naznačujú, že vyrovnávacie nabíjanie má veľmi priaznivý vplyv na životnosť olovených batérií.

Nárazové nabíjanie autobatérií sa nerozšírilo z niekoľkých dôvodov. Úplné nabitie vysoko vybitej batérie z BZU trvá dlhšie ako bežné nabíjanie. Výrazné zmeny nabíjacieho prúdu, charakteristické pre vyrovnávacie nabíjanie, nezodpovedajú odporúčaniam výrobcov batérií, ktorí zvyčajne navrhujú nabíjať batériu stabilným prúdom, ktorý sa číselne rovná jednej desatine kapacity batérie. Hlavnou prekážkou pri výrobe a používaní BZU je, že toto zariadenie musí pracovať nepretržite, ak je auto, na ktorom je nainštalovaná nabíjateľná batéria, v garáži. Táto požiadavka kladie na obvody a konštrukciu BZU zvýšené požiadavky na spoľahlivosť, ako aj elektrickú a požiarnu bezpečnosť.

Otázky týkajúce sa vhodnosti používania BZU s autobatériami a závislosti ich životnosti od režimu nabíjania sú nad rámec tohto článku. Poznamenávame len, že režim BCD sa používa v mnohých značkových nabíjačkách autobatérií. Po ukončení nabíjania batérie stabilným prúdom sa automaticky prepnú do režimu RAM a v tomto režime zostanú až do odpojenia batérie. Výrobcovia batérií tiež podľa autora nemajú príliš záujem na predlžovaní životnosti svojich produktov. V tomto smere nimi odporúčaný režim nabíjania netreba brať ako jediný možný.

Pre autora akumulátorová batéria 6ST-55 podolskej akumulátorovne slúži 13 rokov. Auto, do ktorého bola namontovaná, bolo v prevádzke celoročne a bolo uskladnené v nevykurovanej garáži. Počas celej životnosti bola batéria pripojená k BZU, ktorá bola vypnutá len počas jázd.

Vonkajší pohľad na BZU je zobrazený na fotografii.

Na hornom paneli zariadenia sa nachádza tlačidlo hlavného vypínača. Napravo od tlačidla pod skrutkovacím uzáverom je os premenlivého odporu, ktorý umožňuje nastaviť výstupné napätie BZU. Ďalej, napravo od premenlivého odporu je výstupný konektor. Na prednom paneli je okienko prekryté plexisklom, za ktorým sa nachádza displej na meranie výstupného prúdu a napätia, ako aj dve zelené LED signalizujúce zdravotný stav BZU. Napravo od okna je tabuľka s množstvom hodnôt výstupného napätia CCD, ktoré je potrebné nastaviť v závislosti od teploty v garáži. Vlastnosti olovených batérií sú také, že pri zvýšených teplotách by sa malo napätie na výstupe BZU znížiť a pri nízkych teplotách zvýšiť. Teplotný koeficient pre olovenú batériu s menovitým napätím 12 voltov podľa rôznych zdrojov sa pohybuje od -30 do -15 mV / ° C. Tabuľka je založená na hodnote -20 mV / ° C.

Nasledujúci obrázok znázorňuje elektrický schematický diagram BZU.

Autor sa opakovane ubezpečil, že spoľahlivosť prevádzky cievkových produktov - elektromotorov, transformátorov, relé atď., prevádzkovaných v nevykurovaných miestnostiach, je výrazne znížená. Príčinou porúch je spravidla vytváranie skratovaných zákrut. Zrejme je to spôsobené vysokou vlhkosťou a veľkými poklesmi teploty, čo prispieva k zničeniu lakovej izolácie drôtu vinutia. Pre zvýšenie spoľahlivosti toto zariadenie využíva dva výkonové transformátory, ktorých vinutia sú zapojené do série. Pri takomto zapojení nespôsobuje otočný obvod v žiadnom z transformátorov núdzovú situáciu - výrazné zvýšenie prúdov vo vinutí, prehriatie atď. Navyše v tomto prípade BZU nestráca svoj výkon - naďalej udržiava batériu v nabitom stave. LED HL1 a HL2 signalizujú stav transformátorov. Ak jeden z nich prestane svietiť, potom je potrebné príslušný transformátor opraviť alebo vymeniť. Ak dôjde k poruche na oboch transformátoroch, môže sa zvýšiť spotreba prúdu. Môže tiež dôjsť k prehriatiu vinutia transformátora. V tomto prípade vypadnú poistky FU2,3 alebo tepelné poistky FU1, FU4.

Stabilizáciu napätia a obmedzenie nabíjacieho prúdu zabezpečuje mikroobvod DA1 - LM317. Mikroobvody tohto typu majú zabudovanú ochranu proti zvýšeniu výstupného prúdu na hodnoty nad 2,5 A, ochranu proti skratu na výstupe a tiež ochranu proti prehriatiu. Spínací obvod DA1 sa od typického líši len spôsobom regulácie výstupného napätia. V tomto prípade je výstupné napätie regulované v rozsahu 11 ... 17 voltov pomocou odporu R7. V prípade straty kontaktu v tomto rezistore sa prúd na výstupe BZU zníži na nulu a nezvýši sa na úroveň prevádzky prúdovej ochrany, ako by sa to stalo pri bežnom spôsobe regulácie výstupného napätia ( premenlivý odpor medzi 1. kolíkom mikroobvodu a spoločným vodičom).

Počas prevádzky BZU môže dôjsť k výpadku prúdu. V tomto prípade by mal byť vybíjací prúd batérie cez BZU minimálny - výrazne nižší ako samovybíjací prúd. To sa dosiahne pomocou kľúča VT1 a diódy VD5. Keď je sieťové napájanie vypnuté, tranzistor VT1 aj dióda VD5 sú zablokované. Spínač VT1 preruší obvod pre vybíjací prúd cez delič R5 - R8 a dióda VD5 odpojí elektrolytický kondenzátor C2 od batérie, ktorá má značnú kapacitu a prípadne znateľný zvodový prúd. Výsledkom je, že vybíjací prúd batérie pre BZU odpojený od siete je asi 20 μA. Tento prúd je určený hlavne vstupným odporom voltmetra pripojeného k výstupu BZU.

Dióda VD8 chráni RAM v prípade chyby s polaritou pripojenej batérie. V tomto prípade dôjde k prepáleniu poistky FU5, po výmene poistky sa obnoví výkon zariadenia. Ak je takáto chyba vylúčená, potom je možné túto diódu vynechať.

Pomocný zdroj s výstupným napätím cca 8 V, zostavený na prvkoch VD3 a C3, slúži na napájanie digitálneho merača prúdu a napätia pripojeného na výstup nabíjačky. Tiež generuje signál, ktorý otvára kľúč VT1 v prítomnosti napätia v napájacej sieti. Ak je sieťové napätie odpojené, potom sa kondenzátor C3 rýchlo vybije na nulu vďaka odporu R4.

Ako digitálny merač prúdu a napätia autor použil široko používaný prístroj predávaný v internetových obchodoch pod názvom „100V 10A Voltmeter Ampérmeter LED Dual Digital Volt Amp Meter“. Keďže výrobcovia nie vždy poskytujú schému zapojenia a farebné označenie svoriek sa môže líšiť od toho, ktoré je uvedené v popise, navrhuje sa pripojiť merač k RAM v súlade s číslovaním kolíkov uvedeným na ďalšej fotografii.

Pri používaní meradla by sa mala brať do úvahy jeho zvláštnosť. Ak je nameraný prúd menší ako 50 mA, na digitálnom displeji sa zobrazí nula „0,00 A“. Podľa autora je tento nedostatok do značnej miery kompenzovaný dostupnosťou zariadenia a jeho nízkou cenou - asi 3 USD. V predaji sú aj presnejšie merače, ktoré túto nevýhodu nemajú, ale ich cena je výrazne vyššia.

Vzhľad zariadenia s odstráneným krytom je znázornený na nasledujúcej fotografii.

Všetky prvky sú umiestnené vo vnútri kovového puzdra. Tepelné poistky FU1 a FU4 sú prilepené žiaruvzdorným lepidlom na transformátory T1 a T2, resp. Poistky FU2 a FU3 sú umiestnené v sieťovej zástrčke. Pre zvýšenie spoľahlivosti sú všetky poistky inštalované bez armatúr - sú prispájkované do prestávok zodpovedajúcich drôtov, po ktorých nasleduje izolácia pomocou zmršťovacej trubice. Radiátor pre mikroobvod DA1 a diódový mostík VD4 je hliníková doska. Medzi mikroobvodom a doskou by sa mala položiť sľuda alebo iný izolátor s nízkym tepelným odporom. Hliníková doska je zasa priskrutkovaná ku kovovému telu. Na ďalšie zníženie tepelného odporu bola použitá pasta KPT-8. Rezistor R7, ktorým sa reguluje výstupné napätie, musí byť chránený pred náhodnými vplyvmi. Ako R7 autor použil drôtový rezistor typu PP3-40.

Ladenie zariadenia spočíva vo výbere rezistorov R1 a R2, aby sa zabezpečila rovnaká svietivosť LED diód HL1 a HL2. Výber týchto odporov môže byť potrebný, ak sa parametre transformátorov T1 a T2 výrazne líšia. V tomto prípade môžu byť napätia medzi nimi v režime nečinnosti nerovnomerne rozdelené. Keď sa zaťaženie zvyšuje, napätia na transformátoroch sa vyrovnávajú.

Predpokladom bezpečnej prevádzky BZU je spoľahlivé uzemnenie jeho tela.

Na pripojenie BZU k autobatérii je vhodné použiť zásuvku zapaľovača cigariet, ak sa nevypne po vytiahnutí kľúča zo zapaľovania. V opačnom prípade budete musieť nainštalovať špeciálny konektor pre BZU. Konštrukcia konektora musí vylúčiť zapojenie s nesprávnou polaritou. Do vodiča spájajúceho kladný pól batérie s konektorom by mala byť nainštalovaná 5 A poistka.

Pre úspešnú prevádzku batérie a nabíjačky je veľmi dôležitá správna voľba výstupného napätia, na ktoré je BZU naladený. Ak je napätie pod optimálnou hodnotou, batéria nebude úplne nabitá. Prepätie môže spôsobiť postupné vykypenie elektrolytu a skrátenie životnosti batérie. Výrobcovia zvyčajne neuvádzajú optimálne napätie pre režim vyrovnávacieho nabíjania autobatérií. Môžete si vybrať podľa napätia v elektroinštalácii automobilu - od 13,8 V do 14,5 V. Pre vyrovnávacie nabíjanie je lepšie zvoliť hodnotu blízko spodnej hranice tohto rozsahu. Za základ môžete vziať aj parametre režimu skladovania (režim vyrovnávacej pamäte) jednej z priemyselných automatických nabíjačiek. Napríklad v popise nabíjačiek rodiny "Vympel", fragment tabuľky, z ktorej je uvedený v prílohe tohto článku, je napätie 13,4 - 13,8 V. V súčasnosti autor používa BZU s údržbou- bezplatná nabíjateľná batéria konvenčného typu (nie AGM). Pri 20°C je napätie nastavené na 13,7 V. Hodnoty napätia pre iné teploty je možné zistiť z tabuľky na prednom paneli prístroja (pozri 1. foto).

Zoznam rádioelementov

Označenie	Typ	Denominácia	množstvo	Poznámka	Obchod	Môj zápisník
T1, T2	Transformátor	TN46	2			Do poznámkového bloku
FU1, FU4	Tepelná poistka	TZ D 105	2			Do poznámkového bloku
FU2, FU3	Poistková poistka	1 AT	2			Do poznámkového bloku
FU5	Poistková poistka	5A	1			Do poznámkového bloku
SB1	Prepínač	P2KA3	1	tlačidlo		Do poznámkového bloku
VD1, VD2, VD6, VD7	Usmerňovacia dióda	1N4007	4			Do poznámkového bloku
VD3	Diódový mostík	RC207	1	Most		Do poznámkového bloku
VD4	Usmerňovacia dióda	KBU6B	1	Most		Do poznámkového bloku
VD5, VD8	Dióda	KD213A	2			Do poznámkového bloku
HL1, HL2	Dióda vyžarujúca svetlo	L1154GT	2			Do poznámkového bloku
VT1	MOSFET tranzistor	BS170	1			Do poznámkového bloku
DA1	Lineárny regulátor	LM317	1			Do poznámkového bloku
R1, R2, R8	Rezistor

Pri cyklickej prevádzke sa batéria nabíja a následne odpája od nabíjačky. Batéria sa vybíja podľa potreby.

Vo väčšine UPS (nielen on-line UPS) batéria pracuje vo vyrovnávacom režime. V niektorých UPS sa však nabíjačka odpojí po nabití - batéria UPS sa v tomto prípade blíži skôr k cyklickej prevádzke. Výrobcovia deklarujú zvýšenie životnosti batérie v takýchto UPS. Vyrovnávací režim prevádzky je typický aj pre systémy jednosmerného neprerušiteľného napájania, ktoré sú široko používané pre komunikácie (komunikácie), signalizačné systémy, elektrárne a inú nepretržitú výrobu.

Cyklický režim prevádzky dobíjacích batérií sa používa pri prevádzke rôznych prenosných alebo prenosných zariadení: elektrické svetlá, komunikácie, meracie prístroje.

Výrobcovia batérií niekedy v zozname technických špecifikácií uvádzajú, pre aký prevádzkový režim je konkrétna batéria určená. Ale v poslednej dobe sa väčšina môže použiť v režime vyrovnávacej pamäte aj v cyklickom režime.

Batérie pre každého

Najbežnejšie sú 5-ročné batérie na všeobecné použitie. Môžu byť použité pre vyrovnávaciu a cyklickú prevádzku a majú konštrukčnú životnosť 5 rokov. Môžu byť použité ako batérie pre UPS alebo iné záložné napájacie systémy. Ich ďalšie využitie je na modely, prenosné zariadenia, hračky, ako je napríklad detská kolobežka. CSB ich ma pod znackou GP (general purpose). Akumulátory GP sú nenáročné, prakticky utesnené (povolené použitie v akejkoľvek polohe, okrem svoriek smerom dole). Ako batérie pre UPS môžu vydržať 2 až 7 rokov v závislosti od prevádzkových podmienok (predovšetkým teploty).

HR batérie pre UPS

Niektoré batérie sú výrobcom špeciálne umiestnené ako batérie pre UPS. Pri rovnakej hmotnosti (a niekedy aj rovnakých rozmeroch) dávajú tieto batérie počas krátkych (10-30 minút) vybití viac ako bežné batérie. Nárast prevádzkového času UPS môže byť aj viac ako 50 % (s dobou vybíjania asi 10 minút). Pri dlhodobom vybíjaní nemajú tieto „UPS batérie“ žiadnu výhodu oproti klasickým batériám.

Pre CSB a niektorých ďalších výrobcov sú takéto batérie označené HR (z anglického high rate - vysoká miera, vysoký výkon). Tieto batérie je samozrejme možné použiť nielen ako batérie do UPS. Sú výhodné pre všetky aplikácie, kde sa vyžaduje kompaktný napájací systém s krátkou výdržou batérie.

L dobíjacie batérie. Pre UPS a ďalšie.

Najbežnejšie sú batérie s výdržou 5 rokov. Batérie sa ale vyrábajú aj so životnosťou predĺženou na 10 rokov. Často majú rovnaké rozmery a hmotnosť ako 5-ročné batérie, no citeľne drahšie. Ich názov často obsahuje písmeno L (z angl. Long - long). Najmä CSB má sériu 10-ročných GPL batérií. Batérie UPS vytvorené z takýchto batérií v skutočnosti fungujú oveľa dlhšie – sú pomalšie. Ale ako každá batéria pre UPS (alebo iné napájacie systémy), aj GPL má rada tú správnu, nemá rada vysoké teploty a časté vybíjanie.

Pred inštaláciou batérie do UPS.

Pri kúpe batérie sa uistite, že je na vrchnej strane. existuje taká nálepka. Je to dôkaz testu batérie pred dodaním. Nálepka je zárukou, že batéria je v čase predaja plne funkčná a pri správnom používaní vydrží dlhé roky.

Prevádzkovú životnosť všetkých nabíjateľných batérií bez výnimky určuje niekoľko faktorov: kvalita samotnej batérie, použité materiály, typ modelu... Ale najdôležitejší, rozhodujúci faktor je správne nabitie batérie, o ktorom nie všetci používatelia moderných batérií vedia.

Krátky prehľad budeme venovať procesu nabíjania batérie, stanovíme základné pravidlá, vlastnosti nabíjania batérie a vytvoríme akýsi návod na funkcie nabíjania moderných modelov.

Všeobecné princípy prevádzky batérie

Prvým krokom je vyvrátiť známy mýtus. Mnoho používateľov batérií, „špecialistov“ na predajne, služby neustále opakuje tú istú mantru: aby batéria fungovala správne a stabilne, musí sa pred použitím úplne vybiť a následne úplne nabiť. Takíto „experti“ idú ešte ďalej a tvrdia, že pre stabilnú a dlhodobú prevádzku je potrebné batérie pravidelne vybíjať.

To všetko je len mýtus, ak nie ešte ostrejší. Batérie, bez výnimky, všetkých typov vám vydržia dlhšie, ak sa budú vybíjať čo najmenej. Proces vybíjania zničí elektródové mriežky vo vnútri kvalitnej batérie, ktoré sa začnú deformovať. Pri nekvalitných modelových variantoch z druhotriednych materiálov môžu byť takéto „šokové otrasy“ účinné. Ich taniere sú čo najšpinavšie. Ak nevykonávate pravidelné vybíjanie, nečistoty môžu úplne poškodiť batériu.

Pri použití kvalitných moderných modelov je však veľmi dôležité, aby batéria fungovala s konštantným udržiavacím nabíjaním (tzv. buffer mode).

Základné režimy prevádzky

Aby bol popis procesu nabíjania zrozumiteľnejší, mali by ste si najskôr ujasniť nasledujúcu situáciu: v akom režime funguje vaša batéria? Existujú dva hlavné režimy:

• režim vyrovnávacej pamäte: princíp činnosti je založený na nasledujúcom - model je neustále "napájaný" zo siete. Po odpojení napájacieho zdroja sa sama nabíja do zariadenia. Ak sa opäť pripojí napájanie, batéria sa začne dobíjať. Tento režim je najvhodnejší pre moderné modely. Napríklad životnosť vyrovnávacej batérie AGM (pri teplote asi dvadsať stupňov) je dvanásť rokov. Najtypickejšie použitie vyrovnávacieho režimu sú moderné zdroje napájania;
• cyklický režim: tu sú modely úplne vybité, nabíjané aspoň raz denne. Navyše ich životnosť sa nemeria časom, ale vopred stanoveným počtom cyklov. Doba prevádzky je navyše určená hĺbkou procesu vypúšťania.

Príkladom využitia cyklického režimu sú moderné umývacie automaty, mobilné kávovary, detské zábavné autíčka. Niekedy moderní "odborníci" ponúkajú štartovacie batérie používané motoristami v súprave podobného vybavenia. Ich argumentom je lacnosť modelov. Poďme vyvrátiť tento mýtus. Možnosti štartéra sú účinné iba počas počiatočného navíjania vozidla, po ktorom je batéria napájaná alternátorom. Takéto modely sú vybavené pomerne tenkými elektródovými doskami, preto kávovary alebo jednotky na čistenie podláh s ich konštantným vybíjaním neakceptujú možnosti štartovacieho modelu, svoju existenciu ukončia o pár mesiacov

Pokyny na nabíjanie batérie

Poďme k vlastnostiam nabíjania batérie. Začnime uvažovať o prvom režime, najprijateľnejšom režime mnohých modelov - režime vyrovnávacej pamäte. Moderné batérie sa vyrábajú tak, že menovité napätie jedného článku je 2V, ale toto číslo je nestabilné - indikátory sa môžu líšiť. Zvyčajne sa na domáce účely používajú batérie obsahujúce tri články (6V) alebo šesť (12V).

Nabíjanie batérie: režim „buffer“.

Pre správne nabitie batérie v režime buffer je potrebné nastaviť nabíjacie napätie na úrovni 2,27 - 2,30V pre každý článok. V šesťvoltovej batérii bude napätie 6,8 - 6,9, batéria so šiestimi článkami - indikátor 13,6 - 13,8 V.

Nabíjací prúd musí byť obmedzený. Malo by to byť 30% nominálnej kapacity batérie, meranej v ampéroch (ukazovateľ sa berie na 10 hodín prevádzky batérie). Napríklad 100 Ah batéria by sa mala nabíjať bez prekročenia 30 A. Gélové batérie sú "obmedzené" o niečo menej - 20%.

Nabíjanie batérie v cyklickom režime

Prejdime k ďalšiemu spôsobu práce – cyklickému. Tu sa naše parametre nabíjacieho napätia trochu menia. Dvojvoltový článok by sa mal nabíjať pomocou nabíjacieho napätia 2,4 - 2,45 V. Šesťvoltový s tromi článkami by sa mal nabíjať 7,2 - 7,35 V. 12V batérie majú tento parameter pri 14,1V. Parametre sú relevantné pre batérie technológie AGM.

Gélové modely trochu znižujú parametre: dvojvoltové modely - 2,35 V, šesťvoltové - 7,05 V, dvanásťvoltové - 14,1 V.

Oba modely by sa mali nabíjať nabíjacím prúdom 20 % kapacity batérie. Pre modely s kapacitou 100 Ah bude tento parameter 20A.

Doba nabíjania batérie

Trvanie procesu nabíjania batérie závisí od stupňa vybitia modelu. Najprv sa batéria nabije v zrýchlenom režime, takzvanom „booster“. Potom nabíjací prúd postupne klesá, v dôsledku čoho pri plnom nabití batérie dosiahne minimum.

Pokles nabíjacieho prúdu o 2-3 mA na každú ampérhodinu kapacity batérie je kritériom pre úplné nabitie. Napríklad na batériách s kapacitou 100 Ah bude toto číslo 200-300 mA. Aby sa batéria nabila na sto percent, proces by mal pokračovať pri takýchto nízkych prúdoch asi hodinu.

Doba nabíjania v cyklickom režime je asi desať hodín, zatiaľ čo, ako vieme, batéria je úplne vybitá. V režime vyrovnávacej pamäte je možné úplné nabitie vykonať od tridsiatich do štyridsaťosem hodín.

Extra funkcie

Dôležitým faktorom správneho náboja je jeho „presýtenie“. Batérii treba dať niekde o dvadsať percent viac, ako je uvedené v parametri „nominálna kapacita“. Batéria bude pracovať v stabilnejšom režime, poskytne viac energie.

Odporúčaná teplota nabíjania je od dvadsať do dvadsaťpäť stupňov. Pri nižších teplotách trvá proces nabíjania oveľa dlhšie. Ak nabíjate batériu pri teplote okolo nula stupňov, takýto proces prakticky nemá zmysel - batéria sa nenabije. Niekedy majú nabíjačky funkciu tepelnej kompenzácie, ktorá umožňuje zariadeniu prepínať napätia na základe zmien teploty. Takéto modely sú najvhodnejšou možnosťou pre nestabilné podnebie.

Pri dodržaní všetkých pravidiel nabíjania moderných batérií tak môžete výrazne predĺžiť životnosť svojich modelov.