Введение
Аккумулятор — это химический источник тока. Его основной особенностью является возможность повторного накопления энергии, то есть осуществления процесса заряда. В системах оперативного постоянного тока (далее — СОПТ) в основном применяются свинцово-кислотные аккумуляторы. Принцип их работы основан на химических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.
При подключении к электродам аккумулятора нагрузки начнется процесс разряда. Во время разряда происходит преобразование свинца, диоксида свинца, серной кислоты в свободные электроны, воду и сульфаты свинца. Во время заряда идет обратная реакция — сульфаты свинца разрушаются, восстанавливается свинец и серная кислота.
Алгоритм заряда описывает, как нужно заряжать аккумулятор, а именно — какие нужно поддерживать параметры напряжения и тока, а также в течение какого времени. Благодаря алгоритмам заряда и принципам, заложенным в их основу, обеспечивается:
- Быстрая скорость заряда.
- Безопасность.
- Максимальное сохранение ресурса.
- Замедление старения.
В процессе разряда аккумулятора образовались сульфаты свинца. Чтобы восстановить уровень заряда аккумулятора и его емкость необходимо преобразовать максимально возможное количество сульфатов свинца в свинец на катоде и оксид свинца на катоде. При подаче на аккумулятор напряжения большего, чем на нем, начинается процесс заряда. Чем выше поданное напряжение, тем интенсивней будет протекать химическая реакция и тем больший ток будет течь через аккумулятор. Если величина поданного напряжения будет недостаточна, то ток протекающий через аккумулятор будет слишком мал и заряд будет протекать очень медленно. Из-за этого не произойдет разрушение сульфатов свинца, образовавшихся при разряде, и емкость аккумулятора не восстановится.
При повышенном напряжении заряда повышается скорость протекания химических реакций и величина тока, следовательно, повышается температура АКБ. Ближе к концу заряда процесс электролиза воды начинает преобладать и происходит так называемое закипание электролита из-за выделения кислорода и водорода.
Это опасно тем, что возникает риск взрыва выделившегося водорода, а потеря воды в аккумуляторе приведет к снижению плотности электролита и снижению ресурса батареи. Поэтому очень важно при заряде АКБ поддерживать необходимый уровень тока и напряжения.
Способ заряда конкретного аккумулятора определяется его производителем. Наиболее распространенными являются следующие методы заряда: U, IU, IUI.
Рассмотрим каждый из них подробнее.
Алгоритмы и методы заряда АКБ
Метод заряда U
Этот способ является самым простым. Напряжение в режиме заряда от режима подзаряда не отличается. Обычно напряжение подзаряда составляет 2,25 В/элемент. Если батарея состоит из 17 12 В аккумуляторов, то общее напряжение на батарее должно поддерживаться на уровне 230 В. Ток заряда в методе U ограничен на уровне 10-30 % от емкости АБ.
В начале заряда аккумулятор имеет низкое напряжение и потребляет большой ток, поэтому зарядно-подзарядное устройство (далее — ЗПУ) его ограничивает. Затем уровень заряда увеличивается и напряжение растет. Как только оно достигает значения уставки, ЗПУ начинает его стабилизировать. Батарея продолжает заряжаться постоянным напряжением и потребляемый ей ток постепенно снижается. Как только потребляемый аккумулятором ток станет мал, то считают, что аккумулятор заряжен.
Метод IU
Отличается от метода U повышенным напряжением в режиме заряда. Благодаря этому увеличивается скорость заряда АКБ и эффективнее происходит разрушение сульфатов свинца, но важно следовать рекомендациям производителя, чтобы не повредить энергоноситель.
Метод IUI
Здесь уже добавляется третья дополнительная ступень, которая называется ступенью выравнивания. В этой ступени напряжение на одном аккумуляторе может достигать 15,5 В. Ток ограничен на уровне 2-5 % от емкости АКБ. Благодаря этой ступени происходит выравнивание напряжений между аккумуляторами в батарее, а также между элементами в самом аккумуляторе. Так как ступень выравнивания проводится при очень высоком напряжении, то она жестко ограничена по времени. Длительность этой ступени определяет производитель аккумуляторов. Данный метод заряда не подойдет для аккумуляторов, изготовленных по технологии GEL, так как повышение напряжения на них обычно не рекомендуется.
Заключение
После завершения заряда АБ зарядно-подзарядное устройство переходит в режим подзаряда. В СОПТ АБ работает в буферном режиме, то есть в обычном режиме АБ потребляет небольшой ток и осуществляет питание импульсной нагрузки. При исчезновении питания по стороне переменного тока АБ осуществляет питание нагрузки. Условием завершения заряда является снижение потребляемого тока, либо заряд АБ завершается по истечению времени.
В зарядно-подзарядном устройстве LAUREL реализованы все вышеперечисленные методы заряда, поэтому LAUREL может эксплуатироваться с большинством типов современных АБ.
