Серийный выпуск и массовая эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей были начаты еще в конце 19 века. В начале 20 века они начали широко применяться в автомобилях, развивая далее сферу своего применения, легко перешагнули рубеж тысячелетия и до сих пор продолжают оставаться надежными, долговечными, не требующими высоких эксплуатационных затрат и относительно дешевыми источниками энергии.

Аккумулятор — это химический источник тока, способный многократно преобразовывать химическую энергию в электрическую и аккумулировать, запасать ее на длительное время. Упрощенно аккумулятор можно представить следующим образом: два электрода, в виде пластин, помещены в раствор серной кислоты с плотностью 1,27-1,29 г/см 3 . При этом положительный электрод выполнен из двуокиси свинца (PbO 2), а отрицательный из свинца (Pb). При прохождении тока между ними протекают окислительно-восстановительные реакции.

При разряде происходит химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет изменять свой химический состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца — PbSO 4), а плотность электролита начнет падать. В результате внутри батареи образуется направленное движение ионов и в цепи потечет электрический ток. При заряде аккумулятора происходит обратный процесс — направление тока меняется на противоположное, активные массы восстанавливают свой первоначальный химический состав, а плотность электролита растет. Процесс этот, называемый циклом, может быть многократным. Количество запасаемой при этом электрической энергии зависит от площади активного взаимодействия электродов и электролита и его объема. Номинальное напряжение, вырабатываемое таким аккумулятором, составляет 2 вольта. Для получения большего значения напряжения одиночные аккумуляторы соединяют последовательно. Например: 12-ти вольтовый аккумулятор состоит из шести аккумуляторов, последовательно соединенных в общем корпусе.

По конструкции свинцово-кислотные аккумуляторы бывают обслуживаемые и необслуживаемые . Обслуживаемые требуют в процессе эксплуатации определенного ухода (контроля уровня и плотности электролита). Необслуживаемые — являются герметичными (точнее, герметизированными), работают в любом положении и не требуют ухода.

В международной интерпретации принято обозначение в виде SEALED LEAD ACID BATTERY (герметичная свинцово-кислотная батарея) или сокращенно SLA, а также VRLA — Valve Regulated Lead Acid (свинцово-кислотные с регулируемым клапаном) батареи, имеющие сернокислый электролит в виде геля или связанная в стекловолокне (AGM). Такие аккумуляторные батареи имеют более высокие электрические и эксплуатационные параметры.
Применение такие батареи находят в качестве резервных источников в системах сигнализации и охраны и медицинском оборудовании. Однако самое широкое применение они имеют в (ИБП), а также в системах автономного электроснабжения на базе возобновляемых источников энергии.

Есть следующие основные типы свинцовых аккумуляторных батарей, которые можно применять в системах автономного электроснабжения:

Ниже приведена более подробная информация по герметизированным аккумуляторам.

Аккумуляторные батареи с технологией AGM

Такие АБ имеют большую, по сравнению со стартерными батареями, толщину пластин электродов, поэтому срок их службы в режиме длительного разряда намного превышает срок работы стартерных батарей.

AGM аккумуляторы обычно используются в резервных системах электроснабжения , т.е. там, где батареи в основном находятся на подзаряде, и иногда, во время перебоев в электроснабжении, отдают запасенную энергию.

Тем не менее, в последнее время появились AGM батареи, которые рассчитаны на более глубокие разряды и цикличные режимы работы. Конечно, они не «дотягивают» до гелевых, но работают удовлетворительно и с автономных системах электроснабжения, в т.ч. и солнечных. Смотрите . AGM аккумуляторы обычно имеют максимальный разрешенный ток заряда 0,3С, и конечное напряжение заряда 14,8-15В. Для их заряда лучше применять специальные зарядные устройства для герметизированных аккумуляторов .

Гелевые аккумуляторные батареи

Для автономных систем электроснабжения нужно выбирать аккумуляторы «глубокого разряда» (например ProSolar серий D или DG , а еще лучше аккумуляторы OPzV). Если можно выделить специальное помещение для аккумуляторов с соблюдение всех условий (вентиляция, пожаробезопасность) и есть обученный персонал, которые может обслуживать аккумуляторы с жидким электролитом, можно применять аккумуляторы глубокого разряда с жидким электролитом — OPzS , тяговые для электрических машин или другие с повышенным допустимым разрядом (например, Rolls).

Если такие условия не выполняются, лучше остановиться на герметичных аккумуляторах — они немного дороже, но гораздо проще в эксплуатации.

Продолжить чтение

Какой тип аккумулятора выбрать - AGM, гелевый или с жидким электролитом? Определяющими факторами при выборе аккумуляторных батарей для вашей системы являются цена, условия, при которых будет работать батарея (температура, условия обслуживания, наличие специального помещения и т.п.), а также ожидаемый срок…

Технологии аккумулирования энергии в системах автономного электроснабжения По материалам сайта:modernoutpost.com В этой заметке содержатся общие советы по выбору аккумуляторов для систем с возобновляемыми источниками энергии. В заметке затронуты 3 основные технологии: литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные (AGM, или Gel). Мы постараемся…

Аккумулятор– химический источник тока, обладающий способностью накапливать и сохранять в течение некоторого времени электрическую энергию и по мере необходимости отдавать её во внешнюю цепь.

Аккумулятор сам не производит электрическую энергию. Он только накапливает её при заряде: пропускание тока от постороннего источника (рис. 4.2. а) сопровождается превращением электрической энергии в химическую, в результате, аккумулятор сам становится источником тока.

При разряде аккумулятора накопленная электрическая энергия расходуется в подключённой к нему внешней цепи - химическая энергия преобразуется в электрическую (рис. 4.2. б).

При правильной эксплуатации аккумулятор выдерживает несколько сотен циклов заряда и разряда.

В зависимости от состава электролита различают:

· кислотные

· щелочные аккумуляторы.

Рисунок 4.2.

а) заряд и б) разряд

Простейший кислотный аккумулятор состоит из двух свинцовых электродов, погруженных в раствор серной кислоты.

Разряд и заряд. При разряде аккумулятора (рис. 4.3, а) положительные и отрицательные ионы кислотного остатка S0 4 - , на которые распадаются молекулы серной кислоты H 2 S0 4 электролита 3, направляются соответственно к положительному 1 и отрицательному 2 электродам и вступают в электрохимические реакции с их активными массами. Между электродами возникает разность потенциалов около 2 В, обеспечивающая прохождение электрического тока при замыкании внешней цепи.

Рисунок 4.3. Прохождение через электролит положительных и отрицательных ионов при

а) разряде и б) заряде кислотного аккумулятора

В результате электрохимических реакций, возникающих при взаимодействии водорода Н 2 + с перекисью свинца Рb0 2 положительного рода и ионов сернокислого остатка S0 4 - со свинцом Рb отрицательного электрода, образуется сернокислый свинец PbS0 4 (сульфат свинца), в который превращаются поверхностные слои активной массы обоих электродов. Одновременно при этих реакциях образуется некоторое количество воды, поэтому концентрация серной кислоты понижается, т.е. плотность электролита уменьшается.

Аккумулятор может разряжаться теоретически до полного превращения активных масс электродов в сернокислый свинец и истощения электролита. Однако практически разряд прекращают гораздо раньше. Образующийся при разряде сернокислый свинец представляет собой соль белого цвета, плохо растворяющуюся в электролите и обладающую низкой электропроводностью. Поэтому разряд ведут не до конца, а только до того момента, когда в сернокислый свинец перейдет около 35% активной массы. В этом случае образовавшийся сернокислый свинец равномерно распределяется в виде мельчайших кристалликов в оставшейся активной массе, которая сохраняет еще достаточную электропроводность, чтобы обеспечить напряжение между электродами 1,7-1,8 В.

Разряженный аккумулятор подвергают заряду, т.е. присоединяют к источнику тока с напряжением, большим напряжения аккумулятора.

При заряде (рис. 4.3, б) положительные ионы водорода Н 2 + перемещаются к отрицательному электроду 2 , а отрицательные ионы сернокислого остатка S0 4 - - положительному электроду 1 и вступают в химическое взаимодействие с сульфатом свинца PbS0 4 , покрывающим оба электрода. В процессе возникающих электрохимических реакций сульфат свинца PbSО 4 растворяется и на электродах вновь образуются активные массы: перекись свинца РЬ0 2 на положительном электроде и губчатый свинец Pb -на отрицательном. Концентрация серной кислот при этом возрастает, т.е. плотность электролита увеличивается.

Процессы, проходящие в кислотном аккумуляторе, можно представить следующим уравнением:

PbO 2 +Pb+2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O

РbO 2 – порошок перекиси свинца;

PbSO 4 - сернокислый свинец (сульфат свинца).

Плотность электролита зависит от окружающей температуры.

При температуре свыше +15°С применяют раствор едкого натра плотностью 1,17-1,19 грамма на кубический сантиметр (г/см 2) чистой (дистиллированной, дождевой, снеговой) воды. Приготовленному электролиту дать отстояться 6-12ч, чтобы самые вредные примеси (кальций, железо, марганец и др.) осели на дно сосуда, после чего электролит осторожно перелить в другой сосуд, а затем в аккумуляторы.

Если нет едкого натра, то можно использовать едкий кали. При температуре от +15° до -15° С применяют раствор едкого кали плотностью 1,19-1,21 г/см 3 , при температуре ниже-15°С- раствор едкого кали плотностью 1,27-1,3 см 2 .

Для увеличения срока службы щелочного аккумулятора часто в электролит добавляют некоторое количество едкого лития. При этом сопротивление аккумулятора немного увеличивается и он становится менее пригодным для работы в условиях более пригодных для работы в условиях более низких температур.

Электролит приготовляют в чистой стальной, чугунной посуде, куда сначала кладут едкий кали, а затем вливают воду (на 1 кг едкого кали 2 л воды). Раствор перемешивают до полного растворения едкого кали. При этом температура электролита повышается. После того как электролит остынет, нужно измерить его плотность и довести ее до нужной величины. Заливать в аккумулятор горячий, электролит (температурой выше 30° С) нельзя, так как при этом портится активная масса.

Заливают электролит в аккумулятор через стеклянную воронку. Уровень его должен быть выше верхней кромки пластин на 5-10 мм.

Недостатки свинцово-кислотных батарей :

Не допускается хранение в разряженном состоянии;

Низкая энергетическая плотность - большой вес аккумуляторных батарей ограничивает их применение в стационарных и подвижных объектах;

Допустимо лишь ограниченное количество циклов полного разряда;

Кислотный электролит и свинец оказывают вредное воздействие на окружающую среду;

При неправильном заряде возможен перегрев.

Полностью заряженный кислотный аккумулятор имеет э.д.с. около 2,2 В, приблизительно такое же напряжение на его зажимах, так как внутреннее сопротивление очень мало.

При разряде напряжение быстро падает до 1,8–1,7 В, при этом напряжении разряд прекращается во избежание повреждения.

Щелочные аккумуляторы.

На локомотивах и электропоездах наибольшее распространение получили щелочные аккумуляторы (значительно больший срок службы, чем у кислотных).

Наиболее распространены никель-железные (НЖ) и никель-кадмиевые (НК) щелочные аккумуляторы. В тех и других активная масса положительного электрода в заряженном состоянии состоит из гидрата окиси никеля NiOH , к которому добавляют графит и окись бария.

Графит увеличивает электропроводность активной массы, а окись бария – срок службы. Активная масса отрицательного электрода никель-железного аккумулятора состоит из порошкового железа с добавками, а никель-кадмиевого аккумулятора из смеси порошкового кадмия и железа. Электролитом служит раствор едкого калия с примесью моногидрата лития, которая увеличивает срок службы аккумулятора.

Электрохимические реакции, протекающие при заряде и разряде щелочного аккумулятора, можно представить следующими уравнениями:

2Ni(OOH)+2KOH+Fe 2Ni(OH) 2 +2KOH+Fe(OH) 2

2Ni(OOH)+2KOH+Cd 2Ni(OH) 2 +2KOH+Cd(OH) 2

Ni(OОH) – гидрат окись никеля; КОН – едкий калий.

Железо-никелевый аккумулятор Кадмиево-никелевый аккумулятор

типа ТЖН-300 типа КН-100

Рисунок 4.4. Щелочные аккумуляторы

1 – активная масса; 2 – стальные перфорированные ленты; 3 – эбонитовые палочки; 4 – блок положительных пластин; 5 – полюсные выводы; 6 – пробка с отверстием для заливки электролита; 7 – крышка; 8 – блок отрицательных пластин; 9 - активная масса положительных пластин; 10 - активная масса отрицательных пластин; 11 – изоляция (винипласт, эбонит); 12 - пробка

При заряде аккумулятора кислород с железной (отрицательной), пластины переходит на никелевую (положительную). Во время разряда происходит обратный процесс.

Полностью заряженный щелочной аккумулятор имеет э.д.с. приблизительно 1,45 В. При разряде напряжение быстро падает до 1,3 В, затем медленно до 1 В. Разряжать ниже этого напряжения запрещается.

Преимущества щелочных аккумуляторов :

· при их изготовлении не используется дефицитный свинец;

· они обладают большей выносливостью и механической прочностью, не боятся сильных токов разряда, тряски, ударов и даже коротких замыканий;

· при длительном бездействии несут малые потери на саморазряд и не портятся, имеют большой срок службы;

· при работе выделяют меньшее количество вредных газов и испарений;

· имеют меньший вес;

· менее требовательны в отношении постоянного квалифицированного ухода.

Недостатками являются:

· меньшая э.д.с;

· более низкий к.п.д.

· более высокая стоимость.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение аккумулятора?

2. Принцип работы кислотного аккумулятора.

3. Принцип работы щелочного аккумулятора.

4. Достоинства щелочных аккумуляторов.

5. Недостатки щелочных аккумуляторов.

6. Чему равна э.д.с. полностью заряженного аккумулятора?

7. Из чего состоит простейший кислотный аккумулятор?

8. Как называются устройства, преобразующие химическую энергию в электрическую?

9. Что такое электролит?

10. Что такое электролиз?

11. На какие составляющие распадается молекула серной кислоты?

12. Из чего состоит гальванический элемент Вольта?

13. Как происходит поляризация элемента?

14. Что такое сухой гальванический элемент?

15. Как проходит электрический ток в жидких проводниках?

16. Какова конструкция кислотных аккумуляторов?

17. Расскажите об устройстве щелочных аккумуляторов.

18. Каким образом заряжают аккумуляторы?

19. Что служит признаком конца заряда у кислотного аккумулятора?

20. Что служит признаком конца заряда у щелочного аккумулятора?

21. Как соединяют аккумуляторы в батарею?

Похожая информация.

К атегория:

Электрооборудование автомобилей

-

Cвинцово-кислотные аккумуляторные батареи

Принцип действия свинцово-кислотного аккумулятора

Аккумулятором называется электрический прибор, который при зарядке от источников постоянного тока накапливает электрическую энергию, а при разрядке отдает ее потребителям, являясь в этом случае источником тока.

На автомобилях основное применение имеют свинцово-кислотные аккумуляторы. Кроме них, могут иметь применение также щелочные железо-никелевые аккумуляторы.

Свинцово-кислотный простейший аккумулятор (элемент) представляет собой стеклянную или пластмассовую банку с опущенными в нее двумя свинцовыми пластинками и залитую электролитом- раствором из химически чистой крепкой серной кислоты и дистиллированной воды. Серная кислота, действуя на свинцовые пластины, окисляет их, и поверхность пластин покрывается налетом сернокислого свинца. Плотность раствора при этом уменьшается, и в электролите остается почти чистая вода.

Для того чтобы аккумулятор мог давать ток, его необходимо предварительно зарядить, т. е. пропустить через него постоянный электрический ток. Вследствие прохождения электрического тока через электролит от положительной пластины к отрицательной в аккумуляторе происходит химическая реакция. При этом сернокислый свинец на положительной пластине преобразовывается в перекись свинца, а на отрицательной - в чистый губчатый свинец, в электролите снова появляется серная кислота, и плотность раствора возрастает.

Когда химическое преобразование состава пластин полностью закончится, аккумулятор будет заряжен. Если продолжать пропускать через аккумулятор электрический ток, вода электролита начнет разлагаться на составные части - водород и кислород, которые в виде пузырьков будут выделяться из электролита. Бурное выделение пузырьков (кипение электролита) указывает на конец зарядки аккумулятора.

При замыкании полюсов заряженного аккумулятора внешней цепью в нем будет происходить обратная химическая реакция, при которой пластины по своему составу будут возвращаться в первоначальное состояние. Вследствие этого аккумулятор будет разряжаться и отдавать запасенную электрическую энергию для питания включенных потребителей. При разрядке электрический ток во внешней цепи потечет от положительной пластины к отрицательной, т. е. в направлении, обратном направлению при зарядке. При этом положительная и отрицательная пластины аккумулятора опять будут покрываться налетом сернокислого свинца, а плотность электролита понизится, и он превратится в почти чистую воду. Когда химическая реакция полностью закончится, аккумулятор разрядится и больше электрического тока давать не сможет. Для дальнейшей работы аккумулятор необходимо вновь зарядить.

Устройство аккумуляторной батареи

Аккумуляторная батарея собирается из отдельных элементов - аккумуляторов в общем баке-моноблоке.

Моноблок автомобильной аккумуляторной батареи разделен перегородками на отдельные камеры аккумуляторов. Каждая камера закрыта сверху эбонитовой крышкой с заливочным отверстием, завернутым пробкой. В камере установлен набор пластин (положительных и отрицательных), разделенных сепараторами.

Моноблок изготовлен из асфальто-пековой массы или эбонита. В камеры асфальто-пекового моноблока обычно запрессовывают тонкостенные кислотостойкие вставки из пластмассы (полихлорвинил или винипласт), которые хорошо предохраняют стенки моноблока от разъедания кислотой, что значительно увеличивает сроки его службы.

Для увеличения емкости аккумуляторной батареи, т. е. способности ее поглощать при зарядке большее количество электрической энергии, в каждую камеру устанавливают по нескольку положительных и отрицательных пластин специальной конструкции, в результате чего увеличивается общая рабочая поверхность пластин.

Рис. 1. Схема действия свинцово-кислотного аккумулятора

Основой каждой пластины является решетка, отлитая из чистого свинца с небольшой примесью (6-8%) сурьмы для увеличения механической прочности. В решетку впрессовывают активную массу, затем ее сушат. Эту массу приготовляют из порошкообразных окислов свинца - свинцового сурика и свинцового глета, размешанных на крепкой химически чистой серной кислоте. В активную массу положительных пластин обычно входит до 75% свинцового сурика, и пластины имеют поэтому красноватый оттенок. Активная масса отрицательных пластин содержит больше свинцового глета, пластины имеют серый или синеватый цвет.

Рис. 2. Свинцово-кпслотная аккумуляторная батарея: а - трехэлементная; б - шестиэлементная

Кроме указанных окислов свинца, в качестве набивки для пластин применяют также порошкообразный свинец, окисляющийся при размоле, размешиваемый на серной кислоте.

После изготовления и сборки пластины подвергают формовке, т. е. многократным процессам зарядки электрическим током и разрядки.

Все одноименные пластины соединяют путем сварки в блок общей перемычкой - бареткой с выводным штырем. В каждой камере положительные пластины расположены меяеду отрицательными. Блоки пластин имеют два выводных штыря (борна) - положительный (плюсовой) и отрицательный (минусовый). Отрицательных пластин в каждом блоке установлено на одну больше, чем положительных. Поэтому каждая положительная пластина закрыта с обеих сторон отрицательными пластинами, вследствие чего используется вся ее поверхность и устраняется возможность ее коробления при большом разрядном токе.

Для устранения непосредственного соприкосновения одной пластины с другой или замыкания их выпадающей активной массой между ними установлены кислотоупорные прокладки - сепараторы. Сепараторы изготовляют двух типов:
1) из древесины или комбинированные составные - из древесины и хлорвинила, или из древесины и стекловойлока;
2) из микропористого эбонита (мипора) и микропористой пластмассы (мипласта) или комбинированные из мипласта и хлорвинила, или мипласта и стекло-войлока.

Пластины с сепараторами установлены в отдельных камерах моноблока и опираются внизу на ребра днища, что предохраняет от замыкания нижние части пластины выпадающей с течением времени активной массой и накапливающейся между ребрами в шламовой камере. Сверху каждая камера плотно закрыта пластмассовой крышкой. Края камер моноблока в местах соединения с крышкой залиты кислотоупорной мастикой. На поверхность крышки каждой камеры выходят отрицательный и положительный штыри блоков (борны) пластин. Штыри уплотнены ребристыми свинцовыми втулками, заделанными в крышках. Бтулки припаяны к штырям вместе с междуэлементными перемычками. В некоторых типах батарей штыри с крышками уплотнены кислотостойкой массой. Крайние два штыря в батарее - плюсовый и минусовый - снабжены полюсными наконечниками, к которым с помощью зажимов и стяжных болтов присоединяются кабели внешней сети. В каждой камере над пластинами установлены предохранительные щитки из хлорвинила или другого кислотоупорного материала, служащие для защиты кромок сепараторов и пластин от механических повреждений. В крышке каждой камеры имеется наливное отверстие, закрываемое на уплотняющей прокладке пробкой 9 с вентиляционным отверстием, служащим для выхода газов. В пробке под отверстием установлена пластинка-отражатель, устраняющая выбрызгивание электролита. В новых аккумуляторах под пробкой ставится герметизирующий диск, который при эксплуатации батареи удаляется. В аккумуляторах некоторых типов отверстие в крышке для заливки электролита закрывают на прокладке глухой пробкой с уплотнительной резиновой втулкой внутри, а для выхода газов имеется специальный вентиляционный штуцер с отражателем внутри. Такое устройство заливного отверстия позволяет более удобно доливать электролит до необходимого уровня.

Аккумуляторные батареи выпускаются с отформованными пластинами, но обычно в сухом виде без электролита. Поэтому новые батареи нужно заполнить электролитом и зарядить.

Аккумуляторные батареи выпускаются с тремя или шестью элементами в одном блоке; в последнем случае выпускаются с поперечным или продольным расположением элементов. Батареи, предназначенные для грузовых автомобилей, обычно устанавливают в деревянном корпусе с крышкой. Батареи, используемые на автомобилях высокой проходимости, снабжаются герметизированными (гидростатическими) пробками, которые устраняют возможность проникновения воды в аккумулятор при преодолении автомобилем бродов.

Основные показатели аккумуляторной батареи

Основными показателями, определяющими работу аккумулятора и аккумуляторной батареи, являются ее напряжение и емкость.

Один аккумулятор (элемент) аккумуляторной батареи, независимо от количества пластин в нем и их размера, в исправном и заряженном состоянии дает напряжение, равное в среднем 2 в. При полной разрядке напряжение в нем уменьшается до 1,7 в.

Емкостью аккумулятора называется способность его при зарядке поглощать, а затем отдавать то или иное количество электрической энергии при разрядке током постоянной величины до предельно допустимого падения напряжения.

Емкость зависит от числа пластин в банке (камере) и их размера и измеряется в ампер-часах (а ч). Емкость определяется умножением разрядного тока в амперах на время в часах, в течение которого аккумулятор может разряжаться при данном токе. Например, если аккумулятор в определенных условиях может отдавать при разрядке ток 4 а в течение 5 ч, то его емкость равна 20 а ч.

Напряжения одного аккумулятора недостаточно для питания приборов электрооборудования автомобиля. Для получения большего напряжения несколько аккумуляторов объединяют в одном моноблоке в батарею и соединяют один с другим последовательно при помощи свинцовых перемычек. При этом положительный вывод одного элемента соединяют с отрицательным выводом другого элемента и т. д.

При последовательном соединении аккумуляторов напряжение на крайних выводных клеммах батареи увеличивается пропорционально числу аккумуляторов, а емкость всей батареи остается равной емкости одного аккумулятора.

Емкость, указываемая в марке батареи, называется номинальной емкостью и обеспечивается при вполне определенных условиях разрядки: при 10-часовом режиме и средней температуре электролита 30° (ГОСТ 959-51).

Емкость батареи не является постоянной величиной. При увеличении разрядного тока и понижении температуры электролита емкость батареи значительно уменьшается. Это необходимо учитывать при эксплуатации батареи.

На автомобилях с напряжением в сети электрооборудования 12 в ставят батареи того же напряжения, состоящие из шести аккумуляторов или двух батарей с напряжением 6 в, соединенных последовательно. На автомобилях, имеющих напряжение в сети, равное 24 в, ставят две батареи с напряжением 12 в, соединенные последовательно (МАЗ -500, КрАЗ-257). В том случае, когда напряжение 24 в используется только в момент включения стартера, применяют две батареи с напряжением 12 в, включенные параллельно, с автоматическим переключением их на последовательное соединение в момент пуска двигателя (МАЗ -200, КрАЗ-214). На легковых автомобилях батарея обычно расположена под капотом двигателя. У грузовых автомобилей батарея часто устанавливается или под сиденьем водителя, или на подножке кузова.

В электрооборудовании автомобилей применяют однопроводную систему проводки, при которой одним из проводов служат металлические части автомобиля, его масса, поэтому одну клемму батареи (обычно минусовую) замыкают на массу, а другую (плюсовую) соединяют с сетью,

У некоторых моделей автомобилей соединение минусовой клеммы батареи на массу осуществлено через специальный выключатель. Это позволяет отключать батарею от сети в нерабочем состоянии, что предохраняет батарею от возможной утечки тока.

В корпусе (рис. 3) выключателя типа ВБ-318 установлен шток с кнопкой. На нижнем конце штока установлены основные подвижные контакты с пружинами и вспомогательный контакт. Подвижные контакты расположены над неподвижными контактами, закрепленными в корпусе. Контакт соединен с массой, а изолированный контакт соединен с клеммой, к которой крепится провод от минусовой клеммы батареи. Шток с контактами отжимается кверху пружинами. Вверху на корпусе установлена стопорная пластина с пружиной и малой кнопкой.

Рис. 3. Выключатель батареи

Включение батареи в сеть производится нажатием на основную кнопку. При этом неподвижные контакты замыкаются сначала вспомогательным подвижным контактом, а затем основными контактами, и батарея соединяется на массу. При этом шток 6 во включенном положении фиксируется стопорной пластиной 8, заходящей под действием пружины в выточку на штоке.

Выключение батареи производится нажатием на боковую кнопку, которая сдвигает стопорную пластину и освобождает основной шток 6. Шток, поднимаясь вместе с контактами, размыкает цепь батареи. Некоторая неодновременность последовательного замыкания и размыкания вспомогательного и основных контактов снижает подгорание контактов.

Аккумуляторные батареи имеют определенную маркировку (в соответствии с ГОСТ ом 959-51). Например, на автомобиле ГАЗ -51А установлена батарея марки 3-СТ-70-ВД. Первое число обозначает количество аккумуляторов (элементов) в батарее, а следовательно, и общее напряжение, считая, что каждый элемент имеет напряжение 2 в. Второе число обозначает номинальную емкость батареи в а ч. Буквы СТ означают, что батарея - чартерного типа. Материал бака обозначают буквами: Э - эбонит, П - асфаль-то-пековая масса с кислотоупорными вставками, В - асфальто-пековая масса без кислотоупорных вставок. Материал сепараторов обозначают буквами: Д - дерево, ДС - дерево и стекловойлок, М - мипласт, МС - мипласт и стекловойлок, Р - мипор. Буква 3 означает, что батарея сухо-заряженная.

Подготовка батареи к эксплуатации

Новые сухие батареи нужно заполнить электролитом и зарядить.

Электролит готовится из аккумуляторной кислоты и дистиллированной воды. Для приготовления электролита применяется стойкая против действия серной кислоты посуда - керамическая, эбонитовая, стеклянная. В посуду сначала заливают дистиллированную воду, а затем осторожно и постепенно - кислоту.

Электролит для заливки батареи применяют определенной плотности (1,27-1,34), зависящей от типа батареи, климатических условий и времени года.

Необходимая плотность электролита устанавливается в соответствии с заводской инструкцией.

Плотность электролита измеряют специальным ареометром с пипеткой.

Электролит в элементы батареи ^необходимо заливать до уровня на 10-15 мм выше предохранительного щитка, установленного над сепараторами. Уровень проверяют стеклянной трубкой, которую опускают до упора в щиток, и, закрыв верхнее отверстие, вынимают. По высоте столбика электролита, находящегося в трубке, определяют его уровень.

В батареях с автоматической регулировкой уровня нужно вывернуть пробки и надеть их плотно резиновыми втулками на предварительно вытертые вентиляционные штуцеры, после чего залить электролит в элементы до уровня на 15-20 мм ниже верхнего края горловины заливного отверстия. При снятии пробок со штуцеров электролит в элементах установится на нормальном уровне.

Через 3-6 ч (в зависимости от типа батареи) после заливки электролита батарею ставят на зарядку, соединяя положительную клемму батареи с положительным полюсом источника тока, а отрицательную - с отрицательным.

Зарядку ведут при нормальном для каждого типа батареи токе, указанном в заводской инструкции. Зарядку продолжают до тех пор, пока во всех аккумуляторах (элементах) батареи не наступит обильное газовыделение (кипение), а напряжение и плотность электролита не останутся постоянными в течение 3 ч.

При зарядке следует следить, чтобы температура электролита не повышалась выше 45 °С.

К концу первой зарядки проверяют плотность электролита, и в случае необходимости доводят ее во всех элементах до нормальной, для чего отсасывают часть электролита из элемента резиновой грушей и доливают дистиллированную воду или электролит повышенной плотности.

После первой зарядки новые батареи могут быть пущены в эксплуатацию. В целях удлинения срока службы батареи при эксплуатации полезно провести несколько зарядных циклов, разряжая после зарядки батарею номинальным разрядным током до падения напряжения одного элемента до 1,7 в.

Уход за батареей и ее неисправности

К основным элементам ухода относятся:
1) проверка креплений и очистка батареи;
2) очистка и затяжка клемм;
3) проверка уровня электролита и доливка его;
4) проверка степени заряженности батареи;
5) проверка зарядного тока;
6) предохранение батареи от быстрой разрядки и коротких замыканий.

Проверка креплений батареи необходима для избежания поломок батареи

от тряски при ослабевших креплениях. Крепление батареи в гнезде должно быть плотным. На грузовых автомобилях под батарею следует установить резиновые прокладки. Периодически необходимо проверять, нет ли трещин в моноблоке и утечки из него электролита. Также следует проверять целость заливочной мастики на крышке.

Очистка батареи нужна для устранения замыкания аккумуляторов (элементов) по загрязненной поверхности батареи, обычно смачиваемой расплескивающимся электролитом. Поверхность батареи следует очищать чистой тряпкой. Электролит, пролитый на поверхность батареи, надо вытереть чистой ветошью, смоченной в растворе нашатырного спирта или кальцинированной соды (10%-ный раствор). Следует также прочищать вентиляционные отверстия во избежание повреждения банок от скапливающихся в них газов.

Очистка и затяжка клемм необходимы для обеспечения надеяшого контакта в клеммах. Клеммы надо хорошо зачищать, плотно затягивать и снаружи смазывать тонким слоем технического вазелина или солидола для предотвращения их окисления. Также необходимо подтягивать крепление провода к массе. Нельзя допускать сильного натяжения проводов, так как это может привести к повреждению выводных клемм и образованию трещин в мастике.

Проверка уровня электролита необходима вследствие того, что уровень электролита может понижаться в результате испарения и выкипания электролита. При уменьшении уровня электролита в банки батареи доливают дистиллированную воду, так как выкипает только вода.

Периодически следует проверять плотность электролита при полностью заряженной батарее и следить за тем, чтобы она была одинакова во всех банках, доводя плотность электролита в случае необходимости до нормы.

Степень разряженности батареи можно проверять по плотности электролита или с помощью вольтметра с нагрузочной вилкой.

Батарея всегда должна быть в заряженном состоянии. Если при проверке батарея окажется неполностью заряженной, необходимо принять меры к ее зарядке, установив причины, нарушающие нормальную работу батареи.

Батарею, разряженную более чем на 25% зимой и более чем на 50% летом, необходимо снять и подзарядить.

Если батарея находится длительное время в неполностью заряженном состоянии, то это приводит к порче ее пластин. В зимнее время электролит в разряженной батарее может замерзнуть и разрушить батарею.

Контроль величины зарядного тока и режима зарядки батареи можно ориентировочно проводить по показаниям амперметра, имеющегося в системе электрооборудования автомобиля.

Если батарея заряжена, стрелка амперметра почти не отклоняется от среднего положения даже при повышенном числе оборотов коленчатого вала двигателя. При разряженном состоянии батареи, в случае повышения числа оборотов вала двигателя, стрелка амперметра значительно отклоняется в сторону зарядного тока вследствие возрастания тока, идущего на зарядку батареи. Отклонение стрелки амперметра при работе автомобиля в обратную сторону или включение сигнальной лампы указывает на разряд батареи.

Предохранение батареи от быстрой разрядки и коротких замыканий необходимо для избежания коробления пластин и выкрашивания активной массы. Поэтому нельзя на продолжительное время и несколько раз подряд включать стартер, который потребляет очень сильный ток. Не рекомендуется пускать стартером сильно охлажденный двигатель в зимнее время при низкой температуре. Необходимо двигатель предварительно прогреть и вручную несколько раз провернуть коленчатый вал.

При осмотре батареи нельзя подносить к ней открытый огонь, так как может произойти вспышка газов над электролитом.

При переходе с летней эксплуатации на зимнюю или обратно необходимо доводить плотность электролита до рекомендуемого значения.

В зимнее время открытые батареи следут утеплять.

При установке батареи на автомобиль надо правильно соединить ее клеммы с массой и цепью. Правильность соединения можно проверить по амперметру. При разрядке батареи стрелка должна отклоняться в соответствующую сторону (к знаку плюс). Полярность клемм батареи можно определить по знакам плюс и минус на клеммах, а при их отсутствии - путем опускания проводов от клемм в подкисленную воду или с помощью сырой картофелины. В подкисленной воде на отрицательном (минусовом) проводе происходит бурное выделение пузырьков газа, а вокруг положительного (плюсового) провода, воткнутого в картофель, появится зеленое пятно.

Хранение аккумуляторной батареи. Если батарея снята с автомобиля и поставлена на сравнительно непродолжительное хранение, ее необходимо предварительно полностью зарядить, проверить уровень электролита, довести плотность электролита до нормального значения (не выше 1,280 при 15 °С), тщательно очистить, протерев снаружи моноблок и крышки, зачистить клеммы и поставить в чистое вентилируемое помещение с постоянной температурой.

В целях избежания внутреннего саморазряда и устранения усиленной коррозии положительных пластин хранение батарей с электролитом предпочтительнее производить в холодном помещении при постоянной температуре не ниже -25 °С и не выше 0 °С. При хранении батарей в таких условиях необходимо ежемесячно проверять плотность электролита, подзаряжая батареи только в случае падения плотности ниже допустимого значения (ниже 1,230 при 15 °С). При нормальном состоянии батарей при этом способе хранения заряжать их необходимо только перед пуском в эксплуатацию.

При хранении батарей при температуре выше 0 °С их необходимо ежемесячно заряжать для восстановления емкости, теряемой в результате саморазряда.

При указанных способах хранения батареи всегда подготовлены к работе.

При длительном хранении, например более полугода, а также при невозможности производить частую подзарядку батареи, необходимую при первом способе хранения, практикуют способ хранения батарей без электролита. В этом случае батарею следует полностью разрядить током, соответствующим 1/20 емкости, до падения напряжения на один аккумулятор до 1,7 в, затем, сняв батарею, вылить из нее электролит и тщательно промыть банки дистиллированной водой. Промывку надо производить до тех пор, пока вода не перестанет окисляться. После промывки и тщательной просушки батареи надо закупорить плотно отверстия ее банок и очистить снаружи и в таком виде ставить батарею на длительное хранение.

Неисправности аккумуляторной батареи. Основными неисправностями аккумуляторной батареи являются: недостаточная заряженность, перезарядка, сульфатация пластин, уменьшение емкости, внутренний саморазряд, коробление пластин, подтекание батареи.

Недостаточная заряженность батареи получается вследствие малого зарядного тока, плохого крепления проводов и окисления клемм, утечки или большого расхода тока при неработающем двигателе, неумелого пользования стартером. Недостаточный зарядный ток может иметь место при неправильной регулировке реле-регулятора или плохой работе генератора. Признаками недостаточной заряженности батареи являются малая плотность электролита в ней и недостаточное напряжение батареи.

Перезарядка батареи происходит при чрезмерно сильном зарядном токе вследствие неправильной регулировки реле-регулятора. Признаком перезарядки являются частое кипение электролита и быстрое понижение его уровня.

Сульфатация пластин заключается в том, что пластины покрываются белым кристаллическим налетом, который затрудняет прохождение электрического тока и проникновение электролита к активной массе пластин. Вследствие этого замедляются химические процессы и уменьшается емкость батареи.

Внешним признаком сульфатации является сильное падение напряжения батареи при увеличении нагрузки. Например, при включении стартера или даже сигнала электрические лампочки, горевшие достаточно ярко, почти гаснут. При проверке нагрузочной вилкой элементов батареи, подвергшихся сульфатации, напряжение на полюсах элементов быстро снижается.

Сульфатация происходит в результате сильной разрядки батареи или длительной ее работы в неполностью заряженном состоянии. Чтобы предохранить батареи от сульфатации, необходимо систематически контролировать и поддерживать их в заряженном состоянии, а также периодически проводить контрольно-тренировочные циклы на зарядной станции. Вследствие сильной сульфатации пластины батареи выходят из строя и не поддаются ремонту и восстановлению.

Уменьшение емкости происходит из-за уменьшения рабочей поверхности пластин, вызванного выкрашиванием активной массы пластин или понижением уровня электролита. Признаком уменьшения емкости является быстрое закипание электролита во время зарядки при незначительном повышении его плотности, а также быстрая разрядка батареи при ее работе. Выкрашивание активной массы получается в результате сильной перезарядки батареи или при разрядке батареи большим током, например при длительном пользовании стартером.

Внутренний саморазряд батареи происходит в случае применения для электролита недистиллированной воды. Признаком неисправности является быстрая разрядка даже неработающей батареи. Для устранения этой неисправности батарею разряжают и тщательно промывают дистиллированной водой с последующим заполнением ее электролитом надлежащего качества и плотности и зарядкой.

Короткое замыкание внутри банок батареи возникает из-за разрушения деревянных сепараторов вследствие применения электролита слишком большой плотности. При этом выпадающая активная масса замыкает пластины. При внутреннем замыкании батареи быстро снижается ее напряжение, уменьшаются плотность электролита и емкость батареи.

Коробление пластин получается при чрезмерном разрядном токе в случае пользования стартером длительное время и при коротких замыканиях в цепи. В этом случае батарея выходит из строя.

Неисправности аккумуляторной батареи

В процессе эксплуатации в аккумуляторной батарее могут возникать следующие неисправности: окисление полюсных штырей, подтекание электролита через трещины бака, повышенный саморазряд, короткое замыкание и сульфатация пластин.

Окисление полюсных штырей приводит к увеличению сопротивления во внешней цепи и даже к прекращению тока. Для устранения неисправности нужно снять со штырей наконечники проводов (клеммы), зачистить штыри и клеммы и укрепить последние на штырях. После этого штыри и клеммы снаружи надо смазать тонким слоем технического вазелина.

Подтекание электролита через трещины бака обнаруживают осмотром. Для устранения неисправности батарею сдают в ремонт. При вынужденной временной эксплуатации батареи с этой неисправностью необходимо периодически добавлять в неисправное отделение бака электролит, а не дистиллированную воду.

Саморазряд аккумуляторной батареи при ее эксплуатации и хранении возникает вследствие образования в активной массе пластин местных токов. Местные токи появляются за счет возникновения электродвижущей силы между окислами активной массы и решеткой пластин. Кроме того, при длительном хранении электролит в аккумуляторе отстаивается и плотность электролита в нижних слоях становится больше, чем в верхних. Это приводит к появлению разности потенциалов и возникновению уравнительных токов на поверхности пластин. Нормальный саморазряд исправной батареи составляет 1-2% в сутки. Причинами ускоренного саморазряда могут быть: загрязнение поверхности батареи, применение для доливки обычной (не дистиллированной) воды, содержащей щелочи и соли, попадание внутрь аккумуляторов металлических частиц и других веществ, способствующих образованию гальванических пар. Для устранения неисправности следует протереть поверхность батареи или заменить электролит.

Признаками короткого замыкания внутри аккумулятора являются «кипение» электролита и резкое падение напряжения аккумулятора; чаще всего оно вызывается осыпанием активной массы и разрушением сепараторов. В том и другом случаях аккумуляторную батарею разбирают и устраняют неисправности, заменяя неисправные элементы.

Сульфатация пластин заключается в том, что на пластинах образуется крупнокристаллический сернокислый свинец в виде белого налета. При этом увеличивается сопротивление аккумуляторов. Крупные кристаллы сульфата свинца закрывают поры активной массы, препятствуя проникновению электролита и формированию активной массы при заряде. Вследствие этого активная поверхность пластин уменьшается, вызывая снижение емкости батареи. Признаком сульфатации пластин является то, что при заряде батареи быстро повышаются напряжение и температура электролита и происходит бурное газовыделение («кипение»), а плотность электролита повышается незначительно. При последующем разряде и особенно при включении стартера батарея быстро разряжается из-за малой емкости. Основные причины, вызывающие сульфатацию: разряд батареи ниже 1,7 В на один аккумулятор, оголение пластин вследствие понижения уровня электролита, длительное хранение батареи без подзарядки (особенно разряженной), большая плотность электролита, продолжительное пользование стартером при пуске.

Если действительная емкость будет не менее 80% номинальной, батарею снова заряжают и устанавливают на автомобиль; если емкость окажется ниже, весь цикл повторяют вновь. Приведенный цикл рекомендуется применять также после хранения батареи более 6 месяцев и перед длительным хранением.

Техническое обслуживание аккумуляторной батареи

Срок службы и исправность аккумуляторной батареи во многом зависят от своевременного и правильного ухода за ней. Батарея должна содержаться в чистоте, так как загрязнение ее поверхности приводит к повышенному саморазряду. При техническом обслуживании необходимо протирать поверхность батареи 10%-ным раствором нашатырного спирта или кальцинированной соды, после чего протирать чистой сухой ветошью.

Во время заряда в результате химической реакции выделяются газы, значительно повышающие давление внутри аккумуляторов. Поэтому вентиляционные отверстия в пробках нужно постоянно прочищать тонкой проволокой. Учитывая, что при работе батареи образуется гремучий газ (смесь водорода с кислородом), нельзя осматривать батарею с открытым огнем во избежание взрыва.

Периодически необходимо зачищать штыри и клеммы проводов. Через 2-2,5 тыс. км пробега, а в жаркое время через каждые 5-6 дней проверять уровень электролита через заливные отверстия аккумуляторов стеклянной трубкой внутренним диаметром 3-5 мм. Столбик электролита в трубке указывает высоту его уровня над предохранительным щитком, которая должна быть 12-15 мм. При отсутствии стеклянной трубки уровень электролита можно проверить чистой эбонитовой или деревянной палочкой; нельзя применять для этой цели металлический стержень. При понижении уровня следует долить дистиллированную воду, а не электролит, так как в процессе работы батареи вода в электролите разлагается и испаряется, а кислота остается.

Периодически проверяют плотность электролита с целью определения степени заряженности аккумуляторной батареи. Для этого кислотомер опускают в наливное отверстие аккумулятора, засасывают электролит с помощью резиновой груши и по делениям ареометра, помещенного внутри стеклянной колбы, определяют величину плотности электролита.

Рис. 1. Проверка состояния аккумуляторной батареи:
а - проверка уровня электролита; б - проверка плотности электролита; 1 - резиновая груша кислотомера; 2 - стеклянная колба; 3 - ареометр

Для длительного хранения батареи в зимнее время ее нужно снять с автомобиля, полностью зарядить и хранить в сухом месте при температуре не выше 0 °С и не ниже - 30°, имея в виду, что чем ниже температура электролита, тем меньше саморазряд батареи. Через каждые три месяца батарею необходимо подзаряжать для восстановления емкости, потерянной на саморазряд. При-хранении батареи непосредственно на автомобиле необходимо отсоединить провода от полюсных штырей. Следует помнить, что температура замерзания электролита плотностью 1,1 г/см3 минус 7 °С, плотврстью 1,22 г/см3 минус 37 °С и плотностью 1,31 г/см3 минус 66 °С.

До недавнего времени наиболее распространенным способом накопления электрической энергии являлось применение свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Они, например, широко используются в системах бесперебойного электроснабжения малой мощности, но абсолютно непригодны для перекачки больших потоков энергии в ежедневном режиме. С развитием технологий на рынке появились литий ионные (ЛИА) АКБ.

Высокая реактивность и способность лития интеркалировать (проникать) в кристаллическую решетку другого материала позволяет сохранить в атомных связях большое количество энергии, поэтому служит идеальным накопителем.

Благодаря наноструктурированной топологии, литий-ионные АКБ имеют безусловные преимущества перед всеми существующими на сегодняшний день аналогами по ряду технических характеристик:

• Токи заряда и разряда беспрецедентно высоки. Способность ЛИА воспринимать большой ток заряда позволяет накапливать энергию в режиме онлайн. Разряд может пятикратно превосходить заряд, что говорит о возможности мгновенной отдачи огромного количества энергии.
• Очень низкий саморазряд, не превышающий 2% от первоначального заряда в месяц
• Отсутствует эффект памяти (не требует полной разрядки перед циклом заряда).
• Высокий электрохимический потенциал (энергетическая плотность);
• Эксплуатация в широком диапазоне температур (от -40°C +50°C).

Еще несколько лет назад, свинцовые АКБ не имели конкурентов в этой области, так как альтернативные АКБ, были очень дорогостоящими, в связи с чем их применение было экономически не выгодно.

Но с развитием технологий, на рынке появились литий ионные (ЛИА) АКБ, которые на первый взгляд имеют более высокую цену, тем не менее, если рассмотреть более внимательно, то в системах ИБП от 50кВт, применение именно ЛИА, имеет более высокую экономическую эффективность. Ниже приведены сравнения.

Основными параметрами любой АКБ, является:

1. Ёмкость: Какое количество энергии может запасти АКБ на 1 кг веса
2. Ток разряда: Как быстро накопленную энергию АКБ может отдать
3. КПД: потери энергии при заряде и разряде
4. Количество циклов разряда и заряда
5. Срок годности – или период эксплуатации

Критерий	Свинец	ЛИА
Ёмкость (вт/кг)	25	110
Ток разряда (при котором АКБ отдаёт всю ёмкость)	0,1С (10% от тока ёмкости)	3С (300% от тока ёмкости)
КПД	80%	97%
Количество циклов разряда - заряда	700	5000
Срок годности – или период эксплуатации	3.5 лет	25 лет

Как видно из таблицы, ЛИА имеют значительные преимущества перед свинцовыми АКБ. Это вызвано в первую очередь тем, что у них разный принцип действия. В Свинцовых АКБ свинцовые электроды вступают в химическую реакцию с электролитом - серной кислотой, за счет чего происходит накопление электроэнергии. Но со временем кислота образует на поверхности электродов сульфат свинца, что приводит батарею в негодность. Преждевременное старение свинцовой АКБ происходит так же при разряде большими токами и параллельном подключении, которое часто используется для увеличения суммарной емкости.

В ЛИА как таковой химической реакции не происходит, а происходит миграция ионов лития с электрода на электрод, накапливая или отдавая заряд, за счет чего ЛИА имеет значительно лучшие характеристики. Разряд силой тока, пятикратно превосходящей номинальную емкость АКБ – штатный режим работы. Допускается параллельное соединение, т.к. контроллер заряда/разряда установлен на каждом элементе батареи.

Для оценки экономической выгоды от применения той или иной технологии, рассмотрим затраты на первичную установку, а так же затраты на дальнейшую эксплуатацию. В качестве примера примем ИБП на 300 кВА со временем бесперебойной работы 30 мин. Это время было выбрано потому, что именно этого времени хватит в случае необходимости запустить, и ввести в рабочий режим резервный генератор, а генераторы как известно заводятся далеко не с первого раза, особенно если стоят в резерве.

ИБП 300 кВА. Напряжение постоянного тока 400 В. Время работы при полной нагрузке 30 мин.
Критерий	Свинец	Литий	Комментарии
При работе на полную нагрузку, ИБП будет потреблять 750А в течении 30 мин. Требуемая ёмкость и тип АКБ	OPzV 1200Ач (2В) 185ШТ	ЛИА 400Ач (3.2В) 125 ШТ.	АКБ требует высокие токи разряда, которые могут поддерживать только единичные элементы по 2,14В. При высоких токах разряда свинцовая АКБ не отдаёт 100% своей ёмкости. Рекомендуемые производителем токи разряда подтверждают, что минимальная ёмкость АКБ должна быть 1200Ач. Для лития данных проблем нет, поэтому устанавливается батарея почти номинальной ёмкости.
Стоимость	Одинаковая	Одинаковая	Обычно цена АКБ рассчитывается исходя из стоимости одного Ампер часа. Приведенные цены являются средними по рынку. Цена за ЛИА АКБ приведена с учетом стоимости системы управления.
Вес АКБ	В среднем по 100 кг на элемент 185*100=18500 кг	В среднем по 11 кг на элемент 125*11=1375 кг	При использовании ЛИА АКБ потребуется размер помещения(площадь и предельные нагрузки на пол) в 13 раз меньше чем для свинца.
Срок эксплуатации до замены	3.5 лет	25 лет	Срок эксплуатации свинцово кислотных OPzV АКБ 20 лет, но они не служат так долго. Дело в том, что производитель указывает срок эксплуатации при разряде батареи током не более 10% от номинальной ёмкости, а значит для АКБ 1200Ач, это всего 120А. Ток разряда данного ИБП 750А, что в 6 раз выше рекомендованного. При такой силе разряда свинцовые АКБ выходят из строя гораздо быстрее, а потеря емкости заметна уже через несколько циклов разряда.
Стоимость обслуживания	Высокая	Нет	Можно установить свинцовых АКБ в 6 раз больше, что бы они прослужили 18 лет, но стоимость такого массива будет астрономической. ЛИА работает в штатном режиме и прослужит заявленное время эксплуатации без замены.

Разряд Свинцово-кислотной АКБ постоянным током, А.
Конечное напряжение 1,75В элемент при температуре 20°С

Маркировка	Минуты			Часы
	10	15	30	1	2	3	5	8	10
OPzV-200	261	230	171	122	79	58	39	27	21
OPzV-250	302	287	213	152	98	73	49	33	26
OPzV-300	362	344	256	182	118	87	58	40	31
OPzV-350	365	347	275	204	139	105	72	50	37
OPzV-420	438	417	330	245	167	126	86	60	45
OPzV-500	472	448	366	286	195	147	101	67	52
OPzV-600	477	454	388	302	219	168	118	85	66
OPzV-800	740	693	580	422	293	223	157	113	82
OPzV-1000	887	823	681	515	370	282	197	131	103
OPzV-1200	956	903	790	614	450	342	237	165	123
OPzV-1500	1011	995	874	697	521	407	294	197	155
OPzV-2000	1372	1326	1165	929	695	543	391	276	207
OPzV-2500	1685	1658	1510	1203	863	668	482	317	258
OPzV-3000	2022	1989	1813	1444	1035	802	579	378	309

Итог. Первичная стоимость свинца будет больше, а также при первичной разнице в стоимости в 11% применение ЛИА позволит:

• Сократить в 13 раз площадь (объем) помещения для размещения системы ИБП.
• Сократить в 13 раз вес батарейного стеллажа.
• Минимум троекратно продлить срок службы перед заменой АКБ. Экономия при эксплуатации ЛИА, за 20 лет составит не менее 350% , исходя из расчета первичных затрат, стоимости обслуживания, периодической замены и трехкратной утилизации свинцовых АКБ.

Применение нашей технологии позволяет осуществить прямую замену Свинцово-кислотных или Никель-Кадмиевых АКБ на ЛИА, БЕЗ каких либо конструктивных изменений или дополнений к системе заряда или подключения! Даже перемычки могут остаться старые.

Аккумуляторы играют важную роль в нашей жизни, и многие обыденные вещи сейчас уже просто немыслимы без них. Мы зависим от хорошей и надежной работы аккумуляторов, поэтому, чтобы они стабильно работали, надо знать, какими свойствами они обладают и как с ними обращаться. В данной статье рассматриваются характеристики различных типов аккумуляторов, такие как удельная энергия, срок службы, нагрузочные характеристики, необходимость технического обслуживания, скорость саморазряда и т.д.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Одна из старейших аккумуляторных систем. Эта недорогая, надежная и переносящая перегрузки батарея; но она имеет низкую удельную энергию и ограниченный срок службы. Свинцовый кислотный аккумулятор используется в автомобильном транспорте, в инвалидных колясках, в системах аварийного освещения и в источниках бесперебойного питания (ИБП).

Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы

Также является одной из старейших и хорошо изученных аккумуляторных систем. Эти источники питания используется там, где необходим длительный срок службы, высокий ток разрядки, экстремальные температуры и низкая стоимость. Из-за того, что NiCd аккумуляторы наносят значительный вред окружающей среде, их заменяют другими типами систем. Основные области применения: электроинструмент, рации, авиационный транспорт, ИБП. В Европе запретили продавать потребительские товары с такими типами аккумуляторов, но в России их можно приобрести.

Никель-металлгидридные (NiMH) аккумуляторы

Фактически являются заменой никель-кадмиевых; имеет более высокую удельную энергию и меньшее количество токсичных металлов. NiMH аккумуляторы используется в медицинском оборудовании, в гибридных автомобилях, в ракетно-космической технике, в промышленности.

Литий-ионные (Li‑ion) аккумуляторы

Самый перспективный тип аккумуляторных систем; используется в портативных потребительских товарах, также как и в электромобилях. Li‑ion аккумуляторы чувствительны к превышению напряжения при заряде и, для обеспечения безопасности, в них добавляется защитный контур, но не всегда. Эти типы аккумуляторов дороже, чем описанные выше.

Семейство литий-ионных систем можно разделить на три основных типа батарей в зависимости от материала катода – это кобальт лития, литий-марганцевая шпинель и литий-феррофосфат. Характеристики этих литий-ионных систем приведены ниже.

Кобальт лития или литий оксид кобальта (LiCoO2)

Обладает высокой удельной энергией, переносит умеренные нагрузки и обладает небольшим сроком службы. Применяется в сотовых телефонах, ноутбуках, цифровых фотоаппаратах и других гаджетах.

Литий-марганцевая шпинель или литий-марганцевый (LiMn2O4)

Переносит высокий ток заряда и разряда, но имеет низкую удельную энергию и небольшой срок службы; используется в электроинструментах, медицинском оборудовании и в электрических силовых агрегатах.

Литий-феррофосфатный (LiFePO4)

Схож с литий-марганцевым; номинальное напряжение 3,3 В/элемент; более долговечный, но обладает более высокой скоростью саморазряда, чем другие литий-ионные системы.

Существует и множество других типов литий-ионных аккумуляторов, некоторые из которых будут описаны позднее на этом сайте. Здесь отсутствует популярный литий-полимерный тип аккумуляторов. В то время как литий-ионные системы получили свое название благодаря материалу катодов, литий-полимерные системы заслужили свое название благодаря архитектуре. Также здесь не упоминается литий-металлические (Li-metal) аккумуляторы. Этот тип источника тока еще требует доработки, но, скорее всего, в скором времени они будут обладать необыкновенно высокой удельной энергией и хорошей удельной мощностью.

Таблица 1 — Сравнительные характеристики четырех наиболее часто используемых типов аккумуляторных систем, с указанием усредненных параметров

1 Внутреннее сопротивление аккумуляторов зависит от величины миллиампер-часов (мАч), проводки и количества элементов. Контур защиты литий-ионных батарей добавляет около 100 mΩ

2 Типоразмер элемента 18650. Размер элемента и дизайн определяет внутреннее сопротивление.

3 Жизненный цикл у батарей, проходящих регулярное техническое обслуживание.

4 Жизненный цикл зависит от величины разряда. Меньшая величина разряда повышает срок службы.

5 Самая большая скорость саморазряда сразу после заряда. NiCd аккумулятор теряет 10% заряда в течение первых 24 часов, затем скорость потери заряда снижается до 10% за каждые 30 дней. Высокая температура увеличивает саморазряд.

6 Защитный контур, как правило, потребляет 3% от запасенной энергии в месяц.

7 Чаще используется традиционное напряжение 1,25; 1,2 В.

8 Низкое внутреннее сопротивление уменьшает падение напряжения под нагрузкой и литий-ионные аккумуляторы часто имеют маркировку с большим значением, чем 3,6В/элемент. Элементы с маркировкой 3,7В и 3,8В полностью совместимы с 3,6В.

9 Способен выдерживать большой импульс тока нагрузки, но нужно время для восстановления.

10 Не заряжайте регулярно литий-ионные аккумуляторы при температуре ниже нуля.

11 Техническое обслуживание, такое как балансировка или подзарядка, для предотвращения сульфатации.

12 Для большинства типов литий-ионных систем отсечка происходит, если напряжение меньше чем 2,20В и больше чем 4,30В, другие значения напряжения применяются для литий-феррофосфатных аккумуляторов.

Читайте также статьи:

(Просмотрели31 517 | Посмотрели сегодня 19)

Процессы в аккумуляторе отследили с помощью электронного микроскопа Экотехнологии, которые могут сделать мир чище. 9 современных направлений
Самовосстанавливающиеся солнечные элементы