Способы заряда аккумуляторных батарей

Аккумуляторные батареи можно заряжать от любого источника постоянного тока при условии, что его напряжение больше, чем на­пряжение заряжаемой батареи. Для заряда положительный полюс источника тока должен быть соединен с положительным полюсом заряжаемой батареи, а отрицательный - с отрицательным.

Для любого момента заряда

где L/„ct - напряжение источника тока, В; Us - напряжение батареи в данный момент заряда, В; R - общее сопротивление зарядной це­пи, Ом.

Из этой формулы следует, что при равенстве напряжений за­рядного устройства и батареи зарядный ток равен нулю. Если на­пряжение батареи меньше напряжения зарядного устройства, за­ рядный ток больше нуля. Если напряжение батареи больше напряжения зарядного устройства, ток меняет первоначальное направление и батарея будет разряжаться.

Зарядные устройства имеют, как правило, падающую вольт- амперную характеристику - чем больше вызываемый ими ток, тем меньше их напряжение. Поэтому, если не применять специальных регулирующих устройств, с ростом напряжения аккумулятора при заряде ток заряда уменьшается. В большинстве случаев зарядные устройства снабжены системами, позволяющими регулировать и поддерживать постоянным один из электрических параметров - напряжение или ток заряда. В зависимости от того, какой электрический параметр регулируется, различают два основных способа заряда: при постоянном токе и при постоянном напряжении.

Заряд при постоянном токе (рис. 1.43,а) характеризуется сравнительной простотой аппаратурного оформления, так как устройства для поддержания постоянного тока обычно проще, чем устройства для поддержания постоянного напряжения. Процессы, происходящие в аккумуляторе в этом режиме, были подробно рассмотрены в подразделе 1.5.6. Удобством этого способа является простота расчета количества электричества, сообщенного батарее, как произведение тока и времени заряда.

Этот способ заряда имеет и свои недостатки. При малом токе время заряда велико. При большом токе к концу заряда ухудшается заражаемость и наблюдается значительное повышение температуры электролита, что снижает срок службы аккумуляторных батарей. Кроме того, инструкцией по эксплуатации рекомен­довано при повышении температуры электролита до 45°С снижать зарядный ток в 2 раза или прервать заряд для охлаждения элек­тролита до 30...35°С.

 

Рис. 1.43. Способы заряда АКБ:

А) при постоянном токе; б) при постоянном напряжении; в) ступенчатым током; г) смешанный

 

Методом заряда при постоянном токе можно заряжать большое количество батарей. При этом общее число п последовательно включенных аккумуляторов не должно превышать UJ2,7, где U₃ - напряжение на зажимах зарядного устройства.

Заряд при постоянном напряжении характеризуется тем, что в первый момент зарядный ток достигает больших значений (рис. 1.43,6). Для полностью разряженных батарей он может составлять (1...1,5)Сго- В процессе заряда, когда напряжение батареи постепен­но возрастает, сила тока понижается и к концу заряда становится заметно меньше, чем сила тока при заряде постоянным током. Сред­няя сила тока при правильно выбранном напряжении приблизитель­но равна 0,1 Сго А. Несмотря на различие в значениях силы тока при данном и предыдущем методах заряда на различных его этапах, об­щая продолжительность полного заряда батарей при обоих методах приблизительно одинаковая. Недостатком этого метода является также перегрев аккумулятора из-за большого начального тока.

На автомобиле заряд происходит при постоянном напряжении, по­этому при разряженной батарее в начале заряда может возникнуть большой ток, превышающий номинальный ток генератора. В этом слу­чае для предохранения генератора от перегрузки устанавливают спе­циальные ограничители тока либо это ограничение осуществляется за счет внутренних свойств самого генератора (самоограничение).

Для преодоления недостатков, присущих простым способам за­ряда - при постоянном токе или напряжении, используются также комбинированные способы заряда (рис. 1.43,в и г).

Заряд ступенчатым током (ступенчатый заряд ) является сравнительно простым способом: сначала заряд проводят при но­минальном токе до заданного конечного напряжения, затем снижа­ют ток в 2...3 раза и продолжают заряд опять до достижения задан­ного напряжения (см. рис. 1.43,в). Возможны также трех- и четы­рехступенчатые режимы заряда.

Смешанный способ предусматривает ограниченное время заря­да при постоянном токе, а затем перевод в режим заряда при по­стоянном напряжении (см. рис. 1.43,а). Возможны и разнообразные комбинации этих режимов. Во всех этих способах с целью сокра­щения времени заряда и уменьшения газовыделения используют в начальной стадии большие токи заряда, а в конечной - небольшие.

В процессе длительной эксплуатации плотность электролита и степень заряженности отдельных аккумуляторов в батарее могут быть различными. Поэтому необходимо (особенно перед началом зимней эксплуатации) провести так называемый уравнительный заряд. Он обеспечивается при постоянной силе тока, численно равной 10% номинальной емкости, как и заряд при постоянном то­ке, но в течение несколько большего времени, чем обычно. Его цель - обеспечить в аккумуляторной батарее полное восстановле­ние активных масс во всех электродах всех аккумуляторов. Уравни­тельный заряд нейтрализует действие глубоких разрядов на отри­цательные электроды и рекомендуется как мера, устраняющая суль- фатацию электродов. Заряд продолжается до тех пор, пока во всех аккумуляторах не будет наблюдаться постоянство плотности элек­тролита и напряжения в течение 3 ч.

При необходимости в короткое время быстро восстановить ра­ботоспособность сильно разряженной аккумуляторной батареи применяют так называемый форсированный заряд. Такой заряд может производиться токами, численно равными до 70% номи­нальной емкости, но в течение короткого времени - тем меньшего, чем больше ток.

В процессе форсированного заряда необходимо контролировать температуру электролита, и при достижении 45°С дальнейший заряд прекращать. Следует отметить, что применение форсированного заряда должно быть исключением, так как его сис­тематическое многократное повторение для одной и той же аккуму­ляторной батареи заметно сокращает срок ее службы.