что значит номинальное напряжение аккумулятора

Аккумуляторы. Термины и сведения.

Аккумуляторы. Термины и сведения.

Аккумулятор (от лат. accumulator — собиратель), устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. Электрический аккумулятор преобразует электрическую энергию в химическую и по мере надобности обеспечивает обратное преобразование; используют как автономный источник электроэнергии. Аккумулятор, как электрический прибор, характеризуется следующими параметрами: электрохимической системой, напряжением, электрической емкостью, внутренним сопротивлением, током саморазряда и сроком службы. А его состояние оценивается по совокупности значений трех его основных характеристик: реальной емкости, внутреннего сопротивления и тока саморазряда. При недооценке или игнорировании какого-либо из этих параметров или преувеличении важности одного из них (как правило, емкости) можно оказаться в ситуации «у разбитого корыта».

Типовые характеристики разряда Li-ion и Li-polymer элементов

Номинальное значение емкости аккумулятора часто обозначается буквой “C”, поэтому здесь и далее часто встречаются ссылки, подобные следующим: С, 1/10 C или C/10. Когда говорят о разряде аккумулятора, равном 1/10 C, это означает разряд током, величина которого равна десятой части от величины номинальной емкости аккумулятора. Так например, для аккумулятора емкостью 600 мА*час это будет разряд током 600/10 = 60mA. Подобно вышесказанному о разряде аккумуляторов, при заряде значение 1/10 C означает заряд током, равным десятой части заявленной емкости аккумулятора.

Зарядные устройства можно классифицировать по типу заряжаемых аккумуляторов, по методу заряда и по конструктивному исполнению. В соответствии с тремя основными методами заряда существует и три основных типа зарядных устройств:

Качество исполнения. А известно ли вам, что производители подразделяют элементы, которые устанавливаются внутри аккумулятора на три класса по качеству? Никто не пишет об этом и вы никогда не найдете упоминание классе используемых в аккумуляторе элементов на этикетке. Восполним этот пробел и поясним чем элементы класса А отличаются от элементов класса В и С. Впрочем, тут надо отметить, что у разных производителей границы различий элементов между классами могут отличаться в ту или иную сторону. Качественные и количественные характеристики приведены в таблице.

Источник

Напряжение автомобильного аккумулятора

Автомобиль не поедет не только без топлива, но и без исправного аккумулятора. Ситуация, когда горе-водитель пытается завести транспортное средство, а стартер не проворачивается, случается сплошь и рядом. Хорошо если это случилось в населённом пункте, где ваше авто подтолкнут, а если где-нибудь на просёлочной дороге, по которой проезжают раз в несколько дней, а на экране мобильного периодически выскакивает надпись, что не удаётся найти оператора – приятного мало. Чтобы такого не случилось нужно поддерживать АКБ в полной боеготовности. Основным критерием нормального функционирования является напряжение на аккумуляторе.

Основные характеристики, по которым можно проверить исправность аккумулятора

Теперь давайте попытаемся разобраться, как же взаимосвязаны основные параметры АКБ. Напряжение аккумулятора автомобиля напрямую зависит от плотности электролита. При разряде батареи происходит выделение воды из электролита, являющейся частью (до 64 %) раствора жидкости. Из-за этого процесса падает плотность электролита. При зарядке АКБ происходит обратный процесс: поглощение воды ведет к повышению концентрации серной кислоты, в итоге чего плотность электролита растет.

Средний срок службы АКБ – 5 лет. При полной разрядке, проходят необратимые химические процессы, которые повернуть вспять уже не удастся. Поэтому нужно хотя бы 2 раза в неделю проверять напряжение автомобильного аккумулятора и плотность электролита. Почему кислотные, ведь существуют и щелочные аккумуляторные батареи? Кислота более сильный ионизатор. Если поместить на плюс щёлочь, то при высоком напряжении щелочного аккумулятора 13 В и более возможен пробой диэлектрика, так как добавляется агрессивное химическое воздействие.

Напряжение расскажет об аккумуляторе всё

Существуют следующие разновидности напряжения аккумулятора.

Важно! Хороший аккумулятор должен выдавать пиковую силу тока 300 А. и более, при этом спад напряжения не должен быть ниже 8.5 В. Дело в том, что пусковая мощность стартера, особенно если двигатель не заводился длительное время может превышать 2,5 кВт лучше свинцового аккумулятора с этой задачей не справится ни кальциевый, ни другой, имеющий плюсовую пластину из металла, находящегося выше по таблице Менделеева. Ниже – находятся металлы с ярко выраженными радиоактивными свойствами. Да и напряжение свинцового стабильнее даже при окончании срока эксплуатации.

А как узнать степень надёжности по напряжению, не проверяя плотность электролита? Нормальное напряжение аккумулятора, при номинальной нагрузке, на холостом ходу 12,4 В. Но это не показатель надёжности. В полной мере аккумуляторную батарею можно протестировать при помощи нагрузочной вилки. Чтобы лишний раз не перегружать недешёвое оборудование, достаточно нагрузить АКБ на 100 А. На пятой секунде можно смотреть на показания вольтметра. Если аккумуляторная батарея практически не эксплуатировалась – значение должно быть не ниже 10,8 в. Если вольтметр или мультиметр показывает 9,74 – его срок службы подходит к концу, так что нужно срочно озаботиться о покупке новой АКБ.

Сильный спад напряжения может быть вызван и неполной зарядкой АКБ. Чтобы этот фактор не вносил путаницу в показаниях, соответственно, не испытывал нервы на крепость, нужно правильно зарядить аккумулятор.

Правильная зарядка АКБ

Напряжение полностью заряженного автомобильного аккумулятора находится в пределах 12.9-13,1 вольт. Стоит ещё раз повториться, это только на клеммах. При подключении к автомобилю, даже если нет ни одного потребителя, может произойти спад напряжения, но не более чем на 0,2 В. Современные зарядные устройства для аккумуляторов имеют цифровое табло, на котором отображается напряжение в данный момент или процентное соотношение заряда. Со временем этим показателям доверять нельзя ведь металлическая пластина постепенно превращается в соль! Да и электролит может быть неоднороден. Как тогда знать, когда зарядка завершена? Всё зависит от выбранного вида зарядки.

Важно! Напряжение зарядки не совпадает с напряжением, которое снимается с клемов после окончания оной. На ионизацию необходима дополнительная энергия, как правило на 25% больше, чем номинальная, которая будет отдана сетевым потребителям, соответственно, чтобы полностью зарядить аккумуляторную батарею с номинальным напряжением 12 В, необходимо напряжение 16 В.

Можно ли заряжать АКБ от генератора? Можно, но только не напрямую. Автомобильный генератор выдает переменный ток, соответственно, нужен дополнительный прибор, который выпрямит ток и сконвертирует напряжение в 16 В. Естественно, что практически во всех автомобилях данное оборудование установлено производителем.

Может ли бортовая сеть разрядить аккумулятор. А если да, то за какой временной промежуток? Чтобы ответить на этот вопрос нужно проделать некоторые подсчёты. Характеристики напряжения бортовой сети автомобиля можно игнорировать, ведь независимо от того, какое напряжение бортовой сети данной модели, подключается все на 12 В. Другое дело АКБ, с зарядной ёмкостью 20А может выдать 240 кВт, причём это один из самых малоёмкостных аккумуляторов.

Бортовой компьютер, аудиосистема на полную громкость, система климат контроля потребляют не более 2 кВт/ч. То есть, если суровой зимой в автомобиле будет поддерживаться комфортная температура и греметь музыка на всю округу, то малоёмкостного нового аккумулятора хватит на 5 суток бесперебойной работы.

Если все системы, в том числе и сигнализация, работают в экономрежиме, то в 10 раз дольше. Так что утверждение, что бортовая сеть за одну ночь разрядила аккумулятор не имеет под собой оснований. Скорее всего, АКБ разряжается по другой причине: токи утечки, загрязнение между клеммами, короткое замыкание между элементами и т.п.

Источник

Напряжение аккумулятора — нормальный показатель

Чтобы автомобиль заводился без проблем, необходимо регулярно контролировать уровень заряда АКБ, обращая внимание на ёмкость и напряжение. Сопоставив результаты замеров со специальной таблицей, можно определить степень разряженности, нужно ли заряжать аккумулятор. При этом стоит учитывать не только показания мультиметра, но и условия, при которых был проведён тест.

Напряжение аккумулятора — важный параметр, который необходимо контролировать для нормальной работы АКБ.

Что такое напряжение аккумулятора автомобиля

Электродвижущая сила влияет на нормальное прохождение тока через всю электроцепь, что позволяет запрограммировать разность выводных частей автомобильного АКБ. В итоге на аккумуляторе должно быть напряжение, рассчитанное как разность потенциалов.

ЭДС равняется расходуемой силе, необходимой для переноса заряда между выводами. Значение параметров тока и напряжения непрерывно связаны – если внутри источника питания нет силы тока, он будет отсутствовать и на выходных клеммах.

Когда цепь размыкается, ток отсутствует, но в АКБ генерируется электродвижущая сила, на выводах начинается движение. Для измерения напряжения используются вольты. Для осуществления замеров применяется мультиметр или вольтметр. Сравнив замеренный вольтаж с таблицей замеров, можно определить уровень заряда. На параметр влияет плотность электролита, температура окружающей среды.

Если плотность электролита растёт, увеличивается и показатель тока, напряжения. Не существует идеальных значений для автомобильных аккумуляторов. Эксперты принимают оптимальные значения, необходимые для нормального запуска двигателя авто. Если аккумулятор в идеальном техническом состоянии, прошёл полную зарядку от генератора, зарядно-восстановительного устройства, мультиметр должен показывать напряжение 12,6-12,7 вольта. Если параметры без нагрузки выше, не значит что АКБ неисправен. Например, сразу после отключения зарядного устройства, ток может быть на 0,5 вольта выше. Более того, для некоторых моделей АКБ такое значение считается нормальным, указано в паспорте. Как правило, показатель самостоятельно нормализуется в течение 1-2 часов после зарядки.

Намного хуже, когда значение ниже 12 вольт. В этом случае нужна срочная зарядка. Даже если двигатель будет запускаться (стартер будет нормально крутиться даже при вольтаже в пределах 12,1 В), такой уровень напряжения приведёт к появлению сульфатации пластин. Как правило, этот процесс не остановить, в скором времени потребуется покупка нового источника питания.

Но даже если показатели стали падать до отметки 12,2–12,5 вольта, рекомендуется полностью зарядить АКБ, исключив возможные негативные последствия.

От чего зависит показатель напряжения

Существует несколько причин падения напряжения аккумуляторной батареи до минимального:

Все причины падения напряжения, кроме естественного износа, устранимы, достаточно посетить электрика.

Иногда причина разрядки аккумулятора – частые кратковременные поездки, например, когда место работы находится от дома в 3-5 км. В этом случае генератор может не успевать восстановить ёмкость. Решение – регулярные поездки (1 раз в неделю) продолжительностью 30-40 минут либо подзарядка при помощи восстановительного устройства. Также напряжение будет падать, если не выключать освещение, долго слушать магнитолу. Даже один электроприбор, включенный при заглушенном двигателе, за несколько часов полностью разрядит аккумулятор.

Опасна и перезарядка АКБ, когда максимальное значение превышает 13 В. Как правило, причина в неисправности генератора. Иногда водители умышленно перезаряжают аккумулятор для повышения плотности электролита. Если напряжение больше нормального, сокращается ресурс ИП.

Среди причин перезаряда авто:

После устранения причины напряжение должно выровняться, что определяется повторным замером.

Способы проверки напряжения

Для проверки напряжения автомобильного аккумулятора используется вольтметр, мультиметр. Прибор продаётся в магазине электротоваров, на автомобильном рынке. Эксперты рекомендуют иметь подобный прибор под рукой. Это позволит регулярно проводить замеры, контролировать состояние аккумуляторной батареи. Цифровые приборы точнее механики, но дороже. Как правило, значения бортового компьютера будут отличаться от показаний, снятых самостоятельно на клеммах.

Норма напряжения

Норма напряжения зависит от условий, при которых проведены замеры.

При работающем моторе

Под нагрузкой нормальными будут считаться значения 13,5-14 Вольт. Такое напряжение обеспечивает полноценный заряд аккумулятора. Если полученные показания превышают 14,2 вольта, генератор будет перераспределять излишки по системе.

Норма напряжение при работающем двигателе.

Если в течение 10 минут после запуска двигателя напряжение не нормализуется, значит существуют проблемы в электросети, которые следует устранить.

Если при включенном двигателе показания меньше 13,4 вольта, значит АКБ полностью не заряжается. Возможно причина не в ИП, а в дополнительных потребителях энергии: магнитоле, кондиционере и т. д. Также частая причина падения напряжения – окисление контактов, которое устраняется ошкуриванием клемм.

При отключенном моторе

Для замера напряжения без нагрузки также нужен мультиметр. Если при покое значение на клеммах ниже 11,8 В, двигатель не заведётся, потребуется снимать аккумулятор, нести его на зарядку, либо прикуривать от другого автомобиля.

Нормальный уровень напряжения при отключённом двигателе – 12,5-13 В. Если мультиметр показывает 12,5, значит аккумулятор разряжен на 50%.

Оптимально выполнять замеры перед поездкой. В этом случае можно понять, способна ли аккумуляторная батарея держать заряд несколько суток.

С применением нагрузочной вилки

Использование для проверки нагрузочной вилки – простой способ проверить, нужно ли заряжать/разряжать аккумулятор. Вилка крепится на полюс ИП на 5 секунд. Сразу на мультиметре должны появиться значения 12–13 вольт, после пятой секунды – больше 10 вольт. Это показывает, что АКБ исправен, полностью заряжен. Когда в ходе тестирования нагрузочной вилкой напряжение падает до 9 вольт, АКБ неисправен, нужна его замена.

Зимой

Падение температуры воздуха сказывается на плотности электролита, что влияет на уровень заряда. В результате замедления химической реакции, напряжение падает, в результате аккумулятор может перестать запускать двигатель. При расчёте нормального напряжения зимой следует использовать специальную таблицу, где указано влияние температуры на плотность электролита, другие показатели АКБ.

Таблица заряда

Таблица заряда – сведённые данные, позволяющие определить общий заряд аккумулятора, учитывая модель АКБ, внешние факторы. Если измерить U на токовыводах, можно рассчитать общий уровень заряда, таким образом, понять, нужно ли заряжать аккумулятор, либо он работает нормально. Также в сводной таблице представлена плотность электролита, температура замерзания.

Таблица заряда АКБ по напряжению.

Чтобы у водителя не возникло проблем с запуском двигателя, рекомендуется регулярно контролировать параметры аккумулятора, используя вольтметр. Заряженный аккумулятор должен показывать напряжение 12,6-12,9 вольта. В этом случае он работает нормально, не требует дополнительных манипуляций. Если измерительный прибор показывает заниженные значения, необходимо зарядить АКБ, возможно, проверить состояние электросети. Если замеры осуществляются в мороз зимой, следует использовать таблицу заряда.

Источник

Основные характеристики аккумуляторов

Значения напряжения и емкости обычно входят в название модели батареи. Например: RA12-200DG – батарея напряжением 12 вольт и емкостью 200 ампер*часов, гелевая, глубокого разряда. Это значит, что батарея может выдать в нагрузку энергию 12 х 200 = 2400 Вт*ч при 10 часовом разряде током в 1/10 от емкости. При больших токах и быстром разряде емкость батареи понижается. При меньших токах – обычно увеличивается. Это можно видеть на графике разрядных характеристик аккумуляторных батарей. Также, нужно смотреть на разрядные характеристики на конкретные батареи. Иногда производители в названии пишут завышенную емкость аккумулятора, которая имеет место только в идеальных условиях – так, например, делает Haze (у аккумуляторов Haze реальная емкость процентов на 10-20 ниже, чем указано в названии батареи).

При разряде током в 0,1 С время работы составляет 10 часов и батарея полностью выдаст в нагрузку аккумулированную энергию. При разряде током 2 С (в 20 раз большим) время работы будет около 15 минут (1/4 часа) и при этом батарея выдаст в нагрузку только половину аккумулированной энергии. При больших токах разряда это значение еще меньше. Зачастую в источниках бесперебойного питания аккумуляторные батареи работают в еще более тяжелых режимах, при которых токи разряда достигают 4 С. При этом время разряда сравнимо с 5 минутами и батарея выдает в нагрузку менее 40% энергии.

Емкость батареи

Количество энергии, которое может быть сохранено в батарее, называется ее емкостью. Она измеряется обычно в ампер-часах, хотя правильнее приводить значения в ватт-часах.

Заряд-разрядные кривые свинцово-кислотных аккумуляторов

где U – напряжение аккумулятора, В; I – ток, который он может отдавать в течение времени t.

Так как обычно принимается, что для различных аккумуляторов напряжение одинаковое, то из формулы убирается напряжение, и остается емкость в ампер-часах.

Напряжение

Напряжение на аккумуляторе зачастую является основным параметром, по которому можно судить о состоянии и степени заряженности аккумулятора. Особенно это относится к герметизированным аккумуляторам, у которых не возможно измерить плотность электролита.

Степень заряженности

Степень заряженности зависит от очень многих факторов, и точно ее могут определить только специальные зарядные устройства с памятью и микропроцессором, которые отслеживают как заряд, так и разряд конкретного аккумулятора в течение нескольких циклов. Этот метод наиболее точный, но и наиболее дорогой. Однако он сможет сэкономить много денег при обслуживании и замене аккумуляторов. Применение специальных устройств, контролирующих работу аккумуляторов по степени их заряженности, позволяет очень сильно повысить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов. Ряд предлагаемых нами контроллеров для солнечных батарей имеют встроенные устройства вычисления степени заряженности аккумулятора и регулируют заряд в зависимости от ее величины.

Также, нужно подождать 2 часа перед измерениями. Для измерения используется ареометр. Обязательно наденьте резиновые перчатки и защитные очки! Держите рядом пищевую соду и воду на случай, если вода попадет на кожу.

Срок службы аккумуляторов

Неправильно определять срок службы аккумуляторов в годах или месяцах. Срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.

Само понятие «количество рабочих циклов «заряда-разряда» аккумулятора» относительное, так как сильно зависит от различных факторов. Кроме того, значение количества рабочих циклов, например для одного типа аккумулятора, не является универсальным понятием, так как зависит от технологии, различной у каждого из производителей.Срок службы аккумуляторов определяется в циклах, поэтому время работы в годах – приблизительное и рассчитано для типичных условий работы. Поэтому, если, например, в рекламе указано, что срок службы аккумуляторов составляет 12 лет, это значит, что производитель посчитал срок службы для буферного режима с средним числом циклов заряд-разряд 8 в месяц. Например, для AGM аккумуляторов Haze указывается срок службы 12 лет и максимальное число циклов 1200 при разряде на 20%. В год получается 100 таких циклов, в месяц – около 8.

Еще один важный момент – в процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается. Все характеристики по количеству циклов обычно приводятся не до полной смерти аккумулятора, а до момента потери им 40% своей номинальной емкости. Т.е, если производителем приведено количество циклов 600 при 50% разряде, это значит, что через 600 идеальных циклов (т.е. при температуре 20С и разряде током одной величины, обычно 0,1С) полезная емкось аккумулятора будет 60% от начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена аккумулятора.

Как определить, что аккумулятор уже близок к окончанию своего срока службы? Очень просто – у аккумулятора повышается внутреннее сопротивление, это приводит к более быстрому росту напряжения при заряде (и, соответственно, снижению времени, требуемого для заряда), и более быстрому разряду аккумулятора. Если заряд производится током, близким к предельно допустимому, умирающий аккумулятор будет нагреваться при заряде сильнее, чем раньше.

Максимальные токи заряда и разряда

Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно ее емкости. Обычно для аккумуляторов максимальный ток заряда не должен превышать 0,2-0,3С. Превышение зарядного тока ведет к сокращению срока службы аккумуляторов. Мы рекомендуем устанавливать максимальный ток заряда не более 0,15-0,2С. Смотрите характеристики на конкретные модели аккумуляторов для определения максимального зарядного и разрядного токов.

Зарядные и разрядные характеристики сильно зависят от химического состава аккумулятора. Также, многое зависит от конструкции аккумулятора – объем электролита, толщина пластин, покрытия, плотность электролита и т.п. Некоторые аккумуляторы разработаны для разрядом малыми токами долгое время, другие могут работать при больших токах короткое время.

Ниже приведена таблица с типичными значениями основных параметров аккумуляторов.

Саморазряд

Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены в отсутствие внешнего потребителя тока.

Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCD аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH – немного больше, а для Li-ION пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев.

Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Глубокий его разряд и последующий заряд увеличивают ток саморазряда.

Саморазряд аккумуляторов в основном обусловлен выделением кислорода на положительном электроде. Этот процесс еще больше усиливается при повышенной температуре. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.

В некоторой степени саморазряд зависит от качества использованных материалов, технологического процесса изготовления, типа и конструкции аккумулятора. Потери емкости могут быть вызваны повреждением сепаратора, когда образования слипшихся кристаллов пробивают его. Сепаратором принято называть тонкую пластину, разделяющую положительный и отрицательный электроды. Это обычно происходит из–за неправильного обслуживания аккумулятора, его отсутствия или применения несоответствующих или некачественных зарядных устройств. У изношенного аккумулятора пластинки электродов разбухают, слипаясь друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда, при этом поврежденный сепаратор невозможно восстановить проведением циклов заряда/разряда.

Каргиев Владимир, “Ваш Солнечный Дом”
©При цитировании ссылка на эту страницу и на “Ваш Солнечный Дом” обязательна

Дополнительная информация по теме в Разделе “Библиотека“. Настоятельно рекомендуем почитать эту статью

Харакеристики аккумуляторов: ГЛОССАРИЙ

Емкость (С) – энергия, которую способен отдать аккумулятор в нагрузку, выражаемая в ампер-часах (А·ч, мA·ч). Она будет больше при следующих условиях: меньшем токе разряда, разряде с меньшими перерывами, более высокой температуре окружающей среды, а также более низком конечном напряжении.

Номинальная емкость – номинальное значение емкости: количество энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях.

Саморазряд – потеря емкости в отсутствие внешнего потребителя тока.

Срок службы батареи – наработка, при которой разрядная емкость сделается меньше определенной нормированной величины, обычно оценивается рабочим количеством циклов “заряд-разряд”.

Срок хранения – максимальный период времени, в течение которого батарея может храниться при оговоренных условиях, не требуя дополнительной зарядки.

Источник