какое напряжение выдает каждая банка акб

Банки в аккумуляторе: что это и для чего нужно

Аккумуляторная банка – это маленькая батарея, которая содержит в себе свинцовые пластины и электролит. Визуально устройство напоминает банку – отсюда название. Если АКБ обслуживаемая, банки можно открыть, если необслуживаемая – они запаяны.

Напряжение и емкость

В банке при полном заряде напряжение 2,1 Вольта. Если аккумулятор разряжен, напряжение может упасть до нуля. Такая ситуация губительна для АКБ. Емкость в каждой банке равняется емкости всего аккумулятора, так как подключение последовательное. Чтобы емкость увеличилась банки нужно подключать параллельно, но так не увеличится напряжение.

Количество банок

Одна ячейка – это 55 Ампер и 2,1 Вольта, однако для запуска мотора такого напряжения недостаточно. Чтобы двигатель заработал необходимо 6 банок. При последовательном подключении они дают напряжение в 12,6 вольт. Существуют аккумуляторы на 24 Вольта. Они предназначены для запуска более мощных двигателей или гребных винтов на кораблях. Для этих целей объединяют два аккумулятора или приобретают заводской вариант на 12 банок.

Перемычки

Банки соединяются между собой перемычками из свинца. Из него же сделаны пластины в ячейках. Этот материал хорошо проводит большие токи. Если бы перемычки были сделаны из меди или другого материала, через время произошло бы окисление и банки перестали бы работать. Использование свинца помогает избежать разности потенциалов различных металлов. Перемычки достаточно толстые, потому что токи при запуске могут достигать 300 – 500 Ампер. Если бы вместо перемычек были более тонкие провода, они бы расплавились.

Источник

Почему свинцово-кислотные аккумуляторы так сложно заряжать?

Особенно глубоко разряженные, как в сегодняшнем опыте на видео. Особенно находившиеся какое-то время в состоянии частичной заряженности (PSoC), вследствие чего, сульфатированные. Учитывая неизбежный саморазряд при хранении и недозаряд под капотом, рано или поздно это судьба почти каждой АКБ.

Особенно изношенные AGM, склонные к сильному нагреву. Особенно, как ни странно, самые надёжные и долговечные АКБ премиум-сегмента, плотные сепараторы которых препятствуют как разрушению пластин, так и перемешиванию электролита. Особенно когда нет пробок для доступа к электролиту, как в большинстве современных аккумуляторов.

Всё потому, что АКБ, — аккумуляторные батареи наших транспортных средств, источников бесперебойного питания и систем возобновляемой энергетики, — имеют специфические особенности вольтамперной характеристики (ВАХ), обусловленные физико-химическими свойствами.

Об этом и пойдёт речь, на примере глубоко разряженной гибридной (Sb/Ca) Тюмень Стандарт 6СТ-60L.

Несколько полезных ссылок:

В лабораторию поступил аккумулятор Тюмень Стандарт 6СТ-60L. 12 В 60 А*ч, паспортный ток холодной прокрутки (ТХП) 520 А в стандарте EN. АКБ эксплуатировалась полтора года.

Уровень электролита настолько низкий, что не покрывает пластины. Видны белые кристаллы сульфата свинца. Автомобиль простаивал 2 месяца по причине поломки КПП. Для гибридного Ca+ аккумулятора, в отличие от Ca/Ca, это немалый срок сам по себе. Кроме саморазряда, присутствовал ток покоя охранной сигнализации порядка 30 мА. За 2 месяца разряд таким током составляет 43 А*ч. Это практически вся ёмкость бывшей в употреблении батареи.

АКБ отогревается. Напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) составляет 10.53 В. На холоде 2 часа назад оно было 8 В. Оставим отогреваться у тепловой пушки ещё 2 часа.

Перед зарядом свинцово-кислотной АКБ «мокрого» (WET) типа, то есть, со свободно плещущимся электролитом, необходимо удостовериться, что электролит покрывает пластины. В противном случае, долить дистиллированную воду, (не водопроводную, не питьевую, не электролит!) до кромок пластин. (Не до нормального уровня!)

Уровень электролита будет расти в процессе заряда. Если долить слишком много, при заряде электролит может политься через верх горловин банок, создавая ненужные проблемы.

АКБ отогрелась, недостающую воду долили. Заряжать будем отечественным программируемым ЗУ Кулон-912.

▍ Вольтамперная характеристика

Коль скоро применяем зарядное устройство с классическим CC/CV режимом заряда на базе стабилизированного источника питания, просто необходимо вспомнить один важный момент, изо дня в день становящийся камнем преткновения. О стабилизации тока и напряжения при заряде аккумуляторной батареи или питании того или иного потребителя постоянно задают вопросы одного и того же рода, похожие как капли воды.

«Почему я устанавливаю 15 вольт 3 ампера, а получается ток ниже 3 ампер? 3 ампера ЗУ выдаёт только на 17 вольтах, оно бракованное?». «Почему устанавливаю 15.5 вольт 6 ампер, а напряжение всего лишь 14 вольт?»

Дело в том, что реальный потребитель электрической энергии, например, АКБ при заряде, имеет свою вольтамперную характеристику, в наипростейшем случае описываемую электрическим сопротивлением.

Допустим, у нас есть стабилизированный блок питания 100+ Вт, настроенный на 10 вольт 10 ампер. Если подключить на его выход резистор 1 Ом, ток при напряжении 10 В составит как раз 10 А, и по закону Джоуля-Ленца будет выделяться мощность 100 Вт. Такая ситуация называется согласованием сопротивлений, когда и ток, и напряжение, и мощность максимальны.

Если сопротивление резистора 10 Ом, сила тока составит всего 1 А, мощность 10 Вт. У источника питания будет активна обратная связь (ОС) по напряжению, а до срабатывания ОС по току дело не дойдёт. Это не неисправность блока питания, а логика его работы и природа резистора.

При сопротивлении 10 миллиом и токе 10 ампер, например, на токоизмерительном шунте, напряжение составит всего 0.1 вольта, тепловыделение 1 Вт. Здесь работает ОС по току, а ОС по напряжению не срабатывает.

Идеальный резистор — простейший случай, у него линейная вольтамперная характеристика (ВАХ), и она неизменна во времени и не зависит от температуры. Но если взять нить накаливания лампочки, то в момент включения холодная нить имеет малое сопротивление, идёт ток выше рабочего, так называемый пусковой ток. Пусть это будет 10 ампер, максимум, который выдаст блок питания (БП), при 8 вольтах. Далее нить нагреется, её сопротивление повысится, ток снизится, например, до 7 А, а напряжение возрастёт до заданных 10 вольт.

Это не неисправность лампочки или БП, а физика их работы. Получается, лампа накаливания имеет вольтамперную характеристику во времени, обусловленную температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) металла (сплава) её нити.

Чтобы запустить электромотор, особенно нагруженный каким-либо механизмом на валу, (например, компрессором холодильника), необходимы бо́льшие ток и мощность, чем для поддержания его вращения даже при отборе уже запущенным механизмом крутящего момента и энергии с вала.

Причём обмотки двигателя не рассчитаны на долговременную работу в пусковом режиме. Потому уже много десятилетий используются пусковые конденсаторы более высокого номинала, чем рабочие, и тепловые пускозащитные реле, препятствующие не только продолжительной работе при повышенном токе, (например, при заклинивании механизма), но и нескольким пускам подряд в течение короткого времени, (при перебоях электроснабжения).

Распределение ионов, (то есть, носителей заряда), в объёме банки (ячейки) аккумулятора, (где действует электрическое поле), создаёт ЭДС, прибавляющуюся к напряжению на клеммах при заряде и отнимающуюся при разряде. Это явление можно назвать «паразитным ионистором», или «суперконденсатором».

Плотная структура сепараторов современных аккумуляторных батарей, особенно премиум вариантов, (SSB — батареи для систем старт-стоп, EFB — улучшенные наливные батареи), препятствует дрейфу ионов в электролите и создаёт тем самым эффект «паразитного электрета», — стойкого перенапряжения, удерживающегося длительное время.

Также дополнительную ЭДС создают газы, — водород и кислород, — в порах активных масс. Это уже «паразитный топливный элемент».

Паразитные «суперконденсатор» и «топливный элемент» в кислотном аккумуляторе имеют довольно значительную электрическую ёмкость, заряд которой растянут во времени. Потому при заряде АКБ напряжение на её клеммах растёт не только по сумме термодинамической ЭДС банок и падения напряжения на внутреннем сопротивлении, но и по ходу заряда паразитных ёмкостей.

То есть, при подаче зарядного тока 5% ёмкости, (3 ампера для 60 А*ч) на разряженную АКБ с НРЦ, (термин, не тождественный ЭДС по вышеописанным причинам), 12 вольт, он создаст перенапряжение всего 100-200 милливольт, или даже ниже.

Этот же ток, подаваемый на клеммы заряженной АКБ с НРЦ 12.9 вольт, что всего на 900 милливольт выше разряженной, вскоре создаст перенапряжение, например, до 16.7 В, то есть, на 3.8 вольта, что в 25 раз выше случая из предыдущего абзаца.

Потому ЗУ, настроенное на 15 вольт 6 ампер, в первом случае будет подавать 6А 12.3 В, во втором напряжение быстро подскочит до 15В, а ток будет снижаться до 1 А и ещё ниже. Это не неисправность ЗУ или АКБ, а физика и химия свинцового аккумулятора, и работа обратных связей стабилизированного источника питания.

Предугадать правильные напряжения, токи и время для каждого этапа заряда при данном состоянии конкретного экземпляра АКБ бывает непросто. В одних случаях, производители ограничиваются общими рекомендациями, в других предписывают сложные многоступенчатые профили заряда, как, например, этот от Tianneng.

Разные зарядные устройства предоставляют разную степень автоматизации процесса и средств мониторинга и управления. Также при обслуживании свинцовых аккумуляторов используются такие приборы, как нагрузочные вилки, экспресс-тестеры, разрядные нагрузки, средства определения плотности электролита — ареометры и рефрактометры. Последние неактуальны при отсутствии доступа к пробкам у популярных MF (maintenance free) аккумуляторов.

Слово «необслуживаемый» не означает, что этим АКБ не требуется периодический стационарный заряд, и относится только к электролиту, заправленному на весь срок службы.

Цель стационарного заряда — преобразовать все сульфаты в намазках пластин АКБ в заряженные активные массы (АМ), — губчатый свинец отрицательной и оксид свинца положительной, и перемешать электролит до равномерной концентрации кислоты, т.е. плотности раствора, по всему объёму банок.

Это восстанавливает эксплуатационные характеристики, в том числе, способность оперативно и эффективно восполнять заряд от генератора транспортного средства после пуска двигателя, штатного ЗУ после поездки на электромотоцикле, или контроллера заряда источника бесперебойного питания после возобновления внешнего питания.

Десульфатацией называется процесс электролитической диссоциации застарелых труднорастворимых сульфатов. Это необходимая часть полного выравнивающего стационарного заряда, восстанавливающего ёмкость, токоотдачу, и продлевающего срок службы АКБ.

▍ Капельный предзаряд пульсирующим током

Начнём восстановление нашей АКБ. Кулон-912 снабжён функцией импульсного предзаряда. Целесообразность этого этапа обусловлена тем, что глубоко разряженная, т.е. разбалансированная АКБ при подаче стандартного тока 10% ёмкости может сильно нагреваться, так как разным участкам пластин достанется разная плотность тока, а разным банкам — разное перенапряжение.

Чтобы этого избежать, установим ток 5% номинальной ёмкости, для 60 А*ч это 3 А. Длительности импульса и паузы сделаем равными, по 5 секунд. Завершение этапа по достижении напряжения в паузе, т.е. НРЦ 12 вольт.

▍ Этап основного заряда

Разрядные импульсы при асимметричном (реверсивном) заряде частично снимают поляризацию, благодаря чему, повышают эффективность заряда и десульфатации. Некоторые адаптивные ЗУ, в отличие от классических, в т. ч. программируемых, используют разрядный импульс и для анализа отклика электрохимической системы. Разрядные импульсы, как и зарядные, могут быть модулированными, т.е. являться пачками более коротких импульсов и пауз, что позволяет исследовать внутреннее сопротивление АКБ на другой частоте.

Окончание этапа по прошествии 6 часов при достигнутом установленном напряжении. Каким будет ток в конце основного заряда, трудно предугадать. Потому хорошо, что ЗУ предоставляет такую опцию автоматики. Этапы дозаряда и хранения пока не активируем. Сначала проконтролируем, к чему приведут предзаряд и основной заряд с такими настройками.

Плотность электролита по банкам от 1.23 до 1.25, что явно недостаточно. Присутствует расслоение электролита, требуется дозаряд.

▍ Этап дозаряда

Дозаряд будем производить током 2.2А, это чуть выше 1/30 ёмкости, без ограничения напряжения, до тех пор, пока напряжение не перестанет расти в течение 2 часов. К сожалению, такой опции автоматизации ZDV, (zero delta voltage, нулевое приращение напряжения), у Кулона-912 нет, зато есть удалённые мониторинг и управление, а также запись лога. Потому будем наблюдать за процессом, и завершим его вручную.

Прошло почти два часа, напряжение снизилось до 14.84 В. Это происходит по причине снижения внутреннего сопротивления АКБ, в частности, из-за её нагрева. Аккумулятор слегка тёплый. Отдано суммарно 5.92 А*ч.

Прошло более суток, НРЦ 12.92 В. Плотность электролита по банкам 1.25 — 1.29. Более низкая плотность в тех банках, куда не доливалась вода.

▍ Kонтрольный разряд и итог

Разряд завершён, ёмкость составила 19.48 А*ч, как и ожидалось. Ставим на заряд, повторив 3 вышеописанных этапа.

После заряда и отстоя НРЦ 13.03 В, внутреннее сопротивление 5.78 мОм, ТХП 537 из 520 А по EN. SoH 100%. Прекрасный результат! Аккумулятор восстановился полностью. Теперь измерим и при необходимости скорректируем плотность электролита.

10-15 кубических сантиметров дистиллированной воды, доливаемых в банку 12-вольтового аккумулятора с корпусом L2, снизит плотность электролита на 0.01. Электролит, а не воду. следует доливать только в случае, если была потеря кислоты вследствие утечки электролита.

Плотность во всех банках составила 1.27-1.28, коррекция не требуется. Восстановление АКБ завершено, возвращаем владельцу.

Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.

Источник

Нормальное напряжение разряженного и заряженного аккумулятора авто при разных режимах и состоянии АКБ

Напряжение АКБ автомобиля

Речь идёт о важнейшем параметре аккумулятора. От него зависит старт силового агрегата, работа топливного насоса при пуске, функционирование габаритных, ходовых огней и многих иных узлов легковой машины. Поэтому важно регулярно контролировать нормальное напряжение аккумулятора автомобиля.

Напряжение заряженной АКБ

Зарядка (а точнее подзарядка) осуществляется генератором. Но здесь есть момент: обеспечить 100%-ю работоспособность аккумулятора таким способом можно, лишь проехав не менее 100 км. Поэтому рекомендуется хотя бы изредка проверять напряжение аккумулятора автомобиля, плотность и при необходимости подзаряжать от сетевого устройства.

Сколько вольт должно быть на заряженном аккумуляторе

В конструкцию изделия входит шесть электрически соединённых между собой банок. Какое напряжение должно быть на заряженном аккумуляторе автомобиля? О полной исправности АКБ и её готовности к работе говорит значение U = 12,6–12,9 В. Изделие с такими данными подключать к зарядному устройству не рекомендуется, так как возможно выкипание электролита, что приведёт к нарушению функционирования АКБ. Приобретая батарею в автомагазине, не забывайте, что напряжение полностью заряженного аккумулятора автомобиля соответствует 12,6 В. Отказываться от приобретения в ситуации, когда U = 12,5 В, не стоит: это штатное состояние для изделия, долгое время не используемого (находилось на складе). Все измерения осуществляются при температуре воздуха +18 градусов.

Напряжение заряженного автомобильного аккумулятора без нагрузки

Сколько вольт должно быть на заряженном автомобильном аккумуляторе? Среднее значение 12,6 В. Но некоторые модели, а также батареи по окончании подзарядки могут выдавать до 13,2 В. Если конструкция АКБ позволяет, определите вольтаж аккумулятора автомобиля на каждой банке. Есть нюанс: плотность электролита в секциях должна быть одной и той же, погрешность – не более 0,02 г/куб. см. Напряжение – примерно 1,9 В. Если оно не дотягивает до 1,7 В, секция изделия неисправна.

Сколько ампер в заряженной АКБ

Чтобы разобраться с этим вопросом, необходимо ознакомиться с данными батареи, которые можно найти на этикетке. Имеется в виду нормальный заряд аккумулятора автомобиля и ёмкость изделия. Если она равна 60 А/ч, значит, батарея (при условии полной зарядки) способна отдавать в течение 11 часов ток в 5 А. Чтобы понять, сколько ампер в автомобильном аккумуляторе, его нужно подключить к зарядному устройству. Если это не сделано и клеммы изделия свободны, значение тока будет составлять ноль ампер.

Стоит заметить, что показания в плане тока у разных моделей АКБ будут сильно различаться. Сколько ампер выдаёт автомобильный аккумулятор? Это связано с нагрузкой. Чем она выше (до определённого предела), тем больше энергии отдаёт аккумулятор. Например, при пуске двигателя сила отдачи АКБ будет составлять 125 А, если в среднем мощность стартера 2000 Вт. Также существует зависимость от температуры окружающего воздуха. В мороз работоспособность батареи начинает снижаться из-за снижения скорости химических реакций, напряжение на клеммах аккумулятора уменьшается, а нагрузка возрастает и значение I вырастает до 500, а иногда даже и 800 ампер. Уровень на выходе зависит от внутреннего сопротивления: чем оно меньше, тем лучше. Чтобы достичь нормального напряжения автомобильного аккумулятора, конструкторы применяют специальные материалы для изготовления пластин, принимают меры для лучшего соприкосновения их с раствором.

Какое напряжение на аккумуляторе автомобиля вообще считается нормальным

Здесь также имеется в виду напряжение заряженного аккумулятора автомобиля без нагрузки. Это 12,5–13,2 В. Последний вольтаж получается по окончании подзарядки. Какое напряжение должен показывать заряженный аккумулятор автомобиля после 12-часовой выдержки с заглушенным двигателем? Это 12,6–12,8 В. Чтобы получить точные данные, измерения осуществляются где-то через 12 часов после того, как двигатель перестал работать. Это может быть, например, утро, когда машина ночь провела на стоянке или в гараже. Перед измерением одну клемму («массу») снимите с аккумулятора. Удержать свой заряд без изменений новая и заряженная батарея ёмкостью, например, 50 А/ч сможет 141 сутки (при плюсовой температуре воздуха), если она отсоединена от бортовой сети автомобиля. При подключении к ней время сохранения заряда уменьшается в 2 раза. Почему? Даже при заглушенном силовом агрегате и выключенном зажигании потребление тока продолжается: например, из-за подключённой сигнализации утечка составляет от 0,02 до 0,05 А/ч.

Минимальное напряжение

Чтобы избежать глубокого разряда батареи, что чревато необратимыми химическими процессами (сульфатацией), и выхода АКБ из строя, необходимо постоянно контролировать напряжение. Минимальное напряжение автомобильного аккумулятора – 10,5 В (воспользуйтесь ЗУ для восстановления работоспособности изделия). Иное дело U = 9 В. При таком значении нормально зарядить изделие можно только качественным ЗУ. Но даже восстановленная АКБ вряд ли будет полноценно работать. Есть, конечно, специальные схемы по десульфатации батареи, но, стоит повториться, 100%-го эффекта это не даст. Подобная ситуация может говорить о возможном замыкании между пластинами.

Под нагрузкой

Измерение напряжения на клеммах аккумулятора под нагрузкой подразумевает использование специального прибора – нагрузочной вилки. Но не забывайте: посредством устройства определяется всего лишь общая работоспособность батареи и степень её заряженности либо, наоборот, разрядки. Данный аппарат не определит ёмкость АКБ и начавшуюся сульфатацию (если она идёт, конечно). Исходя из этого, очевидно, что показания прибора не позволяют сделать вывод о сроке эксплуатации АКБ. Аппарат состоит:

Всего встречается два типа приборов: аналоговые (со стрелкой) и цифровые. Последние пользуются большей популярностью, так как выдают более точные показания. Практически все вилки предназначены для работы при положительной температуре от +1 до +35 градусов. Но есть и дорогие модели, способные исправно функционировать и в тридцатиградусный мороз. Создаваемый прибором ток колеблется в пределах 100–200 А. В некоторых моделях это значение можно регулировать. Время проверки аккумулятора под нагрузкой – не более 10 сек. Интересно, что по стандартам Евросоюза оно доходит до 20 сек. Нормальное напряжение аккумулятора автомобиля без нагрузки – 12,6–12,7 В.

При работающем двигателе

При заведённом моторе напряжение на аккумуляторе автомобиля из-за генератора будет несколько выше – 13,6–14,2 В. Оговорка: в течение десяти минут после пуска оно выше. Проверку напряжения на аккумуляторе автомобиля при работающем двигателе следует производить после того, как мотор проработает хотя бы 15 минут. Далее включите все потребители энергии в авто:

Показания вольтметра должны измениться незначительно – на 0,2–0,3 В. Если напряжение аккумулятора автомобиля при работающем двигателе падает на большее значение, возможны проблемы с генератором. Здесь имеет смысл сделать небольшое отступление. В некоторых машинах (например, ВАЗ2108–2115) на конвейере ставят стандартный родной генератор, выдающий 80 А. Если задействовать потребители, а многие ещё пользуются такими штуками, как сабвуфер, усилитель к магнитоле (особенно если громкость вывернуть на полную мощность), то генератор просто не справляется с нагрузкой, и напряжение на АКБ становится меньше нормы. Решить проблему можно только одним способом: приобрести генератор на 100 А (он подходит по креплениям).

Напряжение разряженной АКБ

Полностью неработоспособной (разряженной) считается батарея, напряжение на клеммах которой менее 11,6 вольт. В такой ситуации эксплуатация автомобильного источника энергии невозможна: электрооборудование авто перестанет функционировать. То есть требуется зарядка батареи.

Полный разряд серьёзно влияет на состояние свинцовых батарей, которые особенно чувствительны к этой неприятности. Чтобы такая АКБ потеряла более половины своей ёмкости, достаточно всего лишь одного глубокого разряда. Батареи, в составе которых имеется сурьма, более стойко переносят сильный разряд. То же самое можно сказать о гелевых и AGM-изделиях. Рекомендуется не допускать полного разряда АКБ, что отрицательно сказывается на её эксплуатационном ресурсе.

Зимний период стоит упомянуть отдельно. В это время из-за замедления химических реакций активность электролита падает, что чревато его замерзанием. Для недопущения подобного казуса рекомендуется поддерживать напряжение заряженного автомобильного аккумулятора и не допускать его падения ниже 12,5 В.

Как узнать уровень заряда аккумулятора автомобиля по его напряжению

Наиболее простой метод – визуальный. Сегодня степень заряженности АКБ можно узнать, взглянув на гидрометрический индикатор (как его называют, «глазок»). Благодаря ему определяется степень зарядки изделия без подручных средств:

зелёный цвет индикатора указывает, что АКБ заряжена более чем на 60 %;
тёмный цвет говорит о необходимости зарядки батареи;
светлый цвет сообщает о потребности аккумулятора в дистиллированной воде.
Также примерно определить работоспособность батареи можно при помощи мультиметра, измерив напряжение при заглушенном двигателе, после выдержки его примерно в течение 12 часов, как говорилось выше. Измерения проводятся при температуре +18 С.

Приводим таблицу заряда аккумулятора автомобиля по напряжению:

Аккумулятор средней ценовой категории служит примерно 3 года. Если всё это время соблюдать правила эксплуатации, батарея не доставит вам хлопот. Здесь один из главных моментов – не допускать глубокого разряда. По истечении трёхлетнего срока следует усилить контроль над АКБ: хотя бы раз в пару недель измерять напряжение полностью заряженного аккумулятора, если возможно, то и плотность. Через 4–5 лет АКБ рекомендуется заменить на новую.

Источник