24.01.2023р. Зарядка акумуляторних батарей, доливання та заміна електроліту.

 Акумуляторні батареї - накопичують електроенергію для використання в безвітряні години. Також вони вирівнюють і стабілізують вихідну напругу з генератора. Завдяки їм ви отримуєте стабільну напругу без перебоїв навіть при поривчастому вітрі. Живлення вашого об'єкта йде від акумуляторних батарей.

Акумуляторні батареї використовуються як накопичувачі енергії в системах безперебійного живлення, вітрогенераторів, сонячних батарей. Також застосовуються для запуску троллінгових або стартових човнових електромоторів, автомобільних стартерів і бензинових човнових двигунів.
Акумуляторні батареї можуть відрізнятися не тільки ціною, але й основними параметрами.

Різниця акумуляторів по основним параметрам:

• Максимальний термін експлуатації
• Ємність акумулятора
• Кількість циклів перезарядки
• Параметри саморозрядки
• Габаритні розміри
• Робочий температурний діапазон
• Можливість прискореної зарядки
• Максимальний термін зберігання.

Акумуляторні батареї можуть бути виконані у вигляді одного або декількох елементів, послідовно з'єднаних між собою, в одному корпусі. Електроліт знаходиться в акумуляторі може бути як у рідкому стані, так і в гелеобразному. У звичайних свинцево-кислотних акумуляторах електроліт знаходиться в рідкому стані і акумулятору необхідне обслуговування, заміна електроліту і доливання води. У гелевих необслуговуваних акумуляторах електроліт загущений до стану гелю. Дані акумулятори зручні в експлуатації, не вимагають обслуговування і встановлюються в будь-якому положенні.
В нашому підприємстві ви можете купити акумуляторні батареї різних типів. При необхідності, наші фахівці допоможуть Вам підібрати потрібний тип акумулятора, і проведуть всі монтажні роботи пов'язані з його установкою і підключенням.

На що треба звернути увагу при підборі акумуляторних батарей для систем альтернативної енергетики:

У Вольтах (В), виражається напруга акумуляторних батарей.

Вхідна напруга в інвертор і вихідна напруга з генератора повинні бути рівним загальній напрузі всіх підключених акумуляторних батарей. Якщо вихідна напруга з Вашого генератора становить 48 Вольт, то для цього необхідні чотири акумуляторні батареї з напругою 12 Вольт або дві акумуляторні батареї з напругою 24 Вольта.
 

У Ампер-годинах (Аг) виражається ємність акумуляторних батарей.

Термін автономної роботи Вашого об'єкту при безвітренності, залежить від ємності акумуляторних батарей. Вітрогенератор накопичує електроенергію в акумуляторних батареях і чим більше їх місткість, тим більше запасу в них електроенергії, і тим довше термін автономної роботи Вашого об'єкту.
 

Приблизна ємність акумуляторних батарей.

Якщо взяти акумуляторну батарею 12 В-200 Аг, її може вистачити приблизно на 2 години роботи, при навантаженні 1 кВт або на 1:00 при навантаженні 2 кВт. Батарея 12 В-150 Ач - 1,5 години при навантаженні 1 кВт, або 45 хвилин при навантаженні 2 кВт. Акумуляторна батарея 12 В-100 Аг зможе протриматися приблизно 1 годину при навантаженні 1 кВт, або 30 хвилин при навантаженні 2 кВт, і так далі по порядку спадання. Тобто, чим більше навантаження, тим менше час автономної роботи.

Вибір акумулятора для ВЕУ залежить від тривалості періоду безвітря. Через те, що іноді дуже важко заздалегідь точно визначити кількість послідовних безвітряних днів, акумулятор ВЕУ повинен бути розрахований на більшу кількість днів, чим акумулятор для ФЕБ. Мінімальною повинна бути батарея, яка може підтримати роботу ВЕУ протягом 7 днів. Якщо це можливо фінансово, то варто збільшити обсяг акумулятора до 14 днів. Завдяки більш потужному акумулятору ВЕУ буде працювати більш ефективно і менше залежати від погодних умов.

Ці розрахунки звичайно приблизні, оскільки є чинники, які впливають на тривалість роботи батарей, це такі як, температурний режим експлуатації батарей, особливості будови самих батарей і їх марок, режим використання накопиченого заряду і так далі. У будь-якому випадку, батареї повинні бути однакові, однієї марки, моделі та з однаковим терміном експлуатації.

Типи акумулятоних батарей

До найбільш вживаних в мобільних телефонах і радіозв'язку ставляться такі типи акумуляторів:

• нікелево-кадмієві (Ni-Cd)
• нікелево-металогідридні (Ni-MH)
• літієво-іонні (Li-Ion)
• герметичні свинцево-кислотні (SLA)
• літієво-полімерні (Li-polymer)

Різні типи акумуляторів мають не тільки різну вартість, але і відрізняються за основними параметрами: кількістю циклів перезарядки, максимального терміну зберігання, що віддається ємності, розмірами, температурному діапазону роботи, можливостям прискореної зарядки і т. д.
Акумулятори виконуються як у вигляді одного елемента, так і декількох, послідовно включених і оформлених в одному корпусі елементів - батареї. Деякі моделі акумуляторів включають в себе електронні елементи управління, що забезпечують контроль режиму заряду і захист акумулятора від неправильної експлуатації.
Як правило, кожен виробник використовує оригінальну технологію виробництва, і, відповідно, свої власні розробки по конструкції тих чи інших моделей. Тим не менше можна виділити кілька загальних підходів до конструкції різних типів акумуляторів.

Наприклад, свинцево-кислотний акумулятор складається, як правило, з двох пластин (електродів), поміщених в електроліт (водний розчин сірчаної кислоти).
У нікелево-кадмієвого елемента негативні і позитивні пластини скатані разом і поміщені в металевий циліндр. Позитивна пластина складається з гідроксиду нікелю, а негативна - з гідроксиду кадмію. Дві пластини ізольовані роздільником, який зволожений електролітом.
Нікелево-металогідридний акумулятор конструктивно схожий на нікелево-кадмієвий акумулятор, але має інший хімічний склад електроліту і електродів. У літієво-іонному акумуляторі електроди й сепаратор (роздільник) поміщені в електроліт з літієвої солі.
Ємність, що виражається в ампер-годинах (А • год., мA · год.) або ват-годинах (Вт · год.), - це кількість енергії, яку батарея може віддати в навантаження за одну годину.
На практиці ємність батареї зазвичай вимірюється аналізатором акумуляторних батарей. Наприклад, акумуляторна батарея номінальною ємністю 1200 мА · год. віддає в навантаження струм 1200 мА протягом однієї години.

По ідеї витрата енергії в більш короткий час повина бути такою же, як і у випадку більш повільного розряду, так як віддається така ж кількість енергії, тільки протягом більш короткого часу - однак на практиці це не так, головним чином через кінцевого значення внутрішнього опору акумулятора. При розряді акумулятора, встановленого в аналізатор, який дозволяє регулювати різні струми розряду, більш висока енергія буде віддаватися в тому випадку, якщо батарея розряджається більш низьким струмом.

Нікелево-кадмієві (Ni-Cd) акумулятори

Нікелево-кадмієві акумулятори випускаються в різних країнах світу приблизно з 1950 року. На сьогоднішній день більше 50% всіх акумуляторів для портативного обладнання є нікелево-кадмієві.

Основні переваги цього типу акумуляторів:

• низька вартість;
• висока стійкість до перепадів температур;
• хороша стійкість до великих струмів заряду і розряду, так як малий внутрішній опір дозволяє віддавати великі струми (інші типи акумуляторів це не влаштовує);
• велика кількість циклів "заряду-розряду".

Серед усіх типів акумуляторів нікелево-кадмієвий - єдиний, який найкраще віддає максимальну ємність, забезпечує велику кількість циклів заряду, розряду, якщо періодично здійснюються глибокі розряди (до 1 В на елемент).

Недоліки нікелево-кадмієвого акумулятора:

• наявність так званого "ефекту пам'яті";
• даний тип акумулятора екологічно забруднений, так як кадмій є високотоксичною речовиною. Також з'являються додаткові проблеми з її переробкою;
• порівняно низька питома ємність, хоча і не у всіх випадках це є критично.

Нікелево-металогідридні (Ni-MH) акумулятори

Відомі на ринку з кінця 80-х років. Поштовхом до розробки і виробництва цих акумуляторів з'явилася, головним чином, їх більш висока щільність енергії в порівнянні з Ni-Cd.

Деякі з відмітних переваг сьогоднішнього Ni-MH акумулятора в порівнянні з Ni-Cd:

• велика питома ємність (при тих же габаритних розмірах значення ємності на 30% більше), меншу вагу;
• менш схильний до "ефекту пам'яті";
• до складу акумулятора входить менша кількість токсичних металів, і в даний час він вважається екологічно чистим.

На жаль, Ni-MH акумулятор має і недоліки в порівнянні з Ni-Cd акумулятором, а саме:

• має набагато меншу кількість циклів заряду розряду;
• ціна Ni-MH акумулятора вище, ніж Ni-Cd, хоча і не завжди може бути головною проблемою, якщо користувач віддає перевагу невеликому розміру і вазі;
• температурний режим роботи менше, ніж у Ni-Cd акумулятора.
• в порівнянні з Ni-Cd і Li-Ion акумуляторами, у Ni-MH акумулятора найнижча навантажувальна здатність - він не може віддавати великі струми;
• цей тип акумуляторів <боїться> глибоких розрядів, тому що довговічність батареї безпосередньо пов'язана з глибиною розряду;
• саморозряд більш ніж в 1,5 рази вище, ніж у Ni-Cd акумулятора, що є важливим параметром при зберіганні;

Ni-MH не любить великого зарядного струму, як Ni-Cd, так як в процесі зарядки виділяється значно більша кількість тепла. Крім того, в зарядному пристрої потрібно більш складний алгоритм для виявлення повного заряду, ніж для Ni-Cd акумулятора. Сучасна Ni-MH батарея обладнана внутрішнім зчитувачем температури, щоб допомогти виявленню повного заряду. Перезаряд акумулятора в дешевому зарядному пристрої (ЗУ) (не має автоматичного відключення) може привести до перегріву і повного руйнування акумулятора.
 

Літієво-іонні (Li-Ion) акумуляторні батареї

Виробництво літієво-іонних акумуляторних батарей почалося на початку 90-х років. На сьогоднішній день найбільшим постачальником цього типу батареї є компанія Sony. Головна перевага літієво-іонних акумуляторів полягає у високій питомої ємності Li-Ion,що принаймні, в два рази більша, ніж у Ni-Cd акумулятора.
Літій - дуже легкий метал, має найбільший електрохімічний потенціал і забезпечує найбільший вміст енергії.
Крім того, Li-Ion має відносно низький саморозряд і в ньому повністю відсутній "ефект пам'яті", завдяки чому час від часу можна дозаряджати і не зовсім розряджений акумулятор. Кількість циклів "заряду-розряду" за даними більшості виробників (так як у кожного виробника свої технології і відповідно кількість циклів дещо відрізняється) трохи більше, ніж у Ni-MH акумулятора.

Основний недолік літієво-іонних (Li-Ion) батарей

• висока вартість і малий діапазон робочих температур, хоча це і не завжди є критичним фактором.

У конструкції сучасних літієво-іонних (Li-Ion) акумуляторів присутні так звані smart-мікросхеми. Це дозволяє управляти зарядним пристроєм таким чином, щоб процес зарядки був найбільш ефективним в залежності від пропрацював кількості циклів "заряду-розряду".

Літієво-полімерниі акумуляторні батареї (Li-polymer)

Первісна концепція батареї літій-полімеру заснована на використанні твердого електроліту на полімерній основі. Ця ідея передбачає технологічність у виробництві, і відповідно низьку ціну. Щільність енергії цього типу батарей ще більше, тобто приблизно в три рази вище, ніж у нікелево-кадмієвого акумулятора, а саморозряд значно нижче.
Використання твердого електроліту дозволяє довести розміри елементів акумулятора до 1 мм в товщині. Так як дана конструкція не містить рідкого електроліту і реалізується набором різних плівок, то можна отримувати дуже гнучкі конструктивні форми. Акумулятор такого типу має дуже малу товщину, що дозволяє йому надавати необхідну форму (наприклад, повторити форму стільникового телефону).

Недолік літієво-полімерного акумулятора в тому, що він не може віддавати великі струми розряду і, також, як і літієво-іонний (Li-Ion), не любить низьких температур.

Свинцево-кислотні (LEAD ACID) акумуляторні батареї

На відміну від інших типів акумуляторних батарей свинцево-кислотна батарея зазвичай використовується, коли потрібна велика ємність, вимоги до ваги не критичні і вартість батареї повинна зберегтися низькою.

Переваги герметичних свинцево-кислотних (SLA) акумуляторних батарей:

• відносно невисока вартість;
• повна відсутність "ефекту пам'яті";
• низький саморозряд;
• в сучасних герметичних свинцево-кислотних акумуляторах, в залежності від середньої глибини розрядки, кількість циклів може досягати 800-1000!

Недоліки SLA-батарей:

• акумуляторні батареї SLA мають найнижчу питому ємність, хоча в багатьох випадках це може бути і некритичним;
• на відміну від Ni-Cd SLA страшні глибокі цикли розряду (це безпосередньо веде до скорочення кількості циклів "заряду-розряду").