– единственное простое средство для восстановления его работоспособности. Конечно же, в случае его разрядки, а не окончательной поломки. Для решения второго случая предусмотрены специальные способы восстановления, о которых расскажем чуть ниже, после особенностей зарядных устройств (ЗУ).
Казалось бы, что зарядные устройства не обладают массой особенностей, однако это не так. Перед тем как их перечислять, разделим зарядные устройства на две категории: первая – любительские, вторая – профессиональные. К любительским относятся недорогие переносные ЗУ, которые предназначены для личного пользования. Соответственно, профессиональные ЗУ используется для комплексного обслуживания всех типов аккумуляторов, которые позволяют одновременно заряжать и восстанавливать несколько аккумуляторных батарей.
Итак, особенности любительских зарядных устройств следующие:
- 1)Автоматизация
- 2)Защита от переполюсовки
- 3)Возможность пуска двигателя автомобиля
- 4)Возможность десульфатации
- 5)Несколько режимов заряда
- 6)Малые габариты и вес
Автоматизация позволяет зарядить аккумулятор без осуществления контроля над процессом. Это очень облегчает задачу для людей, не очень разбирающихся в физике, так как изначально существовали только такие способы заряда, где необходимы познания в этой сфере. Защита от переполюсовки - тоже очень полезная особенность зарядного устройства. Она позволяет предотвратить порчу как микросхем ЗУ, так и аккумуляторной батареи. К слову, переполюсовка – это неправильное подключение проводов ЗУ к клеммам АКБ.
Пусковые зарядные устройства (или пуско-зарядные) созданы не только для заряда аккумулятора, но и для пуска автомобильного двигателя в экстренном случае. Такие ПЗУ очень полезны при частых поездках вне города.
Если зарядное устройство обладает функцией десульфатации , то оно способно восстановить аккумулятор, на пластинах которого образовался сульфат свинца, блокирующий электроны. При десульфатации происходит очистка пластин от этого сульфата и аккумулятор снова может функционировать.
Несколько режимов заряда АКБ дают возможность проводить заряд именно тем способом, которым Вы хотите – при постоянном напряжении, постоянным током или комбинированным. Малые габаритные размеры и вес обеспечивают устройству мобильность. Его можно легко перевозить в автомобиле или переносить в руках.
Профессиональные зарядные устройства обладают вышеперечисленными функциями, за исключением малых габаритных размеров и массы. Также такие ЗУ зачастую являются стационарными.
Мобильная Справочная (c) 2003г
Важнейшим условием успешной работы любой аккумуляторной батареи является ее
правильная зарядка, которая зависит от
грамотного выбора зарядного устройства (ЗУ) и его
использования. Выбор зарядного устройства
влияет на производительность и срок службы
аккумуляторных батарей, хотя пользователь не
всегда может это сделать.
Наиболее распространенные типы зарядных
устройств
:
- ускоренные ЗУ 1–3-часовые;
- медленные ЗУ 14–16-часовые (иногда 24-часовые);
- кондиционирующие ЗУ.
Не всякий тип аккумуляторной батареи можно
заряжать в ускоренном зарядном устройстве; так,
например, свинцово-кислотный аккумулятор не
сможет зарядиться так быстро, как
никелево-кадмиевый.
Если Ni-Cd аккумулятор заряжать током в 1 С (100% током
от номинальной емкости в течение часа), то
типичная эффективность заряда по емкости будет
составлять 0,91 (для идеального аккумулятора будет
– 1). Для 100%-ного заряда следует заряжать 66 минут.
На медленном заряде в 0,1 С (10%-ным током от
номинальной емкости в течение 10 часов)
эффективность заряда по емкости составит 0,71.
Причиной низкой эффективности заряда является
то, что часть энергии заряда, поглощенного
батареей, расходуется через рассеяние в тепло.
Поэтому в медленном ЗУ (ток равен 0,1 С, т. е. 10% от
номинальной емкости – см. оценку емкости)
аккумулятор рекомендуют заряжать в течение 14–16
часов (не следует воспринимать это как заряд на
140%!), а не в течение 10 часов.
На правильность зарядки может влиять как сам
пользователь, так и собственно принцип работы
того или иного зарядного устройства.
В зависимости от типа аккумуляторной батареи, ее
конструкции, времени заряда и т. д., существуют
различные принципы работы зарядных устройств.
Принципы работы зарядных устройств
Важным моментом для большинства зарядных
устройств является определение окончания
заряда. Обычно медленные зарядные устройства
(для Ni-Cd, Ni-MH аккумуляторов ток зарядки равен 10% от
номинальной емкости аккумулятора) не определяют
окончание заряда, поскольку при малом зарядном
токе более длительное нахождение аккумулятора в
ЗУ, скажем, на 1–2 часа, не приводит к критическим
последствиям.
Определение окончания заряда исключительно
важно в ускоренных зарядных устройствах, так как
более длительный заряд аккумулятора на больших
токах и соответственно повышение температуры
опасны для аккумуляторной батареи.
В некоторых дешевых зарядных устройствах
определение окончания заряда производится по
принципу достижения конкретного абсолютного
значения напряжения на аккумуляторной батарее.
Однако трудность правильной оценки степени
заряда аккумулятора в этом случае объясняется
тем, что напряжение батареи изменяется при
повторном циклировании и может варьироваться в
зависимости от температуры и скорости заряда. В
некоторых зарядных устройствах реализован
принцип отсчитывания конкретного времени заряда
с помощью таймера, с последующим прекращением
подачи зарядного тока на аккумулятор.
Недостаток данного метода состоит в том, что
пользователь, забыв уже о заряженной батарее,
может снова установить ее в данное зарядное
устройство, которое в свою очередь
«добросовестно», в строго отсчитанное таймером
время, на этот раз отдаст батарее еще одну порцию
зарядного тока, в результате чего «жизнь»
аккумуляторной батареи сократится.
Сложные зарядные устройства имеют
микроконтроллер, с помощью которого
осуществляется более точное обнаружение
окончания заряда, используя несколько методов –
контролируются напряжение батареи, ток,
температура или другие переменные значения.
Например, на Ni-Cd элементе по мере заряда
напряжение повышается, а затем, в конце процесса
заряда, подъем температуры, обусловленный
избыточным зарядом, вызывает некоторое снижение
напряжения на элементе.
Исследование этой характеристики позволило
разработать систему быстрого контролируемого
заряда. Такой признак, как снижение в напряжении,
называют отрицательной дельтой напряжения Negative
Delta V (NDV).
NDV – рекомендуемый метод обнаружения полного
заряда для открытого ведения контроля Ni-Cd
зарядных устройств и анализаторов, которые
обслуживают батареи, не имеющие внутреннего
термоэлемента (в некоторых Ni–Cd и Ni-MH современных
аккумуляторных батареях для обнаружения полного
заряда используется внутренний термоэлемент).
Более совершенные зарядные устройства,
использующие NDV-метод, включают в себя и другие
методы завершения заряда для более точного
определения полного заряда. В более сложных
зарядных устройствах имеется еще и датчик
внешней температуры, поскольку ее влияние на
заряд аккумуляторов играет очень большую роль,
так как не все типы аккумуляторных батарей могут
заряжаться при низких или при очень высоких
температурах. Так, например, эффективность
заряда Ni-Cd аккумуляторной батареи в более
высоких температурах очень низкая (аккумулятор
сможет принять не более 70% емкости при
температуре окружающей среды +45°С).
Метод импульсного заряда, который обязательно
применяется в кондиционирующих ЗУ и
анализаторах аккумуляторных батарей, наиболее
подходит для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторных батарей.
Суть метода заключается в том, что аккумулятор в
течение определенных периодов времени получает
заряд и разряд короткими импульсами. Активность
такого метода очень высока, так как разрядные
импульсы тока ми нимизируют формирование
нежелательных пузырей, кристаллов на пластине
Ni-Cd и Ni-MH аккумулятора, что в свою очередь
минимизирует эффект памяти и увеличивает срок
службы аккумуляторной батареи.
Выбор типа зарядных устройств
Приобретать рекомендованные производителем.
Каждая фирма-производитель имеет свои
технологии производства и соответственно свои
особенности эксплуатации зарядных устройств.
Использовать ускоренное ЗУ предпочтительнее в
том случае, если время заряда аккумулятора более
критично. Ускоренное ЗУ дороже обычного и
несколько сокращает время действия
аккумулятора.
Найти компромисс между жизнью и временем заряда
аккумулятора предоставляем пользователю.
Предпочтение кондиционирующих зарядных
устройств заключается в том, что, постоянно
заряжая Ni-MH и Ni-Cd аккумуляторы в этих ЗУ, можно
заметно увеличить срок жизни аккумуляторов (не
забывая о правилах эксплуатации аккумуляторов!)
Словарь терминов
– характеризует
способность (нагрузочную) аккумуляторной
батареи удерживать номинальное напряжение при
большом разрядном (отдаваемом) токе.
Глубина разряда
– отношение разрядной
емкости к номинальной емкости батареи.
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
– номинальное значение
емкости: количество энергии, которую способен
отдать полностью заряженный аккумулятор при
разряде в строго определенных условиях.
Например, емкость свинцово-кислотных батарей с
автоматическим регулированием внутреннего
давления измеряется, как правило, в условиях
20-часового разряда батареи, в то время как
емкости других типов батарей с более высокими
скоростями разряда определяются при 10-часовом
разряде.
Номинальное напряжение
– номинальное
значение напряжения батареи. Номинальное
напряжение свинцово-кислотных батарей
составляет 2 В на элемент, никелево-кадмиевых и
никелево- металлогидридных – 1,2 В на элемент, для
литиево-ионных – около 3,6 В в зависимости от
химического состава.
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.
Удельная емкость элемента по массе
–
отношение разрядной емкости к полной массе
(Вт·ч/кг, ватт-часы на килограмм).
Удельная емкость элемента по объему
–
отношение разрядной емкости к полному объему
(Вт*ч/ кубический метр, дюйм или литр).
Циклическое применение
– использование
батареи с попеременным чередованием зарядки и
разрядки. Заряд аккумуляторной батареи с
последующим разрядом называется циклом.
Электролиты
– вещества, растворы которых
проводят электрический ток.
Элемент
– составная часть аккумуляторной
батареи
Зарядное устройство - устройство для заряда электрических аккумуляторов энергией внешнего источника; как правило, - от сети переменного тока напряжением 220 Вольт.
Зарядное устройство состоит из:
— преобразователя напряжения (трансформатор, импульсный блок питания);
— выпрямителя;
— стабилизатора напряжения;
— устройства контроля силы тока или процесса заряда;
— амперметр или светодиодные индикаторы.
Виды зарядных устройств:
— встроенные;
— внешние.
Типы зарядных устройств
для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей:
1. Зарядные устройства нормального (медленного) заряда
2. Зарядные устройства быстрого заряда
3. Зарядные устройства скоростного заряда
Зарядные устройства нормального (медленного) заряда .
Используют для зарядки только никель-кадмиевых батарей. Зарядные устройства этого типа, иногда называют ночными, они самые дешевые из всех видов батарей Ток нормального заряда составляет 0,1 с, время заряда – 14 — 16 ч., при таком малом токе и длительном времени заряда трудно определить время окончания заряда По этой причине индикатор готовности батареи в зарядных устройствах для нормального заряда обычно отсутствует.
Если зарядный ток установлен правильно, полностью заряженная батарея становится чуть теплой на ощупь, и нет необходимости немедленно отключать ее от зарядного устройства. В нем батарея может оставаться более чем на один день. Но лучше всего отключать зарядное устройство сразу после окончания заряда.
Не следует использовать зарядные устройства медленного заряда для зарядки батарей малой емкости, так как они рассчитаны на работу с более мощными батареями. В таком случае аккумуляторная батарея станет нагреваться уже по достижении 70% своей емкости.
А в случае, если для зарядки мощной аккумуляторной батареи используется недостаточно мощное зарядное устройство, батарея в процессе заряда будет оставаться холодной и никогда не будет заряжена до конца. Тогда она потеряет часть своей емкости.
Зарядные устройства быстрого заряда.
Используют для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Они характеризуются как зарядные устройства среднего класса как по скорости заряда, так и по цене. Заряд аккумуляторов в них происходит в течение 3 — 6 часов током около 0,ЗС. В качестве необходимого элемента эти зарядные устройства имеют схему контроля достижения аккумуляторами определенного напряжения в конце заряда и их отключения в этот момент. Зарядные устройства быстрого заряда обеспечивают лучшее по сравнению с устройствами медленного заряда обслуживание аккумуляторов. В настоящее время они уступили свое место зарядным устройствам скоростного заряда.
Зарядные устройства скоростного заряда .
Используют для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Основное преимущество зарядных устройств скоростного заряда — меньшее время заряда. Хотя из-за большей мощности источника напряжения и необходимости использования специальных узлов контроля и управления такие зарядные устройства имеют наиболее высокие цены. Время заряда в зарядных устройствах такого типа зависит от тока заряда, степени разряда аккумуляторов, их емкости и типа. При токе заряда 1С разряженная никель-кадмиевая батарея заряжается в среднем менее чем за один час. Если же аккумуляторная батарея полностью заряжена, некоторые зарядные устройства переходят в режим подзарядки пониженным током заряда и с отключением по сигналу таймера.
Правила эксплуатации зарядных устройств
— перед включением зарядного устройства поставьте его на ровную поверхность;
— защитите зарядное устройство от воздействия пыли, грязи, продуктов питания, жидкости, перегрева и переохлаждения, а также от прямых солнечных лучей;
— при изменении условий хранения зарядного устройства, которые сопровождаются резким перепадом температуры и влажности, снаружи или внутри него может образоваться конденсат. Прежде чем начать работать с устройством, дайте влаге испариться. Это поможет избежать выхода зарядного устройства из строя.
— при переносе зарядного устройства из холодной среды в более теплую или из теплой в холодную не включайте питание, пока температура устройства не придет в соответствие с температурой среды;
— при отключении кабеля от сети беритесь за специальную петлю на вилке. Не тяните за кабель. Разъединяя разъемы, держите их прямо, чтобы не погнуть контакты. Аналогично, перед подключением кабеля убедитесь в правильной ориентации и соответствии частей разъемов.
Хранение зарядного устройства
Зарядное устройство в заводской упаковке должно храниться в проветриваемых помещениях при температуре воздуха от + 1° до +40° С, относительной влажности до 80%, при отсутствии в воздухе газов и щелочей, паров кислот, вызывающих коррозию.
Зарядные устройства – это оборудование для заряда аккумуляторных батарей от сети переменного тока. Каждая АКБ нуждается в периодической подзарядке, в частности, если это приборы бытового назначения или автомобильные аккумуляторы.
Виды ЗУ по сфере применения
Бытовые ЗУ
Это зарядные устройства для мобильных телефонов, ноутбуков, различных электроинструментов, гальванических элементов.
Этот тип ЗУ может быть, как встроенным в прибор, так и внешним. В бытовых электроприборах в основном используются литиевые аккумуляторы, для которых перезаряд или глубокий разряд может быть причиной сильного износа или поломки АКБ. Поэтому ЗУ такого типа обычно оснащаются контроллерами, которые регулируют силу тока и напряжение на выводах АКБ.
Последнее время популярность приобрели портативные зарядные Power Bank. Они предназначены для подзарядки мобильных телефонов, планшетов, фотоаппаратов и видеокамер. В условиях, когда нет возможности подзарядить АКБ гаджета от сети, эти ЗУ могут давать до 12 полных зарядок.
Промышленные зарядные устройства
Это устройства, оборудованные электроникой. Обычно устанавливаются в специализированных цехах зарядной станции. Особенность таких ЗУ в том, что они могут одновременно работать с несколькими АКБ в автоматическом режиме.
Автомобильные ЗУ
Зарядные устройства для автомобильных АКБ. Существует тип таких устройств, который позволяет запускать двигатель автомобиля при разряженном аккумуляторе. Такие устройства называются пуско-зарядными и могут выдавать большую силу тока, чем обычные ЗУ. Соответственно они их превосходят по весу и размерам.
Как происходит заряд аккумулятора
На клеммы подается более мощное напряжение зарядного устройства. Оно может быть постоянной или сглаженной, пульсирующей формы. Напряжение превышает разность потенциалов между катодом и анодом аккумулятора и направлено однополярно с ними.
Таким образом зарядное устройство меняет направление тока в аккумуляторе. Он начинает двигаться от положительного электрода к отрицательному. Окислительно-восстановительная реакция, которая и служит причиной появления заряженных электронов, действует в обратном направлении.
Методы заряда
Заряд постоянным током
Наиболее быстрый метод заряда, но в то же время быстрее изнашивает аккумулятор. Устройства такого типа обеспечивают постоянную силу тока. При этом сила тока не должна превышать десятую часть номинальной емкости аккумулятора. Чтобы обеспечить такую постоянную силу тока на одном уровне такие ЗУ оборудованы регуляторами.
Заряд постоянным напряжением
Этот метод зарядки занимает намного больше времени, чем предыдущий. Степень заряженности АКБ при применении этого метода зависит от величины заданного напряжения. В процессе заряда сила тока уменьшается, а напряжение на выводах аккумулятора приближается к напряжению ЗУ. Этим методом невозможно зарядить батареи полностью.
Смешанный тип заряда
Устройства с комбинированным методом заряда автоматически отключаются после того как АКБ будет полностью заряжен. Для автолюбителей это особенно удобно, поскольку за такими ЗУ не надо следить. Такие ЗУ используют пульсирующий или ассиметричный ток для зарядки. Это уменьшает сульфатацию пластин и продлевает срок работы батареи, а также увеличивает ее емкость.
Импульсные и трансформаторные ЗУ
В устройстве импульсных и трансформаторных ЗУ присутствует трансформатор. Основное различие в принципе его работы.
Обычные трансформаторные ЗУ – это устройства со сравнительно большой массой и габаритами. Трансформатор в таких устройствах дополнен диодным мостом для выпрямления электрического тока. Трансформаторные ЗУ в эксплуатации не такие удобные в отличии от импульсных. Также их КПД меньше, чем у импульсных, но тем не менее они достаточно эффективны. В автомобильной сфере импульсный вариант активно вытесняет трансформаторные приборы, но в промышленности трансформаторные ЗУ еще актуальны.
В импульсных ЗУ трансформатор обладает меньшими габаритами, что позволяет облегчить и уменьшить всю конструкцию. Они оборудованы автоматикой и множеством защитных механизмов. Входное переменное напряжение в таких устройствах преобразуется в постоянное с ограничением амплитуды пульсаций. Импульсное ЗУ при перенагрузке может сгореть, тогда как трансформаторное остается в строю. Импульсными устройствами для зарядки автомобильных АКБ намного проще пользоваться, устройство показывает правильно ли присоединены клеммы и т.д. Также такое ЗУ экономнее с точки зрения расходования электроэнергии и отличается своей меньшей ценой в сравнении с трансформаторными аналогами.
В процессе эксплуатации аккумулятор приходит в неисправность, причиной чего служит разрядка батареи. Для восстановления емкости АКБ применяются зарядные устройства, которые должны быть в арсенале каждого автолюбителя, равно как и провода для прикуривания. Широкий диапазон таких устройств предлагает магазин автозапчастей Карвильшоп, на сайте которого можно ознакомится как с характеристиками конкретных устройств, так и с актуальными ценами. Чтобы подобрать наиболее подходящую модель зарядки, необходимо знать особенности и характеристики всех видов, представленных на современном рынке.
Виды АКБ.
Распространенными принято считать свинцовые (кислотные) АКБ для легковых авто. Подобные источники тока нуждаются в систематической и регулярной подзарядке. Гораздо реже можно встретить батареи щелочного типа, в их основу заложены никель-кадмиевые (Ni-Cd), литий-ионные (Li-On) или никель-металлические (Ni-Mh) пластины.
В основном зарядники функционируют по единому принципу. Их основное назначение – снижение напряжения сети в 220 В до показателя в 12 В.
Типы зарядных устройств для АКБ.
Принято разделять два основных типа описываемых приборов:
- Зарядно-пусковые, зарядные агрегаты, которые восстанавливают емкость аккумуляторов. Посредством длинных проводов они присоединяются к батарее, могут использоваться прямо в автомобиле.
- Зарядки, функционирующие поэтапно. Изначально происходит восстановление емкости, как в описанном выше примере. Далее производится запуск двигателя, при этом АКБ полностью разряжена.
Сегодня рынок предлагает всевозможные модификации устройств, которые предназначены для зарядки аккумуляторов. При выборе оптимальной модели специалисты рекомендуют учитывать квалификацию и опыт водителя.
Для начинающих в автомобильном деле лучше подбирать автоматические зарядки, цикл работы которых регулируется автоматически. Такие агрегаты самостоятельно отключаются, когда батарея полностью восстанавливается.
Если говорить о пятиэтапном зарядном устройстве, оно производит следующие манипуляции. Происходит зарядка до 80%, после чего осуществляется полный дозаряд до 100% при помощи понижающего тока. Впоследствии уровень зарядки поддерживается в рамках 95-100%, выполняется диагностика, а импульсный режим предотвращает сульфатацию АКБ.
Восьмиэтапные устройства обладают еще большим функционалом. Наблюдается зарядка батареи до показателя в 80%, до полного дозаряда используется уменьшающий ток. Производится проверка батареи на способность удерживать заданный заряд, диагностируется ее работоспособность, устраняется сульфатация. Профилактическая зарядка при показателях в 95-100%, предотвращение расслоения электролита, когда батарея максимально заряжена.
Существуют стационарные преобразователи многофункционального типа. Они предназначены для зарядки АКБ всех типов.
