Как работает зарядное устройство для аккумулятора импульсное, обычное? | Voltmarket
Автор:
Сергей Куртов
Время прочтения: 5 мин
Дата публикации: 03-02-2023
Рейтинг статьи: (297)Содержание
Каждый так или иначе пользуется зарядными устройствами. Для смартфонов, ноутбуков и, конечно же, автомобильных аккумуляторов. Выбор ЗУ для автомобильной батареи иногда превращается в головную боль из-за разнообразия как самих аккумуляторов и технологий их производства, так и, непосредственно, зарядников. Ошибка в выборе может привести к значительному снижению ресурса работы АКБ.
Чтобы при выборе АКБ принять наиболее целесообразное решение, да и просто из интереса, полезно знать, как работает зарядное устройство для аккумулятора. Мы рассмотрим упрощенные схемы, стараясь абстрагироваться от специфической терминологии.
Старый добрый трансформатор
Если вдруг Вам понадобилось зарядить автомобильный аккумулятор, а своего ЗУ нет, наверняка кто-то из знакомых одолжит прибор.
И с высокой долей вероятности это будет старый советский, либо самодельный прибор, собранный из комплектующих старой бытовой электроники. Речь идет о простом трансформаторном зарядном устройстве.
Популярность такого ЗУ высока из-за того, что у многих оно до сих пор работает с советских времен, кочуя из поколения в поколение. Подобные приборы работают десятилетия, так как в них попросту нечему ломаться.
Основой служит понижающий трансформатор, преобразующий 220В переменного тока в 12В. Этого не достаточно, чтобы заряжать АКБ, так как переменный ток меняет свою полярность с частотой 50Гц (50 периодов в секунду). Аккумулятор требует подачу постоянного тока, чтобы плюс всегда оставался плюсом. Для этого нужна схема выпрямления. Обычно используется элемент, называемый диодным мостом.
На выходе мы получаем сигнал с той лишь разницей, что все полуволны синусоиды направлены в одну сторону. То есть полярность сигнала уже не изменяется с частотой 50гц. Таким напряжением уже можно заряжать аккумулятор, тем не менее в идеале сигнал следует отфильтровать, добившись графика, близкого к прямой.
Делается это при помощи конденсаторного фильтра. Важно лишь учитывать, что после фильтрации среднее значение напряжения будет выше, так как мы избавимся от тех участков, когда полупериод синусоиды стремится к нулевой оси. Как результат, на выходе напряжение может составлять более 15В (на изображениях — выше 220В). Если Вы используете гелевый или AGM аккумулятор, это может быть проблемой, которая в долгосрочной перспективе приведет к преждевременному истощению ресурса АКБ.
На этом моменте можно перейти к решению проблемы, а именно — к импульсным зарядным устройствам.
Импульсный блок питания
Описанное выше ЗУ, по сути, является блоком питания, преобразующим 220В переменного тока в примерно 12В постоянного. Простейшие импульсные зарядники представляют собой нечто похожее, однако с принципиально иным принципом работы.
Здесь в схеме нет никаких громоздких понижающих трансформаторов, так как импульсный блок питания работает с высокочастотными импульсами, что позволяет использовать куда более компактные компоненты.
Описать, как работает импульсное зарядное устройство, игнорируя сложную терминологию, трудно, да и компонентов здесь достаточно много, поэтому максимально упростим описание схемы. В данном случае не происходит понижение сетевого напряжения, в связи с чем громоздкий и тяжелый понижающий трансформатор не нужен. 220В переменного тока поступает на диодный мост, выпрямляется, а затем преобразуется в серию высокочастотных импульсов. Для регулировки напряжения непосредственно само напряжение трогать не надо. Мы можем его настраивать путем изменения скважности (длительности) импульсов. Кратковременные импульсы являются аналогом низкого напряжения, длительные импульсы — высокого. Таким образом, при помощи транзисторов, которые формируют высокочастотные импульсы, мы получаем то напряжение постоянного тока, которое нам надо.
Простейшие импульсные зарядные устройства обычно настроены примерно на 14,4В, поэтому являются куда более безопасными, чем трансформаторные аналоги. Радиолюбители, кстати, любят собирать такие ЗУ из компьютерных блоков питания, избавляясь от лишних компонентов, оставляя лишь 12-вольтовую шину и повышая ее до 14,4В.
Преимущества современного подхода заключаются в компактности схемы и наличии электронных систем защиты. Таким образом, при прочих равных, импульсный блок питания можно назвать более безопасным.
Автоматическое зарядное устройство
Описанное выше — это, напомним, просто блоки питания. Зарядными устройствами их можно назвать лишь потому что они также способны пополнять заряд АКБ. Настоящие же ЗУ — автоматические — не просто подают питание на батарею, а меняют режим в процессе заряда для достижения максимальной эффективности и безопасности. Разнообразие автоматических ЗУ огромно, некоторые осуществляют процесс заряда более чем в 7 стадий, однако в общем случае можно выделить три стадии:
- Основной заряд (заряд постоянным током). Аккумулятор заряжается максимально допустимым током. На этой стадии батарея максимально быстро пополняет большую часть емкости. После основного заряда АКБ можно эксплуатировать, однако заряженной она еще не является;
- Заряд постоянным напряжением.
Когда аккумулятор заряжен примерно на 80%, ток заряда следует значительно снизить, уменьшая его по мере заряда вплоть до нуля. Для этого автоматическое ЗУ переключается в режим заряда постоянным напряжением. На клеммы подается фиксированное напряжение, а ток полностью зависит от степени заряда АКБ. Чем выше уровень заряда, тем меньше аккумулятор потребляет ток. К концу заряда ток упадет до нуля; - Хранение аккумулятора. Поддерживать максимальное напряжение на клеммах аккумулятора — не лучшая идея. Для хранения оптимальным является 13,2 — 13,7В. Автоматические ЗУ, как правило, после полного заряда АКБ переходят в режим хранения, который подразумевает поддержание на клеммах напряжения из указанного выше диапазона. То есть условное ЗУ ждет, пока напряжение на клеммах в процессе саморазряда упадет с 14,4 до, скажем, 13,2В и поддерживает данный показатель в течение всего хранения. Эти цифры примерные и зависят от конкретной модели.
Когда аккумулятор заряжен примерно на 80%, ток заряда следует значительно снизить, уменьшая его по мере заряда вплоть до нуля. Для этого автоматическое ЗУ переключается в режим заряда постоянным напряжением. На клеммы подается фиксированное напряжение, а ток полностью зависит от степени заряда АКБ. Чем выше уровень заряда, тем меньше аккумулятор потребляет ток. К концу заряда ток упадет до нуля;Ниже представлен пример многостадийной зарядки 6 и 12-вольтовых АКБ на основе зарядного устройства Auto Welle AW05-1204
Таким образом, настоящими зарядными устройствами являются только автоматические, когда как приборы, выдающие фиксированное напряжение — это обычные блоки питания, которые могут применяться как для заряда аккумулятора, так и для работы электроники, требующей на входе 12VDC.
Если Вы хотите обеспечить эффективный заряд и длительный срок службы батареи, рекомендуем выбирать именно автоматические приборы. Благо, рынок полон доступных потребительских моделей.
6 v как правильно заряжать аккумулятор в детском мотоцикле?
Здравствуйте, Иван.
Перед тем, как ответить на этот вопрос, необходимо отметить — у свинцово-кислотных аккумуляторов нет «эффекта памяти». Каких-либо специальных процедур типа «разрядить до конца-полностью зарядить» при первом заряде не требуется. Дозарядите аккумулятор и отправляйте ребенка кататься.
Имейте в виду: при хранении аккумулятор требуется подзаряжать с интервалом в полгода. Если это правило было нарушено производителем или продавцом электромобиля до продажи, аккумулятор может быть уже частично утративший свою емкость.
И как правильно заряжать в процессе эксплуатации:
1. Время «жизни» аккумулятора при циклическом использовании измеряется в циклах
заряда-разряда.
Если аккумулятор разряжать полностью, то он
«продержится», примерно, 200 циклов. При разряде на 30 % — количество
циклов увеличивается в 5-6 раз. Следовательно, разумно заряжать
аккумулятор после каждого дня использования.
2. Обязательно нужно зарядить аккумулятор полностью перед закладкой на зимнее хранение. Если АКБ был разряжен, за счет саморазряда, к весне, он может полностью выйти из строя.
Используйте штатное зарядное устройство или, если оно утрачено/вышло из строя, замените его на то, что предназначено именно для свинцово-кислотных АКБ этого напряжения и емкости. Лучше, если ЗУ будет автоматическим. В этом случае оно сможет определить, что аккумулятор уже полностью заряжен и самостоятельно перейдет в режим поддержания (компенсации саморазряда).
В детских мотоциклах (равно как и в детских автомобилях), как правило, используются аккумуляторы с напряжением 6 Вольт и емкостью 4,5 Ач, 7 Ач и 12 Ач. Подходящие зарядные устройства для таких аккумуляторов приведены в таблице:
| Напряжение и емкость аккумулятора | Наименование и фото аккумулятора (пример) | Подходящее зарядное устройство из нашего ассортимента |
| 6 В 4,5 Ач | FIAMM FG 10451 |
ROBITON LAC6-600 |
| 6 В 7-9 Ач |
DELTA HR 6-7 |
Leoch LC-2300 |
| 6 В 12 Ач |
LEOCH DJW6-12 |
Восток 220-6-2 |
Обратите внимание!
Приведенные в примере зарядные устройства предназначены для заряда именно аккумуляторов, но не являются зарядными устройствами для детского мотоцикла или автомобиля.
Практически каждый производитель детских мотоциклов и автомобилей использует удобный ему, производителю разъем. Очень часто они уникальны и не продаются на российском рынке. Приведенные зарядные устройства имеют либо зажимы для крепления на клеммы аккумулятора, либо ответную часть клемм аккумуляторов этого типа. К детскому электромобилю их подключить невозможно. Соответственно, аккумулятор для заряда придется демонтировать с детского мотоцикла и подключить зарядное устройство на его клеммы.
При необходимости замены ЗУ, определить подходящее можно по данным, приведенным на самом аккумуляторе: на лицевой панели всегда указываются напряжение заряда для циклического использования и максимальный ток заряда для этого АКБ. Или можно сориентироваться по такому правилу: оптимальный ток заряда это 10-20 % от емкости. Максимальный — 30 %.
Время заряда аккумулятора зависит от силы тока зарядного устройства. Если он составляет 10-20% от емкости аккумулятора, при соблюдении рекомендованного напряжения заряда, заряд полностью разряженного АКБ должен произойти за 10-12 часов.
Если ток меньше, то время заряда обратно-пропорционально увеличивается.
*****
Если приведенные данные не помогли Вам определиться — звоните ( 8(495)197-78-47 ), пишите ( [email protected] ). И мы Вам обязательно поможем!
Если Вы не нашли ответ на свой вопрос, задайте его нам
Ваше имя *
Эл. почта *
Ваш вопрос *
* Поле, обязательное к заполнению
Я подтверждаю свою дееспособность и согласие на обработку персональных данных в соответствии с указанным текстом.
аккумуляторов — Зависит ли зарядный ток аккумулятора от его емкости?
\$\начало группы\$Я изучаю зарядку литий-ионных аккумуляторов 3,7 В.
Я не уверен, каким должен быть зарядный ток для одной батареи, не говоря уже о батареях, соединенных параллельно.
Мой вопрос касается аккумуляторов вообще, а не конкретного аккумулятора.
- аккумуляторы
- ток
- аккумулятор-зарядка
- литий-ионный
- емкость
Зависит ли зарядный ток аккумулятора от его емкости?
Зарядный ток напрямую зависит от емкости аккумулятора при прочих равных условиях.
Читая литературу об аккумуляторах, вы встретите C-rate . Например: «Батарея была заряжена на 0,5С». Это не температура в градусах Цельсия и не емкость в фарадах. C-rate — это ток в амперах, который численно равен емкости батареи в ампер-часах. Зарядка аккумулятора емкостью 3 Ач при температуре 0,5°С означает, что зарядный ток составляет 1,5 А. Максимальный зарядный ток обычно выражается как C-rate.
Максимальная скорость зарядки и максимальная скорость разрядки зависят от конструкции аккумулятора.
Значения должны быть в техпаспорте батареи (пример).
Существует компромисс между временем зарядки и количеством циклов зарядки, на которые хватит батареи. Если батарея заряжается медленнее, она проживет большее количество циклов зарядки.
Я не уверен, каким должен быть зарядный ток для одной батареи, не говоря уже о батареях, соединенных параллельно.
Эта статья должна дать вам общую картину.
Ток заряда для параллельно подключенных элементов линейно зависит от количества элементов.
А вот последовательное соединение ячеек сложнее, так как требует балансировки ячеек.
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google Зарегистрироваться через Facebook Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и парольОпубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
Список для обсуждения электромобилей— Основы зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов Ли Харта
Список для обсуждения электромобилей — Основы зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов Ли Харта Самое основное правило заключается в том, что вы можете заряжать любым током, который вам нравится, пока батарея не достигнет 2,4 вольта на ячейку при 25
град. С (77 град. по Фаренгейту). Это знакомые 7,2 В для 6-вольтовой батареи или 14,4 В для 12-вольтовой батареи.
Ниже этого напряжения практически
100% тока идет на зарядку аккумулятора, поэтому нагрев или газовыделение незначительны.
Аккумуляторы не достигают 2,4 В на элемент, пока они не будут заряжены примерно на 70-80%. Поэтому, чтобы зарядить быстрее всего, заряжайте с таким током, какой позволяет ваше зарядное устройство или сеть переменного тока. Если вы продолжите регулировку для поддержания максимального тока или зарядное устройство делает, вы получаете то, что называется «постоянным током» или «массовой» зарядкой.
При напряжении выше 2,4 В на элемент аккумуляторы начинают выделять газ и нагреваться. Вы должны ограничить напряжение, и время, проведенное выше этого напряжения, иначе вы будете использовать воду и сократите срок службы батарей.
Поэтому, когда батареи достигают 2,4 В на элемент, выключите зарядное устройство и продолжайте выключать его по мере необходимости, чтобы
напряжение не превышает этих 2,4 В/элемент. Это называется режимом «постоянного напряжения» или «приемки».
зарядка. Он вкладывает последние 20-30% энергии, необходимой для достижения 100% заряда.
Ток будет постепенно падать по мере того, как батарея будет заряжена на 100%. Когда ток падает примерно до 2% от 20-часовая номинальная емкость в ампер-часах, выраженная в амперах (т.е. 2% от 250 ампер-часов = 5 ампер), батарея заряжена на 100%.
В этот момент вы можете отключить зарядное устройство. Это все, что вам нужно заряжать каждый день.
Однако все элементы в батарее не идентичны; они будут иметь немного разные емкости в ампер-часах и будут находиться на уровне немного разное состояние заряда. Эти различия становятся больше по мере того, как батареи циклируются и стареют. Итак, однажды в в то время как вы должны намеренно перезаряжать аккумулятор, чтобы более слабые элементы также были полностью заряжены. Это называется «выравнивание».
Выравнивание сокращает срок службы батарей, поэтому делать это не хочется больше, чем нужно. Но если вы этого не сделаете
Если этого достаточно, клетки разойдутся так далеко друг от друга, что одна перестанет работать, когда другая еще наполовину заряжена.
Это плохо. Если вы
продолжайте использовать батарею с одной мертвой ячейкой, мертвая ячейка будет инвертирована (заряжена в обратном направлении протекающим током).
через него из других клеток) и повреждаются.
Для выравнивания зарядите, как указано выше, пока ток не упадет до 2% при 2,4 В на элемент (заряжен на 100%). Затем продолжить зарядка при токе 2% до тех пор, пока напряжение не перестанет расти или не достигнет примерно 2,5 В на элемент для герметичных или 2,6 В на элемент для затопленных. Туда попадут новые батареи; старые батареи выровняются где-то раньше.
Для залитой батареи вы хотите, чтобы ток выравнивания составлял около 2% от 20-часовой емкости в ампер-часах (C20), выраженной в ампер, а ампер-часы должны составлять около 4% от его емкости в ампер-часах. Например, аккумулятор автомобиля для гольфа составляет около 250 ампер-часов, так что это 5 ампер в течение 2 часов (10 ампер-часов).
Как я уже сказал, выравнивание плохо влияет на аккумуляторы.
Если они давно не уравнивались, то лучше уравнять за
час или два после каждой зарядки в течение нескольких циклов, а не в течение многих часов после одного.
Все это, конечно, общая информация. Если у вас есть более точные данные от производителя вашей конкретной батареи, используйте это. Но я думаю, вы обнаружите, что все они являются вариациями на одну и ту же тему.
Если это кажется слишком трудоемким, теперь вы знаете, почему люди покупают автоматические зарядные устройства. Если это слишком много работы и вы не готовы тратить деньги, вы можете сделать конусную зарядку. Это в основном то, что все дешево потребительские зарядные устройства делают. Конструктор выбрал трансформатор и сопротивление цепи таким образом, чтобы зарядный ток оказывается безопасным максимумом, когда аккумуляторы глубоко разряжены, и просто происходит «сужение» до этой цифры 2%, когда батареи достигают 2,4 В на элемент.
Конические зарядные устройства медленные, потому что они проводят много времени при более низких токах.
Для полного достижения потребуется 8-16 часов.
зарядить одним. Это удобно для ночной зарядки.
Если вы оставите его включенным еще дольше, его напряжение продолжит расти (а ток продолжит падать), и он сделает половинчатая эквализация. Если вы оставите его постоянно включенным, это уравняет ваши батареи до смерти. Таким образом, это хорошая идея включить таймер, который отключит его через некоторое разумное количество часов.
Несколько других вещей, чтобы отметить.
- Упомянутые выше напряжения изменяются в зависимости от температуры. Напряжение падает на 0,003 вольта на ячейку при повышении на каждый градус Цельсия, и наоборот при понижении температуры. Если вы проигнорируете это или это сделает ваше «автоматическое» зарядное устройство, вы подадите слишком большое напряжение на горячие батареи и поджарите их, или недостаточное напряжение на холодные батареи и поэтому не заряжайте их полностью.
- По мере старения аккумуляторов их конечное напряжение заряда постепенно падает, их конечный зарядный ток постепенно увеличивается,
и их емкость в ампер-часах медленно падает. За исключением злоупотреблений, это нормально, неизбежно и необратимо.
Если ваше зарядное устройство вслепую пытается довести старые батареи до того же напряжения или тока, что и новые, он будет заряжаться слишком долго, и поэтому перезаряжать их. Итак, лучшие алгоритмы зарядки старых аккумуляторов это те, которые считают ампер-часы или следят за тем, чтобы напряжение перестало расти или чтобы ток перестал падать.
Хотя производители змеиного масла и гаджетов хотят, чтобы вы поверили в обратное, изменения в характеристиках с возрастом обычно а не из-за сульфатации. Они вызваны:
- Медленные изменения формы и размера кристаллов активного материала.
- Миграция сурьмы, которой легированы пластины (для дополнительной прочности), на поверхность; это увеличивает газообразование и снижает напряжение, при котором оно начинается. (В герметичных батареях обычно не используется сурьма. либо используйте кальций, либо просто чистый свинец.)
- Примеси (от, например, полива водопроводной водой вместо дистиллированной воды), выборочно
откладывается на поверхности пластин.
- Активный материал, отвалившийся от пластин и сместившийся на дно корпуса.
- Деформация и коррозия решетки, которые медленно прогрессируют в результате многих циклов зарядки/разрядки.
- Не тратьте деньги на «обслуживающих аккумуляторы». В случае залитых аккумуляторов, если вы оставите включенным плавающее напряжение или подзарядное устройство.
их, они будут медленно газировать воду. это не лучший способ
поддерживать их, так как вы можете легко вернуться через несколько месяцев и найти клетки
повреждены водой, находящейся под пластинами.
Лучше всего перед хранением электромобиля зарядить аккумуляторы нормальным зарядным током, как описано выше. Заряжайте в течение 1-2 часов или пока напряжение не перестанет расти. В этот момент батарея полностью заряжена и выровнена.
Теперь просто дайте батареям посидеть месяц или больше. Нет нагрузки, нет зарядки. Разомкните главный выключатель электромобиля и убедитесь, что любой другие нагрузки, даже небольшие, отключаются.
За исключением злоупотреблений, это нормально, неизбежно и необратимо.
