Особенности выбора пускозарядного устройства для автомобиля.
Особенности выбора пускозарядного устройства для автомобиля.
Перед выбором давайте сначала рассмотрим, как происходит процесс зарядки аккумулятора и как устроено зарядное устройство.
Итак, аккумулятором мы называем устройство, принцип действия которого основан на обратимости химической реакции. Внутри аккумулятора идет химическая реакция, в процессе которой вырабатывается электрическая энергия. Эта реакция практически обратима. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда, то есть пропусканием тока в направлении, обратном направлению тока при разряде. Пытливый читатель наверняка обратил на слово «практически». Действительно, число циклов заряда-разряда все-таки ограничено, но их хватает на 3-4 года эксплуатации.
При заводе автомобиля энергия, запасенная в аккумуляторе расходуется на прокрутку стартера и заводку двигателя. Как только двигатель завелся, начинает работать генератор, который, как электростанция, вырабатывает ток. Этот ток используется для работы самого двигателя, так и для подзарядки аккумулятора. Аккумулятор подзаряжается и может вновь крутить стартер и запускать двигатель. Так продолжается достаточно долго (3-4 года), пока необратимые химические процессы не позволят аккумулятору запасать достаточное количество энергии. К самым значимым для нас изменениям – относится повышение тока саморазряда аккумулятора. Саморазряд есть всегда – и на новом, и на старом аккумуляторе. На новом этот процесс практически не заметен. В заряженном виде аккумулятор может простоять несколько месяцев ( до года), а потом завести автомобиль. На старом же аккумуляторе ток саморазряда больше, да и емкость уменьшилась. Иногда старому аккумулятору достаточно постоять 2-3 недели без работы, чтобы не завезти двигатель (особенно, если двигатель не заводится с пол-оборота). Когда емкости аккумулятора уже не хватает на один день ( ночь) простоя, то такой аккумулятор обычно утилизируют – уж очень много с ним хлопот. Обычно такое случается после 4-5 лет эксплуатации автомобиля. Ток саморазряда особенно увеличивается на морозе! Помните картину с «прикуриванием» одного автомобиля у другого холодным зимним утром?
НО! Если у вас разрядился аккумулятор, то не спешите покупать новый. Существует много причин, по которым аккумулятор в вашем автомобиле мог сесть. Например, вы забыли выключить фары или магнитолу. Или в автомобиле неисправно какое-то электрооборудование или проводка. Так вот, чтобы завезти автомобиль вам и потребуется зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.
Зарядное устройство представляет собой источник постоянного тока с напряжением 14,4 вольт. Обычно это трансформатор с выпрямителем. В качестве выпрямителя используют диодный мост (мостовой выпрямитель) или один полупроводниковый диод (полупериодный выпрямитель). Для бытового зарядного устройство особой разницы нет. Скажу только, что первая схема экономичней по потребляемой мощности, но дороже по стоимости. Плюс выключатель, амперметр для контроля заряжаемого тока и провода с «крокодилами». Сейчас в качестве источников тока используют еще и инверторные преобразователи. Они легче, компактней, но пока дороже в 1,5-2 раза трансформаторных. Хотя у них есть несколько преимуществ перед трансформаторными собратиями: электронная защита от короткого замыкания , защита от переполюсовки, отключение зарядного тока при полной зарядке аккумулятора, защита от скачков по напряжению и току. Об этих преимуществах я рассажу отдельно.
Пока рассмотрим работу простого зарядного устройства.
Почему 14,4 Вольт, а не 12? Такое напряжение выбрано для того, чтобы электрический ток «пошел» через аккумулятор. Если аккумулятор не полностью разряжен, то напряжение на нем обычно 12 Вольт или немного отличается. Но такой аккумулятор практически невозможно зарядить устройством, на выходе которого 12 Вольт. Поэтому напряжение на выходе устройства немного завышают.
Следует сразу же сказать, что сильное завышение напряжения заряда очень пагубно влияет на ресурс аккумулятора, и момент, когда емкости аккумулятора не хватит, чтобы запустить двигатель наступит не через 3-4 года, а через год-два.
Итак, устройство подсоединяется к аккумулятору и включается в сеть.
На некоторых устройствах есть переключатели «6-12-24 вольт». Это на универсальных устройствах, которые подходят для зарядки и автомобильных, и автобусных, и мотоциклетных аккумуляторов. Если у вас такое устройство, то обязательно перед включением убедитесь, что напряжение заряда соответствует напряжению на вашем аккумуляторе.
В процессе зарядки меняется внутреннее сопротивление аккумулятора (оно увеличивается) и зарядный ток уменьшается. Когда напряжение на аккумуляторе приближается к 12В, зарядный ток начинает стремиться к нулю, что говорит о том, что процесс заряда закончен.
По технологическим соображениям принято заряжать автомобильные кислотные аккумуляторы током, значением 1/10 от емкости аккумулятора. Т.е. например, если у вас аккумулятор, емкостью 55 Ач, то зарядный ток должен лежать в пределах 5,5А. Время зарядки соответствует 10 часам. Это идеальная картина.
Конечно, для экстренной зарядки можно сократить время заряда значительно. Для запуска двигателя достаточно заряжать током 0,5-0,7 от ёмкости аккумулятора, но при этом необходимо контролировать температуру электролита, которая должна быть не выше 45 градусов Цельсия, а также газовыделение. Если температура близка к 45 градусам, то необходимо понизить значение зарядного тока.
Значение зарядного тока можно понизить переключателями тока (они обычно отображаются на аппарате пиктограммами черепахи и зайца или просто надписями «MIN» и «MAX»). У профессиональных аппаратов таких переключателей 2 или 3. Поэтому без инструкции здесь не обойтись.
Вообще, при эксплуатации зарядных, а особенно пускозарядных устройств необходимо читать инструкцию – это очень часто позволяет сохранить электрооборудование автомобиля (особенно компьютер). Почему? Давайте разберемся.
В автомобиле есть два очень мощных электрических устройства: потребитель – стартер, источник – генератор.
И уж если Вы не поленились дочитать статью до этого места, то в качестве бонуса я сообщу вам, что аккумулятор в автомобиле – это не только источник электрической мощности, то и также буфер-поглотитель тех помех которые создают эти два устройства. Те автолюбители, которые не обладают этой информацией уже «попали» на замену автомобильного компьютера (а может и не раз). Поэтому, дорогой читатель, дочитав статью до этого места вы не потратили (а значит заработали!) несколько сот долларов!
НИКОГДА НЕ ЗАВОДИТЕ ДВИГАТЕЛЬ СО СНЯТЫМ АККУМУЛЯТОРОМ! НИКОГДА! Скачки напряжения от работающего генератора в бортовой сети могут достигать нескольких сот вольт! И единственное устройство, которое может погасить эти скачки – аккумулятор.
Этим и опасно пускозарядное устройство в неопытных руках. Оно рассматривается, как источник мощности, но многие забывают, что мало дать «мертвому» автомобилю мощность – нужно еще убрать у него излишки, когда он «оживет».
Запуск автомобиля при помощи пускозарядного устройства – это как реанимация человека при помощи дефибриллятора. Если вы врач, то, возможно, у вас получится…и вы не убьете пациента.
Но ведь вы можете подзарядить аккумулятор в течении 20 минут и двигатель заведется от аккумулятора! Решать вам.
Итак режим запуска двигателя. Устройства в которых он есть называются пускозарядными!. По сути это те же зарядные устройства, но умеющие выдавать кратковременно достаточно большой выходной ток- несколько сотен ампер.
Мощность достаточно большая. Но и здесь есть нюансы. Чтобы отдать большую мощность – нужно где-то взять еще большую мощность. Насколько большую? Прикинем очень приблизительно и быстро.
Допустим необходимо завезти легковушку. Ток старта около 200A. Напряжение 12В. Мощность около 2400Вт. Мы знаем, что потери в трансформаторе достигают 40%. Соответственно из сети нужно взять 2400/60%=4000Вт. Т.е. 4кВт. Ваша сеть должна обеспечить такую мощность. Это две стиральных машины, включенных одновременно. Об этом необходимо помнить, когда решили воспользоваться режимом запуска двигателя в пускозарядном устройстве. Это если в пускозарядном устройстве полнопериодный выпрямитель. Если полупериодный, то мощность необходимо увеличить на два.
Ну а теперь о выборе.
Шаг первый. Сперва определяем, нужен ли режим запуска. Если нужен, то обращаем свой выбор на пускозарядные устройства, если нет, то в сторону зарядных. Если нужно пускозарядное устройство, то исходя из пускового тока аккумулятора для конкретной машины, определяем максимальный пусковой ток для пускозарядного устройства.
Шаг второй. Определяем необходимую мощность исходя из условий зарядки и емкости заряжаемого аккумулятора. Срок службы зарядных устройств очень большой – 10-20 лет.
И если у вас сейчас жигули, то кто знает, что у вас будет через 10 лет? Может джип? Емкость аккумулятора на легковушке 55-60Ач, у внедорожника 70-90Ач. Если брать с запасом – то это около 100Ач. Оптимальный зарядный ток – 1/10 емкости, т.е. около 10А. Но в этом случае устройство будет все время заряда работать на пределе своих возможностей, при этом сильно греясь. Облегчим режим работы для устройства, увеличив максимальный ток до 15-18А. Итак, зарядное устройство необходимо с максимальным током около 15-18А.
Шаг третий. Нужно ли вам будет заряжать автобусные и мотоциклетные аккумуляторы? Если да, то необходимо выбирать устройство с напряжением заряда 24 и 6Вольт. И помните о максимальном токе.
Вот и все.
И помните, если вы выбрали пускозарядное устройство, никогда не запускайте двигатель автомобиля без отключенного аккумулятора. Сохраните большие деньги…
Зарядка автомобильного аккумулятора
Зарядка аккумулятора при постоянном токе
При подобном заряде сила тока в ходе всего времени заряда должна оставаться постоянной. Для этого в ходе заряда надо менять напряжение зарядного устройства или сопротивление цепи. Имеется несколько методов регулирования силы зарядного тока. Основные из них:
• подключение в зарядную цепь реостата;
• использование регуляторов силы тока (например, тиристорных), которые периодическим включением и выключением дополнительного сопротивления в цепи заряда изменяют силу тока таким образом, чтобы его среднее значение сохранялось постоянным;
• изменение напряжения источника тока ручным или автоматическим регулятором в соответствии с показаниями силы тока, корректируя его до требуемого постоянного значения.
Большинство выпрямительных приборов, предназначенных для заряда, питается от сети переменного тока и имеет или ступенчатую, или плавную регулировку напряжения за счет изменения коэффициента трансформации. Вследствие этого в процессе заряда приходится периодически вручную регулировать напряжение.
Коэффициент полезного действия заряда при комнатной температуре для исправных батарей может быть принят равным 85-95% при токе заряда не более 0,1С20
Коэффициент использования тока зависит от силы зарядного тока, уровня заряженности батареи и температуры электролита. Он будет тем меньше, чем больше зарядный ток, чем выше уровень заряженности и чем ниже температура электролита. При зарядке полностью разряженных батарей при комнатной температуре, процесс заряда в начальный момент идет с наибольшим коэффициентом использования тока. Увеличение степени заряженности и повышение поляризации ведут к повышению суммарного внутреннего сопротивления батареи и повышению потерь энергии на нагрев электролита, электродов и прочих компонентов батареи. Кроме того, на финальной стадии заряда аккумуляторов начинается вторичный процесс - электролиз воды, входящей в состав электролита.
Выделяющийся при электролизе воды газ создает видимость кипения электролита, что свидетельствует об окончании процесса зарядки аккумуляторов. Для снижения потерь энергии при зарядке, уменьшения нагрева батареи и предохранения уровня электролита от чрезмерного снижения, рекомендуется в конце процесса заряда понижать силу зарядного тока.
При зарядке постоянным током наиболее распространенным является режим, который состоит из двух стадий. Первая стадия заряда производится при токе равном 0,1С20 до тех пор, пока напряжение на батарее 12 В не достигнет 14,4 В (2,4В на каждом аккумуляторе). Затем сила зарядного тока уменьшается вдвое до величины 0,05С20. Зарядка при такой силе тока длится до неизменности напряжения и плотности электролита в аккумуляторах в течение 2ч. При этом в конце заряда происходит бурное выделение газа ("кипение" электролита).
В ходе зарядки аккумуляторов с гелиевым или адсорбированным электролитом следует четко следовать рекомендациям производителя. В противном случаи малейшее отклонение от оптимального режима может привести к порче аккумулятора.
Уменьшенная сила тока в конце заряда позволяет снизить скорость газовыделения, уменьшить влияние перегрева на последующую работоспособность и срок службы батареи, а также обеспечить полноту заряда.
Уравнительная зарядка аккумуляторов. Такая зарядка производится при постоянной силе тока менее 0,1 от номинальной емкости в течение немного большего времени, чем обычно. Его цель - обеспечить полное восстановление активных масс во всех электродах всех аккумуляторов батареи. Уравнительный заряд нейтрализует влияние глубоких разрядов и рекомендуется как мера, устраняющая нарастающую сульфатацию электродов. Зарядка длится до тех пор, пока во всех аккумуляторах батареи не будет наблюдаться постоянство плотности электролита и напряжения на протяжении трех часов.
Форсированная зарядка аккумуляторов. В случаи потребности в короткое время восстановить работоспособность глубоко разряженной аккумуляторной батареи, используют так называемую форсированную зарядку. Такая зарядка может производиться токами величиной до 70% от номинальной емкости, но на протяжении более короткого времени. Время заряда тем меньше, чем больше величина зарядного тока. Практически при заряде током 0,7С20 длительность зарядки не должна быть более 30 мин, при 0,5С20 - 45 мин, а при 0,3С20 - 90 мин. В ходе форсированного заряда нужно контролировать температуру электролита, и при достижении 45 °С прекращать зарядку.
Нужно отметить, что использование форсированного заряда должно быть исключением, так как его регулярное многократное повторение для одной и той же батареи, заметно укорачивает срок ее службы.
Зарядка автомобильного аккумулятора при постоянном напряжении
При этом методе, в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Зарядный ток убывает в ходе заряда по причине повышения внутреннего сопротивления батареи. В первый момент после включения, сила зарядного тока определяется следующими факторами: выходным напряжением источника питания, уровнем заряженности батареи и числом последовательно включенных батарей, а также температурой электролита батарей. Сила зарядного тока в первоначальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С20.
Для исправных, но разряженных автомобильных аккумуляторов такие токи не принесут вредных последствий. Несмотря на большие токи в первоначальный момент зарядного процесса, общая длительность полного заряда аккумуляторных батарей приблизительно соответствует режиму при постоянстве тока. Дело в том, что завершающий этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока. Однако, заряд по такой методике в ряде случаев предпочтителен, так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя. Кроме того, сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. При этом реакция газообразования в аккумуляторе еще не возможна.
Итак, зарядка при постоянстве напряжения позволяет ускорять процесс заряда аккумуляторов при подготовке к использованию.
Модифицированный заряд. Такой заряд представляет собой некоторое приближение к заряду при постоянном напряжении. Его цель - немного уменьшить силу тока в начальный период заряда и понизить влияние колебания напряжения в сети на зарядный ток. Для этого последовательно с аккумуляторной батареей в электрическую цепь подключают резистор небольшого сопротивления. Такой прием известен под названием - "способ с полупостоянным напряжением". При использовании этого метода напряжение на клеммах зарядного устройства поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до 3,0В на один аккумулятор. Считается, что для свинцовых аккумуляторов наилучшим является напряжение 2,6В на аккумулятор, обеспечивающее заряд ориентировочно за 8ч.
Постоянная подзарядка. Постоянные подзарядки наиболее применимы для стационарных аккумуляторов. Напряжение постоянной подзарядки выбирается в зависимости от конструкции аккумуляторов и срока службы с целью полной компенсации потери емкости от саморазряда. Для поддержания аккумуляторов с низким саморазрядом, лучше использовать периодические подзарядки. Режим подзарядки определяется условиями эксплуатации, типом и степенью изношенности аккумулятора. Основным недостатком режима постоянной подзарядки является параллельное протекание вторичного процесса, что способствует преждевременному ухудшению характеристик аккумуляторов
Тема: Особенности выбора пускозарядного устройства для автомобиля. (Прочитано 38944 раз)