Эксплуатация гелевых аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы изготовлены по технологии с внутренней рекомбинацией воды, поэтому не требуют обслуживания в течение всего срока службы. В качестве электролита используется загущенная серная кислота в виде геля, что обеспечивает устойчивость аккумуляторов к глубоким разрядам и высокую температурную стабильность. Расчетный срок службы составляет 5 лет. Гелевые аккумуляторы предназначены для работы, как в буферном, так и в циклическом режимах.

Конструкция :
• Полностью герметичная конструкция, утечка электролита невозможна.
• Система внутренней рекомбинации газа, нет необходимости в доливе воды.
• Моноблоки снабжены регулирующими клапанами для обеспечения выпуска газа, при превышении внутреннего давления выше допустимого уровня.
• Нет ограничений на перевозку воздушным, железнодорожным или автотранспортом.

Конструкция гелевого аккумулятора

Химическая реакция и механизм рекомбинации
Химическая реакция, протекающая в аккумуляторе при заряде/разряде, описывается формулой:
PbO2 + 2H2SO4 + Pb Разряд/Заряд PbSO4 + 2H2O

При заряде кислород, проходя через сепаратор от положительной пластины, вступает в реакцию с активным веществом отрицательной пластины с образование оксида свинца:
2Pb + O2 ->> 2PbO
Оксид свинца, в свою очередь, вступает в реакцию с серной кислотой:
2Pb + 2H2SO4 —>> 2PbSO4 + 2H2O
Сформировавшийся на отрицательной пластине сульфат свинца восстанавливается кислородом до свинца с образованием серной кислоты:
2PbSO4 + 2H2 —>> 2Pb + 2H2SO4
Если упростить описанные выше уравнения, то получается следующее:
2H2 + O2 —>> 2H2O

На рисунке ниже приведены кривые разряда гелевых аккумуляторов постоянным током до определенного конечного напряжения. Разряд до напряжения ниже указанного снижает емкость и срок службы свинцово-кислотных батарей.

Разрядные кривые постоянным током при 25°С

Заряд :
Правильный заряд является одним из важнейших условий успешной работы свинцово-кислотных батарей с автоматическим регулированием внутреннего давления. Правильный выбор зарядного устройства влияет самым непосредственным образом на производительность и срок службы батарей.

Заряд постоянным напряжением:

Заряд постоянным напряжением – наиболее часто применяемый метод. На рисунке ниже показаны зарядные характеристики гелевого аккумулятора при заряде их постоянным напряжением 2,40 В/ячейку при начальных значениях тока 0,3 СА.

График заряда постоянным напряжением (при 25°С).

Для гелевых аккумуляторов диапазон зарядного напряжения буферного режима установлен в диапазоне 2,23–2,28 В/эл-т (при 25°С).
Для циклического режима диапазон зарядного напряжения установлен в диапазоне 2,38–2,42 В/эл-т (при 25°С).
Аккумуляторы гелевые не требуют уравнительного заряда. Буферного напряжения достаточно, чтобы поддержи-вать моноблоки в полностью заряженном состоянии.

Двухстадийный заряд при постоянном напряжении

Этот метод является одним из наиболее эффективных и рекомендуется для быстрого заряда свинцово-кислотных батарей с автоматическим регулированием внутреннего давления и поддержания их в полностью заряженном состоянии (буферный режим). Характеристики зарядного устройства для двухстадийного заряда постоянным напряжением приведены на рисунке ниже:

Зарядные характеристики двухстадийного зарядного устройства.

На стадии «А» ток ограничен величиной 0,3 СА, а напряжение на клеммах батареи растет. На стадии «В» зарядный ток начинает падать, а напряжение стабилизируется на уровне 2,40 В/эл-т. На этой стадии уровень заряда аккумулятора достигает 80%. При достижении зарядным током уровня «точки переключения Y» зарядная цепь переключается на стадию «С», где зарядное напряжение падает с 2,40 до 2,25 В/эл-т, а ток плавно снижается практически до нуля. Зарядное устройство переходит в буферный режим.

Напряжение заряда зависит от температуры окружающей среды и должно регулироваться в соответствии с графиком показанном на рисунке ниже:

Зависимость зарядного напряжения от температуры окружающей среды.

Напряжение заряда (на элемент) в буферном режиме вычисляется по формуле:
Uзаряда = 2,25 + (25 – (t +. +1)) · 0,0033
где t – температура окружающей среды, °С
. – температурный градиент аккумуляторного шкафа, °С. При установке на открытые стеллажи. = 0.
Напряжение заряда (на элемент) в циклическом режиме вычисляется по формуле:
Uзаряда = 2,40 + (25 – (t +. +1)) · 0,005
где t – температура окружающей среды, °С
. – температурный градиент аккумуляторного шкафа, °С. При установке на открытые стеллажи. = 0.

Хранение и срок службы:

Гелевые аккумуляторы могут храниться без подзаряда в течение 1 года в сухом помещении при температуре окружающей среды от –35° до +60°С.

Гелевые аккумуляторы рассчитаны на работу в буферном режиме работы в течение пяти лет (при 25°С). На рисунке ниже показана зависимость доступной емкости гелевого аккумулятора от времени. Газы, генерируемые внутри аккумулятора, непрерывно рекомбинируют и возвращаются в водную составляющую электролита. Потеря емкости и конец службы аккумуляторов наступают в результате постепенной коррозии электродов.

Срок службы в буферном режиме работы.

Срок службы аккумуляторов в циклическом режиме работы зависит от целого ряда факторов.

Наиболее существенными из них являются рабочая температура окружающей среды, скорость разряда, глубина разряда и способ заряда. На рисунке ниже показано влияние глубины разряда на количество циклов работы гелевых аккумуляторов при циклическом режиме.

Срок службы в циклическом режиме работы.

По мере повышения температуры электрохимическая активность аккумулятора возрастает, а при понижении – падает. Поэтому при увеличении температуры окружающей среды емкость аккумулятора увеличивается, а при понижении температуры – уменьшается. Рисунок ниже демонстрирует влияние температуры на доступную емкость гелевых аккумуляторов.

Зависимость емкости от температуры окружающей среды при различных токах разряда.

Температура окружающей среды является важным фактором, влияющим на срок службы аккумуляторов. При повышении температуры увеличивается скорость коррозии пластин, вследствие чего уменьшается срок службы. На рисунке ниже показана зависимость срока службы гелевых аккумуляторов от температуры окружающей среды.

Зависимость срока службы в буферном режиме от температуры окружающей среды.

Свинцово-кислотные аккумуляторы обладают саморазрядом, вследствие чего при хранении их доступная емкость со временем уменьшается.

Этот процесс описан графиком на рисунке:

Зависимость емкости от времени хранения.

Если аккумуляторы хранились в течение длительного периода времени, необходимо перед пуском в эксплуатацию провести их подзарядку.
При сроке хранения до 6 месяцев подзарядка должна осуществляться в течение 4-6 часов постоянным током 0,1 СА, либо 15-20 часов постоянным напряжением 2,40 В/эл-т.
При сроке хранения свыше 6 месяцев подзарядка должна осуществляться в течение 8-10 часов постоянным током 0,1 СА, либо 20-24 часов постоянным напряжением 2,40 В/эл-т.

Рекомендации по монтажу:

• Аккумуляторы предназначены для установки на изолированных стеллажах или в специальных батарейных шкафах в вертикальном положении. Допускается установка аккумуляторов в горизонтальном положении при вертикальном расположении пластин. Помещения не требуют принудительной вентиляции.
• Если отнивелированность элементов не обеспечивается непосредственно самим способом установки, то необходимо с помощью чалика (нивелировочного шнура) отнивелировать элементы. Расстояние между соседними боковыми стенками двух моноблоков (монтажная длина) задается длиной перемычек. При относительно длинных рядах монтируемых моноблоков рекомендуется начинать нивелировку монтажной длины с середины монтируемого ряда моноблоков, для того чтобы можно было в оба конца сглаживать набегающие допуски. Рекомендуемая минимальная величина воздушного зазора между аккумуляторами составляет от 5 до 10 мм.
• Взаимоподключение единичных аккумуляторов осуществляется с помощью жестких изолированных перемычек, которые привинчиваются к полюсам или гибких кабельных перемычек. Перемычки привинчиваются с помощью динамометрического ключа. Осуществлять следующий крутящий момент 20 Нм ± 1 Нм.
• Если используются две или более групп батарей, соединенных параллельно, то провода, кабели и шины, посредством которых эти батареи подключаются на нагрузку, должны быть одинаковой длины и обладать одним и тем же сопротивлением.
• Последовательность монтажа аккумуляторов в батарею:
1. Соедините положительную клемму первого аккумулятора с отрицательной клеммой второго аккумулятора. Таким образом, соедините все аккумуляторы в группе (под группой понимается набор аккумуляторов на одном ярусе или в одном ряду стеллажа).
2. Соедините аналогично п.1 аккумуляторы в остальных группах (если таковые имеются).
3. Подключите «земляной» вывод зарядного устройства или нагрузки к отрицательной клемме (если «земля» – отрицательная) последнего аккумулятора или последней группы.
4. Если имеются группы, соедините их между собой, начиная с последней (подключенной к «земляному» выводу).
5. В заключение, подключите положительную клемму первого аккумулятора или первой группы к положительному выводу зарядного устройства или нагрузки.
• После окончания монтажных работ аккумуляторы необходимо пронумеровать, а наружные поверхности клемм, перемычек и узлов соединения смазать тонким слоем технического вазелина или синтетического солидола.

Рекомендации по эксплуатации:
• Свинцово-кислотные гелевые аккумуляторы предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, в том числе в помещении с технологическим оборудованием и обслуживающим персоналом, при температуре от -20°С до +60°С. Диапазон температуры хранения аккумуляторов от –35°С до +60°С.

• Аккумуляторы поставляются предприятием-изготовителем в заряженном состоянии, заполненные электролитом и готовыми к эксплуатации.
• Не рекомендуется установка аккумуляторов вблизи источников тепла. Поскольку аккумуляторы могут генерировать воспламеняющиеся газы, запрещается их установка вблизи оборудования, которое может давать электрический разряд в виде искр.
• Запрещается установка и эксплуатация аккумуляторов в атмосфере, содержащей пары органических растворителей или адгезивов или контакт с ними.
• Чтобы максимально повысить срок службы аккумуляторов, среднее значение тока пульсаций любого происхождения, протекающего через аккумулятор, не должно превышать 0,1 СА, а стабилизация зарядного напряжения должна быть в пределах 1%.
• Очистку корпуса аккумуляторов всегда рекомендуется производить с помощью кусочка ткани, смоченного водой. Никогда не используйте для этих целей масла, органические растворители, такие как бензин, разбавители для краски и др.
• Запрещается разбирать аккумулятор. В случае попадания электролита в глаза или на кожу, необходимо сразу промыть пораженный участок сильной струей чистой проточной воды и немедленно обратиться к врачу.
• Прикосновение к токопроводящим частям аккумулятора может повлечь за собой электрический удар. Работу по проверке или обслуживанию аккумуляторов необходимо проводить в резиновых перчатках.
• Использование разнородных аккумуляторов (различных емкостей, с различной историей применения, различной давностью изготовления и происходящих от разных изготовителей), может нанести ущерб, как самой батарее, так и связанному с ней оборудованию.

Как зарядить гелевый аккумулятор - правила и советы

Аккумулятор гелевого типа - отличная замена батареям с кислотой. Работают они одинаково, но в гелевом содержится не жидкий электролит, а гелеобразный.

Гелевые аккумуляторы появились несколько десятков лет назад, и сегодня применяются в разных отраслях промышленности. Такая популярность этого типа батарей обусловлена их существенными преимуществами перед кислотными аккумуляторами. Так, в частности, гелевые батареи могут выдавать мощный разряд тока, который необходим для запуска машины зимой. Кроме того, такие аккумуляторы после зарядки восстанавливаются вплоть до исходного значения.

Гелевый аккумулятор значительно отличается от своих предков. Основные особенности таких источников питания :

• Аккумулятор с гелевым наполнителем не требует особого ухода, так как гель не вытекает из него даже в перевернутом состоянии, в сравнении с батареями другого типа.
• Гелевые батареи прослужат значительно дольше, чем аккумуляторы с кислотным наполнителем. Создатели аккумулятора с гелевым наполнителем называют максимальный срок его жизни - 14 лет.
• Состояние гелевых батарей определяется перечнем факторов: влажность, температура, сила тока, который используется, чтобы зарядить их.
• Гелевый аккумулятор достаточно универсален: подойдёт и для домашнего использования, и для производственного.
• Гелевым батареям свойственный ток саморазряда небольшой величины. Например, за год пассивного использования полностью заряженный аккумулятор теряет лишь до 20% зарядки.
• Важной особенностью батарей гелевого типа является тот факт, что их срок хранения без подзарядки составляет около 2 лет.
• Электролит-наполнитель имеет постоянную плотность за счёт образующихся газов.
• Даже после продолжительного простоя гелевый аккумулятор можно продолжать использовать, если его напряжение составляет 9 вольт и более.

Закономерным является тот факт, что эксплуатация аккумулятора гелевого типа отличается от использования других типов батарей. Существует специфичное устройство для зарядки аккумуляторов с гелевым наполнителем, которое и стоит использовать. Несмотря на популярность и многочисленные достоинства, гелевые аккумуляторы не так распространены сегодня, как бы того хотелось. Далеко не все знают правила зарядки таких батарей, и тяжело найти центр, где бы обслуживались подобные источники питания. Золотое правило зарядки гелевых батарей - постоянный контроль напряжения, которое не должно быть больше установленного порогового. Максимальный уровень напряжения указывается в инструкции к аккумулятору.

Когда, пытаясь зарядить батарею, вы подаете на неё напряжение значительной величины, гелевый наполнитель выделяет большое количество газа. При установленном режиме использования аккумулятор практически не продуцирует газ. Поэтому, придерживаясь правил эксплуатации, гелевую батарею можно применять в закрытом помещении без вреда для здоровья. Гелевый аккумулятор может продолжать правильную работу даже при наличии механических повреждений на нём, что обусловлено структурой электролита. Но, если пустить напряжение, превышающее установленное допустимое на аккумулятор, то наполнитель будет отделяться от пластин в результате действующего на него газа. Это приведет к тому, что ток аккумулятора уменьшится. Восстановить такую гелевую батарею нельзя. Стоит отметить, что сильное образование газа в аккумуляторе может привести к его взрыву.

Чтобы правильно выбрать зарядное устройство для гелевых источников питания автомобиля или мотоцикла, нужно акцентировать своё внимание на главных характеристиках таких батарей.

Во-первых, тип источника питания. Большая часть имеющихся на рынке зарядных устройств создана для использования с аккумуляторами для авто, которые содержат кислотный наполнитель. Такие устройства нельзя применять для того, чтобы зарядить гелевую батарею. Во-вторых, допустимость варьирования током зарядки. Важное свойство, которое характерно далеко не всем устройствам. Для хорошей работы батареи нужен заряд, что составляет 10-15% от её ёмкости. Ток меньшей величины не вредит батарее, в то время как превышающий допустимый показатель - сокращает продолжительность жизни аккумулятора. В-третьих, возмещение температуры. В процессе зарядки температура устройства может возрасти на 10-12 градусов. Без контроля этого процесса батарея перезаряжается, а срок её эксплуатации снижается. В-четвертых, контролируйте уровень напряжения в процессе зарядки. Гелевый аккумулятор правильно заряжается только четко выделенным уровнем напряжения. Обычно для таких источников питания он составляет 14,2 Вольт, а для AGM этот показатель - 14,7 Вольт. Для конкретного аккумулятора эти значения можно узнать в инструкции к нему. В-пятых, возможность проведения процесса заряда в несколько стадий :

• Процесс зарядки происходит под действием постоянного тока и увеличивающегося напряжения;
• Зарядка происходит под действием уменьшающегося тока и постоянного напряжения;
• Заряженность аккумулятора поддерживается пониженным напряжением и слабым током.

В-шестых, рабочая вариация температуры. Многие зарядки работают в температурном промежутке 5-40 градусов. В-седьмых, скорость вентилятора, которую можно выставить. Эта функция уменьшает шум от работы устройства.

Стоит остановиться подробнее на процессе зарядки и восстановления аккумулятора с гелевым наполнителем.

• Нужно снять пластину или скрыть клеммы на крышке источника питания.
• Снять пробки с отверстий для воды, залить в них дистиллят до наполнения.
• Остановить на 3 часа и долить воды, если она осела за это время.
• Подключить аккумулятор к зарядному с учётом показателей напряжения и тока.
• После завершения процесса зарядки, закрутить снятые пробки на аккумуляторе, приклеить пластину.

• Процесс зарядки осуществляется при невысоком уровне напряжения;
• Для зарядки гелевого аккумулятора нужно использовать специализированное зарядное устройство;
• Непосредственно после процесса зарядки не желательно переворачивать батарею;
• Периодически осматривать аккумулятор и заливать в него чистую воду при необходимости.

Итак, аккумуляторы гелевого типа более практичны в использовании, особенно в авто и мотоциклах, чем кислотные. Преимущества их эксплуатации компенсируют более высокую стоимость, в сравнении с традиционными источниками питания. При правильном использовании гелевые аккумуляторы прослужат вам достаточно долго.

Правильная эксплуатации тяговых аккумуляторов

Применяющиеся на уборочной технике свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы делятся на две основные группы: обычные (с жидким электролитом) и гелевые, в которых электролит сгущён до желеобразного (гелеобразного) состояния. Аккумуляторы и той, и другой группы имеют свои преимущества и свои недостатки.

К преимуществам тяговых аккумуляторов с жидким электролитом можно отнести их сравнительно невысокую стоимость и то обстоятельство, что обслуживающий персонал обычно хорошо с ними знаком. К недостаткам относится необходимость выделения специального помещения для зарядки, к которому предъявляются повышенные требования со стороны организаций санитарно-гигиенического и противопожарного надзора. Это вызвано тем, что при зарядке таких аккумуляторов выделяется значительное количество вредных и взрывоопасных газов, что требует устройства в этих помещениях соответствующей вентиляции. Кроме того, при транспортировке аккумуляторов с жидким электролитом, возможно его выплескивание. При эксплуатации этих аккумуляторов необходимо следить за уровнем электролита в них и при необходимости пополнять его дистиллированной водой, которую нужно приобретать или приготавливать.

Гелевые аккумуляторы лишены этих недостатков, что делает возможным производить их зарядку в любом месте. Густой электролит не может выплеснуться ещё и потому, что эти аккумуляторы изготавливаются герметичными, они не требуют пополнения электролита в течение всего срока службы. Единственным, по сути, их недостатком является более высокая, по сравнению с обычными, стоимость при одинаковой ёмкости.

При получении аккумуляторов необходимо убедиться в отсутствии механических повреждений. Перед установкой батарей аккумуляторный отсек должен быть очищен и при необходимости высушен. Для беспрепятственного выхода газов, образующихся при эксплуатации батарей, нужно следить за тем, чтобы вентиляционные отверстия отсека не были закрыты или засорены.

Устанавливая аккумуляторы в отсек, необходимо строго соблюдать их расположение, чтобы мог быть обеспечен правильный порядок их соединении перемычками. После установки всех перемычек и подсоединения проводов от машины соединения следует покрыть смазкой для защиты от коррозии.

В нижеприведённой таблице приведены некоторые характеристики как тех, так и других аккумуляторов, что поможет сделать выбор в пользу той или другой группы.

Техническое обслуживание аккумуляторов с жидким электролитом

Приобретённые или полученные с машиной аккумуляторные батареи необходимо поставить на зарядку. При отсутствии на машине встроенного зарядного устройства нужно подключить внешнее зарядное устройство, чьи характеристики соответствуют параметрам аккумуляторных батарей. Перед началом зарядки нужно отвернуть пробки банок батареи. При зарядке, каждые 2 часа следует контролировать плотность электролита и температуру аккумуляторов. В случае повышения температуры свыше 45оС нужно прервать зарядку, пока температура не снизится. Зарядка считается законченной, когда происходит обильное газовыделение, а напряжение на аккумуляторах и плотность электролита в течение 2-х часов больше не повышаются. Нормальной считается плотность 1,27 г/см3 при положительной температуре окружающей среды. При необходимости плотность электролита доводят до номинальной, добавляя дистиллированную воду или электролит с плотностью 1,4 г/см3. Излишек электролита удаляется резиновой грушей. По окончании зарядки пробки банок нужно завернуть. Аккумуляторы следует содержать в сухом и чистом виде. Попавший на поверхность аккумуляторных батарей электролит смывают водой с последующим высушиванием сжатым воздухом или чистой ветошью.

При попадании электролита на кожу его немедленно надо смыть большим количеством воды, после чего обратиться к медработнику.

Кислотные аккумуляторы с жидким электролитом допускают разряд до 80% от номинальной ёмкости. Чаще всего на машинах имеются указатель степени разряженности батареи и блокировка, отключающая механизмы. Остающейся ёмкости аккумуляторных батарей хватает, чтобы отвести самоходную машину к месту зарядки.

Несоблюдение приведенных правил сокращает срок службы аккумуляторов: перезаряд на 5% – на 10%, а недозаряд на 10% – на 50%!

Хранить аккумуляторы следует в полностью заряженном состоянии, каждый месяц проводя их подзарядку.

Внимание! При использовании внешнего зарядного устройства перед его подключением ознакомьтесь с руководством по его эксплуатации и неукоснительно следуйте ему.

Техническое обслуживание гелевых аккумуляторов

Техобслуживание гелевых аккумуляторов в общем проще, чем аккумуляторов с жидким электролитом, т.к. исключаются многие операции по контролю за состоянием батареи. С другой стороны, при уходе за гелевыми аккумуляторами необходимо соблюдать некоторые дополнительные требования. Так, для их зарядки требуются специальные, соответствующие данной аккумуляторной батарее, автоматические зарядные устройства, которые обеспечивают необходимый режим зарядки и не допускают перезаряда, даже будучи неотключёнными от аккумуляторных батарей. Некоторые модели зарядных устройств допускают перенастройку для зарядки аккумуляторных батарей различного напряжения и ёмкости. Эта перенастройка производится специальным программатором и для её осуществления необходимо обратиться в сервисный центр.

При эксплуатации гелевых аккумуляторных батарей особое внимание нужно обратить на то, что начатый процесс зарядки нельзя прерывать до его завершения, в противном случае в дальнейшем не удастся зарядить аккумуляторы до ёмкости, превышающей ту, которая была достигнута в момент прерывания зарядки.

Обычно на зарядном устройстве имеются три индикатора: красный сигнализирует о подключении зарядного устройства к питающей сети, жёлтый – о частичной, а зелёный – о полной зарядке аккумуляторов. Зарядное устройство можно оставлять подключённым к сети и аккумуляторным батареям сколь угодно долго: автоматика, не допуская перезаряда аккумуляторных батарей, будет только компенсировать ток саморазряда.

Эксплуатация гелевых аккумуляторов возможна при температуре, не превышающей 45оС.

Гелевые аккумуляторные батареи допускают разряд до 60% от номинальной ёмкости. Независимо от степени разряженности, после каждого рабочего цикла аккумуляторы необходимо поставить на зарядку и довести этот процесс до конца.

Так же, как и обычные, гелевые аккумуляторы следует хранить в сухом и чистом виде, желательно при плюсовой температуре. Неиспользуемые длительное время аккумуляторные батареи нужно подзаряжать каждые 3 месяца.

Внимание! При использовании внешнего зарядного устройства перед его подключением ознакомьтесь с руководством по его эксплуатации и неукоснительно следуйте ему.