Нужно ли разряжать аккумулятор ?
Чтобы автомобильный аккумулятор работал дольше, а также для определения остаточной емкости и восстановления, его надо периодически полностью разряжать.
Представленное здесь разрядное устройство позволяет производить измерение емкости аккумуляторов, как новых так и Б/У. Описание принципа работы схемы разрядки аккумулятора в конце страницы.
А сначала немного «теории»:
Срок службы батареи зависит от условий ее эксплуатации и определяется не годами или месяцами работы, а количеством циклов заряд-разряд. Количество этих циклов уменьшается с увеличением глубины разряда батареи и времени пребывания ее в разряженном состоянии. Нахождение АКБ в разряженном или слабо заряженном состоянии вызывает необратимые последствия и снижает срок ее службы. Срок службы аккумуляторов в годах – значение очень приблизительное, рассчитанное для «тепличных» условий работы. В рекламе может быть написано, что срок службы аккумуляторов составляет 10 лет, но не указано, что этот срок будет реальным при пяти циклах заряда-разряда в месяц и глубине разряда 30-40%. Надо также учитывать, что в процессе работы уменьшается емкость аккумулятора. Признаками окончания срока службы аккумулятора являются уменьшение времени заряда (быстрый рост напряжения) и быстрый разряд. Характеристики АКБ производители дают при температуре 20 — 25 °С. При эксплуатации за рамками этих температур характеристики меняются в худшую сторону.
В настоящее время существует большое количество типов батарей имеющих свои зарядно-разрядные характеристики, но подавляющее большинство типов автомобильных аккумуляторов считается полностью разряженными, когда напряжение на нагрузке упадет до 10,2 вольта – по 1,7 вольта на каждой банке.
Таким образом, конечное напряжение автомобильной АКБ, как правило, равно 1,7 Вольт на элемент и для 12-ти вольтовой автомобильной батареи составляет 10,2 вольта; для 6-ти вольтовой — 5,1В; для 24-х вольтовой — 20,4В. Максимальное напряжение кислотных АКБ должно быть 2,5 В на элемент, 15 В для 12-ти вольтовой батареи.
На степень заряженности влияет множество факторов, и точно ее могут определить только специальные разрядные устройства с встроенным микропроцессорным контроллером.
В промышленных разрядно-диагностических устройствах рекомендуют токи разряда, составляющие одну пятую часть от номинальной емкости АКБ (получается делением емкости батареи на 5): Пример: при емкости 60 Ач, рекомендуемый ток разряда = 12 А. Такие устройства с микропроцессорными контроллерами имеют расширенные функции по восстановлению и проверке работоспособности АКБ.
Самый простой, но очень приблизительный метод определения степени заряженности «не убитого» стартерного аккумулятора с жидким электролитом состоит в измерении цифровым вольтметром напряжения на клеммах аккумулятора. Измерение производят после выдержки отключенной от всех нагрузок АКБ не менее двух -трех часов: 100% — 12.70 Вольт; 80% — 12.46V; 60% — 12.28V; 50% — 12.20 V; 40% — 12.12; 30% — 12.04; 20% — 11.98; 10% — 11.94 Вольт.
Самый простой вариант разрядки в домашних условиях – это подключение к аккумулятору вольтметра и нагрузки. В качестве нагрузки используют 3-5 автомобильных ламп накаливания указателя поворотов мощностью 21 Вт включенных параллельно, либо одну ближнего света на 55-60 Вт. Купить такие лампы пока-что можно очень дешево, ипользуя самые неходовые, например двухспиральные 21+5(4) Ватт.
Перед разрядкой аккумулятор надо зарядить.
Внимание! Подключенные к аккумулятору лампы имеют высокую температуру, что может привести к ожогам или оплавлению окружающих предметов.
Лампы размещают на диэлектрической поверхности с низкой теплопроводностью, например на кафельной плитке.
При использовании в качестве нагрузки трех ламп на 21 ватт, включенных параллельно средний ток разряда составляет 4,5 А, для четырех ламп средний ток составит 6А. Теперь самое главное не пропустить момент, когда показания на вольтметре достигнут 10,2 – 10, 5 вольт, а это значит, что аккумулятор разряжен полностью – надо быстро отключить нагрузку и подключить его к зарядному устройству.
Если засечь время от начала разряда до конечного напряжения, то можно рассчитать емкость аккумулятора , умножив время (в часах) на средний ток разряда (в амперах).
Главный недостаток такого способа разряда в необходимости постоянного контроля показаний вольтметра: в конце разряда напряжение на АКБ уменьшается очень быстро и, если пропустить момент отключения, то можно «убить» аккумулятор. Поэтому и было сделано это простое автоматическое разрядное устройство, которое отключает нагрузку при полном разряде и фиксирует время разряда. Остается умножить время на средний ток и реальная емкость АКБ известна. Есть, конечно, один ньюанс: аккумулятор заряжен не полностью (зависит от зарядного устройства) и расчетная емкость будет ниже фактической. Поэтому после зарядки лучше измерить плотность электролита (при темрературе 20-25 градусов). Эта процедура должна производиться с особой аккуратностью и не пригодна для необслуживаемых АКБ. Напряжение заряженной ячейки в состоянии покоя в разомкнутой цепи при плотности 1,26 кг/дмз составляет 2,1В.
Описание схемы, конструкция и настройка разрядного устройства для аккумуляторов
Схема собрана на макетной плате.
R1 – 1…4k7; R2 – 2k; R3 – 1k; R4 – 430; R5 – 100; R6 – 560; R7 – 3k9; C1, C2 – 0,1…0,33; K1 – CMA3 12VDC (792H) 30A; K2 – РГК15.3 (5-6v); DA1 – 7806; DA2 – LM324A; VT1 – кт972А. Вместо реле К2 можно поставить любое маломощное реле на 12 Вольт, подключив его параллельно нагрузке.
В качестве таймера разряда можно использовать любой кварцевый электро-механический будильник или настенные часы с питанием от батарейки АА. Для этого надо подключить маломощное реле на 12 вольт и контактом разрывать питание электромеханических часов, предварительно установив стрелки на 12 часов. После полного разряда реле отключится, часы остановятся и покажут время разряда. Контакт реле К2 с помощью проводов припаивается к кусочку двухстороннего стеклотекстолита, на одной стороне которого сделана фаска, чтобы его легко можно было вставить между батарейкой и контактом в часах.
Rн — две автомобильные лампы накаливания: одна на 55Вт, другая на 21Вт. Лампа на 21 Вт включена постоянно и ипользуется для тренировки и определения емкости аккумуляторов от ИБП на 12 вольт емкостью 7-12 A/h, а лампа на 55Вт подключается тумблером, средний ток разряда составляет 6 А и в таком режиме происходит диагностика и восстановление АКБ емкостью 55-75 Ампер-часов.
Кнопка S1 служит для запуска процесса разряда, цепочка R1 — VD1 нужна для настройки разрядного устройства от маломощного регулируемого источника питания при отключенных нагрузочных лампах. Стабилизатор DA1 служит для создания опорного напряжения, питания компаратора DA2 и реле K2. Делители напряжения R2 – R3 и R4 – R5 – R6 определяют порог отключения нагрузки от аккумулятора. Транзистор VT1 — ключ включения/отключения реле К1. Компаратор DA2 управляет включением/отключением нагрузки при заданном напряжении (10,2В) на аккумуляторе. На делителе R2-R3 напряжение в три раза меньше напряжения на аккумуляторе, то есть при Uakk = 10,2 V напряжение на выводе 12 DA2 составляет 3,4 вольта и это пороговое напряжение нужно выставить с помощью R5 на выводе 13 DA2.
Сделать стабилизатор тока разряда не составляет технических трудностей, но для тренировки АКБ и определения емкости с погрешностью 10% достаточно мощность ламп нагрузки разделить на 12 вольт и умножить на 0,9. Это будет средний ток разряда, который надо умножить на время разряда. Так, для данного устройства, мощность ламп составляет 76Вт, ток при 12 В будет 6,33 А, плюс ток, потребляемый схемой (в основном обмотка К1) порядка 0,2 А. 6,53 В умножаем на 0,9 и получаем 5,87 А. При времени разряда 10 часов емкость аккумулятора 58,7 А/час, при времени 6 часов — около 35 А/часов.
Для настройки необходим цифровой мультиметр и регулируемый источник постоянного напряжения
Процесс настройки заключается в следующем:
Параллельно кнопке и контакту реле К1 подключается тумблер или устанавливается перемычка,
Схема с отключенными лампами нагрузки подключается к регулируемому стабилизированному блоку с выходным током > 0,3A. В таком варианте основным потребителем является обмотка реле К1 с током потребления 0,15…0,25 А в зависимости от типа.
К выходу БП подключается цифровой мультиметр и выставляется напряжение 10,2 вольта. Резистором R5 достигается срабатывание реле.
После этого напряжение БП многократно изменяется в диапазоне 9 -11 вольт и резистором R5 порог срабатывания подгоняется до 10,2 В +/- 0,1В. Далее тумблер или перемычка удаляются, на БП устанавливается напряжение 12В, нажатие на кнопку должно включить реле. Медленно уменьшая напряжение, убедитесь, что отключение реле К1 происходит при напряжении 10,2 вольта. Теперь подключите лампы к схеме.
Схема регулируемого блока питания собрана на LM317T в стандартном включении. Единственное отличие – два переменных резистора, один для грубой, другой для точной регулировки напряжения. Резистор номиналом 680 Ом устанавливают в среднее положение, резистором 6,8 кОм выставляется напряжение 10,2 вольта. При этом напряжении диапазон регулировки «точного» резистора +/- 1,3 вольта.
Порядок работы с устройством
1) Замерьте напряжение на АКБ. Если напряжение меньше 11 вольт, произведите подзарядку.
2) Установите стрелки электромеханических часов на 12:00
3) Подключите аккумулятор к разрядому устройству соблюдая полярность.
4) Нажмите кнопку «Старт». Загорится светодиод и нагрузочные лампы.
5) Разряд прекратиться, когда напряжение АКБ достигнет конечной величины.
Следует знать, что напряжение разряженной батареи будет возрастать после отключения нагрузки, поэтому при нажатии кнопки старт через некоторое время после автоматического отключения разрядка опять сработает, но будет продолжаться очень короткое время.
6) Разрядка может быть временно приостановлена отключением одной из клемм.
7) После первого цикла разряда произведите полный заряд АКБ током, величиной 1/10 емкости аккумулятора.
8)Перед началом контрольного разряда температура электролита должна быть в пределах 18…27°С.
9) Повторите пункты 2), 3), 4)
10) После прекращения разряда определите фактическую емкость АКБ перемножением среднего тока нагрузки на время разряда.
11) Обязательно произведите полный заряд!!
Окончательный полный заряд автомобильных батарей производится нормальным зарядным током с соблюдением всех правил, с доводкой плотности электролита в конце заряда.
Если фактическая емкость аккумулятора менее 50%, чем заявленная производителем, будьте готовы к замене аккумулятора
Любой автомобильный аккумулятор нужно подзаряжать — это своего рода аксиома! После пуска двигателя потери энергии восполняет генератор автомобиля, но не всегда! Например, в холодный пуск, когда температура за бортом с крайне низкими показателями -20, — 30 градусов. АКБ охлажден и он не может нормально брать энергию, его нужно разогреть, и если вы передвигаетесь на короткие дистанции, получается недозаряд вашей батареи. Вследствие чего, может развиваться сульфатация пластин и уменьшение емкости. В общем один раз в три месяца (а может быть и чаще) нужно подзаряжать аккумулятор и ясное дело, что для этого нужно зарядное устройство! Но вот как его выбрать? Ведь батареи бывают различных технологий? В этой статье будет подробное руководство. Однозначно полезно, так что читаем – смотрим …
Конечно, сейчас аккумуляторы шагнули очень сильно вперед, если не брать AGM, GEL и EFB технологии, то даже обычные батареи подразделяются на три основных подвида – это сурьмянистые, кальциевые и гибридные. Если сурьмянистые, это зверь на наших прилавках достаточно редкий, потому как он безнадежно устарел, то вот кальциевые и гибридные очень широко приставлены на наших полках. И вот для каждого АКБ нужно правильное зарядное устройство, ведь скажем кальциевый многие производители рекомендуют заряжать токами в 16 – 16,5В. А это уже как понимаете совершенно другие ЗУ!
КЛАССИЧЕСКИЙ ЗАРЯД
— Батарею ЖЕЛАТЕЛЬНО заряжать 10% от ее емкости. Например, 60Ач, нужно заряжать 6 Амперами.
— Нужно учитывать напряжение вашего АКБ, бывают как на 12 так и на 24 Вольта
— Напряжение должно выставляться — чтобы шел заряд! ПОЯСНЮ. НА 12 Вольтовую версию нужно подавать 13,2 – 14В (именно столько дает генератор), если заряд будет идти с 12,7 – 12,8В то заряжаться аккумулятор не будет, либо будет но очень медленно
— Щадящий режим заряда. Лично я всем всегда РЕКОМЕНДУЮ заряжать в так называемом щадящем режиме, это примерно 3 – 4 % от емкости. То есть если 60Ач, ставим примерно 2 – 3А и заряжаем пока не упадет зарядный ток до 0,5А
Эта инструкция подходит для большинства типов АКБ, но не для всех. Поэтому если вы выберете зарядное устройство которое с максимальным напряжением в 14,5В, то современные варианты оно не сможет запитать.
ИМПУЛЬСНОЕ ИЛИ ТРАНСФОРМАТОРНОЕ
Сейчас существует всего два типа Зарядных устройств:
1) Трансформаторное
2) Импульсное
Трансформаторные это устаревшие модели, которые основаны (как понятно из названия) на трасформаторах. Они громоздкие, тяжелые и сейчас практически не выпускаются. Плюсами этих моделей можно назвать надежность и отказоустойчивость.
Импульсные модели – намного легче и компактнее, и что самое важное они дешевле, сейчас просто наводнили рынок. С развитием технологий они также стали достаточно стабильными и отказоустойчивыми.
СМОТРИМ НА СВОЙ АККУМУЛЯТОР
Соответственно исходим из своих задач, то есть если вы используете старые батареи, может быть еще и сурьмянистые, то для них подойдет практически каждое зарядное устройство. А вот если у вас кальциевый или тем более GEL – AGM батареи ЗУ должно быть абсолютно другим, более совершенным.
Например сурьмянистый вариант — если на него подать напряжение больше 14,2В он закипит, причем очень интенсивно.
Также кальциевые АКБ, заряжаются током выше 16В, не каждое устройство может его выдать.
Большим плюсом будет система десульфатации, при ее помощи вы сможете восстановить батарею (если это еще возможно).
Я хочу отметить, что чем совершеннее зарядное устройство, тем больше вариантов оно сможет зарядить или даже восстановить.
ЗАРЯДНОЕ И ПУСКО-ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
При выборе стоит отметить, что на рынке уже довольно давно существует два типа агрегатов:
1) Обычные зарядные системы – они банально заряжают аккумуляторы.
2) Пуско-зарядные системы – они не только восполняют заряд, но могут и запустить автомобиль с полностью дохлым АКБ.
Многие могут подумать что обычное ЗУ, также может запустить автомобиль – НО ЭТО НЕ ТАК! Они не обладают высокими токами пуска, и банально могут сгореть. Ведь когда запускается автомобиль, он кратковременно потребляет сотни ампер, например среднее значение для легкового авто, это около — 300 Ампер, а в зимний период возможно еще больше. Именно такой ток и может отдать пуско-зарядное устройство.
АВТОМАТ, НЕ АВТОМАТ
Лично для меня качественное зарядное устройство, это то в котором я могу руками контролировать от и до. Например, напряжение, силу тока, время заряда и т.д. Однако сейчас на рынке очень много, так называемых автоматов (автоматических зарядных устройств). Обычно китайского производства, с сомнительным качеством. Собственно никаких обозначений на них нет, не вольтажа, не ампеража – просто подсоединил и он автоматом должен зарядить ваш АКБ! Должен, но не обязан! Также от куда ему знать какой тип аккумулятора к нему подсоединили? ДА банально вы даже не сможете проконтролировать какое сейчас напряжение на клеммах!
Конечно такие варианты большая помощь для новичков, которые вообще ничего не понимают в таких системах! Получается, как у сотового телефона, подключил клеммы и забыл, в этом есть немного рациональности. Однако если берете такие системы, то берите серьезных фирм, хотя бы таких как BOSCH.
Как я уже писал сверху лично я за контролируемый вариант. Люблю сам выставлять токи и напряжение, задавать алгоритмы (кстати, все серьезные ЗУ сейчас программируются). Например, для кальциевых АКБ, нужны так называемые качели — если утрировать, когда ток несколько минут один, с одним напряжением, а вот следующие несколько минут другой, с другим напряжением. Дешевые автоматы по умолчанию на это не способны.
РЕЖИМ ДЕСУЛЬФАТАЦИИ
Это реально полезный режим. От жаркой погоды, либо от глубоких разрядов на пластинах может образовываться сульфаты серной кислоты, при этом плотность электролита будет падать. Эти сульфаты запечатывают пластины и емкость аккумулятора значительно падает. Иногда потеря емкости может быть в 70 – 80%! При таких показателях нельзя запустить двигатель автомобиля.
Удалить эти сульфаты достаточно сложно. Однако есть такие устройства, которые делают это в штатном режиме, циклами заряда – разряда. Просто ставите свою батарею, и она стоит несколько часов, а скорее всего и дней. Сульфаты разбиваются, поверхность пластин становится чистой, емкость восстанавливается. Нужно отметить очень полезный режим.
ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ АКБ
Многие батареи так сказать необслуживаемые, их нельзя вскрыть (без хирургического вмешательства) и реально нельзя понять, когда из строя вышла одна из банок. Бывает ее банально перемкнуло. Если в обслуживаемой батареи вы выкручиваете одну пробку и видно темный электролит, то в необслуживаемой – так сделать нельзя. Хотя напряжение упадет до 10 – 10,5В. Так вот современные зарядные устройства могут определять замкнутую банку и констатировать приговор, так же полезная функция.
ЗАМЕР И КОНТРОЛЬ ЁМКОСТИ БАТАРЕИ
Опять же не все зарядные устройства, а только самые продвинутые, могут показывать емкость батареи. Причем как остаточную, так и ту которую они берут. Очень полезная функция. То есть вы наглядно сможете увидеть, сколько забрала ваша батарея, сколько Ампер за какое время.
ТЕПЕРЬ ДАВАЙТЕ ПОДВЕДЕМ ИТОГ:
Итак, давайте пробежимся по основным этапам при выборе зарядника для автомобиля:
— 12 или 24 Вольта. Зачастую если у вас легковая машина, хватит и 12 Вольтовой системы.
— Автомат – не автомат. Лично я советую вручную настраиваемый агрегат.
— Зарядное или пуско-зарядное устройство. Если у вас есть свой гараж, то пуско-зарядное устройство не будет лишним. Оно запустит двигатель вашего авто, даже если аккумулятора вообще нет. Однако и стоит такой агрегат почти в два раза дороже.
— Возможность заряда AGM, GEL и кальциевых батарей. НА многих современных ЗУ будет указываться такая информация. ЭТО ПОЛЕЗНАЯ ФУНКЦИЯ. Потому как АКБ сейчас развиваются. Зачастую это значит подача напряжения от 15 до 16,5Вольт.
— Наличие режима десульфатации.
-Программируемый заряд. Полезно будет если можно запрограммировать цикл заряда, то есть сейчас подается один ток и напряжение, через несколько минут другой и т.д.
Собственно это все функции, я специально не указывал на производителей потому их реально много, даже на нашем Российском рынке есть очень неплохие устройства, типа ОРИОН ВЫМПЕЛ, AirLine и т.д. (они очень гибко программируются). Также многие меня спрашивают можно ли заряжать IMAX B6 автомобильные батареи? Конечно можно, этот прибор вообще универсален. Главное подобрать правильный блок питания и выставить правильную программу.
ВОТ СОБСТВЕННО И ВСЕ.
НАДЕЮСЬ ЭТА СТАТЬЯ ОКАЗАЛАСЬ ДЛЯ ВАС ПОЛЕЗНОЙ.
Такой блок питания был создан после того, как сгорел мой лабораторный БП, который прослужил всего пару месяцев. Было решено из подручных средств собрать мощный сетевой ИБП, который при желании можно было использовать в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов.
За основу была взята схема полумостового инвертора на драйвере IR2153. По идее, такой инвертор можно собрать из подручного хлама, почти все основные компоненты можно снять из компьютерного блока питания.
На входе питания собран простой сетевой фильтр, пленочные конденсаторы 0,1мкФ подобраны с рабочим напряжением 400 Вольт до и после дросселя, сам дроссель выпаян из платы компьютерного блока питания. На кольце намотаны две независимые обмотки проводом 0,9мм, количество витков каждой обмотки — 10.
Термистор на входе питания защищает полевые ключи от бросков напряжения во время включения схемы.
Диодный мост — можно взять готовый или же собрать из 4-х выпрямительных диодов с обратным напряжением не менее 400 вольт и током 1,5-3 А, в моем случае использован готовый диодный мост на 600 Вольт 4А.
От емкости электролитов зависит основная мощность, электролиты легко можно найти в любом компьютерном блоке питания. Мощность инвертора с таким раскладом компонентов составляет порядка 200ватт.
Трансформатор тоже был взят готовый, от того же компового блока питания. Поскольку ИБП должен работать в качестве лабораторного БП, то диапазон выходных напряжений должен быть широким. Трансформатор от компьютерного БП позволяет получить 24 Вольт без переделок, чего вполне достаточно для штатных радиолюбительских дел. Увеличить выходное напряжение можно двумя способами — повышением рабочей частоты генератора или же перемоткой импульсного трансформатора.
Ограничительный резистор 47К брать с мощностью 2 ватт, он обеспечивает питание микросхемы, номинал резистора может отклоняться на 10% в ту или иную сторону.
В качестве диодного выпрямителя использована мощная сборка Шоттки, которая в себе содержит два мощных диода по 30А.
После выпрямителя напряжение сглаживается конденсатором 50Вольт 1000мкФ, чего вполне достаточно, но при желании можно увеличить емкость.
Полевые ключи обязательно должны быть высоковольтными, можно использовать ключи типа IRF740/IRF840 и другие.
Хочу также заметить, что мощность такого блока питания можно поднять до 400 ватт, при этом заменяя только электролиты, крайне не советую повышать мощность более 500 ватт.
Какой же блок питания без защиты от КЗ? Изначально думал реализовать защиту в первичной цепи схемы, но это будет уже трудно настраиваемая схема, поскольку у многих возникают проблемы связанные именно с защитой, а поскольку изначально мне захотелось собрать устройство, которое бы могли повторить радиолюбители не имеющие нужного опыта работы с ИИП, то решил отказаться от идеи, этим не портить и не усложнять основную схему.
Сама защита реализована на отдельной плате, состоит из двух транзисторов. Номиналом шунта можно грубо настроить ток срабатывания защиты, номиналом переменника, можно более точно настроить на нужный ток срабатывания.
При КЗ и перегрузке блока питания, загорится индикатор и питание отключается, блок выходит из защиты моментально, при отсутствии кз или перегруза на выходе.
Полевой транзистор практически любой, с током 20-100A, можно использовать ключи типа irfz44, irfz40, irfz24, irfz46, irfz48, irf3205 и другие.
Регулятор мощности — одна из важнейших частей блока питания. За основу взял схему ШИМ регулятора, поскольку такое управление имеет очень много плюсов.
. 
ШИМ — регулятор построен на таймере 555 и мощном ключе IRFZ44, напряжение плавно можно регулировать от . до максимального выходного напряжения с трансформатора.
Данный блок справляется с любыми задачами, которые могут возникнуть в радиолюбительской практике — легкий, мощный и компактный, вольт/амперметр будет цифровым, заказан отдельно на интернет магазине, будет установлен на блок в ближайшее время.
