Аккумуляторные батареи
Электрический АККУМУЛЯТОР — химический источник тока многоразового действия, основная специфика которого заключается в обратимости внутренних химических процессов, что обеспечивает его многократное циклическое использование (через заряд-разряд) для накопления энергии и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования.
Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда, то есть пропусканием электрического тока в направлении, обратном направлению тока при разряде.
Несколько аккумуляторов, объединённых в одну электрическую цепь, составляют аккумуля́торную батарею.
Основной характеристикой аккумулятора является ЕМКОСТЬ, т.е. его максимально возможный полезный заряд. Измеряется емкость в Амперчасах (Ач).
Аккумуляторы изготавливают из различных составов электролита и материалов электродов.
Наиболее распространены следующие виды аккумуляторов:
1. Свинцово-кислотные (Lead Acid). Область применения: троллейбусы, трамваи, воздушные суда, автомобили, мотоциклы, электропогрузчики, штабелеры, электротягачи, аварийное электроснабжение, источники бесперебойного питания.
2. Никель-кадмиевые (NiCd). Область применения: замена стандартного гальванического элемента, строительные электроинструменты, троллейбусы, воздушные суда.
3. Никель-металл-гидридные (NiMH). Область применения: замена стандартного гальванического элемента, электромобили.
4. Литий-ионные (Li‑ion). Область применения: мобильные устройства, строительные электроинструменты, электромобили.
5. Литий-полимерные (Li‑pol). Область применения: мобильные устройства, электромобили.
6. Никель-цинковые (NiZn). Область применения: замена стандартного гальванического элемента.
По мере исчерпания химической энергии напряжение и ток падают, аккумулятор перестаёт действовать. Зарядить аккумулятор (батарею аккумуляторов) можно от любого источника постоянного тока с большим напряжением при ограничении тока. Наиболее распространённым считается зарядный ток (в амперах) в 1/10 номинальной ёмкости аккумулятора (в ампер⋅часах),однако эта величина не имеет никакого научного обоснования. Многие типы аккумуляторов имеют различные ограничения, которые необходимо учитывать при зарядке и последующей эксплуатации, например NiMH-аккумуляторы чувствительны к перезаряду, литиевые — к переразряду, напряжению и температуре. NiCd- и NiMH-аккумуляторы имеют так называемый эффект памяти, заключающийся в снижении ёмкости, в случае когда зарядка осуществляется при не полностью разряженном аккумуляторе. Также эти типы аккумуляторов обладают заметным саморазрядом, то есть они постепенно теряют заряд, даже не будучи подключенными к нагрузке. Для борьбы с этим эффектом может применяться капельная подзарядка (подзарядка малым током).
Таблица примерного времени резерва, час.
|
Емкость АКБ, Ач |
Нагрузка, Вт |
|||||||||
|
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
|
|
2х45 |
9,4 |
4,1 |
2,3 |
1,5 |
1,4 |
1,2 |
1,1 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
|
2х65 |
16,2 |
7,1 |
4,4 |
3 |
2,3 |
1,6 |
1,4 |
1,3 |
1,2 |
1,1 |
|
2х100 |
27,1 |
11,6 |
7,3 |
5,2 |
4,1 |
3,1 |
2,4 |
2,2 |
2 |
1,5 |
|
2х120 |
32,4 |
14,5 |
9,4 |
6,1 |
5,1 |
4,1 |
3,1 |
2,5 |
2,3 |
2,1 |
|
2х150 |
40,5 |
17,4 |
11,2 |
8,2 |
5,6 |
5,1 |
4,2 |
3,3 |
2,6 |
2,4 |
|
2х200 |
54,2 |
24,5 |
15,5 |
12,3 |
9,1 |
6,5 |
5,5 |
5,1 |
4,3 |
3,5 |
В системах бесперебойного питания и электрических станциях на солнечной и ветряной энергии рекомендуется использовать свинцово-кислотные АКБ следующих типов:
- Герметичные (необслуживаемые VRLA GEL и VRLA AGM)
- Открытого типа (жидкостные, обслуживаемые)
- L-16
Другие типы АКБ (например NiCad или 36-вольтовые АКБ) могут быть использованы с контроллерам TriStar при соответствующем компьютерном программировании особенных алгоритмов заряда.
Мы рекомендуем использовать только стандартные свинцово-кислотные АКБ.
Герметичные АКБ (необслуживаемые, закрытого типа)
АКБ закрытого типа представляют собой класс свинцово-кислотных АКБ с клапанным регулированием выделяемых газов (VRLA - Valve Regulated Lead-Acid). Основные характеристики данного класса АКБ - это внутренняя иммобилизация электролита и рекомбинация кислорода. По мере заряда выделяемый кислород рекомбинируется внутри элементов для предотвращения потерь воды.
Существует 2 типа закрытых АКБ, используемых в солнечных системах:
AGM (Absorbed Glass Mat):
В данных АКБ электролит находится в стеклопластиковых капсулах между свинцовыми пластинами. Для некоторых новых моделей AGM-АКБ рекомендовано напряжение заряда в 2.45 В=/элемент (14.7 В=). Обычно рекомендуемое напряжение заряда для данных АКБ - 14.4-14.5 В=
AGM-АКБ более подходят для систем с неглубокими разрядами, нежели для использования в режимах ежедневного циклирования. Данный тип АКБ не рекомендуется выравнивать, так как при этом выделяемый и уходящий наружу через клапана газ не восполняется. Также при слишком высоких температурах может произойти вытекание электролита, а эксплуатация данных АКБ при температуре выше 33?С может снизить срок их службы до 50%.
Для данного типа АКБ важно не превысить их способность к рекомбинации кислорода. Оптимальная температура эксплуатации - от 5 до 35?С.
GEL:
Гелевые АКБ в целом схожи с AGM. В гелевых АКБ к электролиту примешаны специальные добавки на основе силикона для уменьшения его текучести. Как и для AGM, для гелевых АКБ важно не превышать напряжения заряда. При установке системы необходимо свериться с рекомендуемыми параметрами заряда, данными в руководстве по эксплуатации. Обычно напряжение заряда для гелевых АКБ - 14.1-14.5 В=. Дизайн гелевых АКБ очень чувствителен к перезаряду.
Для обоих типов АКБ важным условием эксплуатации является 100% рекомбинация газов внутри АКБ. Тем самым предотвращается потеря воды. Выравнивание не производится, однако время от времени может быть полезным кратковременный "ударный" заряд для балансировки потенциалов между индивидуальными элементами.
Прочие типы герметичных АКБ
Автомобильные и "необслуживаемые" АКБ являются также аккумуляторами закрытого типа. Данные АКБ здесь не рассматриваются, так как при использовании в солнечных системах их сроки эксплуатации очень непродолжительны.
Промышленные АКБ открытого типа (жидкостные, обслуживаемые или малообслуживаемые)
АКБ открытого типа поставляются на объект без электролита и заполняются им после установки. Малообслуживемые АКБ оснащаются специальными рециркуляционными клапанами, которые позволяют проводить сервис один раз в год. Данный тип АКБ характеризуется значительно более длительными сроками эксплуатации и способностью переносить более глубокие и частые разряды. Периодическое выравнивание (эквализация) - заряд высоким напряжением - позволяет время от времени приводить АКБ к "новому" состоянию.
Промышленные малообслуживаемые АКБ необходимо устанавливать только в технических помещениях с нормальной вентиляцией. Из-за более высоких емкостей данные АКБ подходят для резервирования таких объектов, как больницы, бензоколонки, большие котельные, офисы, банки и т.п.
