Уявімо собі автомобіль. 12-вольта акумулятор на 3-5 секунд підключається до стартера, і запускає двигун, який приводить в дію генератор. Від генератора працює електричне обладнання і заряджається акумулятор. Автомобільний стартер споживає велику кількість енергії, але працює всього декількох секунд і тому майже не розряджає акумуляторну батарею. Стартер потужністю 4,8 кВт протягом години витратить 400 Ач, однак якщо він підключається на 15 секунд (що набагато більше ніж потрібно для запуску), то розрядить акумулятор всього 400 / (4 * 60) = 1.66 Ач.
Генератор заповнює такі втрати акумулятора протягом декількох хвилин, тому при нормальному режимі роботи автомобільні акумулятори завжди знаходяться в зарядженому стані і не виконують ніякої роботи.
Умови роботи човнових акумуляторів
На катерах і парусних яхтах акумулятори працюють по-іншому. Яхта більшу частину часу проводить біля пірсу, раз в тиждень або рідше господар заводить двигун, під мотором виходить з гавані і продовжує рух під вітрилами. За винятком часу, коли яхта рухається під мотором, все її електричне обладнання працює від акумуляторів. В результаті акумуляторні батареї розряджаються сильніше, ніж в автомобілі, але через короткий час роботи двигуна заряджаються менше.
На катерах двигун працює довше ніж на парусній яхті і режим експлуатації акумуляторів нагадує автомобільний. Однак, коли двигун вимикають, джерелом енергії стають акумуляторні батареї. Так відбувається на катерах для риболовлі з човновими електромоторами.
Додаткові генератори, що встановлюються на великих катерах, заряджають акумулятори в будь-який час. Але багато власників таких судів воліють використовувати инвертер, завдяки якому на якірній стоянці вони насолоджуються тишею протягом дня.
З наведених прикладів видно, що в певний момент човнове обладнання працює від акумуляторів і глибоко розряджає їх. В результаті режим роботи компонентів бортовий електросистеми - акумуляторів, генератора і зарядного пристрою відрізняється від автомобільного. Тому використання автомобільного устаткування веде до проблем, більшість з яких починаються з акумуляторів.
Два типу човнових акумуляторів
стартові акумулятори
Пусковий струм двигуна доходить до 1000 А. Щоб забезпечити його, всередині стартових акумуляторів встановлюють багато тонких пластин з активним матеріалом низької щільності. Загальна поверхня пластин зростає, час проникнення кислоти всередину пластин зменшується і акумулятор розряджається протягом декількох секунд.
Однак тонкі пластини і пористий активний матеріал не витримують циклічне використання - глибокий розряд і зарядку. З кожним циклом частина активного матеріалу випадає з решітки акумуляторної пластини. Про це не варто турбуватися якщо стартові акумулятори застосовуються за призначенням. У цьому випадку вони рідко розряджаються більше ніж на кілька відсотків ємності і кількість випала активної маси не велика.
Якщо акумулятори використовуються виключно для запуску двигуна і відразу після цього заряджаються від генератора, то автомобільний стартовий акумулятор цілком підходить для установки на човен. Щоб пластини не руйнувалися під впливом тряски на воді, використовуйте надійні акумулятори відомих марок. Ємність акумуляторів і ток холодного пуску повинні відповідати значенням, зазначеним виробником двигуна.
тягові акумулятори
В автономній електричній системі катера акумулятори глибокого розряду працюють як буфер між джерелом струму (генератором, зарядним пристроєм або сонячними панелями) і споживачами. Це означає їх циклічне використання, але циклічне використання, нерегулярне, що відрізняється від роботи тягових акумуляторів в навантажувачах, в яких навантаження передбачувана і виконується за графіком.
Пластини тягових акумуляторів товщі стартових, а в міцні решітки, запресований щільний активний матеріал, який менше обсипається в процесі заряду і розрядки. Грати тягових акумуляторів краще витримують навантаження під час зарядки
Рівень заряду і розряду
Ні стартові, ні тягові акумулятори не слід розряджати на 100%, оскільки навіть дорогі акумуляторні батареї глибокого розряду не пропрацює довго в такому режимі. Однак якщо ви не до кінця розряджається акумулятор, його можливості використовуються не повністю і при заданому споживанні струму знадобляться батареї більшої ємності. Баланс між розміром акумуляторів і глибиною розрядки - розряд до 50% ємності, а при крайніх випадках до 80%.
Виряджені акумулятори заряджаються до 70-80% від повної ємності протягом 1,5-2 годин. При цьому рівень заряду поверхні пластин, які контактують з електролітом, перезаряджаються, а їх внутрішні області залишаються вбраними. Щоб вода і кислота проникли всередину пластин і акумулятор зарядився до 100% потрібно додатково ще близько 4 годин. Чим товщі пластини і чим щільніше матеріал активної маси, тим більше часу йде на повну зарядку
сульфатація
Якщо підключено навантаженні, струм в першу чергу ток береться з поверхні пластин акумуляторної батареї. Стартовий акумулятор перезаряджається негайно, тому внутрішні ділянки його пластин практично не розряджаються і акумулятор відновлює ємність швидко.
Однак якщо залишити частково розряджений тяговий акумулятор, напруга по товщині пластин вирівняється, їх внутрішня частина розрядиться, і зарядка акумулятора займе більше часу. Внутрішні частини пластин розрядженого акумулятора стануть вразливі для сульфатации.
Як заряджати човнові акумулятори
Найчастіше зустрічаються три варіанти використання і зарядки тягових акумуляторів човнових моторів. Знання умов експлуатації допомагає вибрати зарядний пристрій і правильно зарядити тягові акумулятори на човні
Варіант 2. Змішаний режим роботи під час якого відбувається підтримуюча зарядка і короткі неглибокі розряди акумулятора. В цьому режимі зарядний пристрій або зовнішній регулятор генератора часто включаються через неглибоких розрядів і переходять в режим зарядки високим струмом. Тривалість другої стадії роботи зарядного пристрою повинна змінюватися в залежності від рівня розряду акумулятора, щоб не допустити перезарядження.
Варіант 3. Протягом кількох місяців акумулятори не підключаються до навантаження або знаходяться в режимі підтримуючої зарядки. Найчастіше це відбувається під час зимового зберігання. Стан більшості рідко-кислотних акумуляторів швидко погіршується, якщо на протязі тривалого часу підтримує напругу становить 2.3 вольта на осередок. Рекомендується зменшувати напругу до 2.15-2.2 вольт або залишати акумулятора вистачатиме підключеними до зарядного пристрою, регулярно заряджаючи їх. Якщо температура навколишнього повітря 20 градусів або менше, це роблять кожні чотири місяці, при більш високій температурі акумулятори заряджають частіше.
стартовий акумулятор
Стартовий акумулятор кілька разів на день неглибоко розряджається під час запуску двигуна. Кращий спосіб зарядки акумулятора човнового мотора - Неможливо зарядити телефон його зовсім, іноді підключаючи зарядний пристрій при напрузі абсорбції.
На практиці, під час руху стартовий акумулятор з'єднується паралельно з додатковим за допомогою реле або діодного ізолятора і заряджається одночасно з ним.
Через те, що додаткові акумулятори повністю або частково розряджені, у них велика ємність і меншу внутрішній опір, майже весь зарядний струм потече до них. Падіння напруги на ізоляторі і кабелях від генератора до тяговим акумуляторів буде більше ніж від генератора до стартового акумулятора.
Щоб напруга другої стадії зарядки на акумуляторах склало 14,4 вольта, напруга на генераторі підвищиться до 15.4 вольта (падіння напруги 1 вольт від генератора до тяговим акумуляторів). При напрузі 15.4 вольта на генераторі, напруга на стартовому акумуляторі буде 15 вольт. В результаті повністю заряджений стартовий акумулятор замість напруги 13,8 вольт буде знаходиться під напругою 15 вольт.
При такій схемі роботи стартовий акумулятор доведеться міняти раніше. В цьому випадку не рекомендується використовувати для запуску мотора гелеві та AGM батареї. Вони чутливі до перерозряду, при підвищеній напрузі електроліт в них випаровується і акумулятор виходить з ладу.
Стартові акумулятори з рідким електролітом або AGM акумулятори зі спіральними пластинами Optima підходять краще. Рідко-кислотні батареї повинні бути обслуговуються, а Optima не чутлива до перезарядки і має широкий діапазон допустимих напружень зарядки.
Уникнути переразряда допомагають зарядні пристрої постійного струму і пристрої розв'язки з нульовим падінням напруги.
Як зарядити акумулятори човнового електромотора
Стан човнового акумулятора
Існує кілька способів виміряти стану акумуляторів.
щільність електроліту
Електроліт в свинцево-кислотних акумуляторах складається з суміші води і сірчаної кислоти. Коли акумулятор повністю заряджений, активний матеріал в негативній пластині - чистий пористий свинець, а в позитивній оксид свинцю. Концентрація сірчаної кислоти в електроліті і відповідно його щільність в акумуляторі в цьому випадку висока.
Під час розряду сірчана кислота з електроліту взаємодіє з активним матеріалом позитивної та негативної пластин акумулятора, утворюючи оксид свинцю і воду. В результаті концентрація сірчаної кислоти в електроліті і його щільність зменшуються. Рівень розряду акумулятора визначають, використовуючи гідрометр і вимірюючи щільність електроліту. Щільність електроліту зменшується як показано в таблиці.
Під час заряду відбувається зворотний процес і знову утворюється кислота. Через те, що кислота важча за воду, в акумуляторах з рідким електролітом вона опускається вниз і збільшує концентрацію на дні акумулятора. Щільність електроліту на поверхні залишається низькою до тих пір, поки не почнеться газоутворення і бульбашки газу не перемешают електроліт.
напруга акумуляторів
Напруга акумуляторів використовують для грубої оцінки їх стану.
Важливо: акумулятор необхідно кілька годин не заряджати і не розряджати, щоб отримати коректні дані напруги.
батарейний монітор
Лічильник ампер годин відстежує витрата струму, споживаного акумуляторами від зарядного пристрою і віддається ними споживачам. Об'єднання цих даних згодом роботи дає кількість ампер-годин, отриманих або відданих батареєю. Наприклад, струм розряду 10 ампер протягом 2 годин означає, що акумулятор був розряджений на 10 х 2 = 20 Ач
Додатково в пам'яті монітора зберігаються події, які можуть пошкодити акумуляторів або навпаки вимагають нагадування при обслуговуванні акумуляторів. До таких подій належать
- Занадто висока напруга
- Занадто низька напруга
- Кількість циклів розряду заряду
- 100% розряд
- 100% заряд
Через регулярні інтервали часу батарейний монітор зберігає стан акумулятора в пам'яті, щоб при необхідності відтворити історію використання батареї.
Цифровий тестер акумуляторів
На 10 секунд створює для акумулятора навантаження в 125 А. Акумулятор повинен одночасно видавати необхідний струм і утримувати напругу.
