Зарядка акумуляторних батарей. Доливання та заміна електроліту

Однією з найбільш важливих умов коректної роботи, хорошої віддачі і тривалого терміну служби акумуляторної батареї є її правильний заряд. Це стосується абсолютно всіх акумуляторів: будь то потужні промислові великої ємності, або ж крихітні батарейки в Ваших мобільних.

Як заряджати акумулятор?

Отже, давайте розберемося, що вдає із себе правильний заряд акумуляторної батареї. Для початку хочемо звернути увагу на одне загальне правило, що стосується ВСІХ БЕЗ ВИКЛЮЧЕННЯ видів акумуляторів, відомих науці: чим менше раз розряджається акумулятор і чим менш глибоким є кожен окремо взятий його розряд, тим більшим буде термін його служби.

Щоб правильно заряджати акумулятор потрібно розуміти, в якому режимі він у Вас експлуатується.

Буферний режим роботи

Найяскравіший приклад буферного режиму роботи акумулятора - ДБЖ (джерело безперебійного живлення, він же UPS). В ДБЖ акумуляторна батарея знаходиться на постійній підзарядці і віддає енергію лише тоді, коли пропадає електрика в мережі, а як тільки вона з'являється, акумулятор тут же заряджається. Це самий щадний режим роботи і саме в буферному режимі, як ми вже говорили, акумулятори служать довше за все (наприклад, наші батареї EverExceed серії ST, вироблені за технологією AGM нового покоління, мають термін служби в буферному режимі при Т=20^оС - 12 років).

Циклічний режим роботи

Приклад циклічного режиму використання АКБ - підлогомиюча машина, дитячий електромобіль в парку атракціонів, або ж система автономного електроживлення з використанням альтернативних джерел енергії (сонячних батарей, вітряків і т.д.). Акумулятори в цих додатках розряджають-заряджають як мінімум 1 раз на добу. Такий режим є найбільш суворим, і термін служби АКБ тут вже обчислюється не роками, а кількістю циклів розряд-заряду і їх глибини. Згадані раніше акумулятори EverExceed серії ST можуть забезпечити до 600 циклів глибокого 100% розряду (звичайні ж AGM-акумулятори - не більше 280).

Як правильно заряджати акумулятор в буферному режимі:

Всім відомо, що номінальна напруга одного елемента в свинцево-кислотних АКБ = 2Вольта (відзначимо, що на практиці вона зазвичай ніколи не дорівнює строго 2 В, але для простоти застосовується саме таке число). У побуті найчастіше використовуються акумуляторні батареї напругою 6 Вольт (3 елементи) і 12 Вольт (6 елементів).

В буферному режимі напругу заряду слід виставити на рівні 2,27 - 2,30 Вольт на елемент (тобто для 12-вольт це 13,6 - 13,8 В, а для 6-вольта - 6,8 - 6,9 В). Це підходить як для AGM, так і для гелевих батарей.

Струм заряду повинен бути обмеженим в величину, рівну 30% від номінальної 10-годинний ємності акумулятора, виражену в Амперах (для гелевих акумуляторів - 20%). Наприклад, для батареї з ємністю С₁₀ = 100 Аг обмеження струму заряду має становити 30А (для гелевих АКБ - 20А).

Як правильно заряджати акумулятор в циклічному режимі:

Напруга заряду:

2,4 - 2,45 В / ел. (14,4 - 14,7 В на 12-вольтову батарею або 7,2 - 7,35 В на 6-вольтову) - для AGM-акумуляторів;

2,35 В / ел (14,1 В на 12-вольтову батарею або 7,05 В на 6-вольтову) - для гелевих акумуляторів.

Струм заряду:

20% від С₁₀ (для батареї ємністю 100 Ач - це 20 А).

Скільки повинен тривати заряд батареї

Тривалість заряду залежить від початкової зарядженості (розрядженості) батареї. Спочатку йде швидкий заряд (бустерний), але в міру насичення струм знижується, доходячи до мінімуму при досягненні повної зарядженості АКБ. Критерій повної зарядженості - падіння струму, який приймає акумулятор, до 2 - 3 мА на кожну Аг ємності батареї (при буферному заряді). Наприклад, для тієї ж С₁₀ = 100 Аг батареї падіння струму зарядки до 200 - 300 мА буде означати, що батарея майже повністю заряджена. Щоб довести рівень заряду АКБ до 100%, слід продовжувати зарядку таким міні-струмом ще близько 1 годину. Зазвичай, повністю розряджена батарея заряджається за 10 годин в циклічному режимі або за 30-48 годин в буферному.

Слід врахувати, що для повної зарядки акумуляторної батареї їй слід передати приблизно на 20% енергії більше, ніж випливає з поняття "номінальна ємність". Це, так би мовити, закони природи, і вони єдині для всіх свинцево-кислотних та й інших батарей, незалежно від виду і виробника. Образно кажучи, якщо батарею не «перенаситити", в ній не завершаться належні електрохімічні процеси і подальша віддача буде менше.

Проводити зарядку акумуляторних батарей бажано при температурі навколишнього середовища 20 - 25°С.

При меншій температурі заряджати необхідно більш тривалий час. Зарядка акумулятора при температурі менше 0°С стає вкрай небажаною (бо майже безрезультатна). На Вашому зарядному пристрої також бажана наявність функції термокомпенсації (зміни напруги заряду в залежності від температури навколишнього середовища).

Таблиця з основними параметрами правильної зарядки акумуляторної батареї

	БУФЕРНИЙ РЕЖИМ	ЦИКЛІЧНИЙ РЕЖИМ
Напруга заряду	Для 12-в АКБ: 13,6-13,8 В Для 6-в АКБ: 6,8-6,9 В	Для 12-в АКБ: 14,4-14,7 В Для 6-в АКБ: 7,2-7,35 В
Струм заряду (не більше!)	30% від ємності C10 (для гелевых АКБ – 20%)	20% від ємності C10
Тривалість заряду	30-48 годин	10-12 годин
Критерій зарядженості	Падіння споживаного струму до 2-3 мА / Аг + ще 1 година заряду таким струмом.	Падіння споживаного струму до 8-10 мА / Аг + ще 1 година заряду таким струмом

 

Також даємо відповідь на питання користувача з приводу режимів заряду "BULK", "ABSORBTION" і "FLOAT", присутніх в деяких ЗУ з інтелектуальною системою заряду:

·   У режимі BULK йде зарядка постійним струмом, при цьому напруга на акумуляторі постійно зростає до значення 2,4-2,45 В/ел;

· У режимі ABSORPTION досягається максимальна напруга, яка підтримується постійною, в той час як струм зарядки падає;

·  У режимі FLOAT напруга плавно знижується до буферної (2,27В/ел.), Струм залишається мінімальним. Це є режим УТРИМАННЯ акумулятора.

Вирівнюючий заряд застосовується, коли є значний розкид по напрузі на акумуляторах (елементах або моноблоках) - більш +/- 1%. Але таке буває рідко, принаймні для пристойних АКБ. Крім того, якщо батарея хоч зрідка включається на розряд, а потім на заряд, то розкид в якійсь мірі згладжується. Якщо розкиду немає - то і вирівнюючий заряд виробляти немає сенсу.

Як замінити електроліт в акумуляторі

Автомобільні акумулятори сьогодні представлені двома найбільш поширеними типами: ті, що не обслуговуються і обслуговуються АКБ. У першому випадку штатно реалізована тільки можливість дозаряджати батарею за допомогою зарядного пристрою.

Другий тип акумуляторів дозволяє не тільки заряджати батарею, але і проводити перевірку щільності електроліту в "банках" (секціях), аналізувати його стан. При необхідності рівень електроліту також можна підвищити або повністю замінити рідину.

Що стосується необслуговуваних батарей, отримання доступу до електроліту також можливо, проте передбачає самостійне внесення змін до пристрій корпусу акумулятора. Якщо точніше, потрібно висвердлювати додаткові отвори і потім їх герметизувати.

Далі ми поговоримо про те, для чого потрібен електроліт в акумуляторі, чи можна доливати електроліт в акумулятор і як це правильно зробити. Також будуть розглянуті часті питання щодо того, що краще, дистильована вода або електроліт в акумулятор, як проводиться вимір рівня, як виконується повна заміна електроліту в АКБ і подальша зарядка батареї.

Коли потрібно доливати електроліт в акумулятор і як це робиться

Почнемо з того, що загальний принцип роботи батареї полягає в можливості накопичення

електричного заряду завдяки протікає хімічним реакціям між електролітом і свинцевими пластинами всередині акумулятора. Зазначені реакції протікають під впливом електричного струму.

Струм подається на АКБ під час роботи двигуна. Якщо точніше, подача електрики походить від автомобільного генератора. Також окремо заряджати акумулятор можна за допомогою зовнішнього зарядного пристрою (ЗУ). В процесі експлуатації найбільш частою несправністю акумулятора є втрата щільності електроліту. До основних причин можна віднести старіння, сульфатацію пластин, перезаряд або недозаряд АКБ.

Сульфатація пластин, як правило, є результатом недостатньо заряду. Справа в тому, що всередині батареї знаходяться спеціальні решітки, в яких знаходиться діоксид свинцю. При розряді батареї оксид свинцю відновлюється на катоді, при цьому також активізується окислювальний процес на аноді. Якщо просто, анод і катод можна умовно вважати більш звичним "плюсом" і "мінусом".

Зазначені процеси призводять до того, що відбувається посилене утворення сульфату свинцю. Результатом такої освіти стає зниження щільності сірчаної кислоти в складі електроліту. В цьому випадку необхідно виміряти щільність спеціальним приладом (ареометром), після чого необхідно підняти цей показник до потрібного значення.

При цьому неправильним підходом є долив електроліту відразу після замірів, тобто прямо на авто. Щоб уникнути помилок, потрібно знати, як додавати електроліт в акумулятор. Справа в тому, що щільність слід вимірювати на АКБ, яка була попередньо повністю заряджена.

Також в "банках" повинен бути нормальний рівень електроліту. Ігнорування цих правил призводить до того, що процес сульфатации не припиняється, батарея виходить з ладу. Якщо ж щільність на зарядженій батареї знаходиться в рекомендованих межах від 1.27 до 1.29, тоді електроліт просто доливається за рівнем і акумулятор експлуатується далі.

Коли щільність виявляється менше рекомендованої, тоді для початку слід реалізувати кілька циклів, які передбачають повний заряд-розряд АКБ. Тільки потім можна долити свіжий електроліт, домагаючись потрібної щільності. У тих випадках, коли щільність електроліту вище норми, тоді в акумулятор доливають дистильовану воду. Використання звичайної води не рекомендується, так як можливе випадання осаду і інші небажані наслідки.

Що стосується обслуговуємих акумуляторів, відповіддю на питання, як перевірити рівень електроліту в акумуляторі, є необхідність викриття пробки на "банках". Після їх відкручування можна побачити мітки, що вказують на рівень. Якщо таких позначок немає, дистильовану воду або електроліт доливають так, щоб перекрити поверхню пластин на 5 або 7 мм.

Слід окремо враховувати, що рівень не повинен бути надто високим. Потрібно домогтися того, щоб залишалося 2 см до зрізу пробки. З необслуговуваним акумулятором виникають додаткові труднощі як з отриманням доступу до "банок", так і з визначенням рівня, кількості електроліту і т.п. З цієї причини виробляти такі маніпуляції без відповідного досвіду не рекомендується.

Як поміняти електроліт в акумуляторі і коли це потрібно

Отже, тепер давайте розглянемо ситуацію, коли потрібна повна заміна електроліту в АКБ. Найчастіше зрозуміти, чи потрібно міняти електроліт в акумуляторі, допомагає його візуальна оцінка та деякі інші характерні ознаки.

Як правило, на необхідність заміни вказує:
·   мутний електроліт в акумуляторі, зміна кольору;
·   не вдається домогтися потрібної щільності після зарядки АКБ;

Також фахівці рекомендують в повному обсязі поміняти електроліт в тих випадках, коли відносно новий акумулятор став швидко розряджатися після повної зарядки за допомогою ЗУ, під час перевірки було виявлено, що в акумуляторі в одній банці немає електроліту, раніше відбувалося замерзання електроліту і т.д.

На практиці помутніння вказує на те, що в АКБ спочатку залитий електроліт низької якості, також можливий варіант використання низькосортного продукту на долив. Також до помутнениям призводить заливання проточною, а не дистильованої води.Ще можливо, що доливається вода містить сторонні домішки.

Наступною причиною того, що електроліт мутний, стає пошкодження, а також осипання пластин. Паралельно не слід виключати ймовірність короткого замикання в одній секції або відразу в декількох. Як правило, поява мутного осаду сірого кольору вказує на осипання пластин, чорний або темний колір електроліту виступає ознакою поганої якості основних компонентів електроліту (води і / або кислоти). Коричневий колір свідчить про те, що в акумуляторі коротке замикання.

Необхідно враховувати, що в разі осипання або короткого замикання рішення поміняти електроліт в ряді випадків може не привести до позитивного результату. Справа в тому, що для відновлення працездатності необхідно також окремо ремонтувати секції АКБ, при цьому така операція вимагає спецобладнання.

Для реалізації завдання знадобитися заздалегідь підготувати:
·   свіжий електроліт з потрібною щільністю;
·    дистильовану воду;
·   ареометр для замірів щільності;
·   гумову грушу або шприц для відкачування старого електроліту з банок;
·   воронку для зручності затоки чистої води і електроліту;
·    ємність для зливу старого електроліту, викачують надлишків і т.п.

Звичайні скляні банки або пляшки добре підійдуть як ємність, так як на них не впливає сірчана кислота. Ще бажано мати захисні окуляри і гумові рукавички, так як робота з кислотними розчинами передбачає дотримання певних правил техніки безпеки.

Справа в тому, що електроліт після потрапляння на відкриту шкіру може заподіяти хімічні опіки. Також значну небезпеку такої розчин представляє для очей. При попаданні на шкіру електроліт потрібно негайно змити за допомогою содового розчину. У разі потрапляння в очі потрібно промити їх великою кількістю води, після чого негайно звернутися за професійною медичною допомогою.

Отже, перейдемо до заміни. Відразу відзначимо, на початковому етапі потрібно знати, як правильно злити електроліт з акумулятора. Цілком очевидно, що багато хто прагне швидше прибрати рідина з АКБ, при цьому не замислюючись про те, чи можна перевертати акумулятор при заміні електроліту.

Здавалося б, досить відкрутити пробки на банках, перевернути батарею і злити з корпусу старий електроліт. Зверніть увагу, в половині випадків такий підхід призводить до остаточного виходу акумулятора з ладу. Справа в тому, що частинки осаду, які осіли в нижній частині, після перевертання застряють між пластинами. В результаті в АКБ далі виникне коротке замикання. Якщо ви раніше не обслуговували батарею, тоді рекомендуємо ознайомитися з тим, як правильно заправити акумулятор електролітом.

· Насамперед потрібно зняти батарею і обтерти корпус, видаляючи різні забруднення. Для цих цілей краще всього підходити ганчірка, яку попередньо змочують в розчині води і соди. Щоб зробити сам розчин, слід пару столових ложок соди розвести в літрі води.

· Потім потрібно обкрутити заливні пробки на АКБ, після чого проводиться перевірка рівня електроліту, його стан, кольору. Також потрібно оцінити ступінь заряду батареї за допомогою мультиметра.

· Якщо рідина явно потребує заміни, тоді далі старий електроліт відкачується з банок грушею, шприцом або за допомогою будь-якого іншого подібного рішення.

·  Далі в спорожнілі банки потрібно залити дистильовану воду, після чого акумулятор злегка похитують. Це потрібно для промивання. Промивають АКБ кілька разів, на кожному етапі зливаючи воду з банок. Робити це необхідно до тих пір, поки вода не стане повністю прозорою.

·  Потім можна залити в банки свіжий електроліт, причому не потрібно відразу прагнути довести його щільність до норми.

· Тепер акумулятор потрібно поставити на зарядку від ЗУ. Тільки після повного закінчення процесу зарядки проводиться перевірка щільності ареометром.

· Додатково перед вимірами рекомендується почекати час, щоб батарея встигла охолонути. Звичайно потрібно 1.5-2 години. Потім (на підставі отриманих при замірах даних) здійснюється коригування шляхом підбору потрібного співвідношення води або електроліту.

На практиці процедура заміни передбачає відкачування з кожної банки електроліту, після чого проводиться його слив в заготовлену для цих цілей ємність.При цьому потрібно врахувати, що видалити рідину повністю таким способом не вийде.

1.  Для найбільш ефективного видалення потрібно повільно нахиляти корпус АКБ, вибираючи рідина. Однак потрібно пам'ятати, що перевертати корпус категорично заборонено, як і було сказано вище. Щоб не тримати батарею, можна підкладати під корпус бруски або інші предмети для упору.

2.  Також на носику груші можна додатково встановити гнучку трубку (наприклад, від крапельниці). Головне, щоб діаметр трубки, дозволяв щільно її надіти і зафіксувати.

3. Після зливу рідини з банок нахилений акумулятор встановлюється в нормальне положення, потім в кожну банку заливається дистильована вода через лійку.

4.   Під час промивання не допускається трясти акумулятор, різко нахиляти корпус і т.д. Буде достатньо кількох плавних нахилів в різні боки. Після цього вода зливається, процедура промивання повторюється.

5.  Тепер можна залити електроліт, однак не слід відразу доводити його кількість до потрібного рівня. Справа в тому, що електроліти в продажу мають підвищену щільність. Це означає, що далі розчин потрібно розбавляти дистильованою водою.На самому початку буде достатньо дотримуватися приблизних показників, так як до норми щільність доводиться вже після заряду АКБ.

Також додамо, що після того, як електроліт був залитий, потрібно плавно нахилити акумулятор кілька разів (як і при промивці). Це дозволить видалити повітря з банок акумуляторної батареї. Тепер пробки можна прикрити, але не закручувати повністю. Саму батарею необхідно залишити на пару годин. Це потрібно для відстоювання рідини в банках.

Потім потрібно знову перевірити рівень електроліту і його щільність, доливаючи кислоту або воду при такій необхідності. Також при необхідності можна додати в електроліт спеціальну присадку, яка допомагає видалити сульфати з електродів. Далі потрібно почекати, поки під дією електроліту з корпусу остаточно не вийдуть всі залишки повітря, а також розчиниться присадка. Відзначимо, що добавка розчиняється близько 2 діб. Після цього АКБ можна ставити на зарядку.

Після заміни електроліту скільки потрібно заряджати акумулятор

На самому початку заряджати батарею після заміни електроліту рекомендується малими струмами (0.1 А). Для зарядки потрібно відкрутити пробки і підключити ЗУ. Головне, щоб акумулятор після заміни електроліту заряджався циклічно, тобто передбачається схема "заряд-розряд".

Даний процес потрібно повторювати до тих пір, поки щільність електроліту не досягне потрібного показника. Паралельно потрібно стежити за тим, щоб електроліт в АКБ НЕ википала. На повну зарядку вкаже напруга 2.4 В стосовно окремої секції або 14-15 В на клемах батареї.

Після того, як буде досягнуто номінальну напругу, струм заряду слід зменшити в два рази. Якщо протягом 2 годин щільність електроліту не змінюється, тоді можна припинити процес зарядки.

Що стосується розряду-заряду і циклічності, розряджати батарею потрібно, в середньому, до половини ємності, після чого знову проводиться повна зарядка. Для розряду АКБ до клем підключається споживач (для цих цілей можна використовувати прості 12 В автолампочкі). Після підключення проводиться контроль напруги батареї, щоб не допустити глибокого розряду. Коли розрядка досягає позначки 10.5 В, акумулятор знову ставиться на зарядку.

Що в підсумку

Як видно, в ряді випадків вдається ефективно відновити працездатність автомобільного акумулятора шляхом промивання банок і заправки нового електроліту. При цьому все одно не варто розраховувати на те, що заміна електроліту дозволить батареї відпрацювати довгий термін. В одних випадках АКБ нормально працює 6-12 і більше місяців, тоді як в інших проблеми можуть початися через кілька днів.

Наостанок, що також не рекомендується проводити будь-які маніпуляції з необслуговуваних АКБ. Такі батареї краще відразу міняти на нові в тому випадку, якщо елементу не вдається повернути працездатність після одного або декількох циклів "розряд-заряд".

Що стосується утилізації старого електроліту, не можна зливати розчин в водойми, виливати на землю, в каналаізацію і т.п. Кислоту потрібно спочатку нейтралізувати.