Сихуа Уен, инженер по приложения на батерии, Texas Instruments

Обикновено във всяка система, състояща се от няколко батерии, свързани последователно, възниква проблемът с дисбалансирането на заряда на отделните батерии. Изравняването на заряда е дизайнерска техника, която подобрява безопасността на батерията, времето за работа и експлоатационния живот. Най-новите интегрални схеми за защита на батерията и индикатори за заряд от Texas Instruments - BQ2084, BQ20ZXX семейство, BQ77PL900 и BQ78PL114, включени в продуктовата линия на компанията - са от съществено значение за внедряването. на този метод.

КАКВО Е ДИСБАЛАНС НА БАТЕРИЯТА?

Прегряването или презареждането ще ускори износването на батерията и може да причини пожар или дори експлозия. Софтуерните и хардуерните защити намаляват опасността. В банка от много батерии, свързани последователно (обикновено такива блокове се използват в лаптопи и медицинско оборудване), има възможност батериите да станат дисбалансирани, което води до тяхното бавно, но стабилно разграждане.
Няма две еднакви батерии и винаги има леки разлики в степента на зареждане на батерията (SOC), саморазреждане, капацитет, устойчивост и температурни характеристики, дори ако говорим за батерии от един и същи тип, от един и същи производител и дори от същата производствена партида. Когато формира блок от няколко батерии, производителят обикновено избира батерии, които са сходни по SSB, като сравнява напрежението върху тях. Въпреки това, разликите в параметрите на отделните батерии все още остават и могат да се увеличат с времето. Мнозинство зарядни устройстваопределя пълния заряд от общото напрежение на цялата верига от батерии, свързани последователно. Следователно напрежението на зареждане на отделните батерии може да варира в широки граници, но не и да надвишава прага на напрежението, при който се активира защитата от презареждане. Въпреки това, в слабото звено - батерията с нисък капацитетили високо вътрешно съпротивление, напрежението може да е по-високо, отколкото при други напълно заредени батерии. Дефектът на такава батерия ще се появи по-късно по време на дълъг цикъл на разреждане. Високото напрежение на такава батерия след пълно зареждане показва нейното ускорено разграждане. Когато се разреди поради същите причини (високо вътрешно съпротивление и малък капацитет), тази батерия ще има най-ниското напрежение. Това означава, че при зареждане на слаба батерия защитата от пренапрежение може да работи, докато останалите батерии в устройството все още няма да са напълно заредени. Това ще доведе до недостатъчно използване на ресурсите на батерията.

МЕТОДИ ЗА БАЛАНСИРАНЕ

Дисбалансът на батерията има значителен неблагоприятен ефект върху живота на батерията и експлоатационния живот. Най-добре е да изравните напрежението и SSB на батериите, когато са напълно заредени. Има два метода за балансиране на батериите - активен и пасивен. Последното понякога се нарича "балансиране на резистора". Пасивният метод е доста прост: батериите, които се нуждаят от балансиране, се разреждат чрез байпасни вериги, които разсейват мощността. Тези байпасни вериги могат да бъдат интегрирани в батерията или поставени във външен чип. Този метод е за предпочитане за евтини приложения. Почти цялата излишна енергия от батерии с голям заряд се разсейва под формата на топлина - това е основният недостатък на пасивния метод, т.к. това намалява живота на батерията между зарежданията. Методът на активно балансиране използва индуктори или кондензатори, които имат незначителни загуби на енергия, за прехвърляне на енергия от силно заредени батерии към по-малко заредени батерии. Следователно активният метод е значително по-ефективен от пасивния. Разбира се, повишаването на ефективността има своята цена - използването на допълнителни, относително скъпи компоненти.

ПАСИВЕН МЕТОД ЗА БАЛАНСИРАНЕ

Най-простото решение е да се изравни напрежението на батерията. Например BQ77PL900, който осигурява защита за батерийни пакети с 5 до 10 батерии в серия, се използва в инструменти без кабели, скутери, непрекъсваеми захранващи устройства и медицинско оборудване. Микросхемата е функционално завършена единица и може да се използва за работа с отделение за батерии, както е показано на фигура 1. Сравнявайки напрежението на батерията с програмираните прагове, микросхемата, ако е необходимо, включва режима на балансиране. Фигура 2 показва принципа на работа. Ако напрежението на някоя батерия превиши предварително определен праг, зареждането спира и се свързват байпасни вериги. Зареждането не се възобновява, докато напрежението на батерията не падне под прага и процедурата по балансиране спре.

Ориз. 1.BQ77PL900 чип, използван самостоятелно
режим на работа, за да защитите батерията

При прилагане на алгоритъм за балансиране, който използва като критерий само отклонение на напрежението, е възможно непълно балансиране поради разликата във вътрешния импеданс на батериите (виж фиг. 3). Факт е, че вътрешният импеданс допринася за разпространението на напрежението по време на зареждане. Чипът за защита на батерията не може да определи дали дисбалансът на напрежението е причинен от различен капацитет на батерията или разлики във вътрешното им съпротивление. Следователно при този тип пасивно балансиране няма гаранция, че всички батерии ще бъдат 100% заредени. Интегралната схема на индикатора за зареждане BQ2084 използва подобрена версия на балансиране на напрежението. За да минимизира ефекта от промяната на вътрешното съпротивление, BQ2084 извършва балансиране по-близо до края на процеса на зареждане, когато токът на зареждане е нисък. Друго предимство на BQ2084 е измерването и анализирането на напрежението на всички батерии, включени в устройството. Във всеки случай обаче този метод е приложим само в режим на зареждане.

Ориз. 2.Пасивен метод, базиран на балансиране на напрежението

Ориз. 3.Метод за пасивен баланс на напрежението
използва капацитета на батерията неефективно

Микросхемите от семейството BQ20ZXX използват собствена технология Impedance Track за определяне на нивото на заряд въз основа на определяне на SSB и капацитет на батерията. При тази технология за всяка батерия се изчислява зарядът Q NEED, необходим за постигане на напълно заредено състояние, след което се намира разликата ΔQ между Q NEED на всички батерии. След това микросхемата включва превключвателите на захранването, чрез които батерията се балансира до състояние ΔQ = 0. Поради факта, че разликата във вътрешното съпротивление на батериите не влияе на този метод, той може да се използва по всяко време : както при зареждане, така и при разреждане на батериите. С помощта на технологията Impedance Track се постига по-точно балансиране на батерията (вижте Фигура 4).

Ориз. 4.

АКТИВНО БАЛАНСИРАНЕ

По отношение на енергийната ефективност този метод превъзхожда пасивното балансиране, т.к За прехвърляне на енергия от по-заредена батерия към по-малко заредена, вместо резистори се използват индуктивности и капацитети, в които практически няма загуби на енергия. Този метод е предпочитан в случаите, когато е необходим максимален живот на батерията.
Отличаващ се със собствена технология PowerPump, BQ78PL114 е най-новият активен компонент за балансиране на батерията на TI и използва индуктивен преобразувател за пренос на енергия. PowerPump използва n-канален p-канален MOSFET и индуктор, който се намира между двойка батерии. Веригата е показана на фигура 5. MOSFET и индукторът съставляват междинния преобразувател на понижаване/усилване. Ако BQ78PL114 определи, че горната батерия трябва да прехвърли енергия към долната батерия, сигнал от около 200 kHz с работен цикъл от около 30% се генерира на щифта на PS3. Когато ключът Q1 е отворен, енергията от горната батерия се съхранява в дросела. Когато превключвател Q1 се затвори, енергията, съхранена в индуктора, преминава през обратноходовия диод на превключвателя Q2 в долната батерия.

Ориз. 5.

Загубите на енергия са малки и възникват главно в диода и индуктора. Чипът BQ78PL114 изпълнява три алгоритъма за балансиране:

• от напрежението на клемите на акумулатора. Този метод е подобен на описания по-горе метод за пасивно балансиране;
• чрез напрежение на отворена верига. Този метод компенсира разликите във вътрешните съпротивления на батериите;
• според SZB (въз основа на прогнозиране на състоянието на батерията). Методът е подобен на този, използван в семейството микросхеми BQ20ZXX за пасивно балансиране чрез SSB и капацитет на батерията. В този случай зарядът, който трябва да се прехвърли от една батерия към друга, е точно определен. Балансирането става в края на зареждането. При използване на този метод се постига най-добър резултат (виж фиг. 6)

Ориз. 6.

Поради големите балансиращи токове, технологията PowerPump е много по-ефективна от конвенционалното пасивно балансиране с вътрешни байпасни превключватели. При балансиране на батерия за лаптоп, балансиращите токове са 25...50 mA. Избирайки стойностите на компонентите, можете да постигнете ефективност на балансиране 12-20 пъти по-добра, отколкото при пасивния метод с вътрешни ключове. Типична стойност на дисбаланс (по-малко от 5%) може да бъде постигната за един или два цикъла.
В допълнение технологията PowerPump има и други очевидни предимства: балансирането може да се извърши във всеки режим на работа - зареждане, разреждане и дори когато батерията, доставяща енергия, има по-ниско напрежение от батерията, получаваща енергия. В сравнение с пасивния метод се губи много по-малко енергия.

ОБСЪЖДАНЕ НА ЕФЕКТИВНОСТТА НА МЕТОДА НА АКТИВНО И ПАСИВНО БАЛАНСИРАНЕ

Технологията PowerPump извършва балансиране по-бързо. При разбалансиране на 2% от 2200 mAh батерии, това може да се направи в един или два цикъла. При пасивно балансиране превключвателите на захранването, вградени в батерията, ограничават максималната стойност на тока, така че може да са необходими много повече цикли на балансиране. Процесът на балансиране може дори да бъде прекъснат, ако има голяма разлика в параметрите на батерията.
Скоростта на пасивното балансиране може да се увеличи чрез използване на външни компоненти. Фигура 7 показва типичен пример за такова решение, което може да се използва заедно със семейството чипове BQ77PL900, BQ2084 или BQ20ZXX. Първо, вътрешният превключвател на батерията е включен, което създава малък ток на отклонение, протичащ през резистори R Ext1 и R Ext2, свързани между клемите на батерията и микросхемата. Напрежението гейт-източник през резистора RExt2 включва външния превключвател и балансиращият ток започва да тече през отворения външен превключвател и резистора R Bal.

Ориз. 7.Принципна схема на пасивно балансиране
използване на външни компоненти

Недостатъкът на този метод е, че съседна батерия не може да бъде балансирана едновременно (виж Фиг. 8а). Това е така, защото когато вътрешният ключ на съседната батерия е отворен, не може да протича ток през резистор R Ext2. Следователно ключ Q1 остава затворен дори когато вътрешният ключ е отворен. На практика този проблем не е от голямо значение, т.к С този метод на балансиране батерията, свързана към Q2, бързо се балансира, а след това батерията, свързана към ключа Q2, се балансира.
Друг проблем е високото напрежение дрейн-източник V DS, което може да възникне, когато всяка друга батерия се балансира. Фигура 8b показва случая, когато горната и долната батерия са балансирани. В този случай напрежението V DS на средния ключ може да надвиши максимално допустимото. Решението на този проблем е да се ограничи максималната стойност на резистора R Ext или да се премахне възможността за едновременно балансиране на всяка втора батерия.

Методът за бързо балансиране е нов начин за подобряване на безопасността на батерията. При пасивното балансиране целта е да се балансира капацитета на батерията, но поради ниските балансиращи токове това е възможно само в края на цикъла на зареждане. С други думи, презареждането на лоша батерия може да бъде предотвратено, но това няма да увеличи времето за работа без презареждане, т.к. твърде много енергия ще се загуби в байпасните резистивни вериги.
При използването на технологията за активно балансиране на PowerPump се постигат две цели едновременно - балансиране на капацитета в края на цикъла на зареждане и минимална разлика в напрежението в края на цикъла на разреждане. Енергията се съхранява и прехвърля към слабата батерия, вместо да се разсейва като топлина в байпасните вериги.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Правилното балансиране на напрежението на батерията е един от начините за повишаване на безопасността при работа на батерията и увеличаване на експлоатационния им живот. Нови технологии за балансиране следят състоянието на всяка батерия, което увеличава живота им и подобрява безопасността при работа. Технологията за бързо активно балансиране на PowerPump увеличава живота на батерията и позволява батериите да бъдат балансирани възможно най-ефикасно и ефективно в края на цикъла на разреждане.

категория: Поддръжка на зарядно устройствоПубликувана на 04.05.2016 г. 12:06 ч

Повечето стационарни батерии използват оловно-киселинна електрохимична система, която изисква известна поддръжка, включително изравняващо зареждане. Периодичното прилагане на изравнителен заряд позволява характеристиките на всички клетки да бъдат изравнени до едно и също ниво чрез прилагане на зарядно напрежение от 2,50 V на клетка, което е с около 10 процента по-високо от нормалната стойност.

Изравнителният заряд не е нищо повече от умишлено презареждане за отстраняване на кристалите на оловен сулфат от плочите, които са се натрупали с времето. Ако не контролирате състоянието на батерията, процесите сулфатиранеможе да намали общия капацитет или дори да повреди батерията. Изравнителният заряд също се бие киселинна стратификация- състояние, при което концентрацията на киселина в долната част на батерията става по-висока, отколкото в горната част.

Експертите препоръчват извършване на поддържащо изравнително зареждане веднъж или два пъти годишно. Най-добрият начин да разберете за неговата необходимост е да използвате пълно зареждане в режим на насищане, с допълнително сравнение специфично тегловсяка клетка на наводнена оловно-киселинна батерия с помощта на хидрометър. Ако разликата между специфичните плътности на различните елементи е повече от 0,030, това показва необходимостта от използване на изравнителен заряд.

По време на изравнителното зареждане проверявайте специфичното тегло на клетките на всеки час и не спирайте зареждането, докато плътността спре да се увеличава. Спирането на увеличаването на плътността ще покаже, че не са възможни допълнителни подобрения в батерията и по-нататъшното зареждане може само да навреди.

Батерията, която се зарежда, трябва да бъде на хладно място и под постоянно наблюдение - възможно е прекомерно нагряване и образуване на газ. Умереното образуване на газ е нормално, но във всеки случай батерията трябва да се зарежда на проветриво място, тъй като само 4 процента концентрация на водород във въздуха вече е експлозивна.

Няма общо съгласие относно целесъобразността на прилагането на изравнителен заряд към VRLA и други запечатани батерии. Някои производители препоръчват изравняване на заряда на такива батерии месечно за 2-16 часа. Но трябва да се помни, че презареждането на запечатаните батерии води до прекомерно образуване на газ и активиране на 34 kPa клапан, което може да доведе до изчерпване на електролита.

Не всички зарядни имат функция за изравняване на заряда. Такова зареждане не трябва да се извършва с устройство, което не е предназначено за тази цел.

Когато стековете батерии работят в буферен или цикличен режим, както и когато такива системи се разширяват, е възможно неравномерно разпределение на изходната електрическа енергия, което води до по-бързо стареене на батерията. Прочетете тази статия за това как правилно да изравните заряда на батерията.

Периодичното изравняване на електрическия заряд на батериите в системата е необходим процес, който трябва да се осигури правилна работаоборудване. Ако няколко батерии са свързани във верига, с течение на времето може да възникне дисбаланс - забележима промяна в напрежението на отделните батерии. За да се избегне това, се препоръчва да се ребалансира веднъж на всеки шест месеца. Обикновено се извършва с повишено напрежение в продължение на двадесет и четири часа. Можете да разберете конкретното напрежение от спецификацията на батерията на нашия уебсайт, да разгледате данните на уебсайта на производителя или да се консултирате с продавача.

Многостепенни системи - кратко описание и предназначение

Системите, използващи множество батерии, се използват широко в ежедневието и в индустрията. Относно схемите за свързване на батерии в многостепенни системи. Тук трябва да се каже, че те са много полезни за дългосрочно осигуряване на непрекъснато захранване на отоплителни котли, както и за създаване на „зелени” енергийни системи, захранвани от слънчеви панели и вятърни генератори. В края на краищата, освен да генерира електричество, то трябва и да се акумулира и съхранява някъде. Именно за тези цели са необходими системи от няколко акумулаторни батерии, с помощта на които може да се сглоби система с всякакъв капацитет и напрежение от 12-волтови батерии.

Както бе споменато по-горе, по време на продължителна работа възникват проблеми, свързани с дисбаланс на батерията; по-късно ще говорим за това по-подробно.

За да се избегне дисбаланс на заряда при новите батерии, се препоръчва да купувате всички батерии от един и същ производител, една и съща серия, тип и капацитет с една и съща дата на пускане. Ако тези правила са нарушени или системата е разширена, зарядът на батерията трябва да се изравни!

Ако по време на експлоатационния живот на системата за непрекъсваемо захранване има нужда от разширяване на капацитета, тогава най-идеалният вариант би бил да изберете допълнителна батерия въз основа на горните изисквания, не повече от една година от датата на пускане.

Факт е, че една година след работата на такава система могат да възникнат необратими процеси в оловно-киселинните батерии с дълбок разряд и нормалната им съвместна работа не е гарантирана. Тези. Новата батерия може да се повреди от по-старите. Ако има значителна разлика в датата на производство от година или повече, следпродажбената гаранция на производителя за нова батерияможе да се загуби!

Дисбаланс – какво е това и как да се справим с него

От време на време във всички системи, използващи батерии със сериен, паралелен или смесен тип свързване, възниква дисбаланс на заряда. Поради това производителността на батерията се влошава, капацитетът намалява и отделните батерии се повредят преди датата на проектиране.

Проблемът е, че всички батерии са малко различни една от друга, дори и да са една марка. Когато създавате батерия, тези разлики може да се увеличат. Да приемем, че в системата има батерия с малко по-високо съпротивление от съседните. Естествено, когато се зарежда, напрежението върху него ще бъде малко по-високо и защитата от пренапрежение може дори да работи. При разреждане на електричество напрежението на тази батерия ще бъде най-ниско, както и нейният капацитет. Всичко това води до факта, че ресурсът на цялата система няма да бъде използван напълно. Резултатът е деградация и укрепване на дефекта с течение на времето. Слаба връзка ще влоши производителността на целия комплект батерии. Можете, разбира се, да закупите друга батерия, но това не е панацея. Какво да направите, ако батериите са сравнително нови? И цената не е евтина.

Има два начина за изравняване на заряда на батерията:

1. Пасивен;
2. Активен.

Първият метод използва байпасни вериги, които разпръскват енергия. Тези устройства могат да бъдат вградени в UPS системата или разположени в отделен чип. Най-често този метод се използва в бюджетно оборудване. Почти цялата излишна електрическа енергия от батерия с превъзходен заряд се преобразува и разсейва - това е основното ограничение на пасивния метод. Намалява живота на системата без зареждане.

При метода на активно балансиране индуктивността се използва за пренос на електричество от батерии с по-висок заряд към слаби батерии, следователно загубите не са големи. Благодарение на това активният метод е много по-ефективен от пасивния. Но все пак трябва да плащате допълнително за качествено; активното оборудване е по-скъпо.

Изравняване на заряда на акумулатора - практика

Необходима е система, която изравнява заряда на батерията ПоддръжкаБатерии със сериен тип връзка, когато се зареждат от един източник. Батериите, свързани последователно, образуват една верига или линия. Може да има няколко от тях, в зависимост от естеството на системата. Оборудването е в състояние да регулира токовете на отделни батерии в няколко вериги едновременно.

Системата се състои от контролер, който отговаря за регулирането на заряда. Той се свързва към общия източник на захранване на веригата. Има и отделни сензори, монтирани на батерията. Това оборудване се превключва с помощта на специален контур.

Батериите в една верига трябва да са с еднакъв капацитет, в противен случай оборудването няма да се справи със задачата да балансира заряда на батериите. Колкото по-голяма е разликата в характеристиките на капацитета, толкова повече цикли на зареждане и разреждане ще са необходими за изравняване на заряда на батерията.

Как работи балансьорът на заряда

Контролерът анализира напрежението и стартира, ако се увеличи. Системата изчислява средната стойност и, използвайки специални контури, взема информация от всяка отделна батерия. Ако напрежението на батерията надвиши средното, контролерът издава команда за компенсиране на натоварването. Ако е по-ниско, товарът се отстранява. Тези действия са свързани с цикли на зареждане-разреждане и с всеки нов цикъл напрежението се довежда до средното ниво.

Ако общото електрическо напрежение не се увеличи в рамките на три работни часа, контролерът сигнализира, че работата е приключила и изпраща команда за изключване на датчиците на акумулатора. Но анализът на електрическото напрежение не спира.

Всички батерии са оборудвани със сензор-контролер за напрежение. Най-добре е да направите това до контактите, след което свържете плюса към плюса, минуса към минуса. При правилен монтаж сензорът мига. Ако няма сигнал, или е свързан неправилно, или батерията е повредена. Чрез COM порта контролерът може да изведе информация за всяка батерия към персонален компютър.

В допълнение, контролерът сигнализира, когато напрежението на батерията падне или се повиши под 10,5 волта и над 15 волта.

заключения

Изравняването на заряда на батерията е необходима техническа мярка. Повишава безопасността при използване на батериите и увеличава експлоатационния им живот. Съвременните контролери за балансиране на батерията тестват техническото състояние на всяка батерия и правят възможно използването на системата при минимизиране на загубите. Като цяло това е полезно от съображения за безопасност и гарантира надеждна и безпроблемна работа на оборудването.

• Извършете външен преглед на батерията. Горната повърхност на акумулатора и клемните връзки трябва да са чисти и сухи, без замърсявания и корозия.
• Ако има течност върху горната повърхност/на наводнените батерии, това може да означава, че има твърде много течност в батерията. Ако има течност на повърхността на GEL или AGM батерия, батерията е презаредена и нейната производителност и живот ще бъдат намалени.
• Проверете кабелите и връзките на батерията. Сменете повредени кабели. Затегнете разхлабените връзки.

Почистване

• Уверете се, че всички защитни капачки са здраво закрепени към батерията.
• Почистете горната повърхност на батерията, клемите и връзките с парцал или четка и разтвор от сода за хляб и вода. Не позволявайте почистващ разтвор да попадне в батерията.
• Изплакнете с вода и подсушете с чиста кърпа.
• Нанесете тънък слой вазелин или защитно средство за терминали, което се предлага от вашия местен доставчик на батерии.
• Поддържайте зоната около батериите чиста и суха.

Добавяне на вода (САМО батерии с течен електролит)

Забранено е добавянето на вода към гел или AGM батерии, тъй като те не я губят по време на работа. Периодично трябва да се добавя вода към наводнените батерии. Честотата на доливане зависи от естеството на използване на батерията и работната температура. Новите батерии трябва да се проверяват на всеки няколко седмициза определяне на честотата на доливане на вода за конкретно приложение. Батериите обикновено се нуждаят от по-често зареждане с течение на времето.

• Заредете напълно батерията, преди да добавите вода. Добавете вода към изтощени или частично заредени батерии само ако плочите се виждат. В този случай добавете вода, колкото да покрие плочите, след това заредете батерията и продължете процеса на зареждане с вода, описан по-долу.
• Отстранете предпазните капачки и ги обърнете, за да предотвратите попадането на мръсотия върху вътрешната повърхност. Проверете нивото на електролита.
• Ако нивото на електролита е значително по-високо от плочите, тогава не е необходимо да се добавя вода.
• Ако нивото на електролита едва покрива плочите, добавете дестилирана или дейонизирана вода до ниво 3 mm под вентилационния отвор.
• След като добавите вода, поставете защитните капачки обратно на батерията.
• Водата от чешмата може да се използва, ако нивото на замърсяване е в допустимите граници.

Заряд и изравнителен заряд

Зареждане

Правилното зареждане е изключително важно, за да извлечете максимума от вашата батерия. Както недостатъчното, така и презареждането на батерията може значително да съкрати експлоатационния й живот. За правилно зареждане вижте инструкциите, приложени към оборудването. Повечето зарядни устройства са автоматични и предварително програмирани. Някои зарядни устройства позволяват на потребителя да задава стойностите на напрежението и тока. Вижте препоръките за зареждане в таблицата.

• Уверете се, че зарядното устройство е настроено на правилната програма за мокри, гел или AGM батерии, в зависимост от вида на батерията, която използвате.
• Батерията трябва да се зарежда напълно след всяка употреба.
• Оловно-киселинните батерии (мокри, гел и AGM) нямат ефект на паметта и следователно не изискват пълно разреждане преди презареждане.
• Зареждането трябва да се извършва само в добре проветриви помещения.
• Преди зареждане проверете нивото на електролита, за да сте сигурни, че плочите са покрити с вода (само за мокри батерии).
• Преди зареждане се уверете, че всички защитни капачки са здраво закрепени към батерията.
• Батериите с течен електролит ще отделят газ (мехурчета) преди завършване на процеса на зареждане, за да се гарантира правилното смесване на електролита.
• Не зареждайте замръзнала батерия.
• Зареждането трябва да се избягва при температури над 49°C.

Схема 4

Схема 4 и 5

Изравняващ заряд (САМО за мокри батерии)

Изравнителното зареждане е презареждане на батерията, което се извършва на мокри батерии, след като те са били напълно заредени. Trojan препоръчва извършване на изравнително зареждане само ако батерията има ниско специфично тегло, по-малко от 1,250, или специфично тегло, което варира в широк диапазон, 0,030, след като батерията е напълно заредена. Не изравнявайте заряда на GEL или AGM батериите.

• Трябва да се уверите, че батерията е мокра.
• Преди да започнете зареждането, проверете нивото на електролита и се уверете, че плочите са покрити с вода.
• Уверете се, че всички защитни капачки са здраво закрепени към батерията.
• Настройте зарядното устройство в режим на изравняващо зареждане.
• По време на процеса на изравняващо зареждане в батериите ще се отдели газ (мехурчета ще изплуват на повърхността).
• Измервайте специфичното тегло на всеки час. Изравнителният заряд трябва да бъде спрян, когато специфичното тегло спре да се увеличава.

ВНИМАНИЕ!Забранено е извършването на изравнително зареждане на гел или AGM батерии.

8.1. Режим на постоянно зареждане.

Всички батерии в електрически мрежи и подстанции трябва да работят в режим на постоянно зареждане.

Напълно заредена батерия трябва да бъде свързана към автобусите паралелно с постоянно работещо зарядно устройство. Зарядното устройство захранва товара постоянен токи в същото време презарежда батерията, компенсирайки нейното саморазреждане. Крайните AE също трябва да работят в режим на постоянно презареждане.

Когато се включи мощен ударен товар, както и когато зарядното устройство загуби захранване от страна на променлив ток, батерията поема цялото натоварване на DC мрежата.

В аварийни режими батерията също трябва да осигурява работа на необходимото оборудване на електроцентралата или подстанцията най-малко 1 час с необходимото ниво на напрежение на проектния режим.

За батерия от тип SK зарядното напрежение трябва да бъде 2,20 ± 0,05 V на AE.

За батерии тип SN напрежението на презареждане трябва да бъде 2,18 ± 0,04 V на AE при температура на околната среда, която не надвишава 35 °C. Ако температурата е по-висока, напрежението трябва да бъде 2,14 ± 0,04 V.

За батерии от различни компании, които използват основните видове батерии (Vb VARTA, OPzS, GroE и др.), Зарядното напрежение трябва да бъде 2,23 ± 0,005 V на AE при околна температура 20 ° C. За други видове маркови AE (FIAMM, OGi и др.) напрежението на презареждане трябва да отговаря на изискванията на техническата документация за конкретния тип AE на производителя или доставчика ((2,27 ± 0,03) V; 2,27 V ± 1% 2,23 V ± 1% и т.н.).

Разпространението на напрежението между отделните AE в батерията в режим на презареждане не трябва да надвишава плюс 0,1 V/минус 0,05 V от напрежението на презареждане.

Разликата в температурите на електролита не трябва да бъде повече от 3°C в сравнение със средната температура на електролита на батерията. Средната температура на батерията не трябва да надвишава температурата на околния въздух (среда) с 3 °C.

Инсталацията за зареждане трябва да осигурява стабилизиране на напрежението на батерията с отклонения, които не надвишават изискванията, установени от производителя, а за маркови батерии - не повече от ± 1% от номиналното напрежение (или изискванията, установени от фирмите доставчици).

Необходимите специфични стойности на тока и напрежението не могат да бъдат зададени предварително. Необходимо е да се установи и поддържа средна стойност на зарядното напрежение и да се следи батерията. Намаляването на плътността на електролита в повечето батерии показва недостатъчен заряден ток. В този случай, като правило, необходимото напрежение за презареждане е 2,25 V за батерии тип SK и не по-ниско от 2,20 V за батерии тип CH.

8.2 Режим на зареждане.

При спазване на изискванията за експлоатация, както и в зависимост от състоянието на батерията, местните условия, наличието на подходящи типове зарядни устройства (блокове) и наличието на време, е допустимо да се използват всички известни методи за зареждане и техните модификации :

1. при постоянен ток;
2. с плавно намаляваща сила на тока;
3. при постоянно напрежение и др.

Начинът на таксуване се определя от инструкциите на компанията.

В този случай не трябва да има условия, при които за определени видове AE да възникнат неприемливи напрежения и зарядни токове, превишаване на температурата на електролита и процеси на интензивно образуване на газ.
По време на зареждане трябва да се измерват и записват на подходящи интервали необходимите параметри за наблюдение на състоянието на батериите.

Зареждането при постоянен ток трябва да се извършва в една или две степени.

При двустепенно зареждане токът на първа степен не трябва да надвишава 0,25C10 за батерии тип SK, 0,2C10 за батерии тип CH и 0,7C10 за маркови батерии, в зависимост от типа (до достигане на напрежение от 2,40 V на AE).

При повишаване (достигане) на напрежението до 2,30-2,35 V/кл. за конвенционални и 2,40 V на AE за маркови, зарядът се прехвърля към втория етап, зарядният ток трябва да бъде не повече от: за батерии тип SK - 0,12C10, за батерии тип SN - 0,05C10 и за маркови батерии - 0, 35С10.

При едностепенно зареждане токът не трябва да надвишава стойност, равна на 0,12C10 за батерии от типове SK и CH и 0,15C10 за маркови батерии. Зареждането на батерии тип SN с ток 0,12C10 е разрешено само след аварийно разреждане.

Зареждането се извършва до постоянно напрежение и плътност на електролита за 1 час за батерии тип SK и за 2 часа за батерии тип SN.

Марковите батерии се зареждат до постоянно напрежение 2,6-2,8 V/клетка. и плътност на електролита 1,24 ± 0,010 g/cm3 (намалена до температура 20 °C) за 2 часа.

При зареждане на маркови батерии по метода на постепенно намаляващ ток до достигане на напрежение от 2,4 V/клетка. зарядният ток не е ограничен. При напрежение 2,40 V/клетка. зарядният ток не трябва да надвишава 0,15C10 и при напрежение 2,65 V/клетка. - 0,035С10.

Зареждането при постоянно напрежение трябва да се извършва в една или две степени.

Зареждането в един етап се извършва при постоянно напрежение от 2,15-2,35 V на AE от конвенционални типове SK и SN. В този случай първоначалният ток на зареждане може да надвиши стойността от 0,25C10, но след това автоматично намалява до нивото от 0,05C10.

Марковите батерии се зареждат при постоянно напрежение 2,25-2,30 V/клетка, като началният заряден ток е (0,1-0,3)C10.

Зареждането на два етапа на конвенционалните типове се извършва в първия етап с ток, който не надвишава 0,25C10, до напрежение 2,15-2,35 V на AE, а след това при постоянно напрежение - от 2,15 до 2,35 V/ клетка.

Марковите батерии на първия етап се зареждат с ток от (0,1-0,15)C10 до достигане на напрежение от 2,35 V/клетка, а на втория етап се поддържа постоянно напрежение на заряда от 2,23 V ± 1%, докато зареждането токът автоматично постепенно намалява. Зареждането приключва, когато напрежението и плътността на електролита върху AE достигнат постоянни стойности за 2 часа.

Зареждането на акумулаторни батерии с елементен превключвател трябва да се извършва в съответствие с инструкциите на предприятието.

По време на зареждане напрежението в края на зареждането може да достигне 2,60-2,70 V/клетка; зареждането е придружено от силно „кипене“ на електролита на батерията, което ще доведе до повишено износване на електродите и намаляване на експлоатационния живот, особено за маркови батерии.

За всички зареждания, батериите трябва да имат поне 115% от капацитета, премахнат от предишния разряд.

По време на зареждането е необходимо да се измерват напрежението, температурата и плътността на електролита на батерията в съответствие с таблица 8.

Преди включване, 10 минути след включване и след края на зареждането, преди изключване на зарядното устройство е необходимо да се измерят и запишат параметрите на всяка батерия, а по време на зареждане - на контролните батерии. Токът на зареждане, кумулативният капацитет и датата на зареждане също се записват.

Температурата на електролита по време на зареждане на батерии тип SK не трябва да надвишава 40°C. При температура от 40°C зарядният ток трябва да се намали до стойност, която ще осигури зададената температура.
Температурата на електролита по време на зареждане на батерии тип CH не трябва да надвишава 35°C. При температура над 35°C зарядът се извършва с ток не по-голям от 0,05C10, а при температура над 45°C - с ток 0,025C10.

В маркови батерии като Vb VARTA, OPzS, GroE и др. В съответствие с изискванията на техническите спецификации и техническата документация, по време на зареждане не се допуска повишаване на температурата на електролита над 55 °C.
При зареждане на батерии тип CH (както и маркови батерии, които използват специални филтри и облицовки с вентилно управление) с постоянен или постепенно намаляващ ток, е необходимо да отстраните щепселите на вентилационния филтър.

8.3. Изравнителен заряд.

Същият ток на зареждане, дори при оптимално напрежение за зареждане на батерията, поради разликата в саморазреждането на отделните батерии, може да се окаже недостатъчен за поддържане на всички батерии в напълно заредено състояние.

За привеждане на всички батерии тип SK до напълно заредено състояние и за предотвратяване на сулфатиране на електродите е необходимо да се извърши изравнителен заряд с напрежение 2,30-2,35 V/клетка. докато плътността на електролита във всички батерии достигне постоянна стойност от 1,20-1,21 g/cm3 при температура 20 °C.

Честотата на изравнителните зареждания на батерията и тяхната продължителност зависят от състоянието на батерията. Изравнителното зареждане трябва да се извършва най-малко веднъж годишно за поне 6 часа.

За тези батерии, при които, поради условията на работа на електрическата инсталация, зарядното напрежение може да се поддържа само на ниво от 2,15 V на батерия, трябва да се извършва изравнително зареждане на всяко тримесечие.

За маркови батерии необходимостта, периодичността и условията за изравняване на зарядите се определят (договарят) в съответствие с техническата документация на фирмите доставчици за конкретни видове батерии.

Когато нивото на електролита падне до 20 mm над защитния щит на батериите тип SN, добавете вода и извършете изравнително зареждане, за да смесите напълно електролита и да доведете всички батерии до напълно заредено състояние.

Изравнителният заряд се извършва при напрежение 2,25-2,40 V/клетка. докато плътността на електролита във всички батерии достигне постоянна стойност от 1,240 ± 0,005 g/cm3 при температура 20°C и нивото му е 35-40 mm над предпазния щит.

Продължителността на изравнителния заряд е приблизително:

1. при напрежение 2,25 V - 30 дни;
2. при напрежение 2,40 V - 5 дни.

Ако при наблюдение на напрежението на AE неговото отклонение надвишава средната стойност с ± 0,05 V, е необходимо допълнително да се следи плътността на електролита в този AE (и да се коригира, ако е необходимо).

Ако батерията има единични батерии с намалено напрежение и намалена плътност на електролита (изоставащи батерии), тогава за тях се извършва допълнителен изравнителен заряд от отделно токоизправително устройство.

8.4. Разреждане на батерията.

Батериите, които работят в режим на постоянно зареждане, практически не се разреждат при нормални условия. Те се разреждат само при неизправност или прекъсване на зарядното устройство, при аварийни условия или при контролни разреждания.

Отделни батерии или групи от батерии са обект на разреждане по време на ремонт или отстраняване на неизправности.

За батерия на подстанция очакваната продължителност на аварийно разреждане е зададена на най-малко 1 час. За да се осигури определената продължителност, токът на разреждане не трябва да надвишава стойностите от 18,50 x No. A и 25 x No. A, съответно.

За маркови батерии изчисленият ток на разреждане се определя съгласно техническата документация за конкретен тип батерия.

При разреждане на акумулатори с токове, по-малки от 10-часовия режим на разреждане, не се допуска края на разреждането да се определя само по напрежение. Краят на изхвърлянето се определя от следните условия:

1. намаляване на плътността на електролита до 1,15 g/cm3 (с 0,03-0,06 g/cm3 спрямо плътността на електролита в началото на разреждането);
2. намаляване на напрежението до 1,80 V;
3. изваждане на контейнера след 10 часа.

8.5. Контролна цифра.

Контролните разряди на един от най-изостаналите АЕ или проверката на работата на АЕ с джог ток трябва да се извършват по надлежно одобрена програма.

Трябва да се извършат контролни разреждания за определяне на действителния капацитет на батерията и да се извършват в 10-часов или 3-часов режим на разреждане.

Стойността на тока на разреждане трябва да бъде една и съща всеки път, но не по-висока от максимално допустимата за определен тип батерия.

За батерии (AE), които се използват в индустрията, крайното напрежение на контролните разряди е 1,80 V/клетка. при разряди с 10-, 5-, тричасов разряден ток и 1,75 V/ел. — при разряди с едночасов и 0,5-часов разряден ток.

Марковите батерии позволяват по-дълбоко разреждане при крайни напрежения, но с цел уеднаквяване на изискванията за периода на усвояване и придобиване на експлоатационен опит крайното напрежение на 10-часовия контролен разряд е зададено на 1,80 V/клетка.

В ПС при необходимост се извършват контролни зауствания. В случаите, когато броят на батериите е недостатъчен за осигуряване на напрежението на шините в края на разряда в определените граници, се допуска разреждане на част от основните батерии.

Контролни разряди на маркови акумулатори тип Vb VARTA, OPzS и др. се извършват в съответствие с изискванията на техническата документация (ТС) на фирмите доставчици, но най-малко веднъж на пет години. Ако се установи тенденция към намаляване на действителния капацитет на батерията под номиналния, контролните разреждания могат да се извършват на всеки шест месеца.

Преди контролното разреждане е необходимо да се изравнят батериите.

Резултатите от измерването на контролното заустване трябва да се сравнят с резултатите от измерването на предишните зауствания. За по-правилна оценка на състоянието на акумулатора е необходимо всички контролни разряди на даден акумулатор да се извършват в един и същ режим и да се вписват в акумулаторния дневник.

Преди да започнете разреждането, е необходимо да запишете датата на разреждане, напрежението, плътността на електролита на всяка батерия и температурата в две или три контролни батерии.

По време на разреждането на контролните и изоставащите батерии напрежението, температурата и плътността на електролита трябва да се измерват в съответствие с таблица 9.

Таблица № 9

През последния час на разреждане напрежението на батерията трябва да се измерва на всеки 15 минути.

Тестовото разреждане трябва да се извърши до напрежение от 1,8 V на поне една батерия. За някои видове маркови батерии в инструкциите на фирмата може да е посочено, че контролният разряд трябва да бъде спрян след достигане на крайното разрядно напрежение n x 1,8 V на клемите на полюсите на акумулатора или след изтичане на съответното време (10 часа).

В края на разреждането е необходимо да се вземат проби от електролит от контролни батерии за химичен анализ и проверка на съдържанието на примеси в съответствие с GOST 667-73, GOST 6709-72, PUE или в съответствие с изискванията на компаниите доставчици.

След първата година от експлоатация на батерии тип SK, SN трябва да се направи електролитен анализ от всички батерии.

В края на разреждането напрежението, температурата и плътността на електролита, както и напрежението между полюсите на батерията и между полюсите на батерията и земята, трябва да бъдат измерени и записани за всички AE.
Ако средната температура на електролита по време на разреждане се различава от 20 °C, тогава полученият действителен капацитет трябва да се намали до капацитета при температура 20 °C по формулата:

C20 = SF/1+ α(t-20), където

C20 - капацитет, намален до температура 20°C, A x час;
SF - капацитет, действително освободен по време на разреждане, A x час;
α - температурен коефициент, съгласно таблица 10;
t е средната температура на електролита по време на разреждане, °C.

Таблица № 10.

8.6. Допълване на батерии.

Електродите в AE трябва винаги да са напълно вдлъбнати в електролита.

Нивото на електролита в батериите тип SK трябва да се поддържа 10-15 mm над горния ръб на електродите. Когато нивото на електролита намалее, трябва да долеете батериите с дестилирана вода, тествана за несъдържаща хлор и желязо. Разрешено е използването на парен кондензат в съответствие с GOST 6709-72. Водата може да се подава към дъното на резервоара през тръба или към горната му част. В последния случай се препоръчва да презаредите батерията с „кипене“, за да изравните плътността на електролита.

Батерии с плътност на електролита под 1,20 g/cm3 могат да се допълват с електролит с плътност 1,18 g/cm3 само ако се установят причините за намаляването на плътността.

Нивото на електролита в батериите тип SN трябва да бъде между 20 и 40 mm над предпазния щит. Ако доливането се случи, когато нивото падне до минималната граница, е необходимо да се извърши изравнително зареждане.

При нормални условия на работа някои батерии (тип Monolit, SMG и др.), особено тези с вентилно регулиране (тип VRLA и др.), не се нуждаят от доливане на електролит през целия им експлоатационен живот. За някои видове батерии (VARTA и др.) интервалите за презареждане могат да бъдат повече от три години.

Трябва да се има предвид, че най-често при по-ниско ниво на електролита плътността на електролита се увеличава, така че трябва да се добави дестилирана вода с подходящо качество (GOST 6709-72). Необходимо е да добавите вода не по-късно от момента, в който нивото на електролита падне до долното допустимо ниво. В маркови батерии електролитът се добавя до ниво, което е 5-10 mm под приложеното максимално допустимо ниво „max“.

За постигане на хомогенност на електролита е необходимо да се извърши изравнителен заряд.