Например, можно определить время заряда стартерной аккумуляторной батареи емкостью 54 А.ч током 5.5 А:
54/(0.85*5.5) = 11.6 часов.
Количество электричества, полученное аккумулятором:
Iз*tз = 5.5*11.6 = 64 А.ч,
где Iз - ток заряда, tз - время заряда.
Разумеется, не более 85% этого электричества запасено в батарее, а остальное израсходовано на тепло и газовыделение в процессе электролиза.
После прекращения заряда и выключения тока напряжение на зажимах аккумулятора резко падает и затем снижается медленно по мере выравнивания плотности электролита в порах пластин и между пластинами.
Недостатки этого метода заряда.
- сравнительно большое время заряда;
- сложное зарядное устройство.
Преимущества метода заряда постоянным током:
- хорошо контролируются все стадии процесса заряда аккумулятора;
- легко реализуются "щадящие" режимы зарядки малыми токами, продлевающие срок службы аккумулятора.
3.2. Ступенчатый заряд.
Этот метод применяется при ускоренном заряде аккумуляторных батарей. Поясним этот метод на примере трехступенчатого заряда.
На первой ступени заряда, когда нет обильного газовыделения, величина зарядного тока Jз1 устанавливается численно равной 0.15 емкости аккумулятора, выраженной в ампер-часах. Больше ток не следует устанавливать, поскольку чрезмерный зарядный ток вызывает разрыхление активной массы, разрушение и коробление пластин. Первая ступень заряда продолжается в течение времени tз, пока на каждом аккумуляторе батареи напряжение достигнет 2.4-2.5 В и начнется обильное газовыделение. После этого зарядный ток уменьшают в 2-3 раза и заряд продолжается, пока напряжение опять возрастет до 2.4-2.5 В.
Далее так Iз3 уменьшают до 1А и продолжают заряд до напряжения 2.7 В. Количество электричества при таком заряде:
Q = Iз1 * tз1 + Iз2 * tз2 + Iз3 * tз3
Ступенчатый заряд отличается тем, что экономится время заряда аккумуляторной батареи.
3.3. Заряд током при постоянном напряжении.
Этот метод применяется при наличии источника тока со стабилизированным напряжением. Такими источниками тока являются, в частности, генераторы постоянного тока на автомобилях, напряжение которых поддерживается автоматически с помощью реле-регулятора. Напряжение бортовой сети при этом должно быть 2.4 В на аккумулятор (или 14.4 В на батарею 6СТ). В начале заряда ток имеет наибольшее значение вследствие значительной разности между напряжением источника и ЭДС батареи. При этом чем больше мощность зарядного источника тока и чем сильнее разряжена батарея, тем больше зарядный ток. По мере заряда ЭДС батареи возрастает и величина зарядного тока падает до нуля.
Преимущества этого метода:
- короткое время заряда;
- автоматически уменьшается ток заряда по мере роста степени заряженности батареи.
Недостатки метода:
- требуется точная установка напряжения источника зарядного тока во избежание систематического недозаряда или перезаряда;
- иногда требуются ограничители тока на начальном этапе заряда;
- нельзя исправлять сульфатированные пластины.
3.4. Заряд реверсивным током.
Улучшение эксплуатационных характеристик аккумуляторов осуществляется , в основном, путем совершенствования их конструкции, а также структуры и состава применяемых активных масс.
Улучшаются эксплуатационные характеристики аккумуляторов и при их заряде реверсивным током, т.е. переменным током с различными амплитудами и длительностями импульсов обоих направлений за каждый период их следования. При этом в каждом периоде аккумулятор заряжается и частично разряжается.
При определенном соотношении амплитуд и длительности импульсов прямого и обратного тока снижается газовыделение и температура электролита.
В соответствии с теорией и практикой электролиза заряд аккумулятора реверсивным током дает возможность управлять восстановительными реакциями и структурными изменениями активного материала пластин, получая, в зависимости от соотношения и абсолютных значений анодного и катодного периодов, кристаллы различных размеров и форм. Это позволяет увеличить суммарную пористость и площадь действующей поверхности пластин, т.е. увеличить поверхность соприкосновения электролита с активным материалом электрода, облегчить условия диффузии и выравнивания концентрации электролита в при электродном слое.
Увеличение пористости способствует повышению величины максимального тока заряда (и разряда).
При заряде аккумуляторных батарей реверсивным током за счет улучшения условий перемешивания электролита в при электродном слое положительного электрода создается более кислая среда, благоприятствующая получению тетрагональной формы ( -модификации) диоксида свинца. При катодном периоде (разрядном периоде реверсивного тока) из этой модификации получается более рыхлый сульфат свинца, который в анодный период (зарядный период реверсивного тока) дает большее количество PbO2. За счет превращения сульфата свинца в диоксид свинца и металлический свинец в анодный период происходит разработка пор активного материала и улучшение условий доступа электролита к глубинным слоям активного материала.
В анодном периоде на положительном электроде аккумулятора адсорбируется атомарный кислород, количество которого во времени увеличивается, что затрудняет доступ электролита к глубинным слоям активного материала. В катодный период происходит очищение поверхности пластин от кислорода. Электролит получает возможность глубже проникать в поры, что дает возможность большему количеству PbSO4 вступить в реакцию и превратиться в PbO2 с увеличением емкости аккумулятора.
При заряде реверсивным током в конце разряда выделяется меньше тепла и интенсивность газовыделения начинается позже, создаются условия регулирования восстановительных реакций, уменьшаются скорости роста кристаллов сульфата свинца.
Порядок зарядки реверсивным током аналогичен заряду постоянным током.
Недостатки метода:
- сложный источник калиброванного реверсивного тока.
Преимущества:
- отпадает необходимость в периодических контрольно-тренировочных циклах батареи;
- почти полностью исключается необратимая сульфатация пластин, как одна из причин старения и выхода из строя аккумулятора;
- при необходимость ускоренного заряда можно увеличивать зарядный ток в 2-3 раза выше нормального без повреждения аккумулятора;
- при заряде малым реверсивным током (1-2 А) эффективно идет процесс десульфатации пластин и восстановления емкости аккумуляторной батареи, даже сильно заасфальтированной. Потому такой режим зарядки аккумулятора иногда называют "десульфатацией".
3.5. Непрерывный подзаряд.
В любительской практике применяется, в основном, при хранении аккумуляторов.
Устанавливается ток заряда примерно равный току саморазряда аккумулятора из расчета, что батарея теряет около 1% емкости в сутки. Целесообразно при этом использовать реверсивный ток во избежание сульфатации пластин.
3.6. Импульсный заряд.
По своей сущности эквивалентен ступенчатому заряду. Применяется только на заведомо исправных аккумуляторах при ускоренном заряде. На первой ступени заряда ток устанавливается равным нескольким десяткам ампер. Контролируются температура электролита, не допуская чрезмерного перегрева (не более 45 С) и газовыделение.
4. РАЗРЯД АККУМУЛЯТОРА
Разряд аккумулятора - наиболее важный режим работы аккумулятора, при котором потребители обеспечиваются током. Процесс разряда аккумулятора описывается электрохимической реакцией:
