Кпд зарядки аккумулятора – 3. Исследование зарядки аккумулятора от солнечной батареи и определение кпд регулятора заряда, аккумулятора и инвертора

Содержание

КПД повербанков и схем заряда гаджетов / Madrobots corporate blog / Habr

Power Bank (внешний аккумулятор, портативное зарядное устройство, повербанк) — коробочка с аккумуляторами и электроникой внутри, позволяющая заряжать гаджеты там, где нет розеток.

Производители повербанков никогда не указывают реальное количество энергии, которое может выдать power bank. Всегда указывается лишь ёмкость внутренних аккумуляторов в миллиампер-часах. Многие наивно думают, что повербанк, на котором написано 10000 mAh может зарядить смартфон с аккумулятором 2500 mAh четыре раза. На самом деле это совсем не так.

Я измерил количество энергии, которые смогли выдать пять разных повербанков и количество энергии, которое потребовалось пяти разным смартфонам и планшетам, чтобы полностью зарядить аккумулятор.


Повербанки разряжались током 950 mA.

Модель mAh Wh аккумулятора Wh на выходе КПД
Miller ML-102 V7.1 2580 9,55 8,46 88,6%
Huawei AP006 4800 17,80 16,79 94,3%
Just Mobile PP-268 6000 22,20 17,47 78,7%
Gigabyte OTG G66B1 6600 24,42 21,69 88,8%
Xiaomi NDY-02-AD 10400 37,44 34,58 92,4%

По результатам измерений КПД повербанков составил от 78.7 до 94.3%.

Необходимо заметить, что у меня была возможность измерить ёмкость внутреннего аккумулятора только в случае с Miller, в остальных четырёх случаях остаётся лишь верить (или не верить) производителю. Могу предположить, что ёмкость аккумулятора в Just Mobile реально меньше, чем заявленные 6000 mAh.

Ещё замечу, что у Xiaomi на корпусе указана ёмкость аккумулятора 37,44Wh, рассчитанная исходя из номинального напряжения 3.6V (обычно ёмкость рассчитывается исходя из напряжения 3.7V).

Теперь посмотрим, сколько энергии требуется смартфонам и планшетам, чтобы полностью зарядить аккумулятор. Перед экспериментом аккумулятор устройства полностью разряжался, затем подключалась зарядка, а через минуту включалось устройство.

Модель mAh Wh аккумулятора Wh на входе Превышение
ASUS Zenfone 5 2110 7,81 10,73 37,4%
HTC Desire Eye 2400 8,88 12,71 43,1%
Huawei Ascend P7 2500 9,25 12,57 35,9%
Samsung Galaxy Note 8.0 4600 17,02 23,54 38,3%
Apple iPad Air 32,40 41,87 29,2%

Устройствам для зарядки требуется на 29.2-43.1% больше энергии, чем энергия их аккумулятора. Для большинства устройств это превышение составляет 37-38% и только iPad имеет более совершенную схему зарядки с высоким КПД, дающую превышение 29.2%.

Таким образом, если заряжать самый неэкономный в плане зарядки смартфон HTC Desire Eye (аккумулятор 2400 mAh) от повербанка Just Mobile PP-268 (аккумулятор 6000 mAh), имеющего самый низкий КПД из протестированных, повербанка хватит лишь на 1.3 полных зарядки, а совсем не на 2.5 зарядки (6000/2400).

В среднем можно считать, что КПД всей электроники при зарядке смартфона или планшета от повербанка составляет около 65%.

Поэтому при приблизительных рассчётах, сколько раз тот или иной гаджет получится зарядить от повербанка, нужно ёмкость аккумуляторов гаджета умножить на 1.5 и разделить ёмкость аккумуляторов повербанка на получившееся число.

Пример: В смартфоне стоит аккумулятор 2000 mAh, в повербанке — 6000mAh. 6000/(2000×1.5)=2. Повербанка хватит ровно на две зарядки.

p.s. Всё об ампер-часах, ватт-часах и аккумуляторах в этой статье: habrahabr.ru/post/150661.

© 2015, Алексей Надёжин.

3. Исследование зарядки аккумулятора от солнечной батареи и определение кпд регулятора заряда, аккумулятора и инвертора

При зарядке аккумулятора без регулятора заряда при токе, не превышающем значения в 8% от ёмкости аккумулятора, можно говорить не о зарядке, а только о подзарядке аккумулятора. Однако, в установке содержится регулятор заряда, который имеет несколько режимов зарядки аккумулятора: 1. Заряд максимальным током: на этой стадии батарея получает весь ток, поступающий от солнечных модулей. 2. ШИМ заряд: когда напряжение на аккумуляторе достигает определенного уровня, контроллер начинает поддерживать постоянное напряжение за счет ШИМ тока заряда. Это предотвращает перегрев и газообразование в аккумуляторе. Ток постепенно уменьшается по мере заряда аккумуляторной батареи. 3. Выравнивание: Многие батареи с жидким электролитом улучшают свою работу при периодическом заряде до газообразования, при этом выравниваются напряжения на различных банках АБ и происходит очищение пластин и перемешивание электролита. 4. Поддерживающий заряд: Когда АБ полностью заряжена, зарядное напряжение уменьшается для предотвращения дальнейшего нагрева или газообразования в батарее. АБ поддерживается в заряженном состоянии.

ШИМ – широтно-импульсная модуляция, которая используется в контроллерах заряда аккумулятора для 100%-ной зарядки даже при низком значении входного тока.

В установке используется регулятор заряда Steca Solar с ШИМ. Регулятор заряда во время своей работы может изменять режим зарядки, но из-за высокой емкости батареи и низкого значения тока зарядки, требуется большое количество времени для изучения работы контроллера во всех его режимах. Поэтому изучим работу контролера в начальной стадии зарядки, когда значение тока примерно постоянно.[5]

3.1. Изучение процесса зарядки-разрядки аккумулятора. Определение КПД всей системы без солнечной батареи [6]

Исследуем КПД системы в целом, то есть системы, состоящей из солнечной батареи, регулятора заряда, аккумулятора и инвертора. Для этого разрядим аккумулятор до состояния, пока регулятор заряда автоматически не отключит нагрузку от аккумулятора. Отключение происходит при напряжении ниже 11 вольт под нагрузкой. Потом произведём зарядку аккумулятора в течение одного часа, затем подключаем нагрузку известной мощности. Зная среднюю мощность питания при зарядке, мощность потребителя, время заряда и разряда под нагрузкой, можно определить суммарный КПД. Основной принцип состоит в следующем: количество энергии, использованное потребителем от аккумулятора, равно количеству энергии потраченной на зарядку аккумулятора, умноженное на КПД всей системы.

Параметры процесса зарядки аккумулятора занесём в таблицу:

Табл. 3.1. Основные параметры на входе в регулятор заряда.

Временная зависимость изменения напряжения и тока на входе в регулятор заряда, при зарядке аккумулятора приведена в виде графиков на рис. 3.1 и рис. 3.2:

Рис. 3.1. Изменение напряжения во времени на входе в регулятор заряда.

Временная зависимость напряжения зарядки аккумулятора повторяет временную зависимость для питающего напряжения контроллера заряда, единственное отличие в том, что напряжение на аккумуляторе при зарядке ниже на 0.3-0.35 вольта, чем на контроллере заряда. По форме график изменения напряжения аккумулятора при зарядке полностью аналогичен графику на рис.3.1. Напряжение в начальный момент достаточно быстро возрастает, затем скорость роста замедляется.

Рис. 3.2. Изменение силы тока во времени на входе в регулятор заряда.

Значение тока на входе в контроллер заряда изменяется незначительно, несколько уменьшаясь от начального значения, что значит, что в начальный момент времени контроллер заряда действительно использует постоянный ток зарядки. Значения силы тока до регулятора заряда и после него во время всего процесса зарядки совпадают.

Мощность, получаемая контроллером заряда от солнечной батареи, примерно соответствует мощности для данного уровня освещённости при напряжении питания ламп в 240 вольт (см. табл. 2.4). Используем максимальное напряжение питания ламп, так как при этом получаем максимальный выход энергии с солнечной батареи, при этом лампы имеют наиболее эффективный спектральный состав.

Рис. 3.3. Процесс разрядки аккумулятора.

Зарядив аккумулятор, изучим процесс его разрядки (рис. 3.3). Потребителем служит инвертор Mobilen EP-75, к которому подсоединена энергосберегающая лампа на 11ватт. Падение напряжения на аккумуляторе при его разрядке приведено в табл. 3.2:

Табл. 3.2. Временная зависимость напряжения при разрядке аккумулятора.

Рис. 3.4. График изменения напряжения во времени при разрядке аккумулятора.

График изменения напряжения при зарядке и разрядке аккумулятора соответствует теоретической зависимости зарядки-разрядки для данного типа аккумуляторов (рис. 3.5):

Рис. 3.5. Теоретическое изменение напряжения при зарядке-разрядке.

При зарядке напряжение измерялось на входе в регулятор заряда, на самом же аккумуляторе напряжение было на 0.3-0.35 вольта ниже, следовательно, кривые зарядки и разрядки аккумулятора, полученные практически (рис. 3.1 и рис 3.2) соответствуют теоретическим, при процессе неполной зарядки.

КПД всей системы посчитаем по формуле:

(3.1)

где Wпотр, [Вт] – мощность потребителя, tпотр, [час] – время потребления энергии (разрядки) до автоматического отключения, W

зар ср, [Вт] – мощность источника зарядки аккумулятора, tзар, [час] – время зарядки аккумулятора.

Wпотр = 11 Вт,

Wзар = 2.107 Вт, (см. табл. 3.1),

tпотр = 8.5 мин = 0,1417 часа

tзар = 1 час.

η = 0.7397 = 73.97%

Суммарный КПД регулятора заряда, аккумулятора и инвертора составил 74 процента, вычислим КПД каждого из этих устройств.

3.2. Определение КПД инвертора [6]

В п. 3.1. был рассчитан суммарный КПД для всей системы. Чтобы определить КПД инвертора, исследуем процесс зарядки-разрядки без инвертора. Сравнив КПД работы системы с инвертором и без него, можно достаточно точно определить его КПД. Процесс зарядки аккумулятора полностью аналогичен процессу зарядки в п.3.1. Для разрядки аккумулятора используем лампу постоянного напряжения на 12 вольт и примерно такой же мощности, что и в предыдущем случае: W

потр2 = 10 Вт. Изменение напряжения во времени в процессе разрядки аккумулятора приведена в табл. 3.3:

Табл. 3.3. Временная зависимость изменения напряжения при разрядке аккумулятора.

Рис. 3.5. График изменения напряжения во времени при разрядке аккумулятора.

tпотр = 10.5 мин = 0,175 часа,

tзар = 1 час,

Wпотр = 10 Вт,

Wзар = 2.107 Вт, (см. табл. 3.1).

Рассчитаем КПД регулятора заряда и аккумулятора без инвертора по формуле 3.1:

η = 0.8306 = 83.06%

Отсюда видно, что КПД системы без использования инвертора выше. КПД инвертора определим как частное при работе с инвертором и без него:

η = 0.8905 = 89.05%

КПД инвертора составил 89.05 процентов, что практически совпадает с его КПД в 90 процентов, заявленных в его заводских характеристиках.

Аккумуляторы коэффициент полезного действия — Справочник химика 21

    Свинцовый аккумулятор отличается большим коэффициентом полезного действия, сравнительно большой электродвижущей силой, которая мало изменяется при разрядке. Свинцовый аккумулятор нашел широкое применение в различных подвижных уст ройствах — автомобилях, электрокарах, железнодорожных поездах, подводных лодках и др. [c.345]

    Железо-никелевый аккумулятор Эдисона, в противоположность свинцовому, хорошо переносит перегрузки и долгое стояние в заряженном состоянии. Благодаря этому, а также малому весу, он часто применяется вместо свинцового для обслуживания передвижных установок. Его напряжение на клеммах при разрядке составляет приблизительно 1,3 в, при зарядке 1,7 в. Вследствие значительной разницы между зарядным и разрядным напряжением он не обладает хорошим коэффициентом полезного действия поэтому для больших стационарных установок обычно пользуются свинцовым аккумулятором. [c.390]


    Расчет коэффициента полезного действия по энергии. Коэффициент полезного действия может быть рассчитан графически. Для этого строятся графики для разрядки и зарядки аккумулятора в координатах э. д. с.— время, при постоянстве силы зарядного и разрядного тока. Площадь, ограниченная осями координат и кривой, прямо пропорциональна количеству электрической энергии, затраченной соответственно при разрядке и зарядке аккумулятора. Коэффициент полезного действия по энергии равен отношению обеих площадей. [c.110]

    Недостатками щелочных аккумуляторов являются меньший коэффициент полезного действия по сравнению со свинцовыми, меньшая величина э.д.с., а также меньшая емкость. Напомним, что емкость аккумулятора выражается в ампер-часах и определяется тем наибольшим количеством электричества, которое можно получить от заряженного аккумулятора. [c.272]

    В отличие от свинцового (X 5 доп. 8), щелочной аккумулятор хорошо выдерживает перегрузку и длительное пребывание в разряженном состоянии. Благодаря этому, а также сравнительно малому весу и большей устойчивости по отношению к сотрясениям, он часто применяется для обслуживания различных передвижных установок. Основным недостатком щелочного аккумулятора является его значительно меньший коэффициент полезного действия. Поэтому для больших стационарных установок предпочтительнее свинцовый аккумулятор. [c.448]

    Любой обратимый элемент в принципе может служить аккумулятором, но технически приемлемым оказалось лишь очень ограниченное их число. Аккумуляторы должны иметь большую емкость энергии на единицу веса и объема, отличаться большим коэффициентом полезного действия и удовлетворять ряду других требований. [c.110]

    Свинцовые аккумуляторы имеют большую э. д. с. и обладают высоким коэффициентом полезного действия. [c.111]

    Целью настоящей работы является определение емкости и коэффициента полезного действия свинцового аккумулятора путем измерения напряжения и количества электричества, которое потребляется [c.111]

    Таким образом, первой и основной особенностью топливных элементов является возможность непосредственного преобразования химической энергии в электрическую с высоким коэффициентом полезного действия. Следует указать, что эта особенность, так же как и все изложенные выше термодинамические закономерности, относится не только к топливным элементам, но и к химическим источникам тока обычного типа —гальваническим элементам и аккумуляторам. В них, как это уже отмечалось ранее, также осуществляется прямое преобразование химической энергии активных веществ в электрическую энергию. Топливные элементы отличаются от обычных гальванических элементов и аккумуляторов тем, что в них компоненты реакции (топливо и окислитель) не заложены заранее в состав электродов, а непрерывно подаются к электродам в процессе работы. Поэтому они могут работать непрерывно и сколь угодно длительно, пока осуществляется подвод реагентов и отвод [c.490]


    Первой и основной особенностью топливных элементов является возможность непосредственного преобразования химической энергий в электрическую с высоким коэффициентом полезного действия. Следует указать, что эта особенность, так же как и все изложенные выше термодинамические закономерности, относится не только к топливным элементам, но и к химическим источникам тока обычного типа — гальваническим элементам и аккумуляторам. В них, как это уже отмечалось ранее, также осуществляется прямое преобразование химической энергии активных веществ в электрическую [c.547]

    При меньшем коэффициенте полезного действия и при меньшем напряжении железо-никелевые аккумуляторы имеют ряд преимуществ. Так, они требуют меньшего ухода и менее прихотливы, их способность к саморазряду весьма мала. Железо-никелевые аккумуляторы обладают также очень прочной конструкцией и выдерживают более сильную тряску и толчки, чем свинцовые аккумуляторы. Они очень легки, но мощность их не превышает 30 ватт на 1 кг веса аккумулятора. Для обслуживания транспорта железо-никелевые аккумуляторы имеют значительные преимущества. [c.406]

    Устройство, изготовленное по схеме, изображенной на рис. 188, имеет коэффициент полезного действия 24—27%. В настоящее время подобные устройства для заряда серебряно-цинковых аккумуляторов выпускаются промышленностью. [c.362]

    Данное устройство из-за сложности коммутации больших токов имеет смысл применять лишь для заряда аккумуляторов емкостью не более 5 а-ч. Коэффициент полезного действия устройства лежит в пределах 20—25%. [c.363]

    Щелочные аккумуляторы. Щелочные аккумуляторы в некоторых случаях являются более удобными, чем свинцовые. Срок службы их больше, чем у свинцовых. Они более стойки к толчкам и тряске. Разряжать их можно токами большой силы и они даже не боятся кратковременного короткого замыкания. На продолжительное время их можно оставлять в разряженном состоянии. Однако щелочные аккумуляторы имеют меньшую электродвижущую силу и меньший коэффициент полезного действия. В практике нашли применение два вида щелочных аккумуляторов кадмиево-никелевые и железоникелевые. Обычно они укомплектованы из батарей, содержащих от трех до тридцати двух банок. [c.110]

    В отношении аккумуляторов не привилось понятие коэффициент полезного действия . Общепринят термин отдача аккумулятора . Правилами Американского института инженеров-электри-ков понятие отдача трактуется следующим образом отдача аккумулятора — отношение количества энергии, отдаваемого аккумулятором, к получаемому количеству энергии, необходимому для восстановления первоначального состояния заряда при заданных температуре, токе и конечном напряжении. [c.54]

    Целью настоящей работы является определение емкости и коэффициента полез

3. Исследование зарядки аккумулятора от солнечной батареи и определение кпд регулятора заряда, аккумулятора и инвертора

При зарядке аккумулятора без регулятора заряда при токе, не превышающем значения в 8% от ёмкости аккумулятора, можно говорить не о зарядке, а только о подзарядке аккумулятора. Однако, в установке содержится регулятор заряда, который имеет несколько режимов зарядки аккумулятора: 1. Заряд максимальным током: на этой стадии батарея получает весь ток, поступающий от солнечных модулей. 2. ШИМ заряд: когда напряжение на аккумуляторе достигает определенного уровня, контроллер начинает поддерживать постоянное напряжение за счет ШИМ тока заряда. Это предотвращает перегрев и газообразование в аккумуляторе. Ток постепенно уменьшается по мере заряда аккумуляторной батареи. 3. Выравнивание: Многие батареи с жидким электролитом улучшают свою работу при периодическом заряде до газообразования, при этом выравниваются напряжения на различных банках АБ и происходит очищение пластин и перемешивание электролита. 4. Поддерживающий заряд: Когда АБ полностью заряжена, зарядное напряжение уменьшается для предотвращения дальнейшего нагрева или газообразования в батарее. АБ поддерживается в заряженном состоянии.

ШИМ – широтно-импульсная модуляция, которая используется в контроллерах заряда аккумулятора для 100%-ной зарядки даже при низком значении входного тока.

В установке используется регулятор заряда Steca Solar с ШИМ. Регулятор заряда во время своей работы может изменять режим зарядки, но из-за высокой емкости батареи и низкого значения тока зарядки, требуется большое количество времени для изучения работы контроллера во всех его режимах. Поэтому изучим работу контролера в начальной стадии зарядки, когда значение тока примерно постоянно.[5]

3.1. Изучение процесса зарядки-разрядки аккумулятора. Определение КПД всей системы без солнечной батареи [6]

Исследуем КПД системы в целом, то есть системы, состоящей из солнечной батареи, регулятора заряда, аккумулятора и инвертора. Для этого разрядим аккумулятор до состояния, пока регулятор заряда автоматически не отключит нагрузку от аккумулятора. Отключение происходит при напряжении ниже 11 вольт под нагрузкой. Потом произведём зарядку аккумулятора в течение одного часа, затем подключаем нагрузку известной мощности. Зная среднюю мощность питания при зарядке, мощность потребителя, время заряда и разряда под нагрузкой, можно определить суммарный КПД. Основной принцип состоит в следующем: количество энергии, использованное потребителем от аккумулятора, равно количеству энергии потраченной на зарядку аккумулятора, умноженное на КПД всей системы.

Параметры процесса зарядки аккумулятора занесём в таблицу:

Табл. 3.1. Основные параметры на входе в регулятор заряда.

Временная зависимость изменения напряжения и тока на входе в регулятор заряда, при зарядке аккумулятора приведена в виде графиков на рис. 3.1 и рис. 3.2:

Рис. 3.1. Изменение напряжения во времени на входе в регулятор заряда.

Временная зависимость напряжения зарядки аккумулятора повторяет временную зависимость для питающего напряжения контроллера заряда, единственное отличие в том, что напряжение на аккумуляторе при зарядке ниже на 0.3-0.35 вольта, чем на контроллере заряда. По форме график изменения напряжения аккумулятора при зарядке полностью аналогичен графику на рис.3.1. Напряжение в начальный момент достаточно быстро возрастает, затем скорость роста замедляется.

Рис. 3.2. Изменение силы тока во времени на входе в регулятор заряда.

Значение тока на входе в контроллер заряда изменяется незначительно, несколько уменьшаясь от начального значения, что значит, что в начальный момент времени контроллер заряда действительно использует постоянный ток зарядки. Значения силы тока до регулятора заряда и после него во время всего процесса зарядки совпадают.

Мощность, получаемая контроллером заряда от солнечной батареи, примерно соответствует мощности для данного уровня освещённости при напряжении питания ламп в 240 вольт (см. табл. 2.4). Используем максимальное напряжение питания ламп, так как при этом получаем максимальный выход энергии с солнечной батареи, при этом лампы имеют наиболее эффективный спектральный состав.

Рис. 3.3. Процесс разрядки аккумулятора.

Зарядив аккумулятор, изучим процесс его разрядки (рис. 3.3). Потребителем служит инвертор Mobilen EP-75, к которому подсоединена энергосберегающая лампа на 11ватт. Падение напряжения на аккумуляторе при его разрядке приведено в табл. 3.2:

Табл. 3.2. Временная зависимость напряжения при разрядке аккумулятора.

Рис. 3.4. График изменения напряжения во времени при разрядке аккумулятора.

График изменения напряжения при зарядке и разрядке аккумулятора соответствует теоретической зависимости зарядки-разрядки для данного типа аккумуляторов (рис. 3.5):

Рис. 3.5. Теоретическое изменение напряжения при зарядке-разрядке.

При зарядке напряжение измерялось на входе в регулятор заряда, на самом же аккумуляторе напряжение было на 0.3-0.35 вольта ниже, следовательно, кривые зарядки и разрядки аккумулятора, полученные практически (рис. 3.1 и рис 3.2) соответствуют теоретическим, при процессе неполной зарядки.

КПД всей системы посчитаем по формуле:

(3.1)

где Wпотр, [Вт] – мощность потребителя, tпотр, [час] – время потребления энергии (разрядки) до автоматического отключения, Wзар ср, [Вт] – мощность источника зарядки аккумулятора, tзар, [час] – время зарядки аккумулятора.

Wпотр = 11 Вт,

Wзар = 2.107 Вт, (см. табл. 3.1),

tпотр = 8.5 мин = 0,1417 часа

tзар = 1 час.

η = 0.7397 = 73.97%

Суммарный КПД регулятора заряда, аккумулятора и инвертора составил 74 процента, вычислим КПД каждого из этих устройств.

3.2. Определение КПД инвертора [6]

В п. 3.1. был рассчитан суммарный КПД для всей системы. Чтобы определить КПД инвертора, исследуем процесс зарядки-разрядки без инвертора. Сравнив КПД работы системы с инвертором и без него, можно достаточно точно определить его КПД. Процесс зарядки аккумулятора полностью аналогичен процессу зарядки в п.3.1. Для разрядки аккумулятора используем лампу постоянного напряжения на 12 вольт и примерно такой же мощности, что и в предыдущем случае: Wпотр2 = 10 Вт. Изменение напряжения во времени в процессе разрядки аккумулятора приведена в табл. 3.3:

Табл. 3.3. Временная зависимость изменения напряжения при разрядке аккумулятора.

Рис. 3.5. График изменения напряжения во времени при разрядке аккумулятора.

tпотр = 10.5 мин = 0,175 часа,

tзар = 1 час,

Wпотр = 10 Вт,

Wзар = 2.107 Вт, (см. табл. 3.1).

Рассчитаем КПД регулятора заряда и аккумулятора без инвертора по формуле 3.1:

η = 0.8306 = 83.06%

Отсюда видно, что КПД системы без использования инвертора выше. КПД инвертора определим как частное при работе с инвертором и без него:

η = 0.8905 = 89.05%

КПД инвертора составил 89.05 процентов, что практически совпадает с его КПД в 90 процентов, заявленных в его заводских характеристиках.

3.3. Определение кпд регулятора заряда и аккумулятора

Суммарный КПД регулятора заряда и аккумулятора составляет 83.06 процентов (см. п. 3.2). Определить КПД каждого из этих устройств мы сможем при начальной стадии заряда, так как время зарядки аккумулятора в эксперименте 1 час, а для того чтобы зарядить его на 100 процентов потребуется около 2-х суток, при таком же значении мощности, выдаваемой солнечной батареей.

Значение тока до регулятора заряда и после него совпадают в течении всего эксперимента, а значения напряжения несколько отличаются:

Uн рег зар = 12.84 В,

Uн аккум = 12.54 В,

Uк рег зар = 13.4 В,

Uк аккум = 13.05 В.

Значения напряжения на аккумуляторе начальное и конечное снимаются при включенном токе зарядки. Вычислим разницу начальных и конечных напряжений на аккумуляторе и регуляторе заряда, затем найдём среднее значение просадки напряжения на контроллере заряда.

ΔUн = 12.84 – 12.54 = 0.3В,

ΔUк = 13.4 – 13.05 = 0.35В,

ΔUсреднее = (0.35 + 0.3) = 0.325В.

Среднее значение тока, поступающего на контроллер заряда, равно: Iсреднее = 159 мА.

Перемножив просадку напряжения на контроллере заряда на среднее значение тока, получим потерю мощности на контроллере заряда:

ΔW = ΔUсреднее *Iсреднее

(3.2)

ΔW = 0.159*0.325

ΔW = 0.0517 Вт.

Посчитаем КПД регулятора заряда по формуле 3.3:

(3.3)

где ΔW, [Вт] определяем из формулы 3.2, W0, [Вт] — мощность, поступающая на регулятор заряда (см. табл. 3.1).

Смысл выражения 3.3 состоит в том, что КПД регулятора заряда определяется как отношение мощности на выходе с регулятора заряда к отношению мощности, поступающей на его вход.

ηрег = 0.975 = 97.5%

Реальный КПД регулятора заряда несколько ниже. Новейшие контроллеры заряда могут работать в режиме отслеживания точки максимальной мощности солнечной батареи — MPPT контролеры, что ещё могло бы увеличить общий КПД установки.

Определим КПД аккумулятора как частное КПД аккумулятора и контролера заряда и КПД контролера в отдельности:

ηаккум = 0.8306/0.975 = 0.8519 = 85.19%

Проверим суммарные расчёты КПД для всех устройств: произведение кпд всех устройств должно равняться суммарному КПД всей установки без солнечной батареи:

ηуст. = ηрег.зар.* ηаккум.* ηинвер.

(3.4)

ηрег.зар. = 97.5%

ηаккум. = 85.19%

ηинвер. = 89.05%

ηуст. = 0.975*0.8519*0.8905

ηуст. = 0.7396 = 73.96%

Проверка показывает, что расчёт КПД всех элементов установки выполнен верно, так как произведение КПД отдельных устройств в установке равно суммарному КПД без солнечной батареи.

3.4. Определение суммарного кпд всей системы

Определим общий КПД всей установки, включая солнечную батарею, регулятор заряда, аккумулятор и инвертор по формуле 3.5:

ηобщ.уст. = ηуст.* ηсолн.бат.

(3.5)

где ηуст определим по формуле 3.4, а ηсолн.бат. берём из п.2.3.2 для стандартного значения напряжения питания ламп в 220В.

ηсолн.бат. = 8.04% = 0.0804

ηуст. = 73.96% = 0.7396

ηобщ.уст. = 0.0804*0.7396

ηобщ.уст. = 0.0595 = 5.95%

Вывод: общий КПД всего цикла производства электроэнергии составляет около 6 процентов. С одной стороны этот показатель невысок, однако, принцип действия автономной солнечной электростанции сводится к тому, что она в течении всего светового дня накапливает энергию(около 10-12 часов) и отдаёт энергию в течении двух-трёх часов в тёмное время суток. Поэтому реальная эффективность данного цикла производства электроэнергии выше, чем 6 процентов.

какими могут быть аккумуляторы будущего / Mail.ru Group corporate blog / Habr

В последние годы мы часто слышали, что вот-вот — и человечество получит аккумуляторы, которые будут способны питать наши гаджеты неделями, а то и месяцами, при этом очень компактные и быстрозаряжаемые. Но воз и ныне там. Почему до сих пор не появились более эффективные аккумуляторы и какие существуют разработки в мире, читайте под катом.

Сегодня ряд стартапов близки к созданию безопасных компактных аккумуляторов со стоимостью хранения энергии около 100 долларов за кВт⋅ч. Это позволило бы решить проблему электропитания в режиме 24/7 и во многих случаях перейти на возобновляемые источники энергии, а заодно снизило бы вес и стоимость электромобилей.

Но все эти разработки крайне медленно приближаются к коммерческому уровню, что не позволяет ускорить переход с ископаемых на возобновляемые источники. Даже Илон Маск, который любит смелые обещания, был вынужден признать, что его автомобильное подразделение постепенно улучшает литий-ионные аккумуляторы, а не создаёт прорывные технологии.

Многие разработчики верят, что будущие аккумуляторы станут иметь совсем другую форму, строение и химический состав по сравнению с литий-ионными, которые в последнее десятилетие вытеснили иные технологии со многих рынков.

Основатель компании SolidEnergy Systems Кичао Ху (Qichao Hu), в течение десяти лет разрабатывавший литий-металлический аккумулятор (анод металлический, а не графитовый, как в традиционных литий-ионных), утверждает, что главная проблема при создании новых технологий хранения энергии заключается в том, что при улучшении какого-то одного параметра ухудшаются остальные. К тому же сегодня существует столько разработок, авторы которых громко утверждают о своём превосходстве, что стартапам очень трудно убедить потенциальных инвесторов и привлечь достаточно средств для продолжения исследований.

Согласно отчёту Lux Research, за последние 8—9 лет компания вложила в исследование хранения энергии около 4 млрд долларов, из которых стартапам, создающим «технологии нового поколения», в среднем досталось по 40 млн долларов. При этом Tesla вложила около 5 млрд долларов в Gigafactory, занимающуюся производством литий-ионных аккумуляторов. Такой разрыв очень трудно преодолеть.

По словам Герда Седера (Gerd Ceder), профессора в области материаловедения Калифорнийского университета в Беркли, создание маленькой производственной линии и решение всех производственных проблем для налаживания выпуска аккумуляторов обходится примерно в 500 млн долларов. Автопроизводители могут годами тестировать новые аккумуляторные технологии, прежде чем решить, приобретать ли создавшие их стартапы. Даже если новая технология выходит на рынок, нужно преодолеть опасный период наращивания объёмов и поиска клиентов. К примеру, компании Leyden Energy и A123 Systems потерпели неудачу, несмотря на перспективность их продуктов, поскольку финансовые потребности оказались выше расчётных, а спрос не оправдал ожиданий. Ещё два стартапа, Seeo и Sakti3, не успели выйти на массовые объёмы производства и значительный уровень дохода и были куплены за гораздо меньшие суммы, чем ожидали первичные инвесторы.

В то же время три основных мировых производителя аккумуляторов — Samsung, LG и Panasonic — не слишком заинтересованы в появлении инноваций и радикальных переменах, они предпочитают незначительно улучшать свою продукцию. Так что все стартапы, предлагающие «прорывные технологии», сталкиваются с основной проблемой, о которой они предпочитают не упоминать: литий-ионные аккумуляторы, разработанные в конце 1970-х, продолжают совершенствоваться.

Но всё же — какие технологии могут прийти на смену вездесущим литий-ионным аккумуляторам?

Литий-воздушные «дышащие» аккумуляторы


В литий-воздушных аккумуляторах в качестве окислителя используется кислород. Потенциально они могут быть в разы дешевле и легче литий-ионных аккумуляторов, а их ёмкость способна оказаться гораздо больше при сравнимых размерах. Главные проблемы технологии: значительная потеря энергии за счёт теплового рассеивания при зарядке (до 30 %) и относительно быстрая деградация ёмкости. Но есть надежда, что в течение 5—10 лет эти проблемы удастся решить. Например, в прошлом году была представлена новая разновидность литий-воздушной технологии — аккумулятор с нанолитическим катодом.

Зарядное устройство Bioo



Это устройство в виде специального горшка для растений, использующего энергию фотосинтеза для зарядки мобильных гаджетов. Причём оно уже доступно в продаже. Устройство может обеспечивать две-три сессии зарядки в день с напряжением 3,5 В и силой тока 0,5 А. Органические материалы в горшке взаимодействуют с водой и продуктами реакции фотосинтеза, в результате получается достаточно энергии для зарядки смартфонов и планшетов.

Представьте себе целые рощи, в которых каждое дерево высажено над таким устройством, только более крупным и мощным. Это позволит снабжать «бесплатной» энергией окружающие дома и будет веской причиной для защиты лесов от вырубки.

Аккумуляторы с золотыми нанопроводниками



В Калифорнийском университете в Ирвайне разработали нанопроводниковые аккумуляторы, которые могут выдерживать более 200 тыс. циклов зарядки в течение трёх месяцев без каких-либо признаков деградации ёмкости. Это позволит многократно увеличить жизненный цикл систем питания в критически важных системах и потребительской электронике.

Нанопроводники в тысячи раз тоньше человеческого волоса обещают светлое будущее. В своей разработке учёные применили золотые провода в оболочке из диоксида марганца, которые помещены в гелеобразный электролит. Это предотвращает разрушение нанопроводников при каждом цикле зарядки.

Магниевые аккумуляторы



В Toyota работают над использованием магния в аккумуляторах. Это позволит создавать маленькие, плотно упакованные модули, которым не нужны защитные корпуса. В долгосрочной перспективе такие аккумуляторы могут быть дешевле и компактнее литий-ионных. Правда, случится это ещё не скоро. Если случится.

Твердотельные аккумуляторы


В обычных литий-ионных аккумуляторах в качестве среды для переноса заряженных частиц между электродами используется жидкий легковоспламеняющийся электролит, постепенно приводящий к деградации аккумулятора.

Этого недостатка лишены твердотельные литий-ионные аккумуляторы, которые сегодня считаются одними из самых перспективных. В частности, разработчики Toyota опубликовали научную работу, в которой описали свои эксперименты с сульфидными сверхионными проводниками. Если у них всё получится, то будут созданы аккумуляторы на уровне суперконденсаторов — они станут полностью заряжаться или разряжаться всего за семь минут. Идеальный вариант для электромобилей. А благодаря твердотельной структуре такие аккумуляторы будут гораздо стабильнее и безопаснее современных литий-ионных. Расширится и их рабочий температурный диапазон — от –30 до +100 градусов по Цельсию.

Учёные из Массачусетского технологического института в содружестве с Samsung также разработали твердотельные аккумуляторы, превосходящие по своим характеристикам современные литий-ионные. Они безопаснее, энергоёмкость выше на 20—30 %, да к тому же выдерживают сотни тысяч циклов перезарядки. Да ещё и не пожароопасны.

Топливные ячейки


Совершенствование топливных ячеек может привести к тому, что смартфоны мы будем заряжать раз в неделю, а дроны станут летать дольше часа. Учёные из Пхоханского университета науки и технологии (Южная Корея) создали ячейку, в которой объединили пористые элементы из нержавеющей стали с тонкоплёночным электролитом и электродами с минимальной теплоёмкостью. Конструкция оказалась надёжнее литий-ионных аккумуляторов и работает дольше них. Не исключено, что разработка будет внедрена в коммерческие продукты, в первую очередь в смартфоны Samsung.

Графеновые автомобильные аккумуляторы



Многие специалисты считают, что будущее — за графеновыми аккумуляторами. В компании Graphenano разработали аккумулятор Grabat, который может обеспечить запас хода электромобиля до 800 км. Разработчики утверждают, что аккумулятор заряжается всего за несколько минут — скорость зарядки/разрядки в 33 раза выше, чем у литий-ионных. Быстрая разрядка особенно важна для обеспечения высокой динамики разгона электромобилей.

Ёмкость 2,3-вольтового Grabat огромна: около 1000 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, у лучших образцов литий-ионных аккумуляторов — на уровне 180 Вт⋅ч/кг.

Микросуперконденсаторы, изготовленные с помощью лазера


Учёные из Университета Райса добились прогресса в разработке микросуперконденсаторов. Один из главных недостатков технологии — дороговизна изготовления, но применение лазера может привести к существенному удешевлению. Электроды для конденсаторов вырезаются лазером из пластикового листа, что многократно снижает трудоёмкость производства. Такие аккумуляторы могут заряжаться в 50 раз быстрее литий-ионных, а разряжаются медленнее используемых сегодня суперконденсаторов. К тому же они надёжны, в ходе экспериментов продолжали работать даже после 10 тыс. сгибаний.

Натрий-ионные аккумуляторы


Группа французских исследователей и компаний RS2E разработала натрий-ионные аккумуляторы для ноутбуков, в которых используется обычная соль. Принцип работы и процесс изготовления держатся в секрете. Ёмкость 6,5-сантиметрового аккумулятора — 90 Вт⋅ч/кг, что сравнимо с массовыми литий-ионными, но он выдерживает пока не более 2 тыс. циклов зарядки.

Пенные аккумуляторы



Другая тенденция в разработке технологий хранения энергии — создание трёхмерных структур. В частности, компания Prieto создала аккумулятор на основе субстрата пенометалла (меди). Здесь нет легковоспламеняющегося электролита, у такого аккумулятора большой ресурс, он быстрее заряжается, его плотность в пять раз выше, а также он дешевле и меньше современных аккумуляторов. В Prieto надеются сначала внедрить свою разработку в носимую электронику, но утверждают, что технологию можно будет распространить шире: использовать и в смартфонах, и даже в автомобилях.

Быстрозаряжаемый «наножелток» повышенной ёмкости


Ещё одна разработка Массачусетского технологического института — наночастицы для аккумуляторов: полая оболочка из диоксида титана, внутри которой (как желток в яйце) находится наполнитель из алюминиевой пудры, серной кислоты и оксисульфата титана. Размеры наполнителя могут меняться независимо от оболочки. Применение таких частиц позволило в три раза увеличить ёмкость современных аккумуляторов, а длительность полной зарядки снизилась до шести минут. Также снизилась скорость деградации аккумулятора. Вишенка на торте — дешевизна производства и простота масштабирования.

Алюминий-ионный аккумулятор сверхбыстрой зарядки



В Стэнфорде разработали алюминий-ионный аккумулятор, который полностью заряжается примерно за одну минуту. При этом сам аккумулятор обладает некоторой гибкостью. Главная проблема — удельная ёмкость примерно вдвое ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов. Хотя, учитывая скорость зарядки, это не так критично.

Alfa battery — две недели на воде


Если компании Fuji Pigment удастся довести до ума свой алюминий-воздушный аккумулятор Alfa battery, то нас ждёт появление носителей энергии, ёмкость которых в 40 раз больше ёмкости литий-ионных. Более того, аккумулятор перезаряжается доливкой воды, простой или подсоленной. Как утверждают разработчики, на одном заряде Alfa сможет работать до двух недель. Возможно, сначала такие аккумуляторы появятся на электромобилях. Представьте себе автозаправку, на которую вы заезжаете за водой.

Аккумуляторы, которые можно сгибать, как бумагу


Компания Jenax создала гибкий аккумулятор J.Flex, похожий на плотную бумагу. Его даже можно складывать. К тому же он не боится воды и потому очень удобен для использования в одежде. Или представьте себе наручные часы с аккумулятором в виде ремешка. Эта технология позволит и уменьшить размер самих гаджетов, и увеличить носимый объём энергии. Другой сценарий — создание гибких складных смартфонов и планшетов. Нужен экран побольше? Просто разверните сложенный вдвое гаджет.

Как утверждают разработчики, тестовый образец выдерживает 200 тыс. складываний без потери ёмкости.

Эластичные аккумуляторы


Над созданием гибких носителей энергии работают во многих компаниях. А команда учёных из Университета штата Аризона пошла дальше и с помощью особой механической конструкции создала аккумулятор в виде эластичной ленты. Не исключено, что идея будет развита и позволит встраивать аккумуляторы в одежду.

Мочевой аккумулятор



В 2013 году Фонд Билла Гейтса вложился в продолжение исследований Bristol Robotic Laboratory по созданию аккумуляторов, работающих на моче. Весь цимес в использовании «микробных топливных ячеек»: в них содержатся микроорганизмы, расщепляющие мочу и вырабатывающие электричество. Кто знает, возможно, скоро поход в туалет будет не только потребностью, но и в буквальном смысле полезным занятием.

Ryden — углеродные аккумуляторы с быстрой зарядкой


В 2014 году компания Power Japan Plus сообщила о планах по выпуску аккумуляторов, в основе которых лежат углеродные материалы. Их можно было производить на том же оборудовании, что и литий-ионные. Углеродные аккумуляторы должны работать дольше и заряжаться в 20 раз быстрее литий-ионных. Был заявлен ресурс в 3 тыс. циклов зарядки.

Органический аккумулятор, почти даром


В Гарварде была создана технология органических аккумуляторов, стоимость производства которых составляла бы 27 долларов за кВт⋅ч. Это на 96 % дешевле аккумуляторов на основе металлов (порядка 700 долларов за кВт⋅ч). В изобретении применяются молекулы хинонов, практически идентичные тем, что содержатся в ревене. По эффективности органические аккумуляторы не уступают традиционным и могут без проблем масштабироваться до огромных размеров.

Просто добавь песка


Эта технология представляет собой модернизацию литий-ионных аккумуляторов. В Калифорнийском университете в Риверсайде вместо графитовых анодов использовали обожжённую смесь очищенного и измельчённого песка (читай — кварца) с солью и магнием. Это позволило повысить производительность обычных литий-ионных аккумуляторов и примерно втрое увеличить их срок службы.

Быстрозаряжаемые и долгоживущие


В Наньянском технологическом университете (Сингапур) разработали свою модификацию литий-ионного аккумулятора, который заряжается на 70 % за две минуты и служит в 10 раз дольше обычных литий-ионных. В нём анод изготовлен не из графита, а из гелеобразного вещества на основе диоксида титана — дешёвого и широко распространённого сырья.

Аккумуляторы с нанопорами


В Мэрилендском университете в Колледж-Парке создали нанопористую структуру, каждая ячейка которой работает как крохотный аккумулятор. Такой массив заряжается 12 минут, по ёмкости втрое превосходит литий-ионные аккумуляторы такого же размера и выдерживает около 1 тыс. циклов зарядки.

Генерирование электричества


Энергия кожи


Тут речь идёт не столько об аккумуляторах, сколько о способе получения энергии. Теоретически, используя энергию трения носимого устройства (часов, фитнес-трекера) о кожу, можно генерировать электричество. Если технологию удастся достаточно усовершенствовать, то в будущем в некоторых гаджетах аккумуляторы станут работать просто потому, что вы носите их на теле. Прототип такого наногенератора — золотая плёнка толщиной 50 нанометров, нанесённая на силиконовую подложку, содержащую тысячи крошечных ножек, которые увеличивают трение подложки о кожу. В результате возникает трибоэлектрический эффект.

uBeam — зарядка по воздуху


uBeam — любопытный концепт передачи энергии на мобильное устройство с помощью ультразвука. Зарядное устройство испускает ультразвуковые волны, которые улавливаются приёмником на гаджете и преобразуются в электричество. Судя по всему, в основе изобретения лежит пьезоэлектрический эффект: приёмник резонирует под действием ультразвука, и его колебания генерируют энергию.

Схожим путём пошли и учёные из Лондонского университета королевы Марии. Они создали прототип смартфона, который заряжается просто благодаря внешним шумам, в том числе от голосов людей.

StoreDot



Зарядное устройство StoreDot разработано стартапом, появившимся на базе Тель-Авивского университета. Лабораторный образец смог зарядить аккумулятор Samsung Galaxy 4 за 30 секунд. Сообщается, что устройство создано на базе органических полупроводников, изготовленных из пептидов. В конце 2017 года в продажу должен поступить карманный аккумулятор, способный заряжать смартфоны за пять минут.

Прозрачная солнечная панель



В Alcatel был разработан прототип прозрачной солнечной панели, которая помещается поверх экрана, так что телефон можно заряжать, просто положив на солнце. Конечно, концепт не идеален с точки зрения углов обзора и мощности зарядки. Но идея красивая.

Год спустя, в 2014-м, компания Tag Heuer анонсировала новую версию своего телефона для понтов Tag Heuer Meridiist Infinite, у которого между внешним стеклом и самим дисплеем должна была быть проложена прозрачная солнечная панель. Правда, непонятно, дошло ли дело до производства.

Как восстановить аккумулятор контрольно — тренировочным циклом

Многие автовладельцы делятся историями о том, что аккумулятор эксплуатировался недолго, но автомобиль удаётся запустить с большим трудом. Выясняя, в чём причина, обнаруживается, что электрооборудование исправно, реле — регулятор срабатывает вовремя, и работа генератора также не вызывает нареканий. Но при этом аккумулятор совершенно не принимает заряд.

Обратившись в любой автосервис, получим совет — не искать причины такого поведения АКБ а просто заменить батарею на новую. Но не всегда стоит следовать этому совету и тратить деньги. Стоит попробовать разобраться в проблеме и добиться того, чтобы батарея начала принимать заряд.

Содержание статьи

Что такое КТЦ?

Автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор для автомобиля не вечен, срок его использования составляет примерно от 5 до 7 лет, как указывает производитель. Но в реальности на подобный срок не приходится рассчитывать, ведь режимы работы далеки от идеальных.

Низкие температуры и короткие поездки в городском режиме езды не  лучшим образом сказываются на работоспособности АКБ, а если владелец халатно относится к эксплуатации аккумулятора, то онизживает себя гораздо раньше. Но порой случается так, что батарея даже при правильном обслуживании выходит из строя.

Чтобы уберечь себя от лишних денежных трат на новый аккумулятор, достаточно дважды в год проводить простой процесс — тренировку автомобильного АКБ.

Контрольно-тренировочный цикл АКБ (КТЦ) — это технологическая процедура, проводимая для восстановления аккумуляторов, полностью разряженных или находящихся в долгой эксплуатации. Благодаря этому циклу возможно не только выявить срок работы батареи и возможность для дальнейшего использования, но и повысить характеристики уставшего АКБ, и частично восстановить его.  Провести КТЦ можно собственными силами.

Для тренировки аккумулятора понадобится приготовить инструмент:

  1. Устройство для заряда;
  2. Ареометр для определения плотности электролита;
  3. Понадобится нагрузка конкретной величины;
  4. Мультиметр для измерения силы тока и напряжения.

Как правильно разрядить и зарядить аккумулятор

Чтобы произвести контрольно-тренировочный цикл правильно, важно следовать инструкции по выполнению операции.

Цикл тренировки состоит из нескольких этапов:

  1. Предварительный заряд АКБ;
  2. Контрольный разряд;
  3. Окончательный заряд.

Каждый этап требуется выполнять со всей возможной точностью и качеством. Прежде чем начать работу обязательно выполните все необходимые расчёты, исходя из характеристик конкретно вашей батареи. Для проведения контрольного разряда, потребуется нагрузка определённой, конкретной величины.

 

Предварительный заряд АКБ

Если использовать рыночное зарядное устройство для аккумулятора, то процедура получится достаточно простой. Понадобится лишь подключить аккумулятор к зарядке и ждать окончания процесса. Но даже в этом случае, после зарядки необходимо провести замер аккумулятора ареометром, чтобы убедиться в полном заряде батареи, и выровнять, если это нужно, уровень и плотность во всех банках.

Если зарядка упрощённая, то придётся применить расчёты по формуле, хотя и в этом случае особой сложности в зарядке АКБ не возникнет. Ареометром измеряется исходная плотность электролита, учитывая заданную ёмкость батареи, рассчитывается потеря ёмкости. Узнать, на сколько процентов заряжен АКБ, можно по таблице.

Таблица заряда АКБ по плотности электролита и напряжению

Напряжение, В Плотность электролита Заряд, %
12,72 1,28 100
12,5 1,24 75
12,35 1,2 50
12,1 1,16 25

Например, плотность — 1,16 г/см3, это означает, что батарея заряжена на одну четверть. Учитывая ёмкость АКБ (к примеру, 60Ah), можно вычислить потерю ёмкости по следующей формуле:

Ёмкость АКБ умноженная на заряд (в %) и вместе, делённое на 100%

Получаем расчёт:

60Ah * 75% / 100% = 45 Ah

Напряжение тока заряда должно составлять 1/10 от ёмкости батареи. Чтобы вычислить время, необходимое для полного заряда аккумулятора, нужно воспользоваться формулой:

2*потеря ёмкости/зарядный ток=время заряда

Зарядный ток при 60Ah=6A.

Расчёт по формуле с учётом всех параметров получается следующий:

t = 2 * 45Ah / 6A = 15h(часов)

Следует помнить, что время по расчётам может несколько отличаться от времени по факту, поэтому дополнительно проверьте напряжение и плотность, показатели в 1,27- 1,28 г/см3 и напряжение в 12,7вольт, и означают окончание заряда.

Правильно разряжаем АКБ

Чтобы восстановить функционирование аккумулятора, нужно, как это ни парадоксально, полностью разрядить АКБ. Однако разряд должен быть контролируемым, и производиться строго определённой силой тока.

Необходимо создать электрическую цепь из потребителя электрического тока(строго определённой ёмкости) а так же вольтметра и амперметра. Разряжать АКБ необходимо током так называемого 10-часового режима, величина которого составляет 9% — 10% от емкости АКБ.

Важно отметить, что разряд АКБ производится в зависимости от типа батареи. По типу батареи выбирается и величина тока при КТЦ.

Чтобы правильно выбрать данную величину, можете ориентироваться на таблицу:

Тип батареи Разрядный ток, Ампер Тип батареи Разрядный ток, Ампер
6СТ — 140Р 12.6 6СТ — 190 17.0
6СТ — 45 4.2 6СТЭН — 140М 12.6
6СТ — 50 4.5 3МТ — 12 1.2
6СТ — 55 5.0 3МТ — 8 0.7
6СТ — 60 5.4 6МТС — 9 0.8
6СТ — 75 6.8 6МТС — 22 2.0
6СТ — 82 7.5 12СТ — 85Р 8.0
6СТ — 90 8.1 12СТ — 70М 7.0
6СТ — 105 9.5 12СТ — 70 7.0
6СТ — 132 12.0 3СТ — 150 13.5
6СТ — 182 16.5 3СТ — 215 19.5

Первая цифра в маркировке означает количество банок аккумулятора, СТ — значит стартерная  а цифры обозначают номинальную ёмкость АКБ. Нас интересуют стандартные автомобильные аккумуляторы, начинающиеся на: 6СТ- …

В случае с аккумулятором в 60 — это 5.4 ампера. Можно просто приобрести обычную автомобильную лампочку максимально приближенную по мощности.

  • Подобрать можно, рассчитав необходимую характеристику лампы по формуле: P = I * U  

где: P – мощность измеряемая в Вт, U напряжение(12 Вольт), а I — необходимая для нас сила тока.

  • Подставляя все значения, находим: 5.4 A * 12v = 64.8 Вт. 

Иными словами для проведения КТЦ, аккумулятору в 60 Ah, потребуется лампочка в 65 ватт.

При выполнении разряда обязательно следите за состоянием аккумулятора!

  1. Температура электролита в начале операции должна быть от 18 до 27 °C. При разряде батареи нужно тщательно следить за постоянством тока.
  2. Напряжение и температура измеряются перед установкой батареи на разрядку, затем замеряются через каждые 2 часа.
  3. Когда напряжение упадёт до 1,85 В, замеры делают каждые 15 минут.
  4. Как только напряжение понизится до 1,75 В, процесс разряда нужно контролировать непрерывно.
  5. При напряжении в 1,7 В разряд следует закончить.

Если время разряда аккумулятора значительно уменьшилось, это значит, что параметры батареи заметно ухудшились. Батарея будет работать, но в соответствии с оставшейся ёмкостью.

Чтобы рассчитать остаточную ёмкость АКБ, можно воспользоваться формулой:

Q=величина тока * разряд (в часах)

К примеру, паспортная ёмкость составляет 60 Ah, а на его разряд током 5,4 ампер, ушло 6 часов. То количество остаточной ёмкости можно вычислить просто перемножив по формуле:

Q = 5,4 * 6 = 32.4 Ah.

Полученная реальная ёмкость намного меньше указанной в паспорте аккумулятора, что говорит о том, что такой аккумулятор постепенно выходит из строя.

Важно! При контрольном разряде следует обязательно засекать время начала и окончания, записывать начальную и конечную температуру.

После завершения этого этапа необходимо приступать к окончательному заряду как можно скорее, иначе ёмкость аккумулятора значительно снизится. Нельзя оставлять АКБ в разряженном состоянии!

Заряжаем разряженную батарею

Окончательный заряд батареи не отличается от предварительного полного заряда. Полезно выполнить весь цикл контрольной тренировки раза два или три. После окончания всего процесса нужно тщательно очистить клеммы аккумулятора, стереть остатки электролита.

Контрольно-тренировочный цикл позволит полностью зарядить аккумулятор, восстановить его работоспособность, а также узнать, в каком состоянии он вообще находится. Проводившие КТЦ автолюбители делятся опытом, что на полный цикл этого процесса уходит около двух дней. А также предупреждают, что оставлять АКБ во время процедуры заряда или разряда категорически нельзя.

Не известно, что может произойти с батареей без присмотра, и велика вероятность, что вместо положительного результата аккумулятор будет испорчен. Кроме того, не рекомендуется сильно разряжать АКБ или заряжать его током под высоким напряжением во избежании кипения. Неосмотрительное отношение приведёт к печальным последствиям.

Важно! Если нет уверенности в собственных силах, лучше доверить работу с аккумулятором специалистам в автосервисе.

Заключение

Проведение контрольно-тренировочного цикла АКБ довольно ювелирный процесс, для него требуется тщательность и предельная внимательность, однако эффективность КТЦ неоднократно доказана большим количеством автолюбителей. Если подойти к данной операции ответственно и соблюдать все правила, а также провести её несколько раз, то старым аккумуляторам можно дать новую жизнь, и утилизировать их не придётся.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о