О зарядных устройствах и свинцовых АКБ от А до Я (по версии Kass)

[ИС-Х]

А своими словами? 

[Кass]

Кстати, раз уж есть такая тема, то давайте раскроем тут тему профессиональных зарядных устройств, свободных от различных мифов, и обеспечивающие длительные сроки службы миллионам тяговых аккумуляторов по всему миру.

Организация эксплутирующая напольный электротранспорт, как правило,к АКБ предъявляет следующие требования:

Оптимальное время заряда АКБ
Максимально возможный срок эксплуатации АКБ
Минимизация затрат на электроэнергию при заряде и обслуживанию АКБ
Режимы эксплуатации АКБ можно разделить на следующие типы:

Одно, двух или трех сменная работа напольного транспорта
Легкий режим работы, глубина разряда до 60% С(5), температура электролита до 30*С
Интенсивный режим работы, глубина разряда 80% С(5) и выше, температура электролита более 30*С, большие ударные разрядные токи.
Возможность подзарядки во время работы.
В связи свыше перечисленным, правильный подбор зарядной станции к конкретному типу АКБ черезвычайно важен.

Зарядные станции по своему принципу работы можно разделить на три типа:

Низкочастотные (50-60 Гц.) трансформаторные с неуправляемым выпрямителем. Возможна реализация только профилей типа W, WoWa.
Низкочастотные (50-60 Гц.) трансформаторные с управляемым выпрямителем.
Высокочастотные полностью управляемые инверторные. Возможна реализация всех существующих профилей заряда.
На территории стран постсоветсконо пространства, в силу своей дешивизны, наибольшее распространение получили зарядные станции первого типа.

В DIN41772 приведены основные режимы заряда (профили).

W – характеристика (падающая):

W, Wa, WoWa, WU, WUWa. Это семейство характеристик формируют трансформаторные зарядные станции первого типа

U – характеристика:

U

I – характеристика:

I, Ia, IoIa, IU, IUW, IUIa. Это семейство характеристик могут формировать зарядные станции второго и третьего типа ( инверторные).

Где:

Падающая характеристика зарядного тока,W
Стабилизированное напряжение, U
Стабилизированный ток, I
Автоматическое переключение, 0(ноль)
Автоматическое отключение, а

Зарядные устройства реализующие вышеперечисленные характеристики (профили) заряда должны обеспечить требования допусков по выходным параметрам в соответствии с DIN 41773 для токов +/-2%, для напряжения +/-1%, для Wхарактеристики в соответствии с DIN 41774: +/-0,05Vpc.

При заряде свинцово-кислотных аккумуляторов трансформаторными нерегулируемыми (первый тип) зарядными станциями обеспечить требования DIN 41773,DIN 41774 сложно, так как зарядный ток зависит от изменения напряжения питающей сети не линейно (рис 1).



" Зарядные устройства не оборудованные средствами стабилизации выходных параметров имеют выходной ток зависящий от колебаний напряжения питания. Увеличение входного (питающего) напряжения ЗС на 5% приводит к неконтролируемому увеличению зарядного тока, при напряжении 2,0В/элемент на 15%, при 2,4В/элемент на 30%, а при 2,65В/элемент составляет около 50%. Поэтому особенно после превышения напряжения газообразования (2,4В/элемент), увеличение питающего напряжения на 5% и продолжение заряда более 5 минут приводит к деградации АКБ...."

Проблема в большом числе случаев становится не разрешаемой при эксплуатации станций в условиях сегоднешнего состояния энергосистем предприятий постсоветского территориального пространства.

Ниже приведены изображения некоторых профилей в взаимосвязях параметрах напряжение, ток, время.

Рис 2.



Рис 3.



Рис 4.





Пример расчета критичных значений тока формируемых зарядной станцией для АКБ емкостью 520 А*ч для различных профилей заряда.

Профиль Wa:

Начало заряда от 12 A/h*5.2=62.4 Ампер до 16 A/h*5.2=83Aмпер
Окончание заряда от 3A/h*5.2=15.6 Aмпер до 4 A/h*5.2=20.8 Aмпер
Профиль WoWa:

Начало заряда от 20 A/h*5.2=104 Ампер до 30A/h*5.2=156 Ампер.
Точка перелома (2,4 В), 8A/h*5.2=41.6 Ампер.
Окончание заряда 4 A/h*5.2=20.8 Ампер.
Профиль IUIa:

Начало заряда от 14 A/h*5.2=72 Ампера до 20 A/h*5.2=104 Ампера.
Окончание заряда 5 A/h*5.2=26 Ампер.
Профиль IUIa (электролит- гель):

Начало заряда от 12 A/h*5.2=62.4 Ампера до 14 A/h*5.2=72.8 Ампер.
Окончание заряда от 1 A/h*5.2=5.2 Ампера до 1,4 A/h*5.2=7.28 Ампер.


Выводы:

Характеристики типа W (W, Wa, WoWa, WU, WUWa) не являются оптимальными для заряда батареи и представляют по сути нагрузочную характеристику трансформатора. Участок от 2,4 Вольта до 2,65 Вольт наиболее опасен, требует повышенного внимания к температуре электролита особенно при нестабильном питающем напряжении.

Наиболее оптимальным является профиль IUIa. При формировании характеристики IUIa на начальном участке заряда устанавливается ток несколько ниже чем в профиле WoWa, что позволяет меньше нагружать АКБ, далее ведется заряд стабильным током, независимо от колебаний питающей сети, до напряжения 2,4 Вольта. При достижении напряжения 2,4 Вольт зарядная станция переходит в режим стабилизации напряжения 2,4 Вольт, при достижении зарядного тока 5 A/100 Ahзарядная станция опять переходит в режим стабилизации тока и при достижени напряжения 2,65 Вольт заряд прекращается. Как видно на критичном участке, от 2,4 Вольт до 2,65 Вольт, заряд производится стабильным, относительно небольшим током, не зависящим от колебаний питающей сети, что позволяет в некоторых случаях не производить контроль температуры электролита. При прочих равных условиях (емкость батареи, начальный ток заряда) реализация профиля IUIaпозволяет зарядить АКБ за минимальный промежуток времени и наиболее безопасным образом. При заряде батарей PzV (с гелиевым электролитом) вопрос выбора не стоит, заряд должен производиться только станцией стабилизирующей все выходные парраметры.Также необходимо учитывать разницу в расходах на электроэнергию призаряде АКБ. К.П.Д. трансформаторных станций колеблется до 0,7 а инветорных до 0,95. Экономия 25% электроэнергии весьма существенна.

[Кass]

Итак, наиболее оптимальным является профиль IUIa. Однако это для тяговых аккумуляторов. Но обратите внимание на график для гелевых АКБ, что в принципе можно проецировать на наливные стартерные АКБ, возможно уменьшив ток в первой стадии I до 0.1С.



Вот собственно этот профиль IUIa используется во многих бытовых современных ЗУ, к примеру в тех же Вымпелах от Ориона. Ток на первой стадии вы можете выставить, а в третьей стадии он 1А.  Вот собственно для чего нужно ЗУ с возможностью выдать 16В на выходе, о чем пишут и производители АКБ, и в стандартах на ЗУ. Именно на последней стадии, на малом токе поднимают напряжение на АКБ, а не в стадии U.

[ИС-Х]

[user]Кass[/user], опять вы кучу всего накопирастили 
Но у них у всех есть один, но очень важный изъян: они не видят что творится с конкретным АКБ и всех чешут под одну гребенку 

[Кass]

[user]ИС-Х[/user], глаз нет ни у одного ЗУ. Они все не видят. Но тем не менее, по этим профилям работают профессиональные ЗУ, где каждый день у аккумуляторов новый цикл. То есть 365 циклов в году. И задача у них простая, помимо длительного срока службы, они должны заряжать АКБ электротранспорта за ночь, или за смену. За смену, то есть за 7-8 часов заряжает Wowa. Вот когда какие то инновационные алгоритмы позволят заряжать аккумулятор за 7-10 часов, и при этом проработать 800 циклов не потеряв более 30% емкости, тогда и будем обсуждать. Пока же именно в области зарядки ничего лучше никто не придумал. Есть определенные наработки в лечении запущенных и убитых пациентов. Но это не зарядка.

И еще обратите внимание, что я ничего просто так не отвергаю, и все стараюсь проверять. Вы обсуждаете различные алгоритмы моргалок, я проверяю это на стенде, есть какой эффект или нет. Для этого протащил домой несколько трупов и экспериментирую, наблюдая за процессом и из офиса. Поэтому я пишу не просто по книжкам, а еже опираюсь и на личный опыт эксплуатации АКБ, автоматизации, и результаты личных исследований. При этом я ничего не продаю и не рекламирую, поэтому имею возможность быть объективным.

[Серик]

Доброго Вечера Уважаемые Форумчане!
Еще есть вот такие ЗУ для напольного электротранспорта:
http://electrotransport.cobra.ru/ussr/images/1/xebc2o.jpeg

[serggio]

Возможно кто то "дорабатывал". Я сколько не смотрел такие, нигде кондеры не ставили.

У меня кондеры стоят с завода. Измерял пульсации напряжения прямо на выходе ЗУ. Кондер там под алюминиевым радиатором. Емкость не помню.

[ИС-Х]

глаз нет ни у одного ЗУ. Они все не видят.

У ваших евростандартов точно глаз нет, кроме как отслеживать напряжение для пороговой полочки - хвала евроинженерам.

[Кass]

Возможно кто то "дорабатывал". Я сколько не смотрел такие, нигде кондеры не ставили.

У меня кондеры стоят с завода.

Речь шла о старых ЗУ, советских времен. Тогда даже конструктива такого не было. Тут же речь возникла о том, что мол как раньше вообще заряжали АКБ, как они вообще служили? Мол классика это постоянный ток, и потому никак не отличается от ЛБП. Именно на этот посыл я и отвечал. В древних ЗУ не было кондеров, и не было проблем потому, что не занималась каждая кухарка не то, что зарядкой аккумуляторов, но даже вождением авто.
Добавлено 09 Нояб. 2017 в 23:07
[user]ИС-Х[/user],

глаз нет ни у одного ЗУ. Они все не видят.

У ваших евростандартов точно глаз нет, кроме как отслеживать напряжение для пороговой полочки - хвала евроинженерам.

Вы сначала разберитесь, что они отслеживают, амплитудное значение, среднеквадратичное или средневыпрямленное. Если речь о среднем значении, то за какой период. При какой температуре?

[Massa75]

Речь шла о старых ЗУ, советских времен. Тогда даже конструктива такого не было. Тут же речь возникла о том, что мол как раньше вообще заряжали АКБ, как они вообще служили? Мол классика это постоянный ток, и потому никак не отличается от ЛБП. Именно на этот посыл я и отвечал. В древних ЗУ не было кондеров, и не было проблем потому, что не занималась каждая кухарка не то, что зарядкой аккумуляторов, но даже вождением авто.

из своих наблюдений. у меня два кипятильника, дедовский с одним диодом и чуть поновее с постоянкой. на дедовском заряд идет шустрее и "полнее". обычно дедовским и до заряжаю.

[Кass]

[user]Massa75[/user], вы правы, но к «дедовскому» мозги должны прилагаться. Это не случай поставил на зарядку и забыл.

[UDAV]

Организация эксплутирующая напольный электротранспорт, как правило,к АКБ предъявляет следующие требования:

Оптимальное время заряда АКБ
Максимально возможный срок эксплуатации АКБ

Как это обычно  и бывает в организациях - требования  прямо противоречат друг другу,  я бы даже сказал что они взаимоисключающие.

Быстрее заряд - ниже ресурс,  и наоборот.     Эта зависимость обусловлена самой природой  свинцово-кислотной химии ХИТ 

[ИС-Х]

[user]ИС-Х[/user],

глаз нет ни у одного ЗУ. Они все не видят.

У ваших евростандартов точно глаз нет, кроме как отслеживать напряжение для пороговой полочки - хвала евроинженерам.

Вы сначала разберитесь, что они отслеживают, амплитудное значение, среднеквадратичное или средневыпрямленное. Если речь о среднем значении, то за какой период. При какой температуре?

Да какая разница, если ваши евростандарты всего лишь тупо следуют кем-то нарисованной жесткой кривой ток-напряжение ?
Вот уж, воистину "от вас постоянно ускользает смысл..." (© by Кass)   

[Кass]

Вы сначала разберитесь, что они отслеживают, амплитудное значение, среднеквадратичное или средневыпрямленное. Если речь о среднем значении, то за какой период. При какой температуре?

Да какая разница, если ваши евростандарты всего лишь тупо следуют кем-то нарисованной жесткой кривой ток-напряжение ?

Вот как только для вас появится разница и вы ее поймете, тогда и можно будет продолжить. А пока вы пошли в русле сококинских выдумок.

[ИС-Х]

А вам разве не очевидно, что, по хорошему, ЗУ должно следить за текущим состоянием АКБ и менять тактику заряда на лету?
Ну давай, логика - не ускользай в сторону.... 

[Кass]

А вам разве не очевидно, что, по хорошему, ЗУ должно следить за текущим состоянием АКБ и менять тактику заряда на лету?

Смотря что под этим понимать. Стандартные ЗУ следят за напряжением, током и температурой, делая термокоррекцию. За чем еще следить?

Понимаете ли в чем дело. Я ведь не отрицаю никаких предложений, которые имеют хоть какой то смысл. Однако, для того, что бы хоть какое то предложение вошло в стандарт, оно должно пройти исследования и войти в мировую свинцовую парадигму. Как клинические испытания для любого лекарства. Поэтому я и читаю этот форум, какие то предложения, которые мне кажутся не лишенные смысла, я проверяю на стенде. Для тех кто тут ради знаний, а не рекламы каких то поделок, они принимаю посильное участие, наблюдают за результатами. Правда в основном через личку или месенджеры. Это довольно интересная работа, гораздо более интересная, чем попытка преодолеть троллинг сорокинского лобби.

В результате можно будет либо подтвердить на практике, или опровергнуть какие либо идеи или предположения. Если что то находит некое подтверждение, оно опробуется на другом "пациенте", меняются какие то условия. Другого пути нет.

Однако обсуждать это в данной теме не имеет смысла. Тут все про зарядные устройства, а не про инновационные идеи и эксперименты. Давайте о идеях и экспериментах вплоть до результатов исследования и практической реализации будем общаться в других темах, к примеру в теме ПЛК или стенда. Там на любые ваши идеи я смогу организовать исследование в онлайне и посмотрим, что получится. Кстати сейчас там идет эксперимент, и стандартных и классических алгоритмов, которые я использую на рабочих АКБ там нет. Как раз таки там все, обсуждаемое тут проверяется там. Все данные в онлайне.

[ИС-Х]

[user]Кass[/user], от вас (и не только) постоянно скворчит мысль, что заряжать непременно надо или по евростандартам, или по рекомендациям изготовителя, и точка. А для этого нужны пром. ЗУ.
Если все так просто, то возникает ряд вопросов:
1. Зачем вообще этот форум?
2. Зачем здесь толчется куча народу?
3. И самый главный - какова ваша роль здесь? Из человеколюбия расколдовать заколдованных Кашпировским, снять с них порчу и наставить на путь истинный?

[UDAV]

А вам разве не очевидно, что, по хорошему, ЗУ должно следить за текущим состоянием АКБ и менять тактику заряда на лету?

Смотря что под этим понимать. Стандартные ЗУ следят за напряжением, током и температурой, делая термокоррекцию. За чем еще следить?

За второй производной напряжения, при подаче тока, после паузы в заряде.  Она о мноооогом может рассказать внимательно следящему