Az akkumulátorokról Az akkumulátorok gyakran a villamos energiarendszer legdrágább elemei. Úgynevezett szekunder galvánelemek, amelyek a villamos energiát kémiai energia formájában tárolják.
A savas ólomakkumulátor felépítése a feltöltött cella hatóanyagai és az elektrolit
negatív pólus tiszta ólom
pozitív pólus ólom-dioxid
ólom-dioxid
ólom
A kénsav vizes oldatában a villamos töltést pozitív töltésű hidrogén és negatív töltésű szulfát ionok szállítják. (A folyamatot diffúziónak is nevezik.) A feltöltött cella üresjárási feszültsége a savsűrűségtől függően 2,12 2,16 V.
Terhelés kisütés Kisütéskor az akku. forrásként működik. (Feszültség-és áramiránya ellentétes.) Az elektrolitban ionok, a lemezeken és a fogyasztón elektronok rendezett mozgása jelenti a villamos áramlást.
Terhelés - kisütés
pozitív pólus anód
negatív pólus katód
ólom-dioxid
ólom
Töltött állapotban a negatív lemez hatóanyag ólom, a pozitívé ólomdioxid. Kisütéskor mindkét lemez hatóanyaga ólomszulfáttá alakul. Töltéskor az ólomszulfát a negatív lemezen visszaalakul ólommá, a pozitívon ólomdioxiddá.
Töltés Töltéskor az akku. fogyasztóként viselkedik, feszültség-és áramiránya azonos. Miközben a kisütés során ólomszulfáttá vált hatóanyagok visszaalakulnak a negatív lemezen ólommá és a pozitívon ólomdioxiddá, az elektrolit is töményebb lesz sűrűsége 1,14 kg/l –ről 1,28 kg/l –re növekszik.
ólom-szulfát
„víz”
ólom-szulfát
Mivel a kisütés során kialakuló ólomszulfátnak nagyobb a térfogata mint az ólomé és ólomdioxidé, az aktív anyag térfogata a kisütés során nő, a töltés során pedig csökken. Minden egyes töltési-kisütési ciklus lazítja az aktív anyagot és ez masszahullást eredményez, ami csökkenti a töltéstároló képességet.
Ismételje és emlékezzen A feltöltött akkumulátor hatóanyagai és elektrolitja Pozitív: ólomdioxid Negatív: tiszta ólom Elektrolit: 1,28 kg/dm3 sűrűségű kénsav vizes oldata A kisütött akkumulátor hatóanyagai és elektrolitja Pozitív : ólomszulfát Negatív: ólomszulfát Elektrolit: 1,12 1,14 kg/dm3 sűrűségű kénsav vizes oldata A töltési és kisütési folyamat térfogatváltozással jár, ami masszahullást eredményezhet.
Az akkumulátor élettartamát lerövidíti az:
Erózió : a normál töltési-kisütési folyamat során létrejövő ólomiszap képeződés Korrózió Elszulfátosodás
Rétegződés Hőmérséklet „kisiklás”
Korrózió A rendellenesen gyors eróziót korróziónak („rozsdásodásnak”) nevezzük. Ekkor nagy mennyiségű aktív anyag hullik az akkumulátor aljára.
Ezt elsősorban az erős gázképződés (túlzottan nagy töltőfeszültség), a magas telephőmérséklet és a rendszeres alultöltöttség (túl kicsi töltőáram) eredményezheti.
Szulfátosság – elszulfátosodás Amikor az akku. ki van ürítve, – tehát mindkét lemezen az aktív anyag jelentős része ólomszulfát – a finom szemcsés szerkezet átkristályosodik és az apró szemcsék nagyméretű és kemény szulfátkristályokká alakulnak. Okai: - az akkut lemerített állapotban tárolják, - tartós elektrolit hiány, - rendellenesen magas a telephőmérséklet, - hosszú ideig nem végzik el a teljes feltöltést.
Legalább 30 naponként töltse fel az akkumulátort 100 % -osra!
Rétegződés – egyenetlen sűrűségeloszlás
Rétegződés – egyenetlen sűrűségeloszlás A nem megfelelő üzemeltetés és karbantartás eredményeként a víz és a kénsav részben különválnak, a nagyobb sűrűségű sav az akku alján gyűlik össze, a cella felső része savszegény lesz. Az elektródák felső részén elszulfátosodási folyamat indul meg, az alsó rész pedig tömegvesztést szenvedhet a fokozott korrózió miatt! A rétegződés akkor jelentkezik, ha az akkut állandóan a teljes feltöltés 60%-án, vagy alatta használjuk és sosem töltjük fel teljesen.
A rétegződést a megfelelően megválasztott töltésjellemzőkkel és a kiegyenlítő feltöltéssel kerülhetjük el. Ekkor a kellően magas töltőfeszültség mellett keletkező gáz felkeveri az elektrolitot.
Ismételje és emlékezzen
Az élettartamot lerövidíti: •ha rendszeresen túl alacsony szintre töltünk, •ha túl magas a töltési feszültség, •ha túl sokáig töltjük az abszorpciós szakaszban, •ha extrém kiürítést (mélykisütés) hozunk létre, •ha túl gyors (hosszú, nagy áramú) kisütést alkalmazunk, •ha túl magasra emelkedik a telep hőmérséklete.
Gázképződés, szelepes akkumulátorok (VRLA accu's) A töltési folyamat során, meghatározott feltételek mellett a villamos áram oxigénre és hidrogénre bontja a vizet, emiatt a cellákat szellőztetni kell. A nyitott cellánál azonban a párolgás okozta vízveszteséggel is számolni kell. Ezért készítenek szelepes akkumulátorokat (Valve Regulated Lead Acid), amelyekből a durranógáz csak egy meghatározott nyomás felett tud távozni.
Hőmegfutás A savas akkumulátorokban a töltés-kisütési folyamat hőt termel. Amikor az akkut magas hőmérsékletű környezetben (pl. napon tárolt telep) töltünk, a reakció a telepen belül több hőt termel, mint amennyit az normál hőmérsékleten a környezetének le tud adni, ezért melegszik. A megemelt hőmérséklet csökkenti a vízbontási határfeszültséget és megemeli a töltőáramot. Ez ismét az akku hőmérsékletének emelkedéshez vezet, azaz egy öngerjesztő hő-elektromos folyamat indulhat be, ami az akku sérüléséhez, esetleg olvadásához vezethet. A „elszabadult hőtermelést” az úgynevezett hőmegfutást legtöbbször a töltő okozza és nem maga az akkumulátor. (Pl.: túl magas töltőáram / túl hosszú abszorpciós szakasz / túl intenzív „forrás(habzás)” a rendszerben.)
Felrobbant akkumulátor Amikor a töltési folyamat során az akkumulátor megközelíti a teljes feltöltöttség állapotát durranógázt termel, mivel a villamos áram oxigénre és hidrogénre bontja a vizet. Helytelen üzemeltetés vagy műszaki hiba miatt ekkor fennáll a robbanásveszély. Létrejöttének okai: • a legtöbb akku-robbanáshoz vezető baleset a kábelek vagy saruk csatlakoztatása ill. oldásakor történik a keletkező villamos szikra által, • ha az akkumulátor akkor robban fel, amikor megterheljük (pl. indítózunk, orrsugár motort bekapcsoljuk), az általában az elektrolit (sav) alacsony szintje miatt jön létre.(Ha a lemezek nem merülnek el teljesen a savban, a különböző polaritású lemezek között szikra keletkezhet.)
Az „összeszívott” kinézet normális jelenség lehet A zárt (szelepes) akkumulátorokban bizonyos körülmények között gyakorta számottevő nyomásesés (részleges vákuum) keletkezik. Ebben az akku hőmérséklete és a környezeti nyomás játszanak elsődleges szerepet. Miután véget ér a töltés, a rekombinációs folyamat folytatódik, amíg az összes gáz fel nem használódik, illetve el nem távozik a telepből. Kisütés során a teljes térfogat kissé lecsökken. Az erősen lemerített akkumulátorokon gyakran kívülről is látszik a térfogatcsökkenés. Az „összeszívott” akkumulátort fel kell tölteni, de ha töltés után is hasonlóan néz ki, legtöbbször biztonsággal lehet így is tovább használni.
Töltés-kisülés ciklusok száma az akkumulátor életében
Ciklusok
A különböző típusú akkumulátorok élettartama (töltési-kisütési ciklusszáma) a kisütési százalék függvényében. Az élettartamot erősen befolyásolja a kisütés mélysége!
Kisütési százalék
A hőmérséklet hatása az akkumulátor élettartamára Az üzemi hőmérséklet növekedése csökkenti a telep élettartamát!
A kisütési idő (kisütőáram) hatása a tényleges tárolóképességre Kisütési idő (állandó áramerősség)
Kisütési határfeszültség
Ha az új hibátlan telepet a névleges áramával sütjük ki, tehát a lemerítés I20=C20/20 nagyságú árammal történik, akkor az leadja a névleges tárolóképességét (100%), a megadott határfeszültség (10,8V) eléréséig. Ha azonban a terhelőáramot megnöveljük pl. a névleges áram négyszeresére, tehát I5=C20/5, akkor a leadott töltésmennyiség a 85%-ára (AGM) csökken.
A nagyobb kisütőárammal tehát kisebb töltésmennyiség nyerhető ki a telepből!
Feltöltöttség és akkumulátor állapot SOC – a töltöttségi szint megmutatja, hogy a telepben pillanatnyilag felhalmozott töltésmennyiség hány százaléka a névegesnek. SOH – elhasználódottsági állapot megmutatja, hogy a telep tényleges (maximális) töltéstárolóképessége hány százaléka a névegesnek.
Töltöttségi szint (SOC) = Ok !!
Elhasználódottsági állapot (SOH ) = nem OK !!
Kiürítési (kisütési) mélység DoD (Depth of Discharge) 1. A kiürítés mélységével azt jellemzik, mennyire sütjük ki az akkumulátort. 2. Ha az akku 100%-ra fel van töltve, akkor az akku DoD-ja 0%. 3. Ha az akku energiájának 30%-át elhasználtuk, maradt benne 70% töltésmennyiség, azt mondjuk a kiürítés mélysége (a DoD) 30%. 4. Ha az akkumulátor teljesen üres, a kiürítés mélysége – tehát a DoD – 100%. 5. Lítium akkumulátoroknál sem ajánljuk a teljes kiürítést, a 100% DoD erősen lerövidíti az élettartamát.
Ahogy nő a DoD, úgy csökken az akku élettartama A sikeres töltésikisütési ciklusok száma
Optimális terület
A kiürítés mélysége egyes ciklusban
Az SOC hatása a savsűrűségre és a nyugalmi feszültségre
Kiürítési mélység
Savsűrűség Nyugalmi feszültség kg/dm3
A nyugalmi feszültséget kb. 2-3 órával azután mérjük, hogy a megadott állapotig feltöltöttünk, vagy kisütöttünk!
Eltérő jellemzők hatása Egy akkumulátoron belül egy rossz cella , vagy egy akkumulátor-telepen belül egy rossz akku tönkretehet egy egész akkumulátort, illetve egy költséges akku-telepet. Egy nagyobb önkisülésű vagy egy zárlatos cella eredményeként az említett egység nem lesz eléggé feltöltve, a többi cella pedig folyamatosan túl lesz töltve. Hasonlóképpen egy 12V-os akkumulátorokból felépített 24 V-os vagy 48 V-os akkumulátor-telepben egy hibás akku az egész telepet tönkreteheti. Komoly problémát jelent az is, ha új cellákat vagy akkumulátorokat kötünk sorba és azok töltöttségi szintjei (SOC-i) jelentősen eltérnek. (Úgy mondjuk, nagy a SOC.) A cellák vagy akkumulátorok induló töltöttségi szintjeinek viszonylag nagy pontossággal meg kell egyezniük. A kisebb különbségek kiegyenlítődnek az abszorpciós folyamat vagy kiegyenlítő töltés során. A nagy induló különbségek a töltés alatt a leginkább feltöltött cellában vagy akkuban jelentkező intenzív gázképződés folytán cella-, illetve akkusérüléshez vezethetnek. Ezért szükséges a középpotenciál (midpoint) figyelése.
Kiegyenlítés Egy akkumulátor cellái sosem teljesen egyformák. Eltérhetnek a savsűrűségek, a töltöttségi szintek és az egyes cellák önkisülései is, amelyek komoly rendellenességet idézhetnek elő. Gondot jelenthet, ha számottevően különböznek a sorbakötött cellák tárolóképességei is, hiszen egy kisebb tényleges kapacitású cella a kisütési folyamat végén „átfordulhat” (ellentétesre töltődik). Hogyan előzzük meg a rendellenes kiegyenlítettlenséget: 1. Ismételt abszorpció vagy kiegyenlítő töltés alkalmazása. 2. A jobb cellákat enyhén túl kell tölteni.
Mikor melyik akkumulátort alkalmazzuk?
Felitatott elektrolitú és zselés akkumulátorok Egyes telepjellemzők (pl. az élettartam, vízfogyasztás) jelentősen javíthatók, ha a savas ólomakkumulátorban az elektrolitot nem folyékony, hanem üvegszövetben felitatott (Absorbent Glass Mat), vagy nagytisztaságú szilícium dioxiddal zselésített (gélesített) formában viszik be. Főbb típusok: VRLA AGM: tervezett élettartam 7-10 év VRLA GEL: tervezett élettartam 12 év VRLA GEL Long Life (2 Voltos cellák): tervezett élettartam 20 év
Felitatott elektrolitú és zselés akkumulátorok Az AGM akkumulátorok a bennük lejátszódó belső gázrekombináció miatt kis vízfogyasztásúak, tehát gondozásmentesek. Rendkívül alacsony belső ellenállással rendelkeznek, amely különösen alkalmassá teszi őket olyan felhasználásokhoz, ahol a kisütés nagy áramerősséggel történik, mint például inverterek, orrsugárkormányok, csörlők valamint a belsőégésű motorindítás. A GEL-es (zselés) akkumulátorok szintén belső gázrekombinációsak, tehát kis vízfogyasztásúak, és ezek nyújtják a legjobb mélykisütés-tűrést és a leghosszabb teljes élettartamot. A nagytisztaságú anyagok használata és az ólom-kalcium rácsok biztosítják, hogy mind a felitatott, mind a zselés akkumulátorok rendkívül alacsony önkisüléssel rendelkeznek, tehát hosszú töltés nélküli időszakok alatt sem merülnek le.
OPzS akkumulátorok:
Accu's
Ezek hosszú élettartamú páncélcsöves, süllyesztett cellás akkumulátorok. Tervezett élettartamuk: 20ºC üzemeltetési hőmérséklet mellett >20 év, 30ºC mellett >10 év, 40ºC mellett >5 év. Elvárás az 1500 ciklusszám 80%-os kiürítési mélységig (20% SOC-ig). Alacsony a karbantartási igényük: 20ºC-on, üzemszerű működtetés mellett az ioncserélt vizet 2-3 évente kell csak utántölteni.
Hogyan nem szabad párhuzamosan kapcsolni akkumulátorokat 72,6A
14,37V
14,37V 27,4A
0V
28,8V 14,29V
14,29V
23,4A 28,7V
0,09V 14,24V
14,24V 21,8A
28,6V
0,133V
Ha a vázolt módon kapcsolunk egy 28,8V – os kapocsfeszültségű töltőhöz egy akkumulátorokból álló telepet, a vezetékek és csatlakozások ellenállásai miatt az egyes akkumulátorokon nem lesz azonos a töltöfeszültség és a töltőáram, még akkor sem, ha feltételezzük, hogy az akkumulátorok azonos jellemzőjűek. Számottevő különbség lesz a esetünkben felső és alsó ágba kerülő akkuk kapocsfeszültségében és töltőáramában. A hatás legtöbbször jóval nagyobb mint gondolnánk! (Az ábrán egy példa az eltérésre)
Ez már jobb, de ennél a bekötési módnál is jelentkezik a probléma! 14,2V
14,2V 100 A
28,8V
14,15 V
14,15V
0,3 V
92 A
0,2 V
28,6 V 14,2V
14,2V 100 A
28,5 V
0V
Ez a helyes!
Ennél a megoldásnál a nagy keresztmetszetű összekötőhidak szinte ellenállásmentesek. Így garantálható azonos jellemzőjű telepek esetén a közel egyforma töltőáram és azonos kiinduló SOC esetén a töltés végén a közel azonos töltöttségi szint.
Miért célszerű vizsgálni a feszültség egyenlőséget? 1. Amikor az akkumulátorok újak: • hogy észlelhessük, ha van különbség a feltöltöttségi szintek között. 2. A használat során: • figyelmeztet, ha kiegyenlítésre van szükség, • detektálja a hirtelen keletkezett hibát pl. ha szakadás, vagy zárlat jött létre valamelyik cellában, • szulfátosodás, vagy az aktív anyag hullása miatti korai élettartam csökkenés.
Akkumulátor kiegyenlítő
Javasolt alkalmazások: • 6- vagy 12V-os akkumulátorokból összeállított telepeknél, • OPzS, vagy OPzV-s cellákból felépített telepeknél, • Li-ion, vagy NiMH akkumulátoroknál.
Akkumulátor kiegyenlítő Az akkumulátorok gyártáskor nem teljesen egyformák. Amikor több akkumulátort egy nagy akkumulátor bankba (telepbe) kapcsolunk össze, az akkuk közötti kis különbségek komoly problémát okozhatnak, ami jelentősen lerövidítheti az egész telep élettartamát.
Akkumulátor kiegyenlítő A kiegyenlítő aktív korrigálással az akkutelepet alkotó akkumulátor egységek közötti egyenlőtlenségeket igyekszik korrigálni, megvédve ezzel az egész telepet a további meghibásodástól. Amellett, hogy ha lehet helyreállít, riasztó funkcióval is fel van szerelve, túl nagy eltérés esetében jelzést ad.
Akkumulátor kiegyenlítő Amikor újak az akkumulátorok: • Érzékeli a töltöttségi szint (SOC ) eltéréseket, az úgynevezett ΔSOC-t
A későbbiekben: • Figyelmeztet, ha kiegyenlítésre van szükség
• Detektálja a fellépő hibákat: pl. a szakadt vagy zárlatos cellát • Érzékeli a szulfátosodás vagy az aktív anyag hullása miatti élettartam csökkenést
Riasztás 0,2 V-nál nagyobb különbségek esetén Amikor a két sorba kötött akkumulátor feszültsége 26,6 V-tól kisebb a kiegyenlítő „standby” üzembe kapcsol és egyik LED se világít. Amikor töltés közben a két sorba kötött akkumulátor feszültsége átlépi 27,3 V-ot, a zöld LED világítani kezd és ezzel jelzi, hogy a kiegyenlítő működésbe lépett. Üzem közben a több mint 50 mV-os eltérés elindítja a kiegyenlítő üzemet, a töltéskiegyenlítő aktívvá válik. 100 mV eltérés felett a narancssárga LED is világítani kezd. A 200 mV-nál nagyobb eltérés bekapcsolja a riasztó relét is.
Akkumulátor kiegyenlítő beavatkozása
• Start feszültség : 27,3 V • Aktív ha:a telepet alkotó akkuk feszültségei közötti különbség több mint 50mV • Max kiegyenlítőáram: 0,7 A
Az akkumulátor kiegyenlítő két sorosan kapcsolt 12 V-os akku, vagy több párhuzamos kapcsolású, sorosan kapcsolt akkumulátor (sor) között a feltöltésben mutatkozó különbségeket egyenlíti ki. Amikor a töltő feszültség egy 24 V-os rendszerben meghaladja a 27,3 V-ot, az akkumulátor kiegyenlítő bekapcsol, és összehasonlítja a kapcsolt akkumulátorok feszültségeit. Az akku kiegyenlítő legfeljebb 0,7 A-rel terheli a legmagasabb feszültségű akkumulátort. Az eredményként kapott különböző feltöltő áramok biztosítják, hogy minden akkumulátor azonos feltöltöttségi állapothoz közelítsen.
Akkumulátor kiegyenlítő Két sorba kötött 12V-os névleges feszültségű akkumulátor töltése közben 27,3 Vnál a kiegyenlítő működésbe lép. A középpont potenciált (midpoint) igyekszik a töltőfeszültség közepén tartani, aktív, ha a kapocsfeszültség különbség a két teleprész között több mint 50 mV. LED jelzi, hogy a „felső” (baloldali) vagy az „alsó” (jobboldali) akkumulátornak magasabb a feszültsége. 0,2 V-nál nagyobb eltérés esetén figyelmeztető LED is villogni kezd és riasztó is megszólalhat. Reset –tel a fenti állapotot meg lehet szüntetni. Miután megszakítottuk, majd újraindítottuk a töltést, a riasztó ismét jelezni fog, ha a megengedettnél nagyobb feszültségkülönbség újfent létrejön.
Akkumulátor kiegyenlítő – a felezőpont potenciál érzékelése 14,4V
28,8V
14,4V
14,4V
0V
14,4 V
28,8 V
0V 14,4V
28,8 V
0V
Kiegyenlítők alkalmazás 4 db sorba kötött akkumulátor esetén
Még jobb bepillantást és vezérlést tesz lehetővé a felezőpont figyelővel ellátott BMV-702 akkumulátor figyelő alkalmazása.
Még jobb vezérlés és monitorozás valósítható meg a felezőpontpotenciál érzékelővel ellátott BMV-702 akkumulátor figyelővel. A BMV-702 a felezőpont-potenciált (átlagpontot) méri felfűzött akkumulátorokban. Voltban vagy százalékban jeleníti meg a legnagyobb középértéktől való eltérést.
Különböző eltérés-százalékok állíthatók be, hogy elindítsák az audió-vizuális riasztó rendszert, illetve távoli riasztást szolgáló relé csatlakoztatására is van lehetőség.
Hogyan határozhatjuk meg az alkalmazandó vezetékek méreteit, keresztmetszetét (mm²) és maximális hosszát (m)? Egyenáramú (DC) vezetékek esetén: a felvett teljesítményt (P) osszuk el a feszültséggel (U), így megkapjuk a terhelőáramot (I=P/U)! Az így kapott áramerősséget osszuk el a megengedett áramsűrűséggel, amely esetünkben JDC=3A/ mm² (A = I/JDC.)! Így megkapjuk az egyenáramú vezeték keresztmetszetét, mely (a pozitív és negatív együtt) ne legyen hosszabb 5 m-nél!
Váltóáramú (AC) vezetékek esetén: a felvett teljesítményt (P) osszuk el a feszültséggel (U), így megkapjuk a terhelőáramot (I=P/U)! Az így kapott áramerősséget osszuk el a megengedett áramsűrűséggel, amely esetünkben JAC=8A/ mm² (A = I/JAC)! Így megkapjuk a váltakozóáramú vezeték keresztmetszetét, mely (a fázis és a „0” együtt) ne legyen hosszabb 25 m-nél!
Akkumulátorok feltöltése
A feltöltött akkumulátor jellemzői • A pillanatnyi töltőáram és töltőfeszültség összetartozó értékei alapján megállapítható, hogy az akkumulátor megközelítette e a teljes töltöttség állapotát. • Amikor az akkumulátor kapocsfeszültsége egy meghatározott időtartamig bizonyos szint fölött van és ugyanekkor a töltőárama egy bizonyos érték alatt marad, az akkut feltöltöttnek tekinthetjük.
‘A feltöltött akku jellemzői’ • Tapasztalatunk alapján, ha egy feltöltött 12 V-os névleges feszültségű savas ólomakkumulátor kivezetései között 13,2 V -ot mérünk miközben felvett töltőárama a névleges áramerősségéhez képest +/- 4.0 %, az akkut felöltöttnek tekinthetjük. • A 4 perc „állandó jellemzőjű” ellenőrzési idő legtöbb akkumulátornál elegendő.
Kiürítési (kisütési) mélység DoD (Depth of Discharge) 1. A kiürítés mélységével azt jellemzik, mennyire ürítjük ki (sütjük ki) az akkumulátort. 2. Ha az akku 100%-ra fel van töltve, akkor az akku DoD-ja 0%. 3. Ha az akku energiájának 30%-át elhasználtuk, maradt benne 70% töltésmennyiség, azt mondjuk a kiürítés mélysége (a DoD) 30%. 4. Ha az akkumulátor teljesen üres, a kiürítés mélysége – tehát a DoD – 100%. 5. Lítium akkumulátoroknál sem ajánljuk a teljes kiürítést, a 100% DoD erősen lerövidíti az élettartamát.
Ahogy nő a DoD, úgy csökken az akku élettartama A sikeres töltésikisütési ciklusok száma
Optimális terület
A kiürítés mélysége egyes ciklusban
Az akkumulátor töltése Mi fontos akku töltés során? 1. A megfelelő töltőfeszültség 2. A megfelelő (esetleg szabályozott) hőmérséklet 3. A megfelelő töltési karakterisztika (a jellemző paraméterek) 4. A rendelkezésre álló időtől függő, elegendően nagy töltőáram 5. Az abszorpciós szakaszban a túlzott gázképződést elkerülendő, szabályozott töltőfeszültség. A szabály, hogy az akkumulátor kapacitásából és a töltőáramból határozzuk meg a hozzávetőleges töltési időt. Úgy számoljunk, hogy kb. 1,1-szer annyi töltésmennyiséget kell bevinni a töltési folyamat során, mint amennyi a telepből kisütéssel kinyerhető.(CEF !)
Töltési hatásfok és töltési faktor Charge Efficiency Factor (CEF) • Akkumulátorok kisütésekor nem áll rendelkezésre az összes töltésmennyiség és villamos energia, amelyet a töltési folyamat során az akkumulátorba bevittünk. • Az új akkumulátoroknál a töltés energia-hatásfoka (wattóra hatásfok) hozzávetőlegesen Wh= 90 %.
• A fenti esetben tehát az akkumulátorba a töltés során 1/ Wh= 1/0,9 = 1,11szer annyi energiát kell bevinni, mint amennyi abból kisütéssel kinyerhető. Ekkor a töltési faktor CEF =1,11. A CEF értéke a töltési paraméterektől, az akkumulátor típusától és állapotától függően kb. 1,1-1,2 között változik.
I.
Bulk – nagy áramú „töltésömlesztési” szakasz
Voltage
VICTRON adaptív 4-szakaszos töltési karakterisztika
I. Bulk
III. Float II. Absorption
II.
Absorption – állandó feszültségű abszorpciós szakasz
III. Float – állandó feszültségű „lebegtetetése” szakasz IV. Storage – raktározási szakasz
IV. Storage
Time
ADAPTÍV AKKUMULÁTOR TÖLTÉS A mikroprocesszor-vezérelt Phoenix és Phonix Multi töltő adaptív (illeszkedő, tanúlékony) akkumulátorkezeléssel rendelkezik, amely különféle típusú akkumulátorokhoz konfigurálható. Adaptív funkciójánál fogva a töltési folyamatot mindig az akkumulátor pillanatnyi állapotának és használati módjának megfelelően optimalizálja az alábbiak szerint : • a használattól és a töltési jellemzőktől függően változtatja az abszorpciós időt, • figyelembe veszi a telep pillanatnyi hőmérsékletét, • ha az akkumulátor nincs használatban csepptöltési funkciót alkalmaz, hogy ezzel „kiegyenlítse” az akkumulátort és megakadályozza az elektrolit rétegződését és a szulfátosodást, amely az akkumulátorok korai tönkremenetelének egyik legfőbb oka.
ADAPTÍV AKKUMULÁTOR TÖLTÉS
Voltage
UK IT
Bulk (biztonsági mód)
Absorption
Float
Storage (csökkentett float)
Time Idő
ADAPTÍV AKKUMULÁTOR TÖLTÉS Az előző dián a Victron illeszkedő akkumulátortöltőjének legfontosabb töltési paramétereinek – a töltőfeszültségnek és a töltőáramnak – az időfüggvényei láthatóak. I.
A „Bulk” elnevezésű (töltésömlesztéses) szakasz első részében a töltő a rá jellemző maximális árammal (I jellegű szakasz) kezdi tölteni a telepet mindaddig, míg a leadott teljesítmény (esetleg a kapocsfeszültség) el nem ér egy előírt értéket. Ezt követően „W” jellegű töltést alkalmaz, tehát a teljesítményt korlátozza. (A „Bulk” második részét (ha van), a növekvő feszültség és a csökkenő áram jellemzi.) A nagyáramú szakasz végére a telep kb. 85-90%-ra töltődik fel, amelyet az abszorpciós szakasz követ.
ADAPTÍV AKKUMULÁTOR TÖLTÉS II.
Az „Absorption” szakaszt az állandó töltőfeszültség jellemzi, amelyhez természetesen csökkenő töltőáram tartozik. Az „U” jelleggörbe szerinti szakaszban az alkalmazott feszültség a pillanatnyi telephőmérséklettől függ. (25 C-on, 12V-os névleges feszültségű savas ólomakkumulátornál ez 14,4V.) Az abszorpciós időt alapvetően a „Bulk” idő határozza meg. Az állandó feszültségű szakasz időtartama a nagy áramú szakasz ötszöröse, de legfeljebb 4 h. Ha pl. a nagy áramú szakasz időtartama 5 min, akkor az abszorpciós idő 5x5min = 25min, ha a „Bulk idő” 30min, akkor az abszorpciós idő 30x5=150min, ami tehát 2,5 h. 2 órás nagyáramú szakaszt azonban már „csak” 4 h abszorpciós időszakasz követ.
ADAPTÍV AKKUMULÁTOR TÖLTÉS III. Az abszorpciós szakaszt egy alacsonyabb feszültségű „U jellegű” szakasz az úgynevezett „Float” (lebegtetés) követi, amelyben a töltő a feszültséget kisebb értékűre (pl. 14V-ra) csökkenti. Ekkor a telep már számottevő áramot nem vesz fel és természetesen jelentős gázképződéssel sem kell számolni. IV. Ha a telepet a töltőhöz csatlakoztatva tároljuk, az adaptív akkutöltő a „Storage” (raktározási) módra kapcsol át. Ebben az időszakaszban a csepptöltési feszültséget 2,2 V/cellára ( pl. 12 V-os akkumulátornál 13,2 V-ra) csökkenti, hogy ezzel minimalizálja a gázosodást és a pozitív lemezek korrózióját. A processzorvezérelt töltő a töltéstárolási tartományban a feszültséget hetente egyszer az abszorpciós szintre emeli, hogy „kiegyenlítse” az akkumulátort. Ez megakadályozza az elektrolit rétegződését és a szulfátosodást is, amely az akkumulátorok korai tönkremenetelének egyik legfőbb okozója.
Kiürítési mélység
Savsűrűség Nyugalmi feszültség kg/dm3
A feszültséget kb. 2 órával azután mérjük, hogy float állapotig feltöltöttünk !!
Feszültség
Akkumulátor töltők párhuzamos kapcsolása
Idő Két vagy több megfelelő jellemzőjű akkumulátortöltőt szabad párhuzamosan kapcsolni egy akkumulátorra vagy egy akkumulátorokból álló telepre, de vegyük figyelembe az alábbi szempontokat: 1.
2.
3.
Mivel „Bulkban” nem a kapocsfeszültség vezérel, hiszen áram korlátozás van, a töltőáramok össze fognak adódni, így a töltési idő jelentősen rövidíthető. Az abszorpciós szakasz kezdetére a telep(ek) 85-90%-ra fel lesznek töltve, s mivel az U jellegű szakaszban csak a kapocsfeszültség vezérli a töltést, megtörténhet, hogy a töltők valamelyike előbb fog „float-ra vezérelve” tölteni, míg a másik - a magasabb abszorpciós feszültségű - csak késve kapcsol át a lebegtetéses üzemre. Ez a már meglévő 95%-os töltöttség felett nem gond. Ha a telephez megfelelő töltőket választunk (akku kapacitás +/- 20%), amelyek kellően nagy töltőáramot képesek leadni, akkor az abszorpciós szakasz hossza a maximális (4h) is lehet.
Párhuzamos töltők – egy analógia
Amikor egy lufit két oldalról fújunk föl (mint a képen), a lufi dagad és nő, majd egy adott ponton túl, csak azon a befúvórészen jut be a levegő, ahol nagyobb a befúvási nyomás. Ez után a pont után a lufi már gyakorlatilag teljesen fel van fújva. Ez pontosan így történik, amikor egy akkumulátort vagy akkutelepet két töltővel töltünk. Megközelítőleg 95%-ig a kettő együtt dolgozik, majd a töltés folyamatának utolsó részét a magasabb abszorpciós feszültségre állított töltő végzi.
Mivel a töltési jellemzők ( pl. a vízbontási határfeszültség) hőmérsékletfüggők a töltőberendezés egy akkucsatlakozóba (+ -ba, vagy -ba) beépített szenzoron keresztül érzékeli a töltődő telep hőmérsékletét. A töltő ezt figyelembe véve korrigálja a töltőfeszültséget. A 25 C° -os környezethez képest minden C° hőmérsékletnövekedés 0,02V töltőfeszültség-csökkentést eredményez, amely természetesen negatív irányban feszültség emelést von maga után.
AWhen töltő saját belső hőmérsékletét és ha az meghaladja a 40°C-t, a the Internal temperature isoférzékeli, the battery charger becomes higher than rendszer saját védelme érdekében a kimenő áramát csökkenti. 40°C, the output current decreases. A töltőfeszültség az akkumulátor hőmérsékletének függvényében A kimenő áram a töltő belső hőmérsékletének függvényében
