Foxiss Зарядное устройство в три этапа, если аккумуляторы заряжаются неправильно, они никогда не смогут раскрыть свою полную ёмкость, и их срок службы значительно сократится. Давненько была статья из журнала Everyday Practical Electronic и вот решил увековечить ее, но уже в «ру» сегменте интернета. Она очень приглянулась в то время и даже собирал по схеме устройство, детали конечно не помню, но схемотехника понравилась вот и решил коротко ее описать, благо попалась папка с схемами и печатками.
Это трёхступенчатое зарядное устройство специально разработано для аккумуляторов и обеспечивает зарядку током до 16,6 А. Аккумуляторы глубокого разряда стоят дорого и рассчитаны на длительный срок службы. При правильной зарядке и уходе они могут прослужить 10 лет и более. Их химический состав существенно отличается от состава автомобильных аккумуляторов, и использование зарядного устройства, предназначенного для автомобильных аккумуляторов, определённо не позволит получить их максимальную ёмкость.
Кроме того, если аккумуляторы постоянно недозаряжаются, срок их службы сокращается. Для сравнения, автомобильные аккумуляторы редко заряжаются выше 70% своей ёмкости, но они рассчитаны на «поверхностный» разряд. Если они часто подвергаются глубокому разряду, срок их службы будет очень коротким.
Производители аккумуляторов глубокого разряда указывают, что их следует заряжать до фиксированного значения, называемого «циклическим напряжением». После того, как аккумулятор зарядится до этого уровня, напряжение необходимо снизить до «плавающего» напряжения, после чего его можно постоянно подключать к зарядному устройству. Постоянная зарядка при циклическом напряжении приведёт к повреждению аккумулятора.
Циклическое напряжение обычно различается для каждого типа свинцово-кислотных аккумуляторов. Например, стандартные свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать до напряжения 14,2 В и поддерживать напряжение 13,4 В, в то время как (герметичные) свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать до напряжения 14,1 В и 13,3 В соответственно. Эти напряжения указаны для температуры аккумулятора 20 °C. При более высоких температурах напряжение необходимо снижать, а величина компенсации также зависит от химического состава аккумулятора. Как правило, свинцово-кислотным аккумуляторам требуется температурная компенсация —20 мВ/°C.
Очевидно, что недорогое зарядное устройство не имеет возможности установки необходимого циклического напряжения и не может обеспечить настройку напряжения поддержания заряда или температурную компенсацию для этих напряжений.
Данное зарядное устройство обеспечивает трехэтапный цикл заряда, включающий начальный заряд, фазу абсорбции и затем заряд в режиме поддержания. При необходимости после фазы абсорбции доступен отдельный режим выравнивающего заряда. Выравнивание заряда важно для аккумуляторов глубокого разряда и должно проводиться три-четыре раза в год.
Это зарядное устройство оснащено ЖК-дисплеем, на котором отображаются режим зарядки, температура, напряжение аккумулятора и ток заряда. Дисплей можно настроить на отображение ёмкости аккумулятора (А·ч), типа аккумулятора и выбрана ли функция выравнивания заряда.
Зарядное устройство не должно подавать слишком большой зарядный ток на аккумулятор. Оптимальный зарядный ток зависит от емкости аккумулятора и его внутренней химической структуры. Приведенное в этой статье зарядное устройство устанавливает начальный заряд на уровне 25% от емкости аккумулятора в ампер-часах (А·ч). Например, для аккумулятора емкостью 40 А·ч начальный зарядный ток составит 10 А. Для аккумуляторов большей емкости, зарядный ток будет ограничен 16,6 А — максимальным значением, которое может обеспечить зарядное устройство.
Во время начальной фазы зарядки на дисплее в верхней строке отображается надпись BULK, а во второй строке — температура, напряжение и ток. Например, на дисплее может отображаться 26 °C, 14,2 В и 15,0 А. Показания в °C измеряются внешним датчиком температуры, обычно размещаемым на корпусе аккумулятора. Показания напряжения и тока — это напряжение на клеммах аккумулятора и зарядный ток соответственно.
Во время начальной зарядки напряжение аккумулятора постепенно увеличивается с начальных 12 В (или любого начального напряжения холостого хода) до циклического напряжения. Напряжение аккумулятора постоянно контролируется, и зарядное устройство определяет достижение порогового значения циклического напряжения. Значение циклического напряжения выбирается для конкретного типа аккумулятора и компенсируется по температуре.
Когда аккумулятор достигает заданного значения циклического напряжения, зарядное устройство переходит в фазу абсорбции. На дисплее это отображается как «ABSORPTION», в то время как вторая строка продолжает отображать температуру, напряжение и ток. В течение этой фазы циклическое напряжение поддерживается за счет регулировки тока.
На начальных этапах фазы абсорбции зарядный ток поддерживается на уровне, аналогичном значению во время основной зарядки. Однако со временем ток уменьшается, чтобы поддерживать постоянное циклическое напряжение на аккумуляторе. Это снижение тока является показателем уровня заряда аккумулятора, поэтому, когда ток падает примерно до 2% от уровня заряда, аккумулятор можно считать заряженным примерно на 90%.
В этот момент зарядное устройство переходит в режим плавающего заряда или выравнивания заряда. В режиме выравнивания заряда ток устанавливается на уровне 5% от емкости аккумулятора (Ач), и зарядка продолжается еще три часа. Выравнивание заряда разрушает сульфатацию на пластинах и, таким образом, продлевает срок службы аккумулятора. Кроме того, оно обеспечивает полную зарядку каждой ячейки аккумулятора, обеспечивая выравнивание заряда.
Во время этой фазы на дисплее отображается надпись «EQUALISATION» (выравнивание), а также температура, напряжение и ток. В течение этой фазы напряжение аккумулятора может превысить 16 В, что приведёт к отображению на дисплее — -.-V. Максимальное напряжение аккумулятора ограничено установленным пределом перенапряжения. Выравнивание заряда следует проводить лишь несколько раз в год, так как при слишком частом использовании ёмкость аккумулятора снижается.
Наконец, зарядное устройство переключается в режим плавающего заряда, и на дисплее отображается надпись FLOAT. Этот режим происходит при более низком напряжении, чем в фазе абсорбции, и с температурной компенсацией. Затем аккумулятор остается подключенным к зарядному устройству для дальнейшего увеличения заряда на несколько процентов, а также для предотвращения саморазряда. Весь процесс зарядки показан на прилагаемых графиках (смотрим графики).
На первом рисунке показано напряжение аккумулятора во время зарядки, а на втором — ток аккумулятора. Как показано на рисунке, зарядный ток поддерживается на уровне 25% от общей емкости аккумулятора во время основного заряда и затем снижается во время фазы абсорбции. Затем он фиксируется на уровне 5% от общей емкости вовремя (опционального) процесса выравнивания.
Впоследствии ток обычно падает практически до нуля сразу после абсорбции (или выравнивания), а затем напряжение аккумулятора падает до уровня плавающего заряда. Это может занять значительное время. Когда аккумулятор достигает напряжения плавающего заряда, небольшой зарядный ток поддерживает его на этом уровне. Обратите внимание, что аккумуляторы типа Gel-Cell (SLA) и AGM могут выдерживать более высокий ток заряда, чем 25% от Ач аккумулятора, обеспечиваемые зарядным устройством. Для этого значение Ач на зарядном устройстве можно увеличить до значения, примерно в 1,6 раза превышающего фактическую ёмкость аккумулятора.
Например, для аккумулятора ёмкостью 40 Ач можно использовать значение 60 Ач. Это увеличит ток примерно до 40% от общего во время основного заряда. Кроме того, момент переключения зарядного устройства с фазы абсорбции на поддерживающий заряд увеличится в той же пропорции — с 2% до примерно 3%, — но это не должно иметь значения.
Ток выравнивания также увеличится в 1,6 раза. В результате, если выбран режим выравнивания, значение Ач должно быть установлено на правильное значение. Обратите внимание, что нет смысла увеличивать значение Ач для аккумуляторов ёмкостью более 40 Ач, поскольку зарядное устройство может выдавать максимум 16,6 А, как отмечалось ранее. Продолжение следует.
