ПОРА ЗАРЯЖАТЬСЯ

С. НОВИКОВ

Каждый из нас, наверное, сталкивался с тем, что его АКБ разряжена и "не крутит" двигатель. Приятного в этом мало. Помимо того, что лишаешься на неопределенное время средства передвижения, так еще зачастую нужно контролировать процесс заряда аккумулятора не менее суток. Известно ведь: не рекомендуется заканчивать заряд, пока АКБ не приобрела нужной емкости. Еще хуже, если аккумулятор будет длительное время заряжаться избыточным током, вызывающим кипение электролита, перегрев и, как результат, постепенное разрушение.

Все эти проблемы успешно преодолены в новых зарядных устройствах. Большинство из рассматриваемых нами агрегатов имеют оптимальную процедуру заряда, позволяющую максимально ускорить процесс без повреждения аккумулятора. Какой-либо контроль при этом не нужен. Для более углубленного изучения предмета мы приводим не только способы заряда АКБ, но и напоминаем условия их эксплуатации.

УСЛОВИЯ РАБОТЫ АКБ

Стартерная аккумуляторная батарея при движении автомобиля работает в режиме чередования циклов разрядов и зарядов (в режиме циклирования). Разряд батареи происходит при запуске стартера на обмотки возбуждения электрогенератора и на другое включенное электрооборудование. Заряд же, как известно, обеспечивается генератором. Время заряда и разряда изменяется случайным образом в зависимости от скорости автомобиля, дорожных условий и температуры окружающей среды Время разряда в одном цикле колеблется от 2 до 20 секунд, а время заряда - от 0,1 до 20 минут. В результате циклирования величина зарядного тока может существенно превышать его среднее значение. Сила тока зарядки является разностью сил тока генератора и включенных потребителей электроэнергии. Для того чтобы заряженность АКБ оставалась неизменной, во время заряда батареи ей должно быть "выдано" количество электричества, равное израсходованному во время разряда в предыдущем цикле. Если зарядный ток будет больше требуемого по данному условию, аккумулятор будет подзаряжаться, если нет - разряжаться. Следовательно, в процессе эксплуатации АКБ происходит непрерывное изменение ее степени заряженности около некоторого установившегося среднего значения.

В летнее время, когда включено меньше потребителей энергии, степень заряженности будет самой высокой. Опытом установлено, что при соблюдении правил эксплуатации стартерные АКБ в среднем около 80% времени имеют степень заряженности 75-100%, 15% времени - 50-70% и лишь в течение 5% времени степень заряженности может падать до 5%.

Систематический недозаряд АКБ ведет к снижению ее срока службы. Таким образом, уменьшение степени заряженности аккумулятора рано или поздно заставляет прибегать к необходимости восстановления ее заряда. Делать это необходимо, по крайней мере, 1-2 раза в год (а то и чаще, если АКБ преклонного возраста). Ниже вы найдете информацию о том, каким способом лучше всего заряжать АКБ и какой тип зарядного устройства (ЗУ) выбрать.

Проверка состояния АКБ

Простейшая проверка заключается в измерении напряжения АКБ при неработающем двигателе и измерении плотности электролита. При этом можно руководствоваться следующей таблицей.

МЕТОДЫ ЗАРЯДА АКБ

Существуют два классических метода заряда: током постоянной силы и при постоянном напряжении.

Метод заряда током постоянной силы. Полный заряд АКБ происходит при подключении ее к источнику тока постоянной силы с напряжением до 16,2 В. Сила тока при 20-часовом заряде берется равной 1/20 Ср, а при 10-часовом - 1/10 Ср (где Ср - номинальная емкость АКБ) Преимуществом заряда током постоянной силы является возможность полного заряда батареи.

К недостаткам относятся: необходимость стабилизации силы тока, обильное газовыделение, возможность повышения температуры. Для снижения указанных отрицательных эффектов применяют двухступенчатый режим заряда. В течение 1-й ступени производят заряд током 0,1Ср до достижения АКБ напряжения 14,4 В. Затем продолжают заряд током, уменьшенным в 2 раза.

Метод заряда при постоянном напряжении. Данным методом можно зарядить АКБ до 90-95% номинальной емкости Недостаток метода - значительный нагрев батареи из-за большой силы тока в начале заряда.

Напряжение источника, к которому подключена АКБ, выдерживается постоянным. В зависимости от величины напряжения ток может достигать в начале процесса значительной силы, а затем по мере заряда снижается до нуля Обычно напряжение источника равно 14,4-15 В.

Есть и неклассические способы.

Форсированный метод заряда. Этот метод применяют для быстрого восстановления работоспособности сильно разряженной батареи. Рекомендуемый режим заряда:

При повышении температуры заряд прекращают. Недостаток - сокращение срока службы аккумулятора.

Метод подзаряда малым током. Величина тока от 0,03 А до 0,5 А. Используется для компенсации тока саморазряда и поддержания АКБ в заряженном состоянии, также для восстановления ее емкости в тренировочном цикле.

Автоматический метод заряда. Современный, оптимальный метод заряда батарей, состоящий из двух этапов. На первом этапе производится заряд АКБ током постоянной силы 0,1Ср, после того как напряжение АКБ возрастет и достигнет 14,4-14,8 В (напряжения ограничения), дальнейшая подзарядка происходит при постоянном напряжении с автоматически уменьшающимся током. Этот метод исключает отрицательные эффекты, присущие вышеперечисленным способам. Он обеспечивает автоматическое поддержание оптимальной скорости заряда, не допуская опасного для батареи перенапряжения, приводящего к обильному газовыделению и кипению электролита. При правильно выбранном напряжении величина силы тока уменьшается до значения, компенсирующего саморазряд АКБ. В этой стадии режим может длиться неограниченно долго, поддерживая постоянную готовность АКБ при ее 100-процентной степени заряженности. За счет автоматического управления всем процессом данный метод не требует какого-либо контроля.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Необслуживаемые батареи следует заряжать только от ЗУ, имеющих ограничение (стабилизацию) зарядного напряжения 14,5-14,8 В.

СТРУКТУРА ТИПОВОГО ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА.

На структурной схеме ЗУ показаны принципиально необходимые узлы независимо от их конкретного исполнения. Типовое ЗУ содержит:

•преобразователь напряжения сети переменного тока в постоянное напряжение, обеспечивающее зарядку АКБ. В традиционном случае это выпрямитель, запитываемый от вторичной обмотки понижающего трансформатора. Такой преобразователь имеет большие габариты и вес. Наиболее совершенными являются преобразователи, работающие на повышенных частотах (десятки кГц). Они обычно выполнены по схеме транзисторного автогенератора с широтно-импульсной модуляцией. Используемый малогабаритный трансформатор дополнительно обеспечивает и гальваническую развязку от сети;

•устройства и органы управления параметрами заряда и стабилизации. К ним относятся различные схемы управления параметрами заряда: схемы автоматической стабилизации силы зарядного тока и напряжения, схемы автоматического отключения ЗУ от батарей по прошествии заданного времени (УЗ-ПА, «Кулон-205»), схемы автоматического перехода в режим заряда при постоянном напряжении или в режим хранения. Сюда же относятся различные ручные регуляторы и переключатели;

•устройства индикации и контроля. В ЗУ используются различные устройства, контролирующие основные параметры зарядки АКБ: силу тока, величину напряжения, время заряда. Применяются амперметры со стрелочной шкалой («Сонар», УЗ-ПА, ЗУ-75М), амперметр со светодиодной шкалой («Сонар-201», Striver), цифровой дисплей («Кулон--205»). Оригинальной можно считать функцию индикации общего времени заряда и количества энергии в ампер-часах, запасенной батареей в процессе заряда («Кулон -205»). Наличие таймера в «Кулон-205» и УЗ-ПА позволяет реализовать отключение АКБ от устройства через заданный интервал времени;

• устройства защиты. Предназначены для защиты от перенапряжений, короткого замыкания, неправильного подключения выводов батареи («переполюсовки»). В простейшем случае защита выполнена с помощью биметаллического предохранителя с кнопкой возврата. В большинстве устройств используются электронные схемы защиты.

ТЕНДЕНЦИИ ПОСТРОЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЗАРЯДНЫХ УСТРОЙСТВ.

Типовые зарядные устройства по степени функциональной насыщенности и сложности можно разделить на три группы: простые (ЗУ-75М, «Сонар-203»), средней сложности («Сонар» 201, 202, «Кулон-105», Striver, «Электроника УЗ-ПА», DEFA) и сложные («Кулон-205»).

К главной и наиболее важной для потребителя тенденции относится построение ЗУ с двухступенчатой процедурой заряда, предусматривающей на первом этапе заряд АКБ током постоянной силы, а на втором - заряд при постоянном напряжении. Такие устройства не нуждаются в контроле над процессом. В лучших из ЗУ внедрен и третий этап - режим хранения, при котором напряжение на АКБ снижается до 13,5-13,7 В (оптимальном для длительного хранения) и автоматически устанавливается ток, компенсирующий саморазряд, что позволяет вообще не заботиться о процедуре заряда и хранения.

Установившиеся традиционные решения в части необходимости индикации величины зарядного тока достаточно живучи, и потому многие ЗУ используют стрелочную или светодиодную индикацию. Следует отметить удачные и оригинальные устройства «Сонар» (модель 202) фирмы «Деметра», «Кулон-105» фирмы «Балтик-Спутник», в которых предусмотрена индикация светодиодами лишь трех состояний заряда: режима заряда током постоянной силы, режима заряда при постоянном напряжении и режима окончания заряда или хранения. Это, можно считать, мечтой «чайника», не желающего обременять себя дополнительными данными, полностью доверяясь предусмотренной в этих ЗУ надежной автоматике.

Параметры зарядных устройств сведены в таблицу. Для диапазона напряжений и тока в ней использовано обозначение «Автоматическое», которое означает, что значение данного параметра устанавливается устройством автоматически. Под числом состояний понимается число разных значений дискретной индикации.

ОСОБЕННОСТИ ЗАРЯДНЫХ УСТРОЙСТВ.

«Сонар» (ООО «Деметра», Санкт-Петербург). Фирма производит серию недорогих, удобных в эксплуатации устройств, отличающихся принципами индикации (модели 201, 202) и величиной зарядного тока (до 1,5 А у модели 203). Во всех предусмотрена оптимальная двушаговая процедура заряда, рассмотренная выше. Приборы фирмы «Деметра» автоматически распознают состояние аккумулятора и выбирают либо нормальный режим заряда непрерывным током силой 5,5 А, либо режим оживления для «подсевшего» аккумулятора. В последнем АКБ заряжается импульсным током с небольшим средним значением, исключающим перегрев аккумулятора.

Мы провели испытания «Сонара-202», решив в крайнем случае пожертвовать аккумулятором, предварительно разрядив его ниже 9 В. Подключенный к устройству аккумулятор медленно оживал и через несколько часов стал заряжаться номинальным током в 5 А. Мы полностью полагались на автоматику «Сонара» и не регистрировали полное время заряда, считая, что так и будет делать пользователь. Когда истекло более 17 часов, мы померили плотность электролита и ток заряда в режиме хранения. Нормальная плотность и ток в 0,3 А показали, что процесс заряда завершен, а «Сонар» успешно прошел испытания. Отметим, что в ходе теста не вполне компетентные члены комиссии вынуждены были пару раз обращаться к ин-струкции для определения режима работы по свечению светодиодов, но нужные навыки приобрели довольно быстро. «Сонар» - устройства компактные, легкие и удобные в эксплуатации. Разумная цена и развитая автоматика - их основные преимущества, обеспечивающие вполне обоснованную популярность.

«Кулон» (фирма «Балтик-Спутник», Санкт-Петербург). Новые прогрессивные решения найдены фирмой при создании серии компактных и эффективных ЗУ «Кулон». Младшая модель «Кулон-105» рассчитана на потребителя, которому нравится автоматическое управление и который не склонен интересоваться и регулировать технические параметры заряда. Модель 105 обеспечивает ток до 5 А. Автоматика младшей модели «Кулон», которую в лучшем смысле слова можно отнести к дуракоустойчивой, обеспечивает оптимальную двухступенчатую процедуру заряда. На первом этапе заряд производится током постоянной силы 5 А. При напряжении АКБ более 14,7 В начинается второй этап с автоматически уменьшенным током до 2,5 А. При дальнейшем подъеме напряжения до 15,2 В начинается режим хранения, и ток заряда прекращается, а при снижении напряжения вновь возникает. Если произойдет перерыв напряжения сети, то после ее восстановления возобновится и заряд аккумулятора. Четкая и удобная светодиодная индикация позволяет визуально контролировать режимы работы устройства.

Особое место занимает уникальная по своим функциональным возможностям старшая модель «Кулон-205» с максимальным током 6,5 А. Она предназначена для пользователей, любящих не только держать процесс под контролем, но и управлять им. Благодаря микропроцессорному управлению и цифровой дисплейной индикации существенно возросли как удобство при эксплуатации, так и наглядность контроля над всем процессом заряда. На цифровом дисплее попеременно индицируются ток, напряжение и даже величина полученного АКБ заряда (в ампер-часах). Предусмотрено выставление дискретных значений (в режиме программирования) максимального тока заряда, напряжения ограничения и времени заряда. На дисплей также можно вывести и общую длительность всего процесса заряда с точностью 0,1 часа. Возможность регулировки тока в широких пределах от 0,1 А до максимума позволяет заряжать аккумуляторы и малой емкости. Благодаря этому потребителей должна заинтересовать дополнительная возможность выполнять тренировочные и восстановительные зарядные циклы малым током с выставленной силой тока. Устройство автоматически отключается от АКБ при уменьшении зарядного тока до 10% от номинального или достижении установленного времени заряда.

ЗУ-75М (г. Тамбов). Предусмотрены две установки величины зарядного тока 4 А и 6 А. Защиту от перегрузок по току осуществляет биметаллический предохранитель с кнопкой возврата.

«Электроника» УЗ-ПА (г. Выборг). Предусмотрены два этапа заряда током постоянной силы, первый - длительностью 6 часов с выставленным вручную значением тока и второй - длительностью 5,5 часа с уменьшенным в 2 раза током. Через 10,5 часа ЗУ автоматически отключится от АКБ. В устройстве имеется дополнительный выход на напряжение 36 В для подключения лампы или паяльника.

Striver (г. Санкт-Петербург). Предназначено для зарядки 12-вольтовых батарей в автоматическом режиме с возможностью ручной регулировки силы зарядного тока. Это ЗУ можно также использовать для питания некоторых электроинструментов и оборудования или батарей с номинальным напряжением от 1,2 В до 14,6 В.

DEFA. Оригинальное зарядное устройство норвежской фирмы DEFA, устанавливаемое в автомобиле и выдерживающее все дорожные условия эксплуатации. ЗУ запитывается от сети 220 В/50 Гц, подключаемой к розетке, которая устанавливается на бампере автомобиля. Подводка напряжения сети к самому устройству осуществляется внутри капота бронированным кабелем. ЗУ может поставляться отдельно или в составе комплекта предпускового подогрева двигателя в зимнее время.

Редакция выражает признательность петербургскому магазину №4 Автозапчасти АО «Автотехобслуживание» за помощь и предоставленную информацию. По вопросам поставки обращайтесь: ЗУ «Сонар» в ООО «Деметра», Санкт-Петербург, тел. (812) 430-96-80; ЗУ «Кулон» в ООО «Балтик-Спутник», Санкт-Петербург, тел./факс (812) 245-21-60.