Режимы работы аккумуляторов.

Большинство аккумуляторов могут работать в трех основных режимах:

1. В режиме заряда, когда аккумулятору сообщается электрическая энергия от постоянного источника тока;

2. В режиме разряда, когда заряженный аккумулятор разрежается на потребителе;

3. В буферном режиме, когда потребитель питается от какого-то другого источника постоянного тока, а аккумуляторная батарея подключается к источнику параллельно с потребителем.

В системах электропитания средств связи аккумуляторы используются в качестве основных и резервных источников. Если аккумулятор использовать в качестве основного источника, то он работает по способу “заряд-разряд”.

При этом необходимо иметь два комплекта аккумуляторов: один обеспечивает питание аппаратуры, а другой в это время заряжается.

Для обеспечения гарантированного питания аппаратуры применяется буферный режим.

Заряд аккумуляторных батарей.

Общие положения

Заряд - это процесс превращения электрической энергии в химическую энергию активных масс внутри аккумулятора путем пропускания через него электрического тока от внешнего источника. Заряд аккумуляторов производится постоянным током. Заряд аккумуляторных батарей переменным током невозможен.

Заряд аккумуляторных батарей является операцией, от правильности и своевременности проведения которой зависят все основные характеристики батарей: разряд­ная емкость, наработка, работоспособность при различ­ных температурных условиях, сохраняемость в заря­женном состоянии.

Допустимое число зарядов, как и срок службы батареи, зависит не только от их конструкции и вида наг­рузки, но и от способов заряда и зарядных устройств. Поэтому батарею и зарядное устройство необходимо рассматривать как единое целое, отвечающее условиям приме­нения.

Заряд аккумуляторов осуществляют:

- при постоянной величине тока;

- при постоянном напряжении;

- при автоматическом изменении напряжения зарядного агрегата.

По мере заряда ЭДС заряжаемой батареи возрастает, и если напряже­ние питающего постоянного тока неизменно, то будет понижаться величина зарядного тока. Чтобы этого не происходило, в цепи предусматривают ре­гулировочное сопротивление (реостат), с помощью которого величину тока поддерживают на нужном уровне.

Основным методом заряда щелочных аккумуляторных батарей, используемых в средствах связи, является заряд при постоянстве тока. Основным условием про­ведения такого заряда является поддержание постоян­ного значения тока заряда в течение времени, необхо­димого для сообщения аккумуляторной батарее требуе­мой емкости (обычно 120—150% номинального значе­ния). Регулирование тока заряда может осуществлять­ся автоматически (например, в переносных зарядных устройствах ЗУ-3 и ПЗУ-3М) или вручную изменением напряжения выпрямительного устройства или сопротив­ления регулировочного реостата.

Если заряд аккумуляторов осуществляется от источника с регулируемым напряжением, то регулировка тока заряда осуществляется изменением напряжения источника.

Совокупность условий, при которых должен произво­диться заряд, называется режимом заряда. К таким ус­ловиям прежде всего относятся ток и время заряда, кроме того, могут указываться температурные условия, уровень и плотность электролита, а для герметичных батарей - начальное состояние (степень разряженности или напряжение) и предельно допустимое зарядное напряжение.

Заряд аккумуляторов и аккумуляторных батарей осуществляется в ре­жимах, рекомендуемых заводскими инструкциями. Эти инструкции для каж­дого типа аккумуляторов предусматривают несколько режимов зарядов, обеспечивающих введение их в строй, эксплуатацию и тренировку в случае потери емкости.

Устройства, применяемые для заряда никель-кадмиевых аккумуляторов:

Ø специальные зарядные средства.

Ø переносные зарядные устройства.

Ø подвижные зарядные станции.

Ø выпрямительные устройства, работающие от сети переменного тока.

Ø общевойсковые зарядные электростанции типа ЭСБ-ВЗ.

Ø электроагрегаты постоянного тока напряжением 25, 5 (30) В.

В зависимости от тока и времени заряда различают
следующие режимы: нормальный, ускоренный и уси­ленный.

I. Нормальный режим заряда (нормальный заряд) яв­ляется основным эксплуатационным режимом заряда. Нормальный заряд производится в течение 6 ч. нормальным током I_з.ж, указанным в инструкции по эксплуатации. Для ламельных и безла­мельных аккумуляторов обычного исполнения ток нормального заряда чис­ленно равен 1/4 номинальной емкости - I_з.н = Q/4. Некоторые типы непромываемых безламельных аккумуляторов требуют двухступенчатого режима нормального заряда, остальные заряжаются током I_з.н = Q/4. При нор­мальном заряде аккумулятору сообщается 150% номинальной емкости.

Никель-кадмиевые аккумуляторы можно заряжать токами меньше нор­мальной величины, увеличивая соответственно время заряда (I_з.нt_з.н = 1, 5хQн). Величину нормального тока заряда в этих случаях можно умень­шать не более чем в 2 раза, помня, что заряд малыми токами ухудшает работу аккумуляторов. Заряд аккумуляторов слабыми токами допускается в крайних случаях. Зимой на открытом воздухе при температуре от - 10 до - 30^оС нормальный заряд производится в течение 7 ч. При более низких температурах аккумуляторы утепляются войлоком, брезентом и т.п.

Температура электролита при всех видах зарядов не должна превы­шать 45^оС для составного калиево-литиевого электролита, 35^оС для кали­евого и 40^оС для натриевого электролита. В случае превышения этих тем­ператур необходимо прервать заряд и дать аккумуляторам остыть. Все за­ряды, как правило, производятся при открытых крышках батарейных ящиков и вывернутых пробках.

Герметичные аккумуляторы заряжаются током, равным 0, 1 номинальной емкости (I_з.= 0, 1хQн), в течение 15 ч. Для аккумуляторов этого типа характерно сравнительно низкое зарядное напряжение (1, 35-1, 45 В), мало изменяющееся в процессе заряда. Заряд производится в диапазоне темпе­ратур от 15^о до 35^оС.

Перед каждым зарядом батарею необходимо разрядить до напряжения 1 В на один аккумулятор. Заряд герметичных аккумуляторов током, превышающим 0, 1Q, не до­пускается. Его проведение обеспечивает макси­мальные разрядную емкость и наработку батареи во всех условиях ее эксплуатации. Время нормального за­ряда различно для разных типов аккумуляторных бата­рей и находится в пределах от 6 до 15 ч, при этом батарее сообщается 120—150% номинальной емкости.

Нормальный заряд используется также для заряда аккумуляторных батарей при их постановке на хране­ние в заряженном состоянии, при проведении контроль­но-восстановительных циклов, а также в большинстве случаев при нормальном вводе аккумуляторных бата­рей в действие.

Основным недостатком нормального заряда является его значительная длительность, в ряде случаев не соот­ветствующая требованиям по приведению аккумулятор­ных батарей в рабочее (заряженное) состояние. В та­ких случаях для заряда аккумуляторных батарей ис­пользуется ускоренный режим заряда.

II. Ускоренный режим заряда (ускоренный заряд) отличается от нормального большим значением тока и меньшим временем заряда. Время ускоренного заряда для различных аккумуляторных батарей составляет 1—3 ч, при этом батареям сообщается, как правило 100—150% номинальной емкости.

Ускоренный заряд используется как эксплуатационный (рабочий), так и при приведении аккумуляторные батарей в рабочее состояние. При заряде аккумуляторных батарей в полевых условиях и при достаточной мощности зарядных средств целесообразно использовать ускоренный заряд. При этом необходимо иметь в виду, что при систематическом ускоренном заряде (более 5—10 циклов подряд) у ряда аккумуляторных батарей может наблюдаться некоторое уменьшение их разрядной емкости. Восстановление разрядной емкости может быть достигнуто проведением 1 – 2-х последующих зарядов в усиленном или нормальном режиме.

Производится две ступени заряда:

I ступень t_з = 2_, 5 ч I_з = Q/2;

II cтупень t_з = 2 ч I_з = Q/4.

Некоторые инструкции по эксплуатации АКБ рекомендуют форсирован­ный ввод в течение t_з = 3 ч; I_з = Q/2. Но этот метод также накладывает требования по контролю уровня и плотности электролита в период заряда АКБ и по его окончанию.

Еще одна особенность, аккумулятор, заряженный ускоренным методом, после разряда, как правило, должен быть заряжен усиленным методом.

Наиболее целесообразным является проведение нормальных зарядов через каждые 5 – 6 ускоренных.

Ускоренный заряд при приведении аккумуляторных батарей в рабочее состояние практически не влияет на их последующую работоспособность.

III. Усиленный режим заряда (усиленный заряд) — за­ряд, при котором аккумуляторной батарее сообщается 180—200%, а в ряде случаев до 250% номинальной ем­кости. Как правило, такой заряд проводят током нор­мального режима и используют для восстановления емкости аккумуляторной батареи, поэтому в ряде слу­чаев такой заряд называют восстановительным. Кроме того, такой заряд обычно рекомендуется использовать при нормальном вводе аккумуляторных батарей в дей­ствие, через каждые 5—6 ускоренных зарядов, после 10—15 циклов работы, особенно в условиях повышен­ных температур, при подготовке аккумуляторных бата­рей к хранению в заряженном состоянии.

Усиленный заряд - это периодический заряд, способствующий полному восстановлению активных веществ в пластинах электродов в процессе заряда. Усиленный заряд производится в течение 12 ч. нормальным током. При таком заряде аккумулятору сообщается не менее 225% номинальной емкости.

Ламельным аккумуляторам, изготовленным до 1973 г., рекомендуется давать двухступенчатый усиленный заряд:

1-я ступень - t_з = 6 ч, I_з = Q/4;

2-я ступень - t_з = 6 ч, I_з = Q/8.

Усиленные заряды производятся:

· При вводе аккумуляторов в строй;

· При подготовке к хранению в заряженном состоянии;

· После смены электролита;

· После 10-12 циклов заряда-разряда, но не менее одного раза в ме­сяц при нерегулярной работе;

· При разряде слабыми токами с перерывами в течение 16 ч и более;

· После глубоких разрядов (до напряжения менее 1 В на аккумулятор).

Перезаряды улучшают работу щелочных аккумуляторов. Они увеличива­ют емкость и уменьшают саморазряд при комнатной температуре. Однако постоянное длительное применение усиленных зарядов приводит к снижению емкости аккумуляторов при низких температурах.

После усиленного заряда необходимо проверить и довести до нормы плотность электролита.

Однако в условиях войсковой эксплуатации в этих случаях целесообразно использовать нормальный за­ряд, позволяющий существенно сократить время на про­ведение таких операций. Характеристики аккумулятор­ных батарей при этом практически не ухудшаются.

Проведение заряда. Особенности заряда герметичных аккумуляторных батарей.

Проведение заряда аккумуляторных батарей вклю­чает ряд этапов:

- подготовку аккумуляторных батарей к заряду;

- подключение, аккумуляторных батарей к зарядным средствам;

- собственно заряд;

- сдачу батарей потребителю.

Подготовка аккумуляторных батарей к заряду за­ключается в проверке целости корпуса и отсутствия внешних коротких замыканий, а также в техническом обслуживании аккумуляторных батарей. При техниче­ском обслуживании удаляется пыль и грязь с их по­верхностей, окислы и соли с металлических частей, а у аккумуляторных батарей открытого исполнения, кро­ме того, проверяются и при необходимости корректиру­ются уровень и плотность электролита.

Подготовленные аккумуляторные батареи подключа­ются к зарядным устройствам или соединяются в после­довательно-параллельные группы и вместе с элементами зарядной цепи подключаются к выпрямительному уст­ройству. В процессе заряда поддерживается постоянный ток заряда, осуществляется контроль за напряжением батарей и уровнем электролита, отбирается излишек электролита у батарей открытого исполнения.

В процессе заряда аккумуляторных батарей от­крытого исполнения, особенно в заключительный его период, может наблюдаться «кипение» электролита. Этот процесс является нормальным и свидетельствует о том - что зарядное напряжение на аккумуляторах превысило 1, 5—1, 55 В.

Особенности заряда герметичных аккумуляторные батарей определяются тем, что для таких батарей являются недопустимыми все режимы эксплуатации, которые могут сопровождаться интенсивным газообразованием внутри аккумулятора! В этом случае резко возрастает внутреннее давление в аккумуляторах и, следовательно, возникает опасность их выхода из строя из-за разгерметизации корпуса или взрыва..

К одним из таких режимов относятся все случаи заряда, при которых зарядное напряжение на аккумуляторах может превышать предельно допустимое значение—1, 5 В, в частности следующие случаи:

заряд токами, превышающими допустимые значения;

перезаряд;

заряд после длительного хранения;

заряд при температурах ниже допустимых для данного типа аккумулятора.

Кроме того, интенсивное внутреннее газообразование может наблюдаться при заряде герметичных аккумуляторов в условиях повышенных температур.

Поэтому при заряде герметичных аккумуляторных батарей должны строго соблюдаться следующие пра­вила:

Ø Заряд должен проводиться только при температурах, указанных в инструкции па эксплуатации.

Ø Для исключения перезаряда обязательно должен быть проведен доразряд батареи до напряжения из расчета 1В на аккумулятор током нормального разряда

Ø Ток и время заряда не должны превышать установленных значений.

В процессе заряда, особенно при заряде после дли­тельного хранения, необходимо следить за зарядным напряжением. Если зарядное напряжение превышает 1, 5В на аккумулятор, батарею следует немедленно от­ключить от зарядной цепи. Если до этого момента она
заряжалась более 70% от установленного времени, ее можно сдать в эксплуатацию, если менее, батарею не­обходимо разрядить нормальным разрядным током до напряжения из расчета 1В на аккумулятор и заряд по
вторить. Повторное превышение зарядным напряжением предельного значения говорит о неисправности батареи.

Техническое обслуживание аккумуляторных

батарей в процессе эксплуатации. Категорирование

аккумуляторных батарей

Работоспособность щелочных аккумуляторных бата­рей сохраняется длительное время при соблюдении ре­комендованных в инструкциях режимов эксплуатации ба­тарей, а также своевременности, правильности и полноты проведения их технического обслуживания.

Техническое обслуживание аккумуляторных батарей в процессе их эксплуатации в составе средств связи за­ключается в контроле и поддержании на требуемом уровне внешнего состояния батарей, систематическом проведении контрольно-восстановительных циклов, а для батарей открытого исполнения, кроме того, в перио­дической смене электролита, проверке и корректировке его уровня и плотности.

Контроль внешнего состояния батареи, или, как при­нято его называть, общие подготовительные операции, проводится не реже чем раз в неделю (при проведении на средствах связи регламентов № 2 и 3), а также пе­ред началом любых работ с аккумуляторными батареями: при подготовке к заряду, перед проведением конт­рольно-восстановительных циклов и сменой электроли­та, при постановке на хранение и перед вводом в дей­ствие.

Выполнение общих подготовительных операций за­ключается в следующем:

в осмотре аккумуляторной батареи, при этом необ­ходима убедиться в отсутствии механических поврежде­ний. Наличие на корпусе батареи или ее отдельных ак­кумуляторов трещин, а на поверхности герметичной аккумуляторной батареи, кроме того, солей является признаком ее неисправности. Такая батарея должна быть заменена исправной;

в удалении пыли с поверхности батареи влажной чистой ветошью, в проверке состояния токовыводов и в случае их окисления - зачистке шлифовальной шкур­кой (№ 5—12).

Для аккумуляторных батарей открытого, исполнения дополнительно удаляются с поверхности соли, проверя­ется состояние вентильных пробок и уплотнительных колец, проверяется и при необходимости корректиру­ется уровень и плотность электролита.

Одним из важнейших видов технического обслужива­ния для аккумуляторных батарей открытого исполнения является смена электролита. Она позволяет очистить ак­кумуляторы от вредных примесей, ухудшающих работо­способность батареи, а также привести плот­ность электролита в соответствие с температурными условиями эксплуатации.

Смена электролита в аккумуляторах производится в следующих случаях:

- при переводе техники на осенне-зимний или весен­не-летний период эксплуатации (при проведении на средствах связи регламента № 5);

- при заметном снижении емкости аккумуляторов;

- при проведении операций по восстановлению емко­сти (контрольно-восстановительных циклов - КВЦ);

- после наработки в соответствии с приложением 4.

Операции по смене электролита несколько отличают­ся для аккумуляторных, батарей различных типов. Так, например, перед сменой электролита аккумуляторные батареи типа 2НКП-20, 2НКП-24, 10НКБН-3, 5, 5НКЛБ-70 необходимо зарядить, аккумуляторы других типов — разрядить.

Операции по восстановлению емкости аккумулятор­ных батарей позволяют увеличить срок службы, дают возможность своевременно принять меры по восстанов­лению емкости, а также провести отбраковку и замену неисправных батарей, или батарей, емкость которых су­щественно уменьшилась и не может быть восстановлена.

Такие операции проводятся не реже одного раза в 6 месяцев (при проведении регламента № 5), а в слу­чае резкого снижения времени непрерывной работы средств связи при питании от аккумуляторной бата­реи — немедленно.

Контрольно – восстановительные циклы:

Как правило, КВЦ включает в себя 1—2 восстанови­тельных и 1 контрольный цикл со следующими пара­метрами:

восстановительный цикл (первый и второй) - ре­жим заряда — усиленный, режим разряда - током нор­мального режима до напряжения 1 В на каком-либо ак­кумуляторе данной батареи;

контрольный цикл (третий) - режим заряда — нор­мальный, режим разряда — током нормального режима до напряжения аккумуляторной батареи из расчета 1 В на аккумулятор.

Возможные неисправности аккумуляторных батарей и способы их устранения:

Неисправности аккумуляторных батарей в большин­стве случаев являются результатом несвоевременного или некачественного технического обслуживания, а так­же результатом нарушения правил их эксплуатации.

Неисправности аккумуляторных батарей, обнаружен­ные своевременно, как правило, могут быть устранены. Лишь в тех случаях, когда неисправность вовремя не обнаружена, аккумуляторные батареи выходят из строя.

При проверке работы аккумуляторов (батарей) и об­наружении неисправностей большую роль играет точ­ность и правильность показаний измерительных прибо­ров, так как неисправность этих приборов может послу­жить основанием для неправильного заключения о со­стоянии батареи.