Стр.3 Эксплуатация аккумуляторов

Аккумуляторы и аккумуляторные батареи требуют более сложного ухода, чем первичные химические источники тока (ХИТ), и эти осложнения в значительной степени связаны с процессом заряда. Если режим разряда аккумуляторов определяется особенностью питаемой аппаратуры, то режим заряда зависит в основном от особенностей самих аккумуляторов. Газовыделение при заряде, т.к. большинство аккумуляторов имеет негерметичную конструкцию, влечет за собой дополнительные эксплуатационные осложнения по сравнению с первичными ХИТ.
Режимы эксплуатации. Различают три режима эксплуатации аккумуляторов: переключения, буферный и аварийный. В режиме переключения аккумуляторная батарея разряжается и заряжается поочередно. Это характерно, например, для переносной РЭА, питающейся от герметичных аккумуляторов. В буферном режиме аккумуляторная батарея подключается параллельно другому источнику электроэнергии, при возрастании нагрузки батарея частично разряжается, при снижении нагрузки она вновь подзаряжается. В буферном режиме работают стартерные батареи на автомобилях, аккумуляторные батареи космических аппаратов и другие. В аварийном (резервном) режиме аккумуляторная батарея постоянно поддерживается в состоянии готовности к работе, но подключается к цепи только в аварийной ситуации при прекращении подачи энергии от основного источника.
Кроме обычных зарядно-разрядных циклов применяются некоторые специальные: формовочные и контрольно-тренировочные циклы. Формовочные циклы проводят после изготовления пластин или после заправки аккумулятора электролитом для приведения пластин в рабочее состояние (иногда ограничиваются только одним формовочным зарядом).
Контрольно-тренировочные циклы проводят, в основном, в том случае, когда аккумуляторы эксплуатируются нерегулярно или постоянно разряжаются не на полную глубину. Сюда же относится и периодический, глубокий разряд никель-кадмиевых аккумуляторов, проводимый для устранения негативных последствий эффекта памяти. Глубокий разряд предполагает, по крайней мере, один цикл: полный заряд аккумулятора и последующий его разряд, при изменении разрядного тока в соответствии с установленным графиком. Величина напряжения глубокого разряда сильно зависит от типа аккумулятора. Например, некоторые литий-ионные батареи при глубоком разряде выходят из строя и восстановлению не подлежат.
Способы заряда аккумуляторов. В большинстве случаев зарядные устройства снабжены системами, позволяющими поддерживать постоянным один из электрических параметров: напряжение или ток заряда. В зависимости от того, какой электрический параметр выдерживается, различают два основных способа заряда: при постоянном токе и при постоянном напряжении.
Устройства для заряда при постоянном токе обычно более просты. Удобством заряда при постоянном токе является также простота расчета количества пропущенного электричества как произведения тока и времени заряда. Однако этот способ заряда имеет и свои недостатки. При малом токе время заряда велико. При большом токе к концу заряда ухудшается "заряжаемость", так как неравномерное распределение тока по толщине пористых электродов вызывает в наружных, уже заряженных слоях, значительное газовыделение, в то время как внутренние слои лишь медленно дозаряжаются. Особую осторожность необходимо соблюдать при заряде большим током никель-металлогидридных аккумуляторов. Вообще для заряда никель-металлогидридных аккумуляторов целесообразно использовать только специальные устройства, предусматривающие изменение выходного тока в зависимости от текущего состояния аккумуляторов. Во время заряда при постоянном напряжении начальный ток велик и далее непрерывно уменьшается во времени. К концу заряда ток уменьшается до очень малых значений, из-за чего время полного заряда велико.
Большое значение имеет правильный выбор напряжения заряда – чем оно меньше, тем меньше побочные процессы и газовыделение при заряде, но тем больше продолжительность заряда. Оптимальное напряжение зависит от температуры и от состояния батареи, что усложняет применение этого способа. Недостатком этого метода является также перегрев аккумуляторов из-за большого начального тока.
Для преодоления недостатков, присущих выше рассмотренным простым способам заряда, используются разнообразные комбинированные способы заряда. Во всех этих способах с целью сокращения газовыделения используют в начальной стадии большие токи заряда, а в конечной – небольшие токи.
В некоторых случаях для заряда аккумуляторов (особенно щелочных) используют асимметричный переменный ток, полученный наложением постоянного и переменного токов. При заряде асимметричным током меняется структура образующихся при заряде активных масс, что сказывается на эксплуатационно-технических характеристиках аккумуляторов: несколько увеличивается разрядная емкость или стабилизируется напряжение разряда. Заряд асимметричным током полезен для никель-кадмиевых аккумуляторов страдающих эффектом памяти. Наблюдаемые эффекты сильно зависят от соотношения значений переменного и постоянного токов и от частоты переменного тока. При заряде асимметричным током усиливается тепловыделение, а также возможно усиленное газовыделение. Для отдельных типов аккумуляторов (в частности, для некоторых вариантов кислотных аккумуляторов) заряд асимметричным током сокращает их срок службы и поэтому не применяется. Отрицательно влияет на такие аккумуляторы даже пульсирующий (недостаточно сглаженный) постоянный ток выпрямителей.
В то же время, если в результате неправильной эксплуатации и старения происходит сульфатация пластин свинцово-кислотных батарей. Что снижает их емкость и, в конце концов, приводит к выходу батареи из строя. То для восстановления емкости батарей с сульфатированными пластинами используют способ заряда асимметричным током заряда. Соотношение его зарядной и разрядной составляющих выбирают равным 10:1 при соотношении длительности импульсов 1:2.
Очень важно при заряде аккумуляторов правильно определять окончание процесса заряда, так как для ряда аккумуляторов не допустимы как недозаряды так и перезаряды.
Таким образом, для длительной и безотказной эксплуатации аккумуляторов, следует использовать зарядные устройства и методы заряда соответствующие имеющемуся типу аккумуляторных батарей.