Что такое тяговый аккумулятор

Отличия тягового аккумулятора от стартерного. В чем основной секрет

Все мы с вами привыкли к нашим автомобильным аккумуляторам, мы знаем что они запускают двигатель, подавая энергию на стартер, который уже вращает маховик запуская мотор. Такие АКБ получили название стартерные, но зачастую в литературе есть еще одно понятие – тяговые, они также применяются в транспорте, хотя и не всегда так, как мы с вами привыкли. Сегодня я хочу вам рассказать — чем они отличаются друг от друга, и можно ли один применять вместо другого …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Лично я видел тяговые батареи в обычном автомобильном магазине, правда раздел был совмещен с товарами для рыбалки и охоты, а именно такие АКБ продавались для лодок. Так что же это за зверь дивный такой, и почему они не продаются для обычных авто? Для начала коротко вспомним про стартерные варианты.

Стартерные АКБ

Это аккумуляторы, которые применяются в легковых и грузовых машинах, у них есть одна основная задача — запуск двигателя. При запусках они отдают очень большой ток – который получил название «пусковой».

На бортах батареи можно его рассмотреть, он колеблется от 250 до 1000 Ампер, это один из основных показателей батареи, наряду с напряжением (зачастую оно около 12,7Вольта), а также емкостью – измеряется в Ампер * часах (на многих авто самые популярные показатели 55 – 65 Ам*ч).

Такие АКБ очень чувствительны к глубоким разрядам, их не рекомендуется разряжать ниже 10Вольт. Если разрядили несколько раз ниже этого показателя (примерно 20 – 30 раз) – аккумулятор можно выкидывать, потому как, он потеряет большую часть своей емкости.

То есть если утрировать – стартерный АКБ запускает движок, отдавая просто фантастический ток, а дальше заряжается, восполняя затраченную энергию от генератора. Не любит глубоких разрядов и быстро выходит из строя от них.

Тяговые аккумуляторы

Это совершенно другой тип батарей, хотя также применяется в автомобилях, хотя не в традиционных – электрокары, гибриды, разного рода спецтехника (погрузчики, тягачи, питание для электрических двигателей лодок).

Такие аккумуляторы не имеют высоких пусковых токов, они заточены немного на другое, а именно:

• Отдавать определенную энергию длительный промежуток времени, причем они могут разряжаться почти в ноль (рекомендуемое минимальное напряжение – 5% от общего).

Их применяют там, где нужно питать долго и постоянно. Например, на электромобилях (или гибридах) — питание электрических двигателей, на погрузчиках – питание подъемника, на моторах лодок – питание винтов и т.д. Очень эффективно их применять и в альтернативных источниках энергии – ветрогенераторы, солнечные панели. Причем они очень устойчивы к такой нагрузке, могут работать часами или даже днями (в зависимости от потребления энергии)

Дополнительными плюсами можно назвать — устойчивость к низким и высоким температурам (от – 30 до 65 градусов Цельсия).

У них есть два важных показателя:

Напряжение – зачастую это 2 – 4 – 8 – 12 — 24Вольта

Емкость – начинается от 30 до 300 Ампер, хотя бывают батареи и больше. Важно отметить зачастую у них указывается две емкости при «2» или «5» градусах Цельсия, и при «20» «25» градусах. Как правило, они различны, при низких температурах емкость может падать на 10 – 15%.

Устройство тяговых батарей

Хочется начать с того что, устройство очень схожее с обычными стартерными АКБ, но есть и отличия.

Схожесть:

• Также есть плюсовые и минусовые пластины.
• Также заливаются электролитом.
• Все это хранится в пластиковых корпусах.

Отличия:

• Пластины здесь просто огромные (если хотите — толстые), зачастую используется много свинца или других металлов (про это ниже). Как мы помним у обычных стартерных аккумуляторов пластины очень тонкие и компактные, находятся просто впритык друг к другу, что позволяет накопить много энергии – выдавая сильные пусковые токи. У тяговых такой задачи нет! Поэтому и пластины здесь намного толще и массивнее, это позволяет работать дольше и не осыпаться (разрушаться), поэтому 1 тяговый аккумулятор с напряжением в 2Вольта и емкостью 75Ампер, может быть в 3 – 4 раза больше, чем стартерный 12Вольт 60Ампер.
• Электролит здесь обычный, назовем его – автомобильным, плотностью в 1,27г/см3
• Корпуса схожие по строению со стартерными, однако, намного толще, чтобы выдержать большой вес пластин.

Знаете, когда я первый раз увидел тяговый аккумулятор, я подумал что дам должно быть примерно 100 – 150Ампер при напряжении в 12Вольт, а это оказалось всего 1 банка, с напряжением в 2Вольта и 50Ампер! Просто огромная.

Если говорить про различные технологии — существует всего два типа тяговых батарей – кислотные и щелочные.

• Кислотные – основанные на свинце и электролите на серной кислоте, про которые я рассказал сверху.
• Щелочные – основанные на никель-железных пластинах, которые залиты специальным раствором щелочи. Очень надежные — не бояться морозов и глубоких разрядов, можно хранить как заряженными так и разряженными. Однако минусы более существенные – цена в два – три раза больше чем свинцовые, при зарядке выделяется едкий пар, зарядные станции специальные (стоят дорого), при заряде требуют больше энергии.

Как становится понятно из-за таких проблем щелочные не получили большого распространения, хотя в СССР они пользовались большим спросом.

Сейчас кстати появляются тяговые АКБ, основанные на новых технологиях это AGM и GEL, как собственно и в автомобилях. Они компактные и выдают больше энергии, правда стоимость их иногда просто зашкаливает.

Можно ли тяговый аккумулятор использовать вместо стартерного?

Гипотетически можно, но не всегда вы сможете запустить двигатель, ведь тяговые варианты отдают намного меньше энергии в пике, то есть банально не хватит тока для запуска.

А если вы найдете, скажем, тяговый с током в 300Ампер, то он банально может не поместиться у вас под капотом машины. Вед именно 300А нужно для пуска среднестатистического легкового авто.

Сейчас небольшое видео.

На этом все, думаю, информация очень полезна, читайте наш АВТОБЛОГ.

(22 голосов, средний: 4,18 из 5)

Похожие новости

Что такое емкость аккумулятора. Автомобиля или телефона, как и в.

Как заряжать гелевый аккумулятор. Зарядным устройством и от авто.

Банка аккумулятора. Что это такое? Сколько их? Какое напряжение

Добавить комментарий Отменить ответ

ТОП статей за месяц

Скоро праздники, а это значит — большая часть нашей страны будет употреблять алкоголь. Легкий: —…

У меня есть много различных статей и видео по различным коробкам передач, например вот здесь…

Напряжение аккумулятора транспортного средства, как и его емкость – самые важные показатели этого автомобильного узла,…

Особенности тяговых аккумуляторов: в чём их отличие от обычных

О существовании т. н. тяговых аккумуляторов наверняка слышал каждый автомобилист. А вот для чего они придуманы, а также чем, собственно, отличаются от аккумуляторов обычных, знает, как ни странно, далеко не каждый водитель. Между тем, такие знания могли бы многим помочь на практике.

Поэтому главная цель данного материала – дать широкому кругу наших уважаемых читателей, независимо от их водительского стажа, важную информацию о современных тяговых аккумуляторах. В частности, будут рассмотрены их устройство, главные виды, сфера применения, критерии подбора при покупке таких АКБ и основные правила их эксплуатации.

Особенности тяговых АКБ

Принцип работы обычных автомобильных аккумуляторов понятен: с их помощью запускают мотор. Для этого на стартер подаётся энергетический толчок, в результате чего начинает работать маховик и запускается двигатель. С учётом этой функциональной особенности такие аккумуляторы названы стартерными. При запуске авто они дают возможность создать «пусковой» ток очень большой величины: от 250 до 1000 Ампер.

У таких АКБ, как известно, есть одна проблемная особенность. Так, они весьма чувствительны к глубокому разряду. Разряжать их ниже показателя напряжения в 10 Вольт специалисты настойчиво не советуют, поскольку нескольких таких разрядок вполне достаточно, чтобы стартовый аккумулятор перестал работать в полную мощность и стал, по сути, бесполезным.

Параллельно с такими АКБ на транспорте (и не только!) широко используют батареи иного назначения – тяговые. Такие батареи – совершенно иного формата, не обладающие высокими пусковыми токами. Это значит, что они могут отдавать какую-то энергию в течение длительного времени, разряжаясь порой почти к нулю.

Обслуживание тяговых аккумуляторов незаменимо там, где нужно обеспечить долгое, постоянное питание. В силу своей специфики они способны работать целыми днями! Помимо того, они ценны также тем, что очень устойчивы к высоким и низким температурам, не переставая действовать даже при 30 градусных морозах и жаре в плюс 50-60 градусов. Долгое время необслуживаемые АКБ (к примеру, несколько недель простоявшие без дела), в отличие от стартовых, практически не теряют своих способностей.

Устройство: в чем сходство и различие

Ключевое отличие тягового аккумулятора от стартерного заключается в его функциональных параметрах. По напряжению они имеют диапазон от 2 до 24 Вольт, а по силе тока – от 30 до 300 Ампер, хотя верхний показатель может быть и выше. По своему строению они почти не отличаются от стандартных АКБ: у них тоже есть минусовые и плюсовые пластины, их тоже заливают электролитом, хранят в пластиковом корпусе. Но есть и отличия:

1. Пластины очень толстые, массивные, в них немало свинца и иных тяжелых металлов.
2. Корпус тоже более толстый, чтобы он смог осилить огромный вес тяжелых пластин.

Виды тяговых аккумуляторных батарей

Современная отечественная и зарубежная промышленность выпускает для потребителей разные типы тяговых аккумуляторов. По технологии, это щелочные батареи и кислотные. Последние представляют собой, по сути, свинцово-кислотные форматы, так как в них используют свинец и электролит на серной кислоте.

В щелочных применяют никель-железные пластины, на заливку которых идёт специальный раствор щелочи. Их считают очень надёжными даже в самые большие морозы, однако цена таких аккумуляторов в несколько раз превышает стоимость свинцовых, а их зарядка сопровождается едким паром. В силу этого экологического аспекта сфера их применения сейчас немного уже, чем её демонстрируют прочие батареи.

В последнее время входят в моду тяговые аккумуляторы, которые основаны на новых технологиях AGM и GEL. Они отличаются компактность, высокой энергичностью, а также, увы, огромной ценой.

Современная промышленность продолжает всячески совершенствовать такие АКБ. По мнению экспертов, уже в ближайшие десятилетия на первый план по своей надежности, эффективности и доступной цене уверенно выдвинутся литиевые аккумуляторы.

Сфера применения

В наши дни наблюдается широкое применение тяговых аккумуляторов в разных сферах жизни. Их с одинаковой эффективностью используют не только в автомобилях, но и многих касательных к ним областях техники. Например, в рыбачьих лодках, во время охоты, для передвижения электрокаров и прочих малогабаритных погрузчиков. Весьма эффективно также они зарекомендовали себя как незаменимое подспорье для альтернативных источников энергии – солнечных панелей, электрогенераторов и проч.

Критерии выбора тяговых аккумуляторов

Многие водители интересуются, как выбрать тяговый аккумулятор. Прежде всего, надо чётко определить, для чего он будет использоваться. Если это решено, лучше непременно принять во внимание рекомендации специалистов или тех профессионалов, которые сами применяют такие АКБ на практике и хорошо знают все их особенности.

Также лучше заранее просмотреть через интернет или специальные профильные издания рейтинг аккумуляторов тягового формата. В самом магазине следует внимательно ознакомиться с прилагаемой к каждому тяговому аккумулятору инструкцией, обратив особенное внимание на его:

• Ёмкость. Чем больше значение, тем дольше техника сможет эксплуатироваться на протяжении одного заряда. Ёмкость аккумулятора меняется. Так во время старта службы возрастает, что выполняется благодаря разработке активной массы пластин. Далее наблюдается постепенное уменьшение ёмкости.
• Количество циклов. Они зависят от технологии аккумулятора. Для WET ресурс достигает 1000 циклов, AGM – до 400, а GEL – имеет способность выдерживать больше 700.
• Саморазрядку. Этот процесс происходит вследствие окислительно-восстановительных реакций. Следует отдавать предпочтение аккумуляторам с низким значением саморазряда.
• Стоимость эксплуатации. Для этого считается цена одного цикла глубокого разряда. К примеру, стоимость AGM-изделия 15 тыс. руб., а его гелевый «коллега», имеющий такую же ёмкость обходится в 23 тыс. руб. Ресурс первого аккумулятора 350 циклов, а второго – 700. Отсюда следует, что их цена эксплуатации 42,85 и 32,85 руб. соответственно. (Итог считается с помощью деления цены устройства на её цикл).
• Репутацию производителя. Так как проверить качество аккумулятора во время покупки невозможно, единственной гарантией может выступить надёжность изготовителя.

Правила эксплуатации тяговых аккумуляторов

Основные правила хранения и эксплуатации тяговых АКБ практически такие же, что и для обычных аккумуляторов. Если действовать по испытанному принципу «Береженого и Бог бережет», обеспечив им нормальный уход и постоянную профилактику, такие тяговые аккумуляторы способны успешно действовать многие годы.

Можно ли тяговый аккумулятор использовать вместо стартерного

Такой вопрос от автомобилистов приходится слышать едва ли чаще других. И это понятно, поскольку тяговый аккумулятор имеет, в сравнении со стартовым, ряд важных достоинств и преимуществ. Их, скажем, можно хранить длительное время без эксплуатации, совершенно не опасаясь, что они разрядятся и выйдут их строя (что особенно привлекает водителей).

Специалисты утверждают, что использовать тяговый аккумулятор вместо стартерного гипотетически можно. Запустить с его помощью двигатель удастся не всегда из-за намного меньшей энергии: силы тока для запуска мотора у них, скорее всего, не хватит. А если в ход пойдет мощный тяговый аккумулятор с необходимой силой тока в 300 Ампер, то он в силу своих габаритов просто не поместится под капотом автомобиля.

ТЯГОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ:

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ (СБОРНИК СТАТЕЙ) ДЛЯ ТОРГОВЫХ И СЕРВИСНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ

СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ (GEL, AGM, WET)

Аккумулятор – специально разработанное устройство, где выработка энергии происходит благодаря химическим процессам. Энергия, выделяемая при химических реакциях, преобразовывается в электрическую, далее отдает заряд для различных приборов, устройств. При разряде батареи электрическая энергия переходит в химическую. При заряде происходит обратный процесс – химический состав батареи восстанавливается, т.е. химический состав АКБ приобретает свойство вырабатывать электрическую энергию. Поэтому говорить, что аккумулятор «накапливает» электричество, не совсем верно – он его вырабатывает.

Аккумуляторные батареи могут работать в трех режимах:

• в циклическом, когда устройство работает автономно, без подключения к источнику питания;
• в буферном режиме, когда аккумулятор постоянно подключен к источнику тока;
• в смешанном, где происходит комбинация параметров первых двух режимов.

АККУМУЛЯТОРЫ В ДЕЙСТВИИ: КАК РАБОТАЕТ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ?

УСТРОЙСТВО СВИНЦОВО-КИСЛОТНОГО АККУМУЛЯТОРА.

Первое, с чем мы сталкиваемся – корпус. Корпус батареи должен быть надежным, качественным. Ведь внутри, забегая наперед, — сложные химические вещества. Ненадежный, хлипкий, некачественный корпус был бы попросту небезопасным для использования. Корпусная коробка, где помещены все основные элементы, обязательно должна быть стойкой к вибрациям, полностью герметичной, на нее не должны оказывать химическое воздействие различные вещества, реагенты.

Под крышкой корпуса расположены два электрода – специальные пластины разных зарядов, положительного и отрицательного (в физической терминологии они называются анодом и катодом соответственно). Они изготавливаются из свинца, а сама конструкция таких пластин – решетчатая. Конструкция нужна для того, чтобы химические реакции протекали более надежно и работоспособно.

Положительную пластину дополнительно намазывают так называемой активной массой – комбинация свинца и кислорода, в результате чего получается двуокись свинца (PbO2).

Отрицательная электродная решетка покрывается активной массой из обычного губчатого свинца. Между электродными пластинами обязательно помещают дополнительный изоляционный материал. Делается это для того, чтобы при использовании батареи избе-жать короткого замыкания.

Последний элемент нашей батареи – электролит, который представляет собой жидкость серной кислоты. В жидкость помещаются электродные решетчатые блоки.

ПРИНЦИП РАБОТЫ АККУМУЛЯТОРА.

• когда к аккумулятору подключается нагрузка (какой-нибудь электронный прибор, механизм и проч.), внутри батареи начинает происходить ожидаемая нами реакция: активная масса двух пластин (Pb и PbO2) начинает преобразовываться в совсем другое вещество- сернокислый свинец (формула его выглядит так – PbSO4);
• плотность электролитного вещества (серной кислоты) постепенно снижается;
• в замкнутой цепи начинают двигаться ионы, после чего начинает течь электрический ток. Эти процессы сопровождаются выделением тепла и взрывоопасных газов (кислорода и водорода), которые в случае с аккумуляторами с жидким электролитом отводятся наружу, а у герметизированных аккумуляторов рекомбинируются, т.е. снова переходят в жидкое состояние.

Описанный выше процесс называется разрядом – когда аккумулятор в результате внутренних химических преобразований отдает электрический ток. Обратный процесс – заряд, когда к батарее подключают внешний источник тока. При обратном процессе все вещества восстанавливаются, электролитная масса (серная кислота) начинает обретать свою первоначальную плотность.

ОТЛИЧИЕ ТЯГОВОГО АККУМУЛЯТОРА ОТ СТАРТЕРНОГО И РЕЗЕРВНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ (ИБП)

• Предназначением стартерного аккумулятора является запуск моторов. Основной объем энергии этот тип АКБ вырабатывает в момент запуска двигателя, а восстановление происходит от генератора во время езды.
• Предназначением аккумуляторов резервирования электропитания – кратковременное обеспечение электроэнергией потребителей в случае перебоев в электроснабжении (в составе источника бесперебойного питания- ИБП), например: компьютеров, газовых котлов, систем телекоммуникации и т.д. Этот тип аккумуляторов работает в буферном режиме, т.е. практически всегда находится «под напряжением» и редко подвергается глубокому разряду.
• Тяговый АКБ создан для долгого и стабильного питания энергией техники на электрической тяге. В отличии от двух других типов АКБ, благодаря своему химическому составу и специальной конструкции утолщённых свинцовых пластин, тяговый не боится глубокого разряда (до 80% своей ёмкости).

Чаще всего тяговыми батареями оснащают электромобили, поломоечные машины, складскую технику и другие устройства (электродвигатели). Тяговый АКБ имеет толстые свинцовые пластины, которые устойчивы к процессам разрушения (сульфатации), неизбежным при глубоком разряде аккумулятора. В этих же целях пластины тягового АКБ обработаны специальной пастой на основе свинца. Именно поэтому тяговые аккумуляторы дороже стартерных и резервного питания. Технологии изготовления пластин, пасты, электролита, а также их химический состав – ноухау производителей АКБ. Для того, чтобы не отставать в конкуренции, крупные производители, такие как СHILWEE GROUP, имеют свои собственные научно-исследовательские институты и лаборатории, оснащённые самым современным оборудованием.

ТИПЫ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ: WET, AGM, GEL

На протяжении более чем века свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (АКБ) остаются актуальными в силу дешевизны, неприхотливости и почти полного отсутствия «эффекта памяти». Батареям с жидким электролитом-кислотой (WET-аккумуляторы) был свойственен существенный недостаток — из-за необходимости отвода газов, выделяемых при работе, корпус аккумулятора невозможно сделать полностью герметичным.По этой причине свинцово-кислотные аккумуляторы с жидким электролитом критичны к положению в пространстве. Эксплуатировать их можно только в одном, строго определенном положении. Кроме этого, выделяемый газ – взрывоопасен и аккумуляторы этого типа могут быть использованы только в помещениях со специальной вентиляцией. WET-аккумуляторы требуют долива дистиллированной воды по мере испарения электролита и периодического технического обслуживания.

Для применения на спутниках и космических кораблях ничего лучше, чем свинцово-кислотные АКБ, тоже не нашли, но встал вопрос — как добиться работы в любом положении и как обеспечить герметичность корпуса? В рамках работы над данным проектом появились две технологии — AGM аккумуляторы, где электролитом пропитан специальный сепаратор, который изготовлен из стекловолокна и расположен между свинцовыми пластинами; и так называемые гелевые аккумуляторы (иначе именуемые GEL — Gelled ELectrolite), о которых пойдет речь в статье. Как и многие «космические» изобретения, гелевые и AGM аккумуляторы со временем стали применяться в обыденной жизни.

Раз уж речь зашла о высоких технологиях, следует предостеречь от применения неправильного термина «гелиевые аккумуляторы», распространённого среди обычных пользователей. Никакого гелия в этих аккумуляторах нет, а понятие «гель» означает желеобразную массу и хорошо известно нам на бытовом уровне. С первого взгляда, все очень просто — в электролит добавляется вещество (обычно это соединение кремния), которое вызывает его загущение до состояния желе, практически не обладающего текучестью. Но такое решение радикально улучшает параметры аккумулятора.

Гель как бы облепляет свинцовые пластины, тем самым предотвращая их осыпание.В результате исключено внутреннее короткое замыкание, также уменьшается саморазряд. Но, самое главное, выделяемые газы практически полностью остаются внутри геля в виде пузырьков с последующей внутренней рекомбинацией*, что позволяет сделать корпус аккумулятора полностью герметичным. На самом деле, чтобы избежать возможного «вздувания» аккумулятора, в корпусе предусматривают несколько односторонних клапанов, через которые, тем не менее, гель вытечь не может. Это и обеспечивает возможность эксплуатации аккумулятора в любом положении, хотя гелевые аккумуляторы для широкого применения эксплуатировать в положении «вверх ногами» все же не рекомендуется. Благодаря герметичности конструкции больше не нужно подливать дистиллированную воду, поэтому для AGM и GEL аккумуляторов есть общее название «необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы» (VRLA).

Химический процесс выработки электричества в аккумуляторе сопровождается выделением паров водорода и кислорода. У гелевых аккумуляторов эти газы задерживаются внутри вещества и, реагируя между собой, превращаются в воду, которая стекает по стенкам аккумулятора, и увлажняют гель. Таким образом, почти все испарения возвращаются обратно в аккумулятор. Это называется рекомбинацией газов. Но часть испарений рекомбинировать не удаётся, и при избыточном давлении газ сбрасывается через предохранительные клапана.

Возможность полной разрядки

АКБ с жидким электролитом (WET) и AGM аккумуляторы нельзя доводить до полного разряда, так как при этом на свинцовых пластинах появляются кристаллы окисного сернокислого свинца. Этот вредный для АКБ процесс называют «сульфатация*». Данное соединение не проводит электричество и его очень сложно удалить с пластин с целью восстановления работоспособности аккумулятора.

Нахождение же электролита в желеобразной форме предотвращает образование кристаллов окисного сернокислого свинца, поэтому гелевые аккумуляторы можно полностью разряжать, не опасаясь их выхода из строя. Другой вопрос, что, без лишней надобности лучше все же так не делать, поскольку полная разрядка гелевого аккумулятора снижает срок его службы.

Под термином «сульфатация» электродов (пластин) в свинцово-кислотных аккумуляторах понимают такое состояние электродов, когда они не восстанавливаются при обычном режиме заряда батарей. Она возникает в результате несоблюдения правил обслуживания батарей при их эксплуатации и хранении.

Если аккумуляторная батарея часто и длительное время находится в разряженном или даже в полуразряженном состоянии, возникает труднорастворимый или нерастворимый крупнокристаллический сульфат свинца. Это приводит к снижению емкости и увеличению внутреннего сопротивления батареи.

На отрицательном электроде АКБ сульфатация внешне проявляется наличием на поверхности крупных, трудно растворимых кристаллов или даже сплошного слоя сульфата свинца. Положительные электроды, подвергшиеся сульфатации, часто приобретают светлую окраску, причем появляются белые пятна сульфата. Это происходит в результате чрезмерного и глубокого разряда батареи, хранения в разряженном состоянии.

При сильной сульфатации происходят закупоривание пор, выкрашивание активной массы, а также искривление и разрыв электродов.

Сульфатация характеризуется следующими признаками:

• батарея работает намного меньше;
• уменьшилась емкость аккумуляторной батареи под нагрузкой и при контроль-ном разряде;
• при заряде быстро повышается температура электролита (из-за высокого внутреннего сопротивления сульфатированных аккумуляторов);
• аккумулятор не принимает заряда

Причины сульфатации:

• очень глубокие разряды батарей;
• длительное нахождение батарей в разряженном состоянии;
• систематический недозаряд батарей;
• эксплуатация аккумуляторов при недопустимо высокой температуре

Если аккумулятор долго находился в разряженном состоянии, то мелкие кристаллы сульфата свинца становятся центрами кристаллизации и происходит образование крупнокристаллической формы сульфата, которая практически полностью закупоривает поры электродов. Чем больше аккумулятор находится без заряда, тем больше размеры растущих кристаллов. В конце концов, этот процесс может стать необратимым.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА ТЯГОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

При выборе батареи для питания электродвигателей важно обратить внимание несколько параметров:

1 Емкость аккумулятора

Измеряется в ампер/часах. Показывает, какое количество энергии может быть отдано устройством при эксплуатации. Чем больше это значение – тем дольше будет работать техника на одной зарядке. В течение срока службы тягового аккумулятора его емкость изменяется: в начале срока службы она возрастает, так как происходит разработка активной массы пластин. В процессе эксплуатации емкость постепенно уменьшается из-за устаревания активной массы пластин.

Чем медленнее происходит этот процесс – тем лучше. Даже при интенсивном ежедневном использовании (глубина разряда – 80%) остаточная емкость гелевых аккумуляторов CHILWEE уменьшится через год лишь на 15% от паспортных значений.

Ёмкость одной и той же батареи также изменяется в зависимости от силы тока разряда. При увеличении тока разряда батарея показывает меньшую ёмкость (ампер/часы),то есть при форсированных режимах работы (разряд большой величиной тока) АКБ отдаёт меньше энергии (ампер/часов), чем при длительном разряде (малой величиной тока). Поэтому на аккумуляторах есть обозначения – ёмкость при 3-х, 5-ти, 10-ти, 20-ти часах разряда и сокращенно обозначается как С3, С5, С10 и т.д. Наименьшую ёмкость АКБ покажет при 3-х часовом разряде, наибольшую при 20 часовом. Для тяговых аккумуляторов актуально значение С3 или С5. Указание только значения С20 или С100, как прави-ло, свидетельствует о том, что АКБ предназначен для использования в качестве резервного источника питания или с целью введения потребителя в заблуждение. Поэтому сравнивать технические характеристики аккумуляторов-конкурентов следует по одному значению, лучше по 5-ти часовому разряду (С5).

Особенности тяговых аккумуляторов глубокого разряда

Электрический аккумулятор (далее «аккумулятор», лат. accumulator, что означает собиратель, стяжатель, накопитель) – устройство для периодического накопления электрической энергии от химической реакции, и передачи её устройству-потребителю. Работоспособность аккумулятора восстанавливается электрическим током, противоположным току разряда. Аккумуляторы, соединённые последовательно, образуют аккумуляторную батарею (АКБ).

Первый аккумулятор создан немецким химиком И.В. Риттером (1776 – 1810). 21 век впечатляет разнообразием этих устройств, от миниатюрных батарей к бытовым устройствам до гигантских хранилищ энергии. Так, компания Tesla построила в Калифорнии хранилище на 80 МВт*часов, которое обеспечивает 4-часовой запас электроэнергии для 15 тысяч домов и готова построить в Австралии хранилище на 100 МВт*часов.

Общая информация

1. Свинцово-кислотная АКБ, в котором свинцовые пластины погружены в кислотный электролит. Отличаются большим весом и плохой переносимостью глубокого разряда.
2. АКБ с впитывающим стекломатом (AGM). Для стабилизации циклов заряда – разряда в АКБ установлен стекловолоконный сепаратор, который впитывает электролит. В результате аккумулятор не теряет производительности после нескольких сотен циклов заряда-разряда. Герметичен, виброустойчив, не требует обслуживания, чувствителен к перенапряжению.
3. Гелевая АКБ ( GEL ), в которой электролит загущён до уровня геля. Устойчив к механическим воздействиям и вибрации, выдерживает глубокий разряд и воздействие крайних температур (-30 – +60 С). Из кислотных АКБ способен обеспечить наибольшее количество циклов заряда – разряда и наименьший саморазряд. Главным недостатком АКБ типов 1 – 3 является большой вес. Важным достоинством этих устройств является относительно низкая цена по сравнению с Li-ion АКБ.
4. Литий-ионная (Li-ion) АКБ. Переносчиком заряда является ион лития, несущий положительный заряд и способный проникать в кристаллическую решетку реагента. Литиевая АКБ герметична, виброустойчива, имеет относительно малый вес и низкий уровень саморазряда (5 – 10%/год), способна работать при температурах от -30 до +60 С.

В зависимости от веществ, используемых в химической реакции, АКБ подразделяются на типы, которых сейчас насчитывается более 30.

Основные характеристики:

• Ёмкость (А*час) – максимальное количество энергии, способное сохранить в батарее.
• Саморазряд – величина уменьшения ёмкости АКБ после полной зарядки без нагрузки. Уменьшение происходит по экспоненте.
• Вольт-амперные характеристики.
• Диапазон рабочих температур.
• Габариты.
• Вес.

Тяговые аккумуляторы

Исходя из назначения, АКБ подразделяют на стартерные и тяговые. Стартерные АКБ применяются для ускоренного запуска двигателей и не рассчитаны на частые циклы разряда – заряда. Тяговые АКБ способны поддерживать длительную подачу постоянного высокого тока, имеют очень толстые пластины и стенки корпуса. Их применяют с теми устройствами, которым нужно долгое и постоянное электропитание: трейлеры, катера, яхты, электромобили, лодки, напольные транспортные средства, поломоечные машины, электроколяски, инвалидные кресла, альтернативные источники энергии, источники бесперебойного питания.

Основные характеристики большинства тяговых АКБ:

1. Напряжение – 2, 4, 8, 12, 24 вольт.
2. Ёмкость – 30 – 300 А*час.
3. Температурный диапазон – -30 – +60 C .

Достоинства тяговых АКБ:

• возможность противостоять окислительным процессам;
• повышенное число циклов разряда и заряда;
• допускают глубокий разряд;
• долгий срок службы.

Недостатком тяговых аккумуляторов глубокого разряда является их стоимость, которая в разы больше стоимости стартерных аккумуляторов.

На российском рынке можно встретить тяговые АКБ следующих фирм: Varta, Deka, Exide, Sonnenschein, U . S . Battery , Ventura , Yuasa , Banner , Delta , Derf, Minn Kota, Trojan, Ventura, Zelus , CitiBat, P-Com, Fiamm, Leoch, WBR. Среди отечественных производителей можно отметить компанию « Радиотех» и Тюменский аккумуляторный завод. Первая выпускает инновационные Li – ion тяговые АКБ, которые можно использовать при эксплуатации большинства устройств. Тюменский аккумуляторный завод известен тяговыми аккумуляторами для напольных машин, систем электропитания железнодорожного транспорта, изделиями для систем резервного электропитания.

При зарядке AGM и GEL аккумуляторов используются специальные зарядные устройства. Они обеспечивают:

• ускоренное восстановление после разрядки;
• защиту от перегрузки;
• адаптацию к зарядным характеристикам устройства.

Тяговые аккумуляторы для лодочных моторов

Тяговые аккумуляторы для лодочных моторов должны работать в различных климатических условиях, долгое время сохранять рабочее состояние без подзарядки, обладать мощностью, достаточной для запуска холодного двигателя, иметь малый ток саморазряда. Также от них требуется безопасность, быстрота и запас хода, приемлемый вес. Нормальными считаются запас хода лодки на 2 часа при работе двигателя на полную мощность и вес аккумулятора не более 20 кг. Все типы аккумуляторов для лодочных моторов имеют ёмкость в пределах 55 – 150 А*час.

Аккумулятор для лодочного электромотора с жидким электролитом из-за относительно невысокой цены и хорошей переносимости перезаряда пользуется наибольшим спросом. Однако на этом его достоинства заканчиваются. При эксплуатации лодочные аккумуляторы с жидким электролитом устанавливаются только вертикально, чувствительны к сильной вибрации и лодочной качке. Обслуживаемый аккумулятор для лодки требует долива воды. Саморазряд 5 – 8 % / мес., число циклов заряда – разряда до 1000, срок эксплуатации 5 – 7 лет.

Благодаря присутствию сепаратора в герметичном необслуживаемом AGM аккумуляторе для лодочного электромотора электролит по всему объёму имеет одинаковую плотность, обеспечивается устойчивость к механическим воздействиям. При эксплуатации на водоёме важно, что этот аккумулятор имеет пусковой ток до 1000А и время полного заряда 1 – 3 часа. AGM аккумулятор устанавливается в лодке достаточно произвольно, имеет приемлемую стоимость. Для регулировки напряжения заряда требует использования зарядного устройства.Саморазряд 1 – 3 % / мес., число циклов заряда – разряда до 1500, срок эксплуатации 5 – 10 лет.

Удобство эксплуатации GEL аккумулятора на рыбалке и путешествии по воде на лодке обусловлено его герметичностью, отсутствием обслуживания, невозможностью газовыделения и разлива электролита, прочностью и виброустойчивостью. Тяговый гелиевый АКБ способен запустить мотор мощностью до 40 л.с., обеспечивать работу электромотора с рабочим напряжением 12, 24, 36 вольт, эхолота, насоса и лебёдки. Для предотвращения перезаряда, требует использования зарядного устройства.Саморазряд 1 – 3 % / мес., число циклов заряда – разряда до 2000, срок эксплуатации 7 – 12 лет.

Литий-ионные тяговые АКБ при малом весе обладают высокой электроёмкостью, имеют защиту от перезаряда. обеспечивают скорость заряда 95% / 35-40 минут, не нуждаются в техническом обслуживании. Компанией «Радиотех» производятся экологически безопасные тяговые литиевые аккумуляторы, имеющие вес в 4 раза и габариты в 3 раза меньше кислотных, что облегчает их использование в условиях ограниченного лодочного пространства, позволяет использовать более мощный электромотор. Эти АКБ обладают увеличенным жизненным циклом и не тонут. Главным недостатком всех Li – ion АКБ является их высокая стоимость. Саморазряд менее 1 % / мес., число циклов заряда – разряда до 3000, срок эксплуатации 10 – 12 лет.

Для увеличения срока службы тяговых аккумуляторов для лодочных моторов необходимо:

• использовать AGM аккумулятор циклического или смешанного режима работы, обеспечивающего высокую энергоотдачу;.
• контролировать состояние АКБ с помощью вольтметра или иметь изделие с индикатором разряда;
• заряжать АКБ сразу после разряда;
• придерживаться паспортного времени плавания на данном АКБ;
• хранить только полностью заряженное изделие при температуре, указанной в паспорте.

Наибольшей популярностью пользуются тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов, произведённые фирмами Varta, Deka, Exide.

Тяговые аккумуляторы для напольной техники

Особенности тяговых АКБ для напольной техники:

1. Заряд 120 – 1500 А*час, достаточный для работы 12-часовой смены, ресурс 500 – 1000 циклов.
2. Размеры АКБ ограничены только размерами аккумуляторного отсека и мощностью мотора.
3. Вес АКБ практически не критичен при эксплуатации.
4. Наличие контрольного устройства заряда.

1. Тип изделия: жидкостной или гелевый.

Тяговые аккумуляторы для моторных катеров и яхт

Особенности тяговых АКБ для моторных катеров, яхт, крупных лодок:

• работать при качке, высоком уровне вибрации;
• обеспечивать работу вспомогательного оборудования, запуск холодного двигателя;
• не быть критичным к глубокому разряду.

Из-за невозможности утечки электролита, при эксплуатации моторных катеров, яхт и крупных лодок наиболее подходят гелевые АКБ, которые можно размешать рядом с оборудованием.

Обзор тяговых аккумуляторов, их виды и характеристики

Тяговые аккумуляторы нельзя отнести к какому-то определённому типу. Наоборот, к этой группе относятся некоторые свинцово-кислотные, щелочные и литиевые АКБ. Все они объединены в группу тяговых по своему назначению. Их работа заключается в обеспечении электроэнергией электромотора различных транспортных средств, механизмов и приспособлений. В этой статье мы рассмотрим особенности тяговых аккумуляторных батарей, разновидности и некоторые примеры таких моделей.

Особенности тяговых АКБ

Основным отличием тяговых аккумуляторов от привычных нам автомобильных стартерных батарей является их режим работы. Если стартерный аккумулятор отдаёт высокий пусковой ток только при запуске двигателя, то тяговая АКБ обеспечивает электромотор током в течение всего времени его работы. Проще говоря, тяговые аккумуляторные батареи работают в постоянном режиме заряд-разряд. Стартерные же, отдав ток при запуске, затем заряжаются от генератора работающего двигателя.

Поэтому основным требованием, которое предъявляется к батареям тягового типа, является устойчивость к глубокому разряду. Ведь в процессе работы они в среднем разряжаются до 80% от своей номинальной ёмкости. Затем их ставят на зарядку и процесс повторяется. Отсюда вытекает и ещё одно требование. Тяговые АКБ должны держать номинальное напряжение и отдавать заявленный ток до момента практически полной разрядки. После глубокого разряда они должны легко восстанавливаться без потери ёмкости.

Из сказанного можно сделать вывод, что стартерные автомобильные аккумуляторы не могут использоваться в роли тяговых. Для них чувствителен глубокий разряд, поскольку после него они теряют часть своей ёмкости. А вот некоторые разновидности тяговых АКБ вполне могут использоваться в роли стартерных. Мы рассмотрим их ниже.

Виды тяговых аккумуляторных батарей

Для лучшего понимания тяговые аккумуляторы можно классифицировать по их типам. Существуют:

Рассмотрим их подробнее.

Свинцово-кислотные

Можно выделить три разновидности свинцовых батарей.

• WET. Традиционные с жидким электролитом.
• AGM. Электролит содержится в стекловолокне.
• GEL. Электролит находится в виде геля (химическое соединение серной кислоты и оксида кремния).

Аккумуляторные батареи свинцово-кислотного типа WET наименее приспособлены для использования в качестве тяговых. Однако есть ряд производителей, которые выпускают такие модели для использования на погрузчиках и другой складской технике на электротяге. Они также применяются в роли АКБ в системах резервного и аварийного питания, промышленном оборудовании и т. п. Хотя эти уже относятся к группе стационарных по своему назначению. Основное же назначение батарей WET – это стартерные аккумуляторы для автомобиля.

Технология производства тяговых свинцово-кислотных АКБ отличается от стартерных. Они выпускаются по панцирной технологии. Название пошло от панцирной сетки, которой окружён положительный электрод. Её назначение в следующем:

• удержание материала электрода от разрушения;
• предотвращение образования крупных кристаллов свинца в процессе заряда.

Первые два похожи по своим характеристикам. Разница в том, что PzS выполнен в соответствии с требованиями стандарта DIN (Германия), PzB удовлетворяет положениям британского стандарта BS. Модели PzV в роли электролита имеют гелевый наполнитель.

Плюсы использования Pb батарей в роли тяговых.

• Простая и отработанная технология. Отсюда низкая стоимость по сравнению с другими видами. Зачастую именно фактор цены играет решающую роль при покупке этих АКБ.
• Низкий саморазряд.
• Выдают высокий ток.
• Легко и недорого перерабатываются в исходное сырьё.

• Чувствительность к глубокому разряду. Если в процессе работы их разряжать до 80%, то срок эксплуатации резко уменьшается. Большинство производителей выпускают модели с заявленным сроком службы до 1,5 тысячи циклов разряд-заряд. Для достижения этого срока эксплуатации они рекомендуют вести разряд только до 60%, а это серьёзно сокращает время работы оборудования.
• Низкая энергетическая плотность. Отсюда большие размеры и вес Pb аккумуляторов.
• Чувствительны к отрицательным температурам.
• Требуется еженедельный контроль электролита и его корректировка.
• В процесс заряда существенная доля электроэнергии (30%) теряется впустую.

Для погрузчиков свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы поставляются в виде сборок. Конструктивно они состоят из аккумуляторных элементов с номинальным напряжением 2 вольта (в процесс работы меняется в интервале 1,86─2,65 вольта). Элементы объединены в сборки с номиналом 24 и 48 вольт. Срок службы примерно 1,2─1,5 тысячи циклов.
Вернуться к содержанию

AGM и GEL

Аккумуляторные батареи AGM и GEL имеет смысл рассмотреть вместе, поскольку они имеют близкие эксплуатационные характеристики. Различия в устройстве связаны с тем, в каком состоянии находится электролит: в стекловолокне (AGM) и в виде геля (GEL).

Это как раз те АКБ, которые успешно работают в роли тяговых и стартерных. Они используются на автомобилях с системой «Старт-Стоп» и с большим числом потребителей тока на борту. Широко используются гелевые аккумуляторы в различных источниках бесперебойного питания, серверном и коммуникационном оборудовании. Легко и без последствий переносят глубокий разряд.

В роли тяговых они нашли широкое применение в морском и речном транспорте (троллинговые электромоторы на рыбацких лодках и катерах), а также мотоциклетной и садовой технике. Линейки таких АКБ в своём ассортименте имеет каждая уважающая себя компания-производитель аккумуляторов.

Ещё одной сферой применения этих батарей являются гелиосистемы. Благодаря устойчивости к циклированию, гелевые аккумуляторы накапливают энергию от солнечных панелей днём и отдают её ночью или в пасмурный день.

В складской технике также можно встретить AGM и GEL аккумуляторы, но там они не получили широкого распространения. Это объясняется высокой стоимостью. Для обеспечения питания электромобилей они также не подходят.

Щелочные

Это наиболее распространённый вид тяговых аккумуляторов. По своей конструкции они похожи на свинцово-кислотные тяговые батареи. Они поставляются в сборках из отдельных Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторных элементов. Используются элементы ламельного типа. Номинальное напряжение полностью заряженного элемента около 1,45 вольта при разомкнутой цепи. Рабочее напряжение составляет 1,25 вольта. Соединяя их, получают необходимое напряжение на выходе.

• Легко переносят глубокий разряд.
• Могут долго без последствий находиться в разряженном состоянии.
• Благодаря большому внутреннему сопротивлению выдерживают большие разрядные токи.
• Устойчивы к тряске и вибрации. Могут даже переносить кратковременные замыкания.
• По сравнению с Pb батареями щелочные имеют более высокую энергоёмкость и более длительный срок службы.
• Меньший саморазряд по сравнению со свинцово-кислотными.

К минусам следует отнести следующее.

• Для обслуживания требуется квалифицированный персонал. Периодически нужно проверять уровень электролита, а также грамотно проводить заряд.
• У никель-кадмиевых аккумуляторов ярко выражен «эффект памяти».
• Кадмий является ядовитым веществом, из-за чего осложнено производство и переработка таких батарей.

Несмотря на минусы, щелочные АКБ является наиболее востребованными в роли тяговых. Они широко используются в складской технике.
Вернуться к содержанию

Литиевые

Литиевые аккумуляторные батареи можно разделить на литий─ионные и литий─полимерные. В роли тяговых нашли применение некоторые разновидности литий─ионных АКБ. В частности, используются модели LiFePO₄ и ряд других. Литиевые тяговые батареи постоянно совершенствуются для использования в электромобилях. Именно они стали использоваться для питания силовых агрегатов в электромобилях и автомобилях с гибридными двигателями.

Среди плюсов Li─Ion в роли тяговых батарей можно назвать следующие.

• Высокая энергоёмкость. Отсюда небольшие габариты при высокой мощности.
• Быстрый заряд.
• Спокойно работают в режиме заряд-разряд. Отрицательно сказывается только полный разряд в ноль или излишний перезаряд, но эту проблему обычно решает защита.

К минусам можно отнести.

• Высокая стоимость.
• Запасы лития ограничены.
• При работе используются дополнительные меры безопасности.

Ещё не так давно литий─ионные АКБ имели ряд ограничений для использования на электромобилях. Однако сейчас большинство этих проблем решено благодаря разработке новых модификаций этих батарей. И производители постепенно переходят на массовое производство.

Можно также отметить использование литиевых АКБ для питания электромоторов различных летающих гаджетов типа квадрокоптеров, дронов и т. п.
Вернуться к содержанию

Прочие

В роли тяговых на сегодняшний день используются только вышеперечисленные типы аккумуляторных батарей.

К прочим в основном относятся те, что сейчас находятся в стадии разработки. В основном это различные модификации литий─ионных АКБ. Специалисты разрабатывают новые химические соединения для увеличения ёмкости, уменьшения размеров и веса, а также увеличения скорости зарядки.

В Японии, например, работают над заменой лития натрием в Li─Ion аккумуляторах, поскольку последний более распространён в природе. Некоторое время назад было много шума по поводу графеновых аккумуляторов. Однако пока нет коммерческих образцов и не налажено массовое производство.
Вернуться к содержанию

Примеры моделей тяговых АКБ

Рассматривать модели тяговых АКБ для автомобилей, скутеров или моторных лодок в рамках этой статьи не имеет смысла. На сайте не раз были обзоры производителей аккумуляторов, где были представлены такие модели. Поэтому рассмотрим, какие тяговые аккумуляторные батареи предлагают некоторые отечественные предприятия для складской техники.

Ниже приведены примеры тяговых аккумуляторов, выпускаемых тремя отечественными предприятиями.

Тюменский аккумуляторный завод

В группе тяговых аккумуляторных батарей предлагаются следующие модели.

• 24 вольта. Ёмкость составляет от 210 до 1200 Ач. Тип PzS.
• 40 В. 70─120 Ач. PzS.
• 48 В. 210─1200 Ач. PzS.
• 80 В. 210─1200 Ач. PzS.

Курские аккумуляторы

Курское предприятие предлагает следующие тяговые АКБ.

• Серия ТНЖ и ТНК. Ёмкость 250─950 Ач. Назначение ─ безрельсовый напольный транспорт.
• Серии ТНЖШ и FLM (никель-железные), ТНКШ и KL (никель-кадмиевые). Ёмкость 350 до 550 Ач. Для питания электромоторов рудничных электровозов.

Великолукский аккумуляторный завод

Здесь тяговые батареи представлены в серии FL/FH.

• FL 500 МР, FL 350 MP. Для рудничных электровозов.
• FL 300 ВМР, FL 250 P, FL 350 II КР, FL 500 К P, FL 400 P, FL 450 P. Для напольного безрельсового электротранспорта.

Источники:

http://avto-blogger.ru/akb-avto/otlichiya-tyagovogo-akkumulyatora-ot-starternogo-v-chem.html
http://drivertip.ru/osnovy/tyagovye-akkumulyatory.html
http://profakb.ru/tyagovye-akkumulyatory
http://34fish.ru/kriuchki-poplavki-leska-i-prochee/osobennosti-tyagovyih-akkumulyatorov-glubokogo-razryada
http://akbinfo.ru/vybor/tjagovye-akkumuljatory.html