Санкт-Петербург, Набережная Обводного канала, дом 14.

Официальный эксклюзивный импортер электрооборудования MASTERVOLT

АКВАМАРИН - эксклюзивный импортер оборудования MASTERVOLT на территории РФ. Большой опыт работы в сфере поставок судового оборудования и отлаженные логистические решения позволяют нам добиться оптимальных сроков поставки...

подробнее о нас

тел.:+7(812)448-80-27,
факс:+7(812)335-98-94
Курс ЦБ РФ на 24.09.2017:
  • USD: 57,65
  • EUR: 69,07

Вы здесь

Аккумулятор как источник энергии

Существует несколько видов аккумуляторов. Самыми распространенными и наиболее часто используемыми на судах являются свинцово-кислотные аккумуляторы. Менее распространены никель-кадмиевые (NiCad) батареи, которые еще часто можно встретить в старых системах аварийного энергоснабжения. Сложный метод зарядки, и низкая экологичность делают эти батареи непригодными для использования в судовых системах.

Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора

Аккумулятор – это устройство, преобразующее электроэнергию в химическую энергию. Эта энергия может быть преобразована обратно в постоянный электрический ток для питания потребителей. Батарея состоит из нескольких элементов с напряжением 2 В каждый. 12 В батарея состоит из шести элементов, соединенных последовательно и размещенных в одном корпусе. Для получения напряжения 24 В две 12 В батареи соединяются последовательно. Каждый элемент содержит положительные пластины из диоксида свинца и отрицательные пластины из свинца погруженные в электролит, состоящий из воды и серной кислоты. Все эти компоненты образуют аккумуляторный элемент с напряжением 2 В.

При разрядке окись свинца на пластинах преобразуется в сульфат свинца. Концентрация кислоты уменьшается, потому что серная кислота расходуется при этой реакции. Чтобы зарядить батарею, необходимо подключить к ней внешний источник энергии (например зарядное устройство) с напряжением приблизительно 2,38 В на каждый элемент. Сульфат свинца при этом превращается назад в окись свинца, а концентрация серной кислоты повышается. Для напряжения заряда установлены пределы, позволяющие предотвратить чрезмерное выделение водорода. Напряжение заряда больше 2,4 В на элемент приводит к интенсивному выделению водорода, образующему очень взрывоопасную смесь в контакте с кислородом воздуха. Верхний предел зарядного напряжения при 250C для 12 вольтовой батареи составляет 14,25 В, а для 24-вольтовой – 28,5 В. В таблице показана зависимость между уровнем заряда батареи и относительной плотностью электролита (воды/серной кислоты):

Процент зарядкиНапряжение на батарееОтносительная плотностьПроцент разрядки
0%11,64 В1.100100%
20%11,88 В1.14080%
40%12,09 В1.17560%
60%12,30 В1.21040%
80%12,51 В1.24520%
100%12,72 В1.2800%

Различные типы батарей, отличающиеся толщиной и числом пластин на элемент, имеют различное применение. Максимальный ток батареи определяется полной площадью пластин. Количество циклов зарядки/разрядки зависит от толщины пластин. В корпусе батареи определенного размера и веса может находиться либо много тонких пластин, либо небольшое количество толстых. 

Стартертный аккумулятор

Элементы стартерного аккумулятора содержат много тонких пластин, общая площадь которых очень велика. Поэтому аккумулятор этого типа может обеспечивать высокий ток за небольшой промежуток времени. Полностью разряжать стартерную батарею можно приблизительно 50 раз. Однако, поскольку при запуске двигателя используется только малая часть запасенной энергии (приблизительно 0,01%), эта батарея может работать многие годы. Аккумуляторы этого типа непригодны для циклического использования (например, в качестве сервисной батареи).

Полутяговые батареи

Элементы полутяговой батареи содержат меньше пластин, однако, эти пластины более толстые. Эти батареи обеспечивают меньший ток стартера, но выдерживают больше циклов полной разрядки/зарядки (от 200 до 500). Аккумуляторы этого типа пригодны для выполнения комбинированных функций. Они могут использоваться как батареи стартера и как сервисные батареи.

Тяговые батареи

У аккумуляторов этого типа пластин еще меньше, но они очень толстые. Могут использоваться как плоские, так и цилиндрические пластины. Эти аккумуляторы можно полностью разряжать много раз (около 1000 полных циклов). Поэтому тяговые аккумуляторные батареи часто используются в маломощном электрооборудовании в грузоподъемниках, в промышленных чистящих машинах и т. д. Для тяговых аккумуляторов требуется использовать специальный метод зарядки. Высокие корпуса делают их чувствительными к накоплению серной кислоты в нижней части батареи. Это явление, называемое стратификацией (расслоением), происходит потому, что плотность серной кислоты больше плотности воды. Концентрация кислоты увеличивается в нижней части батареи, усиливая локальную коррозию пластин, и уменьшается в верхней части, снижая емкость. Это приводит к неравномерной разрядке батареи и значительно уменьшает срок ее службы. Чтобы распределить кислоту равномерно, батарея должна быть преднамеренно перегружена с использованием повышенного напряжения.
Перегрузка приводит к выделению большого объема водорода, который в смеси с кислородом воздуха образует взрывоопасную смесь. Для зарядки этих аккумуляторов используется напряжение, составляющее приблизительно 2,7 В на элемент или 16,2 В для 12-вольтовых систем и 32,4 В для 24-вольтовых. Эти высокие напряжения очень опасны для подключенного оборудования, а большой объем выделяемого газа делает эти батареи непригодными для использования на борту судов.

Литий-ионные аккумуляторы

До сих пор литий-ионные аккумуляторы использовались в основном в виде батарей малой емкости для мобильных телефонов и ноутбуков. Теперь Mastervolt предлагает литий-ионные аккумуляторы с большими емкостями. Наши литий-ионные батареи отличаются высокой плотностью энергии и прекрасно подходят для циклических режимов работы. По сравнению с традиционными свинцово-кислотными батареями эти аккумуляторы обеспечивают экономию до 70% в объеме и весе, в то время как число циклов зарядки/разрядки у них в три раза больше. Еще одно преимущество состоит в том, что емкость литий-ионных батарей не зависит от подключенной нагрузки. Емкость же свинцово-кислотных аккумуляторов уменьшается при больших токах разряда. Литий-ионные батареи могут быть разряжены на 80% без сокращения срока службы, тогда как свинцово-кислотные батареи более чувствительны к глубоким разрядам и допускают разрядку только до 50% доступной емкости. 

Литий-ионные аккумуляторы намного превосходят также никель-кадмиевые аккумуляторы в отношении удельной мощности и срока службы. Кроме того, литий-ионные батареи отличаются малым весом, поскольку литий – самый легкий металл. Они могут также заряжаться в любое время, в то время как никель-кадмиевые батареи требуют полного разряда для обеспечения оптимальной работы и предотвращения эффекта памяти. И наконец, литий-ионные батареи могут обеспечивать очень высокий ток, численно равный до 100% емкости, заряжаются за очень короткое время и не имеют эффекта памяти.

Литий-ионные аккумуляторные батареи могут заряжаться много раз, но не бесконечно. Недостатком этих батарей является естественный дисбаланс между элементами. В результате этого дисбаланса в процессе зарядки некоторые элементы быстро достигают максимального уровня заряда, в то время как другие не успевают полностью зарядиться. Последние элементы затем разряжаются быстрее, приводя к преждевременному отключению батареи из-за понижения напряжения. В результате срок службы батареи уменьшается. Для устранения этой проблемы литий-ионные батареи Mastervolt оборудованы системой управления элементами (Cell Management System), которая автоматически компенсирует за дисбаланс между элементами и увеличивает срок их службы.