Akumuliatoriaus įkroviklių schemos ir priežiūra

Akumuliatorių įkroviklių schemos yra įvairios ir priklauso nuo numatomos paskirties - ar tai bus įkroviklis saulės elektrinei, ar skirtas automobiliui. Supratimas apie akumuliatorių veikimo principus ir teisingą įkrovimą yra esminis ilgaamžiškumui ir efektyvumui užtikrinti.

Akumuliatorių įkroviklių tipai ir veikimo principai

Yra daug skirtingų akumuliatorių įkroviklių schemų, pritaikytų įvairiems poreikiams ir akumuliatorių tipams. Nuo paprastų transformatorinių iki modernių mikroprocesorinių įkroviklių, kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų.

Paprastos įkroviklio schemos su LM317 reguliatoriumi

Akumuliatorių įkroviklio grandinės schema, sukurta pritaikant reguliuojamą įtampos reguliatorių LM317, su automatine išjungimo funkcija, yra populiarus pasirinkimas tarp radijo mėgėjų. Ši grandinė suteikia galimybę reguliuoti nuolatinės srovės maitinimą ir įkrauti bateriją nuo 6 voltų iki 12 voltų.

• Diodų tiltelis (1N4007 X 4) konvertuoja kintamosios srovės (AC) maitinimą į nuolatinę (DC).
• VR1 yra reguliuojamas potenciometras, keičiantis išėjimo įtampos diapazoną nuo 6V iki 14,1V.
• Žalias šviesos diodas rodo įkrovimo būseną.
• Raudonas šviesos diodas rodo visiškai įkrautą akumuliatorių.
• „Zener“ diodas (12V) per jį teka atvirkštinė įtampa į tranzistorių BD139.
• Potenciometras prijungtas prie žemės, kad sumažintų išėjimo įtampą iš reguliatoriaus.
• LM317 ir BD139 tvirtinami ant radiatoriaus, kad neperkaistų.

LM317 reguliatorius suteikia kintamąją išėjimo įtampą, kurią galima keisti naudojant reguliatorių. Išėjimo įtampa (VO) iš IC LM317 apskaičiuojama pagal formulę:

VO = VREF (1 + R2 / R1) + IADJ R2

Ši formulė, priklausomai nuo grandinės konstrukcijos, gali būti pakeista į:

VO = VREF (1 + VR1 / R1) + I ADJ VR1

Čia VO reiškia išėjimo įtampą iš reguliatoriaus IC.

Srovės stabilizatorius su 7805 mikroschema

Ant 7805 mikroschemos surinktas srovės stabilizatorius leidžia tiksliau parinkti krovimo srovę. Jis gali būti naudojamas mažos srovės, pavyzdžiui, 500mA (priklauso nuo antrinės transformatoriaus apvijos įtampos), įkrovikliams. Tokiu atveju akumuliatorius pilnai pakraunamas per 15 valandų. Krovimo srovė neturėtų viršyti 1.2A.

Indikatoriai ir apsaugos

Krovimo procesui stebėti galima padaryti paprastą krovimo indikatorių, pajungiant voltmetrą lygiagrečiai akumuliatoriaus jungtims. Žalias šviesos diodas, sujungtas per rezistorių, yra naudojamas kaip indikatorius: kai akumuliatorius visiškai iškrautas, diodas nedega; kai įtampa pasiekia 12V, jis pradės silpnai šviesti, o prie 15V jis degs ryškiai.

Impulsiniai maitinimo šaltiniai kaip šiuolaikiniai įkrovikliai

Šiuolaikinis pakrovėjas turėtų būti kompaktiškas, ekonomiškas, automatinis ir atsparus durniui. Tokius kriterijus atitinka beveik bet koks šiuolaikinis impulsinis maitinimo šaltinis. Kaip konstrukcijos pagrindą galima panaudoti LCD monitoriaus maitinimo bloką, pagamintą naudojant Fairchild Semiconductors FAN7601 mikroschemą ir išorinį raktą. Schema yra tipinė ir atitinka Application Note AN4129.

R107 (originalioje schemoje 0.5 omo) apriboja srovę per mosfet raktą. Du rezistoriai R204 ir R205 nustato išėjimo įtampą. Transformatorius yra sudėtingiausia detalė. Nors tinka transformatorius iš LCD monitoriaus, galima dalinai išvynioti ir pervynioti apvijas, atkreipiant dėmesį į apvijų pradžias ir pabaigas. Transformatoriaus pirminė apvija gali turėti 15+15 vijų (skeltos į dvi sekcijas), antrinė apvija - 7 vijas, o mikroschemos maitinimo apvija (NVcc) taip pat 7 vijas.

Pakrovėjas gali pradėti veikti nuo maždaug 20V maitinimo, tačiau efektyviausias diapazonas yra nuo 90V iki 250V (AC/DC). Į akumuliatorių tekančią srovę galima apriboti dviem metodais:

1. Statyti šuntą, papildomą optroną ir padaryti atgalinį ryšį (feedback).
2. Pasinaudoti raktinio tranzistoriaus apsauga - R107 rezistorius apriboja srovę per mosfetą.

Automatiniai mikroprocesoriniai įkrovikliai

Šiuolaikiniai akumuliatorių įkrovikliai yra sudėtingi prietaisai, skirti efektyviam ir saugiam įvairių tipų akumuliatorių įkrovimui. Ypač aktualūs tampa automatiniai mikroprocesoriniai įkrovikliai, galintys dirbti tiek su 12V, tiek su 24V sistemomis. Tokie įrenginiai, kaip "Powermat PM-PM-30T", puikiai tinka tiek profesionaliems autoservisams, tiek namų ūkiui.

Šie modernūs įkrovikliai turi įtampos palaikymo funkciją, kuri yra labai svarbi akumuliatoriaus gyvavimo trukmei pratęsti. Įkraunant akumuliatorių žema srove, atstatoma jo tarnavimo trukmė, o pats akumuliatorius nuolat įkraunamas iki maksimalios įtampos vertės. Tai ypač svarbu, kai akumuliatorius ilgą laiką nenaudojamas arba yra linkęs į giliai išsikrovusius būklę.

Mikroprocesorinio įkrovimo technologija

Pažangi mikroprocesorinė įkrovimo technologija leidžia įkrauti akumuliatorius iki 3 kartų greičiau nei įprasti prietaisai. Šie įkrovikliai gali įkrauti net ir giliai išsikrovusius akumuliatorius, kurių likutinė įtampa yra nuo 0,5V. Tai užtikrina maksimalų efektyvumą ir greitį.

Tokie įkrovikliai veikia keliais etapais, užtikrinant optimalų įkrovimo procesą:

1. Diagnostika: pirminis akumuliatoriaus būklės įvertinimas.
2. Desulfurizavimas: atpažįstamas sulfatuotas akumuliatorius ir pradedamas jo atstatymas.
3. Analizė: nuodugnesnė akumuliatoriaus būklės analizė.
4. Tolygi įjungimas: palaipsniui didinama įkrovimo srovė.
5. Pagrindinis įkrovimas: efektyvus akumuliatoriaus įkrovimas.
6. Baigiamasis įkrovimas: paskutinis įkrovimo etapas, siekiant pilnos talpos.
7. Analizė: galutinis akumuliatoriaus būklės patikrinimas.
8. Pulsas: palaikomas optimalus įkrovimo lygis pulsuojančia srove.

Universalumas ir pritaikomumas

Universalus 12V ir 24V starterinių akumuliatorių (šlapių, AGM/EFB, ličio) įkroviklis idealiai tinka 40-230 Ah talpos akumuliatorių techninei priežiūrai ir maitinimo įkrovimui. Įkrovimo srovė gali siekti 15A (12V) arba 10A (24V). Tokie įkrovikliai tinka lengviesiems automobiliams ir furgonams, tačiau netinka motociklams.

Lankstus pritaikymas priklausomai nuo situacijos apima įvairių įkrovimo režimų pasirinkimą:

• 12V
• 24V
• Maitinimo šaltinis (supply)
• Atjungimas (desulfation)
• Šaltis (cold mode)

Taip pat galima pasirinkti įvairius akumuliatorių tipus:

• Drėgnas (wet)
• AGM
• EFB (paleidimas/sustabdymas)
• Ličio (lithium)

Saugumas ir papildomos funkcijos

Didžiausias saugumas užtikrinamas dėl apsaugos nuo perkrovos, atvirkštinio poliškumo, įtampos šuolių ir kitų galimų pavojų. Įkroviklis turi apsaugą nuo perkaitimo - aptikus perkaitimą, įkroviklis sumažins įkrovimo srovę ir netgi visiškai išsijungs.

Funkcija BOOST padeda užvesti variklį, jei akumuliatorius yra visiškai išsikrovęs. Tai ypač naudinga ekstremaliose situacijose, kai reikia greitai paleisti automobilį.

Techninės specifikacijos ir galimybės

Įkroviklis gali dirbti su 12V ir 24V akumuliatoriais, maksimali srovė siekia 30A, o rekomenduojama akumuliatoriaus talpa yra nuo 60 iki 250 Ah. Tokie parametrai leidžia efektyviai krauti didelės talpos akumuliatorius.

Akumuliatorių priežiūra ir krovimo rekomendacijos

Teisinga akumuliatoriaus priežiūra ir krovimas yra esminiai veiksniai, prailginantys jo tarnavimo laiką ir užtikrinantys patikimą veikimą, ypač atvėsus orams.

Automobilio akumuliatoriaus patikra

Prieš šaltąjį sezoną, ar tiesiog reguliariai, verta pagalvoti apie automobilio akumuliatoriaus būklę. Greitai išmatavus akumuliatoriaus įtampą, galima paprastai nustatyti jo veiksmingumą. Tam naudojamas multimetras arba voltmetras.

Kaip patikrinti akumuliatoriaus įtampą multimetru:

1. Suraskite akumuliatorių (dažniausiai variklio skyriuje arba bagažinėje).
2. Nuimkite plastikinius dangtelius nuo jungčių (būkite atsargūs ir nedėkite metalinių įrankių ant viršaus, kad išvengtumėte trumpo sujungimo).
3. Nustatykite multimetro rankenėlę į nuolatinės įtampos matavimo padėtį (geriausia automatinį matavimo intervalą arba intervalą iki 20 V).
4. Prijunkite matavimo laidų jungtis prie atitinkamų matuoklio lizdų.
5. Prijunkite raudoną multimetro laidą prie teigiamo (+) akumuliatoriaus gnybto, o juodą - prie neigiamo (-) gnybto. Akumuliatoriaus laidų nuimti nereikia, matuoti su išjungtu varikliu. Jeigu rodomas rezultatas yra neigiamas, tai reiškia, kad prijungiant multimetrą buvo sumaišyti poliai, bet tai nekeičia matavimo rezultato.
6. Norint patikrinti akumuliatoriaus būklę užvedant automobilį, palikite multimetrą prijungtą ir paprašykite, kad kas nors užvestų variklį. Įtampa neturėtų nukristi žemiau 10 voltų.

Akumuliatoriaus įtampos lygiai ir jų reikšmės

• Pilnai įkrauto automobilio akumuliatoriaus įtampa turėtų siekti 12.4-12.9 V.
• Dyzeliniai varikliai gali nebeužsivesti įtampai nukritus žemiau 12 V, o benzininiams neretai pakanka ir 11 V.
• Jeigu išmatuota vertė yra mažesnė nei 12,5 V, reiškia Jūsų automobilio akumuliatorius yra šiek tiek išsikrovęs.
• Mažiausia akumuliatoriaus įtampa, kuri leidžiama, yra 10,8 V. Jei išmatavus įtampa yra žemesnė, tai reiškia gilų akumuliatoriaus iškrovimą.
• Jei ramybės būsenos akumuliatoriaus įtampa yra mažesnė nei 11,9 V, tai paprastai reiškia, kad akumuliatorius labai susidėvėjęs ir jį reikia pakeisti nauju.
• Užvestame automobilyje akumuliatoriaus įtampa turėtų būti tarp 13.7 V ir 14.5 V.
• Tinkama įtampa su įjungtais artimųjų šviesų žibintais turėtų siekti iki 13,8 V, o nenaudojant įtampos - iki 14,4 V.
• Sveiko akumuliatoriaus įtampa su įjungtais prietaisais (šviesomis, radiju) turėtų būti apie 12,2-12,5 voltų.

Jei įtampa netelpa į rekomenduojamus rėžius, tai gali reikšti, kad akumuliatorius yra išsikrovęs, pasenęs arba jame nebeveikia viena ar daugiau celių. Tokiu atveju reikia akumuliatorių įkrauti arba, jei jis labai susidėvėjęs, pakeisti nauju.

Krovimo principai ir laikas

Schema labai paprasta - kraunama su srove, lygia 1/10 dalimi akumuliatoriaus talpos (pvz., 55 Ah akumuliatoriui - 5,5 A srovė). Tačiau kraunant visiškai neaptarnaujamus akumuliatorius, rekomenduojama naudoti automatinius pakrovimo įtaisus su IU charakteristika. Pasiekus įtampai artimą reikalingai vertę, pakrovėjas automatiškai išsijungia. Jei visiškai neaptarnaujamą akumuliatorių krausime įprastu krovimo įtaisu su W charakteristika, kuris neišsijungia automatiškai, arba pastovia srove, akumuliatoriuje prasideda vandens skaidymas į dujas, smarkiai pakyla slėgis, prasideda teigiamo tinklelio erozija.

Akumuliatoriaus krovimo laikas priklauso nuo talpos (Ah) ir krovimo srovės (A). Lėtieji krovikliai įprastą 45-60Ah talpos bateriją pakraus per 12-24 valandas. Greitojo krovimo prietaisas šiuos rėžius sumažins iki 4-8 valandų.

Pradžioje krovimo jungiate mažesnę įtampą, jei akumuliatorius nusėdęs, tarkim, iki 10,5V, tai padavus apie 11V, jau turėsite tą maksimaliai leistiną srovę. Akumuliatoriui kraunantis, srovė mažėja, tada padidinate įtampą ir vėl padidėja srovė, bet neturi viršyti leistinos. Taip tęsiasi, kol akumuliatorius pasikrauna, t.y., intensyviai išsiskiria burbulai iš elektrolito, tada krovimą reikia nutraukti.

Svarbiausi faktai apie akumuliatorius

• Užvedimo metu sunaudotam elektros energijos kiekiui atstatyti akumuliatoriuje, reikia mažiausiai 20 min. važiuoti. Dažnai važinėjant nedideliais atstumais akumuliatorius greitai išsikrauna.
• Užšąla tik iškrauti akumuliatoriai. Įkrautas akumuliatorius gali užšalti tik prie -60°C.
• Nepilnai įkrauto ir perkrauto akumuliatoriaus tarnavimo laikas sutrumpėja keletą kartų.
• Akumuliatoriaus perkrovimas labiau pažeidžia akumuliatoriaus plokšteles, nei didelis iškrovimas. Dėl to juoduoja elektrolitas.
• Pilnai įkrauti išsikrovusį akumuliatorių reikia mažiausiai 20 valandų.
• Pilnai išsikrovusio akumuliatoriaus automobilyje pakrauti neįmanoma. Tam reikalingas stacionarus įkrovimas.
• Šiltas akumuliatorius pasikrauna greičiau nei šaltas.
• Neužkuriamo automobilio su įjungta signalizacija akumuliatorius išsikrauna vidutiniškai per 10 dienų.
• Visi automobilio elektros prietaisai, įjungti vienu metu, sunaudoja elektros energijos 3 kartus daugiau nei automobilio generatorius gali pagaminti.
• Pilnai įkrautas akumuliatorius prie -18°C turi tik 40% užvedimo galios.
• Paliktas iškrautas akumuliatorius sulfatuojasi ir praranda galingumą.

Patarimai, kaip prailginti akumuliatoriaus tarnavimo laiką

Norintiems prailginti akumuliatoriaus gyvavimo laiką, reikėtų tinkamai jį prižiūrėti. Tinkama priežiūra apima:

• Reguliarus įtampos tikrinimas: tai leidžia anksti aptikti problemas.
• Švarūs kontaktai: akumuliatoriaus išorė turi būti švari ir sausa, gnybtai švarūs ir neoksiduoti.
• Apsauga nuo ekstremalių temperatūrų: venkite palikti akumuliatorių ekstremaliose temperatūrose.
• Tinkamas įkrovimas: naudokite tinkamus įkrovimo įtaisus ir laikykitės rekomendacijų.
• Reguliarus automobilio naudojimas: dažnas, bet trumpas važinėjimas gali iškrauti akumuliatorių.
• Elektrolito lygio tikrinimas: nuolat tikrinkite elektrolito lygį akumuliatoriaus sekcijose ir esant reikalui papildykite distiliuotu vandeniu.
• Venkite trumpųjų jungčių: būkite atsargūs dirbdami su akumuliatoriumi.
• Naudokite akumuliatoriaus dėklą: tai gali apsaugoti nuo išorinių pažeidimų.
• Nenaudokite jokių papildomų chemikalų ar "pagerintojų".
• Nepalikkite iškrauto akumuliatoriaus! Kaip galima greičiau jį įkraukite.

Dažniausios akumuliatoriaus problemos ir jų sprendimo būdai

• Švino sulfato kaupimasis: bėgant laikui, kiekvienoje švino rūgštinėje baterijoje pradeda kauptis švino sulfatas tarp švino plokščių.

  Sprendimas: Venkite pilno baterijos iškrovimo. Jeigu žadate automobilį palikti nenaudojamą ilgam, reikalingas pastovus akumuliatoriaus krovimas su lėto krovimo prietaisu (angl. "Trickle charger").

• Elektrolito mišinio garavimas: standžiuose švino rūgštiniuose akumuliatoriuose vanduo iš elektrolito mišinio pamažu garuoja.

  Sprendimas: Atneškite akumuliatorių specialistams, kad saugiai papildytų distiliuotu vandeniu.

• Išorinė korozija: ilgai naudojant akumuliatorių, gnybtų jungikliai gali būti surūdiję, trikdydami energijos tiekimą ir rodydami galimą vidinę koroziją.

  Sprendimas: Naudokite valgomą sodą ir itin mažą kiekį vandens. Šiuo mišiniu ištrinkite jungiklius ir juos nuvalykite. Nusausinkite ir patepkite antikoroziniu tepalu.

• Trumpasis jungimas akumuliatoriuje: gali vykti dėl išorinio pažeidimo, gamyklinio broko arba skysčių praleidimo.

  Sprendimas: Kuo skubiau stenkitės atjungti tokį akumuliatorių, nes jo komponentai gali būti degūs ar net sprogūs.

Požymiai, kad akumuliatorius veikia netinkamai

• Sunkiai užsiveda variklis.
• Silpna elektros įranga.
• Korozija ant gnybtų.
• Išsipūtęs korpusas.
• Akumuliatoriaus amžius.
• Įspėjamoji lemputė.

Be gilaus iškrovimo, akumuliatorių eksploatacijos laikotarpį neigiamai veikia jų perkrovimas, kai automobilio elektros tinklo įtampa viršija 14,5 V. Tai sukelia elektrolito „virimą“ - jame esančio vandens skilimą į vandenilį ir deguonį. Dėl šios priežasties didėja elektrolito koncentracija, o jo lygis mažėja. Tai sukelia grotelių koroziją bei sumažina teigiamų plokštelių aktyviąją masę, t. y. mažina akumuliatoriaus eksploatavimo laikotarpį.

tags: #akumuliatoriaus #pakroveju #schemos