Автомобильный генератор и LiFePO4 аккумулятор
Перед установкой литиевого аккумулятора, владельцы катеров и автомобилей часто спрашивают зачем ограничивать ток генератора во время зарядки аккумулятора. Ведь чем больше ток, тем быстрее заряжается аккумуляторная батарея. А это именно то, что требуется на транспортном средстве.
Ответить на этот вопрос поможет тест автомобильного генератора Бош с номинальной силой тока 90 А. Нагрузкой для генератора послужат проверочный стенд и LiFePO4 аккумулятор емкостью 100 Ач.
- Sterling Power BB1260Входное напряжение 11-20 Вольт
- 12->12 ВольтНоминальное входное и выходное напряжение 12 Вольт. Диапазон входного напряжения 11-20 Вольт
- Максимальный ток 60 АЕсть режим 50% мощности
- Быстрая зарядка постоянным током
- Режимы для GEL(2), AGM(2), LiFePO4, кальциевых и жидко-кислотных аккумуляторов9 режимов зарядки. Возможность создать собственный зарядный профиль
- Вес 1,4 кг. Размеры 190 x 160 x 70Класс защиты IP21
- Sterling Power BB1270
- 12->12 Вольт
- Максимальный ток 70 А
- Непрерывная мощность 930 ВтЧетырехступенчатый зарядный профиль. Постоянный ток, постоянное напряжение, кондиционирование и поддерживающая зарядка
- Режимы для GEL, AGM, LiFePO4 и жидко-кислотных аккумуляторов
- Вес 1,0 кг. Размеры 200 x 130 x 56
- Sterling Power BBW1230
- 12->12 ВольтНоминальное входное напряжение 12 Вольт. Выходное - 12 Вольт
- Максимальный ток 30 АМаксимальный входной ток. Можно уменьшить в 2 раза
- Водонепроницаемое DC-DC зарядное устройство
- Заряжает аккумуляторы во время движения от генератора двигателя
- Вес 4 кг. Размеры 141 х 238 х 90
Зачем ограничивать ток
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы можно заряжать быстро. Без ущерба для себя аккумуляторы этого типа потребляют ток равный емкости почти до самого окончания зарядки. Поэтому генератор способный давать 100 Ампер, зарядит аккумулятор емкостью 100 Ач всего один час.
Однако в генераторе, в отличии от зарядного устройства, нельзя выставить ограничение тока. Поэтому если 100 Ампер для него – это номинальное значение, то даже в прохладном помещении генератор быстро нагреется до 120-150 градусов. Под капотом же автомобиля или в двигательном отсеке катера температура достигает 100 градусов, тепло там отводится хуже, поэтому генератор разогреется еще сильнее
Генератор охлаждается воздухом, который прогоняет через него насаженная на ротор крыльчатка. Чем медленнее вращается ротор, тем слабее воздушный поток через корпус и тем хуже охлаждение. Генератор нагревается сильнее, если он вырабатывает максимальный ток на низких оборотах
Не все генераторы одинаковы. Марка также имеет значение. В равных условиях устройство признанного бренда и модель неизвестного производителя поведут себя по-разному. Первая без проблем проработает при высокой нагрузке, вторая не выдержат перегрев и выйдет из строя
DC-DC зарядные устройства ограничивают силу тока и защищают генератор
- TBB Power DM1245
- Входное и выходное напряжение 12 Вольт
- Максимальный ток 45 АТок регулируется
- -
- Режимы для GEL, AGM, LiFePO4 и жидко-кислотных аккумуляторов
- Вес 1 кг. Размеры 181 x 148 x 52 мм
- TBB Power DDX1230
- Входное и выходное напряжение 12 Вольт
- Максимальный ток зарядки 30 А
- Встроенный солнечный МРРТ контроллер
- Режимы для GEL, AGM, LiFePO4 и жидко-кислотных аккумуляторов
- Вес 0,9 кг. Размеры 186.3 x 102.3 x 60 мм
- TBB Power DX1230
- Входное и выходное напряжение 12 Вольт
- Максимальный ток зарядки 30 А
- -
- Режимы для GEL, AGM, LiFePO4 и жидко-кислотных аккумуляторов
- Вес 0,9 кг. Размеры 186.3 x 102.3 x 60 мм
Таким образом на состояние генератора во время работы влияет несколько различных факторов – отношение номинального и потребляемого тока, обороты двигателя и марка устройства. Учесть все в реальных условиях сложно, поэтому не нужно рассчитывать на то, что 3-4 часа непрерывной работы генератора на полной мощности не причинят ему никакого вреда. Совсем не обязательно сгорит обмотка статора. Могут выйти из строя диоды выпрямителя или расплавится пайка, соединяющая диоды с обмотками. Чтобы этого не произошло необходимо ограничить нагрузку генератора. Проще всего это сделать с помощью DC-DC зарядного устройства. При токе 70-80% от номинального значения генератор без проблем проработает в течении целого дня.
Проверка генератора
Первый тест проверяет изменение температуры генератора при максимальной нагрузке. Через три минуты после начала работы генератор дает ток 99,6 Ампер. Температура обмоток 150 градусов, но внешняя поверхность корпуса нагрелась гораздо меньше.
При снижении оборотов двигателя тепло исходящее от генератора увеличивается, ток постепенно падает и опускается до 92 Ампер. На низких оборотах крыльчатка на валу генератора вращается не так быстро, тепло отводится хуже и генератор постепенно перегревается. За короткий промежуток времени температура внутри корпуса вырастает со 160 до 184 градусов.
После отключения нагрузки литиевый аккумулятор остается единственным потребителем генератора. Однако ничего не меняется. Генератор по-прежнему работает на полной мощности вырабатывает 91 ампер и весь ток потребляет LiFePO4 аккумулятор. Теперь становится понятно, почему во время зарядки литий-железо-фосфатного аккумулятора генератор может сгореть.
Температура внутри корпуса генератора достигла 199 градусов и продолжает расти несмотря на то, что в комнате, где проводятся испытания всего 18 градусов. Чтобы представить как нагреется генератор под капотом автомобиля или в двигательном отсеке катера к наблюдаемой сейчас температуре нужно прибавить 100 градусов
Напряжение аккумулятора выросло и поскольку регулятор генератора установлен на 14 вольт, ток постепенно снижается до 77 Ампер. Если бы целевое напряжение регулятора было 14,4 В генератор отдавал бы 100 А до полной зарядки аккумулятора.
Результаты испытаний
Тест подтвердил несколько важных закономерностей:
- Литиевая батарея заставляет генератор долго работать на полной мощности
- Работающий на полной мощности генератор при низких оборотах двигателя быстро перегревается
- Если воздух в двигательном отсеке нагрет до 100 градусов, то температура генератора приблизится к 300 градусам. Свинец плавится при 200, а олово при 350 градусах, поэтому в этих условиях генератор может быстро выйти из строя
- Проверке подвергался генератор Бош. Устройства менее известных марок могут не пройти подобные испытания, и тем более не выдержат регулярную работу под высокой нагрузкой
Ток зарядки литий-железо-фосфатного аккумулятора необходимо контролировать. Это предохранит генератор от повреждения и позволит ему успешно работать с аккумуляторными батареями любой емкости
