Зарядка лодочных аккумуляторов

Представим себе автомобиль. 12-вольтовый аккумулятор на 3-5 секунд подключается к стартеру, и запускает двигатель, который приводит в действие генератор. От генератора работает электрическое оборудование и заряжается аккумулятор. Автомобильный стартер потребляет большое количество энергии, но работает всего нескольких секунд и поэтому почти не разряжает аккумуляторную батарею. Стартер мощностью 4,8 кВт в течении часа израсходует 400 Ач, однако если он подключается на 15 секунд (что гораздо больше чем требуется для запуска), то разрядит аккумулятор всего 400/(4*60) = 1.66 Ач.

Генератор восполняет такие потери аккумулятора в течении нескольких минут, поэтому при нормальном режиме работы автомобильные аккумуляторы всегда находятся в заряженном состоянии и не выполняют никакой работы.

Условия работы лодочных аккумуляторов

На катерах и парусных яхтах аккумуляторы работают по-другому. Яхта большую часть времени проводит у пирса, раз в неделю или реже хозяин заводит двигатель, под мотором выходит из гавани и продолжает движение под парусами. За исключением времени, когда яхта двигается под мотором, все ее электрическое оборудование работает от аккумуляторов. В результате аккумуляторные батареи разряжаются сильнее, чем в автомобиле, но из-за короткого времени работы двигателя заряжаются меньше.

На катерах двигатель работает дольше чем на парусной яхте и режим эксплуатации аккумуляторов напоминает автомобильный. Однако, когда двигатель выключают, источником энергии становятся аккумуляторные батареи. Так происходит на катерах для рыбалки с лодочными электромоторами.

Дополнительные генераторы, устанавливаемые на больших катерах, заряжают аккумуляторы в любое время.  Но многие владельцев таких судов предпочитают использовать инвертер, благодаря которому на якорной стоянке они наслаждаются тишиной в течении дня .

Из приведенных примеров видно, что в определенный момент лодочное оборудование работает от аккумуляторов и глубоко разряжает их. В результате режим работы компонентов бортовой электросистемы – аккумуляторов, генератора и зарядного устройства отличается от автомобильного. Поэтому использование автомобильного оборудования ведет к проблемам, большинство из которых начинаются с аккумуляторов.

Два типа лодочных аккумуляторов

Стартовые аккумуляторы

Пусковой ток двигателя доходит до 1000 А. Чтобы обеспечить его, внутри стартовых аккумуляторов устанавливают много тонких пластин с активным материалом низкой плотности. Общая поверхность пластин возрастает, время проникновения кислоты внутрь пластин уменьшается и аккумулятор разряжается в течении нескольких секунд.

Однако тонкие пластины и пористый активный материал не выдерживают циклическое использование — глубокий разряд и зарядку. С каждым циклом часть активного материала выпадает из решетки аккумуляторной пластины. Об этом не стоит беспокоится если стартовые аккумуляторы применяются по назначению. В этом случае они редко разряжаются больше чем на несколько процентов емкости и количество выпавшей активной массы не велико.

Если аккумуляторы используются исключительно для запуска двигателя и сразу после этого заряжаются от генератора, то автомобильный стартовый аккумулятор вполне подходит для установки на лодку. Чтобы пластины не разрушались под воздействием тряски на воде, используйте надежные аккумуляторы известных марок. Емкость аккумуляторов и ток холодного пуска должны соответствовать значениям, указанным производителем двигателя.

Марка Deka 27M6 Deka 24 M7 Deka 24 M6 Deka 24 M5
Пусковой ток MCA, A 1050 1000 800 675
Ток холодного пуска CCA, А 840 800 650 550

Тяговые аккумуляторы

В автономной электрической системе катера аккумуляторы глубокого разряда работают как буфер между источником тока (генератором, зарядным устройством или солнечными панелями) и потребителями. Это означает их циклическое использование, но циклическое использование, нерегулярное, отличающееся от работы тяговых аккумуляторов в погрузчиках, в которых нагрузка предсказуема и выполняется по графику.

Пластины тяговых аккумуляторов толще стартовых, а в прочные решетки, запрессован плотный активный материал, который меньше осыпается в процессе заряда и разрядки. Решетки тяговых аккумуляторов лучше выдерживают нагрузку во время зарядки

Уровень заряда и разряда

Ни стартовые, ни тяговые аккумуляторы не следует разряжать на 100 %, поскольку даже дорогие аккумуляторные батареи глубокого разряда не проработают долго в таком режиме. Однако если вы не до конца разряжаете аккумулятор, его возможности используются не полностью и при заданном потреблении тока понадобятся батареи большей емкости. Баланс между размером аккумуляторов и глубиной разрядки – разряд до 50% емкости, а при крайних случаях до 80%.

Разряженные аккумуляторы заряжаются до 70-80% от полной емкости в течении 1,5-2 часов. При этом уровне заряда поверхности пластин, контактирующие с электролитом, перезаряжаются, а их внутренние области остаются разряженными. Чтобы вода и кислота проникли внутрь пластин и аккумулятор зарядился до 100 % требуется дополнительно еще около 4 часов. Чем толще пластины и чем плотнее материал активной массы, тем больше времени уходит на полную зарядку

Емкость аккумулятора зависит от тока разряда. Это следует учитывать, если аккумуляторы служат источником энергии для мощного оборудования, например, лодочного электромотора. Чем большим током разряжается аккумулятор, тем меньшая емкость доступна для использования. Связь между током и временем разряда определяется числом Пейкерта. Увеличение разрядного тока с 20 до 100% от емкости уменьшает емкость гелевого аккумулятора на 50 %. Разряженный высоким током аккумулятор, восстанавливает неиспользованную емкость после того как постоит несколько часов или день. Подробнее о зарядке тяговых аккумуляторов

Сульфатация

При подключенной нагрузке, ток в первую очередь ток берется с поверхности пластин аккумуляторной батареи. Стартовый аккумулятор перезаряжается немедленно, поэтому внутренние участки его пластин практически не разряжаются и аккумулятор восстанавливает емкость быстро.sulfatation

Однако если оставить частично разряженный тяговый аккумулятор, напряжение по толщине пластин выровняется, их внутренняя часть разрядится, и зарядка аккумулятора займет больше времени. Внутренние части пластин разряженного аккумулятора станут уязвимы для сульфатации.

Как заряжать лодочные аккумуляторы

Чаще всего встречаются три варианта использования и зарядки тяговых аккумуляторов лодочных моторов. Знание условий эксплуатации помогает выбрать зарядное устройство и правильно зарядить тяговые аккумуляторы на лодке

Вариант 1. Циклическое использование и частичная зарядка от генератора или зарядного устройства. Чтобы быстро восстановить емкость, аккумуляторы заряжают максимально допустимым током и используют температурную компенсацию, которая не допускает преждевременного выхода батареи из строя из-за перегрева и интенсивного газообразования. Подробнее о зарядных устройствах от генератора

Вариант 2. Смешанный режим работы во время которого происходит поддерживающая зарядка и короткие неглубокие разряды аккумулятора. В этом режиме зарядное устройство или внешний регулятор генератора часто включаются из-за неглубоких разрядов и переходят в режим зарядки высоким током. Продолжительность второй стадии работы зарядного устройства должна меняться в зависимости от уровня разряда аккумулятора, чтобы не допустить перезаряда.

Вариант 3. На протяжении нескольких месяцев аккумуляторы не подключаются к нагрузке или находятся в режиме поддерживающей зарядки. Чаще всего это происходит во время зимнего хранения. Состояние большинства жидко-кислотных аккумуляторов быстро ухудшается, если в течении длительного времени поддерживающее напряжение составляет 2.3 вольта на ячейку. Рекомендуется уменьшать напряжение до 2.15-2.2 вольт или оставлять аккумулятор не подключенными к зарядному устройству, регулярно подзаряжая их. Если температура окружающего воздуха 20 градусов или меньше, это делают каждые четыре месяца, при более высокой температуре аккумуляторы подзаряжают чаще.

Стартовый аккумулятор

Стартовый аккумулятор несколько раз в день неглубоко разряжается во время запуска двигателя. Лучший способ зарядки аккумулятора лодочного мотора — не заряжать его совсем, иногда подключая зарядное устройство при напряжении абсорбции.

На практике, во время движения стартовый аккумулятор соединяется параллельно с дополнительным с помощью реле или диодного изолятора и заряжается одновременно с ним.

Схема зарядки стартового и тяговых лодочных аккумуляторов
Схема подключения стартового и тягового аккумуляторов для зарядки от генератора с помощью диодного разделителя. Напряжение на стартовом аккумуляторе 15,2 Вольта. Он перезаряжается

Из-за того, что дополнительные аккумуляторы полностью или частично разряжены, у них большая емкость и меньшее внутреннее сопротивление, почти весь зарядный ток потечет к ним. Падение напряжения на изоляторе и кабелях от генератора к тяговым аккумуляторам будет больше чем от генератора к стартовому аккумулятору.

Чтобы напряжение второй стадии зарядки на аккумуляторах составило 14,4 вольта, напряжение на генераторе повысится до 15.4 вольта (падение напряжения 1 вольт от генератора к тяговым аккумуляторам). При напряжении 15.4 вольта на генераторе, напряжение на стартовом аккумуляторе будет 15 вольт. В результате полностью заряженный стартовый аккумулятор вместо напряжения 13,8 вольт будет находится под напряжением 15 вольт.

При такой схеме работы стартовый аккумулятор придется менять раньше. В этом случае не рекомендуется использовать для запуска мотора гелевые и AGM батареи. Они чувствительны к переразряду, при повышенном напряжении электролит в них испаряется и аккумулятор выходит из строя.

Стартовые аккумуляторы с жидким электролитом или AGM аккумуляторы со спиральными пластинами Optima подходят лучше. Жидко-кислотные батареи должны быть обслуживаемые, а Optima не чувствительна к перезарядке и имеет широкий диапазон допустимых напряжений зарядки.

Избежать переразряда помогают зарядные устройства постоянного тока и устройства развязки с нулевым падением напряжения.

Как зарядить аккумуляторы лодочного электромотора

  • Решение о том, как заряжать тяговые аккумуляторы для лодочного электромотора зависит от размеров лодки, количества аккумуляторов и требуемой скорости зарядки. Для единственного тягового аккумулятора подойдет переносное зарядное устройство с током заряда от 10 А.
  • Для одновременной зарядки двух 12-вольтовых аккумуляторов от лодочного электромотора используйте 24-вольтовое зарядное устройство или зарядное устройство с несколькими независимыми выходами. Устройство с несколькими выходами должно автоматически регулировать ток и перераспределять его между аккумуляторами.
  • Несколько аккумуляторов подключают к зарядному устройству с одним выходом с помощью разделителей аккумуляторов и регулируемых напряжением реле. Подробнее о том, как зарядить два аккумулятора одновременно
  • Если на катере нет закрытых отсеков, используйте зарядное устройство с классом защиты IP67 или IP68. Эти модели полностью водонепроницаемы.

Состояние лодочного аккумулятора

Существует несколько способов измерить состояния аккумуляторов.

Плотность электролита

Электролит в свинцово-кислотных аккумуляторах состоит из смеси воды и серной кислоты. Когда аккумулятор полностью заряжен, активный материал в отрицательной пластине – чистый пористый свинец, а в положительной оксид свинца. Концентрация серной кислоты в электролите и соответственно его плотность в аккумуляторе в этом случае высока.

Во время разряда серная кислота из электролита взаимодействует с активным материалом положительной и отрицательной пластин аккумулятора, образуя оксид свинца и воду. В результате концентрация серной кислоты в электролите и его плотность уменьшаются. Уровень разряда аккумулятора определяют, используя гидрометр и измеряя плотность электролита. Плотность электролита уменьшается как показано в таблице.

Глубина разряда Плотность электролита Напряжение аккумулятора
0 1,265-1,285 12,65+
25 1,225 12,45
50 1,190 12,24
75 1,155 12,06
100 1,120 11,89

Во время заряда происходит обратный процесс и вновь образуется кислота. Из-за того, что кислота тяжелее воды, в аккумуляторах с жидким электролитом она опускается вниз и увеличивает концентрацию на дне аккумулятора. Плотность электролита на поверхности остается низкой до тех пор, пока не начнется газообразование и пузырьки газа не перемешают электролит.

Напряжение аккумуляторов

Напряжение аккумуляторов используют для грубой оценки их состояния.

Важно: аккумулятор необходимо несколько часов не заряжать и не разряжать, чтобы получить корректные данные напряжения.

Батарейный монитор

Счетчик ампер часов отслеживает расход тока, потребляемого аккумуляторами от зарядного устройства и отдаваемого ими потребителям. Объединение этих данных со временем работы дает количество ампер-часов, полученных или отданных батареей. Например, ток разряда 10 ампер в течении 2 часов означает, что аккумулятор был разряжен на 10 х 2 = 20 АчБатарейный монитор Whisper Power

Дополнительно в памяти монитора сохраняются события, которые могут повредить аккумуляторам или наоборот требуют напоминания при обслуживании аккумуляторов.  К таким событиям относятся

  • Слишком высокое напряжение
  • Слишком низкое напряжение
  • Количество циклов разряда заряда
  • 100% разряд
  • 100% заряд

Через регулярные интервалы времени батарейный монитор сохраняет состояние аккумулятора в памяти, чтобы при необходимости воспроизвести историю использования батареи.

Цифровой тестер аккумуляторов

На 10 секунд создает для аккумулятора нагрузку в 125 А. Аккумулятор должен одновременно выдавать требуемый ток и удерживать напряжение.Тестер аккумуляторов под нагрузкой Sterling Power

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты

captcha