Аккумуляторы свинцово-кислотные

Первый аккумулятор появился в 1860 году, когда Рэймонд Планте изобрел свинцово-кислотную батарею. На долю свинцово-кислотных батарей приходится 60% от всех продаваемых перезаряжаемых батарей. С точки зрения стоимости на ампер свинцово-кислотные батареи самые дешевые, особенно в больших размерах. Большим преимуществом этого типа аккумуляторов являются их способность выдерживать самые жесткие физические условия эксплуатации и хорошие показатели зарядки-разрядки. Свинцово-кислотные батареи не имеют себе равных в качестве стартерных и резервных батарей. К сожалению, электроды изготовлены из свинца, что само по себе влечет преимущества при зарядке и разрядке, но значительно утяжеляет батарею.

Раньше на рынке доминировали батареи открытого типа, но в настоящее время все больше, особенно в промышленности, используются батареи с клапанным регулированием (герметичные). Поэтому далее мы рассмотрим этот тип свинцово-кислотных батарей.

Существует несколько видов батарей с клапанным регулированием. Есть батареи со спиральной намоткой электродов и тонким слоем сепаратора между ними, заключенные в цилиндрический корпус. У таких батарей очень низкое внутреннее сопротивление, обеспечивающее очень большой отвод тока за короткий промежуток времени.

Зарядка

Свинцово-кислотные батареи заряжаются постоянным напряжением. Цинковые электроды и электролит из серной кислоты генерируют напряжение элемента, равное 2 В. Элементы обычно формируются в батарею, содержащую 3—6 элементов. Если аккумулятор эксплуатируется в циклическом режиме, то есть заряжается и затем используется, то для повторной зарядки напряжение составит 2.40—2.50 В/элемент, то есть 14.4—15 В на 12-вольтный аккумулятор. Многие используют свинцово-кислотные батареи для постоянной зарядки, когда аккумулятор не используется в обычном режиме, а постоянно подзаряжается, чтобы в случае необходимости быть полностью заряженным, например, в UPS-ах или сигнализации. Зарядное напряжение в этом случае составит 2.25—2.30 В/элемент или 13.5—13.8 В на 12-вольтный аккумулятор. Зарядное устройство должно быть отрегулировано таким образом, чтобы ток зарядки составлял примерно 10% от емкости аккумулятора, 0.1 С или приблизительно 5% для постоянной зарядки. Максимальный ток зарядки ни при каких условиях не должен превышать одной трети всей емкости аккумулятора.

После зарядки аккумулятора полюсное напряжение заметно возрастает, и величина этого роста может использоваться в качестве меры заряженности. Поэтому питающая сеть со стабилизированным выходным напряжением может также использоваться как автоматическое зарядное устройство. Требуемое максимальное напряжение для аккумулятора регулируется на блоке питания без аккумулятора. При достижении максимального напряжения ток зарядки падает до значения, компенсирующего саморазрядку аккумулятора. Если зарядка будет продолжаться при полностью заряженной батарее, ток будет использоваться только для образования оксиводородного газа за счет воды, содержащейся в электролите. Напряжение элемента будет 2.4 В. Регулируемый блок питания имеет низкую пульсацию выходного напряжения, что является преимуществом в случае, когда аккумулятор заряжается при подключенной чувствительной аппаратуре. В процессе зарядки следует использовать предохранитель для защиты от нерегулируемых больших токов при коротком замыкании.

Разрядка

Свинцово-кислотные батареи могут быть разряжены большим током за очень короткий промежуток времени. Обычно такую батарею нагружают в течение <5 сек. током, в 15 раз превышающим емкость батареи. Максимальный непрерывный отводный ток не должен превышать емкость более, чем в 3 раза.

Срок службы

Обычный срок службы свинцово-кислотных батарей — 3—5 лет. Однако встречаются типы со сроком службы более 10 лет. Как правило, это UPS-ы в телекоммуникационных установках и сигнализационных системах. Лучшая мера срока службы — это количество циклов подзарядки, которое выдерживает аккумулятор до тех пор, пока его емкость не упадет до 60% от номинальной. Эта величина в значительной степени зависит от того, какая емкость используется для каждой разрядки (глубина разрядки). Стандартная величина — около 500 циклов при использовании 50% емкости на каждую разрядку.

Заключительный комментарий по разделу «Свинцово-кислотные батареи»

Большим минусом свинцово-кислотных батарей является их вес. Срок службы меняется в зависимости от типа, но в общем вполне удовлетворительный в сравнении с другими аккумуляторами. Емкость часто ставится в зависимость от веса, что не дает преимущества конструкции свинцово-кислотных батарей. Однако легче и дешевле производить свинцово-кислотные батареи большой емкости, чем другие типы батарей. Зарядка — очевидный плюс этих батарей, так как не требует специальных управляющих цепей. К сожалению, даже из самых добрых побуждений, их нельзя назвать экологически чистыми, так как они содержат значительное количество свинца, представляющего опасность для окружающей среды. Батареи не являются температурно- чувствительными при разрядке (негативное влияние на емкость происходит при низкой температуре), однако зарядка должна осуществляться при комнатной температуре, в противном случае напряжение зарядки должно быть отрегулировано как на полную зарядку.