Любой свинцово-кислотный аккумулятор работает благодаря свинцовым пластинам, погружённым в раствор серной кислоты, потому и называется свинцово-кислотным. Материал пластин может содержать добавки, например, сурьмы, кальция, серебра, углерода. Такие аккумуляторы называются сурьмянистыми (Pb/Sb), кальциевыми (Ca/Ca), гибридными (Ca/Sb) серебряными (Silver), графеновыми (Graphene), но всё это разновидности свинцово-кислотных аккумуляторов. Электролит может быть жидким или загущённым силикагелем, тогда аккумулятор называется гелевым (GEL). Всё это свинцово-кислотные аккумуляторы. Между пластинами находятся сепараторы - пористые перегородки, препятствующие разрушению и короткому замыканию пластин. Аккумуляторы, у которых электролит удерживается впитывающими сепараторами из стекловолокна - стекломатами - называются AGM. Это также разновидность свинцово-кислотных аккумуляторов. Серная кислота тяжелее воды, потому электролит склонен к расслоению: кислота стремится вниз и выталкивает воду наверх. Современные типы аккумуляторов, например, EFB и их разновидности, имеют плотные сепараторы продвинутых конструкций, которые повышают срок службы пластин, но при этом сильно препятствуют перемешиванию электролита, чем способствуют его расслоению. При низкой температуре расслоение может привести к замерзанию верхних слоёв электролита, где мало кислоты и много воды, что ведёт к механическому разрушению внутренней конструкции и корпуса аккумулятора. Расслоение электролита затрудняет восполнение заряда в областях повышенной концентрации кислоты, а также создаёт эффект мнимого заряда: напряжение без нагрузки аккумулятор даёт повышенное, но полезная ёмкость и токоотдача значительно снижены. Напряжение под нагрузкой сильно падает, пуск двигателя автомобиля становится затруднён или невозможен. При заряде на положительных пластинах образуется оксид свинца, а на отрицательных - губчатый свинец. При разряде они превращаются в сульфат свинца, и затем при заряде вновь в оксид и губчатый металл. Такова нормальная работа аккумулятора. Однако долгое нахождение пластины или её участка в разряженном состоянии ведёт к превращению сульфата в трудно растворимый, застарелый. Это явление называется сульфатацией. Сульфат свинца имеет больший объём, чем металл и оксид, из которых он образовался, потому сульфатация ведёт к разбуханию активных масс, разрушению пластин и сепараторов. Сульфатированные участки пластин не поддаются заряду при обычной работе аккумулятора, например, от генератора автомобиля или источника бесперебойного питания, и требуют особых режимов заряда, называемых десульфатацией. При заряде аккумулятор с расслоением и сульфатацией ведёт себя как заряженный: напряжение быстро растёт, ток заряда очень мал или быстро снижается, что "обманывает" большинство автоматических зарядных устройств. Они радостно зажигают зелёную лампочку, оповещающую о завершении заряда, который на самом деле далеко не завершён. Свинцовые аккумуляторы используются в виде батарей. Чаще всего встречается 12-вольтовая батарея, состоящая из 6 ячеек - банок. Процессы в аккумуляторе зависят от температуры. В реальном автомобиле одна сторона батареи находится ближе к двигателю, другая дальше, вследствие чего возникает разбаланс банок из-за температурного изменения характеристик при заряде и разряде. В каждой банке находятся положительный и отрицательный полублок из нескольких пластин. Электрохимические процессы на положительных и отрицательных пластинах различные, и имеют разные характеристики. Положительная пластина может быть уже заряженной, а отрицательная при этом ещё нет. По высоте банок и толщине активных масс имеется расслоение электролита, в разных местах разные концентрации ионов, необходимых для электрохимического процесса или мешающих ему. В итоге реальная аккумуляторная батарея имеет 12 полублоков, разбалансированных как между собой, так и по всему объёму. Недозаряд в том или ином участке ведёт к сульфатации, перезаряд - к потере воды и наработке активных масс из материала решёток и перемычек - свинцового сплава, обеспечивающего электрический контакт и механическую прочность. На отрицательных решётках и тоководах при перезаряде свинец становится губчатым, рыхлым, может образовать наросты, приводящие к короткому замыканию. На положительных превращается в оксид, решётки и тоководы рассыпаются в рыхлую чёрно-коричневую массу. Взвесь этой массы вызывает помутнение и потемнение электролита. В батарее одни участки пластин могут испытывать недозаряд, другие перезаряд, причём со временем этот разбаланс прогрессирует, усугубляется, ведёт к невозможности заряда генератором автомобиля или обычным зарядным устройством, потере эксплуатационных характеристик и выходу аккумулятора из строя. Для правильного ввода в эксплуатацию и периодического выравнивающего, десульфатирующего заряда современных аккумуляторов, в том числе, так называемых необслуживаемых, - без пробок для доступа к электролиту, требуются либо регулируемые источники питания, измерительные приборы, знания и затраты труда компетентного специалиста, либо автоматическое зарядное устройство, алгоритмы работы которого учитывают особенности современных аккумуляторов.
Суть работы устройства
Бережок-V1 - именно такое зарядное устройство отечественной разработки и производства, имеющее автоматический режим заряда с восстановлением и десульфатацией, а также ручной режим с установкой и индикацией напряжения и тока, подсчётом времени заряда и сообщённых батарее ампер*часов, электронными защитами от перегрева, короткого замыкания, подключения аккумулятора в неверной полярности (переполюсовки). В автоматическом режиме Бережок-V1 руководствуется не набором фиксированных уровней напряжений и токов в процентах от номинальной или фактической ёмкости, а динамикой состояния аккумуляторной батареи, которое отслеживает, и управляет напряжением и током в реальном времени. Автоматический режим ЗУ Бережок-V1 реализует многоступенчатый профиль заряда, причём число, параметры и последовательность ступеней рассчитываются по динамике состояния аккумулятора. Бережок-V1 осуществляет асимметричный (реверсивный) заряд, чередуя подачи тока разной величины и длительности с паузами и разрядными импульсами, для балансировки и десульфатации батареи при минимальном нагреве и выделении газов. В итоге происходит восстановление ёмкости, токоотдачи и плотности электролита до уровней, максимально возможных для данной аккумуляторной батареи. Никакое зарядное устройство не дольёт потерянную воду и не приклеит на место оплывшую активную массу. Задачами ЗУ являются автоматическая десульфатация, максимально возможный заряд сохранившихся активных масс, благодаря чему восстанавливается баланс заряженности, выравнивание плотности электролита по всему объёму.Периодический выравнивающий, десульфатирующий заряд, а также правильный ввод в эксплуатацию с полным выравнивающим зарядом и устранением недоформовки пластин и возникшей при хранении сульфатации, необходим каждому свинцовому аккумулятору - автомобильному, мотоциклетному, лодочному, стартерному, тяговому, глубокого цикла (deep cycle), систем энергоснабжения и так далее. Бережок-V1 позволяет произвести такой заряд в автоматическом режиме.
Источник: