АКБ для резервного и автономного питания - 4. Выбор, нюансы, теория и практика

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

@Зdmax, спорить о том что когда за любым устройством осуществляется должный уход специально обученным человеком сиё устройство работает долго и счастливо я не собираюсь. Но это идеальный случай, в нашем не совершеном мире ..

 

20 лет назад не было. Впрочем и сейчас не нужны, потому как их наличие потребует совершенно другой квалификации аккумуляторщика, и все равно сильно снижает надежность системы. В домашней стационарной системе можно и балансиры повесить, никто не запрещает.

 

Каждый заряд.

 

Да, только выравнивающий заряд не получится нормально провести для всей цепочки последовательно соединенных АКБ. Один какой-нть обязательно вырвется по напряжению вперед, зарядное увидит, что напряжение поднялось до установленного максимума, снизит ток. В итоге один самый плохой будет несколько часов стоять под напряжением выше положенного, а остальные к нему могут и не подтянутся.

Нужно будет проводить выравнивающий заряд для каждого АКБ в цепочке отдельно. Т. е. всю последовательную цепочку раскоммутировать, зарядить АКБ, дождаться пока он часок (пару часов) "повыравнивается", потом приступать к следующему, потом обратно все соединять. Процедура на любителя, особенно с учетом того, что такой выравнивающий заряд нужно проводить после каждого более-менее серьезного разряда, или если разрядов не было то просто по графику.
Балансир не отменяет выравнивающий заряд, он следит чтобы АКБ не разбегались по напряжениям и как итог в ходе выравнивающего заряда заряжались синхронно без убегающих и отстающих.

И что за "нормальные токи" Вам нужны в активных балансирах? Балансиры не отменяют правила, что в последовательной цепочке нужно ставить более-менее одинаковые по емкости АКБ, а если емкость у них одинаковая, напряжение тоже будет примерно одинаковым, следовательно никаких особо сильных токов для балансировки и не требуется. И чем дольше работают нормальные балансиры тем меньшие токи будут через них протекать, т. к. у АКБ постепенно уберется и тот дисбаланс что возможно был.

 

Плохое зарядное.

 

А хорошее как действует?
Если оно не получает информацию о вольтаже каждого из АКБ в цепочке и не производит одновременно балансировку по типу Imax B6, то оно может ориентироваться только по общему вольтажу всей цепочки.

 

А хорошее исполняет инструкцию по пользованию батарейки как положено и гоняет кулоны сколько надо.

 

Выравнивающий заряд не ждет "установленного максимума" для того он и выравнивающий. Все время подается напряжение четко заданное. Банки, напряжение которых вырывается вперед, просто кипятятся, давая остальным возможность заряжаться, тем самым и выравнивая батарею.

 

Если бы пользовались нормальным ЗУ, тогда увидели бы как это ЗУ не поднимает напряжение выше установленного максимума - режим CV называется.

По поводу выравнивания АКБ в последовательной цепи выравнивающим зарядом небольшой совершенно обычный пример.
Цепочка из 4-х АКБ. ЗУ подает общее "выравнивающее напряжение" 58,8В. Напряжение на самом малоемком (плохом, больном) АКБ поднимается до 15, а потом и до 16 вольт, при этом на остальных АКБ еще только по 14,2В,а общее напряжение всей цепи уже достигло 58,8В, ЗУ напряжение выше не поднимает, держит его на таком уровне, продолжает подавать слабый ток в течение нескольких часов.
Т. е. один из АКБ в течение нескольких часов кипятится напряжением 16В (выкипает вода, деформируются пластины) еще больше портится, другие же так и не достигают напряжения для нормального окончания заряда и также портятся уже от недозаряда.

Напряжение АКБ в цепочке 16В, 14.2, 14.2, 14.2. Общее напряжение неизменно - 58,8В. Чтобы на здоровых АКБ напряжение поднялось вверх надо чтобы на больном оно по какой-то причине спустилось вниз. Я вот такой причины не вижу, наоборот оно будет подниматься выше даже быстрее чем на остальных.

"Банки, напряжение которых вырывается вперед, просто кипятятся, давая остальным возможность заряжаться," - полная ерунда. Они не просто кипятятся, они еще и напряжение на себя забирают не давая другим нормально зарядиться.

Пример про 16В в общем-то экстремальный, но разбаланс АКБ растет с каждый зарядкой в последовательной цепи и в конце концов именно к таким напряжениям и приходит.

 

Все правильно, с таким вполне можно столкнуться (только прошу не начинать обсуждение по поводу идеально подобранных АКБ из одной партии).

Иллюстрирую вживую.
Гоняю сейчас на работе опытную сборку ИБП Online 1000 ВА и 3 АКБ по 12 В последовательно на 36 В. Встроенное в ИБП ЗУ дает 40,6 В на заряд. Аккумы (AGM) попались таким образом, что распределялось оно следующим образом: на двух порядка 13,35, на третьем около 14 В - разница 0,6-0,7 В.

В чем это будет выражаться при заряде, только что все было описано уважаемым @Черномор93.

К чему я веду - изначально я планировал (еще до прихода АКБ) поставить активные балансиры, и теперь вижу, что точно не прогадал - в первый же день через 5-6 часов заряда напруга на всех АКБ в цепи выровнялась с точностью до 0,01-0,03 В - на всех стало в пределах 13,54-13,58 В. Через балансиры перетекания тока номиналом более чем 0,7-0,8 А при такой разнице напряжений не заметил (что относительно немного, допустимо до 5 А).

Фото сборки (монтаж немного неаккуратный, просьба не обращать внимание):


Я это все к чему - считаю активные балансиры очень полезным элементом в последовательных сборках. В этом я солидарен с @Альтермолог и всем рекомендую их по возможности применять (по крайней мере, если бюджет позволяет).

 

Воспользовавшись сегодняшним выходным, ночью провел контрольный разряд своих аккумуляторов.
Первый раз такую процедуру проводил больше двух лет назад

АКБ для резервного и автономного питания. Выбор, нюансы, теория и практика - 2

В этот раз повторил всё один-в-один, но так как разряд начал пораньше, пришлось просыпаться по будильнику в четыре утра.
За 7 часов 15 минут разряда током чуть меньше 0,1С, контроллер насчитал 133 А*ч
(в прошлый раз было 138 А*ч)

Режим эксплуатации системы изменился мало- всё тот же ШИМ контроллер, напряжение заряда установлено 27,4 В, раз в одну-две недели повышаю днём на 3-4 часа до 29,4 В, или вечером прогоняю цикл зарядным инвертора.
Контроллер переключает питание дома с внешней сети на автономную при напряжении 26,5 В,
при 24,0 В возвращается на внешнюю.
За два с половиной года эксплуатации было несколько длительных отключений внешней сети, днём это проходило вообще незаметно, после отключений в вечернее и ночное время, старался сразу после возобновления питания дать полную зарядку.

Разбежки по напряжению между аккумуляторами нет, или по крайней мере мой мультиметр её не видит.
Раз в год для успокоения совести менял местами аккумуляторы, пару раз заряжал 12-ти вольтовым зарядным, соединив параллельно.

Понимаю, что балансир штука полезная, но что-то никак руки не дойдут.

Вот такие результаты за прошедшие два с лишним года.

 

Надеюсь и третье КТЦ переживёте.
Кстати судя по цифрам ёмкость не упала и соответствует данным производителя.
Поставил точку для наглядности, кстати, чтобы Вы понимали это разряд на 70%.

 

Не стал всё цитировать. Начну с того, что в теме автономного питания лучше оперировать не сборкой батарей из батарей, а батареей из ячеек, например 2Вольтовых (для свинцово-кислотных). Именно потому, что сложно добиться стабильности при циклировании связки 12вольтовых батарей: будут и разные соединения (например между банками внутри батареи - одни, между батареями в связке - другие), и изначально будет разброс между банками, и добиться одинаковости условий по емкости и плотности между всеми банками в 4х разных батареях сложнее.
Далее. Напряжение выравнивания обычно составляет не менее 2,5В для ячейки, иногда даже пишут до 110% от напряжения обычного заряда. Для тюменской тяговой PzS батареи, напряжение заряда 2,4В на ячейку. Таким образом, для батареи на 48В, напряжение выравнивания составит 60-63,3В при нормальных условиях. И при 58,8 действительно мало что поможет, особенно если не знать, что внутри выпирающей по вольтажу 12вольтовой батареи происходит, может там давно уже накрылась одна банка и ее пора выкидывать.
Далее. Процесс выравнивания, это не только подать выравнивающее напряжение и смотреть за пузырьками, надо параллельно замерять плотность в банках, следить за уровнем электролита и температурой. И реагировать на это. Тут уже есть практические ньюансы - например в банке высотой 1метр, при процессах заряда/разряда без кипения, плотность вверху около пробки может отличаться из за медленного перемешивания большого объема электролита. Это тоже надо как-то учитывать.
В общем при долгом использовании, при недостаточном циклировании (не смогли подзарядить, заряжали не до конца), и периодически для профилактики сульфатирования, выравнивание для свинцово-кислотных необходимо. Вот для примера rolls'ы: http://support.rollsbattery.com/support/solutions/articles/430-corrective-equalization-instructions

добавочка: циферки напряжений для роллсов: http://support.rollsbattery.com/support/solutions/articles/428-state-of-charge-charging-flooded-lead-acid-batteries

 

Малоемкий стал таким, потому что он наиболее сульфатирован. После выполнения обычного цикла зарядки, произойдет то, как вы написали: напряжение на нем подпрыгнет и зарядное прекратит зарядку, оставив остальные недозаряженными.
При выравнивании, высокое напряжение и кипение позволит пластинам десульфатироваться (хотя бы частично, понятно что процесс малообратим, особенно в запущенной стадии), и при этом позволит заряжаться соседним аккумуляторам. Выравнивание останавливается, когда в ячейках перестает повышаться плотность (т.е. дальнейший процесс уже просто бесполезное кипячение), а также если повысилась температура электролита более 40-50градусов. Это позволяет не испортить батарею.

 

А чем собственно "обычный цикл зарядки" отличается от выравнивающего заряда? Я не беру сейчас панцирные, тяговые и прочие АКБ для тяжелых условий, которые можно и кипятить и недозаряжать и даже иногда переплюсовывать, что не гарантирует им мгновенную смерть.
Я беру для примера гелевые или AGM 12-ти вольтовые АКБ, которые также часто ставят в резервное питание.
Каждый цикл заряда этих "обычных" АКБ оканчивается зарядом в режиме CV, т. е. поддержка максимально возможного для них напряжения в течение часа (нескольких часов). Это и есть "выравнивающий заряд".
Вы приводите пример даже не выравнивающего заряда, а просто полу-КТЦ, когда во время заряда надо следить на плотностью в банках например. Каждый день так возиться не будешь. Может быть и периодичность такого выравнивания такая же как при КТЦ. Если это так тогда проще раскоммутировать всю цепь и зарядить нормально каждый АКБ не надеясь на то, что плохим надоест кипеть и они начнут делиться напряжением с остальными.
То что вы предлагаете это очень плохой компромисс, который могут выдержать только изначально очень качественные и надежные или специально для этого созданные АКБ.

Ок, Вы пИшете в теме про "автономное питание", а я в теме про "резервное питание".
В резервное питание чего только не ставят и применять советы по эксплуатации панцирных 2-х вольтовых батарей к гелевым или AGM конечно неправильно.