Щелочные аккумуляторы для автономных систем

Кулонометрическая эффективность никелькадмиевых сильно зависит и от тока заряда и от текущей степени заряжености. При около С/1 (и заряде до полной емкости) - около 80 процентов, при частичной заряжености (до около 70% емкости, но при ? токе) - почти 100%.

При С/5 - около 60%, при С/10 - около 55%, при С/20 - меньше 50%. (средние значения с https://www.powerstream.com/NiCd.htm)

Энергометрический кпд меньше кулонометрического имхо на соотношение напряжений заряда и разряда - где-то на 20 процентов. Итого при использовании в диапазоне заряжености до 70 процентов от номинальной емкости и оптимальном токе заряда (а возможен и быстрый заряд от мощного источника за 1..3 часа при контроле температуры и давления) - энергометрический кпд имхо может быть около 75..80 процентов.

 

Но при использовании режимов с частичной заряженостью нарастает разбаланс заряжености элементов батареи - надо применять автоматические балансиры или хотя бы вручную иногда подравнивать и обязательно вешать контроль переразряда любого из элементов батареи.

Контролер переразряда на много элементов просто делается из трансформатора многообмоточного. Все вторичные обмотки через диоды подключаются к элементам батареи и в первичную обмотку даются тестовые импульсы чтобы они трансформировались во вторичные обмотки с напряжением меньше напряжения открытия диода при достаточном напряжении на каждом элементе. Если на любом элементе напряжение упадет ниже порога - диод в той обмотке начнет открываться и в первичной цепи будет дополнительный расход энергии - его просто зафиксировать даже стрелочным амперметром и др. или преобразовать в сигнал для отключения нагрузки от батареи.

Типовой относительно низкий кпд на щелочные акб имхо пишут для целевого использования в виде транспорта дешевой энергии в акб (зарядить шахтерский светильник от сети и носить светить по шахте максимально долго) - тогда для максимизации отношения энергии к весу и цене надо после зарядки иметь заряженые элементы до номинала (максимума) - а это долгий и относительно малокпдшный заряд последних десятков процентов емкости.

А для режима буферизации дорогой энергии с максимальным кпд - надо заряжать до меньшего значения заряжености. Никелевые такое переносят без особого вреда, а вот свинцокислотные у которых тоже высокий кпд при заряде от больших уровней разряжености от такого быстро подохнут.

 

F_Tao давал ссылку в этой же ветке. Люди мерили КПД по току реальных аков. Ничего нету даже близкого. А зависимость получилась совсем другая. Сейчас заряжаю 10ТНКШ-550 малым током заряда (15А, зарядник больше не дает). Близко к 50% заряда. Заряд принимается очень хорошо. Никакого нагрева, никакого водорода. Пробовал 30А в течении 10 мин дольше не мог, греется зарядник, ничего не изменилось. Сделал вывод для себя- КПД под 100%. А в сказки про отсутствие заряда от малых токов не верил никогда.

 

Так какая текущая степень заряжености ? 550 ач батарею заряжать до 70 процентов током 15а надо десятки часов. Все это время кулонометрическая эффективность может быть выше 90 процентов. Вот когда заряженость будет больше 80 процентов - тогда еще раз померять кулонометрическую эффективность дальнейшего заряда.

 

"Заряд никель-кадмиевых аккумуляторов проводят током, численно равным (0,2 Сн) А, в течение 8 часов, разряд током численно равным (0,2Сн) А, в течение 5 часов до конечного напряжения не менее 1,0 В."
или так:
Режим заряда:

140А, 6 час​

Режим разряда:

5 час, 110А, 1В​

Это 62-65% по току, при всего-то 0,2С
Возможно мизерными токами КПД будет существенно выше, но ... тема-то вроде про автономку, а здесь токи хотя и не автомобильные, но таки не фонариком светодиодным баловаться.
Причём, главным образом, это относится к заряду - вот вышло солнышко на пару-тройку часов, а взять его не получится, либо времени не хватит, а если солнечных батарей много, так КПД АКБ напомнит о себе в полный рост.
Как-то так.

 

Сейчас зашел и проверил, начался электролиз, напряжение перевалило за 14В. Потом когда будет время проверю импульсный заряд, или что-то типа качелей.

 

Знакомые песни лиферных манагеров, производящих золотые шкафы с аж 3КВтЧ запасом энергии, поэтому вынужденные циклировать их аж 10 раз на дню. Система планируется как 80ТНКШ-550. Пока приобретено только 42ТНКШ-550. На 10 проверяется реальная емкость и делаются соответствующие выводы, т. к. батареи 2009 года, но не бывшие в эксплуатации. Ссылки на реальные замеры кпд по току никель-кадмиевых давал F_Tao...

80*1.2В*15А (при 30А результат был примерно тот же) хороший у вас светодиодный фонарик, ну и конечно 3КВтЧ золотой лиферный шкаф это самая автономная автономия. Предварительные выводы которые сделал для себя. Щелочные заряжаются любыми в том числе малыми токами будучи в сильно разряженном состоянии. КПД близок к 100%.

 

Это похоже цитаты из древних книжек написаных совками при принудительном труде (рабском). Свободные капиталистические буржуины пишут про режимы заряда никелькадмиевых в пределах С/5 (обычные режимы) С/3 (ускореные режимы) и до С/1 (быстрые режимы) (https://batteryuniversity.com/learn/article/all_about_chargers). Но рекомендуют заряжать их ускоренными и быстрыми режимами с контролем температуры и давления. За 3 часа можно зарядить еще в среднем ускореном режиме. Конечно батарея имхо должна быть нормально переносящая такие режимы вместо все еще как-то действующих макетов никелевых батарей произведенных из грязных компонентов с металургических комбинатов такими же рабами промывавшихся два десятка лет водой из канавы и заливаемых технической щелочью и потом эпически пенящихся при заряде в режиме С/3 и более.

http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_nickel_based_batteries
A fast charge also improves charge efficiency. At a 1C charge rate, the charge efficiency of a standard NiCd is 91 percent, and the charge time is about an hour (66 minutes at an assumed charge efficiency of 91 percent). In comparison, the efficiency on a slow charger drops to 71 percent. At a charge rate of 0.1C, the charge time is about 14 hours.

 

Не верю!(с)
Дайте реальные цифры в втч плиз (если есть), а не на глазок.

 

Это наверное таки кулонный кпд. А джоулевый будет поменьше.

Седня включил радиоприемник и начал прослушивание радиовещания. Через часа 2 че-то громкость пропала и настройка сбилась. Оказывается забыл подключить внешнее питание. А тама и ручной генератор стоит и от него и как выяснилось со входа внешнего питания заряжаются 2 акб имхо никель-кадмиевых типоразмера ааа (без маркировки). Где-то на неделе зарядились при подаче внешнего питания на 3..5 часов и теперь разрядились. Так они и от генератора быстро заряжаются за десятки секунд и минуты на сравнимое время для прослушивания радио на матюгальник или большее время на наушники и если заряжены от внешнего источника - хватает на больше часа для питания матюгальника 2 ом внешнего вполне громко. При этом большую часть времени находятся в разряженом состоянии. Приемник куплен много лет назад у китайцев из-за ручного генератора.

 

Не верите и правильно. Выводы делал для себя. Специально с приборами не заморачивался, задача стояла другая. Определить реальную емкость. А вывод сделал мимоходом. Если нет электролиза в начале, нет разогрева и т. к. закон сохранения энергии никто не отменял- вывод КПД достаточно большой. Он конечно не 100%, но и не 50. Опять же повторюсь, вывод сделал для себя. Верить или не верить выбор ваш. Ну а то что джоулевый КПД будет меньше тут думаю будет понятно всем.

 

При любых ускоренных и быстрых темпах никель-кадмий ощутимо греется (или уже сделали не греющиеся?) - что и означает КПД сильно отличный от 100%.
Ну вот сами пишите - "Контроль температуры и давления" это в автономке? Кто и как будет контролировать? Ну тогда точно придётся поработать "рабом лампы"...
Не будет никто из реальных пользователей ничего контролировать, никогда! Нас с Вами я в расчёт не беру. Поэтому все Ваши рассуждения о том, что может быть в теории хороши только для теории, а на практике С/5 а больше - на свой страх и риск. И не один продавец систем (АКБ-х) в твёрдом уме не даст Вам гарантий на режимы свыше С/5, а напишет туманно - мол возможно, но все характеристики будут для С/5.
zvkran, я оперирую открытыми данными производителя, при всём уважении, не верить им (в лучшую сторону) нет смысла. Что до Вашей сборки 80ТНКШ-550 это интересно, но опять Вы говорите не про новые АКБ, а про нечто, что можно иногда по случаю перехватить ... я рад за Вас, но большинство не имеет возможности перехватить где-то АКБ-шек на халявку. А если у всех будет доступ к такому ресурсу, то Вам может не хватить . Все сравнения логично производить на новых АКБ и реальных ценах.

 

Это при степенях заряжености выше 70 процентов где-то когда кулонометрический кпд падает. Еще может греться от омических потерь - но это при плохом состоянии батареи уже имхо.

Имхо обычно прикладные применения никелевых акб это транспорт дешевой энергии - а из-за дороговизны и плохих удельных характеристик по массе их хочется при этом заряжать на полную емкость и они начинают сильно греться при ускореных зарядах до полной емкости. По нагреву собственно их и отключают зарядники обычно или по росту давления в конце заряда. А тута для буферного хранения с максимальным кпд их надо заряжать до части емкости и тама кпд повыше по определению и нагрева поменьше.

Конечно использование в режиме заряда до части емкости повышает цену на батарею еще больше - процентов на 30 и более.

 

Ок. А где-то есть данные по такого рода АКБ по циклированию в режимах неполного заряда и неполного разряда?
Меня смущает специализация этих АКБ - ТЯГОВЫЕ, т. е. полный (до определённого уровня) разряд.

 

Много видел полезного в статьях на батарейном университете - https://batteryuniversity.com

А разряжать никелевые лучше полнее - иначе у них от малых разрядов копится вредная рекристализация приводящая к трудновосстановимому падению емкости - почти как у свинцокислотных при отсутвтвии полного заряда, только существенно медленее.

Желательно производить тренировочно-восстановительные разряды глубокие хотя бы раз в 3 мес - сначала током 1с до 1в, потом около 5 часов до около 0.6в на ячейку.