Akumulatory - trochę teorii w praktyce

Wiedza nie boli - jej brak czasami mocno kopie nas w tyłek

Nie lubię teorii. Mam dość często wrażenie, że w większości to tylko nieudolny opis rzeczywistości wymyślany na potrzeby doktorów, docentów i profesorów. I dla gnębienia studentów - co oczywiste.

Ale nie ma co ukrywać - nic jeszcze lepszego w  nauce nie wymyślono. Co prawda dzisiejszy internet dostarcza nam  nieco innego sposobu poznawania świata - setki, tysiące, miliony jednostkowych pozytywnych i negatywnych doświadczeń w każdej niemal dziedzinie: gotowaniu makaronu, czyszczeniu twardego dysku, rozsady pomidorów, tuningu samochodu, pisaniu kryminałów, robienia sera i miliona innych potrzebnych  i całkowicie zbędnych czynności w naszym krótkim przecież (w stosunku do wieczności) życiu. Po lekturze części z nich można sobie wyrobić jako takie pojęcie co sprawdzi się w praktyce a co jest naukawym bełkotem.
Teoria wciąż jednak dominuje jako źródło podstawowej wiedzy i póki na zaliczeniach z obwodów RLC raczej trzeba udowodnić znajomość teorii pola a nie treści  filmików z youtube.com to na razie pewnie tak zostanie.

Literatura ładowania i rozładowania akumulatorów kwasowo- ołowiowych jest bogata. A jednocześnie dość trudno trafić na dobre 1-2 stronicowe  kompendia wiedzy zawierających główne i najważniejsze elementy podstaw teoretycznych na temat akumulatorów. To dziwne bo technologia w zasadzie nie zmieniła się od 150 lat. A naukowcy znając dogłębnie procesy zachodzące w akumulatorze nie są w stanie podać jednoznacznie optymalnego sposobu ładowania akumulatorów. Wszystko odbywa się sprawdzoną metodą prób i błędów.
A więc jednak praktyka górą!!!!
Znalazłem coś takiego i takiego pisane prze praktyków. Chętnie przyjmę wskazania innych krótkich!! opisów dotyczących akumulatorów mogących być podstawą algorytmów ładowania akku w mojej nad wyraz inteligentnej ładowarce.

A tu>>>  znalazłem największe forum poświęcone odsiarczaniu akumulatorom kwasowo-ołowiowym. Duża doświadczeń i układów tu opisywanych pochodzi z tego forum.

To co udało mi się wydobyć z istotnych informacji dotyczących akumulatorów (w nawiasie wartości dla akku 12 V) niezbędnych do budowy "inteligentnego" prostownika

- napięcie nominalne celi - 2,1V (12,6V)
- dopuszczalna granica rozładowania 1,75 (10,5V)
- przy pracy buforowej akumulator ładujemy do 2,25 - 2,3 V(13,5-13,8V)
- przy pracy cyklicznej akumulator ładujemy do 2,4 - 2,5 V(14,4-14,8V)
- maksymalna sprawność  ładowania jest w zakresie prądów ładowania 0,01 - 0.1C (C =Ah)
- zalecane maksymalne ładowanie prądem 0,1-0,3C
- czas ładowania > dający 120% pojemności akku
- współczynnik temperaturowy napięcia ładowania -3 do -6 mV/oC (-18 do -36 mV/oC)
dla 0oC napięcie ładowania to 15-15,6V dla 50oC 13,35-13,95V
- sprawność ładowania drastycznie spada powyżej 75% poziomu naładowania (nagrzewanie i gazowanie)
 - akumulator samochodowy pracuje w trybie buforowym z utrzymywanym poziomem napięcia 14,4V
- ładowanie to "rozrywanie" cząstek siarczanu ołowiu - gęstość kwasu siarkowego wzrasta
- pełne naładowanie - zamiast rozrywania cząstek siarczanu następuje elektroliza wody - gazowanie- - najbardziej popularny schemat ładowania CCCV (stały prąd potem stałe napięcie)

- cykl ładowania dla akumulatorów buforowych

Z artykułu>>> praktyków energetyków doświadczonych w użytkowaniu dużej ilości akumulatorów można dowiedzieć się całkiem ciekawych rzeczy:
- przy ładowaniu niewielkimi prądami 0,1C i mniejszymi trzeba "wymieszać" elektrolit dla określenia właściwych napięć. Elektrycznie można to zrobić ładując akumulator do napięcia 2,4-2,5V (14,4-14,8V).
- można rozpuścić duże kryształy siarczanów poprzez ładowanie prądem 0,01-0,02C w ostatniej fazie ładowania (przy możliwie dużym stężeniu kwasu) poprzez dostarczenie sumarycznego ładunku  do baterii w zakresie 120-180%C
>>faza pierwsza - ładowanie stałym prądem 0,1C do napięcia 2,3-2,4V - 6-8h
>>faza druga - ładowanie podwyższonym napięciem (2,4-2,5V) do spadku prądu do 0,01-0,02C - 6-8h
>> faza trzecia- ładowanie stałym prądem 0,01-0,02C by wtłoczyć w akku 130-180% C

przykład akumulator 50Ah
>> faza pierwsza - prąd 5A do napięcia 2,4V - trwa np 6h = 30Ah
>> faza druga - napięciem 2,4V ładujemy aż prąd spadnie do 0,01C - np 10h z Iśr = 2,5A = 25Ah
>> faza trzecia - stałym prądem 0,01C = 0,5 A by uzyskać 130% C (65Ah) > czas = 20h

Z powyższego może wynikać, iż cały pomysł na desulfator to zmodyfikowana wersja fazy trzeciej ładowania odsiarczającego! Trzeba poszperać więcej na ten temat!

Z opisów handlowych tu>>>  producentów akumulatorów i ładowarek też możemy wyciągnąć jakieś interesujące informacje
- trójstopniowy cykl ładowania
>>F1 - stały prąd (0,1-0,2C) do napięcia 14,8
>>F2 - stałe napięcia 14,8 ze zmniejszającym się prądem praktycznie do 0 w ograniczonym czasie
>>F3 - podtrzymanie napięciem 13,6V

- czterostopniowe ładowanie
>> F1 - stały prąd z ograniczeniem napięcia gazowania. kalkulacja czasu ładowania Tf1
>> F2 - jw z tym że czas fazy2 jest proporcjonalny do czasu fazy 1
>> nie ma trybu podtrzymania. Akumulator pozostaje naładowany a raz na tydzień na krótki czas załączane jest napięcie fazy 2 by zapobiec samorozładowaniu

Dla prostowników KEEPPOER podane są następujące fazy ładowania
>> F1 dlaakku głęboko rozładowanych dodawana jest faza wstępna :miękkiego" ładowania tan na oko ok 0,01C
>>F2 faza impulsów wysokoprądowych 0,1-0,2C
>>F3 ładowanie stałoprądowe 0,1-0,2C do jakiegoś napięcia -  14V lub 14,4V  w zimie
>>F4 faza stałego napięcia aż prąd spadnie do 0,01-0,02 C do napięcia 14,4 lub 14,8 w zimie
>>F5 nie opisana dokładnie faza ładowania stałoprądowego prądem 0,01-0,02C
>>F6 pozostawienie akumulatora w spoczynku
>>F7 cykliczne okresowe doladowywanie prądem 0,01-0,02 gdy napięcie spadnie niżej niż 12,6 V

 A to z opisu ładowarki

Tu oprócz wcześniej opisywanych faz pojawia się na wstępie faza odsiarczania która jest impulsowym ładowaniem prądem 0,01-0,02C. Ale oczywiście kłóci się to z opisem praktyków z energetyki bo oni zalecają tę fazę po całkowitym naładowaniu akku tu zaś ta faza jest na początku okresu ładowania. Pojawia się również faza 5 - test naładowania akumulatora czyli czy trzyma napięcie.

A tu jeszcze przykłady cykli faz inteligentnego ładowania akku

Wniosek 1
Już z tych pobieżnych opisów faz ładowania wynika jedno - na pewno potrzeba do tego trochę inteligencji. NANO ze swoim małym rozumkiem jak mniemam winien wystarczyć.

Wniosek 2
Należy zapomnieć o tradycyjnych ładowarkach!!!! Tych ze stałym prądem (lub nastawianym ręcznie) czy tych ze stałym napięciem (najczęściej do 14,4V). One są oczywiście dobre dla nowych i sprawnych akumulatorów oraz tych o które bardzo dbaliśmy w czasie eksploatacji - nie rozładowywane poniżej 30%, doładowywane zimą, nie pozostawiane w stanie rozładowania, generalnie nie zasiarczone.
Natomiast dla przeciętnego użytkownika średnio dbającego o akumulator każdy dowolny prostownik inteligentny - procesorowy z minimum trzystopniowym schematem ładownia (stały prąd,stałe napięcie, podtrzymanie) będzie o klasę lepsze od klasycznych prostowników.
Ot chociażby taki prostownik z Lidla czy Biedronki za 50 - 70 zł.

Oba prostowniki mają dodatkowy tryb impulsowego ładowania przy napięciach akku poniżej 10,5. Nie jest to odsiarczanie a raczej próba przywrócenia do życia zajechanego akumulatora. I dodatkowo tryb zimowy - podniesienie napięcia ładowania fazy 2 do 14,8V. A że tylko 3,8A? Nie szkodzi - można tym naładować 70Ah diesla tylko trzeba trochę poczekać (15-20h) . A jak się komu śpieszy zawsze znajdzie w garażu lub u sąsiada klasyczny prostownik z 10-15A i za 2 h można próbować odjechać. Natomiast z inteligentnym prostownikiem nie grozi już więcej problem przeładowania po zostawieniu na noc włączonego prostownika - u mnie klasyka. I możesz taki prostownik mieć przyłączony na stałe do swojego rzadko używanego pojazdu np traktorka-kosiarki dzięki czemu jest zawsze gotowy do odpalenia. A więc Panowie do Biedronki po prostownik biegiem marsz.

A dla miłośników pięknych i drogich rzeczy zawsze pozostanie możliwość kupienia CTEKa - za 300 - 5000 zł. Ma podobne funkcje plus dodatkowe bajery typu mieszanie elektrolitu, doładowywanie impulsowe, test naładowania czy zasilanie samochodu bez akumulatora. Co kto lubi.

Chyba, że kogoś kręci zrobienie tego we własnym zakresie to zapraszam do dalszej zabawy. Napewno nie będzie tanio - ale ile frajdy!

A więc cd musi nastąpić.....