Тяговые аккумуляторы

Общая информация

  1. АКБ с впитывающим стекломатом (AGM). Для стабилизаСвинцово-кислотная АКБ, в котором свинцовые пластины погружены в кислотный электролит. Отличаются большим весом и плохой переносимостью глубокого разряда.
  2. АКБ с впитывающим стекломатом (AGM). Для стабилизации циклов заряда – разряда в АКБ установлен стекловолоконный сепаратор, который впитывает электролит. В результате аккумулятор не теряет производительности после нескольких сотен циклов заряда-разряда. Герметичен, виброустойчив, не требует обслуживания, чувствителен к перенапряжению.
  3. Гелевая АКБ ( GEL ), в которой электролит загущён до уровня геля. Устойчив к механическим воздействиям и вибрации, выдерживает глубокий разряд и воздействие крайних температур (-30 – +60С). Из кислотных АКБ способен обеспечить наибольшее количество циклов заряда – разряда и наименьший саморазряд. Главным недостатком АКБ типов 1 – 3 является большой вес. Важным достоинством этих устройств является относительно низкая цена по сравнению с Li-ion АКБ.
  4. Литий-ионная (Li-ion) АКБ. Переносчиком заряда является ион лития, несущий положительный заряд и способный проникать в кристаллическую решетку реагента. Литиевая АКБ герметична, виброустойчива, имеет относительно малый вес и низкий уровень саморазряда (5 – 10%/год), способна работать при температурах от -30 до +60С.

Положительные и отрицательные стороны тяговых аккумуляторов

Недостатки тяговых АКБ:

  • В большинстве своем это габаритные устройства со значительной массой;
  • Высокая стоимость.
  • Для зарядки необходимо специальное ЗУ, которое также стоит немало.
  • Емкость зависит от температуры эксплуатации;
  • Не могут дать ток выше номинальной емкости даже кратковременно.

Достоинства:

  • Обеспечивают длительное автономное питание устройствам;
  • Хорошо переносят глубокий разряд;
  • Длительность эксплуатации. Средние показатели 500-600 циклов, распространены модели до 1500, срок службы до 25 лет.
  • Незаменимы в своем роде.

Стартерные АКБ

Это аккумуляторы, которые применяются в легковых и грузовых машинах, у них есть одна основная задача — запуск двигателя. При запусках они отдают очень большой ток – который получил название «пусковой».

На бортах батареи можно его рассмотреть, он колебл

На бортах батареи можно его рассмотреть, он колеблется от 250 до 1000 Ампер, это один из основных показателей батареи, наряду с напряжением (зачастую оно около 12,7Вольта), а также емкостью – измеряется в Ампер * часах (на многих авто самые популярные показатели 55 – 65 Ам*ч).

Такие АКБ очень чувствительны к глубоким разрядам, их не рекомендуется разряжать ниже 10Вольт. Если разрядили несколько раз ниже этого показателя (примерно 20 – 30 раз) – аккумулятор можно выкидывать, потому как, он потеряет большую часть своей емкости.

То есть если утрировать – стартерный АКБ запускает движок, отдавая просто фантастический ток, а дальше заряжается, восполняя затраченную энергию от генератора. Не любит глубоких разрядов и быстро выходит из строя от них.

Отличие от стартерных

Главное отличие тяговых аккумуляторов от стартерных моделей заключается в строении токоотводящих пластин электрода. В пусковых батареях они тонкие, но их много. Большая поверхностная площадь позволяет быстро отдать много тока, что важно при пуске двигателя. В тяговых аккумуляторах, напротив – пластины более крупные и заметно толще.

В результате реакция серной кислоты и рабочего состава пластин протекает медленнее, из-за чего нет возможности отдать много тока сразу, но длительность процессов, образующих ток, несопоставимо дольше, чем у батарей с тонкими решетками. Массивные пластины, помимо продолжительных электрохимических реакций, имеют гораздо больший срок службы, они менее подвержены износу и сульфатации.

Тяжелые внутренние элементы требуют соответствующей наружной конструкции, поэтому тяговые батареи упакованы в монолитный жесткий корпус, изготовленный из эбонита или высокопрочных полимеров.

Примеры моделей тяговых АКБ

Рассматривать модели тяговых АКБ для автомобилей, скутеров или моторных лодок в рамках этой статьи не имеет смысла. На сайте не раз были обзоры производителей аккумуляторов, где были представлены такие модели. Поэтому рассмотрим, какие тяговые аккумуляторные батареи предлагают некоторые отечественные предприятия для складской техники.

Ниже приведены примеры тяговых аккумуляторов, выпускаемых тремя отечественными предприятиями.

Тюменский аккумуляторный завод

В группе тяговых аккумуляторных батарей предлагаются следующие модели.

  • 24 вольта. Ёмкость составляет от 210 до 1200 Ач. Тип PzS.
  • 40 В. 70─120 Ач. PzS.
  • 48 В. 210─1200 Ач. PzS.
  • 80 В. 210─1200 Ач. PzS.

Курские аккумуляторы

Курские аккумуляторы

Курское предприятие предлагает следующие тяговые АКБ.

  • Серия ТНЖ и ТНК. Ёмкость 250─950 Ач. Назначение ─ безрельсовый напольный транспорт.
  • Серии ТНЖШ и FLM (никель-железные), ТНКШ и KL (никель-кадмиевые). Ёмкость 350 до 550 Ач. Для питания электромоторов рудничных электровозов.

Великолукский аккумуляторный завод

Великолукский аккумуляторный завод

Здесь тяговые батареи представлены в серии FL/FH.

  • FL 500 МР, FL 350 MP. Для рудничных электровозов.
  • FL 300 ВМР, FL 250 P, FL 350 II КР, FL 500 К P, FL 400 P, FL 450 P. Для напольного безрельсового электротранспорта.

Устройство: в чем сходство и различие

Сначала про сходства:

  • Оба вида аккумуляторов и стартерные, и тяговые имеют один принцип использования химической реакции для преобразования химической энергии в электрическую.
  • Они имеют похожую конструкцию.
  • Используются те же материалы для изготовления пластин и получения электролита.

Но в связи с разницей в их назначении:

  • стартерные предназначены для отдачи большого количества энергии в короткий период времени;
  • тяговые для отдачи электричества небольшими порциями, но длительный период времени.

Отсюда есть различия в конструкции и вариантах работы:

Пиковые нагрузки. Стартерные имеют более тонкие пластины с большой площадью контакта электродов с электролитом. Это делается для того, чтобы в пиковые нагрузки отдать больше энергии. Тяговые имеют более толстые пластины именно для растягивания запаса химической энергии в процессе отдачи.

Количество циклов заряда-разряда. Тяговые сильно выигрывают в количестве циклов заряда-разряда именно из-за своей конструкции.

Чувствительность к глубоким разрядам. Стартерные вообще не рекомендуется разряжать больше чем на 30% так как при этом может пройти сильная сульфатация, потеря емкости и разрушение пластин.

Габариты и вес. Тяговые массивнее и тяжелее чем стартерные.

Особенности тяговых АКБ

Основным отличием тяговых аккумуляторов от привычных нам автомобильных стартерных батарей является их режим работы. Если стартерный аккумулятор отдаёт высокий пусковой ток только при запуске двигателя, то тяговая АКБ обеспечивает электромотор током в течение всего времени его работы. Проще говоря, тяговые аккумуляторные батареи работают в постоянном режиме заряд-разряд. Стартерные же, отдав ток при запуске, затем заряжаются от генератора работающего двигателя.

Поэтому основным требованием, которое предъявляетс

Поэтому основным требованием, которое предъявляется к батареям тягового типа, является устойчивость к глубокому разряду. Ведь в процессе работы они в среднем разряжаются до 80% от своей номинальной ёмкости. Затем их ставят на зарядку и процесс повторяется. Отсюда вытекает и ещё одно требование. Тяговые АКБ должны держать номинальное напряжение и отдавать заявленный ток до момента практически полной разрядки. После глубокого разряда они должны легко восстанавливаться без потери ёмкости.

Из сказанного можно сделать вывод, что стартерные автомобильные аккумуляторы не могут использоваться в роли тяговых. Для них чувствителен глубокий разряд, поскольку после него они теряют часть своей ёмкости. А вот некоторые разновидности тяговых АКБ вполне могут использоваться в роли стартерных. Мы рассмотрим их ниже.

Зарядка тягового АКБ

Правильная зарядка положительно влияет на скорость зарядки и долговечность аккумулятора.

Рекомендуется заряжать аккумулятор обязательно на 100%.

Стадии зарядки

Существует три стадии зарядки:

  1. Насыщения – ток в эту фазу должен быть высоким. В этот момент АКБ хорошо усваивает энергию до 80% емкости заряда.
  2. Следующая стадия – фаза поглощения при ней аккумулятор потребляет только тот ток, который усваивается. Соответственно ток заряда должен уменьшаться. Длительность этой фазы зависит от глубины разряда. Чем он был глубже, тем фаза дольше. Процесс длится почти до 100% заряда АКБ.
  3. Последняя стадия – фаза стабилизации. Ток заряда снижается до минимальных значений и становится поддерживающим. Слишком большой приводит к ускоренному старению пластин, слишком малы к сульфатации. Для разных видов аккумуляторов он разный. Стабилизацию батарей с жидким электролитом проводят каждые 20-50 циклов. Она уменьшает количество кристаллов сульфата свинца. У гелиевых АКБ этой фазы нет.

Чрезмерный заряд

Приведет к тому, что лишний ток пойдет на разложение воды на водород и кислород – каждый у своего электрода. Аккумулятор «закипит». Если помещение плохо проветривается, то скопившаяся гремучая смесь может взорваться от искры или открытого огня.

Обслуживание тяговых батарей

Учитывая тот факт, что такие батареи работают в очень жёстких условиях потребления электричества, безотказность эксплуатации их может быть обеспечена только в том случае, если обслуживание АКБ будет производиться вовремя.

Прежде всего, тяговые аккумуляторы нуждаются в периодической зарядке. Выполнять эту процедуру следует с использование специальных зарядных устройств, а для обеспечения противопожарной безопасности помещение должно быть оборудовано мощной вентиляционной системой.

Контроль за уровнем и качеством электролита, также является важнейшим профилактическим мероприятием для тяговых моделей АКБ. При наличии отклонений от нормы, производят нормализацию плотности элеткропроводящего состава либо его полную замену.

Маркировка и характеристики тяговых АКБ

Иностранные:

PzS – панцирные по стандартам DIN – Германия;

PzB – панцирные по стандартам BS- Британия;

PzV – с гелевым наполнителем.

Отечественные:

  • Тюменский завод — тип PzS различной емкости и напряжения;
  • Курский завод выпускает серии ТНЖ и ТНК различной емкости для напольного транспорта, серии ТНЖШ и FLM (железо-никелевые), ТНКШ KL (никель-кадмиевые) для питания шахтного транспорта.
  • Великолукский завод выпускает серии FL/FH различных параметров для напольного транспорта и рудничных электровозов.

Виды тяговых аккумуляторных батарей

Современная отечественная и зарубежная промышленность выпускает для потребителей разные типы тяговых аккумуляторов. По технологии, это щелочные батареи и кислотные. Последние представляют собой, по сути, свинцово-кислотные форматы, так как в них используют свинец и электролит на серной кислоте.

В щелочных применяют никель-железные пластины, на заливку которых идёт специальный раствор щелочи. Их считают очень надёжными даже в самые большие морозы, однако цена таких аккумуляторов в несколько раз превышает стоимость свинцовых, а их зарядка сопровождается едким паром. В силу этого экологического аспекта сфера их применения сейчас немного уже, чем её демонстрируют прочие батареи.

В последнее время входят в моду тяговые аккумулято

В последнее время входят в моду тяговые аккумуляторы, которые основаны на новых технологиях AGM и GEL. Они отличаются компактность, высокой энергичностью, а также, увы, огромной ценой.

Современная промышленность продолжает всячески совершенствовать такие АКБ. По мнению экспертов, уже в ближайшие десятилетия на первый план по своей надежности, эффективности и доступной цене уверенно выдвинутся литиевые аккумуляторы.

Использование для пуска автомобильного двигателя

Важно! Тяговые батареи теоретически можно использовать в качестве стартовых, но их максимального тока едва хватит для пуска. Батареи, способные обеспечить необходимый ампераж вряд ли поместятся под капотом.

Для пуска двигателя требуется ток от 240 до 600 A, такие показатели кратковременно выдает обычный автомобильный АКБ на 60Ah (в зависимости от марки). Если же пытаться запустить мотор тяговой батареей, понадобится устройство с номинальной емкостью около 260Ah, которое поместиться далеко не в каждый багажник, не говоря о месте под капотом.

Эксплуатация

Условно процедуры эксплуатации и обслуживания можно разделить на четыре группы – ежедневные, еженедельные, ежемесячные и ежегодные операции.

Ежедневные операции:

  • зарядить батарею после разряда;
  • проверить уровень электролита и при необходимости откорректировать его, долив дистиллированную воду.

Еженедельные операции:

  • очистить батарею от загрязнений;
  • провести визуальный осмотр;
  • провести выравнивающий заряд (желательно).

Ежемесячные операции:

  • проверить исправность зарядного устройства;
  • проверить и записать в журнал значение плотности электролита на всех элементах (после заряда);
  • проверить и записать в журнал значение напряжения на всех элементах (после заряда).

Ежегодные операции:

  • измерить сопротивление изоляции между батареей и корпусом машины. Сопротивление изоляции тяговых батарей в соответствии с DIN VDE 0510, ч. 3 должно быть не менее 50 Ом на каждый вольт номинального напряжения.

Вообще говоря, долив воды требуется примерно 1 раз в 7 циклов (1 раз в неделю при односменной работе), но проверка требуется после каждого заряда, так как вода расходуется неравномерно.

Маркировка

Различают следующие типы маркировки:

  • PzS, OPzS. Мало обслуживаемые тяговые АКБ, положительные решетки которых имеют специальную оплетку (панцирь). Назначение панциря предотвращать осыпание активной составляющей электрода.
  • PzV, OPzV. Также панцирные плюсовые решетки, но вместо жидкого электролита используется желеобразный (GEL).
  • Жидкий электролит (вода, серная кислота), поверхностный принцип токоотвода. Отличительная особенность – поверхность положительных электродов в 10 и более раз превосходит стандартные аналоги. Обладают огромной емкостью (более 2000 Ah) и максимальным, как для современных АКБ, сроком службы (больше 25-и лет).
  • Аккумуляторы с сетчатыми стрежневыми плюсовыми пластинами;
  • Пластины такие же, как и в предыдущем случае, а сама тяговая батарея необслуживаемая герметизированная с желеобразным электролитом.
  • P Батареи с такой маркировкой оснащены пластинами из чистого свинца, токоотводящая поверхность максимальна.
  • OP. В аккумуляторе применен жидкий электролит (водный раствор серной кислоты).

Чем отличаются тяговые АКБ от стартерных

Стартерные модели, которые применяют в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания, выполняют одну задачу – запуск двигателя с помощью единовременной подачи большого тока. После этого они подзаряжаются от генератора, восполняя утраченное. Их нельзя полностью разряжать, т. к. после нескольких таких случаев они утрачивают большую часть своей емкости.

Тяговые накопительные батареи предназначены для подачи определенного напряжения длительный период времени. У них нет высокого «пускового» тока, как у стартерных. Зато они легко переносят полную разрядку, хотя рекомендуется оставлять не меньше 5% от общего объема. Их применяют для постоянного питания электродвигателей на автомобилях, спецтехнике и приборах.

Такие образцы устойчивы к длительным нагрузкам, могут работать часами и даже сутками. Все зависит от емкости установки и потребления двигателя. Также легко переносят низкие и высокие температуры, что расширяет сферу их применения.

Что такое тяговый аккумулятор

Принципиально тяговая АКБ не отличается от обычного кислотного элемента питания, но для того чтобы аккумулятор получил определённые качества в его конструкцию вносятся некоторые изменения.

Прежде всего, у таких изделий повышается устойчивость к глубоким разрядам. Количество циклов заряд/разряд также является одной из важнейших характеристик.

Чтобы пластины не рассыпались и не покрывались оксидным слоем, свинцовые решётки делаются большей толщины, а в состав металлического сплава вводятся легирующие элементы. Корпус батареи изготавливается из высокопрочного пластика, который также обладает минимальными значениями электропроводности, что позволяет снизить саморазряд АКБ.

Существует несколько основных типов аккумуляторов этого типа, поэтому прежде чем приобрести новую батарею рекомендуется ознакомиться с основными характеристиками каждой из них.


Тяговой АКБ

Чем отличается тяговый аккумулятор от стартерного

Использовать вместо стартерного аккумулятора тяговый, не всегда представляется возможным. Это ограничение действует в том случае, если тяговое устройство используется для устройств небольшой мощности, например, для лодочных моторов.

Более мощные устройства на 12 Вольт, которые могут обеспечить электроотдачу в несколько сотен Ампер могут использоваться для запуска двигателей автомобиля. Некоторые отличия присущи только определённым типам АКБ.

Гелевые. Гелевые тяговые аккумуляторы, в отличие от стартерных, обладают меньшими разрядными токами. По этой причине важно не перепутать различные модели при покупке АКБ для автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.

Тяговые изделия этого типа более устойчивы к глубокому разряду, но расходовать его на 100%, даже при использовании батарей высокого качества, не рекомендуется.

Свинцово-кислотные. Батареи этого типа могут использоваться как в качестве стартерных АКБ, так и для постоянного подключения к мощным потребителям электричества.

При эксплуатации на электропогрузчиках и другой технике применяются свинцовые АКБ с усиленной решёткой, в которую при производстве добавляются легирующие элементы.

Литий-ионные. Литий-ионные аккумуляторы, по причине высокой цены, в качестве стартерных батарей для машин практически не используются, но для электромобилей им альтернативы нет.

Изделия обладают большим запасом прочности, низким саморазрядом и отсутствием эффекта памяти. Установленные на электромобили литий-ионные батареи могут обеспечить запас хода до 400 км.

 Лодочный
Лодочный

Классификация

Из-за схожести с обычными автомобильными аккумуляторами (стартерными) у этих моделей такая же классификация:

  1. Свинцово-кислотные. Пластины (анод, катод) изготовлены из свинца, а электролитным веществом является кислота. Требуют обслуживания, отличаются невысоким потенциалом перезаряда. Самый распространенный вариант.
  2. Гелевые. Электролит представлен в форме густого вещества, поэтому такие АКБ не обслуживаются. Чаще всего используют селикагель, у него наиболее подходящие характеристики. Отличается невозможностью протечек.
  3. Серебряно-цинковые. Отличаются возможностью передавать токи большой силы. Применяются в военной технике и авиации, космических разработках.
  4. Никель-кадмиевые. В основном используются для питания передатчиков. Особенность — в большом ресурсе рабочих циклов и уровне отдаваемого напряжения.
  5. Литий-полимерные. Усовершенствованный вариант, роль электролита выполняет полимерный материал. Их используют для различной цифровой техники, радио, мобильных телефонов.

В эту классификацию вошли самые популярные конструкции тяговых накопительных батарей. Существуют и другие разновидности, но они предназначены для выполнения специальных задач.

У нас можно выбрать продукцию самых надежных и удобных для применения моделей от фирмы Deka. В ассортименте тщательно подобраны АКБ с длительным сроком эксплуатации, защитой от протечек, самовозгорания и других критических ситуаций.

Устройство тяговых АКБ на основе лития

Литий-ионные батареи состоят из оксида металла в качестве катода, пористого углерода в роли анода и токопроводящего электролита. Химический состав Li-ion аккумуляторов бывает разным. Для повышения удельной энергоемкости и улучшения эксплуатационных характеристик элементов питания производители экспериментируют с материалами для катода и анода.

В сочетании с графитовым анодом используются катоды из оксида кобальта LiCoO2, литий-марганцевой шпинели LiMn2O4, оксида литий-никель-марганец-кобальта LiNiMnCoO2 (NMC), литий-железо-фосфата LiFePO4 и других материалов. Наилучшие характеристики имеют тяговые батареи типа LiFePO4 и NMC. Они собираются из отдельных аккумуляторов, имеющих вид цилиндров, призматиков или пакетов.

Соединение осуществляется по определенной схеме – в зависимости от необходимых значений емкости и напряжения батареи. Управляющая электроника в виде BMS платы (Battery Management System) обеспечивает безопасную и долговечную работу батареи, не допуская ее перезаряда, токовых перегрузок, перегрева и других опасных состояний. Система управления и балансировки ячеек регулирует процесс разряда и разряда элементов, не допуская преждевременного износа батареи.

Правила эксплуатации тяговых аккумуляторов

Основные правила хранения и эксплуатации тяговых АКБ практически такие же, что и для обычных аккумуляторов. Если действовать по испытанному принципу «Береженого и Бог бережет», обеспечив им нормальный уход и постоянную профилактику, такие тяговые аккумуляторы способны успешно действовать многие годы.