Fondamenti e caricabatterie al piombo

Catalogo caricabatterie al piombo acido e sigillato 6V, 12V, 18V, 24V, 36V, 48V	GenuineB&B Batterie al piombo acido sigillate	Batterie auto domande frequenti

Caricamento batterie SLA

Tabella dei contenuti

• Nozioni di base
  • Efficienza folometrica
  • Tensione minima
  • Carica ciclica e standby
  • Compensazione della temperatura
• Carica notturna
  • Carica non regolata con trasformatorebasato su trasformatore
  • Carica conica
  • Carica a tensione costante
  • Carica a corrente costante
• Carica veloce
  • Opzioni di ricarica veloce
  • Caricatori a tre fasi

Nozioni di base

Le batterie al piombo acido hanno fatto molta strada. Hanno un numero incredibile di ore-uomo nella ricerca, nella scienza e nella tecnologia di produzione. L’alta tensione, la robustezza, l’infrastruttura e il basso costo faranno sì che rimangano in giro per molto tempo.

Peso Abbiamo visitato almeno 10 fabbriche in Cina. Una cosa interessante che ho imparato è che si può giudicare una batteria sigillata al piombo dal suo peso. Hanno detto: “Se vuoi una batteria più economica, nessun problema, useremo solo piastre più sottili e meno piombo”. Naturalmente le piastre più sottili si guasteranno più velocemente e daranno meno durata. Questo è il compromesso. Tutte le fabbriche di batterie in Cina hanno lo stesso margine di profitto di base, quindi se la batteria è significativamente più economica, ora sapete perché. Si può giudicare la qualità di una batteria sigillata al piombo dal suo peso.

Efficienza coulometrica. Questa è l’efficienza della carica della batteria basata esclusivamente su quanti elettroni spingi dentro. Se si confrontano i watt in entrata con i watt in uscita si deve tener conto del fatto che la tensione di carica della batteria è più alta della tensione di scarica della batteria. L’efficienza di carica coulometrica delle batterie piombo-acido allagate è tipicamente del 70%, il che significa che si devono mettere 142 ampere ore nella batteria per ogni 100 ampere ore che si ottengono. Questo varia un po’ a seconda della temperatura, della velocità di carica e del tipo di batteria.

Le batterie piombo-acido sigillate hanno un’efficienza di carica più alta, a seconda della tensione di carica di massa può essere superiore al 95%.

Tensione minima
Tutto ciò che è superiore a 2,15 volt per cella caricherà una batteria al piombo, questa è la tensione della chimica di base. Questo significa anche che nulla al di sotto di 2,15 volt per cella faràany carica (12.9V per una batteria 12V) Tuttavia, la maggior parte del tempo un highervoltage di questo è usato perché costringe la reazione di carica ad un tasso più elevato. La carica alla tensione minima richiederà molto tempo. Come si aumenta la tensione per ottenere una carica più veloce, la tensione da evitare è la tensione di gasatura, che limita quanto in alto la tensione può andare prima che avvengano reazioni chimiche indesiderate. La tensione di carica tipica è tra 2,15 volt per cella (12,9 volt per una batteria a 6 celle 12V) e 2,35 volt per cella (14,1 volt per una batteria a 6 celle 12V). Queste tensioni sono appropriate da applicare a una batteria completamente carica senza sovraccarico o danno. Se la batteria non è completamente carica è possibile utilizzare tensioni molto più elevate senza danni perché la reazione di carica ha la precedenza su qualsiasi reazione chimica di sovraccarico fino a quando la batteria è completamente carica. Questo è il motivo per cui un caricabatterie può operare a 14,4 a 15 volt durante la fase di carica di massa del ciclo chargecycle.

La batteria al piombo acido di base è antica e un sacco di diversi metodi di carica sono stati utilizzati. Ai vecchi tempi, quando la tensione era difficile da regolare con precisione, le batterie al piombo allagate erano importanti perché l’acqua può essere sostituita. La chimica del piombo acido è abbastanza tollerante al sovraccarico, il che permette alle organizzazioni di marketing di arrivare a caricatori estremamente economici, anche le batterie al piombo acido sigillate possono riciclare i gas prodotti per evitare danni alla batteria finché il tasso di carica è lento. Offriamo una gamma di caricabatterie da poco costosi a molto sofisticati, a seconda delle esigenze del cliente, ma tutti i caricabatterie che vendiamo off-the-shelf sono caricabatterie sofisticati altamente regolati che non possono sovraccaricare la batteria.
Ciclico contro ricarica standby.

Alcune batterie al piombo acido sono usate in una condizione di standby in cui sono raramente ciclate, ma tenute costantemente in carica. Queste batterie possono essere molto longeve se sono caricate a una tensione di galleggiamento da 2,25 a 2,3 volt/cella (a 25 gradi C) (da 13,5V a 13,8V per una batteria da 12V). Questa bassa tensione serve a evitare che la batteria perda acqua durante una lunga carica flottante. Quelle batterie che sono usate in modalità di scarica profonda possono essere caricate fino a 2,45 volt/cella (14,7V per una batteria da 12V) per ottenere il più alto tasso di carica, a condizione che la tensione sia scesa alla tensione di galleggiamento quando la carica è completa.

Tabella dei voltaggi per la carica per uso ciclico. Le tensioni più alte (al di sopra della tensione di gassificazione) dovrebbero essere usate solo su batterie allagate che possono avere l’acqua sostituita:

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Tabella di tensione per la ricarica in standby:

* Si noti che una batteria completamente scarica congela solida a circa 0°C, una batteria completamente carica congela a circa -72°C. Questo è il motivo per cui una batteria scarica non prenderà la carica in condizioni di gelo.

Caricatori non regolati basati su trasformatori

Questi sono i caricatori più economici in circolazione. Consistono in un trasformatore a muro e un diodo. Il trasformatore è progettato per fornire 13-14 volt su una gamma di corrente ragionevole. Il più grande problema con questo approccio è che whenthe corrente si assottiglia, la tensione si alza a 15, 16, 17, anche 18 volt. A queste alte tensioni inizia l’elettrolisi dell’acqua nella batteria. Thesemust non deve essere lasciato a trickle o float carica una batteria, devono bedisconnected quando la batteria è completamente carica. Questo non è un problema con le batterie allagate fino a quando si controlla l’acqua periodicamente e rinfrescarla.Le batterie al piombo acido sigillate possono riciclare i gas generati fino a quando sono in sovraccarico a meno di C/3. Tuttavia, lasciando la batteria per beovercharged anche a C/10 corroderà le piastre se lasciato per settimane atime.
Il trasformatore è così progettato per limitare la corrente mentre thebattery è in modalità di assorbimento. Come la tensione della batteria sale il currentdecreases per completare la batteria. Poiché il trasformatore viene utilizzato per controllare la corrente e la tensione, questi caricabatterie sono tipicamente pesanti e si riscaldano.
Nota per i nostri clienti OEM: anche se sosteniamo i nostri clienti OEM con caricabatterie con trasformatore non regolati per aiutarli a rimanere competitivi in termini di costi, molti dei nostri nuovi clienti vengono a PowerStream perché qualcuno ha venduto loro un caricabatterie non regolato senza spiegare i compromessi e le lamentele degli utenti li hanno costretti a cercare un caricabatterie migliore. La maggior parte delle volte le lamentele provengono da clienti commerciali piuttosto che da clienti consumer.

Preferiamo offrire i caricabatterie regolati, precisi e poco costosi che utilizzano la conversione di potenza in modalità switchmode.

Un altro modo economico per caricare una batteria al piombo acido sigillata è chiamato carica conica. Una tensione costante o una corrente costante viene applicata alla batteria attraverso una combinazione di trasformatore, diodo e resistenza. I caricatori non regolati menzionati sopra sono caricatori a cono. Un’alternativa migliore, e non molto costosa, è un caricabatterie conico regolato. Questi non lasciano salire la tensione oltre la tensione di carica di mantenimento, quindi possono essere usati anche per mantenere una batteria. Non danneggiano la batteria se lasciata in carica troppo a lungo (anche se lasciata sulla batteria in modo permanente), e non cambiano le loro caratteristiche di carica se la tensione di linea dovesse cambiare.

I caricatori conici regolati sono molto utili quando si ha bisogno di una batteria di riserva a 12V o 24V. Un caricabatterie conico in parallelo con la batteria, in parallelo con il carico fa un efficace backup della batteria. Bisogna assicurarsi che il caricabatterie conico sia progettato per dare una corrente continua uguale al carico più una parte residua per la ricarica della batteria. È anche importante che il limite di corrente del caricabatterie conico sia il metodo di taglio della tensione, e non il metodo a singhiozzo o altri metodi PWM. Un esempio di caricabatterie conici regolati di tipo switching adatti che possono essere usati in applicazioni di back up della batteria è qui

Ci sono due modi per fare un caricabatterie regolato. Il primo è quello di utilizzare un trasformatore e un circuito di regolazione della tensione lineare. Questo ha gli svantaggi del peso e del calore, ma è ancora poco costoso. Il secondo usa un moderno alimentatore a commutazione in un pacchetto da parete o da tavolo. Questi commutatori ad alta frequenza a bassa potenza sono sorprendentemente economici, efficienti e piccoli. Stanno rapidamente prendendo il sopravvento sul requisito di ricarica notturna nelle apparecchiature di consumo. Un esempio di un caricabatterie conico di tipo switching è qui.

Caricatori a corrente costante

Un caricatore più sofisticato e non molto più costoso usa un circuito elettrico per controllare la corrente di carica. Questo metodo è utile per recuperare le batterie che hanno sofferto di un lungo stoccaggio senza ricarica, ma è in grado di sovraccaricare una batteria se non c’è qualche funzione di limitazione della tensione, di solito dal trasformatore. Per questo motivo questi caricabatterie sono limitati alla carica lenta. Questo caricabatterie passerà a una modalità a corrente costante quando è necessario desolfatare, e a un caricabatterie di precisione multistadio in altri momenti.

Caricabatterie a tensione costante (Taper più limite di corrente)

Un circuito che è impostato per la massima tensione di carica ammissibile, ma ha un limite di corrente per controllare la corrente di assorbimento iniziale può produrre un caricabatterie molto bello. Questo tipo di caricabatterie può sia caricare ad un tasso ragionevole che mantenere la batteria a piena carica senza danni. Non tutti i caricabatterie a tensione costante sono uguali, tuttavia, perché la tensione massima è una funzione della temperatura. Un caricabatterie con compensazione della temperatura è un po’ più costoso e dovrebbe essere usato quando la temperatura varia significativamente dalla temperatura ambiente e la batteria è permanentemente in fluttuazione. I grandi caricabatterie a Un esempio di un caricabatterie conico di tipo switching è qui sono caricabatterie a tensione costante.

Caricabatterie a impulsi

Ho un raccoglitore da 3 pollici pieno di brevetti di carica a impulsi, il primo dal 1900 circa, che usava un motore per far girare gli elettrodi per fare gli impulsi necessari. I primi brevetti stavano cercando di rimuovere le bolle dalle piastre delle celle allagate che venivano sovraccaricate a causa della totale mancanza di controllo della tensione dei caricabatterie di quell’epoca. Abbiamo progettato e sperimentato caricatori a impulsi e non abbiamo trovato alcun vantaggio rispetto a un moderno caricatore a solfatazione. Alcuni brevetti mostrano una diversa struttura cristallina che si forma quando si carica a impulsi rispetto alla carica in CC, il che è interessante, ma non necessariamente rilevante, in particolare per le moderne batterie vetro-opache assorbite.

Caricatori veloci

I caricatori veloci sono unità di potenza superiore, progettate per caricare in meno di 4 ore. Questi caricabatterie richiedono una terminazione di carica attiva e spesso hanno funzioni avanzate come il test della batteria, il recupero delle batterie difettose e la manutenzione automatica. È sicuro caricare velocemente tutte le batterie al piombo con i moderni algoritmi di carica rapida.

Curve di carica tipiche per i caricabatterie rapidi PowerStream.
Questo caricabatterie parte da 8 ampere e mantiene una corrente quasi costante fino al quasi pieno.
Questo è l’algoritmo fondamentale dei caricabatterie rapidi PowerStream per batterie al piombo. La curva mostrata è per un caricabatterie da 24 volt (12 celle), ma la curva è simile per altre tensioni. La tempistica della commutazione di fase dipende dalle dimensioni della batteria che si sta utilizzando. Al punto 1 la batteria è testata. Se la batteria è cattiva viene avviato un algoritmo di ringiovanimento. Se la batteria è buona, il caricabatterie va in modalità corrente costante fino a quando la tensione raggiunge i 2,3 volt/cell. Questo permette alla batteria di essere caricata alla massima corrente disponibile dal caricabatterie senza sovraccaricarlo. Poi al punto 2 viene raggiunta la massima tensione di sicurezza e il caricabatterie entra in modalità a tensione costante fino a quando la corrente scende a circa il 10% del valore iniziale, indicando una carica nominalmente completa. Quando questo viene rilevato, al punto 3 il caricabatterie entra in modalità di carica flottante a circa 2,3 volt/cella per completare il riempimento e mantenere la batteria. A questa tensione la batteria è sicuro da sovraccarico e alsosafe da solfatazione, così è anche chiamato il modo di manutenzione.
Esempi di caricabatterie veloce sono mostrati a/scooter.htm
I dettagli esatti della corrente e del tempo dipendono dalla dimensione del caricabatterie e dalla dimensione della batteria.

Caricabatterie di manutenzione, custode o ‘tender’

Tutti i caricabatterie multistadio che hanno una modalità “float” possono essere utilizzati per mantenere le batterie durante la ‘off-season’. Particolarmente utili sono i piccoli e poco costosi caricabatterie switchmode che consumano pochissima potenza in eccesso, o i piccoli caricabatterie a bassa potenza che possono desolfatare automaticamente le batterie al piombo.

Caricabatterie ad alta potenza

Grandi applicazioni di batterie come carrelli elevatori, galleggianti e golf carts hanno tradizionalmente usato quello che viene chiamato raddrizzatore per caricare le loro batterie a causa del prezzo relativamente basso per grandi livelli di potenza. Il “raddrizzatore” consiste in un trasformatore e una serie di ponti di diodi e forse qualche elettronica di controllo o di lettura. Questi funzionano bene, ma la tensione potrebbe non essere ben regolata, il che è compensato dall’uso di batterie allagate dove l’acqua può essere rabboccata. Questi caricabatterie non sono appropriati per le batterie sigillate al piombo perché la loro acqua non può essere sostituita. E la moderna tecnologia switchmode ha reso possibile la realizzazione di caricabatterie al piombo economici e ben regolati, come questo caricabatterie da 8000 watt 48V.

Caricabatterie con ingresso DC

Ci sono diverse ragioni per caricare batterie al piombo acido sigillate da fonti di alimentazione DC. I pannelli solari richiedono un tipo speciale di caricabatterie chiamato regolatore di carica solare. Questi sono in grado di prendere qualsiasi potenza disponibile dai pannelli solari, condizionare tale potenza e trasferirla alla batteria. Questi caricabatterie sono appositamente progettati per gestire l’incertezza della potenza d’ingresso disponibile.

In altri casi si potrebbe avere una fonte da 24 volt e voler caricare una batteria da 12 volt, caricare una sedia a rotelle da 24 volt da una fonte da 12 volt, o altre combinazioni di carica della batteria con ingresso DC. Si tratta di convertitori DC/DC con foldback di limitazione della corrente e spesso carica a più stadi.

		Esempi di caricabatterie con ingresso DC
Tensione in ingresso	Tensione della batteria	Link	Note
12V	6V	Carica batterie da 6 volt da una fonte di 12 volt
12V	12V		Caricatore multistadio
12V	12V		Caricatore conico
12V	24V
12V	24V		Pesante da 800Watt, caricabatterie da 60 amp
24V	12V
24V	12V		Pesante, industriale
24V	24V	Caricabatterie per 24 volt piombo acido sigillato, gel cell o VRLA SLA da una batteria da 24 volt, camion o golf cart
36V	24V		Input 32V, 36V, 38V
48V	12V		Caricabatterie heavy duty 60A

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