Рис. 1. Схемы подключения батарей к зарядному устройству и характеристики зарядов

Коэффициент 0,5 в знаменателе формулы введен для того, чтобы обеспечить широкие пределы регулирования, позволяющие при необходимости осуществлять заряд половинным током (вторая ступень).

В каждую группу следует подключать максимально возможное число батарей с тем, чтобы в реостате гасилось, как можно меньше энергии. Все батареи одной группы должны иметь примерно одинаковую емкость и одинаковую степень разряда.

Разность плотностей электролита в полностью заряженных аккумуляторных элементах батареи не должна превышать 0,01 г/см3. Для выравнивания плотностей электролита в батареях, имеющих отдельные элементы с пониженной плотностью электролита, эти батареи дополнительно дозаряжают в течение 2 ч. Если плотности электролита в отдельных элементах после дозарядки батарей не выравнялись или плотность электролита во всех элементах батареи оказалась несколько выше или ниже нормы, то ее необходимо откорректировать до нормального значения с точностью ±0,01 г/см3. Корректировка производится в батарее, включенной на заряд, когда обильное газовыделение обеспечивает хорошее перемешивание электролита,

Корректировку плотности электролита рекомендуют проводить следующим образом. Если плотность электролита, приведенная к 25 °С, ниже требуемой, то в аккумуляторы доливают электролит плотностью 1,40 г/см3, я если она выше — доливают дистиллированную воду. Сначала из аккумулятора в зависимости от имеющейся и требуемой плотности отбирают определенный объем электролита. И, наконец, через 30 мин проверяют плотность электролита в аккумуляторах. При нормальном ее значении доводят уровень электролита до нормы. Если разница между фактической и требуемой плотностями электролита велика, то операцию отбора—доливки повторяют три-четыре раза с интервалами между ними в 30 мин. Это необходимо для выравнивания плотности электролита в аккумуляторе.

Основными недостатками такого способа заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей являются: большая продолжительность, необходимость постоянно контролировать и регулировать силу зарядного тока, нерациональный расход электроэнергии на электролиз воды в конце заряда, вредное влияние перезаряда на разрушение электродов. При этом способе в конце заряда наблюдается значительное повышение температуры электролита, что отрицательно влияет на срок службы аккумуляторной батареи. В связи с этим инструкцией по эксплуатации рекомендовано при повышении температуры электролита до 45 °С снижать зарядный ток в два раза или прервать заряд для охлаждения электролита до 30—35 °С.

Заряд при постоянном напряжении. Этот способ заряда обеспечивает простоту проведения и поддержания режима заряда. Аккумуляторные батареи в этом случае подключаются непосредственно (без реостатов) к источнику энергии, зарядное напряжение которого поддерживается постоянным в течение всего процесса. Напряжение источника должно быть равно зарядному напряжению аккумуляторной батареи, т. е. на каждый аккумуляторный элемент должно приходиться 2,4—2,5 В. Следовательно, общее напряжение источника энергии составит для 6-вольтовых батарей 7,2—7,5 В, для 12-вольтовых — 14,4—15,0 В. Значение зарядного тока для каждой из заряжаемых батарей устанавливается автоматически й зависит от .технического состояния батареи (степени разряда, температуры электролита и т.д.). В процессе заряда, когда напряжение батареи постоянно возрастает, сила тока понижается и к концу заряда становится заметно меньше, чем сила тока при заряде способом постоянства тока.

Несмотря на различие в значениях тока, общая продолжительность полного заряда батарей при обоих методах одинаковая. Но тем не менее заряд при постоянном напряжении в ряде случаев предпочтителен, так как сообщенная в этом случае энергия расходуется в основном непосредственно на сам процесс заряда, когда еще невозможно газовыделение, и только незначительную часть энергии батарея получает при напряжении, когда уже возможно газовыделение.

Заряд при постоянном напряжении позволяет вести форсированный процесс заряда, который известен под названием «закона ампер-часов». Суть такого метода заключается в том, что аккумуляторная батарея должна заряжаться током, численно равным 95% емкости, которую ей надо сообщить, т. е. заряд должен постепенно снижаться так, чтобы зарядный ток был всегда меньше, чем количество ампер-часов, которое недостает батарее до получения полного заряда. Таким образом, заряд будет протекать без перегрева электролита и чрезмерного газовыделения. Как показывает практика, заряд, проведенный согласно закону ампер-часов, позволяет восстановить 90% емкости, снятой с батареи за 2,5 ч. Для полного заряда батареи этим методом требуется 4—4,5 ч.

Как уже отмечалось, заряд аккумуляторной батареи на автомобиле является, по существу, зарядом при постоянном напряжении. Этот способ внедряется также на стационарных и подвижных зарядных станциях благодаря малому времени заряда и простоте обслуживания. Однако ввиду того, что полный заряд батареи в этом случае невозможен, заряд при постоянном напряжении следует рассматривать как вспомогательный метод, который должен сочетаться с периодическими полными зарядами при постоянном токе и с проведением контрольно-тренировочных циклов. К основным недостаткам этого способа относятся: перегрузка источника энергии в начале заряда (вследствие большого зарядного тока) и недогрузка его в конце заряда (зарядный ток значительно снижается), невозможность быстрого заряда сильно охлажденных батарей (при минусовых температурах) вследствие повышения вязкости электролита и соответственного повышения внутреннего сопротивления батарей.

Модифицированный заряд представляет собой некоторое приближение к заряду при постоянном напряжении. Цель его — снизить значение тока в начальный период заряда и уменьшить влияние колебаний напряжения в сети на зарядный ток, для чего последовательно с аккумуляторной батареей включают в цепь сопротивление малого значения. При данном методе заряда напряжение на шинах источника тока поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до 3,0 В на аккумулятор.

Для отключения зарядного агрегата в конце заряда обычно применяют автоматические устройства. Это может быть комбинация чувствительного реле напряжения с часовым механизмом или счетчик ампер-часов. Реле напряжения пускает часовой механизм при достижении заданного значения напряжения батареи. Часовой механизм отсчитывает установочное время и затем отключает зарядное устройство.

Рис. 1. Изменение параметров свинцового аккумулятора в процессе модифицированного заряда
1 — температура электролита; 2 — ток заряда; 3 — напряжение заряда: 4 — плотность электролита

В практике применяются методы заряда, представляющие в какой-то мере варианты описанных выше способов заряда. Например, в процессе длительной эксплуатации имеют место случаи, когда плотность электролита и степень заряженности отдельных аккумуляторов в батарее бывают различны. Для таких батарей перед зимней эксплуатацией целесообразно провести уравнительный заряд.

Уравнительный заряд. Цель его — обеспечить в аккумуляторной батарее более полное восстановление заряженности электродов во всех аккумуляторах. Уравнительный заряд рекомендуется как мера, устраняющая сульфатацию электродов; он нейтрализует воздействие глубоких разрядов на отрицательные электроды. Заряд ведется до тех пор, пока во всех аккумуляторах не будет достигнуто постоянство значений плотности электролита и напряжения в течение 3 ч.

Заряд малыми токами. Он проводится с целью компенсации электроэнергии, потерянной в результате саморазряда аккумуляторной батареи. Заряд малым током (0,025—0,1 А) производится при нахождении батарей непосредственно на автомобилях или в местах хранения. Такой заряд также осуществляется двумя способами: при постоянном токе и при постоянном напряжении.

На подзаряд малыми токами устанавливаются только исправные полностью заряженные батареи, в которых тщательно откорректированы плотность и уровень электролита. Такой подзаряд проводят непрерывно, если температура воздуха выше 5 °С, если же она ниже—применяют периодический подзаряд. Непрерывный подзаряд — эффективное средство для поддержания батарей в заряженном состоянии, требующее небольшой мощности зарядных источников.

Контрольно-тренировочный цикл (КТЦ). Он проводится с целью определения технического состояния аккумуляторной батареи, проверки ее по емкости, выявления отстающих аккумуляторов в батарее и прочих неисправностей. Для автомобильных батарей, залитых электролитом, КТЦ проводится один раз в год и в тех случаях, когда необходимо определить отдаваемую батареей емкость и оценить пригодность ее к дальнейшей эксплуатации.

В процессе разряда определяется его продолжительность и температура электролита. После разряда аккумуляторные батареи заряжаются обычным способом и годные из них направляются в эксплуатацию. Емкость батареи, снятая при разряде, приводится к температуре 25 °С; в период гарантированного срока эксплуатации она должна быть не менее 90% от номинального значения. Если же емкость аккумуляторной батареи снизится до 40% номинального значения, то такая батарея под. лежит списанию.

Разряд можно вести либо непрерывно, либо с перерывами. Когда продолжительность разряда исчисляется долями минуты или секунды и циклы разряд-заряд чередуются с большей частотой, разряд называется импульсным.

Непрерывный разряд, в течение которого аккумуляторная батарея отдает полную емкость, может быть либо коротким (от нескольких мин до 1 ч), либо длительным (от 100 и более часов). Например, для автомобильных стартерных батарей коротким разрядом является 5-минутный режим разряда, а длительным — 20-часовой. Короткие режимы разряда иногда называют форсированными. Они также могут быть прерывистыми. Примером может служить работа аккумуляторной батареи на стартер при неоднократном пуске автомобильного двигателя.

Батарея также может работать в режиме перемещающегося разряда, т. е. в течение определенного времени она разряжается одним значением тока или на определенное сопротивление, затем переключается на определенное время на режим разряда, имеющий другие значения тока или внешнего сопротивления.

При разряде большой силой тока, т. е. стартерном разряде, емкость аккумуляторной батареи практически зависит от размеров поверхности электродов. Объясняется это тем, что электролит не успевает проникнуть в поры электродов и сульфат свинца, образующийся на поверхности, в силу своего большого молекулярного объема закупоривает поры активной массы электродов. Поэтому батареи для стартерных режимов разряда имеют более тонкие электроды и большее их число в аккумуляторе.