Jak nabíjet Pb akumulátory
S koupí olověných gelových bezúdržbových hermetizovaných akumulátorů přišla otázka "Jak to nabít?". Při shánění informací na internetu jsem totiž narazil na všelijaké návody a nápady od lidí, kteří umí tak maximálně zapojit nabíječku do zásuvky a šířit polopravdy. Proto jsem se rozhodl napsat dnešní článek, kde si povíme něco teorie...
Gelový akumulátor
Tyto akumulátory pracují stejně jako jakékoliv jiné olověné akumulátory pouze s rozdílem, že elektrolyt je v gelové podobě. Tyto akumulátory jsou bezúdržbové, nemusí se do nich nic dolévat a nemají ony odvětrávací otvory, což napomáhá nafouknutí a následné explozi při špatném nabíjení. Nemohou se tedy ani vylýt, což je předurčuje k širokému využití hlavně tam, kde hrozí převržení (např. příruční svítilny), nebo u aplikací, kde je boj s nedostatkem místa (např. záložní UPS zdroje, kde jsou akumulátory navýšku).
Spojité vs pulzní nabíjení
Nabíjíme stejnosměrným proudem, to je bez diskuse. Rozdíl je v tom, že při pulzním nabíjení je proud dodáván v časových intervalech (pulzech ;)) a proud může být větší než při spojitém nabíjení. Proč větší? Onen fígl je v tom, že pauzy mezi proudovými impulzy jsou dost dlouhé na to, aby se baterie při nabíjení příliš nezahřála a nezničila. Za stejnou časovou jednotku oproti klasickému nabíjení tedy narveme do baterie více energie bezpečnou cestou. Při zahřátí může dojít až k explozi akumulátoru a příliš velký spojitý proud tomuto jevu bezpochyby přispívá. Proces pulzního nabíjení je tedy vědecký a je nejčastěji řízen mikroprocesorem.
Tímto bych chtěl upozornit na věc, která mě dost zaskočila. Například nějaký Franta -laik, si chce koupit nabíječku. Řekne si, že si koupí pulzní nabíječku a jde tedy do obchodu. V nejmenovaném obchodě mu prodají "pulzní" nabíječku a Franta si doma vesele nabíjí v dobré víře, že pulzně. Ovšem co mu ta mladá, křehká, perspektivní prodavačka s vybělenýma zubama prodala, je nabíječka s pulzním zdrojem, nikoliv pulzním nabíjením...
Takže jak na to...
Akumulátor se "nafukuje" plynem, který se vyvíjí po dosažení nabití. Pokud tedy po dosažení odpovídajícího napětí na článcích pokračujeme v nabíjení, máme s gelovým akumulátorem o zábavu postaráno. Pokračovali-li bychom v nabíjení klasické autobaterie, vzniklý plyn by unikal otvory, které tento typ akumulátoru většinou má a "skoro" nic by se nestalo. Proto jsou nabíječky určené pro gelové akumulátory opatřeny obvodem pro zjištění nabitého stavu, aby se nabíjení buď ukončilo, nebo se přešlo k udržovacímu dobíjení. Jaké nabíjecí napětí a proud použít je většinou napsáno z boku na akumulátoru. Pro jistotu:
14.4~15.0V pro tzv. "cycle use" a proud je nutno omezit dle dokumentace od akumulátoru.
13.5~13.8V pro tzv. "standby use" a proud většinou není třeba omezovat.
Na nabíjecím napětí 13.8V se může akumulátor nechat připojený trvale, protože do něj po nabití neteče už žádný proud (tzv. "udržovací napětí"). Většina lepších nabíječek pracuje tak, že nabíjejí napětím 14,4V a při dosažení oné úrovně přepnou nabíjecí napětí na 13,8V. Většina horších nabíječek má napětí 15V a "nezájem":). Proud je nutné sledovat, protože pokud akumulátor vybíjíme nebo nabíjíme příliš, většinou to znamená jeho smrt (v případě přehřátí a exploze akumulátorů nad 100Ah možná i naší), protože se elektrody začnou rozpadat. Odlouplý materiál se usazuje na dně akumulátoru až do doby, než nános spojí sousední elektrody a akumulátor začne trpět nápadným samovybíjením. Pokud je tedy akumulátor nabit a my ho odpojíme, po nějaké chvilce na něm spadne napětí na nějakých 12,6V. To je normální. Tímto bych chtěl pozdravit borce, kteří mi tvrdili, že na jejich trvale odpojených nabitých akumulátorech je na beton 14,4V. Následující vybíjecí křivka patří akumulátoru 12V 2,2Ah. Na ní jde vidět onen "pád" napětí po připojení zátěže na 12,6V.
Vybíjení & kapacita
K vybíjení jsem si myslel, že nebude co napsat, dokud jsem neslyšel to známé "10Ampérhodin, to je jedna ampéra deset hodin nebo deset ampér hodinu". To je pravda, pokud však máme dost výkonný akumulátor. Následující obrázek jsem si vypůjčil z datasheetu akumulátoru 12V 1,5Ah:
Jak je vidno, pokud z něj budeme odebírat proud rovnající se jedné desetině jeho kapacity, potom bude jeho kapacita ona udávaná 1,5Ah. Při vyšším vybíjecím proudu se nám kapacita snižuje. Tím se dostávám k tomu, jak poznat, že je akumulátor vybitý. Řídit se tím pravidlem o 10,5V je zavádějící, jak jsme si teď ukázali. Pokud budu vybíjet akumulátor proudem 1,5A (1C), mohu si takto počínat až k napětí 9,6V (v tomto případě).
Závěr teda..?
- Akumulátor nedráždíme příliš velkým proudem
- Při nabíjení nenecháváme akumulátor dlouho o samotě
- Nabitý akumulátor má v klidu cca 12,6V
- Po dosažení 13,8V (=nulovém proudu z nabíječky) je akumulátor nabit
- Při poklesu na cca (8,4~) 10,5V je akumulátor vybit (dle zatížení -z datasheetu)
Zajímavosti
Bod varu elektrolytu: 110°C°~112°C
Tlak výparů: 21mm rtuťového sloupce při 25°C
Hustota výparů: >1 (vzduch=1)
Měrná hmotnost: 1,270~1,330 (voda=1)
% hmotnosti olova: 45~60%
% hmotnosti ox.olovnatého: 15~25%
% hmotnosti kyseliny sírové: 15~20%
% hmotnosti bezpečných materiálů: 5~10%