ЕМКОСТЬ АККУМУЛЯТОРА.

Дата добавления: 2014-06-18 | Просмотров: 2049

Емкость - это количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при разрядке егоопределенным током при определенной температуре до конечного допустимого напряжения.
Q = I * t

Где: Q - емкость в А * ЧАС ;
I - величина разрядного тока , А ;
t - время , час .
На величину емкости влияют :
количество активной массы и кислоты ;
конструкция пластин ;
ток разряда ;
температура ;
срок эксплуатации ;
Емкость аккумулятора зависит от количества активной массы пластин и серной кислоты. Согласно закону Фарадея для получения 1 А* час емкости требуется , г :
свинца - 3,87
двуокиси свинца - 4,46
кислоты - 3,66
Практически коэффициент использования активной массы составляет 25 - 35 %. В лучшем случае удается получить 60 %.
Для увеличения количества используемой активной массы , пластины изготавливают пористыми. Площадь контакта электролита с активной массой пластин значительно возрастает.
Ток разряда аккумулятора
Влияние тока разряда на емкость аккумулятора обусловлена пористостью пластин. При больших токах разряда пластины быстро покрываются сульфатом свинца ,что затрудняет доступ электролита в поры пластин.
Плотность электролита внутри пор пластин снижается и напряжение аккумулятора быстро падает. Это явление называется "пассивация пластин"
В стартерном режиме аккумулятор отдает только 25 - 28 % номинальной
емкости. С другой стороны , при разряде аккумулятора малыми токами аккумулятор отдает емкость больше паспортной. При разрядках малыми токами химические процессы разряда проходят медленно , равномерно и вся активная масса пластин , включая все поры , успевает прореагировать в химической реакции.

Рис. 8 .
На рис. показана зависимость емкости аккумулятора от величины разрядного тока. Номинальную , паспортную емкость аккумулятор отдает только при разряде определенными токами. В таблице № 2 приведены параметры некоторых аккумуляторных батарей , выпускаемых отечественной промышленностью.

Таблица 2

Из таблицы видно ,что номинальной , паспортной емкости соответствует емкость, полученная только при разряде токами 20 - часового режима. Если разряд проводить током 10 - час режима , то получается емкость близкая по величине паспортной . Тем более будут отличаться значения фактически полученной емкости при других величинах разрядных токов.
Внимание !Во время эксплуатации аккумуляторов следует учитывать зависимость емкости от величины разрядного тока.
ТЕМПЕРАТУРА ЭЛЕКТРОЛИТА АККУМУЛЯТОРА
На емкость аккумулятора оказывает большое влияние температура электролита. С понижением температуры снижается скорость химических реакций , электролит становится вязким , что затрудняет его диффузию в поры пластин. Правильная эксплуатация аккумулятора невозможна без учета влияния температур.
Емкость аккумуляторов , указываемая в паспортах, соответствует температуре + 25 грд С . Транспортные аккумуляторы работают в широком диапазоне температур , который простирается от + 40 до -50 грд С . По этой причине приходится производить пересчет емкости с учетом фактической температуры на момент проверки.
С
С25 = -------------------------------- ,
1 + 0,01 ( t ср - 25 )
где: 0,01 - температурный коэффициент емкости ;
t ср - средняя температура электролита при разряде , определяемая как среднее арифметическое начальной и конечной температуры электролита ;
C25 - емкость при температуре + 25 грд С .

t нач + tкон
tср = ------------------- , грд
2
По этим формулам практически полученную емкость приводят к + 25 грд.
Температура электролита при определении емкости во время длительного ( 20 - часового ) режима разряда должна находиться в пределах от +18 до + 27 грд С .
При эксплуатации аккумуляторов важно помнить , что снижение температуры электролита вызывает уменьшение емкости аккумулятора.

СРОК СЛУЖБЫ АККУМУЛЯТОРА.
На емкость аккумулятора оказывает большое влияние срок его эксплуатации.
На рис. 9 представлен график зависимости емкости аккумулятора от срока эксплуатации. Зависимость, представленная на графике является усредненной , примерной поскольку срок службы зависит от многих факторов. Влияют интенсивность эксплуатации , режим работы ( стартерный или осветительный ) , конструкция пластин , плотность электролита и др.
Теоретически циклов заряд - разряд может быть бесконечно много , однако практически число циклов :
100 - 300 - у стартерных аккумуляторов ;
1000 - 1500 - у аккумуляторов с панцирными электродами ;
1500 - 2000 - у осветительных аккумуляторов при нормальном уходе

Рис. 9 .
.Главной причиной ограничения срока службы аккумуляторов является разрушение пластин. В начале эксплуатации аккумулятора (Рис. 9 ) его емкость менее 100 % , так как поры пластин не разработались , что затрудняет диффузию. Через несколько месяцев нормальной эксплуатации поры пластин разрабатываются , проходные отверстия увеличиваются и диффузия возрастает . Это приводит к увеличению скорости химических реакций внутри пор пластин . Возрастает количество реагирующей при разряде активной массы пластин , что и приводит к увеличению емкости.
Через несколько лет эксплуатации электролит размывает поры и пластины начинают разрушаться . Емкость аккумулятора уменьшается. Следует отметить , что существует много различных способов зарядки , позволяющих быстро зарядить или подзарядить аккумуляторы. При интенсивной зарядке электролит дополнительно размывает поры пластин , что уменьшает срок службы аккумулятора.

Степень разряженности аккумуляторной батареи
Емкость аккумуляторной батареи зависит от того, насколько предварительно батарея была разряжена. Если , например , предварительный разряд составлял 40 % , то фактически от аккумулятора можно ожидать емкости не более 60 %. Процент разряженности аккумулятора можно приблизительно определить по формуле :
P зар - Pизм
--------------------------- * 100 %
Pзар - Pразр
где : Pразр - плотность электролита в конце разряда ;

Pизм - плотность электролита, измеренная на момент определения оставшейся емкости ;
Pзар - плотность электролита у полностью аряженного аккумулятора.
Эта формула верна , поскольку зависимость плотности электролита от степени разряженности аккумулятора практически прямо пропорциональная.Под плотностью Pразр следует понимать плотность аккумулятора ,разряженного на 100 % до конечного допустимого напряжения.
ЗАРЯДНО - РАЗРЯДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АККУМУЛЯТОРОВ.

1. РАЗРЯДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА .
На рис. 10 представлена разрядная характеристика кислотного аккумулятора емкостью 54 а час (6 СТ - 54) . Аккумулятор разряжается током 10-ти часового режима для получения полной , 100% - й емкости. Ток разряда будет равен :

Рис. 10

I p = 54 / 10 = 5,4 a
Аккумулятор ( АК) разряжается постоянным по величине током Ip = const
На рис. показаны характеристики :
E бо - эдс покоя аккумулятора ;
Uр -напряжение разряда аккумулятора;
p -плотность электролита АК.
I p -ток разряда аккумулятора.
Начальная плотность электролита полностью заряженного АК обычно составляет 1,26 - 1,27 г / см 3 . В конце разряда АК плотность снижается до 1,11 г / см 3 .
Рассмотрим работу АК в процессе разряда , наблюдая в первую очередь за изменением напряжения . Для этого график Upразбит на участки аб, бс, сд.
Когда вольтметр подключен к АК без нагрузки , то он показывает ЭДС АК. Величину ЭДС с достаточной для практики точностью можно определить по формуле :
Eбо = 0,85 + p
где p - плотность электролита при + 15 грд С.
Тогда Е бо = 0,85 + 1,27 = 2,12 v . Замер напряжения выполняет вольтметр , подключенный параллельно АК.

Рис . 11
При подключении нагрузки стрелка вольтметра «упадет вниз» и покажет напряжение АК ( точка а). На графике это отрезок между 2,12 в и 2,0 в.
УЧАСТОК аб
В первые десятки минут разрядки АК напряжение быстро снижается. Это происходит потому, что уменьшается плотность электролита внутри пор пластин АК.
Пластины АК изготавливают пористыми , чтобы увеличить емкость АК. Площадь контакта активной массы пластин с электролитом , заключенная внутри пор пластин в несколько раз больше наружной , видимой площади пластины. Поэтому о процессах происходящих внутри АК нужно говорить по тем явлениям , которые происходят именно внутри пор пластин.

Размеры пор пластин малы и электролит в них быстро расходуется. Получается так , что в аккумуляторе присутствует две плотности электролита - это наружная ( в банке АК ) и внутренняя ( внутри пор пластин ). Снижение плотности электролита внутри пор пластин приводит к уменьшению скорости химических реакций внутри пор пластин. Замедляется скорость восстановления зарядов на пластинах ,а значит уменьшается разность потенциалов или напряжение. Когда появится достаточная разность плотностей между наружным и внутренним электролитами ,тогда начнется процесс диффузионного обмена электролита. Свежий ,более плотный наружный электролит будет вытеснять внутренний , израсходованный. Это явление называют просто «диффузия».

Диффуузия - распространенное явление в жидкостях , газах. Диффузия
электролита в порах пластин сильно влияет на характеристики , поведение аккумулятора.

Рис . 12

Диффузия ограничивает уменьшение плотности электролита внутри пор пластин. После начала диффузии напряжение аккумулятора перестает быстро уменьшаться. ( точка б и участок бс ). В дальнейшем снижение напряжения пропорционально общему снижению плотности электролита в банке аккумулятора.
УЧАСТОК бс .
Разряд АК производится постоянным по величине током 5,4 А , и поэтомухимические реакции протекают плавно , равномерно. Равномерно расходуется активная масса пластин , электролит. Равномерно снижается скорость химических реакций. Пластины покрываются сульфатом свинца.
Снижается плотность электролита и увеличивается внутреннее сопротивление АК.
УЧАСТОК сд
В конце разрядки аккумулятора ,откладывающийся в порах и на поверхности пластин сульфат свинца , сужает проходные отверстия пор и нарушает диффузионное равновесие электролита. Плотность электролита внутри пор пластин начинает быстро снижаться. По этой причине быстро уменьшаются скорость химических реакций и напряжение АК.
Разряд АК следует прекращать при напряжении U = 1,7 - 1,76 v.
На графике этому напряжению соответствует точка «д». Разрядка ниже указанного напряжения вредна для аккумулятора и бесполезна. Напряжение быстро падает и потребители не смогут нормально работать.
В это время пластины покрываются толстым налетом сульфата свинца , который «закупоривает» часть пор пластин. После такой «глубокой» разрядки заряд аккумулятора будет затруднен или вообще невозможен.
Напряжение , соответствующее точке «д» на графике, называют «конечным напряжением разряда».
ОТДЫХ АККУМУЛЯТОРА.
Процесс разряда АК , представленный на графике , идеализирован. В жизни разряд аккумуляторов производится неравномерно , «рывками», разными величинами разрядных токов. После каждого выключения нагрузки происходит процесс , который называют «отдых аккумулятора». Рассмотрим явления , происходящие при отдыхе.
Допустим, через 2 часа разряда Ак нагрузку отключили. Стрелка вольтметра подскакивает до величины ЭДС. Затем диффузия постепенно выравнивает концентрацию электролита в порах пластин и в банке аккумулятора. Вследствие этого ЭДС медленно возрастает до величины Ебоаккумулятора ( эдс покоя аккумулятора ). Это и есть отдых аккумулятора. Отдых играет большую роль в эксплуатации аккумуляторов.
Так, между повторными включениями стартера при неудавшемся пуске:

Рис . 13

Где :

Ебо - эдс покоя аккумулятора ;
Еб- эдс аккумулятора ( мгновенное значение );
Up- напряжение разряда аккумулятора .
двигателя рекомендуется делать перерыв на 0,5 - 1 мин , чтобы дать возможность аккумулятору «отдохнуть» , выровнять плотность электролита и повысить напряжение. Однако следует заметить ,что «отдых» не увеличивает емкость аккумулятора , не увеличивает плотность электролита в банке. После окончания разряда АК ,представленного на графике , тоже наступает отдых , сопровождающийся повышением ЭДС . После этого отдыха количество сульфата свинца на пластинах не уменьшилось , а поэтому продолжать разряд нельзя !
ПРИЗНАКИ КОНЦА РАЗРЯДКИ АККУМУЛЯТОРОВ.
1. Уменьшение плотности электролита до конечного минимального значения 1,11 v или рекомендуемого заводской инструкцией.
2. Уменьшение напряжения до конечного допустимого значения 1,7 - 1,76 v или заданного заводской инструкцией.

ЗАРЯДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АККУМУЛЯТОРА.

Рис. 14

Зарядка аккумулятора производится током 10-ти часового режима. При такой зарядке можно точно определить емкость, сообщенную аккумулятору.
Емкость составляет :
Q = I * ( t + 30 - 40 %)
Увеличение времени заряда аккумулятора производится потому , что отдача АК по емкости менее 100 %. У кислотных аккумуляторов она составляет 60 - 70 %.
Заряд аккумулятора производится постоянным по величине током :

Iз = Q / 10 час = 54 / 10 = 5,4 A

Рассмотрим процесс зарядки аккумулятора , предварительно разбив график U на участки ef , fg , gh , hx , xy .
УЧАСТОК ef.
При отключенном зарядном устройстве вольтметр показывает ЭДС аккумулятора 1,96 v . При подключении зарядного агрегата через АК проходит ток заряда , создавая падение напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора Iз * Rб . Напряжение на зажимах заряжаемого аккумулятора

Uз = Еб + Iз Rб

В процессе заряда ЭДС аккумулятора будет непрерывно возрастать , так как пластины очищаются от сульфата свинца и восстанавливается плотность электролита. Ток заряда будет стремиться уменьшится :
Uз - Еб
Iз = ----------------
Rб
Для поддержания тока постоянным приходится непрерывно увеличивать зарядное напряжение Uз . Для этой цели используют регулируемые по напряжению зарядные агрегаты. Таким образом , график изменения зарядного напряжения - это результат действия человека , стремящегося поддерживать постоянным зарядный ток.
В первые десятки минут заряда аккумулятора напряжение заряда быстро возрастает . Причина этого явления аналогична происходившему при разрядке. Внутри пор пластин быстро начинает образовываться серная кислота , вызывая увеличение плотности электролита в порах. Растет скорость химических реакций и ЭДС аккумулятора. Ток стремится уменьшиться и для его поддержания приходится увеличивать зарядное напряжение. Когда появится достаточная разность плотностей электролита внутри пор и снаружи( в банке аккумулятора) , тогда начнется процесс диффузии. Диффузия остановит быстрый рост плотности электролита внутри пор .
УЧАСТОК fg.
В процессе заряда аккумулятора пластины очищаются от сульфата свинца, растет плотность электролита и скорость химических реакций. Постепенно растет ЭДС аккумулятора и зарядное напряжение. При достижении напряжения 2,4 вольта начинается процесс выделения газов.
УЧАСТОК gh.
Этот участок характеризуется интенсивным газовыделением. В процессе заряда аккумуляторов часть зарядного тока расходуется на «растворение» сульфата свинца пластин , а другая часть идет на электролиз воды. При напряжении 2,4 вольта пластины аккумулятора уже достаточно очистились от сульфата свинца , а величина зарядного тока не изменилась ( заряд производится при постоянной силе тока ). Теперь большая часть зарядного тока расходуется на электролиз воды.

H2O = 2H + O2
Если в начале заряда ионы водорода и ионы кислорода интенсивно использовались в электрохимической реакции заряда ( водород для образования серной кислоты , а кислород для окисления свинца правой пластины ) , то теперь выделяющиеся газы используются не полностью и ,
поднимаясь вверх в электролите, вызывают эффект «кипения».

Рис . 15

В процессе кипения в электролите поднимаются вверх пузырьки газов водорода и кислорода.Эти газы в воздухе смешиваются и образуют взрывоопасную смесь газов ( «гремучий газ» ). Поэтому при зарядке необходимо обеспечить хорошую вентиляцию воздуха , чтобы удалить опасный газ. Водород заряжен положительно , а кислород отрицательно.
Пузырьки газов притягиваются к заряженным пластинам и оседают на них. Образуется добавочная разность потенциалов , которую называют «перенапряжение» или «пузырьковая разность потенциалов». Ее величина достигает 0,33 вольта. За счет «перенапряжения» общее зарядное напряжение достигает 2,7 вольта. После этого напряжение заряда перестает возрастать. Этот момент в сущности является концом зарядки ,но для того , чтобы убедиться ,что заряд закончен , продолжают заряжать аккумулятор еще в течении трех часов.
УЧАСТОК hx.
Зарядка аккумулятора продолжается при интенсивном кипении. На этом этапе зарядки следят за напряжением и плотностью электролита. Пластины аккумулятора окончательно очищаются от сульфата свинца. К концу зарядки аккумулятора ( приблизительно через 14 часов ) пластины полностью освобождаются от сульфата свинца и весь зарядный ток теперь вызывает только электролиз воды. Эти три часа собственно относятся к области перезаряда аккумулятора.
УЧАСТОК xy.
После выключения аккумулятора стрелка вольтметра скачком падает вниз и прибор показывает ЭДС . После этого наступает «отдых» аккумулятора и ЭДС постепенно снижается до величины 2,12 вольта. Во время «отдыха» происходит выравнивание плотности электролита в порах пластин и в банке аккумулятора. Одновременно рассасываются пузырьки на пластинах и исчезает «перенапряжение» («пузырьковая разность потенциалов»).
ПРИЗНАКИ КОНЦА ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРА.

1. Интенсивное «кипение» (газообразование) в электролите;
2. Прекращение возрастания напряжения и плотности электролита в течении 3 часов.
После заряда аккумулятора ЭДС должна составлять 2,12 вольта , а плотность электролита 1,27 г / см 3 .

СПОСОБЫ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРОВ.
Заряд аккумуляторов можно производить от любого источника постоянного тока при условии , что его напряжение больше ,чем напряжение заряжаемой батареи.
Различают принципиально два способа зарядки :
- при постоянной силе зарядного тока ;
- при постоянстве зарядного напряжения.
Известны и другие способы зарядки , но они являются производными от этих двух способов.
ЗАРЯДКА ПРИ ПОСТОЯННОМ ТОКЕ .
Собственно способ зарядки при постоянном токе уже рассматривался в разделе «ХАРАКТЕРИСТИКИ АККУМУЛЯТОРОВ». Зарядная характеристика - это и есть способ зарядки при постоянном токе.
Рассмотрим подробнее этот способ зарядки.
При зарядке необходимо выполнить условие : Iз = const
Зарядный ток равен :
Uз - Еб
Iз = ----------------
Rб
где :
Uз -зарядное напряжение на одной банке аккумулятора ;
Еб -эдс аккумулятора ;
Rб -внутреннее сопротивление аккумулятора .
В процессе заряда пластины аккумулятора очищаются от сульфата свинца и одновременно восстанавливается плотность электролита. За счет этого непрерывно возрастает ЭДС аккумулятора. Для поддержания постоянной величины зарядного тока приходится повышать зарядное напряжение .
Для поддержания постоянного тока при зарядке используют регулируемые источники постоянного тока ( с возможностью плавной или ступенчатой регулировки напряжения ) или нерегулируемые , но с установкой регулирующего реостата.
СХЕМА ЗАРЯДКИ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ЗАРЯДНЫМ АГРЕГАТОМ.
Для зарядки используется зарядный агрегат у которого предусмотрена плавная регулировка напряжения . Чтобы обеспечить нормальную зарядку этим способом , необходимо чтобы напряжение агрегата было больше 2,7 вольта на одну банку. Тогда общее напряжение источника должно быть:
Uист = 2,7 * 6 = 16,2 v

6 - это количество аккумуляторов в батарее.

Рис. 16

Обычно зарядные агрегаты обеспечивают гораздо большее напряжение. Примером такого агрегата может служить ВСА - 5 К. У этого агрегата напряжение регулируется в две ступени ( 0 - 40 v , 40 - 70 v ). Внешний вид представлен на рис. . В центральной части передней панели расположен регулятор напряжения.
Для правильно понимания процессов, происходящих при зарядке, следует помнить , что зарядная характеристика , представленная на рис. 14 приведена для одной банки ( одного аккумулятора ) , а заряжают обычно всю батарею одновременно. Поэтому напряжения заряда следует умножать на количество аккумуляторов в батарее.
СХЕМА ЗАРЯДА С НЕРЕГУЛИРУЕМЫМ ЗАРЯДНЫМ АГРЕГАТОМ.
Зарядку при постоянном токе можно производить и с использованием
нерегулируемого источника постоянного тока ( см. Рис. 17 ).
Для обеспечения зарядки последовательно с аккумуляторной батареей включен реостат.
Напряжения в схеме распределяются следующим образом :

Uист = Uрег + Uб
где :
Uист -напряжение источника тока ( нерегулируемое ) ;
Uрег - падение напряжения на регулировочном реостате ;
Uб -напряжение на аккумуляторной батарее ( регулируемое ).
Отсюда :
Uб = Uист - Uрег

Напряжение на батарее регулируют с помощью регулировочного реостата Rрег.
Если увеличить сопротивление реостата , то на нем падение напряжения тоже увеличивается , а на батарее напряжение Uбумеьшается. Для зарядки постоянным током
требуется непрерывное увеличение напряжения на батарее. Поэтому на реостате должен быть некоторый «запас» напряжения. Пределы регулирования напряжения реостата должны удовлетворять следующим условиям :

Рис. 17

Uист - U б нач Uист - n * Uз нач

Rнач = ---------- ------------- = ------------------------------- ;
Iз Iз
Uист - Uб кон Uист - n * Uз кон
Rкон = ------------------------ = -------------------------------- .
Iз Iз

где:
Rнач -сопротивление реостат в начале заряда батареи ;
Rкон -сопротвление реостат в конце заряда;
Uист -напряжение источника тока ( нерегулируемое);
Uб нач -начальноенапряжение заряда на батарее;
Uз нач -начальное зарядное напряжение на одной банке;
Uб кон -конечное напряжение заряда на батарее ;
Uз кон -конечное зарядное напряжение на одной банке ;
Iз -ток заряда аккумуляторов .
Пример:
Требуется определить напряжение зарядного агрегата , сопротивление реостата , мощность реостата для зарядки аккумулятора 6СТ-55.
Определим величину зарядного тока . При зарядке постоянным током аккумулятор заряжают током 10-ти часового режима:
Iз = Q/ 10час = 55 / 10час = 5,5 А
Эту величину тока требуется поддерживать постоянной.
Начальное напряжение заряда зависит от степени разряда аккумулятора . Если аккумулятор разряжен до конечного допустимого напряжения , то начальное напряжение обычно составляет 2,05 - 2,1 вольта ( см. Зарядную характеристику ). Тогда начальное напряжение заряда батареи составляет :
Uб нач = 2,1 * 6 = 12,6 v .
Конечное напряжение заряда одной банки должно быть 2,7 вольта (см. Зарядную характеристику). Тогда конечное напряжение заряда батареи составит :
Uб кон = 2,7 * 6 = 16,2 v.
Напряжения нерегулируемых источников тока обычно составляют 12 вольт или 24 вольта. Принимаем напряжение источника тока 24 вольта. Можно использовать и другие источники тока , но с напряжением большим 16,2 вольта. Определим начальное сопротивление реостата:
24 - 12,6
Rнач = ------------------ = 2,07 ома .
5,5

Определим конечное значение сопротивления реостата:
24 - 16,2
Rкон = ------------------ = 1, 42 ома .
5,5
Определим падение напряжения на реостате в начале и конце заряда :
в начале заряда Uрег = 24 - 12,6 = 11,4 v ;
в конце заряда Uрег = 24 - 16,2 = 7,8 v .
Определим мощность реостата при максимальном падении напряжения :
Pрег = Iзар * Uрег = 5,5 * 11,4 = 62,7 ватт .
Принимаем реостат сопротивлением 3 ома и мощностью рассеяния 100 ватт.

Для зарядки постоянным по величине током используют одноступенчатый , двухступенчатый или многоступенчатый способы заряда. Одноступенчатый - это обычный способ , рассмотренный на примере зарядной характеристики. К недостатку этого способа следует отнести большой расход электроэнергии в конце заряда. Причем энергия расходуется бесполезно на электролиз воды.
ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЗАРЯД.

Рис. 18

Начало процесса зарядки при двухступенчатом режиме происходит аналогично обычному одноступенчатому способу зарядки при постоянной величине тока. Когда большая часть пластин очистилась от сульфата свинца , тогда начинается процесс кипения . Напряжение поднимается до величины 2,4 вольта . На этом этапе зарядки величину зарядного тока снижают в два раза ( 2 ступень ).Кипение прекращается , что приводит к уменьшению напряжения . Зарядку продолжают при меньшей величине зарядного тока , что позволяет экономить электроэнергию т.к. "убирается лишний ток". Прекращается бесполезный расход тока на электролиз воды. Наступает момент, когда пластины полностью очищаются от сульфата свинца . Возобновляется процесс кипения и напряжение возрастает до 2,7 вольта. На этом этапе зарядку прекращают.
МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ ЗАРЯДКА.

Рис . 19
Многоступенчатая зарядка отличается от двухступенчатой наличием еще одного этапа снижения тока (3 ступень). Ток снижают еще в 2 раза. Кипение прекращается или ослабевает. Соответственно снижается и напряжение . Если теперь при самой малой величине зарядного тока опять начнется кипение , то это будет означать , что пластины полностью очистились от сульфата свинца. Аккумулятор заряжен на 100%. Физический смысл третьего этапа заключен в том, чтобы контролировать состояние пластин, количество сульфата свинца на пластинах. Действительно, если аккумулятор кипит при самой малой величине тока, то и этот малый ток является "лишним". Он идет на электролиз воды вместо того, чтобы очищать пластины. Это значит, что на пластинах больше не осталось сульфата свинца.
Зарядка аккумуляторов при постоянной силе зарядного тока ( при постоянном токе) является основным способом зарядки аккумуляторов, поскольку обеспечивает зарядку на 100 % .

ЗАРЯДКА ПРИ ПОСТОЯННОМ НАПРЯЖЕНИИ.

Схема зарядки при постоянном напряжении показана на рис.20 .

Рис. 20

Такой способ зарядки требует постоянного напряжения на протяжении всего процесса заряда аккумулятора. Напряжение заряда должно быть 2,3 - 2,4 вольта на одну банку. Напряжение заряда батареи составляет :
Uб = Uз * n
где :
Uб -напряжение заряда батареи , v ;
Uз -напряжение на одной банке , v ;
n -количество банок в батарее .
Характеристика процесса зарядки при U = const приведена на рис. 21 .

Рис. 21

Зарядка при постоянном напряжении требует постоянства напряжения источника питания не хуже 3%. Зарядный ток определяется по формуле :
Uз - Еб
Iз = --------------------
Rб
Где :
Uз -напряжение заряда аккумулятора (одной банки ),v ;
Еб -ЭДС аккумулятора ,v ;
Rб -внутреннее сопротивление аккумулятора .
В начале зарядки разность между Uз и Еб сравнительно велика и зарядный ток может достигать больших величин ( см. Характеристики заряда). Сила зарядного тока в начальный период зарядки может достигать
Iз = ( 1 - 1,5 ) Q .
Для исправных, но разряженных батарей такие токи безопасны!
В процессе заряда пластины очищаются от сульфата свинца, и возрастает плотность электролита. Растет величина ЭДС аккумулятора. Разница между Uз и Еб уменьшается, а значит, снижается величина зарядного тока. Наступает момент заряда, когда приблизительно Uз = Еб. К этому моменту зарядный ток уменьшается до малой величины. Газообразования не происходит. Зарядка заканчивается при малом токе без кипения. Можно сказать, что зарядка прекращается автоматически. При такой зарядке отпадает необходимость в контроле величины зарядного тока и слежении за процессом заряда.
Зарядка при постоянном напряжении не предусматривает процесса кипения аккумулятора. Таким образом, полная зарядка аккумуляторов этим методом невозможна. Зарядка при постоянном напряжении не может заменить основного метода зарядки при постоянной силе тока и обычно рассматривается как вспомогательная.Этот метод может применяться для форсированной подзарядки аккумуляторных батарей, находящихся в непрерывной эксплуатации. Действительно, если обратиться к характеристикам заряда, то видно, что емкость (затененная область) полученная аккумулятором при зарядке, сообщается аккумулятору неравномерно. Основную емкость аккумулятор получает за первые 3 - 4 часа заряда. К недостаткам этого способа следует отнести перегрузку самого зарядного агрегата (источника тока) большим начальным током.
Сравнивая эти два основных способа зарядки (при Iз = const и Uз = const), можно рекомендовать использовать их вместе:
1. Регулярно, в процессе эксплуатации использовать Uз = const;
2. Периодически, несколько раз в год, использовать Iз = const. Кроме того, это способ следует использовать для восстановления сульфатированных батарей и первого заряда новых аккумуляторов (незаряженных).

ДРУГИЕ СПОСОБЫ ЗАРЯДКИ. МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ЗАРЯД.
Такой способ заряда представляет собой некоторое приближение к заряду при постоянном напряжении. Он применяется в целях снизить величину зарядного тока в начальный период зарядки и уменьшить влияние колебаний напряжения сети на зарядный ток. Для этого последовательно с аккумуляторами включают сопротивление небольшой величины. ( тысячные доли ома ). Напряжение Uист ( источника тока) поддерживают постоянным на уровне от 2,5 до 3,0 вольта. Оптимальным является напряжение 2,6вольта.
Ниже приведены графики такого способа зарядки. Эти характеристики получены при Uист = 2,63 вольта и добавочном сопротивлении 0,0091 ома

Рис . 22

Заряд заканчивается за 8 часов. Кипение начинается примерно через 4,5 часа. Для отключения зарядного агрегата в конце заряда, обычно применяют автоматическое устройство, состоящее из реле напряжения и реле времени. При достижении напряжения 2,37 вольта срабатывает реле напряжения, которое включает реле времени. Реле времени отсчитывает установленное время и отключает зарядный агрегат.
УРАВНИТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД.
Производится, как и заряд при постоянной силе тока, но при токах меньших 0,1Q. Заряд производится соответственно большее время.
Применяется для восстановления сульфатированных аккумуляторов и как профилактическая мера предупреждения сульфатации у сильно разряженных аккумуляторов. Заряд продолжают до тех пор пока не будет наблюдаться постоянства напряжения и плотности электролита во всех банках в течении 3 часов.
ФОРСИРОВАННЫЙ ЗАРЯД.
Такой заряд может производиться токами 0,7Q , но в течении короткого времени. Чем больше ток, тем меньше время заряда. Практически при токе 0,7Q время заряда не должно превышать 30 мин. При токе 0,5Q время заряда не должно превышать 45 мин, при 0,3Q - 90 мин. В процессе форсированного заряда необходимо контролировать температуру электролита и при достижении 45 грд нужно прекращать заряд. Следует сказать, что применение форсированного заряда должно рассматриваться как исключение. Систематическое применение этого способа заметно сокращает срок службы аккумулятора.
ЗАРЯД ПО " ЗАКОНУ АМПЕР-ЧАСОВ".
Заряд производится током, численно равным 95% от Q ост (остаточной емкости). Остаточная - это емкость, которой не хватает до полной зарядки аккумулятора.
Iз = 0,95Qост , А
Как показывает опыт, заряд по этому методу позволяет восстановить до 90% емкости за 2,5 часа предварительно полностью разряженной батареи и полный ее заряд за 4 - 4,5 часа.
Процесс заряда должен вестись так, чтобы соотношение недостающей емкости и силы тока сохранялись до полного заряда батареи. Следовательно, процесс заряда будет форсированным, но без перегрева электролита и без интенсивного кипения.
Заряд новых аккумуляторных батарей.
Новые батареи могут выпускаться заводами в различном состоянии.
НЕЗАРЯЖЕННЫЕ БАТАРЕИ.
После изготовления пластин на заводе их подвергают "защитному разряду". Это просто частичный разряд перед длительным хранением. Верхние слои пластины покрываются слоем сульфата свинца, который предохраняет пластины от окисления кислородом воздуха. Это окисление происходит особенно быстро при повышенных температурах, в присутствии влаги и следов серной кислоты.
Для введения таких батарей в эксплуатацию требуется первый заряд большой длительности - от 25 до 50 часов (в зависимости от срока хранения батареи).
СУХОЗАРЯЖЕННЫЕ БАТАРЕИ.
Эти батареи способны длительное время сохранять сообщенный им на заводе заряд. При изготовлении пластины заряжаются после формовки, быстро высушиваются (в среде инертных газов) и собираются в блоки. Собранный аккумулятор герметизируется прокладкой резиновых шайб под пробками. Такие сухозаряженные батареи могут храниться до двух лет. При вводе в эксплуатацию эти батареи требуют лишь короткой подзарядки от 5 до 8 часов. В случае крайней необходимости аккумуляторы можно залить электролитом, выдержать 3 часа (для пропитки пластин) и пустить в эксплуатацию.