Капацитет:
Мярка за количеството електрически заряд, която батерията може да отдаде от напълно заредено състояние до напълно изтощено. Измерва се в амперчасове, Ач, Ah. Обяснение:
Имаме консуматор, който употребява 3A (ампера) ток. Свързваме го към акумулатора. Минава време и напрежението на акумулатора спада до стойност, от която нататък е вредно да го разреждаме. Времето, за което акумулаторът е бил способен да захранва 3А консуматор е примерно 20 часа. Умножаваме едното по другото и получаваме капацитет от 60 амперчаса. Ако същия акумулатор го заредим и го натоварим с 2А консуматор, той ще го захранва 30 часа (60Ah / 2A = 30h). С 1А консуматор – 60 часа. С 10А консуматор – 6 часа. Изобщо,
(капацитет, амперчасове) = (ток, ампери) X (време, часове). Или, ако смятаме обратно, (време) = (капацитет) / (ток).
(Тази формулка е вярна за някакви разумни времена, примерно над 2 часа, но не повече от няколко месеца. Защо:
Ако свържем към акумулатора много мощен консуматор, с който да се опитаме да го изтощим за 30 минути (по формулката), той няма да отдаде целия си капацитет, а само примерно 60% от него и всъщност ще работи 20 минути. Останалото можем да използваме само с по-маломощни консуматори. Колкото по-мощен консуматор свързваме към акумулатора, толкова по-малко енергия можем да вземем от него. В типично стартерен режим, по тази формула ще излязат примерно 15 минути, а реално на стартер можем да въртим общо около 3 минути и токът ще свърши.
Ако свържем към акумулатора много слаб консуматор и по формулката сметнем, че ток ще имаме за 6 месеца, сметката пак е крива, защото акумулаторът има и саморазряд, който за тези 6 месеца ще отнесе примерно 30% от капацитета и за консуматора ще остане по-малко)
Какъв капацитет ни трябва в автомобила:
– за да можем да останем 1 нощ – 12 часа – на габарити (2-4 ампера) – трябват между 25 и 50 амперчаса (зависи от колата и най-вече от габаритите)
– за да можем да шофираме нощем 1 час с повреден генератор (около 15А за светлините и между 0 и 20А за двигателя) – колкото излезе, но е примерно между 20 и 40 амперчаса
– за запалване на двигателя – между 1 и 3 амперчаса на всеки опит.
Тези критерии се отчитат от производителите. Взема се предвид и стареенето на акумулатора през гаранционния срок. Така в съвременните леки автомобили се вграждат акумулатори от 35 до 90 амперчаса, а в тежките машини – и по-големи.
За джипера има и други критерии за определяне на правилния капацитет на акумулатора:
– генераторът е подложен на по-големи рискове – вода, кал, претоварване с консуматори. Рискът той внезапно да спре да работи е по-голям.
– имаме допълнителни консуматори, които искаме да работят даже и когато двигателят не работи или генераторът е повреден – радиостанция, лебедка, основни и допълнителни светлини
– може да се наложи по-дълго пътуване до цивилизацията с повреден генератор
– може да се наложат многобройни опити за стартиране на не съвсем изправен двигател – свой или на закъсал колега
Всички тези съображения определят естествения стремеж на офроудъра да вкара колкото може повече амперчасове някъде в машината. Едно добро начало е да се постави на щатното място най-големият акумулатор, който се събира там. Той обикновено е 30-100% по-голям от щатния акумулатор, който производителят е подбрал по горните критерии и, разбира се, по цена. Всеки допълнителен амперчас капацитет отдалечава оставането без ток в труден момент. Няма такова нещо като прекалено голям акумулатор в джипа. То и в лека кола е така, но там могат да действат и други съображения – тегло, цена, условия на експлоатация.
Друго предимство на големия акумулатор: живее непропорционално по-дълго от малкия при същото натоварване.
Стартов ток:
Това е, какъв максимален ток можем да харчим от акумулатора в продължение на някакво кратко време (примерно минута), без напрежението да спадне по-ниско от някаква стойност (примерно 9 волта). Това всичкото се тества на студено (-18 градуса), защото се приема, че на топло ще е по-добре. Повярвайте ми, този параметър не значи почти нищо за нас. Акумулатор, подбран по капацитет с посочените горе критерии, има груб излишък по стартов ток. Ако по джиперски поставим по-голям от щатния, с толкова по-голям става и излишъкът. Забравете за стартовия ток. Даже и тези с големите дизели да го забравят.
– обслужваеми с течен електролит
Това е исторически първата технология. Проста, евтина, изисква наглеждане през половин година за нивото на електролита, не търпи обръщане – веднага се разлива електролит и разяжда нещата наоколо. Голям саморазряд – не очаквайте някаква енергия в тях след половин-една година престой. Използваемият капацитет намалява при наклоняване (оголват се електродите от електролита). Отделят значимо количество водород, който е взривоопасен в затворени помещения, а при определени условия – и в купето (ако акумулаторът е там). Към момента, 12-волтови акумулатори струват 2-2.50лв/амперчас.
– необслужваеми с течен електролит
Поправени са някои недостатъци на обслужваемите – саморазрядът, загубата на вода и отделянето на водород са силно намалени. Най-често не могат да се отварят за доливане на вода, затова всякак трябва да се пазят от повишено зарядно напрежение. Обикновено не се разливат (веднага) при преобръщане, но намаляването на капацитета при наклон е същото. Обикновено са с около 20% по-скъпи от обслужваемите.
– херметични с гелообразен електролит (VRLA)
Поправени са още недостатъци – саморазрядът е още намален, загуба на вода няма, не се отделя водород. Херметични са, не могат да се отварят. Могат еднакво добре да работят във всякакви положения спрямо гравитацията. Електролит не се излива даже при счупване. Имат повишени изисквания към зарядната верига. Не всички стандартни регулатори на напрежение могат да зареждат адекватно гелови акумулатори. Поставянето им в автомобил, който не е проектиран за тях, може да изисква преработки. Обикновено са 60-150% по-скъпи от обслужваеми със същия капацитет. AGM батериите са още по-скъпа са разновидност на геловите.
– стартерни
Обичайните акумулатори за леки коли. Много мразят дълбокия разряд. Не се и очаква да им се случва такъв. Способни са да издържат примерно 50-100 дълбоки цикъла. Най-евтини.
– полутягови
Това са стартерни акумулатори с повишена толерантност към дълбок разряд. Т.е. продължително дърпане с лебедка. Очаква се да издържат повече цикли на дълбок разряд без намаляване на капацитета. Естествено, по-скъпи. Освен в джиповете, широко се използват във флота. Marine grade battery значи точно полутягов акумулатор. На български са полутягови заради междинните характеристики – хем приличат на стартерни (имат значителен стартов ток), хем приличат на тяговите (за електрокарите, предназначени за дълбок, но не твърде бърз разряд всеки ден).
Тук под дълбок разряд се разбира използване на повече от 10% от капацитета на акумулатора, преди да го заредим отново. Другите видове оловни акумулатори (тягови, стационарни и тн) не са интересни за джипера.
– в гаража:
Имаме акумулатор, който смятаме за изтощен и искаме да го заредим с токоизправител. Зарядният ток трябва да е такъв, че да заредим акумулатора за 10 часа или повече. Поглеждаме формулката горе. Значи примерно 60 Ач акумулатор ще го зареждаме с 6 ампера ток или по-малко. Включва се първо зарядното устройство към акумулатора, после към ел. мрежа. Настройва се (ако има откъде) избраният ток. Пресмятаме колко време е нужно за пълен заряд при зададения ток. Най-късно при изтичане на пресметнатото време изключваме зарядното устройство – първо от мрежата, после от акумулатора.
Важни неща при зареждане:
* не зареждайте акумулатор с токоизправител, ако можете да го заредите в изправен автомобил. Т.е. ако все още е способен да стартира двигателя.
* добре е да се провери нивото на електролита спрямо марките за минимум и максимум. Ако нивото е по-ниско, се долива дейонизирана вода. Не се долива електролит, киселина или вода от чешмата. Не се зарежда акумулатор, на който електродите са оголени поради ниско ниво на електролита. Не се използва метална фуния. Ако се използва пластмасова, тя трябва да се изплакне с дейонизирана вода преди употреба. Чистотата на електролита е много важно нещо!
* задължително отворен прозорец.
* акумулаторът не бива да достига температури над 50 градуса (неприятно топъл на пипане). Ако ги достигне, зареждането трябва да се прекрати и да се изчака спадането на температурата. После може да се продължи с намален ток.
* „кипване“ – интензивно отделяне на мехурчета газ в електролита обозначава край на зарядния процес. Оттук нататък акумулаторът само губи вода. Този процес може да се наблюдава само при обслужваемите акумулатори.
* по повод горното, необслужваеми и гелови акумулатори се зареждат само с устройство за автоматично прекъсване в края на зареждането (ограничител на напрежение). При тях презареждане не бива да се допуска, защото бързо ги поврежда.
– в колата:
Цялото здраве на автомобилния акумулатор се свежда до вярното напрежение върху него, когато двигателят работи. За акумулаторите с течен електролит напрежението трябва да е в границите между 13.8 и 14.4 волта. Най-добри резултати се получават, ако интервалът е по-тесен – между 14.0 и 14.1 волта. Напрежението не трябва да се влияе от оборотите на двигателя и включването на консуматори.
За геловите акумулатори, допустимият интервал обикновено е още по-тесен и обикновено е записан в документацията. И обикновено зависи от температурата на акумулатора.
Ако напрежението е над посочения интервал, имаме повреда и тя задължително и скоро трябва да се острани. Ако напрежението е по-ниско, трябва да се шофира 20 минути и да се измери отново. Ако пак е по-ниско, да се търси повреда.
Това е всичко. Важното е напрежението да се измерва на клемите на акумулатора. В други части от инсталацията, то може и да е друго. В частност, волтметърът в запалката може да показва 1-2 волта по-ниско.
Няма никаква връзка между мощността на генератора и капацитета на акумулатора. Ако напрежението на генератора е вярно (виж по-горе) той адекватно ще зарежда произволно голям или малък акумулатор (колко време ще му трябва за това, е друга тема).
* Не е възможно да се повреди генераторът заради голям акумулатор.
* Не е възможно недозареждане на голям акумулатор, ако генераторът е правилно настроен.
* Не е възможно презареждане на малък акумулатор, ако генераторът е правилно настроен.
* Не е възможно (почти) да се повреди генераторът с претоварване с консуматори (но пък може да не ни достига ток!)
* По-мощен генератор винаги е от полза – той по-бързо ще възстановява липсващия заряд в акумулатора.
* По-голям акумулатор винаги е от полза – виж по-горе.
Генераторът трябва да има мощност, по-голяма от мощността на едновременно включените консуматори.
* Важни (мощни) ел. консуматори: всякакви светлини, мощна музика, климатик/парно, отопление на седалки, всичко, което се включва през инвертор. Спокойно може да се изключат от сметките зарядни за телефони, компютър, GPS, маломощни радиостанции. Лебедката е отделна каса бира, за нея – по-долу.
* Важна подробност: на празен ход на двигателя, генераторът може да не отдава пълната си мощност. Натоварването с консуматори трябва да е съобразено с това.
* Важна подробност: в сметките на консуматорите трябва да се включат системите на самия двигател. Инжекционен бензинов или комонрейл дизелов двигател харчат само за себе си около 25 ампера. Карбураторен бензинов – 3 до 7 ампера. Класически дизел – 0 до 10 ампера.
* Някои консуматори не се включват в сметките за генератора, защото се използват рядко – примерно лебедка. Разликата от недостигащата мощност на генератора я поема акумулаторът, който по този начин може постепенно да се изтощи даже при работещ двигател. Ето тук ни спасява големият акумулатор. Няма генератор, който да може да захрани сам натоварена лебедка. Големият акумулатор ще може да му помага по-дълго време.
* Генератор = алтернатор във всички съвременните автомобили (след 1960г). Да не се чудите.
Мощността във ватове се преобразува в консумация (ампери) като се раздели на напрежението (волтове).
(Мощност, ватове) = (напрежение, волтове) Х (ток, ампери).
Пример: 60 вата крушка на фар консумира 60/12=5 ампера.
От горната формула следва, че ако искаме да получим една и съща мощност (примерно 60 вата), по горната формулка излиза:
в система с напрежение 12 волта ще ни трябва ток 5 ампера,
в система с напрежение 24 волта ще ни трябва ток 2.5 ампера,
в система с напрежение 6 волта ще ни трябва ток 10 ампера.
Колкото по-ниско е напрежението, толкова по-големи токове имаме, толкова по-големи загуби по кабелите, толкова по-дебели и тежки кабели. По-големи контакти и релета, повече проблеми с тях. Първите автомобили са работили с 6 волта, после на всички им е писнало от проблеми с токовете и са се прехвърлили на 12 волта, а големите машини – на 24.
На повечето хора е известно, че ел. консуматори не толерират напрежение, много различно от написаното на корпуса. В частност, неща за 12 волта, включени на 24, обикновено изгарят. Обратно, обикновено работят зле.
Тези 12 и 24 волта в автомобилните инсталации, разбира се, са условни. Нормалните колебания в различни ситуации са примерно от 10 до 15 волта за 12-волтова инсталация. За 24-волтова инсталация са съответно от 20 до 30 волта. Ако инсталацията е неизправна, колебанията може да са и по-големи.
Популярното в тежкия офроуд преработване на ел. инсталация от 12 към 24 волта се налага заради мощните допълнителни консуматори (много светлини, мощна лебедка). Те, при 12 волта налагат непрактично дебели кабели. Получават се и неприятни загуби по кабелите – на акумулатора са 12 волта, до лебедката стигат 9, а до светлините – според късмета. Релетата и клемите за всичко това са големи, греещи и проблемни. Намирането на генератор над 100-ина ампера също е сериозен проблем. На 24 волта нещата изглеждат много по-разумно, но се налага подмяна на почти всички елементи на ел. инсталацията.
Ако искаме по-голям капацитет, отколкото можем да постигнем с достъпните акумулатори (или място за тях), акумулаторите могат да се свързват паралелно – (+) с (+), (-) с (-). Такъв комплект се държи като един акумулатор със сбора от амперчасовете. Просто е, ако се спазват следните правила:* Не се свързват паралелно акумулатори с различна технология (обслужеаеми, необслужеаеми, гелови, AGM) !
* Не се свързват паралелно стартерни и полутягови акумулатори !
* Паралелно се свързват само нови акумулатори !
* Кабелът между двата акумулатора да е поне толкова дебел, колкото от акумулаторите към останалата мрежа.
* Силно препоръчително е акумулаторите да са от една марка, модел, капацитет и по възможност с близки серийни номера. Има смисъл да се отиде до големия дистрибутор и да се вземат от едно пале.
Ако искаме двойно по-високо напрежение (24 волта вместо 12) се използва последователно свързване – (+) на единия с (-) на другия, а свободните два края – към ел. мрежа на машината. Такъв комплект се държи като акумулатор със същия капацитет като съставните, но с двойно напрежение. И тук има правила, за да се получи както трябва:
* Не се свързват последователно акумулатори с различна технология (обслужеаеми, необслужеаеми, гелови, AGM) !
* Не се свързват последователно стартерни и полутягови акумулатори !
* Не се свързват последователно акумулатори с различен капацитет, марка, модел!
* Последователно се свързват само нови акумулатори !
* Кабелът между двата акумулатора да е толкова дебел, колкото от акумулаторите към останалата мрежа.
* НИЩО не се свързва към средната точка между двата акумулатора. Ако ви трябва половината напрежение, вземете си преобразувател!
* СИЛНО препоръчително е да се вземат два акумулатора с близки серийни номера, пристигнали при дистрибутора в един контейнер.
Почне ли да свири ремъкът, това е абсолютно сигурен признак, че генераторът е заседнал в най-кофти режима с най-малко охлаждане и най-много ток. Защо прави точно така – физика. Излишъкът от обороти на двигателя в този момент пък рони ремъка. В такъв момент алтернаторът трябва или да се разтовари, или да се натегне ремъкът, иначе ЩЕ изгори. В колите това рядко се случва, защото се работи с променливи обороти и свиренето не е постоянно. За джип, обаче, е сигурна рецепта за оставане без ток. Добре е генераторът да се пази чист от кал и масло. Маслото е смърт за четките му, а калта му пречи да се охлажда. А той погрейва, в някои режими.Другото важно нещо е от време на време да се проверява напрежението на генератора. Числата са по-горе, ако не са верни трябва да се оправят.
Акумулаторите с течен електролит трябва да се наглеждат за ниво на електролита, за предпочитане по-често от веднъж на 6 месеца. Когато нивото е ниско, се долива само дейонизирана вода. Бързото спадане на нивото на електролита (доливане всеки 3 месеца или по-често) е признак, че нещо не е в ред – или напрежението е високо, или акумулаторът си отива. Акумулатор, на който електролитът е спаднал до нивото на електродите или по-надолу, дори само в една клетка, може да се бракува с чиста съвест. Или поне да се пренесе на машина, която се употребява в града – той ЩЕ създаде проблем, въпросът е да не е далеч от цивилизацията.
Откачане на акумулатор от работещ двигател – за повечето автомобили НИКОГА ! Точно акумулаторът няма да пострада, но всичко друго електрическо по автомобила остава на късмет. Ако искате да го правите по някаква причина, трябва да подготвите ел. инсталацията за това. Как – ако има интерес ще обясня.
Съхраняване на изтощен акумулатор – НЕ! Зимно време, той като нищо ще замръзне, след което е брак, даже и да не му се пукне корпусът. На топло, нещата не са много по-добри – протича „сулфатация“ – уедряване на дребните кристали оловен сулфат по електродите. Акумулатор, оставен 1-2 месеца изтощен, после работи на 5-10% капацитет. Ако изобщо.
Зареден (и относително свеж, неизносен) акумулатор може да се съхранява около половин година. По-разумното действие е да бъде даден на някой, който има нужда, да го употребява в този период – шансовете да оцелее половин година са по-големи.
монбат, искра, оптима, бош, банер, ексайд, топла…
Като са нови, всички работят. Като остареят, според късмета.
Въпросът не е прост и е толкова по-малко прост, колкото повече го разглеждам.На 14.0 волта и ток спаднал под с/100 (т.е. 1 ампер за 100Ач акумулатор) всеки 12в оловен акумулатор е зареден докрай, но оттук почва интересното.
– „обслужваем“ акумулатор (старата технология с антимонова сплав) при това напрежение забележимо бълбука от отделяните газове. Правиш, струваш – тези газове са разложената вода, която трябва да се долива. Те, и без да ги зареждаш, бавно отделят мехурчета и затова след 2 месеца там няма никакъв ток, но за сметка на това електролитът е винаги добре размесен.
– „необслужваем“ акумулатор (широко рекламираната технология калций-калций) при същите 14.0 волта не е отделил и едно мехурче, нищо, че е зареден. Също не отделя и при престой. Бонус – вода не се долива и след 1 година все още има ток, малус – няма кой да размесва електролита. Течността се разслоява – горе разредена (слабо участва в процесите, склонна да замръзне), долу концентрирана (електродите бързо стареят и се ронят). Нормално работи само в средата. Решението – повишава се напрежението до степен ВСЕ ПАК да се отделят някакви мехурчета, а това според батерията става при 14.5-15.5 волта. Ако зарядната система е много умна, напрежението се държи такова периодично за кратко време (примерно 1-2 минути след старт или веднъж седмично или по друга схема), после се сваля на 13.8-14.0 волта, за да не се губи пък излишно вода.
– Гелови батерии – при тях разслояване няма, за сметка на това някои от тях издържат и до 15 волта, преди да започнат бързо да губят вода и това може да се използва за ускоряване на зареждането. Някои от тях пък не издържат до 15 волта и напрежението трябва стриктно да се контролира. За сметка на това, като загубят достатъчно вода, това е окончателно и батерията се бракува.
Всичките тези напрежения, за които разказвам, зависят от температурата по много неприятен начин, който при над 50 градуса прави thermal runaway (високата температура ускорява процеси, при които се отделя още топлина и от това още се повишава температурата). При ниски пък температури (-25 и надолу) стават други бели. За температурните зависимости ще пиша друг път.
