Буферный режим заряда аккумулятора что это

Режимы работы аккумуляторных батарей: буферный и циклический

Для всех видов техники устанавливается порядок ее эксплуатации, оптимальные условия использования, экстремальные нагрузки и недопустимые условия работы. В инструкции по эксплуатации каждого устройства, например стабилизатора напряжения или ИБП указаны условия эксплуатации (климатические например) и максимальные нагрузки, которые техника выдерживает.

Для аккумуляторных батарей также есть условия их эксплуатации. В этом обзоре мы рассматриваем режимы работы аккумуляторных батарей для ИБП. Как и в стабилизаторах напряжения и источниках бесперебойного питания важными являются климатические условия: оптимальной температурой эксплуатации является температура от +10 до +25 град.Цельсия. Вторым параметром, который заметно влияет на срок службы э то режим эксплуатации. Для аккумуляторных батарей установлены два основных режима – это буферный режим работы и циклический режим.

Циклический режим работы аккумуляторных батарей.

Несложно догадаться, что циклический режим работы аккумулятора это когда аккумулятор постоянно заряжается и постоянно разряжается по какому-то установленному графику (циклу). Например, это может быть применимо к солнечным системам (днем заряжаются – ночью разряжаются) или техника работающая от аккумуляторов (поломоечные машины, электрокары и др.) – это все примеры циклического режима работы аккумуляторов. Для циклического режима работы аккумуляторов характерно быстрый износ аккумуляторов.

Буферный режим работы аккумуляторных батарей.

Буферный или другими словами накопительный режим работы предназначен для работы в системах бесперебойного электропитания. Буферный режим работы аккумулятора можно описать как аварийный или резервный. Аккумуляторные батареи для ИБП практически всегда работают в буферном режиме, поскольку ИБП покупают для защиты техники от кратковременных отключений электричества. Принцип работы несложный, — во время когда сеть присутствует ИБП поддерживает аккумуляторы в заряженном состоянии, периодически тестирует их и по необходимости проводит заряд до необходимого значения. Очень редко встречаются ситуации когда ИБП работает в циклическом режиме и соответственно подвергает циклическому режиму работы аккумуляторы, установленных в нем.

Качественная и долговечная работа аккумуляторной батареи зависит от нескольких основных параметров: качество используемых материалов при производстве и условия эксплуатации. Косвенно на качество аккумуляторных батарей указывает также и вес аккумуляторов. Например, при равной емкости аккумуляторов разных производителей, предпочтение стоит отдать тому аккумулятору, у которого вес больше. Ну а про условия эксплуатации мы писали выше.

Большинство производителей указывают в характеристиках своих аккумуляторов для ИБП одним из параметров это количество циклов. Обычно считается, что цикличность аккумулятора составляет от 250 до 500 циклов. В некоторых случаях встречается цикличность 700 и более, и это может быть справедливо по отношению к гелевым аккумуляторам для ИБП. В ИБП могут применяться как стандартные свинцово-кислотные AGM аккумуляторы так и гелевые АКБ для ИБП. Для работы в циклическом режиме работы стоит обращать внимание в инструкции на заявленную производителем цикличность. Для работы в буферном режиме, при соблюдении температуры внешней среды эксплуатации, могут подойти аккумуляторные батареи с меньшим количеством циклов.

© Материал подготовлен специалистами компании НТС-групп для магазина СтабЭнерджи, 2020

Циклический и буферный режимы работы АКБ

Буферный режим (плавающий, поддерживающий, standby, float use) — такой режим работы аккумуляторных батарей является самым «мягким», батарея находится на постоянной подзарядке и очень редко получает глубокий разряд.
В таком режиме аккумулятор прослужит вам максимально долго и при этом в любой момент времени будет заряжен и в полной боеготовности.

Самое распространенное применение такого режима используется в Источниках Бесперебойного Питания: если питание по сети исправно — аккумулятор постоянно поддерживает заряд, а при перебоях в сети и в моменты полного пропадания сети — аккумулятор начинает отдавать накопленную энергию.

Сфера применения при буферном режиме:
• источники бесперебойного питания (ИБП)
• системы аварийного освещения
• лифты
• пожарные и охранные системы
• контрольно-кассовые аппараты

Циклический режим (cycle use) работы АКБ уже более «жёсткий». В этом режиме её полностью разряжают, потом ставят на зарядку и после заряда снова отправляют в бой.

С каждым таким циклом «заряд-разряд» свойства батареи постепенно деградируют и общий срок службы в таком режиме эксплуатации будет сильно зависеть от глубины разряда аккумулятора. Большинство свинцово-кислотных аккумуляторов AGM-типа имеют циклический ресурс порядка 200 циклов 100% разряда, но если глубина разряда составляет только 30%, то ресурс увеличивается до 1000-1200 циклов.

Есть специальные серии AGM-аккумуляторов, структура которых оптимизирована для циклических нагрузок, и ресурс которых увеличен до 350-400 циклов 100% разряда и 1600-1800 циклов 30% разряда, например CSB EVH/EVX или KIPER EVH

Сфера применения при циклическом режиме:
• электромобили
• лодочные моторы
• солнечная и ветряная энергетика (накопители энергии)
• поломоечные машины
• погрузочная техника и т.д.

Как правильно заряжать аккумулятор

Итак, давайте разберемся, что представляет из себя правильный заряд аккумуляторной батареи. Для начала хотим обратить внимание на одно общее правило, касающееся ВСЕХ БЕЗ ИСКЛЮЧЕНИЯ видов аккумуляторов, известных науке: чем меньше раз разряжается аккумулятор и чем менее глубоким является каждый отдельно взятый его разряд, тем большим будет срок его службы. Все мифы о том, что аккумулятор (какой бы он ни был!), нужно каждый раз полностью разряжать, а затем полностью заряжать, и только так он прослужит максимально долго, а также утверждения «знатоков», что, мол, надо обязательно периодически разряжать аккумулятор, иначе он испортится — полная чушь! Если Вам предлагают купить аккумулятор и при этом рассказывают подобные «истории» — держитесь от таких продавцов и их продукции подальше. Для низкокачественных батарей, производимых из «грязного» вторсырья, отсутствие периодической «встряски» в виде разряда-заряда может действительно быть причиной быстрого выхода из строя (из-за того, что пластины данных АКБ чрезмерно загрязнены, и без «встрясок» данная «грязь» быстро обволакивает поверхность пластин и мешает нормальному прохождению процесса электролиза). Но для качественных аккумуляторов наиболее излюбленным является именно режим постоянного (буферного) подзаряда, при котором практически отсутствуют разряды, а сама АКБ постоянно пребывает под правильным напряжением.
Здесь надо учитывать также эффект памяти некоторых аккумуляторных батарей — в настоящий момент под эффектом памяти понимается обратимая потеря ёмкости, имеющая место в некоторых типах электрических аккумуляторов при нарушении рекомендованного режима зарядки, в частности, при подзарядке не полностью разрядившегося аккумулятора. Название связано с внешним проявлением эффекта: аккумулятор как будто «помнит», что в предыдущие циклы работы его ёмкость не была использована полностью, и при разряде отдаёт ток только до «запомненной границы». Никель-металл-гидридный (Ni-MH), Никель-кадмиевый (NiCd), Серебряно-цинковый аккумулятор.Переходим ближе к делу. Чтобы правильно заряжать аккумулятор нужно понимать, в каком режиме он у Вас эксплуатируется.

Что такое буферный режим работы

Самый яркий пример буферного режима работы аккумулятора – ИБП (источник бесперебойного питания, он же UPS). В ИБП аккумуляторная батарея находится на постоянной подзарядке и отдает энергию лишь тогда, когда пропадает электричество в сети, а как только оно появляется, аккумулятор тут же подзаряжается. Это самый щадящий режим работы и именно в буферном режиме, как мы уже говорили, аккумуляторы служат дольше всего (например батареи производимые по технологии AGM нового поколения, имеют срок службы в буферном режиме при Т=20 о С — 12 лет).

Что такое циклический режим работы

Пример циклического режима использования АКБ – поломоечная машина, детский электромобиль в парке аттракционов, либо же система автономного электропитания с использованием альтернативных источников энергии (солнечных батарей, ветряков и т.д.). Аккумуляторы в этих приложениях разряжают-заряжают как минимум 1 раз в сутки. Такой режим является наиболее суровым, и срок службы АКБ тут уже исчисляется не годами, а количеством циклов разряд-заряда (ну и их глубины, естественно). Всегда очень удивляет, когда в приложениях с явно циклическим характером работы (те же системы электропитания на солнечных батареях, либо мобильные кофемашины) некоторые «умельцы» предлагают использование стартерных автомобильных аккумуляторов (аргумент — их дешевизна!). Уведомляем всех, кто столкнулся с подобным предложением: стартерные АКБ имеют тонкие пластины, они рассчитаны лишь на запуск двигателя и дальнейшую подзарядку от генератора, в циклическом же режиме с глубокими разрядами они не прослужат и пары месяцев — их пластины «посыпятся» и на этом эксперемент с «дешевым аналогом» будет завершен.

Как правильно заряжать аккумулятор в буферном режиме:

Всем известно, что номинальное напряжение одного элемента в свинцово-кислотных АКБ = 2 Вольта (отметим, что на практике оно обычно никогда не равняется строго 2 В, но для простоты применяется именно такое число). В быту наиболее часто используются аккумуляторные батареи напряжением 6 Вольт (3 элемента) и 12 Вольт (6 элементов).

В буферном режиме напряжение заряда следует выставить на уровне 2,27 — 2,30 Вольт на элемент (то есть для 12-вольтового аккумулятора это 13,6 — 13,8 В, а для 6-вольтового — 6,8 — 6,9 В). Это подходит как для AGM, так и для гелевых батарей.

Ток заряда должен быть ограничен в величину, равную 30% от номинальной 10-часовой емкости аккумулятора, выраженную в Амперах (для гелевых аккумуляторов — 20%). Например, для батареи с емкостью С­₁₀=100 Ач ограничение тока заряда должно составлять 30 А (для гелевых АКБ — 20 А).

Как правильно заряжать аккумулятор в циклическом режиме:

Напряжение заряда:

2,4 — 2,45 В/эл. (14,4 — 14,7 В на 12-вольтовую батарею или 7,2 — 7,35 В на 6-вольтовую) — для AGM-аккумуляторов;

2,35 В/эл (14,1 В на 12-вольтовую батарею или 7,05 В на 6-вольтовую) — для гелевых аккумуляторов.

Ток заряда:

20% от С₁₀ (для батареи емкостью 100 Ач — это 20 А).

Сколько должен длиться заряд батареи

Продолжительность заряда зависит от изначальной заряженности (разряженности) батареи. Поначалу идет быстрый заряд (бустерный), но по мере насыщения потребляемый ток снижается, доходя до минимума при достижении полной заряженности АКБ. Критерий полной заряженности — падение тока, который принимает аккумулятор, до 2 — 3 мА на каждый Ач емкости батареи (при буферном заряде). Например, для той же С­₁₀=100 Ач батареи падение тока зарядки до 200 — 300 мА будет означать, что батарея почти полностью заряжена. Чтобы довести уровень заряда АКБ до 100%, следует продолжать зарядку таким милли-током еще около 1 часа. Обычно, полностью разряженная батарея заряжается за 10 часов в циклическом режиме или за 30-48 часов в буферном.

Следует учесть, что для полной зарядки аккумуляторной батареи ей следует сообщить примерно на 20% энергии больше, чем следует из понятия “номинальная емкость”. Это, как говорится, законы природы, и они едины для всех свинцово-кислотных да и других батарей, независимо от вида и производителя. Образно говоря, если батарею не «перенасытить», в ней не завершатся должные электрохимические процессы и дальнейшая отдача будет меньше.

Производить зарядку аккумуляторных батарей желательно при температуре окружающей среды 20 – 25 о С.

При меньшей температуре заряжать необходимо более длительное время. Зарядка аккумулятора при температуре менее 0 о С становится крайне нежелательной (ибо почти безрезультатна). Желательно также наличие функции термокомпенсации (изменения напряжения заряда в зависимости от температуры окружающей среды) на Вашем зарядном устройстве.

Циклический и буферный режимы работы АКБ

Циклический режим работы является самым «жёстким» для аккумуляторной батареи. В таком режиме её полностью разряжают, потом ставят на зарядку и снова полностью разряжают. Срок службы в таком случае будет зависеть от глубины разряда аккумулятора.

Большинство свинцово-кислотных аккумуляторов AGM-типа имеют циклический ресурс не более 300 циклов 100% разряда, но уже существуют аккумуляторы нового поколения, циклический ресурс которых составляет 600 циклов 100% разряда.

Сфера применения при циклическом режиме:

• поломоечные машины
• лодочные моторы
• электромобили
• погрузочная техника и т.д.