How to / Zasilanie

Pytania i odpowiedzi o ładowarki akumulatorów

09.12.2020 Producent: MEAN WELL Zastosowanie: Energetyka, Zakłady przemysłowe, Inteligentne miasta
Wizerunek autora
Robert Augustynowicz
Pytania i odpowiedzi o ładowarki akumulatorów

Zachęcamy do zapoznania się z listą najczęściej zadawanych pytań i odpowiedzi dotyczących ładowarek akumulatorowych. Być może odpowiedź na pytanie, ktore Pan/Pani chce nam zadać, znajduje się w tym artykule.

1. Wstęp

Wybór odpowiedniej ładowarki jest niezwykle ważny dla akumulatorów kwasowo-ołowiowych ponieważ właściwie dobrane urządzenie nie tylko zabezpiecza akumulator przed przeładowaniem, lecz również pozwala wydłużyć jego żywotność. Użycie niewłaściwej ładowarki może skutkować m.in. skróceniem żywotności baterii – jeśli wybrano ładowarkę o zbyt dużej mocy, lub znacznym wydłużeniem czasu trwania ładowania- jeśli o zbyt małej mocy. W jaki sposób należy zatem dobrać ładowarkę – pomoc w odpowiedzi na to pytanie znajdziemy poniżej.

2. Kategorie ładowarek

Wśród produktów Mean Well wyróżniamy 3 kategorie ładowarek akumulatorowych: z ładowaniem dwustopniowym, trzystopniowym oraz ośmiostopniowym. Tryb 2-stopniowy zapewnia proste i szybkie ładowanie akumulatora – zalecany jest do aplikacji w których występuje częste ładowanie akumulatorów. Tryb 3-stopniowy jest podobny do 2-stopniowego, jednak po zakończeniu procesu ładowania akumulatora, urządzenie utrzymuje stałe napięcie wyjściowe. Ładowarki trzystopniowe zaleca się w aplikacjach gdzie ładowanie odbywa się cyklicznie oraz wymagane jest stałe utrzymanie maksymalnego napięcia akumulatora (np.: UPS, oświetlenie awaryjne itp.). Tryb 8-stopniowy różni się od 2-stopniowego m.in.: dodaniem funkcji pulsacji prądu na początku procesu ładowania, funkcją łagodnego startu, analizy akumulatora, funkcją przywrócenia pojemności znamionowej akumulatora (odświeżania), opcją podtrzymania ładowania.

3. Tryb dwustopniowy

W początkowej fazie ładowania (faza1) wartość prądu osiąga wartość maksymalną. W miarę wzrostu naładowania akumulatora odpowiednio wartość prądu maleje (faza 2) zaś napięcie utrzymuje się na stałym poziomie. Gdy wartość prądu spadnie poniżej ok. 10% wartości maksymalnej (w zależności od modelu), nastąpi zakończenie procesu ładowania.

Opis charakterystyki ładowania dwustopniowego.

  1. Faza początkowa (analiza baterii):
    1. Sprawdzane jest napięcie akumulatora w celu określenia: polaryzacji akumulatora (czy zaciski nie zostały odwrotnie podłączone), poziomu naładowania (czy akumulator nie jest już naładowany, lub też całkowicie rozładowany i nie nadaje się do użycia)
  2. (1) Faza 1 (stały prąd):
    1. Urządzenie zapewnia stały prąd wyjściowy w celu szybkiego naładowania pojedynczej celi akumulatora do poziomu 2,4 V / cele
  3. (2) Faza 2 (stałe napięcie):
    1. Stałe napięcie 2,4 V na celę jest utrzymywane do czasu gdy prąd ładowania nie spadnie poniżej 10% wartości maksymalnej (w zależności od modelu może to być większa bądź mniejsza wartość).

4. Tryb trójstopniowy

W początkowej fazie ładowania (faza1) wartość prądu osiąga wartość maksymalną. W miarę wzrostu naładowania akumulatora odpowiednio wartość prądu maleje (faza 2) zaś napięcie utrzymuje się na stałym poziomie. Gdy wartość prądu spadnie poniżej ok. 10% wartości maksymalnej (w zależności od modelu), nastąpi zakończenie procesu ładowania. Ładowarka przejdzie w tryb stałego napięcia wyjściowego (faza3).

Opis charakterystyki ładowania trzystopniowego.

  1. (0) Faza początkowa (analiza baterii):
    1. Sprawdzane jest napięcie akumulatora w celu określenia: polaryzacji akumulatora (czy zaciski nie zostały odwrotnie podłączone), poziomu naładowania (czy akumulator nie jest już naładowany, lub też całkowicie rozładowany i nie nadaje się do użycia)
  2. (1) Faza 1 (stały prąd):
    1. Urządzenie zapewnia stały prąd wyjściowy w celu szybkiego naładowania pojedynczej celi akumulatora do poziomu 2,4 V / cele
  3. (2) Faza 2 (stałe napięcie):
    1. Stałe napięcie 2,4 V na celę jest utrzymywane do czasu gdy prąd ładowania nie spadnie poniżej 10% wartości maksymalnej (w zależności od modelu może to być większa bądź mniejsza wartość).
  4. (3) Faza 3 (podtrzymanie napięcia):
    1. Stałe napięcie 2,3V na celę jest utrzymywane w celu zapewnienia stałego, pełnego naładowania akumulatora.

5. Tryb ośmiostopniowy

Ładowanie 8-stopniowe zapewnia optymalne wykorzystanie akumulatora kwasowo-ołowiowego, pozwala na wydłużenie żywotności oraz przywrócenie jego pojemności do wartości zbliżonych do znamionowych. Niektóre z głównych zalet podano poniżej:

  • Funkcja pulsacji prądu: lepsze wykorzystanie używanych akumulatorów dzięki częściowemu odsiarczeniu.
  • Funkcja odświeżania: pozwala na zwiększenie pojemności do wartości zbliżonych znamionowym.
  • Funkcja podtrzymania napięcia oraz pełnej gotowości: użytkownik ma zapewniony dostęp do całkowicie naładowanej baterii, niezależnie czy odłączenie od urządzenia nastąpi w przeciągu godziny czy też kilku dni.

Opis charakterystyki ładowania ośmiostopniowego.

  1. (0) Faza początkowa (analiza baterii):
    1. prawdzane jest napięcie akumulatora w celu określenia: polaryzacji akumulatora (czy zaciski nie zostały odwrotnie podłączone), poziomu naładowania (czy akumulator nie jest już naładowany, lub też całkowicie rozładowany i nie nadaje się do użycia)
  2. (1) Faza 1 (pulsacyjny prąd):
    1. Ładowanie pulsacyjne jest stosowane w celu „ odświeżenia” używanych akumulatorów kwasowo-ołowiowych które były nieprawidłowo ładowane/rozładowywane. Tryb ten pozwala na polepszenie właściwości chemicznych akumulatora dzięki częściowemu odsiarczeniu płytek ogniw.
  3. (2) Faza 2 (łagodny start):
    1. Wykorzystuje niewielki prąd by przygotować akumulator do zbliżającego się gruntownego ładowania, tak by akumulator potrafił przyjąć duże prądy ładowania. Zabezpiecza przed wypadaniem warstwy czynnej pasty ołowiowej z kratek oraz przeciwdziała uszkodzeniu ładowarki.
  4. (3) Faza 3 (stały prąd):
    1. Urządzenie zapewnia stały prąd wyjściowy w celu szybkiego naładowania pojedynczej celi akumulatora do poziomu 2,4 V/cele
  5. (4) Faza 4 (stałe napięcie):
    1. Stałe napięcie 2,4 V na celę jest utrzymywane do czasu aż prąd ładowania nie spadnie do poziomu ok. 10% wartości znamionowej (w zależności od modelu).
  6. (5) Faza 5 (analiza):
    1. Urządzenie przestanie ładować akumulator przez 2 minuty w celu sprawdzenia jego statusu. Jeśli po upływie tego czasu napięcie wyniesie powyżej 2,1 V/cele status jest prawidłowy i nastąpi przejście do 6 fazy ładowania. Jeśli natomiast napięcie spadnie poniżej 2,1 V/cele dioda LED zasygnalizuje wystąpienie błędu, a proces ładowania zostanie przerwany.
  7. (6) Faza 6 (przywracanie pojemności):
    1. Podwyższone napięcie stosowane jest w celu zwiększenia pojemności akumulatora do wartości zbliżonych do znamionowych.
  8. (7) Faza 7 (stałe napięcie):
    1. Stałe napięcie na poziomie 2,3V/cele jest utrzymywane przez dłuższy czas tak by akumulator mógł zostać w pełni naładowany.
  9. (8) Faza 8 (podtrzymanie pełnego naładowania):
    1. zapewnia kompensację spadku napięcia akumulatora w skutek zjawiska samorozładowania, wydłużając równocześnie żywotność akumulatora.

6. Prąd ładowania, obciążalność a temperatura

W specyfikacji technicznej ładowarki często możemy znaleźć charakterystykę obciążenia w funkcji temperatury - przykładową zamieszczono poniżej. Jeśli temperatura nie przekracza 50 °C, obciążalność urządzenia wynosi 100%. W zakresie 50-60°C obciążalność maleje stopniowo do 60%. Powyżej 60°C uruchamia się zabezpieczenie termiczne.

Niektóre modele ładowarek posiadają możliwość kompensacji prądu ładowania w funkcji temperatury przy pomocy dodatkowego zewnętrznego czujnika. Dzięki niemu niwelowany jest wpływ temperatury otoczenia na czas trwania procesu ładowania.

7. Połączenie szeregowe lub równoległe akumulatorów

Łączenie szeregowe

Napięcie zostanie podwojone jeśli 2 akumulatory zostaną podłączone szeregowo, zaś sumaryczna pojemność nie ulegnie zmianie np.: 2x 12V 100Ah połączone szeregowo = 24 V 100 Ah.

Łączenie równoległe

Gdy 2 akumulatory zostaną połączone równolegle, sumaryczne napięcie nie ulegnie zmianie, zaś pojemność zwiększy się dwukrotnie np.: 2x 12V 100Ah połączone równolegle = 12 V 200Ah.

Uwaga! Nie wolno łączyć szeregowo/równolegle akumulatorów rozładowanych z naładowanymi!
Zaleca się aby akumulatory posiadały tą samą pojemność znamionową, rezystancję wewnętrzną, podobny stan zużycia oraz były tego samego modelu.

8. Przewody łączeniowe

Dobór odpowiedniego przekroju przewodu zależy od wartości prądu ładowarki. W tabeli poniżej umieszczono minimalne przekroje przewodów w zależności od prądu. Zalecamy używanie przewodu o kolorze czerwonym jako „+” oraz czarnego jako „-”. Przewody łączące urządzenie z akumulatorem powinny być możliwie najkrótsze w celu minimalizacji spadku napięcia. Zbyt duży spadek napięcia wydłuży czas ładowania.

9. Prąd ładowania

Duży prąd ładowania może skrócić żywotność lub nawet spowodować uszkodzenie akumulatora, dlatego też dobierając prąd ładowania należy zawsze kierować się dokumentacją techniczną producenta! Przyjmuje się że prąd ładowania powinien zawierać się w przedziale 10-30% wartości pojemności np.: akumulator 20Ah powinien być ładowany prądem w zakresie 2-6 A.

10. Kolejne kroki podczas doboru

Krok 1
Sprawdź parametry techniczne akumulatora. Informacje na temat pojemności oraz napięcia znamionowego powinny znajdować się na akumulatorze. Jeśli nie ma możliwość by je odczytać należy skontaktować się z producentem. Gdy wykorzystujemy kilka połączonych akumulatorów należy zapoznać się z Tabelą poniżej:

Gdzie: N – liczba akumulatorów, Cakumulatora – Pojemność znamionowa akumulatora [Ah], Vakumulatora – Napięcie znamionowe akumulatora [V].
Uwaga! Nie wolno łączyć szeregowo/równolegle akumulatorów rozładowanych z naładowanymi!
Zaleca się aby akumulatory posiadały tą samą pojemność znamionową, rezystancję wewnętrzną, podobny stan zużycia oraz były tego samego modelu.

Krok 2
Wybierz odpowiedni rodzaj ładowarki zgodnie z punktem 2 (kategorie ładowarek).

Krok3
Sprawdź dopuszczalny prąd ładowania akumulatora podany w specyfikacji. W tabeli poniżej podano jedynie sugerowane modele.

11. Przykład doboru ładowarki

Dwa akumulatory 12 V 80 Ah połączone równolegle w systemie UPS. Jak dobrać odpowiednią ładowarkę ?

  • przy połączeniu równoległym sumaryczne napięcie wynosi 12 V, zaś pojemność 80 x 2 =160 Ah
  • dla aplikacji takich jak UPS zaleca się 3 stopniową ładowarkę
  • zgodnie z tabelą, sugeruje się użycie PB-230-12, PB-300-12, PB-360-12, lub PB-600-12. Im większa moc ładowarki, tym krótszy czas ładowania (pamiętając o maksymalnym dopuszczalnym prądzie ładowania!)

12. Podsumowanie

Wybór prawidłowej ładowarki jest niezwykle ważny w celu zachowania jak najdłuższej żywotności oraz parametrów akumulatora. Należy pamiętać że zbyt wysoka wartość prądu ładowania może spowodować uszkodzenie a nawet eksplozję akumulatora, zbyt mała zaś – znacząco wydłuża proces ładowania.