Особенности тяговых аккумуляторов глубокого разряда

Электрический аккумулятор (далее «аккумулятор», лат. accumulator, что означает собиратель, стяжатель, накопитель) – устройство для периодического накопления электрической энергии от химической реакции, и передачи её устройству-потребителю. Работоспособность аккумулятора восстанавливается электрическим током, противоположным току разряда. Аккумуляторы, соединённые последовательно, образуют аккумуляторную батарею (АКБ).

Первый аккумулятор создан немецким химиком И.В. Риттером (1776 – 1810). 21 век впечатляет разнообразием этих устройств, от миниатюрных батарей к бытовым устройствам до гигантских хранилищ энергии. Так, компания Tesla построила в Калифорнии хранилище на 80 МВт*часов, которое обеспечивает 4-часовой запас электроэнергии для 15 тысяч домов и готова построить в Австралии хранилище на 100 МВт*часов.

Общая информация

1. Свинцово-кислотная АКБ, в котором свинцовые пластины погружены в кислотный электролит. Отличаются большим весом и плохой переносимостью глубокого разряда.
2. АКБ с впитывающим стекломатом (AGM). Для стабилизации циклов заряда – разряда в АКБ установлен стекловолоконный сепаратор, который впитывает электролит. В результате аккумулятор не теряет производительности после нескольких сотен циклов заряда-разряда. Герметичен, виброустойчив, не требует обслуживания, чувствителен к перенапряжению.
3. Гелевая АКБ ( GEL ), в которой электролит загущён до уровня геля. Устойчив к механическим воздействиям и вибрации, выдерживает глубокий разряд и воздействие крайних температур (-30 – +60 С). Из кислотных АКБ способен обеспечить наибольшее количество циклов заряда – разряда и наименьший саморазряд. Главным недостатком АКБ типов 1 – 3 является большой вес. Важным достоинством этих устройств является относительно низкая цена по сравнению с Li-ion АКБ.
4. Литий-ионная (Li-ion) АКБ. Переносчиком заряда является ион лития, несущий положительный заряд и способный проникать в кристаллическую решетку реагента. Литиевая АКБ герметична, виброустойчива, имеет относительно малый вес и низкий уровень саморазряда (5 – 10%/год), способна работать при температурах от -30 до +60 С.

В зависимости от веществ, используемых в химической реакции, АКБ подразделяются на типы, которых сейчас насчитывается более 30.

Основные характеристики:

• Ёмкость (А*час) – максимальное количество энергии, способное сохранить в батарее.
• Саморазряд – величина уменьшения ёмкости АКБ после полной зарядки без нагрузки. Уменьшение происходит по экспоненте.
• Вольт-амперные характеристики.
• Диапазон рабочих температур.
• Габариты.
• Вес.

Тяговые аккумуляторы

Исходя из назначения, АКБ подразделяют на стартерные и тяговые. Стартерные АКБ применяются для ускоренного запуска двигателей и не рассчитаны на частые циклы разряда – заряда. Тяговые АКБ способны поддерживать длительную подачу постоянного высокого тока, имеют очень толстые пластины и стенки корпуса. Их применяют с теми устройствами, которым нужно долгое и постоянное электропитание: трейлеры, катера, яхты, электромобили, лодки, напольные транспортные средства, поломоечные машины, электроколяски, инвалидные кресла, альтернативные источники энергии, источники бесперебойного питания.

Основные характеристики большинства тяговых АКБ:

1. Напряжение – 2, 4, 8, 12, 24 вольт.
2. Ёмкость – 30 – 300 А*час.
3. Температурный диапазон – -30 – +60 C .

Достоинства тяговых АКБ:

• возможность противостоять окислительным процессам;
• повышенное число циклов разряда и заряда;
• допускают глубокий разряд;
• долгий срок службы.

Недостатком тяговых аккумуляторов глубокого разряда является их стоимость, которая в разы больше стоимости стартерных аккумуляторов.

На российском рынке можно встретить тяговые АКБ следующих фирм: Varta, Deka, Exide, Sonnenschein, U . S . Battery , Ventura , Yuasa , Banner , Delta , Derf, Minn Kota, Trojan, Ventura, Zelus , CitiBat, P-Com, Fiamm, Leoch, WBR. Среди отечественных производителей можно отметить компанию « Радиотех» и Тюменский аккумуляторный завод. Первая выпускает инновационные Li – ion тяговые АКБ, которые можно использовать при эксплуатации большинства устройств. Тюменский аккумуляторный завод известен тяговыми аккумуляторами для напольных машин, систем электропитания железнодорожного транспорта, изделиями для систем резервного электропитания.

При зарядке AGM и GEL аккумуляторов используются специальные зарядные устройства. Они обеспечивают:

• ускоренное восстановление после разрядки;
• защиту от перегрузки;
• адаптацию к зарядным характеристикам устройства.

Тяговые аккумуляторы для лодочных моторов

Тяговые аккумуляторы для лодочных моторов должны работать в различных климатических условиях, долгое время сохранять рабочее состояние без подзарядки, обладать мощностью, достаточной для запуска холодного двигателя, иметь малый ток саморазряда. Также от них требуется безопасность, быстрота и запас хода, приемлемый вес. Нормальными считаются запас хода лодки на 2 часа при работе двигателя на полную мощность и вес аккумулятора не более 20 кг. Все типы аккумуляторов для лодочных моторов имеют ёмкость в пределах 55 – 150 А*час.

Аккумулятор для лодочного электромотора с жидким электролитом из-за относительно невысокой цены и хорошей переносимости перезаряда пользуется наибольшим спросом. Однако на этом его достоинства заканчиваются. При эксплуатации лодочные аккумуляторы с жидким электролитом устанавливаются только вертикально, чувствительны к сильной вибрации и лодочной качке. Обслуживаемый аккумулятор для лодки требует долива воды. Саморазряд 5 – 8 % / мес., число циклов заряда – разряда до 1000, срок эксплуатации 5 – 7 лет.

Благодаря присутствию сепаратора в герметичном необслуживаемом AGM аккумуляторе для лодочного электромотора электролит по всему объёму имеет одинаковую плотность, обеспечивается устойчивость к механическим воздействиям. При эксплуатации на водоёме важно, что этот аккумулятор имеет пусковой ток до 1000А и время полного заряда 1 – 3 часа. AGM аккумулятор устанавливается в лодке достаточно произвольно, имеет приемлемую стоимость. Для регулировки напряжения заряда требует использования зарядного устройства.Саморазряд 1 – 3 % / мес., число циклов заряда – разряда до 1500, срок эксплуатации 5 – 10 лет.

Удобство эксплуатации GEL аккумулятора на рыбалке и путешествии по воде на лодке обусловлено его герметичностью, отсутствием обслуживания, невозможностью газовыделения и разлива электролита, прочностью и виброустойчивостью. Тяговый гелиевый АКБ способен запустить мотор мощностью до 40 л.с., обеспечивать работу электромотора с рабочим напряжением 12, 24, 36 вольт, эхолота, насоса и лебёдки. Для предотвращения перезаряда, требует использования зарядного устройства.Саморазряд 1 – 3 % / мес., число циклов заряда – разряда до 2000, срок эксплуатации 7 – 12 лет.

Литий-ионные тяговые АКБ при малом весе обладают высокой электроёмкостью, имеют защиту от перезаряда. обеспечивают скорость заряда 95% / 35-40 минут, не нуждаются в техническом обслуживании. Компанией «Радиотех» производятся экологически безопасные тяговые литиевые аккумуляторы, имеющие вес в 4 раза и габариты в 3 раза меньше кислотных, что облегчает их использование в условиях ограниченного лодочного пространства, позволяет использовать более мощный электромотор. Эти АКБ обладают увеличенным жизненным циклом и не тонут. Главным недостатком всех Li – ion АКБ является их высокая стоимость. Саморазряд менее 1 % / мес., число циклов заряда – разряда до 3000, срок эксплуатации 10 – 12 лет.

Для увеличения срока службы тяговых аккумуляторов для лодочных моторов необходимо:

• использовать AGM аккумулятор циклического или смешанного режима работы, обеспечивающего высокую энергоотдачу;.
• контролировать состояние АКБ с помощью вольтметра или иметь изделие с индикатором разряда;
• заряжать АКБ сразу после разряда;
• придерживаться паспортного времени плавания на данном АКБ;
• хранить только полностью заряженное изделие при температуре, указанной в паспорте.

Наибольшей популярностью пользуются тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов, произведённые фирмами Varta, Deka, Exide.

Тяговые аккумуляторы для напольной техники

Особенности тяговых АКБ для напольной техники:

1. Заряд 120 – 1500 А*час, достаточный для работы 12-часовой смены, ресурс 500 – 1000 циклов.
2. Размеры АКБ ограничены только размерами аккумуляторного отсека и мощностью мотора.
3. Вес АКБ практически не критичен при эксплуатации.
4. Наличие контрольного устройства заряда.

1. Тип изделия: жидкостной или гелевый.

Тяговые аккумуляторы для моторных катеров и яхт

Особенности тяговых АКБ для моторных катеров, яхт, крупных лодок:

• работать при качке, высоком уровне вибрации;
• обеспечивать работу вспомогательного оборудования, запуск холодного двигателя;
• не быть критичным к глубокому разряду.

Из-за невозможности утечки электролита, при эксплуатации моторных катеров, яхт и крупных лодок наиболее подходят гелевые АКБ, которые можно размешать рядом с оборудованием.

Пусковой и тяговый аккумулятор для лодочного электромотора

Многие рыбаки для ловли с воды приобретают себе различные моторные лодки, движение которых по воде обеспечивается за счет мотора. Подвесные двигатели могут работать от различного топлива или электроэнергии. Нормальная их эксплуатация невозможна без нормального аккумулятора. Аккумулятор для лодочного электромотора выбирается по огромному количеству различных критериев. Стоит учитывать, что источник энергии требуется и для дополнительного оснащения, к примеру, питания навигации или освещения.

Достоинства и недостатки лодочных электромоторов

Аккумуляторы для лодочных моторов приобретаются не только для питания дополнительного оборудования, но и для рыбалки в режиме троллинга. При использовании обычного ДВС нельзя двигаться со скоростью 3−5 км/час. К преимуществам электромотора относят следующие моменты:

1. Небольшой вес и компактные размеры. Сложность конструкции ДВС определяет ее большие размеры и вес, что усложняет транспортировку, хранение и применение.
2. Устанавливаемый гребной винт не цепляется за водоросли при движении на небольшой скорости.
3. Запускается быстро. С запуском ДВС могут возникнуть трудности, особенно при снижении температуры окружающей среды.
4. Нет эксплуатационных расходов.
5. Во время работы не образуется шум. При охоте на пугливую добычу даже незначительный шум может привести к уменьшению улова.

Есть и несколько недостатков, к примеру, небольшой запас хода и тяги. Электрический мотор в большинстве случаев применяется для движения вдоль берега или по небольшим водоемам. Чтобы компенсировать недостатки электромоторов, их устанавливают совместно с бензиновыми и дизельными двигателями.

Предъявляемые требования

Тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов выбираются с учетом определенных требований. К ним относят:

1. Устойчивость к сильной вибрации. На момент движения лодки по водоему и работе ДВС может появиться вибрация, которая оказывает негативное влияние на различные конструкции.
2. Максимальное время работы без подзарядки. Этот показатель может варьировать в большом диапазоне.
3. Сохранение работоспособности на момент сильной качки. Качка также оказывает негативное воздействие на некоторые АКБ, что стоит учитывать при их выборе.
4. Минимальное техническое обслуживание.

Выбор аккумулятора для электромотора проводится в зависимости от условий эксплуатации. К примеру, для зимней рыбалки выбирают более емкие варианты исполнения АКБ, так как из-за низкой температуры этот показатель существенно падает.

Классификация аккумуляторов

АКБ для лодочных электромоторов выбирают в зависимости от их предназначения. Классификация по этому признаку выглядит следующим образом:

1. Стартерные. Они применяются лишь для временного питания ДВС на момент его старта. Для восстановления емкости после применения дополнительно устанавливается генератор. Длительное применение и постоянная глубокая разрядка становятся причиной износа АКБ.
2. Универсальные. Подобные варианты исполнения могут применяться для пуска ДВС и длительного питания электромотора. Характеризуются универсальные АКБ высокой стоимостью, а также длительным сроком эксплуатации. Универсальные аккумуляторы способны генерировать высокий пусковой ток.
3. Тяговые. Эта группа аккумуляторов характеризуется тем, что применяется для установки на небольших лодках и катерах с электромоторами. Подобные АКБ могут выдерживать длительную работу без зарядки и переносят глубокую разрядку. Стоит учитывать, что глубокий разряд обычного аккумулятора приводит к его серьезному износу и снижению срока эксплуатации.

При частой рыбалке с лодки в большинстве случаев выбирается универсальный аккумулятор. Он может применяться для медленного движения вдоль берега или для запуска ДВС. Стартерные приобретаются в случае, если на лодке устанавливается только двигатель, работающий на топливе.

Основные виды АКБ

Аккумулятор тяговый для электромотора может изготавливаться при применении самых различных технологий. Наибольшее распространение получили следующие виды АКБ.

Свинцово-кислотные WET с жидким электролитом

Этот тип аккумуляторов получил самое широкое распространение, что связано с невысокой стоимостью. Подобный вариант исполнения рекомендуется выбирать для питания ДВС на момент его пуска. Современные модели изготавливаются при применении технологии Са-Са, которая предусматривает использование пластин из сплава свинца с добавлением кальция.

Стоит учитывать, что свинцово-кислотные варианты исполнения не поддаются обслуживанию. Поэтому при частичном или полном износе восстановить емкость не получиться. Во время эксплуатации WET не требуют добавления воды. На рынке представлен большой ассортимент свинцово-кислотных батарей, стоимость их варьирует в пределе от 5 до 7 тысяч рублей. Некоторые варианты исполнения могут применяться также на автомобилях, двигатель которых работает совместно с системой старт/стоп.

Аккумуляторы типа GEL и AGM

Появились подобные источники питания относительно недавно, что определяет их высокую стоимость. Оба АКБ относятся к свинцово-кислотным, но электролит находится в связанном типе. Модель AGM характеризуется наличием пластин из стекловолокна, модель GEL имеет разноименные пластины в гелеобразной серной кислоте. Подобные батареи можно использовать для длительного питания электромоторов.

Конструктивные особенности определяют то, что AGM и GEL переносят глубокий заряд и высокий пусковой ток. Зарядка проводится в кратчайшие сроки, батарея подобного типа не требует обслуживания, во время эксплуатации не происходит выделение газов. Недостатком можно назвать то, что подобные аккумуляторы не могут долго храниться без полной зарядки. Кроме этого, стоимость моделей на 12 В варьирует в пределе от 12 до 30 тысяч рублей.

Литий-ионные лодочные аккумуляторы

Считаются самым инновационным решением. Они появились относительно недавно и постоянно совершенствуются. Большинство моделей характеризуется наличием специального контроллера, которая позволяет исключить вероятность перезарядки.

У нового типа батарей много положительных качеств: не нужно обслуживать, высокая энергоемкость, в процессе зарядки быстро набирает зарядку, небольшой вес и габариты. Низкий саморазряд позволяет хранить АКБ на протяжении длительного периода. Единственный, но существенный недостаток заключается в высокой стоимости. Самое доступное предложение обходится в 20 000 рублей.

При довольно большом бюджете, отведенным на приобретение аккумулятора, рекомендуется уделить внимание литий-ионным вариантам исполнения. Они обладают исключительными эксплуатационными характеристиками, могут прослужить в течение длительного периода. Если подбирается батарея только для кратковременного питания ДВС, то можно приобрести свинцово-кислотные, так как они характеризуются невысокой стоимостью.

Рекомендации по выбору

Довольно большой ассортимент определяет то, что возникают некоторые трудности при выборе наиболее подходящего АКБ. Основные рекомендации следующие:

1. Для начала учитывается тип установленного двигателя. В продаже встречаются электрические моторы 12 и 24 Вольт. Стоит учитывать, что для второго типа электрических моторов зачастую приобретается две батареи, которые соединяются последовательно.
2. При установке только одного аккумулятора для запуска ДВС и постоянного питания электромотора выбирается вариант исполнения GEL или AGM. Они способны выдавать высокий пусковой ток и работать на протяжении длительного периода. Стоит учитывать, что подобное предложение самое дорогостоящее, но прослужит подобный АКБ на протяжении длительного периода.
3. При выборе уделяется довольно много внимания емкости. Она выбирается в зависимости от мощности установленного мотора: чем больше мощность, тем выше должна быть емкость. Тяговый АКБ должен обеспечивать запас хода судна на полной мощности в течение двух часов.
4. Уделяется внимание и весу аккумулятора. Рекомендуется выбирать модели, которые имеют вес не более 20 кг.
5. Лучше всего выбирать необслуживаемые модели. Это связано с тем, что в некоторых случаях обслуживание может проводиться только в специализированных центрах.
6. Минимальный саморазряд является важным критерием выбора. Он определяет возможность длительного хранения без зарядки.

При выборе уделяется внимание и популярности бренда. Это связано с тем, что известные производители выпускают качественную продукцию, заявленные характеристики которой будут соответствовать реальным.

Использование автомобильного аккумулятора

Некоторые начинающие рыбаки устанавливают автомобильный аккумулятор в качестве постоянного источника питания для лодочного электромотора. Специалисты не рекомендуют это делать по следующим причинам:

1. Автомобильный АКБ выдает высокий ток на момент запуска двигателя, после чего заряжается от генератора.
2. Не все лодочные ДВС имеют генераторы, они устанавливаются только на мощные модели. Поэтому после запуска двигателя аккумулятор может быстро разрядиться и повторно его завести уже не получиться.
3. Использовать рассматриваемый источник питания для постоянного питания электромотора нельзя по причине того, что уже после 2−3 раз полных разрядов АКБ полностью выходит из строя.

Именно поэтому рекомендуется выбирать лодочные АКБ для запуска ДВС и длительного питания электромотора. При правильном обслуживании они прослужат долго.

Обслуживание батарей

Соблюдение простых правил эксплуатации позволяет существенно продлить срок эксплуатации АКБ. В большинстве случаев именно неправильное применение батареи приводит к быстрому износу. Основные рекомендации следующие:

1. Обслуживание электромотора можно проводить только после полного отключения источника питания.
2. Нельзя использовать «крокодилы» для подключения источника питания к двигателю. Низкокачественное соединение может привести к возникновению дополнительного сопротивления, что уменьшит срок службы АКБ.
3. Нужно периодически проверять надежность соединения. Кратковременное пропадание контакта приводит к утечке тока, нагреву клемм и их окислению.
4. Производители АКБ указывают рекомендуемые модели зарядных устройств. Только при их применении можно обеспечить длительный срок эксплуатации источника питания.
5. Нельзя допускать замыкание выводов между собой, так как короткое замыкание сразу выведет аккумулятор из строя.

Хранить источник питания следует в темном месте при комнатной температуре. Время от времени поверхность нужно очищать от загрязнений. Во время эксплуатации нельзя допускать попадание воды в зону соединения электрического мотора с батареей, так как это приведет к быстрому окислению контактов.