Как правильно заряжать AGM-аккумуляторы: пошаговая инструкция

Аккумуляторы, изготовленные по технологии AGM (Absorbent Glass Mat, дословно – впитывающий стеклянный мат) содержат не свободный, а абсорбированный электролит. Кислотный раствор поглощается мелкопористой матрицей из стекловолокна. Она плотно помещается между свинцовыми электродами, выполняя функцию сепаратора. Такая технология исключает возможность протечки электролита, поэтому АКБ устойчива к наклонному положению и вибрациям. АКБ этого типа менее критичны к глубокому разряду, рекомендуемая глубина для продления ресурса обычно не более 50%. Пористое стекловолокно действует как губка – удерживает кислоту и не дает ей растекаться, даже если корпус батареи будет поврежден. За счет меньшего внутреннего сопротивления батарея выдерживает частые циклы заряда/разряда, поэтому может эксплуатироваться в буферном и циклическом режимах.

Плотная герметичная конструкция – основное преимущество AGM-аккумулятора, но она же является причиной некоторых недостатков батареи. Поскольку электролит поглощен волокном, теплоотдача ниже, чем у классических Ca/Ca АКБ. Поэтому для элементов данного типа критичны перегрев и перезаряд. Максимальное напряжение заряда должно быть 14,8 В, а температура заряда – не более +45 °С. Превышение напряжения чревато перегревом, деформацией пластин, ускоренной сульфатацией, вздутием корпуса, велика вероятность выхода из строя. Неправильная зарядка способна ускорить износ АКБ или разрушить ее.

Базовые принципы зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов

Зарядка аккумуляторов начинается, когда к нему подключено напряжение, превышающее его собственное. Процесс основан на преобразовании электрической энергии в химическую. Существует несколько алгоритмов зарядки, среди которых можно выделить базовые.

Метод CC/CV (Constant Current / Constant Voltage, постоянный ток → постоянное напряжение). Он проходит в три этапа:

1. Режим CC – заряд постоянным током до порогового напряжения, которое зависит от вольтажа батареи. Для АКБ номиналом 12 В такой порог обычно составляет 14,4-14,8 В.
2. Режим CV – заряд постоянным напряжением с уменьшением силы тока заряда по мере повышения степени заряда. Начало уменьшения тока сигнализирует о достижении уровня заряда 75-95%.
3. Режим насыщения (дозаряд). Может составлять от получаса до нескольких часов. Сила тока продолжает снижаться до крайне низких, ранее установленных значений, как правило, 1 А или менее.

Основные режимы работы аккумулятора – циклический и буферный. Они определяют, как используются АКБ и как осуществляется процесс зарядки.

В циклическом режиме накопленная энергия регулярно проходит циклы заряда/разряда. Он применяется с устройствами, которые используются постоянно и требуют регулярной подзарядки, например, ноутбуки, электроинструменты, системы хранения возобновляемой энергии, бытовая техника, работающая без сети, и т. д.

Принципы зарядки в циклическом режиме:

• Поддержание определенного уровня заряда, например, 40-80%. Полная зарядка или разрядка не рекомендуется во избежание деградации АКБ.
• Частые регулярные последовательные зарядки целесообразнее редких полных зарядок.
• Контроль времени зарядки – при использовании простых/старых зарядных устройств без автоматического CV/float отключить его по достижении рекомендуемого уровня, чтобы не допустить перезаряда.

Базовое требование к АКБ – устойчивость к частым разрядам.

В буферном режиме аккумулятор подключен к постоянному источнику питания и изредка (1-2 раза в месяц) испытывает циклы заряда-разряда. Данный режим характерен, например, для блоков бесперебойного питания, где аккумулятор используется в качестве резервного источника энергии.

Принципы зарядки в буферном режиме:

• Использование ЗУ, соответствующего типу батареи, обязательная проверка совместимости АКБ и зарядного устройства.
• У большинства устройств автоматически регулируются параметры заряда в зависимости от состояния АКБ.
• Постоянное удержание на плавающем напряжении 13,2–13,8 В (для 12 В).

В буферном режиме фактический срок службы аккумуляторов дольше, так как они меньше изнашиваются. Главные требования к АКБ – низкий уровень саморазряда и долговечность.

Как правильно зарядить AGM-аккумулятор

Перед тем как приступить к процессу, необходимо изучить рекомендуемые производителем диапазоны напряжения заряда и «плавающего» напряжения и точно их соблюдать. Для батареи 12 В рекомендуется диапазон от 14,4 до 14,8 В. Для 6-вольтовой АКБ – 7,2-7,4 В. Значения даны для температуры 20-25 °С. При выходе температуры за пределы этого диапазона повысить или понизить напряжение согласно температурному коэффициенту из инструкции к АКБ или ЗУ. При отрицательных температурах заряжать AGM-аккумулятор нежелательно.

Рекомендуемый диапазон для «плавающего» заряда (хранения) – 13,2-13,8 В. Применяется в режиме ожидания, когда батарея периодически глубоко разряжается.

Для разных моделей АКБ порог напряжения может быть различным, поэтому необходимо руководствоваться технической документацией на изделие.

Далее выбирают ток заряда. Для свинцово-кислотных батарей, в том числе с технологией AGM, он рекомендован около 0,1 от емкости АКБ. При экстремально низких температурах, а также для старых или изношенных аккумуляторов может потребоваться снижение тока. На практике максимальный ток должен быть меньше указанного в руководстве пользователя или на корпусе изделия, так как чрезмерно высокий ток заряда может привести к повреждению или возгоранию батареи. Например, для аккумулятора с номинальной емкостью 100 А·ч потребуется зарядный ток 10 А, для 65 А·ч – 6,5 А.

Точная величина зависит от технических характеристик зарядного устройства, состояния АКБ и температуры окружающей среды.

ЗУ нового поколения автоматически выбирают и корректируют оптимальные показатели тока и напряжения.

Как зарядить аккумулятор AGM: пошаговая инструкция

1. Подключение зарядного устройства. Присоединить положительный провод ЗУ к положительной клемме аккумулятора, а отрицательный – к отрицательной клемме. Включить зарядное устройство в сеть.
2. Выбрать режим на ЗУ. Задать нужное напряжение и силу тока.
3. Контроль температуры. При нагревании корпуса аккумулятора выше 40 °С либо неравномерном прекратить процесс.
4. Завершение заряда. По достижении напряжения заряда 12,8–13,2 В отключить ЗУ. Сначала отсоединяют «минус», затем «плюс».

Следуйте инструкции изготовителя для конкретного зарядного устройства.

Зарядка AGM VRLA батарей (в том числе промышленного применения)

АКБ класса VRLA – это свинцово-кислотные аккумуляторы с регулируемым клапаном внутреннего давления. Они имеют широкую сферу применения: промышленное оборудование, охранно-пожарные системы, ЦОДы, резервные источники питания и т. д.

Основные преимущества аккумуляторов VRLA:

• Полная герметичность корпуса и безопасное использование за счет клапана сброса давления на каждом элементе.
• Высокий уровень рекомбинации (более 99%) предотвращает утечку газов и воды.
• Батарея является необслуживаемой – не требует долива дистиллята в течение всего срока эксплуатации.

Для аккумуляторов этого класса существуют требования к вентилированию и температурному режиму эксплуатации. Это делается для предотвращения перегрева АКБ и скопления выделяющихся во время зарядного процесса газов. Рабочий диапазон температур составляет от -20 до +55 °С. Работа при экстремальной температуре свыше 40 °С может привести к ускоренной деградации и повреждению батареи. Во избежание перегрева нельзя устанавливать АКБ поблизости от источников тепла, например, радиатора.

Вентиляция возможна естественная и принудительная. Отверстия (окна) для впуска/выпуска воздуха должны располагаться на противоположных стенах. При размещении вдоль одной стены – на расстоянии не менее 2 м друг от друга. При искусственном создании воздушного потока зарядное устройство должно быть соотнесено с вентиляционной системой. Если аккумуляторов несколько, устанавливать их на расстоянии не менее 1,5 см друг от друга. Для удаленного мониторинга между группами элементов устанавливают датчики температуры.

Производители аккумуляторных батарей VRLA AGM дают следующие рекомендации по основным параметрам зарядки и эксплуатации:

• Напряжение. Для полностью заряженной 12-вольтовой батареи в состоянии покоя/хранения напряжение, как правило, составляет 12,8-13,2 В. По мере разрядки показатель постепенно уменьшается до нижнего порога – 10,5-10,8 В. Достигнув этой точки, напряжение начинает быстро снижаться.
• Ток заряда. Типичная рекомендация для этого показателя – 10% от номинальной емкости АКБ. Например, если емкость аккумулятора VRLA равна 80 А·ч, сила тока не должна превышать 8 ампер. Если АКБ сильно изношена или восстанавливается после глубокого разряда, ток основного заряда ограничивается 2-5% номинала. Для 80 А·ч это будет 2,5-4 А.
• Температурный диапазон. Оптимальный режим заряда – от +5 до +35 °С. Производители не рекомендуют производить заряд при температурах, выходящих за пределы этого интервала. При показаниях термометра выше +40 °С батарея может деформироваться. При минусовой температуре из-за замедления химической реакции зарядка может быть некорректной.

Важно! Если корпус аккумулятора будет сильно нагреваться, зарядку нужно немедленно остановить.

Как заряжать 6 В и 12 В свинцово-кислотные аккумуляторы (общие правила)

Существуют как общие правила зарядки свинцово-кислотных АКБ, так и некоторые особенности в зависимости от вольтажа батареи.

К единым требованиям относятся:

1. Соблюдение алгоритма – заряд постоянным током, постоянным напряжением, поддержание заряда.
2. Контроль параметров (сила тока зарядки, предельное напряжение, температура заряда).
3. Зарядное устройство должно соответствовать типу аккумулятора. Режимы зарядки: автоматический, ручной, импульсный (восстановительный).
4. При выделении большого количества паров и других признаках перегрева следует уменьшить значение тока и напряжения в настройках.
5. Необходимо соблюдать меры предосторожности: надевать защитные очки и одежду, заряжать аккумулятор в проветриваемом помещении, при нагревании корпуса или протечке электролита выключить ЗУ.

Важно: перезаряд негативно влияет на свинцово-кислотные батареи, он может стать причиной коррозии и преждевременного износа. Для ресурсной зарядки рекомендуют не превышать 0,1 C, более высокие токи допустимы только если это прямо разрешено производителем.

Для зарядки АКБ 6 вольт необходимо произвести пересчет параметров.

В ходе абсорбционной зарядки (при постоянном напряжении) заряжается до 2,4 В на элемент. После достижения этого значения и снижения тока поддерживается напряжение около 2,25–2,30 В на элемент. Такой режим компенсирует саморазряд и поддерживает батарею в полностью заряженном состоянии без риска саморазряда. Оптимальное зарядное напряжение составляет 6,8-7,2 В. Полностью заряжен аккумулятор при напряжении 6,3-6,4 В, при напряжении менее 6 В – разряжен. Оптимальный ток заряда равен 0,1 х С, где С – номинальная емкость аккумулятора.

Параметры заряда для 12-вольтовой батареи: рабочее напряжение зарядки – 14,4–14,8 В, поддерживающий режим после полного заряда – 13,6–13,8 В. Рекомендуемый ток заряда высчитывается по формуле I = C / 10, где C – емкость в ампер-часах, I – зарядный ток в амперах. Например, для батареи емкостью 20 А·ч рекомендуемый ток заряда 2 А. Нельзя допускать разряд аккумулятора ниже 11,5 В и напряжения выше 15 В, так как это приводит к сульфатации и преждевременному износу аккумуляторной батареи.

Для 6-вольтовых АКБ нельзя использовать «обычный» зарядник, поскольку превышение напряжения приведет к ускоренной деградации внутренних компонентов, чрезмерному образованию газов, разрушению корпуса, риску взрыва. Требуется специальное ЗУ для 6-вольтовых элементов либо универсальный вариант с отдельным режимом для 6 В и/или функцией регулировки напряжения. В этом случае нужно перенастроить зарядное напряжение на диапазон 7-7,5 вольт.

Заряд после глубокого разряда и восстановительные режимы

Глубокий разряд – это длительное пребывание аккумулятора в состоянии низкого напряжения (менее 10,5 В) или разряд «в ноль». Для батарей по технологии AGM это представляет серьезную опасность, поскольку вызывает необратимые химические изменения в пластинах, образование нерастворимых соединений и окисление активных веществ. Это снижает способность АКБ удерживать заряд. В результате теряется до 10-30% первоначальной емкости, снижается и пусковой ток, в некоторых случаях батарея полностью выходит из строя. Для обычных свинцово-кислотных батарей результат глубокого разряда аналогичный – образование на пластинах кристаллов сульфата свинца или сульфатация.

Возможность восстановления – десульфатации аккумулятора возможна, но это зависит от типа и состояния элемента. AGM-аккумуляторы более устойчивы к глубокому разряду. Шансы восстановления выше, если напряжение не падало надолго ниже порога глубокого разряда и корпус/пластины не повреждены.

Существует несколько методов реанимации батареи после глубокого разряда. Каждый из них требует внимания и терпения. Распространенное решение – мягкий (плавный) старт. Этот режим используется в «интеллектуальных» зарядных устройствах с функцией десульфатации. Принцип работы заключается в том, что устройство автоматически подает на аккумулятор импульсные/циклические заряды с пониженным током и напряжением. При этом ЗУ самостоятельно корректирует параметры зарядки. В результате многоциклового воздействия кристаллы на пластинах постепенно разрушаются, емкость восстанавливается. С исправными АКБ режим работает как один из этапов многоэтапного алгоритма для тестирования батарей.

Частые вопросы: «Можно ли...»

... заряжать AGM обычным зарядным устройством, какими условиями это ограничено?

Нельзя использовать ЗУ, которое не позволяет задать нужные режимы и дает завышенное напряжение; предпочтительно использовать специальные зарядники с профилем AGM. Лучше всего с интеллектуальной составляющей, с многоступенчатой зарядкой и регулировкой напряжения. Они позволяют четко соблюдать параметры, которые требуются для данного типа батарей. Некорректная зарядка влечет за собой риски перегрева, газообразования, повреждения высоким током стекловолоконных сепараторов. Если пользователь готов рискнуть, то перед применением обычного ЗУ необходимо выставить на нем рекомендованные производителем параметры зарядки.

... AGM/VRLA использовать как обычные свинцово-кислотные – что будет при перезаряде и превышении 15–16 В?

Не рекомендуется. Конструкция VRLA отличается от традиционных свинцово-кислотных батарей. Для них допустимый диапазон напряжений более узок, строже требования к силе тока. Превышение напряжения приведет к перегреву и необратимым повреждениям. Перезаряд способен вызвать тепловой разряд – цепную реакцию накопления тепла внутри корпуса в процессе зарядки, что является угрозой безопасности. Высокие температуры снижают производительность и емкость аккумулятора.

Краткий чек-лист правильной зарядки AGM и обычных свинцово-кислотных АКБ

Чтобы корректно зарядить AGM-аккумулятор, необходимо учесть следующие параметры:

• полярность подключения;
• соответствует ли напряжение рекомендуемому;
• соответствие тока заряда спецификациям производителя;
• температура АКБ в процессе зарядки;
• время зарядки.

Хранить аккумулятор следует в сухом, проветриваемом помещении, предварительно полностью зарядив. Температурный диапазон для хранения более узкий, чем рабочий: от -20 до +25 °С, оптимальный вариант – +10 °С.

Каждые 3-6 месяцев контролировать уровень заряда, при снижении зарядить минимум до 70%. При хранении более полугода желательно подключить поддерживающее ЗУ, настроив нужные параметры.

При зарядке свинцово-кислотных батарей старого поколения не допускать превышения допустимых значений тока и напряжения, указанных на этикетке на корпусе устройства. Не перезаряжать аккумулятор. Не должно быть активного кипения электролита – в этом случае следует отключить ЗУ и дать батарее остыть.

При соблюдении всех правил хранения и эксплуатации AGM-аккумуляторы КОНТАКТ обеспечивают максимально стабильную работу охранно-пожарных систем, ИБП, видеонаблюдения и другого оборудования.