Особенности тяговых аккумуляторов: в чём их отличие от обычных

О существовании т. н. тяговых аккумуляторов наверняка слышал каждый автомобилист. А вот для чего они придуманы, а также чем, собственно, отличаются от аккумуляторов обычных, знает, как ни странно, далеко не каждый водитель. Между тем, такие знания могли бы многим помочь на практике.

Поэтому главная цель данного материала – дать широкому кругу наших уважаемых читателей, независимо от их водительского стажа, важную информацию о современных тяговых аккумуляторах. В частности, будут рассмотрены их устройство, главные виды, сфера применения, критерии подбора при покупке таких АКБ и основные правила их эксплуатации.

Особенности тяговых АКБ

Принцип работы обычных автомобильных аккумуляторов понятен: с их помощью запускают мотор. Для этого на стартер подаётся энергетический толчок, в результате чего начинает работать маховик и запускается двигатель. С учётом этой функциональной особенности такие аккумуляторы названы стартерными. При запуске авто они дают возможность создать «пусковой» ток очень большой величины: от 250 до 1000 Ампер.

У таких АКБ, как известно, есть одна проблемная особенность. Так, они весьма чувствительны к глубокому разряду. Разряжать их ниже показателя напряжения в 10 Вольт специалисты настойчиво не советуют, поскольку нескольких таких разрядок вполне достаточно, чтобы стартовый аккумулятор перестал работать в полную мощность и стал, по сути, бесполезным.

Параллельно с такими АКБ на транспорте (и не только!) широко используют батареи иного назначения – тяговые. Такие батареи – совершенно иного формата, не обладающие высокими пусковыми токами. Это значит, что они могут отдавать какую-то энергию в течение длительного времени, разряжаясь порой почти к нулю.

Обслуживание тяговых аккумуляторов незаменимо там, где нужно обеспечить долгое, постоянное питание. В силу своей специфики они способны работать целыми днями! Помимо того, они ценны также тем, что очень устойчивы к высоким и низким температурам, не переставая действовать даже при 30 градусных морозах и жаре в плюс 50-60 градусов. Долгое время необслуживаемые АКБ (к примеру, несколько недель простоявшие без дела), в отличие от стартовых, практически не теряют своих способностей.

Эксплуатация

Условно процедуры эксплуатации и обслуживания можно разделить на четыре группы – ежедневные, еженедельные, ежемесячные и ежегодные операции.

Ежедневные операции:

• зарядить батарею после разряда;
• проверить уровень электролита и при необходимости откорректировать его, долив дистиллированную воду.

Еженедельные операции:

• очистить батарею от загрязнений;
• провести визуальный осмотр;
• провести выравнивающий заряд (желательно).

Ежемесячные операции:

• проверить исправность зарядного устройства;
• проверить и записать в журнал значение плотности электролита на всех элементах (после заряда);
• проверить и записать в журнал значение напряжения на всех элементах (после заряда).

Ежегодные операции:

• измерить сопротивление изоляции между батареей и корпусом машины. Сопротивление изоляции тяговых батарей в соответствии с DIN VDE 0510, ч. 3 должно быть не менее 50 Ом на каждый вольт номинального напряжения.

Вообще говоря, долив воды требуется примерно 1 раз в 7 циклов (1 раз в неделю при односменной работе), но проверка требуется после каждого заряда, так как вода расходуется неравномерно.

Устройство: в чем сходство и различие

Ключевое отличие тягового аккумулятора от стартерного заключается в его функциональных параметрах. По напряжению они имеют диапазон от 2 до 24 Вольт, а по силе тока – от 30 до 300 Ампер, хотя верхний показатель может быть и выше. По своему строению они почти не отличаются от стандартных АКБ: у них тоже есть минусовые и плюсовые пластины, их тоже заливают электролитом, хранят в пластиковом корпусе. Но есть и отличия:

1. Пластины очень толстые, массивные, в них немало свинца и иных тяжелых металлов.
2. Корпус тоже более толстый, чтобы он смог осилить огромный вес тяжелых пластин.

Маркировка

Различают следующие типы маркировки:

• PzS, OPzS. Мало обслуживаемые тяговые АКБ, положительные решетки которых имеют специальную оплетку (панцирь). Назначение панциря предотвращать осыпание активной составляющей электрода.
• PzV, OPzV. Также панцирные плюсовые решетки, но вместо жидкого электролита используется желеобразный (GEL).
• Жидкий электролит (вода, серная кислота), поверхностный принцип токоотвода. Отличительная особенность – поверхность положительных электродов в 10 и более раз превосходит стандартные аналоги. Обладают огромной емкостью (более 2000 Ah) и максимальным, как для современных АКБ, сроком службы (больше 25-и лет).
• Аккумуляторы с сетчатыми стрежневыми плюсовыми пластинами;
• Пластины такие же, как и в предыдущем случае, а сама тяговая батарея необслуживаемая герметизированная с желеобразным электролитом.
• P Батареи с такой маркировкой оснащены пластинами из чистого свинца, токоотводящая поверхность максимальна.
• OP. В аккумуляторе применен жидкий электролит (водный раствор серной кислоты).

Виды тяговых аккумуляторных батарей

Современная отечественная и зарубежная промышленность выпускает для потребителей разные типы тяговых аккумуляторов. По технологии, это щелочные батареи и кислотные. Последние представляют собой, по сути, свинцово-кислотные форматы, так как в них используют свинец и электролит на серной кислоте.

В щелочных применяют никель-железные пластины, на заливку которых идёт специальный раствор щелочи. Их считают очень надёжными даже в самые большие морозы, однако цена таких аккумуляторов в несколько раз превышает стоимость свинцовых, а их зарядка сопровождается едким паром. В силу этого экологического аспекта сфера их применения сейчас немного уже, чем её демонстрируют прочие батареи.

В последнее время входят в моду тяговые аккумуляторы, которые основаны на новых технологиях AGM и GEL. Они отличаются компактность, высокой энергичностью, а также, увы, огромной ценой.

Современная промышленность продолжает всячески совершенствовать такие АКБ. По мнению экспертов, уже в ближайшие десятилетия на первый план по своей надежности, эффективности и доступной цене уверенно выдвинутся литиевые аккумуляторы.

Разновидности

На современном рынке распространены следующие модификации тяговых свинцово кислотных аккумуляторов: WET, VRLA и SLA, которые в свою очередь подразделяются на AMG и GEL типы. Кроме того, особняком в ряду накопителей электроэнергии стоят щелочные (никель-железные) АКБ. Рассмотрим подробнее каждый из них.

WET

Такой аббревиатурой обозначаются практически все кислотно свинцовые батареи с жидким электролитом в свободном состоянии. В свою очередь их подразделяют на:

• Обслуживаемые АКБ. Рабочий состав пластин у таких устройств – сплав свинца и сурьмы. В ходе их работы обязательна периодическая проверка количества электролита, а в случае его недостатка, необходим долив дистиллята.
• Частично обслуживаемые. Активный состав плюсовой пластины также, как и в предыдущем варианте свинец и сурьма в сплаве. Отличие в том, что сурьмы меньше, а минусовый электрод имеет свинцово-кальциевый состав. Заряжаясь, эти аккумуляторы значительно меньше предыдущих выделяют испарения, что позволяет делать их более герметичными, а долив реагента требуется только при экстремальных режимах эксплуатации.
• Не обслуживаемые SM (FM) устройства. Плюсовые решетки электродов в своем составе исключают содержание сурьмы – только свинец, кальций, олово (олово может быть заменено серебром). Минусовые решетки – это сплав свинца с кальцием.

Питание от WET аккумуляторов чаще встречается в погрузчиках и штабелерах.

VRLA

Более современные автономные источники энергии, оборудованные клапанной системой (Valve Regulated Lead Acid) для сброса избыточного давления. Данная технология позволила делать достаточно компактные устройства, габариты и масса которых сопоставима с пусковыми автомобильными АКБ, при этом сохранены все качества тяговых батарей.

Для складского грузового транспорта вес и размер не существенны, а вот в инвалидную коляску или электро-скутер поставить стокилограммовый источник питания не представляется возможным. Масса 63-х амперного устройства составляет около 21-го кг, при размерах 275х170х190 мм.

SLA (AMG, GEL)

Аббревиатура SLA в дословном переводе обозначает – уплотненная АКБ. На современном рынке автономных источников питания распространены две разновидности: с гелевым электролитом (GEL — Gelled Electrolite) и стекло-матовыми сепараторами (AGM – Absorptive Glass Mat). Кроме того, есть масса комбинированных моделей, так или иначе дополняющих каждую из технологий.

GEL

Консистенция электролита, в изготовленных по этой технологии батареях, представляет собой желеобразную массу. Пористая структура этой массы имеет значительных объем пустот, в которых протекают рекомбинационные процессы кислорода и водорода. Эти газы в обычном жидком электролите мгновенно всплывали на его поверхность, испарялись, создавая избыточное давление, что требовало наличия вентиляционных отверстий в корпусе батареи и последующего добавления дистиллята.

AMG

Банки аккумуляторов, изготовленных по технологии AMG залиты обычным жидким реагентом (вода и серная кислота), а их эффективность также, как и у гелевых моделей увеличена за счет рекомбинации газов. Разница в том, что перераспределение происходит в пустотах сепаратора, который изготовлен из специального пористого стекловолокна.

Щелочные (никель-железные) аккумуляторы

В качестве электролита в таких батареях используют щелочь (гидроксид натрия или калия в водном растворе), положительный электрод – железо, отрицательный – никель. По большинству параметров щелочные АКБ превосходят свинцово кислотные, чего не скажешь о стоимости и технологии производства.

Критерии выбора тяговых аккумуляторов

Многие водители интересуются, как выбрать тяговый аккумулятор. Прежде всего, надо чётко определить, для чего он будет использоваться. Если это решено, лучше непременно принять во внимание рекомендации специалистов или тех профессионалов, которые сами применяют такие АКБ на практике и хорошо знают все их особенности.

Также лучше заранее просмотреть через интернет или специальные профильные издания рейтинг аккумуляторов тягового формата. В самом магазине следует внимательно ознакомиться с прилагаемой к каждому тяговому аккумулятору инструкцией, обратив особенное внимание на его:

• Ёмкость. Чем больше значение, тем дольше техника сможет эксплуатироваться на протяжении одного заряда. Ёмкость аккумулятора меняется. Так во время старта службы возрастает, что выполняется благодаря разработке активной массы пластин. Далее наблюдается постепенное уменьшение ёмкости.
• Количество циклов. Они зависят от технологии аккумулятора. Для WET ресурс достигает 1000 циклов, AGM – до 400, а GEL – имеет способность выдерживать больше 700.
• Саморазрядку. Этот процесс происходит вследствие окислительно-восстановительных реакций. Следует отдавать предпочтение аккумуляторам с низким значением саморазряда.
• Стоимость эксплуатации. Для этого считается цена одного цикла глубокого разряда. К примеру, стоимость AGM-изделия 15 тыс. руб., а его гелевый «коллега», имеющий такую же ёмкость обходится в 23 тыс. руб. Ресурс первого аккумулятора 350 циклов, а второго – 700. Отсюда следует, что их цена эксплуатации 42,85 и 32,85 руб. соответственно. (Итог считается с помощью деления цены устройства на её цикл).
• Репутацию производителя. Так как проверить качество аккумулятора во время покупки невозможно, единственной гарантией может выступить надёжность изготовителя.

Особенности и назначение

В отличии от автомобильных аккумуляторов, тяговые агрегаты имеют как схожие черты, так и ряд существенных отличий. Так, тяговые АКБ представляют собой набор отдельных емкостей, каждая из которых представляет собой отдельную батарейку. В то время как стартерные АКБ состоят из ряда пластин в одном корпусе.

По способу работы тяговые аккумуляторы рассчитаны на продолжительную отдачу заряда через питание подключенной к нему токовой нагрузки, они задействованы в течении всей рабочей смены или технологической операции. В то время как автомобильные, задействованы лишь для пуска двигателя и поддержки вспомогательных электроприборов до тех пор, пока скорость движения не обеспечит штатный режим работы генератора.

Конструктивно, пластины обычной стартерной батареи тонкие, в то время, как у тяговых аккумуляторных устройств, пластины обладают значительно большей толщиной и весом. В результате, габариты последних существенно увеличиваются, повышая и вес, если сравнить их как источники тока. Но такое конструктивное отличие повышает и время окислительно-восстановительных реакций внутри емкости, что значительно увеличивает время разряда.

Тяговые не боятся циклов глубокого разряда, в отличии от автомобильных аккумуляторов. Такие режимы являются нормальным для питания электромоторов и приводов.

На практике, применение тяговых источников питания охватывает самые разнообразные сферы человеческой деятельности, которые предназначены для:

• Погрузочного транспорта – автотележек, погрузчиков, штаблеров и прочих, которые используются на складах, где применение ДВС привели бы к загазованности воздуха.
• Шахтные электрические аппараты – тягачи, комбайны, дрезины и прочие, выполняющие технологические операции в замкнутом пространстве с дефицитом свежего воздуха.
• Для солнечных электростанций, которые длительно накапливают электроэнергию в цикле зарядки, а потом аккумуляторные батареи отдают ток заряда к нагрузке.
• Бытовые устройства – широко распространенные детские электросамокаты, скутеры, электромобили, лодочные моторы.

Помимо этого их актуально использовать в сфере производства фармакологической продукции, медицины, детских смесей и т.д. Однако следует отметить, что для каждой сферы деятельности применяются аккумуляторные батареи различные по типу и виду.

Можно ли тяговый аккумулятор использовать вместо стартерного

Такой вопрос от автомобилистов приходится слышать едва ли чаще других. И это понятно, поскольку тяговый аккумулятор имеет, в сравнении со стартовым, ряд важных достоинств и преимуществ. Их, скажем, можно хранить длительное время без эксплуатации, совершенно не опасаясь, что они разрядятся и выйдут их строя (что особенно привлекает водителей).

Специалисты утверждают, что использовать тяговый аккумулятор вместо стартерного гипотетически можно. Запустить с его помощью двигатель удастся не всегда из-за намного меньшей энергии: силы тока для запуска мотора у них, скорее всего, не хватит. А если в ход пойдет мощный тяговый аккумулятор с необходимой силой тока в 300 Ампер, то он в силу своих габаритов просто не поместится под капотом автомобиля.

Как правильно заряжать

Для того, чтобы провести правильную зарядку тягового аккумулятора, необходимо воспользоваться специально предназначенным для таких целей устройством электропитания. Показатель тока зарядки должен соответствовать 1/10 от емкости аккумулятора. К примеру, емкость АКБ в данный момент составляет 60 Ач. В данном случае, показатель тока зарядки должен быть 6 А.

Для подготовки аккумулятора к зарядке необходимо вначале очистить клеммы от грязи и смазки. На самом зарядном устройстве проверить, чтобы переключатель был выключен. Проверить целостность ведущих проводов и зажимов. Стандартно красный провод — это «плюс», а черный — «минус». «Плюс» зарядного устройства подсоединяется в положительной клемме аккумулятора, а «минус» — к отрицательной.

В зависимости от выходного напряжения тягового аккумулятора, на зарядном устройстве выставляется напряжение 12 или 24 вольта.

Также необходимо проверить, чтобы отверстия для выхода газов, возникающих в процессе зарядки, были свободными. После этого подключить зарядное устройство к сети и поставить сам аккумулятор на заряд. В целях соблюдения техники безопасности заряжать аккумулятор необходимо в хорошо проветриваемом помещении.

Правила обращения с АКБ

Необходим регулярный контроль уровня электролита в АКБ – он должен быть на 10…15 мм выше пластин. При необходимости следует доливать в аккумулятор только дистиллированную воду, причем делать это надо в конце зарядки. Электролит можно добавлять только в случае его прямой утечки из АКБ. Концентрированную кислоту заливать в аккумулятор запрещается! Открывать герметизированные гелевые батареи и доливать в них воду нельзя. Для достижения оптимального срока службы АКБ необходимо избегать глубокого разряда (более 80% емкости). Хранить АКБ следует в полностью заряженном состоянии в сухом помещении с положительной температурой. Желательно ежемесячно проводить выравнивающие зарядки.

АКБ необходимо содержать в сухом и чистом виде во избежание возникновения токов утечки. Полюсные выводы аккумулятора всегда должны быть чистыми и сухими. При загрязнении лучше протирать их влажной тряпкой из хлопчатобумажной ткани. Для чистки запрещается применять органические растворители и моющие средства. Обязательно надо следить за тем, чтобы вентиляционные отверстия в пробках не забивались, в противном случае батарея может взорваться при заряде. Желательно покрыть полюсные выводы батареи и клеммы консистентной смазкой (литол, солидол, технический вазелин) во избежание быстрого окисления.

Вес батареи может доходить до 2,5 т, поэтому ее монтаж (демонтаж) в транспортное средство без особых приспособлений сложен. Для замены АКБ на технике небольшой мощности применяют специальные роликовые столы (тележки), на которые батарея выкатывается вручную. Для замены АКБ на погрузчиках можно использовать другой вилочный погрузчик, тельфер или иные подъемные устройства. Следует строго соблюдать требования руководств по эксплуатации АКБ различных типов.

Важно запомнить

Тяговые аккумуляторные батареи не следует использовать в качестве стартерных — иными словами, их нельзя применять для питания устройств, снабженных двигателями внутреннего сгорания. С помощью тяговых АКБ можно заряжать только те моторы, которые снабжены электрическим приводом — например, лодочный. Но для питания двигателя автомобиля он не подойдет по причине разной специфики подачи тока.

Невзирая на то, что сейчас на рынке электротехники очень много предложений от зарубежных компаний, российское производство тоже старается «догонять» иностранных коллег. производит аккумуляторные батареи различных типов: от тяговых до стартерных. Когда в 2000-е годы были произведены первые попытки восстановить производство на этом заводе, мало кто мог подумать о том, что его продукция в скором времени станет востребованной на российском рынке — учитывая большую конкуренцию со стороны зарубежных компаний.

По качеству аккумуляторы российского изготовления ничуть не уступают заграничным аналогам, а сам завод, который в советское время был известен под названием «ВостСибЭлемент», ведет свою историю, начиная с 1938 года.