В корзине 0
Slider

Тяговые аккумуляторные батареи (АКБ) объединены в особую группу по своему назначению. Их работа заключается в обеспечении электроэнергией электромоторов разной техники, механизмов и устройств.

Тяговые АКБ широко применяются для современной складской техники: штабелеров, паллетных тележек, и т.п.

Отличие тяговых АКБ от стартерных

Основным отличием тяговых аккумуляторов от обычных автомобильных стартерных батарей является их режим работы. Если стартерный аккумулятор отдает высокий пусковой ток только при запуске двигателя, то тяговая АКБ обеспечивает электродвигатель током на протяжении всего времени его работы. Проще говоря, тяговые аккумуляторные батареи работают в постоянном цикле: продолжительный разряд (активная рабочая фаза), а потом заряд (пассивная востановительная фаза). Стартерные АКБ, отдав за несколько секунд энергию при запуске, потом заряжаются от генератора работающего двигателя.

Поэтому основным требованием, которое предъявляется к батареям тягового типа, является устойчивость к глубокому разряду. Ведь в процессе работы они в среднем разряжаются до 80% от своей номинальной емкости. Потом их ставят на зарядку и процесс повторяется. Отсюда вытекает и еще одно требование. Тяговые АКБ должны держать номинальное напряжение и отдавать заявленный ток до моменте практически полной разрядки. После глубокого разряда они должны легко восстанавливаться без потери емкости.

Из выше приведенного можно сделать вывод, что стартерные автомобильные аккумуляторы не могут использоваться в качестве тяговых. Для них чувствителен глубокий разряд, поскольку после него они теряют значительную часть своей емкости.

К группе тяговых АКБ принадлежат некоторые свинцово-кислотные (AGM, GEL, WET), щелочные и литиевые батареи.

AGM свинцово-кислотные батареи

Технология AGM - (Absorbent Glass Mat) это можно перевести как "поглощающее стекловолокно". В качестве электролита используется кислота в жидком виде, как и в классических кислотных аккумуляторах. Но пространство между электродами заполнено микропористым материалом-сепаратором на основе стекловолокна. Это вещество действует как губка, она полностью всасывает всю кислоту и удерживает ее, не давая растекаться.

Особенности химической реакции AGM

При протекании химической реакции внутри такого аккумулятора также образуются газы (в основном водород и кислород). Пузырьки газа заполняют некоторые поры волокна, при этом газ не испаряется. Он принимает непосредственное участие в химических реакциях при подзарядке батареи, превращаясь назад в жидкий электролит. Этот процесс называется рекомбинацией газов. В современных AGM аккумуляторах эффективность рекомбинации достигает 95-99%.

То есть внутри корпуса такого аккумулятора образовывается ничтожно малое количество газа и электролит не меняет своих химических свойств на протяжении многих лет. Однако, через определенное, достаточно длительное время свободный газ создает внутри батареи избыточное давление, когда оно достигает определенного уровня, срабатывает специальный выпускной клапан. Этот клапан также защищает батарею от разрыва в случае возникновения внештатных ситуаций: работа в экстремальных режимах, резкое повышение температуры в помещении из-за внешних факторов и т.п.

Аккумуляторы типа AGM имеют ряд преимуществ как перед классическими батареями с жидким електролитом (wet, flooded), так и перед другими технологиями, что делает их одними из наиболее распространенных в мире. Батареи AGM широко используются в складской технике.

Преимущества аккумуляторов AGM
  • АКБ изготовленные по технологии AGM не требуют обслуживания и дополнительной вентиляции помещения
  • Электролит в AGM батареях удерживается в сепараторе благодаря капиллярному эффекту и не вытекает за пределы сепаратора, поэтому такие аккумуляторы могут эксплуатироваться в любом положении (кроме перевернутого на 180°)
  • Стекловолоконный сепаратор дополнительно фиксирует активный материал пластин, предотвращая их осыпание из-за коррозии в процессе эксплуатации
  • AGM аккумуляторы, в отличие от стандартных свинцово-кислотных АКБ, могут в исключительных ситуациях работать в режиме близкому к глубокому разряду (deep cycle). То есть они могут отдавать электрическую энергию до состояния, когда запас энергии падает до 20-30% от начального значения. После проведения зарядки такого аккумулятора он практически полностью восстанавливает свою рабочую емкость. Конечно, совсем бесследно такие ситуации проходить не могут. Но современные AGM аккумуляторы выдерживают от 600 и выше циклов глубокой разрядки
  • В AGM батарей очень малый ток саморазряда. Заряженная батарея может храниться неподключенной продолжительное время. Например, за 12 месяцев простоя заряд аккумулятора упадет всего до 80% от начального. При изготовлении батарей используются более дорогие материалы с особыми свойствами: электроды изготовляются из особенно чистого свинца, сами электроды делают толще, в электролит входит серная кислота высокой степени очистки
  • Уверенная работа при низких температурах до -30°C (ниже возможна кристаллизация электролита разряженной батареи, и как следствие, снижения срока службы из-за повреждения активной поверхности).
  • Увеличенный срок службы в условиях повышенной вибрации
  • Преимуществом аккумуляторов AGM перед технологиями GEL и WET, является меньшее внутреннее сопротивление аккумулятора. Прежде всего это влияет на время заряда АКБ: AGM быстрее заряжается, а значит быстрее выходит из режима глубокого разряда, который является разрушительным для всех типов свинцово-кислотных батарей. Также благодаря меньшему внутреннему сопротивлению, батареи AGM меньше выделяют тепла при работе

Аккумуляторными батареями AGM оснащается такая складская техника компании STAXX: тележки электрические самоходные моделей WPT, штабелеры электрические самоходные моделей PWS, WS.

GEL свинцово-кислотные батареи

Технология GEL - (Gel Electrolite) в жидкий электролит добавляют вещество на основе двуокиси кремния (SiO2), в результате чего образуется густая масса, которая напоминает по консистенции желе. Этой массой и заполнено пространство между электродами внутри аккумулятора. В процессе химических реакций в толще гелевого электролита возникают многочисленные газовые пузырьки. В этих порах и раковинах происходит встреча молекул водорода и кислорода, то есть газовая рекомбинация.

В отличие от AGM технологии гелевые аккумуляторы еще лучше восстанавливаются из состояния глубокого разряда, даже в том случае, когда к процессу заряда не приступили сразу же после разряда батареи. Они способны выдержать больше 1000 циклов глубокой разрядки без принципиальной потери своей емкости. Благодаря тому, что электролит находится в густом состоянии, то он менее склонен к расслоению на составные части воду и кислоту, поэтому гелевые аккумуляторы лучше переносят неоптимальные параметры тока заряда.

Также, гелевые батареи лучше переносят сильные морозы. Снижение емкости при снижении температуры GEL аккумуляторов меньше, чем у других типов аккумуляторов.

У гелевых аккумуляторов приблизительно на 10-30% больший срок службы, чем AGM аккумуляторов.

Наверное, единственный минус гелевой технологии - цена, она выше, чем у AGM батарей одинаковой емкости.

WET (Flooded) свинцово-кислотные батареи

Классическая технология WET - ( от английского слова wet, мокрый) - батареи традиционного типа с жидким электролитом, который представляет собой растворенную дистиллированной водой серную кислоту. Также этот тип АКБ называют flooded, заливной.

Три основных класса батарей WET

В зависимости от технологического способа производства электродов подразделяются на три основных класса:

  • Аккумуляторы с обычным обслуживанием. Пластины таких аккумуляторов изготовляются из свинцово-сурьмяного сплава (Pb/Sb) , им нужно периодическая проверка уровня электролита и пополнение его дистиллированной водой.
  • АКБ с ограниченным техническим обслуживанием. Изготовляются по гибридной технологии: плюсовые пластины имеют свинцево-сурьмяной состав со сниженным содержанием сурьмы, а отрицательные изготовляются из сплава свинца и кальция. Процесс зарядки тяговых аккумуляторных батарей такого типа сопровождается меньшим испарением воды из электролита, поэтому восстановление уровня нужно только при эксплуатации в тяжелых условиях повышенных температур и нагрузок
  • В аккумуляторах SM (маркируется еще как MF), которые не нуждаются в обслуживании, электроды изготовляются из свинцовых сплавов, которые не содержат сурьму. Положительные пластины могут иметь свинцово-кальциево-оловянный или свинцово-кальциево-оловянно-серебряный состав, отрицательные производятся из свинцово-кальциевого сплава

Аккумуляторы WET типа применяются большей частью в качестве батарей для электропогрузчиков. Заряжать такие тяговые аккумуляторы допускается исключительно под вытяжкой.

Видеоролик: производство тяговых аккумуляторов

Основные преимущества залитых аккумуляторных батарей это продолжительный срок службы и надежность.

Щелочные аккумуляторы

Это наиболее распространенный вид тяговых аккумуляторов. По своей конструкции они похожие на свинцово-кислотные батареи. Они поставляются в сборках из отдельных Ni-Cd или Ni-Mh аккумуляторных элементов. Используются элементы ламельного типа. Номинальное напряжение полностью заряженного элемента около 1,45 вольта при разомкнутой цепи. Рабочее напряжение составляет 1,25 вольта. Соединяя их последовательно, получают необходимое напряжение, например 24 вольта.

Преимущества и недостатки щелочных батарей

Среди преимуществ щелочных тяговых АКБ можно назвать следующие:

  • Легко переносят глубокий разряд
  • Могут долго без последствий находиться в разряженном состоянии
  • Благодаря большому внутреннему сопротивлению выдерживают большие разрядные токи
  • Устойчивы к колебаниям и вибрации. Могут даже переносить кратковременные замыкания
  • По сравнению с свинцовыми батареями щелочные имеют более высокую энергоемкость и более продолжительный срок службы
  • Меньший саморазряд в сравнении со свинцово-кислотными

К минусам щелочных батарей нужно отнести следующее:

  • Для обслуживания нужен квалифицированный персонал. Периодически требуется проверять уровень электролита, а также проводить заряд согласно регламенту
  • У никель-кадмиевих аккумуляторов ярко выражен негативный «эффект памяти»
  • Кадмий является отравляющим веществом, из-за чего усложнены производство и переработка таких батарей
Заряжание тяговых аккумуляторов

Долговечность работы батареи во многом зависит от того, как правильно зарядить тяговый аккумулятор. Для пополнения емкости должны применяться специализированные зарядные устройства, с интегрированной в них методикой автоматического регулирования уровня заряда.

Как правило, батарея подлежит зарядке током, ниже номинальной емкости в 10 раз. Например, максимальный ток зарядки для тяговой батареи емкостью 110 А*ч составит 10А, а время зарядки 10-12 часов.

Правила эксплуатации АКБ
  • Не допускайте хранения АКБ в разряженном состоянии. В этом случае происходит сульфатация электродов и АКБ теряет емкость, существенно сокращается срок службы АКБ
  • Не допускайте короткого замыкания клемм АКБ. Это может происходить при монтажи АКБ неквалифицированным персоналом. Сильный ток короткого замыкания заряженной АКБ способен расплавить контакты клемм и нанести термический ожог. Короткое замыкание также наносит серьезный ущерб АКБ
  • Не старайтесь открыть необслуживаемую АКБ. Электролит, содержащийся внутри, способен вызвать серьезный химический ожог
  • Подключение АКБ к сети должны выполняться со строгим соблюдением полярности. Полностью заряженная АКБ имеет значительный запас энергии и способна при неправильной полярности вывести устройство (инвертор, контроллер, и т.п.) из строя
  • Утилизация батереи, отслужившей свой срок должна выполняться согласно правилам утилизации изделий, которые содержат тяжелые металлы и кислоты
  • Почти все герметичные аккумуляторы (GEL, AGM) могут устанавливаться на боку, но не допускается переворачивания на 180°.

Тяговые аккумуляторы не требуют выполнения трудоемких операций по обслуживанию. Несложный уход, своевременная зарядка согласно регламенту - вот простые требования, выполнение которых позволяет эффективно эксплуатировать батареи на протяжении 6-8 лет или от 600 до 1500 зарядно-разрядных циклов.