Что такое тяговый аккумулятор

Как выбрать тяговый аккумулятор

Стартовые (стартерные или автомобильные) и тяговые аккумуляторы

Выбор тягового аккумулятора достаточно нетривиальная задача и может поставить в тупик обилием маркировок, обозначений и типов существующих на рынке батарей. Особенно задача усложняется тем, что каждый производитель стремится придумать некую свою «фишку» отличающую его от конкурентов, а также вывести свои стандарты в ранг международных. Все это, разумеется не добавляет понимания. Попробуем во всем этом разобраться. Данная статья не претендует на полное освещение всех существующих видов и типов аккумуляторов, а пытается дать некоторое представление об основных типах АКБ присутствующих сейчас на рынке.

Прежде всего следует понимать, что в отношении аккумуляторов отсутствует такое понятие как «штатный» или «рекомендуемый производителем». По большому счету вы можете использовать любую батарею, подходящий по ёмкости и габаритам. Если вы не ошибетесь в вольтаже, то с техникой не случится ничего страшного. В худшем случае она просто не будет работать. А вот неправильно подобранный аккумулятор прослужит недолго.

Прежде всего свинцово-кислотные аккумуляторы различаются по типу использования. Различают три основных типа это стартовые (или стартерные), стационарные и тяговые АКБ. Стартовые используются для первоначальной раскрутки и запуска бензинового или дизельного двигателя. Они отличаются прежде всего высокими показателями пускового тока, т.е. выдают сразу много электричества «в пике». После запуска двигателя эти аккумуляторы переходят в режим заряда, а задача выработки электричества передается генератору. Но если такой АКБ использовать в качестве основного и постоянного источника питания, например, для электромобиля, то проработает он не долго. В этих батареях используются облегченные пластины с тонкими решетками и материалы с высоким содержанием сурьмы, которые при глубоких и длительных разрядах быстро сульфатируются, деформируются и осыпаются. 10-20 глубоких циклов заряд-разряд и аккумулятор приходит в негодность. Также такие аккумуляторы практически не выносят полного разряда и подлежат замене при первом же случае. Основными показателями для стартерных батарей являются пусковой ток и ёмкость.

Стационарные АКБ используются в качестве резервного источника питания в источниках бесперебойного питания, охранно-пожарных системах и прочих нуждах, которые требуют наличия постоянного резервного источника электроснабжения в случае отключения основной сети. Такой режим работы называется буферным. Различают несколько типов стационарных АКБ по сроку службы в буферном режиме, например, 5, 10, 12 или 20 лет. Они подбираются по ёмкости и габаритам, т.к. должны обеспечить необходимое время резервирования и поместиться в шкафы или на стеллажи определенного стандарта.

В качестве основного источника питания используются специальные тяговые аккумуляторы. Они не могут на пике выдать большой ток, а те, которые могут запустить автомобильный двигатель не всегда помещаются в подкапотном пространстве. Стойкость к глубоким разрядам и многочисленным циклам заряд-разряд достигается, в первую очередь использованием утолщенных армированных пластин с толстыми решетками из чистого свинца и специальной формулой пасты. Такие батареи приспособлены для медленных разрядов малыми токами. Также следует отметить, существует достаточно большое количество батарей, относящихся к промежуточному, стартово-тяговому типу – это так называемые АКБ двойного назначения, которые чаще всего используются на воде в лодках и катерах, применяются во внедорожной технике и т.д. То есть это некие универсальные хобби-аккумуляторы, которые помогут и двигатель завести и лодочный мотор или лебёдку запитать.

Основные типы свинцово-кислотных тяговых аккумуляторов.

В настоящее время на рынке представлены три основных типа свинцово-кислотных тяговых аккумуляторов

• АКБ с жидким электролитом
• AGM аккумуляторы
• Гелевые (GEL и Dryfit) аккумуляторы

Основной тип свинцово-кислых аккумуляторов где в качестве электролита используется водный раствор серной кислоты. В своем большинстве эти АКБ относятся к категории обслуживаемых аккумуляторов. В них требуется регулярно проверять уровень электролита, проверять его плотность и при необходимости доливать дистиллированную воду и время от времени проводить выравнивающий заряд. При заряде таких батарей требуется открывать крышки, что приводит к испарению и разбрызгиванию электролита. Есть также условно-необслуживаемые аккумуляторы, которые практически не требуют к себе внимания, т.к. горловины закрыты крышкой с лабиринтовой системой, которая обеспечивает рекомбинацию электролита, но встречаются они только среди стартерных АКБ и двойного назначения. АКБ с жидким электролитом – наиболее простые и дешевые тяговые аккумуляторы. Отличаются долгим сроком службы и относительной терпимостью к ошибкам оператора. Срок службы до 1500 циклов заряд/разряд. Для эксплуатации необходима аккумуляторная комната с принудительной вентиляцией или просторное помещение с естественной вентиляцией, т.к. при заряде выделяется взрывоопасный водород, а также может случится протечка едкого электролита – обслуживание АКБ только в специальных маске и перчатках.

Гелевые аккумуляторы (GEL, Dryfit, АКБ с желеобразным электролитом)

Гелевые батареи относятся к классу герметизированных необслуживаемых батарей и отличаются удобством эксплуатации, надежностью и длительным сроком службы. В этих аккумуляторах электролит приведен желеобразное состояние при помощи SiO2 и равномерно распределен между пластинами внутри корпуса АКБ. Пластины при этом разделены специальными микропористыми сепараторами из поливинилхлорида. Поскольку электролит распределен равномерно и не расслаивается в процессе эксплуатации, то АКБ сохраняет стабильные показатели в течение всего срока службы. Также, такая конструкция обеспечивает температурную устойчивость и отсутствие терморазгона, характерного для AGM. Гелевые батареи не боятся вытекания электролита при опрокидывании или повреждении корпуса. Их допускается эксплуатировать как в вертикальном положении, так и в положении на боку, за исключением положения «вверх ногами». Корпус герметизирован и оснащен односторонним клапаном для сброса излишков газа при заряде. Не требуют зарядного помещения и являются пожаро-взрывобезопасными. Срок службы до 750 циклов заряд/разряд. Отличаются самой высокой ценой среди свинцово-кислотных батарей и чувствительны к неправильной эксплуатации.

Аккумуляторы сделанные по технологии AGM.

Эти аккумуляторы относятся к классу необслуживаемых АКБ. В их батареях, в качестве электролита, также используется водный раствор серной кислоты. Но здесь он «связан» в губчатых сепараторах из стекловолокна. Эти сепараторы расположены между свинцовыми пластинами и помимо связывания электролита выполняют роль изоляторов. Корпус батареи герметизирован и каждая горловина закрыта односторонним клапаном, который выпускает излишки газов из батареи наружу, но не пропускает воздух внутрь. При наклоне или повреждении корпуса не происходит пролива электролита и эти аккумуляторы допускается использовать в положении на боку. Но в любом случае, рабочее положение «клеммами вниз» не допускается! В силу этого, такие АКБ очень удобны при использовании на морских и речных плавсредствах в качестве основного или вспомогательного источника питания. Также AGM-батареи можно заряжать в неподготовленном помещении, то есть – в силу минимального газообразования при заряде и непроливаемой конструкции они не требуют зарядной (или аккумуляторной) комнаты с обязательной вентиляцией и противокислотным покрытием полов. Пожаро-взрывобезопасны. Срок службы – до 500 циклов заряд/разряд. Из минусов – расслоение электролита со временем, которое приводит к сульфатации в нижней части АКБ и короткому замыканию, выводящему батарею из строя (особенно актуально для высоких батарей на 2 и 6 В), терморазгон при высокой температуре окружающей среды, при котором интенсифицируются процессы рекомбинации внутри батареи – вырастает ёмкость, но критически уменьшается срок службы, т.к. АКБ быстрее использует свой ресурс. Чувствительны к неправильной эксплуатации.

Дмитрий Максимов. Руководитель проектов компании ПауэрКонцепт (Наш поставщик).

Тяговые аккумуляторы

Все мы отлично знаем предназначение аккумуляторных аккумуляторов – запуск двигателя, питание для световых приборов, обогрева стекол и т.д. Но существует еще один вид мощных аккумуляторов – тяговые.

Тяговые аккумуляторы устанавливаются на электрокары, электропогрузчики, электротележки, штабелеры и др.).

Они являются основным источником тока, который обеспечивает питание ходовых и подъемных двигателей, световой и звуковой сигнализации и т.д. Многие современные модели напольного транспорта оборудуют системой рекуперации механической энергии торможения в электроэнергию, которая используется для подзаряда аккумулятора.

До последнего времени в России в основном применялись никель-железные аккумуляторы. Однако к настоящему времени налажено и освоено производство свинцовых тяговых аккумуляторов.

Рассмотрим историю производства тяговых аккумуляторов в России.

Маркировка тяговых акб

Ранее тяговые аккумуляторы Российского производства от ЗАО Курский завод «Аккумулятор» на базе АКБ ЭН-400-42 выпускались с маркировкой: 12 ЭН-400-42, 16 ЭН-400-42, 20 ЭН-400-42. Кроме того, производились АКБ ЗА 210, 4А 280, 5А 350, 6А 420, ЗВ 210, 4В 280, 5В 350, 6В 420. Цифры 3, 4, 5 и 6 обозначают количество положительных электродов в аккумуляторе, 400, 210, 280, 350, и 420 — номинальную емкость в амперчасах при 5-часовом режиме разряда. Буквы Н и В относятся к намазным электродам, А — к панцирным.

В настоящее время заводом освоен выпуск аккумуляторов ТПНЖ-550М-У2 и батарей 46ТПНЖ-550М-У2. ТП — область применения — тепловозы; НЖ — электрохимическая система аккумулятора (никель — железная);цифры после букв — номинальная емкость при 5 часовом режиме разряда, А. ч; М — модернизированный; У — климатическое исполнение. Для начала расскажем о серии ЭН-400:

Характеристики акб тяговых

Аккумулятор ЭН-400 У2 имеет габариты 130x174x484 мм, масса с электролитом составляет 31 кг. Положительные намазные электроды законвертованы в пакет, скрепленный боковыми изоляторами. Пакет состоит из положительного электрода и прилегающих к нему с двух сторон сепараторов (стекловолокна и перфорированного винипласта). Между пакетом и отрицательными электродами помещаются ребристые мипластовые сепараторы. Подробней о сепараторах можете почитать здесь. Зазор между полиэтиленовыми крышками и баками уплотнен шнуровым асбестом и залит битумной мастикой. Аккумулятор ЭН-400 работоспособен при температурах окружающей среды от -40°С до +40°С, срок службы в эксплуатации составляет 2 года при наработке 500 циклов.

Основные характеристики тяговых АКБ серии А (панцирные положительные электроды) приведены в таблице 1.

Токовыводы имеют отверстия под болтовые крепления соединительных перемычек. Баки и крышки из сополимерпропилена соединяются термоконтактным способом с обеспечением герметичности сварного шва. Выводные борны в крышках залиты герметизирующей мастикой.

Таблица 1 Основные характеристики тяговых аккумуляторов серии А

В НТЦ АОЗТ «Электротяга» (г. Санкт-Петербург) разработана серия тяговых АКБ и батарей на их основе емкостью от 210 до 560 Ач. Следует заметить, что данное предприятие является разработчиком и изготовителем серии свинцовых аккумуляторов различного назначения с заданными характеристиками.

Массогабаритные и электрические характеристики данной серии АКБ приведены в таблице 2.

Таблица 2 Массогабаритные и электрические характеристики батарей с емкостью от 210 до 560 Ач

Аккумуляторы, характеристики которых приведены в таблице 2, соответствуют ГОСТ 28132-89. Батареи состоят из 40 отдельных аккумуляторов, соединенных между собой последовательно с помощью межэлементных соединений. Соединения в указанных батареях могут выполняться в двух вариантах: сварными с помощью перемычек из свинцово-сурьмяного сплава, а также с помощью болтовых соединений кабельными перемычками.

Особенности эксплуатации

Наработка батарей составляет: 1000÷1200 циклов для типа А и 500 циклов для типа В до снижения емкости до 80% от С5. Значения токов для каждого типа АБ указываются в эксплуатационных документах. Батареи выпускаются в 2-х вариантах: в сухом незаряженном виде и залитыми электролитом, заряженными. Герметизация бака с крышкой осуществляется с помощью кислотостойкого герметика или термоконтактной сваркой

Тяговые аккумуляторные батареи после приведения их в рабочее состояние эксплуатируются в соответствии с руководством по эксплуатации предприятия-изготовителя. Учитывая, что тяговая аккумуляторная батарея не подвергается глубоким разрядам, для предотвращения потери емкости вследствие сульфатации отрицательных электродов периодически (примерно один раз в шесть месяцев) проводятся лечебные циклы и ежемесячные уравнительные заряды. Уравнительные заряды проводятся по окончании нормального заряда током 15-20% от максимального до постоянства плотности электролита и напряжения в течение 4 ч.

До недавнего времени в нашей стране широко использовались тяговые батареи Болгарии. Батареи выпускаются как с панцирными, так и намазными электродами. Их основные характеристики приведены в таблице 3.

Таблица 3 Основные характеристики акб с панцирными и намазанными электродами

Щелочные тяговые аккумуляторы

Прогресс не стоит на месте и на замену аккумуляторам предыдущего поколения приходят новые. Отечественные заводы начали выпуск более технологически совершенных аккумуляторных батарей нового поколения.

Для примера можем рассмотреть продукцию Курского завода «Аккумулятор». На официальном сайте представлены тяговые аккумуляторы и батареи щелочные никель-железные с маркировкой ТПНЖ-550М-У2 и 46ТПНЖ-550М-У2. Они как указано в официальном источнике предназначены для для запуска дизеля тепловоза, стартерного пуска, а также для , освещения и питания цепей управления, а так же для вспомогательных нагрузок при неработающем дизеле.

В этих батареях конструктивно ничего нового нет. Они состоят из положительных и отрицательных электродов , которые уложенны поочередно в блок. Как мы уже знаем пластины изолируют между собой сепаратором, изготовленным из гофрированного и перфорированного винипласта. Блок электродов помещается в стальной бак. Щелочестойкое лакокрасочное покрытие защищает бак от коррозии. На каждый АКБ надевают специальный чехол, для того чтобы обеспечить электрическую изоляцию аккумуляторов внутри батарейного ящика.

Электролит состоит из водного раствора едкого калия с добавкой (20+1) г/л гидрата окиси лития. Основные технические характеристики приведены в таблице 4 и 5.

Тяговые аккумуляторы

Промышленная, бытовая сфера часто пользуется техникой техника, специфика которой не позволяет применять на оборудовании классические двигатели внутреннего сгорания. Это объясняется существующими нормами пожарной безопасности. К данному типу техники относятся, к примеру, складское оборудование – штабелеры, погрузчики, гидравлические тележки. Мощные тяговые батареи, их применение расширяется бытовыми ситуациями, например, электромоторные лодки, автомобили, оснащенные электрическим двигателем.

Область применения тяговых аккумуляторных батарей объясняется их специфическим устройством, характеристиками, о которых мы поговорим рамками этого обзора.

Какими бывают тяговые батареи: классификация

По своим конструктивным особенностям данный тип АКБ достаточно схож с классическими аккумуляторами, специфика которых определяется стандартными промышленными, бытовыми условиями. Сегодня выделяют два основных типа:

• свинцово-кислотные модели, где роль электролитного вещества выполняет раствор серной кислоты, а анодные, катодные пластины изготовлены из свинца, где расположена активная масса;
• гелевые батареи варианты – необслуживаемые АКБ, где электролит представляет собой густое вещество, зачастую производителями используется надежный, зарекомендовавший себя селикагель.

Первое представление складывается достаточно очевидное: тяговые батареи конструктивными своими особенностями схожи с классическими моделями АКБ. Однако их внутренние свойства несколько отличаются от стандартных (нетяговых).

Мы отметили два основных типа батарей этой разновидности. Однако современная практика показывает, что редкие случаи промышленного, бытового применения относят нас к использованию еще несколько видов АКБ тяговых характеристик. Например, это щелочные модельные варианты, где электродные пластины – это комбинация никеля и железа. Электролитное вещество – щелочной раствор, химически реагирующий с данными металлами.

Есть еще два почти «экзотических» варианта АКБ такого типа: батареи, оснащенные пластинами кадмий-никелевого строения, а также аккумуляторы, изготовленные при помощи электродов серебра и цинка. Два озвученных типа батарей используются современной погрузочной, складской, бытовой техникой достаточно редко. Например, последняя разновидность АКБ (серебряно-цинковая) стоит больших денег, а большой долговечностью не отличается.

Устройство тяговых аккумуляторов

Из вышесказанного многие могут сделать поспешный вывод – никаких отличий от классических свинцово-кислотных или гелевых батарей у подобных моделей нет. . Действительно, химическая структура у таких аккумуляторов схожа, технология изготовления имеет много общего, однако есть существенные моменты, на которые следует обратить внимание.

Первым делом следует обозначить конструктивное строение. Тяговые разновидности представляют собой целый блок последовательно соединенных секций. Каждая отдельная секция является, можно сказать, отдельным аккумулятором, который работает связкой с другими. Отличия от классических АКБ объясняется еще следующей особенностью – корпус тяговых моделей изготавливается из принципиально новых, подходящих для условий эксплуатации материалов. Исходя из эксплуатационных особенностей, разработчики берут за основу изготовления аккумуляторного корпуса эбонит, стекло или же керамику. Иными словами те материалы, которые будут стойкими к кислоте, внешним условиям эксплуатации.

Многосекционные батареи бывают разных параметров напряжения. Каждая секция это «мини-аккумулятор» с напряжением в 2В. Особую популярность получили модели, состоящие из шести секций, то есть аккумуляторные батареи на 12В.

Отдельный пункт устройства таких моделей АКБ – это их электродные пластины. Если мы возьмем строение классической аккумуляторной батареи, то увидим следующую особенность, закономерность – подобного типа АКБ анодные, катодные пластины изготовлены тонкими, малого веса. Если же мы поинтересуемся конструктивными особенностями пластин тяговых АКБ, то здесь нас ждут значительные изменения. Электродные пластины тяговых разновидностей – толстые, большие. Такая конструкция позволяет работать им гораздо дольше, быть намного долговечнее, чем, например, стартерные аккумуляторы.

Собственно, толстые, большие пластины объясняют, почему внешний батарейный корпус изготовлен с помощью такой массивной конструкции, почему он состоит из множества секций. Двухвольтная секция АКБ данного типа зачастую гораздо больше, массивнее, чем двенадцативольтный классический аккумулятор. Это никоим образом нельзя расценивать как недостаток. Наоборот – массивные пластины разрушаются гораздо медленнее, большой надежный корпус является более долговечным.

Где применяются тяговые аккумуляторы

Применение тяговых аккумуляторов сообразуется с их внутренним строением, характеристиками. АКБ тягового типа обеспечивают беспрерывную, надежную работу различной техники складского, промышленного, бытового назначения. Погрузочная техника на складах – одно из основных направлений, где используются тяговые модели. Существенную роль здесь отыгрывает то, что мы обозначали начальными положениями: на складах по нормам пожарной безопасности нельзя применять в качестве питания двигатели на топливе. Поэтому беспрерывное питание мощных тяговых батарей – именно то, что необходимо в таких случаях.

Данный аккумуляторный тип может использоваться в бытовых условиях, например, устанавливаться на электромоторные лодки. Существенный выигрыш по мощности, емкости, рабочей надежности могут обеспечить более комфортные условия эксплуатации лодки по сравнению с обычными моделями АКБ.

Свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы: особенности и применение

В целом, внутренняя химическая конструкциях такого батарейного типа практически ничем не отличается от классических моделей. Если суммировать то, что было сказано выше, можно констатировать: аккумуляторы состоят из электродных пластин положительного и отрицательного заряда, роль электролита исполняет раствор серной кислоты. Однако пластины здесь намного больше, толще, чем у классических моделей.

Применение такого типа аккумуляторов универсально. Однако стоит не забывать, что электролитное вещество представляет собой кислоту, опасную для человека. Кроме того, процесс заряда – это неизбежное выделение водорода, что способствует образованию газов в помещении. Поэтому помещения для использования данных моделей должны быть проветриваемые.

Гелевые тяговые аккумуляторы: применения и основные особенности

В качестве электролита данный тип АКБ «оснащается» гелем, точнее селикагелем. Это вещество обеспечивает безопасную необслуживаемую работу аккумуляторной батареи. Корпус полностью герметичен, доступа к внутреннему строению гелевого аккумулятора нет. Это более дорогостоящие модели, однако более безопасны для использования. Однако в большинстве случаев срок эксплуатации гелевых моделей данного типа меньше, чем у свинцово-кислотных – около пяти лет.

Применение гелевых моделей также универсально, при этом более безопасно для различных помещений.

Как выбрать тяговый аккумулятор

Выбирать батарею данной разновидности следует практически точно так же, как и АКБ классического типа. Обязательно соотносим выбор батареи с ее конечным назначением, условиями эксплуатации. Поэтому, прежде всего, обращаем внимание на такие параметры как мощность аккумулятора, емкость, количество циклов, возможность ускоренной зарядки, температурные режимы для работы АКБ.

KILOWATT рекомендует

Купить тяговый аккумулятор вы можете в нашем интернет-магазине. Неплохие модели батарей предлагает компания Sonnenschein – известный немецкий производитель. Также можно остановить свой выбор на аккумуляторах Ventura и Ventura DC Solar – отличные АКБ данного типа, справляющиеся с поставленными задачами на все сто процентов. Ассортимент снабжен всеми необходимыми разновидностями – кислотные, гелевые типы. Аккумуляторы VS Battery и батареи компании Exide – существенный прорыв аккумуляторного рынка, где разработчики используют новые технологии создания электродных пластин, электролита для большей производительности и надежности работы.