Обзор тяговых аккумуляторов, их виды и характеристики

Что такое тяговый аккумулятор

Принципиально тяговая АКБ не отличается от обычного кислотного элемента питания, но для того чтобы аккумулятор получил определённые качества в его конструкцию вносятся некоторые изменения.

Прежде всего, у таких изделий повышается устойчивость к глубоким разрядам. Количество циклов заряд/разряд также является одной из важнейших характеристик.

Чтобы пластины не рассыпались и не покрывались оксидным слоем, свинцовые решётки делаются большей толщины, а в состав металлического сплава вводятся легирующие элементы. Корпус батареи изготавливается из высокопрочного пластика, который также обладает минимальными значениями электропроводности, что позволяет снизить саморазряд АКБ.

Онлайн-магазин АКБ 24V для Komatsu https://komatsu-akb24v.ru/ специализируется на продаже качественных аккумуляторных батарей для погрузчиков. Компания предлагает широкий выбор продукции от известных производителей, качество которой проверено временем.

Существует несколько основных типов аккумуляторов этого типа, поэтому прежде чем приобрести новую батарею рекомендуется ознакомиться с основными характеристиками каждой из них.

Тяговой АКБ

Преимущества

Тяговые аккумуляторные батареи просто незаменимы в условиях обеспечения складских погрузочных средств возможностью автономного передвижения. Поскольку, в подавляющем большинстве случаев, речь идет о помещениях с очень большой площадью, если подключить любой электрокар к сети, это сильно ограничит его передвижение в пространстве, и придется тратить гораздо больше времени и технических средств для того, чтобы выполнить всю требуемую работу. Поэтому раньше в таких случаях для погрузки-разгрузки применялось несколько машин, что не очень удобно.

Бензиновые двигатели, которые пытались применять в виде главного источника питания, могли обеспечить работу складской и заводской техники в течение более длительного времени. Но их основные недостатки — это загрязнение воздуха и повышенная опасность в эксплуатации: известно, что бензин является горючим веществом. Применение тяговых аккумуляторов обеспечило безопасную работу как в открытых, так и в помещениях закрытого типа. В то время, как применение двигателей внутреннего сгорания на основе бензина значительно повышало процент опасных выхлопов и возможность воспламенения. Либо самопроизвольного, либо в случае нарушения техники безопасности.

Виды тяговых аккумуляторов

Аккумуляторный лодочный мотор используется во многих видах транспорта, например, троллейбусы, электромобили, вилочные погрузчики. Преимущества — высокий запас хода по сравнению с бензиновыми моторами, экологичность и безопасность. Для начинающих рыболовов главным достоинством станет удобство настройки и быстрый запуск.

Виды тяговых аккумуляторов:

1. Гелевые. GEL – это аккумулятор глубокого разряда для лодочных моторов. АКБ имеет свинцово-кислотный электролит, утечку которого предотвращает специальный гелеобразный состав.

2. Литиевые – это инновационное направление развития лодочных электромоторов. Постоянно совершенствуются, а также часто оснащены специального контроллера, который предотвращает перезаряд.

К положительным сторонам батарей данного типа можно отнести:

1. Высокая скорость заряда.
2. Автономность.
3. Низкие показатели регрессии объема (не превышают 1-2% за год).
4. Компактность и вес.
5. Большая энергоемкость.

Единственным минусом является стоимость – от 20 до 25 тысяч рублей.

AGM батареи — новая технология среди . Это абсорбированное стекловолокно. Технология интересна тем, что в отличие от обычных свинцовых АКБ в них не используется жидкость в качестве электролита. Основу составляет пористый слой из спрессованного стекловолокна. 

Важно: AGM – модели относятся к типу необслуживаемых, поэтому они не нуждаются в регулярной дозаправке электролитом. Батареи такого типа выполнены в неразборном герметичном корпусе, для предотвращения вытекания кислоты, и возможной коррозии.

Недостатки – высокая чувствительность к перезаряду, большие габариты и вес. Свинцово-кислотный тяговый аккумулятор.

Свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы — распространенный тип аккумуляторных батарей. Структурно это свинцовые пластины, погруженные в отсеки с кислотой. Они популярны в качестве стартовых аккумуляторов.

Главный плюс таких аккумуляторов — это доступная цена и высокий ресурс. Недостатки – необходимость регулярного обслуживания и риск выхода из строя при неустойчивом положении (нивелируется жесткой установкой или дополнительными элементами крепежа).

Стартовый аккумулятор

Стартовый аккумулятор, тот который используется в автомобилях, является вспомогательным устройством. Он используется для создания мощного разового заряда, запуская топливный двигатель, например у автомобиля или мотоцикла.

При этом его отрицательными качествами принято считать капризность в обслуживании. Так как в основной своей массе АКБ имеют свинцово-кислотный принцип работы, заряд не должен падать ниже 20%, в противном случае емкость аккумулятора падает. Происходит так называемая сульфатизация электродов.

Это случается, когда свинец, участвующий в переносе тока, при отсутствии заряда вступает в химическую реакцию с пластиной тем самым «высыхая» и затвердевая.

Длительная разрядка способна полностью убить батарею. Также автомобильный аккумулятор боится низких температур. Зимой его нужно периодически прогревать в помещении. Для длительного поддержания тока он не подходит.

Преимущества и недостатки тяговых аккумуляторов

Тяговые батареи имеют как положительные, так и отрицательные качества. К плюсам таких источников электроэнергии относятся:

• Низкий саморазряд.
• Устойчивость к большим и продолжительным нагрузкам.
• Большое количество циклов заряд/разряд (батареи типа Gel рассчитаны на 1200 таких периодов).
• Простое обслуживание и хранение.
• Аккумуляторы российского производства имеют вполне приемлемые соотношения цены и качества.

К недостаткам таких батарей относятся:

• Более высокий вес в сравнении с другими АКБ.
• Низкий КПД восстановления ёмкости.

Несмотря на наличие некоторых недостатков, достойной альтернативы тяговым устройствам просто не существует, когда необходимо обеспечить работу мощной электротехники, которая не может быть подключена к сети 220 или 380 Вольт.

Для электромобиля

Золотые правила

При эксплуатации батарей нужно соблюдать следующие основные правила:

• Ни в коем случае не оставлять батарею в разряженном состоянии. После каждого разряда необходимо сразу ставить батарею на подзарядку, иначе начнется необратимый процесс сульфатации пластин. Это приводит к снижению емкости и срока службы батарей.

• Разряжать батарею не более чем на 80% (для гелевых АКБ – 60%). Как правило, за это отвечает датчик разряда, установленный на машине, однако его поломка, отсутствие или неправильная настройка может также привести к сульфатации пластин, перегреву батарей при заряде и в конечном итоге сокращению срока их службы.

• В АКБ можно доливать только дистиллированную воду. В обычной воде содержится множество примесей, оказывающих негативное влияние на аккумуляторную батарею. Долив электролита в АКБ для увеличения плотности запрещен: во-первых, это не даст прироста емкости, а во-вторых, вызовет необратимую коррозию пластин.

Чистка АКБ

Чистота абсолютно необходима не только для хорошего внешнего вида батареи, но в значительно большей степени – для предотвращения несчастных случаев и ущерба, уменьшения срока службы, а также для того, чтобы АКБ находилась в состоянии, пригодном к эксплуатации. Аккумуляторные корпуса, ящики, изоляторы необходимо чистить для обеспечения требуемой изоляции элементов по отношению один к другому, по отношению к земле («массе») или внешним проводящим частям. Кроме того, очистка позволяет избежать коррозионных повреждений и возникновения блуждающих токов. Вне зависимости от времени работы и места на АКБ неизбежно оседает пыль.

Небольшое количество электролита, выступающего из батареи во время заряда после достижения напряжения газообразования, образует более-менее токопроводящий слой на крышках элементов или блоков, по которому протекают блуждающие токи. Результатом является повышенный и неоднородный саморазряд элементов или блоков. Это одна из причин того, почему операторы электрических машин жалуются на упавшую емкость батареи после того, как техника не эксплуатировалась в течение выходных дней.

Аккумуляторный журнал и организация работы

При использовании парка электропогрузчиков целесообразно закреплять за каждым погрузчиком свои АКБ. Для этого их нумеруют: 1а, 1б, 2а, 2б и т. д. (батареи с одинаковым номером используются на одном и том же погрузчике). После этого заводят журнал, в котором о каждой АКБ ежедневно отражается информация, проиллюстрированная на примере.

Пример 1

Номер батареи	Установлена на погрузчик	Поставлена на заряд
Дата	Время	Плотность (средняя по трем элементам выборочно)	Показания счетчика, машино-ч	Дата	Время	Плотность (средняя по трем элементам выборочно)	Показания счетчика, машино-ч
1а
1б
2а
и т.д.

Таким образом, с помощью данного мероприятия можно избежать использования недозаряженных батарей, а также спрогнозировать и спланировать замену АКБ до полного выхода ее из строя. Помимо этого по каждой батарее целесообразно вести еще один журнал, в котором раз в месяц отражается информация о батарее, перечисленная в примере 2. Эти данные являются основным источником информации для сервисной службы, поэтому зачастую ведение такого журнала является обязательным условием гарантийного обслуживания. За все аккумуляторное хозяйство должен быть ответственен один или два (в случае двухсменной работы) человека. В их обязанности по данной зоне ответственности должны входить прием и выдача АКБ, их обслуживание и заряд, ведение аккумуляторных журналов, прогнозирование выхода АКБ из строя.

Виды тяговых аккумуляторов и их характеристики 

Знать основные параметры тяговых батарей очень важно, ведь только в этом случае изделие будет правильно подобрано, установлено, а при эксплуатации к нему не будут подключаться потребители сверх рассчитанного заводом-изготовителем предела по мощности. 

Основными аккумуляторами этого типа являются:

• Свинцово-кислотные. Дешёвые аккумуляторы, которые обладают необходимыми качествами для использования в качестве тяговых батарей. Основным недостатком таких устройств является большой вес.
• Никель-кадмиевые. Обладают высоким ресурсом работы и способны обеспечить различные самоходные машины электрическим током в необходимом объёме. Идеально подходят для погрузчиков, штабелеров и другой складской техники.
• Никель-металлогидридные. Высококачественный аккумулятор, который может использоваться в различных инструментах и машинах. Идеально подходит для электровелосипедов, инвалидных колясок и другой маломощной техники.
• Литий-полимерные. Современные устройства, в которых отсутствует эффект памяти, а работоспособность сохраняется в очень большом диапазоне температур. По причине высокой стоимости в качестве тяговой батареи используется редко.
• Литий-железофосфатные. Идеально подходят для электромоторов мощных автомобилей и другого вида техники. Могут также использоваться в качестве основных накопителей электричества в ИБП.
• Литий-ионные. Этот вид современных тяговых аккумуляторов является самым распространёнными и используется в качестве АКБ для электромобилей в системах бесперебойного электроснабжения. Такие устройства накопления электричества хорошо переносят глубокий разряд, обладают большим сроком службы и могут длительное время держать напряжение без потерь.

Практически все перечисленные модели АКБ эффективно используются в качестве источника электродвижущей силы. Основным критерием отбора таких изделий является возможность переносить глубокие разряды и сохранять электричество в состоянии покоя. От этих характеристик во многом зависит возможность использования устройств в мощной электротехнике.

Для погрузчика

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.

Устройство тяговых батарей

Хочется начать с того что, устройство очень схожее с обычными стартерными АКБ, но есть и отличия.

Схожесть:

• Также есть плюсовые и минусовые пластины.
• Также заливаются электролитом.
• Все это хранится в пластиковых корпусах.

Отличия:

• Пластины здесь просто огромные (если хотите — толстые), зачастую используется много свинца или других металлов (про это ниже). Как мы помним у обычных стартерных аккумуляторов пластины очень тонкие и компактные, находятся просто впритык друг к другу, что позволяет накопить много энергии – выдавая сильные пусковые токи. У тяговых  такой задачи нет! Поэтому и пластины здесь намного толще и массивнее, это позволяет работать дольше и не осыпаться (разрушаться), поэтому 1 тяговый аккумулятор с напряжением в 2Вольта и емкостью 75Ампер, может быть в 3 – 4 раза больше, чем стартерный 12Вольт 60Ампер.
• Электролит здесь обычный, назовем его – автомобильным, плотностью в 1,27г/см3
• Корпуса схожие по строению со стартерными, однако, намного толще, чтобы выдержать большой вес пластин.

Знаете, когда я первый раз увидел тяговый аккумулятор, я подумал что дам должно быть примерно 100 – 150Ампер при напряжении в 12Вольт, а это оказалось всего 1 банка, с напряжением в 2Вольта и 50Ампер! Просто огромная.

Если говорить про различные технологии — существует всего два типа тяговых батарей – кислотные и щелочные.

• Кислотные – основанные на свинце и электролите на серной кислоте, про которые я рассказал сверху.
• Щелочные – основанные на никель-железных пластинах, которые залиты специальным раствором щелочи. Очень надежные — не бояться морозов и глубоких разрядов, можно хранить как заряженными так и разряженными. Однако минусы более существенные – цена в два – три раза больше чем свинцовые, при зарядке выделяется едкий пар, зарядные станции специальные (стоят дорого), при заряде требуют больше энергии.

Как становится понятно из-за таких проблем щелочные не получили большого распространения, хотя в СССР они пользовались большим спросом.

Сейчас кстати появляются тяговые АКБ, основанные на новых технологиях это AGM и GEL, как собственно и в автомобилях. Они компактные и выдают больше энергии, правда стоимость их иногда просто зашкаливает.

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.

Назначение

Применение тяговых моделей согласуется с их конструкционными особенностями и массогабаритными показателями. Благодаря длительному функционированию и возможности работы до глубокого разряда без потери номинальной емкости, тяговые АКБ используют в следующих отраслях:

• Складской погрузочный транспорт. Санитарно-технические нормы для работ в закрытых помещениях исключают возможность использования машин с двигателями внутреннего сгорания. Такая техника как складские погрузчики, штабелеры, электро-тележки и прочий складской транспорт оборудуется электроприводами, для питания которых используют тяговые АКБ.
• Электротранспорт в горнодобывающей промышленности. Так же, как и в случае со складами здесь имеют место работы в слабо вентилируемых пространствах. Электродвижущая сила используется на тягачах, рудничных электровозах, дрезинах и в малой механизации.
• Накопительные энергоемкости для альтернативных источников электричества. Солнечные батареи или ветряные генераторы не в состоянии постоянно обеспечивать потребителей электроэнергией. Световые системы поставляются в комплекте с тяговыми аккумуляторами, которые накапливают энергию во время работы источника, чтобы затем ее отдавать.
• Около бытовое применение. Лодки, гольф-кары, инвалидные коляски, детские машинки, скутеры, велосипеды, и даже автомобили приводятся в движение электродвигателями, питаемыми тяговыми аккумуляторными батареями.

Также этот вид АКБ актуален на предприятиях с высоким приоритетом экологических норм: производство детского питания, фармакология, медицина и прочие.

Тяговой аккумулятор — особенности

• Эффективность — тяговые батареи обеспечивают длительную и безотказную работу даже устройств, которые в силу своего предполагаемого использования потребляют большое количество энергии.
• Долговечность — тяговой аккумулятор при правильном использовании имеет срок службы примерно 1500 циклов.
• Сопротивление — тяговые батареи обладают значительной прочностью, а их конструкция обеспечивает устойчивость к механическим воздействиям.
• Простота конфигурирования — элементы тягового аккумулятора можно соединять продольно, поперечно или в других конфигурациях. Таким образом, форма батареи может быть адаптирована к индивидуальным требованиям заказчика.
• Возможность регенерации — отработанный тяговый аккумулятор не нужно утилизировать — этот тип аккумулятора можно регенерировать и повторно использовать, что значительно снижает эксплуатационные расходы.

Чем отличается тяговый аккумулятор от стартерного

Использовать вместо стартерного аккумулятора тяговый, не всегда представляется возможным. Это ограничение действует в том случае, если тяговое устройство используется для устройств небольшой мощности, например, для лодочных моторов.

Более мощные устройства на 12 Вольт, которые могут обеспечить электроотдачу в несколько сотен Ампер могут использоваться для запуска двигателей автомобиля. Некоторые отличия присущи только определённым типам АКБ. 

Гелевые. Гелевые тяговые аккумуляторы, в отличие от стартерных, обладают меньшими разрядными токами.

По этой причине важно не перепутать различные модели при покупке АКБ для автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. 

Тяговые изделия этого типа более устойчивы к глубокому разряду, но расходовать его на 100%, даже при использовании батарей высокого качества, не рекомендуется.

Свинцово-кислотные. Батареи этого типа могут использоваться как в качестве стартерных АКБ, так и для постоянного подключения к мощным потребителям электричества.

При эксплуатации на электропогрузчиках и другой технике применяются свинцовые АКБ с усиленной решёткой, в которую при производстве добавляются легирующие элементы.

Литий-ионные. Литий-ионные аккумуляторы, по причине высокой цены, в качестве стартерных батарей для машин практически не используются, но для электромобилей им альтернативы нет.

Изделия обладают большим запасом прочности, низким саморазрядом и отсутствием эффекта памяти. Установленные на электромобили литий-ионные батареи могут обеспечить запас хода до 400 км.

Лодочный

Ток и напряжение заряда

Напряжение заряда

Толстые пластины обслуживаемых тяговых аккумуляторов с жидким электролитом допускают повышенное напряжение второй стадии зарядки – 14.8 В. Для AGM, гелевых и необслуживаемых аккумуляторов с жидким электролитом это напряжение — 14.4 – 14,7 В.

Гелевые аккумуляторы наиболее чувствительны к повышенному напряжению, поэтому их рекомендуется заряжать в диапазоне 13,8 – 14,4 вольта.Напряжение заряда для тяговых аккумуляторов Trojan и DEKA

Тип аккумулятора	С жидким электролитом	AGM	Гелевые
Марка	Trojan SCS 150	DEKA DС 31	Trojan 31-AGM	Trojan 31-GEl	DEKA 8G31
Напряжение абсорбции, В	14,8	14,8	14,1-14,7	14,1-14,4	13,8-14,6
Поддерживающее напряжение, В	13,2	13,4	13,5	13,5	13,4-13,6

Напряжение заряда отличается для аккумуляторов разных марок, поэтому в первую очередь руководствуйтесь рекомендациями производителей, а не типом тягового аккумулятора

Ток заряда

Зависит от типа аккумуляторов и определяется в процентах от емкости С20. Чем выше ток, тем быстрее зарядка, но тем больше опасность перегреть и разрушить аккумулятор. Допустимый максимальный ток для разных типов тяговых аккумуляторов:

• Литиевые аккумуляторы – 100% С20
• AGM аккумуляторы – 30-50% С20
• Гелевые – до 30% С20
• Аккумуляторы с жидким электролитом -10-25% С20,

Ток заряда для тяговых аккумуляторов Trojan и DEKA

Тип аккумулятора	С жидким электролитом	AGM	Гелевые
Марка	Trojan SCS 150	DEKA DС 31	Trojan 31-AGM	Trojan 31-GEl	DEKA 8G31
Ток зарядки % С20	10-13	20	20	10-13	25-30

Правила использования, хранения и заправки

Тяговые аккумуляторы требуют правильного подхода при зарядке, хранении и применении. Только в этом случае они будут долго и бесперебойно служить. Правильное обращение с устройством может продлить его функционирование даже после достижения гарантируемого производителем срока.

Время от времени АКБ необходимо проверять на целостность корпуса, наличие продуктов окисления на клеммах, искать свидетельства протечек (в образцах с жидким электролитом). Также в свинцово-кислотных аккумуляторахё время от времени нужно проверять уровень электролита и при необходимости доливать его. 

Обслуживание агрегата проводится с соблюдением техники безопасности: руки защищены резиновыми перчатками, прибор установлен на специальную подстилку.

Проверять уровень и заливать следует осторожно, через специальное отверстие. Строго запрещено пытаться разобрать приспособление, это может привести к травмам. 

Хранить подобные образцы АКБ следует в стороне от источников тепла (в том числе солнечных лучей), иначе внутри агрегата может начаться возгорание. С корпуса все загрязнения убирают еле влажной тряпкой. Использовать для очищения любые средства, кроме воды, запрещено. Химические вещества (масла, растворители) могут повредить конструкцию и привести к возгоранию.

Заряжать его нужно через определенный период времени, указанный в инструкции. Перед началом процедуры необходимо очистить клеммы от загрязнений, освободить отверстия для выхода газов и проверить уровень электролита (в обслуживаемых версиях). При соблюдении правил эксплуатации надежные и мощные АКБ будут бесперебойно служить долгие годы.