Укра]на, Дніпро, а/я 2011
cde@kometa.com.ua
На сьогодні асортимент тягових АКБ надзвичайно широкий.
Організація, що експлуатує підлоговий електротранспорт, як правило, висуває до АКБ такі вимоги:
Оптимальний час заряду АКБ
Максимально можливий термін експлуатації АКБ
Мінімізація витрат на електроенергію під час заряду та обслуговування АКБ
Режими експлуатації АКБ можна поділити на такі типи:
Одно-, дво- або тризмінна робота підлогового транспорту
Легкий режим роботи: глибина розряду до 60% C(5), температура електроліту до 30°С
Інтенсивний режим роботи: глибина розряду 80% C(5) і більше, температура електроліту понад 30°С, великі імпульсні розрядні струми
Можливість підзарядки під час роботи
У зв’язку з вищезазначеним, правильний підбір зарядної станції до конкретного типу АКБ є надзвичайно важливим.
За принципом роботи зарядні станції можна поділити на три типи:
Низькочастотні (50–60 Гц) трансформаторні з некерованим випрямлячем.
Можлива реалізація лише профілів типу W, WoWa.
Низькочастотні (50–60 Гц) трансформаторні з керованим випрямлячем.
Високочастотні повністю керовані інверторні.
Можлива реалізація всіх існуючих профілів заряду.
На території країн пострадянського простору, через свою дешевизну, найбільшого поширення набули зарядні станції першого типу.
У стандарті DIN 41772 наведені основні режими (профілі) заряду.
W – характеристика (спадна):
W, Wa, WoWa, WU, WUWa.
Це сімейство характеристик формують трансформаторні зарядні станції першого типу.
U – характеристика:
U
I – характеристика:
I, Ia, IoIa, IU, IUW, IUIa.
Це сімейство характеристик можуть формувати зарядні станції другого і третього типу (інверторні).
• W – спадна характеристика зарядного струму
• U – стабілізована напруга
• I – стабілізований струм
• o (нуль) — автоматичне перемикання
• a – автоматичне відключення
Зарядні пристрої, що реалізують вищезазначені характеристики (профілі) заряду, повинні забезпечувати допуски за вихідними параметрами відповідно до:
DIN 41773 – для струму ±2%
DIN 41773 — для напруги ±1%
DIN 41774 — для W-характеристики: ±0,05 Vpc
Під час заряду свинцево-кислотних акумуляторів трансформаторними нерегульованими (першого типу) зарядними станціями забезпечити вимоги DIN 41773 та DIN 41774 складно, оскільки зарядний струм залежить від зміни напруги живильної мережі нелінійно (рис. 1).
«Зарядні пристрої, не обладнані засобами стабілізації вихідних параметрів, мають вихідний струм, що залежить від коливань напруги живлення. Збільшення вхідної (живильної) напруги ЗС на 5% призводить до неконтрольованого зростання зарядного струму: при напрузі 2,0 В/елемент — на 15%, при 2,4 В/елемент — на 30%, а при 2,65 В/елемент — близько 50%.
Тому, особливо після перевищення напруги газоутворення (2,4 В/елемент), збільшення живильної напруги на 5% і продовження заряду більше ніж 5 хвилин призводить до деградації АКБ…»
Проблема в багатьох випадках стає практично нерозв’язною при експлуатації станцій в умовах сучасного стану енергосистем підприємств пострадянського простору.
Нижче наведені зображення деяких профілів у взаємозв’язку параметрів напруга–струм–час.
Приклад розрахунку критичних значень струму, що формуються зарядною станцією для АКБ ємністю 520 А·год при різних профілях заряду.
Початок заряду: від 12 A/100Ah × 5,2 = 62,4 А до 16 A/100Ah × 5,2 = 83 А
Завершення заряду: від 3 A/100Ah × 5,2 = 15,6 А до 4 A/100Ah × 5,2 = 20,8 А
Початок заряду: від 20 A/100Ah × 5,2 = 104 А до 30 A/100Ah × 5,2 = 156 А
Точка перелому (2,4 В): 8 A/100Ah × 5,2 = 41,6 А
Завершення заряду: 4 A/100Ah × 5,2 = 20,8 А
Початок заряду: від 14 A/100Ah × 5,2 = 72 А до 20 A/100Ah × 5,2 = 104 А
Завершення заряду: 5 A/100Ah × 5,2 = 26 А
Початок заряду: від 12 A/100Ah × 5,2 = 62,4 А до 14 A/100Ah × 5,2 = 72,8 А
Завершення заряду: від 1 A/100Ah × 5,2 = 5,2 А до 1,4 A/100Ah × 5,2 = 7,28 А
Характеристики типу W (W, Wa, WoWa, WU, WUWa) не є оптимальними для заряду батареї та фактично відображають навантажувальну характеристику трансформатора. Ділянка від 2,4 В до 2,65 В є найбільш небезпечною та потребує підвищеної уваги до температури електроліту, особливо при нестабільній напрузі живлення.
Найбільш оптимальним є профіль IUIa.
При формуванні характеристики IUIa на початковій ділянці заряду встановлюється струм дещо нижчий, ніж у профілі WoWa, що дозволяє менше навантажувати АКБ. Далі заряд здійснюється стабільним струмом, незалежно від коливань мережі, до напруги 2,4 В.
Після досягнення 2,4 В зарядна станція переходить у режим стабілізації напруги 2,4 В. При досягненні зарядного струму 5 A/100Ah станція знову переходить у режим стабілізації струму, і при досягненні напруги 2,65 В заряд припиняється.
Як видно, на критичній ділянці від 2,4 В до 2,65 В заряд здійснюється стабільним, відносно невеликим струмом, що не залежить від коливань мережі. Це в окремих випадках дозволяє не проводити контроль температури електроліту.
За інших рівних умов (ємність батареї, початковий струм заряду) реалізація профілю IUIa дозволяє зарядити АКБ за мінімальний проміжок часу та найбільш безпечним способом.
При заряді батарей PzV (з гелевим електролітом) вибору фактично немає — заряд повинен здійснюватися лише станцією, що стабілізує всі вихідні параметри.
Також необхідно враховувати різницю у витратах на електроенергію.
ККД трансформаторних станцій становить до 0,7, тоді як інверторних — до 0,95.
Економія 25% електроенергії є суттєвою.
