Impulsowe ładowanie akumulatora

image_pdf

Mam świadomość że o ładowaniu akumulatora było już wiele, ale jak się okazuje diabeł tkwi w szczegółach.

Wielokrotnie ładując akumulatory zauważyłem, że w szczególności te starsze – kilkuletnie, mają problem z uzyskaniem odpowiedniej gęstości elektrolitu. Można by uznać, że taki akumulator jest albo zasiarczony, albo po prostu wyeksploatowany, jednak okazuje się że źródło z którego dostarczamy ładunek – również ma znaczenie.

Niejednokrotnie próba uzyskania gęstości na poziomie 1,28g/cm3 kończyła się porażką i nawet długie ładowanie nie powodowało dalszego wzrostu gęstości, w związku z czym przerywałem proces, ponieważ efekt może być odwrotny do zamierzonego.

Co ciekawe – często uznawane za prymitywne – prostowniki, były w stanie lepiej naładować akumulator niż rozbudowane układy stabilizacji prądu czy napięcia. Już jakiś czas temu, poszukując informacji na temat odsiarczania akumulatora i różnych układów ładowania, natknąłem się na artykuły opisujące ładowanie impulsowe.

Teraz będzie trochę elektronicznego bełkotu, ale nie sposób go pominąć aby zrozumieć o co chodzi z tym ładowaniem impulsowym. Otóż akumulator jest tak prymitywnym urządzeniem, że przyjmie każdy ładunek – pod warunkiem że będzie on o odpowiednim natężeniu i odpowiednim napięciu. Ale jego źródło jest z grubsza nieistotne – czy to będzie prostownik oparty na transformatorze i mostku, czy to będzie zasilacz impulsowy złożony z elementów elektronicznych, czy też inne źródło prądu stałego.

No właśnie prądu stałego – jednak nie wszyscy zapewne wiedzą że prąd stały to pojęcie wyidealizowane, w rzeczywistości prąd zmienia się nieznacznie w czasie. To co mierzymy zwykłym multimetrem, to prąd lub napięcie skuteczne. Co to jest napięcie skuteczne – najłatwiej jest to zrozumieć mierząc napięcie w domowym gniazdku – miernik zapewne pokaże wartość w okolicy 230V – to jest napięcie skuteczne, jednak napięcie międzyszczytowe w tym samym gniazdku będzie w okolicy 400V.

Przebieg napięcia przemiennego

Na wykresie powyżej mamy typowy przebieg napięcia przemiennego:

  1. amplituda
  2. napięcie międzyszczytowe
  3. napięcie skuteczne
  4. okres

W przypadku prądu stałego sytuacja wygląda bardzo podobnie – tylko przebieg nie jest typową sinusoidą i częstotliwość jest inna. Układy elektroniczne, zasilające prądem stałym pracują zazwyczaj z dużą częstotliwością – przykładowo przetwornica na układzie XL4016 za pomocą której ładuję akumulatory pracuje z częstotliwością 180kHz, przetwornica DSP5020 z częstotliwością 250kHz – dla porównania – częstotliwość układu transformatora z mostkiem Gretza wynosi 100Hz. Poniżej oscylogram pochodzący z układu transformatora z mostkiem

Jak widać powyżej, napięcie skuteczne wynosi w tym przypadku 12,57V, natomiast wartość napięcia międzyszczytowego wynosi 15,61V.

Po co się stosuje takie wysokie częstotliwości w zasilaczach impulsowych – ano po to aby to napięcie stałe, było jak najbardziej “wygładzone” – aby nie powodowały one zbyt dużych “pików” napięcia. Dlatego też w przypadku układów opartych o transformator i mostek, stosuje się szereg filtrów zbudowanych z kondensatorów i cewek.

Wydaje się więc, że częstotliwość ma duże znaczenie w przypadku ładowania akumulatorów. Rzekomo – optymalną częstotliwością do układów ładowania z odsiarczaniem jest częstotliwość rzędu 1kHz – a więc dużo bliżej częstotliwości pochodzącej z transformatora niż przetwornicy.

Co to w końcu to ładowanie impulsowe – polega ono na ładowaniu prądem o dość niskiej częstotliwości – do 1kHz. Wprawdzie przetwornice napięcia z zasady działają w sposób impulsowy, ale ich częstotliwość jest dość wysoka a napięcie “wygładzone” i zdecydowanie lepiej jest ładować prądem o niższej częstotliwości ponieważ ma to korzystniejszy wpływ na efektywność ładowania i wzrost gęstości elektrolitu.

Wprawdzie ładowanie akumulatora z udziałem przetwornicy ze stabilizacją prądu jest zdecydowanie wygodniejsze niż za pomocą prostownika, to gdybym miał w tej chwili wybierać pomiędzy tymi dwoma urządzeniami – na pewno wybrałbym prostownik.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *