аккумулятор vrla что это такое
Про аккумуляторы.
На данный момент существуют 3 типа автомобильных батарей:
1.WET «мокрые» свинцово-кислотные батареи классического типа:
-сурьмьянистые Sb/Sb, пластины из свинцово-сурьмянистого сплава. Устаревший тип, уже практически не встречаются. Обслуживаемые — характеризуется высоким саморазрядом и выкипанием воды.
-гибридные Sb/Ca, Ca+, Sb/Ag, минусовая пластина — свинцово-кальциевая или с добавлением серебра, а плюсовая с сурьмой. Практически не требуют обслуживания. Благодаря наличию кальция. Вода выкипает меньше. Имеют хорошие пусковые токи. Не так сильно бояться глубоких разрядов, по сравнению с Ca/Ca.
-кальциевые Ca/Ca, Ca/Sb, Ca/Ca+Silver. Пластины свинцово-кальциевые. Вода не выкипает, не требуют обслуживания. Имеют лучшие из WET пусковые токи. Плохо переносят глубокий разряд(можно сказать не переносят).
К этой группе относятся большинство современных батарей. Так, например, даже недорогие АКБ Extra Start или Varta Black Dynamic имет пластины, легированные кальцием.
2.EFB — Enhanced Flooded Battery, аккумуляторы с улучшенным погружением пластин — пластины более толстые, сборка более плотная, пластины помещены в пропитанные электролитом пакеты. Пакеты защищают от сульфатации при глубоком разряде.
Промежуточный вариант между WET и AGM. Отличаются увеличенным ресурсом. Пригодны для работы с системой Старт-стоп.
3.AGM. Необслуживаемые, с клапаном VRLA:
-AGM — Absorbent Glass Mat, абсорбирующие стекловатные маты — электролит герметично «запечатан» в маты из стекловолокна. Предназначены для работы в машинах с системой Старт-стоп.
-AGM GEL, гелевые(от слова гель). Электролит между пластин находится в специальном геле.
Рекомендуемое напряжение зарядки большинства батарей 14,4В, ток 0,1 емкости батареи.
Для AGM напряжение нужно чуть меньшее, его нельзя перезаряжать.
Для кальциевых батарей возможна зарядка напряжением 16В, в связи с их стойкостью к закипанию электролита.
Часть1
Для Жигулей выбрал гибридный аккумулятор BLACK HORSE 55 А/ч 480А +L, фирмы «SOMBOR.
Технология VRLA
Постоянное изменение плотности электролита в процессе разрядки-зарядки свинцово-кислотных батарей всегда было их особенностью, а также их недостатком. Понижение плотности электролита приводило к сульфатации пластин, а чрезмерное повышение — к их коррозии и разрушению активной массы.
Обслуживание АКБ долгое время было необходимостью, и главным в нем был контроль плотности электролита, а также его уровня. По достижении аккумулятором полного заряда при дальнейшем протекании тока через активную массу начинается гидролиз — расщепление воды на кислород и водород с выделением этих газов. Как говорится в народе — аккумулятор закипает. При этом электролит теряет воду, снижается его уровень (оголяются пластины), увеличивается плотность. Этот процесс губителен для аккумулятора, поэтому во все времена необходимо было следить за уровнем электролита, доливать дистиллированную воду по мере надобности.
Сегодня на смену обслуживанию приходят современные технологии, освобождающие автовладельца от этого утомительного занятия. Так как циклы разряда и заряда современных АКБ интенсивнее по причине высокой нагрузки на АКБ, то потеря воды электролитом случалась бы чаще, не найди инженеры решения по удержанию ее в батарее. Современные свинцово-кислотные АКБ с пониженным и даже сведенным к нулю расходом электролита называются необслуживаемыми. В англоязычном мире для них принята обобщенная аббревиатура VRLA (Valve Regulated Lead Acid) — свинцово-кислотные с регулирующим клапаном.
Нужно понимать, что сегодня за общим сокращением VRLA может скрываться целый ряд совершенно различных технологий. Все они обладают одним сходством — газы, выделяющиеся в процессе электролиза, остаются внутри батареи и, рекомбинируясь, вновь превращаются в воду, возвращаясь в электролит. При большом перезаряде батареи и интенсивном кипении, вызванном неисправностью в электрической цепи автомобиля, давление внутри АКБ возрастает. Чтобы предотвратить разрушение корпуса, все VRLA-аккумуляторы имеют клапан сброса давления газов. Первые буквы аббревиатуры как раз и говорят о наличии такого клапана: VR = Valve Regulated = с регулирующим клапаном.
Однако к VRLA-батареям могут относиться совершенно разные типы АКБ, различающиеся, в первую очередь, состоянием электролита. Так, к VRLA относятся современные AGM и GEL аккумуляторы, в которых электролит находится в связанном состоянии: в стекловолокнистых матах или в виде геля соответственно. Батареи стандарта EFB также относятся к классу VRLA. Несмотря на то, что электролит в них находится в свободном жидком состоянии, его количество снижено по сравнению с традиционными аккумуляторами, а расход от гидролиза сведен к нулю. EFB-аккумуляторы также способны превращать газы в воду и оснащены редукционным клапаном для аварийного сброса давления, что делает их полноправными членами семьи VRLA.
В ассортименте продукции Mutlu сегодня представлены современные аккумуляторы, не требующие обслуживания. VRLA-батареи от Mutlu производятся по технологии AGM со связанным электролитом. Эти аккумуляторы не только не требуют обслуживания — они мощнее, быстрее заряжаются и менее чувствительны к глубокому разряду.
Mutlu не обходит стороной и EFB-технологию — такие аккумуляторы тоже представлены в линейке бренда. Не уступая AGM по неприхотливости и выносливости, они доступнее для широкого круга потребителей. Использование современных АКБ Mutlu добавляет автовладельцу уверенности в надежности запуска и работы двигателя и освобождает от необходимости рутинных процедур обслуживания из прошлого.
Необслуживаемые аккумуляторы: Жидкостные, Гелевые и AGM
Такие аккумуляторы бывают различных типов: Жидкостные, Гелевые и AGM. Начнем с того, что это все кислотные аккумуляторы и принцип их работы не отличается от друг от друга.
12-ти вольтовый Аккумулятор состоит из шести ячеек, в которых находятся электродные блоки, состоящие из пластин (решеток) положительных и отрицательных с нанесенной на них активной массой и разделенных между собой сепаратором, все это залито электролитом. Процесс образования (выработка) электричества происходит при химическом взаимодействии между активной массой, нанесенной на решетки и электролитом.
Основное принципиальное отличие Обычных жидкостных, Гелевых (GEL) и VRLA или SLA созданных по AGM технологии батарей заключается в физическом состоянии электролита:
Решетки электродов, удерживающие активную массу, легируют сурьмой и мышьяком. Добавки улучшают технологичность литья, повышают твердость и коррозионную стойкость электродов. В то же время сурьма способствует повышенному расходу воды и снижению ЭДС батареи в процессе эксплуатации.
Дальнейшее развитие привело к снижению доли сурьмы в составе сплава, из которого льют решетки. Это привело к появлению малообслуживаемых аккумуляторов (малосурьмянистые технологии), так же увеличился срок службы батареи. Затем из отрицательных пластин сурьму вытеснил кальций. Появились «Гибридные» аккумуляторы стали требовать долива еще реже.
Применение кальция в положительных и отрицательных пластинах (кальциевые технологии) привело к появлению батарей, теоретически не требующих долива на протяжении всего срока эксплуатации. Однако такие батареи выходят из строя от глубоких разрядов. Чтобы повысить стойкость, в свинцово-кальциевый сплав положительных пластин стали добавлять серебро. Применение лабиринтных крышек и пробок, конденсирующих остатки испарения воды и возвращающих ее обратно в аккумулятор, привело к появлению полностью необслуживаемых батарей в течение всего срока их жизни.
Гелевые аккумуляторы появились с началом освоения космоса. Гель, получающийся в результате добавления в серную кислоту двуокиси кремния, позволяет добиться полной герметичности батареи, так как все газовыделение происходит внутри пор в массе геля. Таким батареям нет равных по стойкости к глубоким разрядам, они намного долговечнее традиционных. Но распространения у автомобилистов гелевые аккумуляторы не получили по причине очень высоких требований к бортовому электрооборудованию и из-за резкого падения пускового тока на холоде.
Наиболее современная технология (AGM) вновь вернулась к жидкой кислоте, но теперь электролит удерживается в порах сепаратора из ультратонких стеклянных волокон. Такая конструкция позволяет не только герметизировать корпус, но и сохранить работоспособность батареи даже в случае повреждений наружной оболочки. AGM-батареи нечувствительны к колебаниям температуры, очень стойки к глубоким разрядам, долговечны, виброустойчивы и могут работать хоть лежа на боку, но боятся перезаряда.
ОСОБЕННОСТИ ГЕЛЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
Гелевый электролит заполняет пространство между пластинами аккумулятора, но сепаратор не исключается. Рекомбинация газов в гелевых аккумуляторах имеет эффективность до 97%. Гель эффективнее фиксирует материал пластин, снижая их износ в режимах глубоких разрядов, поэтому циклический ресурс гелевых аккумуляторов в 2-3 раза выше, чем у обычных, поэтому их целесообразно применять в тех случаях, где такое применение (циклический режим с глубоким разрядом) востребовано. Гелевые аккумуляторы также могут эксплуатироваться в любом положении (кроме перевернутого), имеют несколько меньший саморазряд, поэтому гелевые аккумуляторы предпочтительно использовать в тех режимах, где разряд производится малым током на протяжении длительного времени.
В гелевом электролите ионы имеют худшие показатели подвижности (в силу большей плотности среды), что отрицательно сказывается на динамических разрядных и зарядных характеристиках гелевых аккумуляторов. Более того, может наблюдаться временный провал в напряжении при резком увеличение нагрузки, что может приводить к неадекватному поведению оборудования; поэтому следует с осторожностью применять гелевые аккумуляторы в системах управления током и т.п. устройствах с коммутацией быстроизменяющихся токов. Гелевые батареи очень чувствительны к качеству зарядки аккумуляторы с гелем внутри можно применять лишь там, где бортовая электрика позволяет очень точно поддерживать режим заряда. Куда там, на отечественных автомобилях даже с исправным реле-регулятором напряжение «гуляет» с 13 до 16 вольт! Да и на большинстве иномарок немногим лучше. А уж если реле-регулятор из строя выйдет, то гелевый аккумулятор можно сразу выбрасывать. Не зря же на нем написано: напряжение заряда не более 14,4 В. Если больше, то гель тает как холодец в тепле и обратно уже не восстанавливается. И вот еще что: у настоящих гелевых батарей, конечно, может быть огромный ток, но только летом. Гель и так вязкий, а на морозе он совсем застывает. В результате характеристики падают наполовину и больше.
Зарядка гелевых аккумуляторов ограничивается очень малыми токами, в противном случае возникает опасность «вспучивания» геля избыточными газами из-за меньшей эффективности рекомбинации и ограниченной теплопроводности. Гелевые аккумуляторы предпочтительней питать от зарядных устройств с высоким качеством напряжения (стабильность, минимум пульсаций) во избежание перезаряда и перегрева, они не переносят даже кратковременных коротких замыканий — любое КЗ (например, при установке аккумулятора Вы случайно замкнули на долю секунды два полюса металлическим гаечным ключом) моментально выводит аккумулятор из строя.
Высокие вибрации приводят к разжижению геля и стеканию его с пластин. Как видим, гелевые аккумуляторы «лушче» (если так можно сказать), только в плане повышенного циклического ресурса и меньшего % саморазряда. К тому же такой тип батарей самый дорогой.
СВИНЦОВО—КИСЛОТНЫЕ, ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЕ, КЛАПАННО-РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ (VRLA или SLA)
Особенность аккумуляторов типа VRLA — отсутствие необходимости долива воды в течение всего срока службы и практически полное отсутствие выделения газов (водорода и кислорода) — продуктов электролиза воды, входящей в состав электролита. Поэтому их нередко называют герметизированными необслуживаемыми. Незначительное обслуживание, тем не менее, необходимо: прежде всего, визуальный осмотр, протирание от пыли, подтяжка соединений и контроль напряжений.
Благодаря особенностям конструкции и составу материалов пластин, сепараторов и электролита продукты электролиза воды — молекулы водорода и кислорода — в аккумуляторах данного типа рекомбинируют, превращаясь в молекулы воды и возвращаясь в состав электролита.
Коэффициент рекомбинации при нормальных условиях эксплуатации достаточно высок и может достигать >99 %. Поэтому лишь очень незначительная часть непрорекомбинировавших газов накапливается внутри корпуса аккумулятора и затем при превышении заданного уровня давления стравливается в атмосферу через специальные клапаны.
Аккумуляторы, производимые с использованием технологии AGM, изготавливаются в спиральной или плоской конфигурации. Спиральные элементы обладают большей площадью поверхностного контакта, что даёт возможность кратковременно выдавать большие токи и быстрее заряжаться. Однако обратной стороной является уменьшение удельной ёмкости аккумулятора (соотношение электрической ёмкости и размеров) по сравнению с плоской конфигурацией. Обе технологии являются перспективными. В настоящий момент наиболее распространены автомобильные аккумуляторы AGM с плоской конфигурацией блоков. Спиральные блоки SpiraCell запатентованы компанией Johnson Controls для серии Optima и не могут использоваться без её разрешения, в отличие от плоских блоков. У спиральных батарей выше характеристики токоотдачи и меньшее внутреннее сопротивление из-за большей рабочей поверхности пластин при тех же внешних габаритах батареи. Простым языком говоря, они мощнее.
Свинцовые аккумуляторы со связанным электролитом, изготовленные по технологии AGM, появились около 40 лет назад — их изобрели для работы в буферном режиме в стационарных системах бесперебойного электроснабжения. Такие батареи хороши с точки зрения безопасности, поскольку практически не выделяют в атмосферу образующиеся при зарядке газы. В 90-х годах прошлого века технология AGM прижилась в автоспорте. Во-первых, вновь из-за безопасности — теперь уже благодаря полностью герметичному корпусу аккумулятора, исключающему вытекание электролита при аварии. А во-вторых, из-за компактности — благодаря малому сопротивлению не изолирующих, а пропитанных электролитом сепараторов большой пусковой ток они выдают при меньшей емкости, то есть с меньшим количеством пластин в пакете. На обычных автомобилях AGM-аккумуляторы появились больше десяти лет назад. В настоящий момент автомобильные стартерные батареи AGM используются в качестве источника питания системы «Старт-Стоп», которой оснащается ряд моделей автомобилей ведущих производителей из-за возможности быстро и отдавать, и принимать большое количество энергии, способности безболезненно выдерживать глубокие разряды (при периодических разрядах больше 50% АGМ — батарея прослужит вчетверо дольше обычной) и не деградировать при частых циклах разрядов-зарядов. Ведь стекловолоконные маты вдобавок ко всему механически удерживают активную массу на пластинах, не давая ей осыпаться. Именно поэтому на машинах с системой «Старт-Стоп» подобный аккумулятор способен проработать четыре-пять лет, а не два-три года, как обычный «жидкий».
Технология VRLA
Что такое VRLA аккумуляторы
Главным недостатком в эксплуатации старых обслуживаемых аккумуляторов является выкипание жидкости, из-за чего приходится регулярно проверять уровень электролита в АКБ и при необходимости доливать внутрь дистиллированную воду. Если не следить за уровнем жидкости в батарее, то металлические части свинцовых решёток оголяются и они быстрее разрушаются.
Современные необслуживаемые аккумуляторы не нуждаются в подобном контроле, что в разы улучшает их эксплуатационные качества.
Технология VRLA, иначе Valve Regulated Lead Acid, переводится как кислотный аккумулятор с регулировочным клапаном. Корпус таких АКБ закрытый, но в случае повышения внутреннего давления срабатывает система предохранения и аккумулятор продолжает исправно работать.
Вода из батареи испаряется в редких случаях, например, при длительной зарядке. Предохранительный клапан в обычном состоянии закрыт, но если давление внутри аккумулятора возрастает, то небольшой излишек газов будет сброшен через отверстие автоматически. VRLA-аккумуляторы не нуждаются в доливе дистиллята в течение всего срока эксплуатации, не выделяют водород и кислород. В качестве ухода можно отметить:
Особенности технологии
АКБ с регулирующим клапаном могут быть двух видов:
Герметичная неразборная конструкция аккумуляторов VRLA в сочетании с составом материалов начинки и электролита позволяет создавать своеобразный круговорот воды в АКБ. Во время работы батареи вода из электролита расщепляется на молекулы кислорода и водорода, которые соединяются между собой и возвращаются обратно в состав электролита. Рекомбинация молекул происходит на высоком уровне и достигает значений в 99%. И очень малая часть отхожих газов скапливается внутри АКБ. Когда уровень давления в VRLA-аккумуляторе достигает предела, накопленный газ сбрасывается специальными клапанами в атмосферу.
Где применяются VRLA АКБ
Благодаря устойчивости к глубокому разряду, надежности и высокому сроку службы, VRLA-аккумуляторы широко применяются не только в качестве стартерных автомобильных батарей, но и в качестве источника питания для инвалидных колясок, машин для гольфа, лодок и иных устройств, где необходим надежный источник энергии.
Благодаря регулировочному клапану, который срабатывает автоматически от избыточного давления внутри корпуса, появилась возможность отказаться от устаревшего корпуса батарей с закручивающимися пробками. Неразборная конструкция обеспечивает увеличение срока службы АКБ, а фактор устойчивости к глубоким разрядам позволил использовать их в устройствах, которые нуждаются в бесперебойном питании.
Как заряжать VRLA батареи
При зарядке гелевого аккумулятора нужно контролировать процесс, чтобы не допустить чрезмерного газообразования внутри батареи. Если идет подача напряжения свыше 15 Вольт, то количество электролита уменьшается, от пластин отделяется желеобразная масса, что ведёт за собой снижение емкости аккумулятора и его выход из строя. Для того, чтобы продлить срок службы гелевого АКБ, для зарядки стоит использовать специальные устройства, в которых электричество на клеммы подаётся с автоматическим контролем силы тока и напряжения и регулируется с учетом температуры аккумулятора и степени его заряда.
Зарядка AGM аккумуляторов должна проводиться с учетом следующих параметров:
Эти АКБ более устойчивы к погрешностям во время заряда, чем гелевые, а соблюдение правил зарядки надолго сохранит батарею в рабочем состоянии. Использование автоматических зарядных устройств облегчит задачу тем, что не нужно будет контролировать процесс зарядки АКБ.
Аккумуляторы AGM VRLA
Новые разработки в области изготовления аккумуляторов, после проведения необходимых испытаний, сразу же внедряются в производство. Это связано с тем, что АКБ является расходной деталью автомобиля. Внутренние элементы батареи работают в условиях агрессивной среды, при этом, на тонкие пластины и сепараторы оказывают разрушительное воздействие вибрация и большой разброс рабочих температур.
Что такое VRLA аккумуляторы
В прошлом, постоянное испарение воды приводило к оголению металлических частей электродов и ещё более интенсивному разрушению свинцовых элементов. Чтобы уменьшить негативное влияние разрушительных факторов современные батареи делают необслуживаемыми, то есть открыть крышку и добавить дистиллированную воду в таких изделиях уже не получится. Наиболее передовой, в этом плане, является технология AGM VRLA.
Технология VRLA расшифровывается, как Valve Regulated Lead Acid, что в переводе означает кислотный аккумулятор со специальным регулировочным клапаном. Выпускаются такие батареи в полностью закрытом корпусе, но благодаря наличию предохранительной системе при возникновении большого внутреннего давления, разрушение аккумулятора не происходит.
Несмотря на наличие связи с атмосферой через клапанное отверстие, обслуживать такую батарею не требуется, ведь испарение жидкости происходит в исключительных случаях. Например, при ежедневной эксплуатации такой запорный механизм остаётся закрытым, но если забыть включённым зарядное устройство на длительный промежуток времени, то совсем незначительная часть воды из электролита может быть выйти через автоматически открывшееся отверстие.
AGM VRLA
Особенности технологии
Батареи с предохранительным клапаном могут быть изготовлены по различным технологиям.
AGM VRLA Battery
VRLA AGM представляют собой герметичные батареи с клапаном, пластины которых изготовлены по AGM-технологии. Такие изделия обладают большим сроком годности благодаря абсорбирующему стекловолоконному слою, который впитывает в себя весь электролит и одновременно поддерживает свинцовые пластины, предохраняя их от осыпания.
VRLA GEL
Это гелевый аккумулятор, то есть внутри банки вместо жидкого раствора серной кислоты, находится желеобразное вещество, которое выполняет функцию электролита. VRLA Battery изготовленные по гелевой технологии также оснащаются клапаном.
Благодаря тому, что гель оказывает меньшее разрушительное воздействие на пластины, а при возникновении избыточного давления в таком аккумуляторе происходит открытие предохранительного устройства, срок эксплуатации изделия может достигать 10 лет.
Учитывая наличие таких важнейших качеств, как высокая надёжность, устойчивость к глубокому разряду и большой срок годности VRLA-аккумуляторы получили распространение во многих сферах хозяйственной деятельности, где требуется надёжный химический источник электроэнергии.
Где применяются VRLA АКБ
Самое широкое применение эта технология производства аккумуляторных батарей получила в машиностроении. Наличие клапана, который открывается только в момент возникновения избыточного давления, позволило отказаться от устаревшего типа корпуса, представляющий собой конструкцию, оснащённую ввинчиваемыми пробками. Отсутствие возможности со стороны водителя открыть доступ к банкам значительно повысило срок годности изделия.
VRLA-аккумуляторы устойчивы к глубоким разрядам, поэтому могут быть использованы не только в качестве стартерных батарей, но и для оснащения устройств бесперебойного питания. По этой же причине такие модели батарей применяются в качестве основного энергоаккумулятора для лодок, оснащённых электродвигателем, машин для гольфа и инвалидных колясок.
VRLA GEL
Как заряжать VRLA батареи
Зарядка VRLA-аккумулятора зависит от того, по какой технологии была изготовлена батарея. Если изделие этого типа имеет электролит в виде геля, то, несмотря на наличие предохранительного клапана, необходимо следить за тем, чтобы газообразование внутри изделия не стало образовываться слишком активно.
В случае, когда восстановление ёмкости такого аккумулятора осуществляется с подачей напряжения более 15 Вольт, произойдёт не только уменьшение объёма электролита, но и отделение желеобразной массы от пластин, что приведёт к неминуемому уменьшению ёмкости батареи и ее смерти. Чтобы уменьшить вероятность выхода из строя этого типа аккумуляторов при зарядке, рекомендуется использовать специальные ЗУ, которые подают электрический ток на клеммы в автоматическом режиме, подстраивая величину силы тока и напряжения в зависимости от заряженности АКБ и её температуры.
Подробная инструкция по зарядке гелевых аккумуляторов тут.
VRLA-аккумуляторы, сделанные по технологии AGM более устойчивы к погрешностям при зарядке, но чтобы максимально продлить срок службы такой батареи не рекомендуется превышать следующие показатели:
При восстановлении работоспособности аккумуляторной батареи таким образом, продолжительность подключения к зарядному устройству должна составить около 10 часов.
Как и при зарядке гелевых изделий AGM-аккумуляторы, оснащённые предохранительным клапаном, можно восстанавливать с помощью автоматических ЗУ. Такие устройства потребуют минимального контроля со стороны человека.
У Вас был или есть Аккумулятор VRLA? Тогда расскажите в комментариях о своих впечатлениях о нем, это очень поможет остальным автолюбителям и сделает материал более полным и точным.