Как инвертор заряжает аккумуляторы
Приветствую всех, кто смотрит это видео и читает статью на сайте и канале TOPMAX AVTO.
Часто мы сталкиваемся с ситуацией, когда люди заряжают свои аккумуляторы, используя встроенную зарядку в инверторе.
Мол… зачем тратить лишние деньги и покупать отдельное зарядное устройство, если инвертор уже имеет встроенное зарядное устройство, которое может зарядить аккумулятор?
И действительно, довольно многие люди действительно не понимают как происходит процесс заряда свинцового аккумулятора. Что все не так же просто как например зарядить телефон. Что здесь нужно обращать внимание не только на электрические реакции, но и на химические, которые ваш инвертор отнюдь не учитывает.
В этом видео покажем подробно, как происходит заряд аккумулятора через инвертор. Мы будем использовать инвертор Volt Polska, модель Sinus PRO 1000E. Это среднестатистический и достаточно доступный инвертор, имеющий кучу клонов-аналогов.
Важно отметить, что я не утверждаю, что все инверторы на свете имеют одинаковый алгоритм заряда, такой же как у VOLT POLSKA. Но большинство подобных инверторов точно будут работать по схожему принципу.
Аккумулятор для видео взяли новый RACING FORCE с емкостью 60 ампер часов серии Premium от производителя WESTA (Днепр).
ПОДГОТОВКА
Начнём с аккумулятора. Дата изготовления 2024 год, второе полугодие, четвертый месяц второго полугодия. То есть 10-й месяц года. На момент съемки этого видео, аккумулятору было не больше месяца с даты производства.
Проверим аккумулятор тестером токов. Внутреннее сопротивление 4,53 миллиом, если верить тестеру. То есть в пределах нормы как для аккумулятора на 60 ампер часов.
Пусковой ток почти идеален, 609 ампер из 600. Действительно хороший экземпляр попался.
Далее использую нагрузочную вилку. Нагрузку в 100 ампер я держал около 7-ми секунд. Видео в реальном времени. Напряжение провалилось до 11,1 вольт и держалось.
Следующий шаг – открутить пробки аккумулятора и проверить плотность электролита.
Кстати, уровень электролита на камеру не показывал, но он относительно равен во всех шести банках.
Замеряю плотность электролита. Вот что получилось:
Первая банка 1,29.
Вторая банка 1,28.
Третья банка 1,29.
Четвертая 1,29 или почти 1,30.
Пятая банка 1,28.
Последняя шестая банка похоже между 1,27 и 1,28.
Да. Плотность здесь не идеальна, хотелось бы видеть ее равную во всех банках. Но бывает гораздо хуже и не только в других украинских аккумуляторах, но и в именитых импортных аккумуляторах тоже. Уже видели.
РАЗРЯД АККУМУЛЯТОРА
Дальше будем разряжать аккумулятор, чтобы потом была возможность его зарядить.
Для разряда используем электронную китайскую нагрузку ZKE Tech, модель EBD A20H.
Перед разрядом я не буду заряжать аккумулятор, чтобы сделать ему дополнительную подготовку, ведь у нас нет цели замерить фактическую емкость аккумулятора.
На разрядном устройстве я выставил нагрузку наугад. Выбрал 5 ампер.
Если кому интересно, то можно посчитать и определить, что аккумулятор на 60 ампер часов при нагрузке в 5 ампер должен в идеале продержаться на разряде 12 часов.
Это не контрольный 20-ти часовой разряд для определения фактической емкости, но мы все равно увидим, выдержит ли аккумулятор честные 12 часов нагрузки без дополнительного дозаряда и предварительной подготовки.
Предел разряда задаю 10,5 вольт под нагрузкой. То есть, когда аккумулятор отдаст всю свою емкость.
Запускаю процесс разряда. Токовые клещи подсказывают нам, что ток разряда соответствует заданному значению в 5 ампер. Пока все идет по плану.
Тестер также показывает, что напряжение на аккумуляторе более или менее соответствует тому, что отображает на экране разрядное устройство.
В конце разряда прошло 662 минуты. До адского значения не дотянули. Если поделить, то выходит, что мы получили 11 часов разряда. Отдано было 55 ампер часов.
Отмечаю, что сейчас напряжение без нагрузки вернулось к показателю 11,78 вольт. Это полностью разряженный аккумулятор без нагрузки.
Выключаю разрядное устройство и проверяю плотность электролита, чтобы показать на камеру, что аккумулятор действительно полностью разрядился.
Плотность во всех шести банках одинакова и равна 1,1 грамм на сантиметр кубический. То есть сейчас в банках аккумулятора по сути одна только вода. А кислота, так сказать, зашла в поры активной массы пластин во время разряда.
ЗАРЯД ИНВЕРТОРОМ
Подключаю инвертор.
Включаю и сразу включаю красный переключатель, отвечающий за зарядное устройство в инверторе.
Позади на инверторе есть кнопка, отвечающая за силу зарядного тока. Есть возможность выставить 5 ампер или 10 ампер зарядного тока.
Для начала выставляю 10 ампер зарядного тока, просто чтобы провести небольшую демонстрацию. Подбрасываю токовые клещи и вижу, что на самом деле инвертор выдает 13 ампер зарядного тока. Чуть больше, чем должно быть.
Выключаю инвертор и переключаю силу зарядного тока на 5 ампер.
Снова подбрасываю токовые клещи, которые также улавливают чуть больше, а именно 7 ампер зарядного тока. Оставляю так как есть. Буду заряжаться в таком режиме.
На самом деле в ситуации с этим инвертором не важно какой ток выбирать: 5 или 10 ампер. Я пробовал оба варианта и результат одинаков. Поэтому нужно просто ждать, пока аккумулятор зарядится.
Напряжение в начале заряда сразу поднялось до 12,3 вольта.
Фиксирую дату: 07.11, четверг. И время: 09:41 утра. Воздушная тревога!
Дальше тот же день. Время: 12:40. Отбой воздушной тревоги!
Напряжение на клеммах уже 13,1 вольт. Токовые клещи фиксируют значение тока в 5,7 ампер. То, что ток падает в процессе заряда, это нормально для любого автоматического зарядного устройства.
Следующий кадр. Тот же день. Время: 15:47.
Напряжение на клеммах 13,7 вольт. Ток еще немного снизился. Уже около 4-х ампер.
Вечер того же дня. Время: 17:20.
Напряжение на аккумуляторе 13,4 вольта. То есть до этого было 13,7 вольта, а теперь вместо того чтобы расти, наоборот упало до значения в 13,4 вольта.
Ток также упал до мизерного значения в 0,13 ампер.
Пугаться не надо. Это нормально для инвертора.
Индикация в виде батарейки с разделками, которая до этого постоянно мигала, теперь уже не мигает. Это свидетельствует о том, что основной заряд завершился и инвертор перешел в поддерживающий или так называемый буферный режим заряда.
Буферный режим заряда – это довольно щадящий режим заряда, который рассчитан на долговременный и безопасный заряд и хранение аккумулятора в состоянии готовности.
Проверим плотность электролита, поскольку, если судить по поведению инвертора, то создается впечатление, что аккумулятор уже должен хорошо зарядиться.
И я уверен, что большинство пользователей, которые пользуются такой схемой и инверторами, увидев такую картину, также будут думать, что аккумулятор уже готов к новому разряду.
Снимаю замер плотности аккумулятора одним дублем, чтобы ни у кого не было никаких сомнений. Смотрите внимательно.
Плотность во всех шести банках за 7 часов основного заряда на инверторе поднялась до отметки между 1,11 и 1,13 грамма на кубический сантиметр. То есть можно сказать, что плотность почти не поднялась и аккумулятор по факту остался полностью разряженным.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Теперь объясняю, что произошло и почему. Это будет очень важное объяснение в этом видео с некоторыми заключениями.
Думаю, не следует объяснять, что на инверторе мы видим только электрические показатели. Это ток заряда и напряжение. Некоторые инверторы, конечно, имеют больше показателей, но VOLT POLSKA – это не тот случай.
А вот химические показатели аккумулятора инвертор, к сожалению, не измеряет. Причем любой инвертор. И это по-моему основная проблема, которую невозможно решить без вмешательства человека.
Ведь заряд свинцово-кислотного аккумулятора, при чем не важно будь то наливной аккумулятор, AGM или GEL, напрямую зависит именно от плотности электролита. То есть грубо говоря, если так можно выразиться и меня не побьют за эти слова, то химическая реакция в аккумуляторе важнее электрической.
Вторая проблема это то, что химическая реакция в свинцовом аккумуляторе еще и более медленная, чем электрическая.
И когда инвертор отображает только электрическую составляющую аккумулятора и говорит вам, что заряд уже завершен, то химическая реакция, если ее измерить, будет говорить вам, что заряд еще далеко не завершен.
К сожалению, момент перехода в буферный режим было трудно поймать на камеру, поэтому это осталось за кадром. Так что просто опишу словами, что произошло.
Когда во время основного заряда напряжение на аккумуляторе поднялось до значения 14,0 вольта ровно, то почти сразу инвертор завершил основной заряд. Напряжение на аккумуляторе инвертора сбросил до 13,4 вольта и ток снизил до значения в 0,13 ампер.
И кто бы что ни говорил, а на самом деле это нормально. Нельзя говорить, что инвертор плохой или зарядный алгоритм у него плохой. Нет.
Объясняю почему. Просто производитель никогда не думал, что его инвертор кто-нибудь будет использовать при ежедневных разрядах и зарядах. Производитель сделал инвертор, чтобы он работал в аварийных ситуациях. Это когда у вас отключают электроэнергию из-за какой-то аварии. Далее вам нужно прожить день на аккумуляторах и после этого зарядить их, чтобы через два месяца или пол года, когда снова произойдет аварийная ситуация, аккумуляторы были готовы к использованию.
Поэтому зарядное устройство в инверторе и заряжает аккумулятор в очень экономичном режиме. Этот режим рассчитан на длительный заряд в два этапа: основной и поддерживающий заряд без кипячения аккумулятора.
То есть при таких настройках зарядного процесса, аккумулятор зарядится до нужной плотности 1,28 примерно за неделю или две. Интервал я назвал примерный. Но в любом случае это будет долго, даже очень долго… но очень безопасно.
Для быстрых циклов типа четыре часа через четыре часа. Или даже для циклов когда четыре часа нет света, а восемь часов свет есть – такая схема заряда тоже не подходит. И вопрос здесь даже не в типе аккумулятора. Это если кто-то все еще думает, что гелевые или AGM аккумуляторы заряжаются быстрее, чем обычные наливные.
В обиходе это выглядит примерно следующим образом. Аккумулятор разряжают, в основном не полностью, а например до предела 12,0 вольт ровно. Затем аккумулятор заряжается через инвертор. Плотность чуть-чуть поднимается. А может, и не поднимается. Это от многого зависит. Но большинство людей за этим не следят. Это факт.
Далее аккумулятор снова разряжают и заряжают. По кругу. Так понемногу плотность в аккумуляторе проседает все ниже и ниже. Далее банки разбалансируются, вы замечаете, что аккумулятор держит нагрузку значительно меньше, чем в начале, после чего такие аккумуляторы-инвалиды несут на обслуживание или выбрасывают.
Продолжительность жизни аккумулятора в таких жестких без сомнения условиях эксплуатации будет зависеть от силы нагрузок, от глубины разряда, от модели инвертора и его настроек и от интенсивности разрядов и зарядов.
Потому и пишут одни люди, что у них аккумулятор умер через месяц. А другие говорят, что все работает уже несколько лет.
КИТАЙСКАЯ ЗАРЯДКА
Далее я покажу, как происходит зарядный процесс, но уже не с помощью инвертора, а с помощью отдельного зарядного устройства. Но сначала дадим аккумулятору отстояться сутки.
На следующий день напряжение на аккумуляторе еще держится 13,17 вольт. И такое, можно сказать, избыточное и обманчивое напряжение может… и даже будет держаться еще долго. Несколько дней, а может, еще дольше.
Замеряю плотность электролита одним дублем.
Интересно, что пока аккумулятор просто отстаивался, без зарядного процесса, плотность электролита во всех банках самостоятельно поднялась до значения 1,15.
Как это? Спросят некоторые зрители. Аккумулятор не подключен к зарядному устройству, но плотность в нем поднялась самостоятельно, каким-то чудом?
Это еще одно доказательство того, что химическая реакция кислотного аккумулятора протекает медленнее электрической. И это действительно совсем не чудо, а абсолютно нормальная реакция электролита. Грубо говоря, плотность самостоятельно поднялась в аккумуляторе за счет инерции или инерционного заряда, если его можно так назвать.
Если бы инвертор не переключался в буферный режим и не сбрасывал напряжение до значения в 13,4 вольта с минимальным током, для безопасности заряда, а держал бы напряжение в пределах 14,5 вольт какое-то время, то и ток заряда аккумулятора был бы значительно выше и плотность электролита набралась бы побыстрее.
Но производитель счел, что такой длительный заряд при напряжении более 14,0 вольт будет вредно влиять на аккумулятор в долгосрочном периоде. А значит аккумулятор умрет гораздо быстрее, чем должен, и покупатель не будет готов к следующей аварийной ситуации. А значит, будут жалобы.
Далее я использую недорогое китайское зарядное устройство под названием DEMUDA. Это стандартное автоматическое зарядное устройство на 10 ампер с несколькими режимами заряда. То есть это такое недорогое зарядное устройство, аналоги которого по факту есть у многих людей. Поэтому посмотрим, что будет, если такой аккумулятор после инвертора заряжать отдельным зарядным устройством.
И снова я не утверждаю, что все на свете китайские дешевые зарядки имеют одинаковые режимы или одинаковые алгоритмы заряда. Но в большинстве случаев их алгоритмы будут самыми простыми. А значит, то, что произойдет дальше, будет прогнозируемым результатом в большинстве случаев.
Подключаю зарядное устройство. Выбран режим зарядки автомобильного аккумулятора. Процесс заряда начинается автоматически.
Зарядное устройство сразу поднимает напряжение до 15,1 вольт. А ток видим 8 ампер и сразу начинает падать.
К сожалению, прибор не фиксирует время заряда, но до падения тока в 3 ампера, которые мы видим на токовых клещах, прошло немного времени. А точнее меньше 10 минут.
Тестер подсказывает нам, что напряжение на аккумуляторе не 15,1 вольт, а скорее 15,0 вольт равно. Показатели на экране зарядного устройства не слишком точны. Оставляю зарядный процесс до утра.
На следующий день я вижу, что зарядный процесс завершен.
Напряжение на клеммах аккумулятора 13,4 вольта. К сожалению, я не знаю сколько времени понадобилось зарядному устройству, чтобы завершить заряд. Но меня это не сильно беспокоит, важно знать, какая плотность электролита получилась в банках.
Замеряю. Во всех шести банках плотность поднялась до значения 1,18. Шестую банку перемерил несколько раз, потому что поплавок все время втыкался в резиновую грушу на верхушке ареометра и значение не удалось замерить с первого раза.
По секрету скажу, что каждый замер плотности в один кадр переснимался по три, а то и пять раз, чтобы из обеих рук сделать все максимально четко, и чтобы было хорошо видно на камеру.
На самом деле то, что плотность не поднялась как следует после заряда китайским зарядным устройством, частично обусловлено тем фактом, что на аккумуляторе изначально было избыточное напряжение 13,17 вольт.
Поэтому и алгоритм заряда у зарядного устройства сработал чуть не так как надо. Если бы мы подключили зарядное устройство сразу после разряда аккумулятора, когда на нем было еще 11,7 вольт, то результат был бы лучше.
Так что достаточно важен выбор правильного зарядного устройства. Поэтому дальше берём зарядное устройство Nano-20 и завершим заряд с его помощью.
Сначала снова дам аккумулятору отстояться сутки. Возможно, инерция заряда снова несколько поднимет плотность электролита.
NANO 20
На следующий день проверяю напряжение на аккумуляторе. Держится 13,35 вольт.
Плотность снимаю одним дублем. На этот раз чуда не произошло. Плотность во всех банках осталась на уровне 1,18 грамма на кубический сантиметр.
Итак подключаю зарядное устройство Nano-20. Здесь уже есть возможность выбрать зарядный режим. Я выбираю мой любимый ручной режим.
Хочу провести еще одну небольшую демонстрацию и показать взаимосвязь между напряжением и током заряда.
Чем выше мы задаем напряжение заряда, тем выше ток мы сможем выставить. К примеру я задаю напряжение заряда 16,0 вольт. Далее я выкручиваю ток на максимум, сколько мне позволит зарядное устройство.
Ток получилось выкрутить до отметки в 11 ампер. Напряжение при столь высоком токе почти сразу достигает заданного значения в 16,0 вольт. И дальше ток начинает падать.
Здесь следует еще раз отметить, что такой быстрый рост напряжения до 16,0 вольт обусловлен тем, что аккумулятор не полностью разряжен и избыточное напряжение на нем было достаточно высоким в начале заряда.
Если бы на аккумуляторе было тех же 11,7 вольт, как сразу после разряда, то напряжение до заданного значения в 16,0 вольт поднималось бы гораздо медленнее, а ток 11 ампер держался бы дольше.
Следовательно, падение тока по мере заряженности аккумулятора, это нормальная ситуация. И не важно как это происходит, в ручном режиме или в автоматическом режиме.
Но вернемся к нашему току. Видео в реальном времени. Ток из значения 11 ампер довольно быстро упал до значения в 3 ампера и застрял на этом значении.
При таком высоком напряжении как 16,0 вольт аккумулятор зарядится быстрее, ведь ток будет протекать выше. Но аккумулятор будет активно кипеть. Для нового аккумулятора кипение – это может и не плохо, а вот для старых аккумуляторов, это может быть рискованно и сопровождаться оплыванием активной массы.
Различие между зарядным устройством в инверторе и отдельным зарядным устройством состоит в том, что отдельное зарядное устройство при достижении заданного напряжения не переходит сразу в буферный режим, если это, конечно, не предусмотрено самим режимом.
Вместо этого зарядное устройство должно продолжать заряжать аккумулятор и только при падении тока до определенного предела или при достижении аккумулятором определенного предела внутреннего сопротивления на большинстве зарядных устройств должен включаться буфер. Это гораздо более эффективный алгоритм заряда.
Но в нашем случае, поскольку у нас выбран ручной режим заряда, то в конце зарядного процесса мы должны самостоятельно выключить зарядное устройство, потому что в ручном режиме у Nano-20 нет перехода в поддерживающий буферный режим. И по-моему это просто прекрасно. Но нужно следить за зарядным процессом.
Дальше я решил не кипятить аккумулятор и перенастроить зарядное устройство. Я выставил напряжение заряда 14,8 вольт. Поднимаю ток заряда на сколько могу.
При таком напряжении стоило мне поднять ток заряда только к 2-м амперам, как напряжение уже набралось и ток сразу снизился до 0,9 ампер.
Токовые клещи фиксируют значение больше к 1-му амперу.
Оставляю зарядное устройство в таком режиме. Этот заряд займет несколько дней при столь низком токе.
Благодаря магии монтажа вам не пришлось ждать столько, сколько и мне. А прошло примерно трое суток.
Ток медленно падал по мере заряда аккумулятора и в конце достиг отметки в 0,1 ампер.
Теперь снова замеряю плотность электролита одним дублем. Как видите, плотность во всех банках вышла на значение между 1,26 и 1,28 грамм на сантиметр кубический.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Следовательно, не обязательно кипятить наливной кальциевый аккумулятор при напряжении 16,0 вольт, как многие утверждают, чтобы добиться корректного значения плотности.
В данном случае нужно было еще дольше подержать аккумулятор на заряде, чтобы плотность получилась еще больше.
Но основной посыл был не в этом. Потому что довольно много времени заняло это видео. За кадром я проверял другой схожий аккумулятор в подобных условиях, но на несколько других режимах заряда.
Просто стоит запомнить, что при низком напряжении, аккумулятор будет заряжаться довольно долго, что мало кому понравится. А при более высоком напряжении аккумулятор зарядится быстрее. И активно кипятить аккумуляторы не всегда хорошая идея.
Данное видео является частичным ответом на некоторые вопросы, которые возникали у многих зрителей при просмотре нашей серии из трех видео об аккумуляторе Topla AGM и подобном инверторе.
Если кто видел, то это там, где аккумулятор был доведен до критического состояния при работе с инвертором VOLT POLSKA:
Надеемся, видео и статья были понятны и полезны. Всем хорошего дня!
