Аккумуляторные батареи тяговые: преимущества и недостатки

Сегодня АКБ получили широкое распространение: их используют в средствах коммуникации, автомобилях, бытовых электроприборах, системах резервного электропитания и т. д. Отдельный вид таких устройств — тяговая батарея, которая применяется для энергоснабжения спецтехники с электрическими приводами (погрузчики, электрокары, лодочные моторы).

Назначение и основные параметры

Аккумуляторы, которые предназначены для запуска двигателей ДВС (стартерные или пусковые), имеют три главных характеристики:

• номинальное напряжение (от 6 до 24 вольт, в зависимости от вида транспортного средства);
• емкость (обычно от 5 до 190 ампер*часов), которая подбирается, в зависимости от мощностных характеристик двигателя;
• пусковой ток: важный параметр для автомобильных АКБ, поскольку при запуске ДВС стартеру необходим ток, в несколько раз превышающий номинальное значение (до 1000 ампер).

Так как тяговые аккумуляторные батареи не создают пусковой ток повышенной плотности, они не могут использоваться в качестве стартерных АКБ. Их основное назначение — отдача энергии, которая стабильна по току и напряжению, на протяжении продолжительного времени. Их главным преимуществом перед традиционными батареями является возможность разрядки почти до нулевого значения с сохранением аккумулирующих свойств.

Основными нормируемыми показателями для тягового аккумулятора являются:

1. Напряжение. Данный параметр зачастую составляет 2 вольта. Если необходим источник питания с бо́льшим номинальным напряжением, то используется несколько последовательно соединенных тяговых АКБ.
2. Емкость. Для питания техники с электрическими приводами или ИБП зачастую используют тяговые аккумуляторы, суммарная емкость которых превышает 500 ампер*часов. Данный параметр сильно зависит от температуры окружающей среды — при пониженной температуре емкость батарей снижается на 10-15%. Из-за этого в технических паспортах обычно указывают два значения: при температуре +5 и +20 °С. Кроме того, емкость тяговых АКБ уменьшается из-за старения (увеличения числа циклов зарядки-разрядки) и неправильной эксплуатации.

Конструктивные особенности тяговой батареи

Конструкция тяговых источников питания схожа со стартерными моделями. Они также состоят из пластин с положительной и отрицательной полярностью, а их основная задача — преобразовывать химическую энергию в электрическую. Это единственные схожести.

Главным отличием является вес пластин. Тяговая аккумуляторная батарея на 24 вольта и 75 ампер*часов по габаритам в 20-25 раз больше, чем стартерная модель с аналогичными параметрами. Это объясняется тем, что бо́льшие по размеру и весу пластины имеют более длительный срок службы (выдерживают бо́льшее число циклов зарядки).

Разновидности тяговых АКБ

Исходя из типа электролита, тяговые батареи могут быть свинцово-кислотными и щелочными. Щелочные батареи сегодня почти не используются из-за высокой цены, а вот кислотные модели благодаря развитию технологий широко применяются для питания электроприводной техники.

Существуют такие виды тяговых кислотных батарей:

• В данном случае электролитом выступает серная кислота, растворенная дистиллированной водой. Такие аккумуляторы подразделяются на три подвида: с традиционным техобслуживанием (нужно регулярно проверять уровень электролита и при необходимости подливать дистиллят), с ограниченным обслуживанием (доливать дистиллят нужно только в случае эксплуатации при повышенной температуре и нагрузках), необслуживаемые модели (электроды выполнены из свинцовых сплавов без содержания сурьмы). Зачастую тяговыми батареями WET оснащаются электропогрузчики.
• VRLA (клапанно-регулируемая технология). Данные модели отличаются оптимальными габаритами и весом, поэтому их широко применяют не только для погрузчиков, но и для другой техники, включая лодочные моторы. Такие АКБ подразделяются на два подвида: AGM (плюсовые пластины свинец + кальций + олово, минусовые свинец + кальций, изолирующий материал в данном случае — поглощающее стекловолокно), GEL (кислый электролит представлен гелем). Аккумуляторы VRLA работают по принципу кислородно-водородной рекомбинации: для нивелирования незначительного избыточного давления внутри корпуса батарея имеет специальные клапаны.

Преимущества тяговых батарей

Среди основных преимуществ свинцово-кислотного тягового аккумулятора можно выделить:

• автоматизированная технология производства, существенно снижающая себестоимость АКБ;
• невысокая степень саморазряда;
• выдерживание больших мощностных нагрузок;
• высокая экологичность за счет вторичной переработки кислотно-щелочных батарей;
• гарантийные срок составляет от 18 месяцев со дня покупки, а реальный срок службы превышает 5-6 лет (при регулярном непрерывном использовании);
• ремонтопригодность за счет болтового, а не клеевого крепления (можно легко заменить вышедший из строя элемент);
• удобство использования (благодаря заливным горловинам и меткам min/max можно следить за уровнем электролита).

Но у тяговых батарей есть и свои недостатки:

• относительно низкая плотность энергии (из-за этого вес АКБ больше, чем у стартерных аналогов);
• зависимость от глубокого разряда: следует поддерживать на уровне от 20%;
• трудность в обслуживании: требуется регулярно контролировать уровень электролита, заряжать аккумулятор в хорошо проветриваемых помещениях;
• относительно невысокая эффективность зарядки (теряется до 30% затрачиваемой электроэнергии);
• сложность прогнозирования полного износа батареи;
• неполная отдача заряда в случае большого тока разряда.

Как видите, большинство минусов тяговых кислотных аккумуляторов устраняются путём правильной эксплуатации.