Opladning af bly-syre-akkumulatorer

Akkumulatorer - eller mere nutidig - batterier er en jungle at bevæge sig ind i. Derfor vil jeg i denne artikel holde mig til nogle stykker, som anvendes i biler, motorcykler, havetraktorer, og motorbåde. Det er et typisk startbatteri, som skal kunne holde til en stor strøm i kort tid. En bly-syre-akkumulator består af en serieforbindelse af celler med en spænding på 2,13 volt per celle ved 30 °C. Generelt kan man inddele disse akkumulatorer i tre spændings grupper: 6 volt (3 celler 6,4 volt) til motorcykler, 12 volt (6 celler 12,8 volt) til personbiler og 24 volt (12 celler 25,6 volt) til lastbiler, busser og visse personbiler med dieselmotor. En anden type batterier er disse, som bruges til "Back-Up" af elektronik, kørestole og forbrug i f.eks. campingvogne. Disse batterier skal afgive en "mindre" strøm i lang tid. Fremstillingen af disse to typer batterier ligger væsentligt i pladetykkelsen og afstanden mellem cellerne. Desuden findes batterier i forskellige udgaver -åben og lukket.

Åben våd udgave med en elektrolyt af 37 % svovlsyre og 63 % destilleret vand, som med tiden skal efterfyldes med destilleret vand. Det er kun vandet der fordamper og ikke svovlsyren. Kaldes også for et åbent system. Batteriet kendes på en "prop" med et lille hul i, en prop for hver celle, og proppen skal skrues af under opladning. Batteriets tilstand kan aflæses med en syremåler.

Vægtfylde 1,28 fuldt opladt celle - Vægtfylde 1,24 75 % opladt celle - Vægtfylde 1,20 50 % opladt celle - Vægtfylde 1,14 helt afladt celle


Temperaturen skal være 20 °C eller den temperatur, som syremåleren er kalibreret til. Hvis der lige er fyldt destilleret vand på, skal man vente 1 time inden prøven tages. Husk at måle alle celler og kom væsken tilbage igen i den samme celle. Frysepunktet for et fuldt opladt batteri er omkring -70 °C. Frysepunktet stiger efterhånden som batteriet aflades og ved 80 % er frysepunktet steget til ca. -15 °C. Se mit Excel regneark over batterier: Beregninger på bly-syre akkumulatorer.

Ventil reguleret bly-syre-batteri (VRLA batteri) er et lukket system også kaldet vedligeholdelsesfrie batterier, hvor elektrolytten består af gele med silica støv (Gel celler) eller tynde små glasfiber måtter fyldt med gele (AGM) mellem blypladerne. Begge typer har en sikkerhedsventil, som åbner ved overtryk. Fælles for begge typer er, at man ikke kan (skal) påfylde destilleret vand. Nogle typer har en katalysator indbygget, som omdanner ilt og brint (knaldgas) til vand.

De to typer akkumulatorer har hver sin opladekarakteristik, som skal overholdes for at få den maksimale ladning. Derfor skal ladestrømmen indstilles i forhold til batteriets evne til at absorbere energien. De åbne akkumulatorer bør have 14,4 volt og de lukkede akkumulatorer bør have 14,7 volt ladespænding. Strømmen bør max. være 10 % af akkumulatorens kapacitet. For en akkumulator på 65 Ah vil en max. ladestrøm være 6,5 A. Strømmen er høj i begyndelsen af ladetiden, hvorefter den falder ned mod 0, når batteriet er opladt 100 %. Man kan i nødstilfælde foretage en "lynopladning", med en max. strøm på 30 % af akkumulatorens kapacitet, her 20 A, men pas på, at elektrolytten ikke koger. Akkumulatoren vil på længere sigt tage skade af en lynopladning. Så brug kun "lynopladning" i nødstilfælde.

De nyeste oplader kaldes intelligente oplader eller "Smart Charger", som tager hensyn til hvilken akkumulator, som skal oplades. Min gamle oplader ABSAAR 124D1 gik itu - ensretteren brændte af. Jeg besluttede at renovere denne og indføre en power SCR for "Automatic off" opladning for at beskytte akkumulatoren for over-opladning. En beskrivelse af den renoverede batterilader med indbygget elektronik følger senere. Jeg kunne ikke vente på at få mit batteri til havetraktoren opladet - græsset gror jo, så jeg købte en Branford SDC-55 batteri lader/starter hos H.N. på tilbud til 249,00 DKK.

De ovennævnte batterioplader har en stor mangel eller skal jeg sige fejl. De forsynes med spænding/strøm fra en nettransformator tilsluttet lysnettet, som mange gange kan variere 10 % på primærsiden. Det gør sig særligt gældende for småbådssejler, som får sin strøm yderst på molen. Denne variation gør sig også gældende på sekundærsiden, så batteriet opnår måske ikke sin fulde kapacitet. De nye opladere hedder switch-mode batterilader, som er ufølsom overfor netspændingsvariationer på 10 % til 20 %. Nogle batterilader kan være tilsluttet hele tiden for således at vedligeholde batteriet. Firma CTEK fremstiller disse små batteriladere og de forhandles af T-Hansen, Tempo Bådudstyr og flere Autoforhandler. Tjek denne website CTEK.

Ny ABSAAR 124D1, 12 volt, 4 A, 20Ah oplader
Ny ABSAAR 124D1, 12 volt, 4 A, 20Ah oplader
En ny Smart Charger fra Branford
En ny Smart Charger fra Branford

 

Beskrivelse af den Automatiske Off 12 Volt oplader med Power SCR
Diagram for automatisk Off 12 Volt oplader med Power SCR
Diagram for automatisk Off 12 Volt oplader med Power SCR
Diagrammet ovenfor viser med få komponenter, hvordan jeg har renoveret den gamle ABSAAR 124D1 batterilader fra 1970'erne. Den bestod i realiteten kun af 4 komponenter: Nettrafo, brokoblet ensretter, viserinstrument og termosikring på 4 Amp. I min version har jeg beholdt nettrafo, viserinstrument og termosikring. Ensretteren er udskiftet med en "kraftkarl" KBPC1506, som jeg havde liggende i skuffen. Hvis du ikke har en nettrafo liggende, har jeg angivet en RKT8015, som kan kobles til 15volt/5,3amp. Hvis du anvender en nettrafo med indbygget termosikring er F1 ikke nødvendig. Med RKT8015 er F2 8A, D1 15A og SCR1 16A. Men ellers er komponent valget ikke så kritisk.

SCR type VRRM,DRM IRMS/AVG VGT max IGT max IH max
2N3525 400V 5A/3,2A 2V 15mA 20mA
IR122D 400V 8A/5A 1,5V 25mA 30mA
2N6405G 800V 16A/10A 1,5V 30mA 40mA
2N5064G 200V 0,8A/0,5A 0,8V 200uA 5mA
BRY55-200 200V 0,8A/0,5A 0,8V 200uA 5mA

Nogle anvendelige SCR med data ved 25 °C


D1 ensretter sekundær spændingens AC positiv halvbølge og AC negativ halvbølge (50 Hz) og addere disse to halvbølger til en positiv pulserende DC på 100 Hz. Se billedet nedenfor. Bemærk: der er ingen filterkondensator. Hvis denne indsættes, kan SCR1 ikke gå i "Off". LED1 (rød) viser, at der er spænding på kredsløbet. LED2 (grøn): Slukket, batteriet oplades, tændt, batteriet er fuldt opladet.

En bemærkning: Inden du begynder at montere P1, som jeg har valgt multiturns, stil den til 50 %. Når alt er monteret og tjekket, kan du forbinde en 12 Ohm/12 W modstand mellem P og N og sætte spænding på kredsløbet. P1 indstilles således, at spændingen i TP2 er 7,3 V til 7,4 V. Fjern straks modstanden og udskift denne med et 12 V batteri (akkumulator). Hvis LED2 ikke lyser, oplades batteriet, hvis LED2 lyser, er batteriet opladet. Mål spændingen på Tp1, den er ca. 14,4 V. Mål igen på TP2 og kontroller, at den ligger inden for området 7,3 V til 7,4 V. Efterjuster hvis det er nødvendigt.

Hvordan fungere kredsløbet? Når der sættes spænding på kredsløbet vil SCR1 gå i "ON" fordi G får strøm gennem R3 og "trigger" SCR1. Når SCR1 er "trigget", vil den forblive i "On", så længe dens holdestrøm (IH max 40mA) er over sin værdi. Da forsyningsspændingen er en pulserende 100 Hz DC fra 0 V til 15 V, vil der på et tidspunkt opstå en mindre holdestrøm, så SCR1 går i "Off". Men G "trigger" igen SCR1, så batteriet oplades stadigvæk. Dette under forudsætning af, at batteriet trænger til opladning.

Når batteriet er fuldt opladt, vil spændingen stige i TP1 og på et tidspunkt vil ZD1 zenerpunkt blive brudt og SCR2 G bliver positiv og "trigger" SCR2. SCR2 går i "On" og lægger A til Ground. LED2 vil lyse og G på SCR1 kan ikke "trigge" SCR1, som derefter går i "Off". Derfor er en korrekt indstilling af P1 vigtig. Man anser en tomgangsspænding på et fuldt opladt 12 volt syreholdigt batteri til at være 12,6 volt, og et vedligeholdesfri batteri til 12,9 volt. Er spændingen på 12,3 volt bør batteriet oplades. Under 12 volt skal batteriet oplades straks. 11 volt og under er batteriet fladt eller total ødelagt.
PCB over reguleringselektroniken
PCB over reguleringselektroniken
Det øverste billede viser PCB med komponent layout, og det underste billede er til print fremstilling. Montering af print foregår efter følgende princip, de laveste komponenter monteres først, d.v.s. jumper, modstande, dioder, små kondensatorer, LED, transistorer, IC el. IC sokler, sikringer, klemrækker, omskifter/afbryder, relæ, høje radiale el. lytter og nettrafo. På printet her findes ingen relæ eller nettrafo, da strømforsyningen sker fra den bestående nettrafo. Ensretteren er også udenfor printet. Den højeste komponent er Heat Sink.

 

Print monteret med komponenter
Print monteret med komponenter og klar til den første test.
Ch1. Signal på SCR1 Anode. Ch2. Signal på SCR1 Katode
Ch1. Signal på SCR1 Anode. Ch2. Signal på SCR1 Katode

Printet er nu monteret med komponenter, og loddesiden er renset af i isopropanol (karburatorsprit - giftig) men det virker. Når printet er kontrolleret for evnt. fejl og afprøvet med strøm på, får det en gang lak - Plastik 70, så det kan holde i al slags vejr. Oscillogrammerne ovenfor viser Ch.1 anodespændingen på SCR1 og Ch.2 katodespændingen på samme, uden tilsluttet belastning (batteri). Der er kun 11,5 k Ohm belastning fra (R2+P1).

Det røde kabinet renoveret
Det røde kabinet renoveret. Ny ensretter og 2 LED indsat

Det røde kabinet med ny elektronik
Det røde kabinet med ny elektronik klar til test

Det gamle røde kabinet er blevet renset af for maling med en gasbrænder og slebet med en rystepudser. Derefter spraymalet med en rustgrunder for derefter at få fire gange matsort spraymaling. Inden dette gøres skal de 4 huller i bunder til PCB bores. Den nye ensretter passer i hullet fra den gamle ensretter. De 4 gamle gummifødder er udskiftet med 4 nye. Hullerne skal måske bores op til 5 mm, tjek selv, hvis du køber nye gummifødder. Monter først de 3 gamle komponenter: Nettrafo, viserinstrument og termosikring. Derefter den nye ensretter, ny elektronik og 2 LED i frontpladen. Der er brugt spadestik i printet og spadebøsninger på de nye kraftige ledninger.

Rød LED1 lyser, batteriet oplades
         Rød LED1 lyser, batteriet oplades

Rød LED1 lyser, batteriet oplades
         Opladeren samlet og klar til brug

Opladeren er samlet og klar til brug. Jeg har sat et håndtag i låget, så den nemt kan transporteres.

 

Efterskrift: Jeg har bemærket, at den gamle trafo ikke kan give en "stiv" spænding på 15 V ved en belastning på 4 A. Derfor vil en ny trafo RKT 8015 anbefales. Du kan på mit Excel regneark beregne denne trafo - og flere andre - ved at indsætte få kendte værdier: Beregning af en nettransformator.

Trafoen er koblet som single: Pri. 230 V, Sec. 15 V, Imax. 5,320 A og 80VA. Gå ind på Ark "Data Single " og find type 50051, her finder du de indsatte værdier for trafoen. Gå tilbage til Ark "Gerth Single" og find i gul celle A4 i listen Type 50051 og tast dette nr. Beregningen udføres og nu kan du aflæse en "stiv" spænding på 15 V ved Ireal på 5,858 A. (De røde tal). Man kan lave en Hvad hvis-analyse på de to værdier. Regnearket er beskyttet med Password. Ønsker du dette, skal du sende mig en e-mail.

 


LÆS DENNE ANSVARSFRASKRIVELSE:

Du er velkommen til at bygge denne Automatisk Off 12 Volt oplader med Power SCR til akkumulatorer efter diagrammet og mit PCB udlæg, men du skal ikke forvente hjælp, hvis det går "galt".

Kredsløbet anvender potentielt dødelige niveauer af spænding og strøm fra 230VAC nettet. VÆR FORSIGTIG! Hvis du ikke er sikker på, hvad du gør, især når det kommer til kredsløb med strøm fra 230VAC. DET ER DIT ANSVAR: At hente hjælp, at forlade projektet, ikke komme til skade, ikke bygge sjusket kredsløb, ikke såre andre, ikke starte brande. Denne information stilles til rådighed som en service til enhver person. Et hvert ansvar for sikker og korrekt anvendelse for disse kredsløb fraskrives.


[Website]  [Danmark]  [Hvor i Danmark]  [Sverige]  [Hvor i Sverige]  [Norge]  [Hvor i Norge

Tilbage til siden, hvor du kom fra.  

one.com
one.com