V veliki meri so to akumulatorji v viličarjih s katerimi se mi največ ukvarjamo in jih tudi najbolje poznamo. Nemogoče je imeti popoln polnilec, ki bi z enim in istim načinom polnjenja vzdrževal dolgo življenjsko dobo akumulatorja in ob enem vzdrževal enako kapaciteto akumulatorja.
Načini polnjenja
Obstaja več tipov polnilcev in s tem tudi načinov polnjenja. Od najstarejših transformatorskih s samo časovnim varovanjem do novejših tranzistorskih polnilcev z večstopenjskim polnjenjem.
Običajni program polnjenja je sestavljen iz vsaj dveh stopenj. Prvi del polnjenja z visokim konstantnim tokom do najvišje napetosti. Sledi preklop v drugo stopnjo dopolnjevanja, kjer se tok zmanjšuje, napetost pa ostaja konstantna. Potem lahko sledi še stopnja ekvalizacije in/ali stopnja plavajoče napetosti odvisno od polnilca in izbire polnjenja (nekateri polnilci omogočajo vklop dopolnjevanja).
- Prva stopnja pri normalno delujočem akumulatorju traja približno polovico celotnega časa polnjenja, v tem času je akumulator “skoraj” poln. Od stanja akumulatorja je odvisno kdaj doseže napetost preklopa in s tem konec 1. stopnje. Zmožnost sprejemanja energije je odvisna od stanja plošč v celicah, sulfatizacije, samopraznenja in kvalitete materia (aktivni material, nosilna konstrukcija plošč). Tako lahko dober akumulator v 1. stopnji sprejme tudi do 100% kapacitete. S starostjo pa se zmožnost sprejemanja zmanjšuje.
- Napetost preklopa je ključna meja, kompromis med življenjsko dobo in kapaciteto. Napetost preklopa v drugo stopnjo konstantne napetosti se vrši med napetostjo 2,30V – 2,45V na celico. Višja kot je nastavljena napetost preklopa bolje se bo akumulator napolnil, manjši bo učinek sulfatizacije. Višja napetost pa vodi do korozije pozitivnih plošč, višjih temperatur, večje možnosti korozije povezav povečanega plinjenja in s tem povečane potrebe po dolivanju destilirane vode. Pri nižji napetosti pa bo živjenjska dobo akumulatorja daljša, vendar bo zaradi sulfatizacije negativnih plošč kapaciteta akumulatorja počasi upadala.
- Druga stopnja predstavlja dopolnjevanje. Traja pribljižno enako časa kot prva stopnja, njen namen pa je počasno dopolnjevanje in s tem dokončanje kemičnega procesa “odstranjevanja” žvepla iz plošč nazaj v elektrolit. S počasnim polnjenjem se vzdržuje napetost, višina te vzdževalne napetosti, pa kot smo že omenili je kompromis med življenjsko dobo in uporabno kapaciteto akumulatorja. S časom polnjenja v tej fazi se tok zmanjšuje dokler ne doseže najnižje nastavljene meje, oziroma pri bolj sulfatiziranih baterijah, dokler ne poteče časovni limit celotnega polnjenja. Ob koncu druge stopnje se praviloma kemični proces v akumulatorju zaključi, iz plošč se v elektrolit raztopi vse aktivno žveplo, ki je imelo pod trenutnimi pogoji (napetostni nivo, temperatura…) to možnost. Akumulator preide v zasičenje, začne se segrevati, poveča se plinjenje.
- Nadaljne stopnje polnjenja sta lahko še stopnja plavajoče napetosti, ki vzdržuje napetost akumulatorja in ekvalizacija, k z dodatnim povišanjem naetosti za kratek čas izenačuje napetosti posameznih celic.
- Plavajoča napetost pri polnilcih trakcijskih akumulatorjev običajno izgleda kot impulzi dopolnjevanja, ki 1x na uro dopolnijo akumulator. Dopolnjevanje se obnese pri polnjenju čez vikend, ali ob daljši neuporabi, saj se kapaciteta akumulatorja vzdržuje.
- Ekvalizacija je nadzorovano povišanje napetosti polnjenja za kratek čas. S povišanjem se poskuša izenačiti napetosti posameznih celic. S tem se slabšim, bolj sulfatiziranim celicam da možnost desulfatizacije in s tem povečanjem kapacitete. Ni pa stopnja ekvalizacije primerna za ciklično polnjenje, saj povišana napetost vodi do korozije pozitivnih plošč in s tem krajše življenjske dobe.
- Transformatorski polnilci
Včasih edini in danes običajno najcenejša opcija so polnilci, ki imajo transofrmator dimenzioniran primerno za določen tip akumulatorja. Nastavitve niso možne, polnilec je primeren samo za ozko območje akumulatorjev z enako napetostjo in v okviru polnilnega toka. Za izračun pravilnega toka klasičnih polnilcev priporočamo 16% glede na nazivno vrednost kapacitete akumulatorja, npr.: za akumulator 48V 500Ah je pravilen polnilec 48V 80A.
- Delovanje transformatorskih polnilcev
- Glede na razliko napetosti med akumulatorjem in izhodno napetostjo polnilca se spreminja tudi tok polnjenja. Napetost akumulatorja med polnjenjem narašča in se približuje izhodni napetosti polnilca, z manjšanjem te razlike se manjša tudi izhodni tok. Polnjenje se zaključi po pretečenem nastavljenem času, običajno 10-12 ur.
- Malo boljši transformatorski polnilci imajo dvojno navitje transformatorja. Preklop med navitji in s tem fazami polnjenja se vrši z dodatnim kontaktorjem v polnilcu ob doseženi mejni napetosti. Drugo navitje transformatorja omogoča, da je tok v prvi stopnji polnjenja višji, v drugi stopnji pa ustrezno manjši, za vzdrževanje napetosti in s tem kvalitetno izveden kemijski proces polnjenja v samih celicah akumulatorja. Čas polnjenja se zato lahko zmanjša za kakšno uro, v primerjavi z prvo opcijo.
- Elektronski HF polnilci, primerjalno z transformatorskimi manjši, za nastavitev izhodne moči uporabljajo tranzistorsko tehnologijo (običajno igbt ali mosfet).
- Običajno je poenostavljen princip delovanja:
- usmerjanje in glajenje omrežne napetosti v enosmerno
- tranzistorji “razsekajo” (PWM), napetost glede na željeno izhodno moč
- transformacija napetosti in galvanska ločitev
- Izhodno glajenje in filtracija
- Meritev toka in napetosti na izhodu in prilagajanje tranzistorjev
- Tak zaprto zančni sistem omogoča prilagajanje polnilnih programov in večji nadzor nad polnjenjem. Običajno so primerni za širše območje kapacitet akumulatorjev v enaki napetostni skupini in s pravilnim programom lahko učinkovito napolni akumulator v kranjšem času. Potrebno je samo paziti, da so nastavitve primerne za vaš akumualtor in se le ta ne bo pregreval.
Kratek povzetek in priporočila
- Če želite majhen, lahek in učinkovit polnilec z natančno regulacijo toka je HF polnilec prava izbira pod pogojem, da je nastavljen pravilno.
- Če želite preprosto, robustno in lahko servisabilno rešitev, kjer teža ni problem je klasični transformatorski polnilec z dvema navitjema še vedno smiselna in cenovno ugodna izbira. Je pa pametno obdobno preverjanje delovanja, saj lahko pride do nepravilnega delovanja (npr. okvara časovnega izklopa, okvara preklopa v 2. stopnjo, okvara usmerniškega mostiča)
