Заряжаем аккумуляторы правильно

Основа правильного функционирования СОПТ — это обеспечение надежного электроснабжения защит и систем противоаварийной автоматики. А что же внутри самой системы? Как ее элементы взаимодействуют друг с другом? Комфортно ли чувствует себя аккумуляторная батарея (АБ) в составе СОПТ в режимах заряда? Попробуем разобраться.

Существует несколько способов заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей со свободным электролитом, которые рекомендованы к применению производителями АБ.

МЕТОД ЗАРЯДА IU
(постоянный ток/постоянное напряжение)

Метод включает два этапа заряда (рис. 1):
• заряд постоянным током. Напряжение возрастает. При достижении величины напряжения непрерывного подзаряда следует перейти ко второй ступени заряда;
• заряд постоянным напряжением. Ток заряда при этом уменьшается.

МЕТОД ЗАРЯДА IU_оU
(постоянный ток/постоянное напряжение с переключением)

Метод включает ступень ускоренного заряда при напряжении выше непрерывного подзаряда (рис. 2):
• заряд постоянным током. Напряжение возрастает. При достижении величины напряжения ускоренного заряда следует перейти ко второй ступени;
• заряд при повышенном напряжении. Ток заряда уменьшается. Время заряда при повышенном
напряжении должно быть ограничено. Далее следует переключение в режим непрерывного подзаряда;
• заряд постоянным напряжением.

МЕТОД ЗАРЯДА I
(постоянный ток)

В режиме I заряд производится постоянным током. Напряжение увеличивается до рекомендуемого значения. Затем следует переход в режим заряда при постоянном напряжении (рис. 3).

Многие производители зарядно-подзарядных устройств (ЗПУ) заявляют требуемую производителями АБ характеристику заряда IU и IU_оU как стандартную, но при одном условии — аккумуляторная батарея подключена непосредственно к ЗПУ (рис. 4). В этом случае контроль тока аккумуляторной батареи осуществляется посредством встроенного в ЗПУ токового шунта.

Однако подключение аккумуляторной батареи к щиту постоянного тока «транзитом» через ЗПУ противоречит принятой идеологии построения СОПТ — необходимости непосредственной связи АБ со щитом постоянного тока.

А могут ли зарядно-подзарядные устройства контролировать ток заряда аккумуляторной батареи и обеспечивать рекомендованные режимы заряда с характеристиками IU и IU_оU при раздельном подключении ЗПУ и АБ к шинам ЩПТ в принятой стандартом топологии СОПТ? Могут, но не все.

Во-первых, измерение тока заряда аккумуляторной батареи с помощью токового шунта, установленного в ЩПТ, и передачи измеренного значения в ЗПУ не представляется возможным ввиду сложности передачи на расстояния более нескольких метров низковольтного (75 мВ) сигнала с измерительного шунта. Помимо этого, применение измерительных шунтов не позволяет обеспечить гальванически развязанные цепи измерения.

Во-вторых, из всего многообразия предлагаемых на рынке ЗПУ большая часть имеет аналоговые схемы управления выпрямительным мостом. Более того, некоторые ЗПУ имеют не полноуправляемую тиристорную схему выпрямительного моста, а полууправляемую диодно-тиристорную, что приводит к значительным пульсациям напряжения на аккумуляторах и преждевременному старению конденсаторов в выходных фильтрах. Такие зарядные устройства не способны обеспечить оптимальный режим заряда аккумуляторов в составе СОПТ.

В связи с этим энергетики, проектировщики и производители привыкли строить схемы питания нагрузки и заряда батареи, рассчитывая на режим заряда постоянным напряжением с ограничением тока заряда (UI), так как при раздельном подключении ЗПУ и АБ к шинам ЩПТ ЗПУ не может контролировать ток заряда АБ, поскольку измерительный шунт тока АБ встроен в ЗПУ. В результате данный режим заряда АБ напряжением имеет длительное время и не может обеспечить заряд аккумуляторной батареи до номинальной емкости за требуемое по нормативам время не более 8 часов.

Для создания идеальных режимов заряда аккумуляторных батарей компания «ЭлектроКонцепт» разработала зарядно-выпрямительное устройство серии ВТЗП с модулем DaRCi, имеющее полноуправляемый тиристорный мост в сочетании с цифровой системой управления.

Микропроцессорная система управления DaRCi позволяет производить измерения тока заряда аккумуляторной батареи бесконтактным датчиком тока с передачей измеренного сигнала на значительные расстояния (рис. 5).

Удаленное бесконтактное измерение тока заряда аккумуляторной батареи позволяет встраивать датчик тока в ЩПТ. В этом случае ЗПУ серии ВТЗП обеспечивает рекомендованные производителями АБ режимы заряда с характеристиками IU и IU_oU, обеспечивая оптимальный по времени режим заряда АБ до номинальной емкости.

Основные преимущества ВТЗП DaRCi:
• низкий уровень пульсаций <0,5% за счет применения микропроцессорной системы управления классической схемы полностью управляемого тиристорного преобразования и эффективного выходного LC-фильтра;
• высокий входной коэффициент мощности за счет применения силового трансформатора со схемой соединения обмоток треугольник/звезда;
• сенсорный дисплей позволяет настраивать параметры зарядного устройства без применения специальных устройств-программаторов с экрана монитора;
• активная логическая защита не позволяет устройству входить в режим длительного ограничения выходного тока при коротких замыканиях на выходе устройства;
• бесконтактные датчики измерения тока заряда АБ и тока нагрузки;
• интегрированная система мониторинга через интерфейс RS485 по протоколу MODBUS.

В заключение следует отметить, что очень часто те или иные устройства обладают различными инновационными разработками. Однако необходимо обратить внимание на использование этих инноваций в составе системы в целом и их адаптацию для оптимального функционирования всего комплекса СОПТ, а не отдельных его элементов. В этом случае мы получим надежное функционирование систем защит и противоаварийной автоматики, а значит, и бесперебойное электроснабжение потребителей.