Что такое балансировка батареи
На Токе заряженный портал
Что такое разбалансировка батарей и как с ней бороться? — На токе
Что такое разбалансировка батарей и как с ней бороться?
Безусловно, многие юзеры по ходу эксплуатации своих электрических средств передвижения сталкивались с теми или иными проблемами, которые преподносят им аккумуляторные батареи. У кого-то не получается выйти на показатель пробега на одном заряде гарантированный производителем, у кого-то АКБ выдохлась намного раньше заявленного срока, а у кого-то накопитель и вовсе самовоспламенился либо взорвался. Одной из причин таких неприятностей может стать разбалансировка элементов аккумулятора. Что это такое и как с этим бороться, обсудим далее в статье.
Содержание:
Разбалансировка аккумуляторной батареи — что это?
Как правило, в любой системе, в которую входят несколько последовательно, параллельно или смешано подключённых электронакопителей, даёт о себе знать разбалансировка заряда отдельных составляющих. Это приводит к перегреву либо перезаряду, что сокращает срок службы и может повлечь за собой самовозгорание или изделие может даже взорваться. Естественно, падает и ёмкость АКБ.
Тут вся проблема в том, что нет двух одинаковых электронакопителей: все изделия имеют различия между собой. Это правило относится ко всем элементам, даже если они одного и того же типа, от одного изготовителя и из одной партии. Всегда имеет место небольшая разница в состоянии заряда, саморазряда, ёмкости, сопротивлении и т. д., а при создании блока АКБ, разница может усиливаться. Конечно, собирая такие блоки, разработчики стараются подбирать максимально идентичные элементы, скрупулёзно сравнивая напряжение на них, но, разница всё-равно присутствует и с течением времени даже увеличивается.
Допустим, в системе находится компонент с сопротивлением намного превышающим таковое у других компонентов. В процессе зарядки, напряжение на нём будет несколько больше и может даже активироваться защита от его избытка. Когда элемент начнёт отдавать энергию, напряжение на нём будет самым низким, так же как и ёмкость. Из это следует вывод: система не обеспечивает 100-процентной отдачи! Итог далеко не радостный: по ходу эксплуатации, будет происходить деградация и усиление дефекта. Слабое звено вызовет ухудшения в работе всего аккумуляторного блока.
Повышенное напряжение такого элемента после окончания зарядных процедур, является свидетельством его интенсивной деградации. По причине значительного внутреннего сопротивления и уменьшенной ёмкости, при разряде, на таком изделии наблюдается самое маленькое напряжение. При зарядке, на слабом элементе может активироваться защита от переизбытка напряжения, а вот другие составляющие аккумуляторного блока при этом не будут «заправлены» под завязку. Естественно, в такой ситуации аппаратура не сможет предложить пользователю 100-процентную отдачу.
Что же делать, если у вас такие проблемы? Заниматься выравниванием заряда надобно, о чём мы и поговорим далее.
Выравнивание заряда — практика
Устройство выравнивания заряда электронакопителя, обслуживает АКБ соединённые последовательно, при подзарядке их от одного источника питания. Компоненты соединённые последовательно образуют одну цепь либо линейку и в зависимости от направленности системы, их может быть разное количество. Приспособление имеет возможность выставлять токи на конкретных АКБ параллельно, в нескольких цепях.
В состав системы входит контроллер, отвечающий за уравновешивание заряда комплекта, устройство подсоединяется к общему источнику электроэнергии. Присутствуют в оборудовании и отдельные датчики, которые разработчики устанавливают на аккумуляторах. Элементы системы синхронизируются между собой посредством спецшлейфа.
Компоненты включённые в одну цепь должны быть одинаковой ёмкости, если это не так, балансировочное оборудование не сможет эффективно уровнять заряд АКБ. Чем больше будут отличаться между собой компоненты по ёмкости, тем большее количество циклов заряда/разряда батарей потребуется для осуществления надлежащей балансировки электронакопителей.
Как работает балансировщик заряда аккумулятора?
Контроллер производит анализ напряжения и активируется, если оно повышается. Оснащение вычисляет усреднённый показатель и по спецшлейфам берёт данные от каждой отдельной АКБ. Когда напряжение на электронакопителе превосходит усреднённую цифру, контроллер подаёт сигнал на компенсацию нагрузки, если же оно ниже — элемент будет разгружаться. Данные действия завязаны на циклы заряда/разряда и с каждым циклом, напряжение всё больше доводится до средних показателей.
В случае если общее напряжение не повышается в течение 3-х часов, контроллер начинает подавать сигналы о том, что работа окончена и отключает датчики на накопителях. Однако контроль напряжения на этом не заканчивается, а продолжается. Датчики контроля напряжения устанавливают на все АКБ, а что касается конкретно подключения, то самым лучшим вариантом будет установка рядом с контактами, затем подсоединить «+» к «+», «-» к «-». После того, как установка была произведена должным образом, датчик будет мигать, а если сигнал отсутствует, то либо подключение выполнено не верно, либо батарея вышла из строя. Посредством COM-порта контроллер имеет возможность выводить данные каждого накопительного элемента на ПК. Помимо этого, контроллер оповещает о падении или повышении напряжения на компонентах системы.
Методы балансировки
Выравнивание напряжения элементов лучше всего осуществлять тогда, когда они полностью заряжены. Балансировать АКБ можно посредством пары методик: активной и пассивной. Вторая вариация отличается своей простотой: разряд батареек, требующих балансировки, осуществляют посредством байпасных цепей, обеспечивающих рассеивание мощности. Данные цепи могут находиться в аккумуляторном блоке либо располагаться во внешней плате. Почти вся лишняя энергия от элементов с повышенным зарядом превращается в тепло и это является основным недостатком пассивной методики, ведь происходит сокращение времени работы АКБ без подзарядки. Однако в данном случае, превосходство активного метода не бесплатно: в ход идут дополнительные дорогостоящие компоненты.
Пассивный метод
Как уже было сказано выше — это самый простой способ выравнивания напряжения аккумуляторов. Возьмём за пример плату BQ77PL900, защищающую аккумуляторные блоки в состав которых входит 5-10 последовательно подключённых электронакопителей. Она применяется в инструментах без наличия кабеля, электроскутерах, ИБП и медоборудовании. Данная микросхема может использоваться для обработки аккумуляторного отсека:
Она сравнивает напряжение АКБ с установленными порогами и при надобности, активирует балансировочный режим:
Если напряжение какой-то батарейки превышает установленное ограничение, то процесс подзарядки останавливается, включаются байпасные цепочки. Заряд не возобновится до того момента, пока напряжение элемента не упадёт ниже порогового уровня и процедура балансировки закончится.
Балансировка ориентируемая только на расхождение в напряжении, может не полностью уравновешивать характеристики по причине внутреннего импеданса аккумуляторов (смотрим изображение):
Здесь беда в том, что внутренний импеданс влияет на разность напряжений при подзарядке накопителя. Плата защищающая батареи от дисбаланса не может вычислить, чем конкретно вызвана разность напряжений: отличиями в ёмкости или во внутренних сопротивлениях. По итогу, данная разновидность балансировки не гарантирует, что все элементы получат полный заряд.
Активный метод
По энергоэффективности данная метода переигрывает предыдущий способ, так как для передачи электроэнергии от накопителя-донора к более нуждающемуся компоненту, вместо резисторов применяются ёмкости и индуктивности, у которых минимально возможные потери энергии. Этому методу уместно отдавать предпочтение в тех случаях, когда есть потребность в обеспечении максимального времени функционирования аккумулятора без подзарядки.
За пример можно взять микросхему BQ78PL114, в основе которой лежит технология PowerPump. Её работа приведена на рисунке ниже:
Энергетические потери при этом не существенны и в основном происходят в дросселе и диоде. Плата BQ78PL114 может предложить пользователю три балансировочных алгоритма:
1. По напряжению на выводах аккумулятора. Данный способ имеет схожесть с пассивной вариацией описанной ранее.
2. По напряжению холостого хода. Этот способ подразумевает компенсацию различия во внутренних сопротивлениях элементов.
3. По заряду АКБ. В данном случае будет точно высчитываться заряд, требуемый для передачи от одной батарейки к другой. Выравнивание осуществляется в конце заряда, а применение этого балансировочного алгоритма обеспечивает самый лучший результат.
По причине высоких балансировочных токов, PowerPump является более эффективной, чем обыкновенная балансировка пассивной разновидности. Технология имеет большие возможности по балансировке: процесс может осуществляться когда батарея заряжается, разряжается и даже тогда, когда компонент с которого берётся энергия, имеет в своём распоряжении меньшее напряжение, чем АКБ принимающая электричество. Поэтому, если сравнивать с пассивной методой, то энергии будет теряться намного меньше.
Общие советы по выбору аккумуляторов для системы
Конечно, лучше не допустить разбалансировки аккумуляторов с самого начала, чем потом раскладывать всё по полочкам, затрачивая на это время, силы, финансы, да и нервы стоит брать в расчёт. Поэтому отдаём предпочтение АКБ от одного и того же производителя, одной и той же серии, ёмкости, идентичного типа, а также выпущенным в одно время. Если перечисленные условия не будут соблюдены, при расширении системы, уравнивать заряд батарей придётся в обязательном порядке.
Если по ходу эксплуатации аппаратуры появляется потребность в расширении ёмкости, то при подборе дополнительных аккумуляторов, следует учитывать вышеприведённые требования, а что касается даты производства, то разница должна быть не больше года. Почему определены именно такие сроки? К примеру, по прошествии года, в свинцовых АКБ глубокого разряда, могут возникать необратимые процессы и на адекватное совместное функционирование в этом случае, рассчитывать не приходится. Новенький аккумулятор могут свести на нет более старые изделия. Если разница в дате выпуска значительная, год и более, гарантия на новый аккумулятор может быть утрачена.
Заключение
Бесспорно, всем нужна продолжительная и качественная работа аккумуляторного блока, однако весьма существенно будет препятствовать такой радостной жизни разбалансировка элементов единой структуры, которые в любом случае придётся настраивать на общий лад. Такие «уравниловки» увеличат срок службы электронакопителей, и повысят безопасность при их эксплуатации. Для этих целей разработчики создали специальные балансировочные платы, на которые возложена обязанность приводить напряжение во всех элементах АКБ к общему знаменателю.
Есть пассивная методика, а есть и активная. Первая, предлагает пользователю простоту, но эффективностью она похвастать не может. Совсем по другому обстоят дела с активным методом: он более дорогостоящий, однако и результат соответствующий. Для сборки полноценного аккумуляторного комплекта, нужно использовать максимально похожие накопительные компоненты, иначе их придётся в обязательном порядке доводить до общего знаменателя. Вздумаете это игнорировать — проблем с вашим набором не избежать.
Учитывайте, что такое обстоятельство, как разбалансировка элементов аккумуляторного блока, вещь реальная и если вы не будете предавать этому обстоятельству надлежащего значения — на долгую, стабильную, а также безопасную эксплуатацию, не рассчитывайте. При обнаружении проблем подобного рода в вашей системе, незамедлительно обращайтесь в специализированный сервис — там вам помогут разрешить ситуацию, если сами не в силах.
Все о балансировке системы отопления
Отправим материал на почту
В процессе отопления дома или квартиры теплоноситель проталкивается двигателем по контуру. Если его не сбалансировать, то он будет прогревать помещения неравномерно. Например, когда в доме есть батареи отопления и тёплый пол, одна из систем может прогреваться сильнее другой. Чтобы этого не произошло, при устройстве системы отопления необходимо, чтобы правильно была выполнена балансировка системы отопления.
Понятие о балансировке
Чтобы отопительная система работала максимально эффективно, важно, чтобы она отдавала тепло таким образом, чтобы равномерно прогревать все помещения. Это не только обеспечит тепло и уют в доме, но и поможет уменьшить затраты на обогрев.
Отопительные системы можно условно разделить на два типа:
К последней категории относят системы обогрева, в которых используются не только радиаторы, но и тёплые полы.
Общий принцип балансировки в различных случаях аналогичен. В каждом из радиаторов имеется входной вентиль. Если их все раскрутить полностью, то наибольшие теплопотери в первой категории систем придутся на первое устройство. Далее будет течь уже всё более остывшая вода. Чтобы этого не случилось, в начальных батареях закручивают вентиль. Таким образом расход тепла уменьшится и его хватит на другие отопительные устройства.
Эту процедуру нужно делать в несколько шагов, добиваясь нужного результата. Между попытками батареям дают время, чтобы они нормально прогрелись.
Для отопительных систем регулировка происходит путём регулирования объёма поступающей нагретой жидкости. Её должно быть столько, чтобы была достаточно для отопления каждого помещения.
Регулировку полов производят аналогичным образом, увеличивая или уменьшая поступление тепла. Если полы используют обогрев, основанный на использовании электрической энергии, регулировку производят по другим правилам, просто меняя настройки.
В проведении настройки используются регуляторы расхода, перепускные клапаны, регулировочные вентили, регуляторы давления. Схема их установки зависит от конкретного вида отопительной системы.
Особое место занимают терморегуляторы. Они обладают наиболее полным функционалом. В устройстве присутствует электронный датчик температуры. Работа происходит под управлением электронной схемы. Имеется простая и понятная панель управления.
Использование таких электронных устройств позволяет производить регулировку с минимальными затратами. При необходимости имеется возможность выполнять программирование работы отопления. Например, доступно снижение температуры отопления в случае, если семья отсутствует в доме на протяжении нескольких дней.
Способы проведения регулировки
Когда проводится балансировка системы отопления в частном доме, для этого можно взять за основу температурные показатели или данные о расходе теплоносителя. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы.
Первый способ
Установка подразумевает, что для проекта были предварительно были выполнены все необходимые расчёты по расходу теплоносителя. Необходимо не только наличие регулировочной арматуры, но и измерительных устройств. Здесь есть возможность контролировать объём прокачиваемого через систему теплоносителя и выполнять при необходимости нужные настройки.
Плюсом применения указанного метода является высокое качество регулировки поступления тепла в различных помещениях. Недостаток такого подхода в относительно высокой стоимости установки такой системы.
Второй способ
Он подходит в тех ситуациях, когда при установке отопительной системы предварительные расчёты не выполнялись. Тогда регулировка системы отопления выполняется следующим образом. В таких случаях для настройки пользуются показаниями термометра. При этом стараются сделать расход тепла примерно равным для каждого радиатора. Если батарея установлена в большом помещении, то её регулируют так, чтобы нагрев был пропорционально выше.
Простота проведения процедуры является основным плюсом процесса. К минусом относят: недостаточно точную регулировку расхода тепла, длительность процедуры балансировки.
В каких ситуациях необходимо проводить балансировку
На практике эта процедуру требуется выполнять в любом случае. При её проектировании на каждую батарею и на тёплый пол планируется определённый уровень использования тепла. Расчёт выполняется исходя из минимально допустимой температуры в этой местности.
Важно, чтобы его распределение в работающей системе соответствовало запланированным значениям. После того, как установка системы произведена, все вентили сначала открывают полностью. Затем проводятся измерения и осуществляется балансировка.
Владелец жилья может испытывать потребность в проведении балансировки в следующих случаях:
Успешное выполнение гидравлической балансировки допустимо только при условии, приборы отопления, арматура были подобраны правильно и в системе отсутствуют воздушные пробки. В противном случае нужно сначала правильно установить систему отопления и только после этого заниматься её более точной балансировкой.
Нужно помнить о том, что лишний раз вмешиваться в работы отопительной системы не стоит, если она работает в нормальном режиме. Это относится к следующим ситуациям.
Нужно избегать собственных врезок в отопительную систему многоквартирного дома. Они могут нарушить обогрев не только у владельца, но и в других квартирах. Единственное исключение из этого правила — когда в каждую квартиру сделан индивидуальный тепловой ввод. В частном доме таких ограничений не предусмотрено.
Не стоит использовать шаровые вентили для частичного ограничения потока теплоносителя. Его нужно применять только в крайних положениях, в противном случае он быстро становится неисправным из-за влияния теплоносителя на поверхность внутреннего шара.
Подготовка к процедуре
Перед тем, как начать балансировку, для неё готовят всё необходимое. Чтобы начать работу, потребуется следующее:
Вместо контактного термометра можно воспользоваться другими моделями. Профессиональные специалисты часто для этой цели пользуются специализированным тепловизором. Также можно использовать дистанционный пирометр.
Если схема разводки отсутствует, то нужно самостоятельно набросать план расположения её элементов. В неё прежде всего отмечают последовательность подсоединения радиаторов и их удалённость от котельной. Балансировка двухтрубной системы отопления напоминает ту, которую делают для однотрубной.
Когда начинается балансировка отопления, прочищают грязевик на входе отопительного котла. Затем необходимо произвести разогрев отопительного котла. Это нужно сделать до максимальной рабочей температуры. При этом неважно, стоит ли на улице прохладная или жаркая погода.
Как выполняется процедура балансировки
Важно отметить, что при её проведении необходимо учитывать, какая именно отопительная система используется — она может быть однотрубной, двухтрубной, с коллектором или с использованием тёплых полов.
Двухтрубная отопительная система
Для проведения балансировки двухтрубной системы необходимо выполнить следующие действия:
Когда выполняется гидравлическая балансировка, нужно контролировать разницу температуры входного и выходного кранов. Если она будет больше 10 градусов. Входной вентиль нужно будет немного открутить. Нужно учитывать, что точная регулировка происходит в индивидуальном порядке для каждой отопительной системы.
Однотрубная отопительная система
При регулировке однотрубной системы обычно стараются подкручивать только вентиль на первом радиаторе. Обычно после этого удаётся сразу достичь нужных показателей.
Система с коллекторной разводкой
В этом разделе рассматривается балансировка системы, в которой трубы подключены к одному узлу. Такая балансировка может также проводиться для отопительных систем, в которых дополнительно используются тёплые полы. Эти способы применяются также для регулировки работы тёплых полов. В этой ситуации используются два способа настройки.
Первый вариант
Его применяют в том случае, когда в системе предусмотрено наличие ротаметров. Они представляют собой прозрачные колбы, которые используются в качестве расходомеров. Перед проведением настройки нужно предварительно провести расчёты по следующей формуле:
Параметр G выражает количество нагретого теплоносителя, циркулирующего по контуру. Его измеряют в кг/час. Q означает то, сколько тепловой энергии выделяется. Эта величина выражается в ваттах. Δt — представляет собой разность температур между теплоносителем, входящим в систему, и выходящим из неё. Эта величина известна, она должна составлять 10 градусов.
На каждый квадратный метр площади для обогрева требуется 100 Вт тепловой энергии. Зная площадь, которую обогревает каждый радиатор, с помощью указанной формулы можно посчитать, сколько литров теплоносителя должно проходить здесь в течение каждой минуты.
Чтобы понять, как правильно выполнять расчёт, можно ознакомиться со следующим примером. Для комнаты площадью 20 кв. м нужно по 100 Вт на каждый метр. Всего необходимо 2 КВт тепловой энергии. Расход теплоносителя подсчитывают, подставляя эти значения в приведённую формулу:
То есть расход теплоносителя должен составлять 172 кг/ч. Нужно учитывать, что ротометры указывают результат в литрах в минуту. Поэтому необходимо перевести полученный результат в нужные единицы измерения.
Поскольку теплоносителем является вода, а её плотность такова, что 172 килограмма будет равна по объёму 172 литрам. Известно, что в 1 часе содержится 60 минут. Таким образом полученное значение нужно будет поделить на 60. За минуту в отопительную систему должно будет подаваться примерно 2,87 л/мин.
Нужно учитывать, что если помещение большое, то в нём может быть, например, два радиатора. В таком случае необходимо учитывать, что нужное количество тепла они должны обеспечивать суммарно. Таким образом, при наличии двух радиаторов искомое количество тепла нужно разделить на два. При их настройке рассчитанная норма теплоносителя уменьшится вдвое.
Таким образом проведённые расчёты позволят точно определить количество теплоносителя в отопительной системе. После того, как эти данные были определены, можно непосредственно приступать к процедуре балансировки, которую осуществляют следующим образом:
После этого гидравлическая балансировка системы отопления будет завершена.
Второй вариант
При отсутствии ротаметров подстройка каждого радиатора при балансировке системы отопления производится с учётом показаний термометра. При этом необходимо запустить отопительный котёл. На каждом радиаторе потеря температуры не должна превышать 10 градусов. Если расход не соответствует норме, соответствующий кран подкручивают, пока не будет достигнут требуемый результат.
После каждой корректировки системе нужно дать время, чтобы она прогрелась в соответствии со сделанными изменениями. Когда все радиаторы будут обеспечивать нужное падение температуры, система будет готова к эксплуатации. В некоторых случаях даже при наличии ротаметров дополнительно выполняют температурную настройку.
Особенности систем отопления
Проведение балансировки гидравлических систем отопления зависит от устройства системы. Есть обстоятельства, которые облегчают проведение процедуры:
В многоквартирных домах возможности балансировки системы отопления меньше, чем в частных домах. Часто трубы с теплоносителями передают жидкость сверху вниз. При этом каждый стояк прогревается отдельно.
Поскольку нагретая жидкость сначала попадает на верхние этажи, они получают максимальное количество тепловой энергии, а на нижние этажи попадает уже прохладная вода. Чтобы проводить регулировки в таких ситуациях, необходимо обращаться в управляющую компанию. Жильцы не имеют права выполнять эту работу самостоятельно.
Если в многоквартирном доме оборудована многотрубная сеть, то прогрев выполняется более равномерно. При этом вода поступает из центрального стояка отдельной трубой в каждую квартиру. Остывший теплоноситель поступает не в другую квартиру, а возвращается в центральный стояк. Подающая труба снабжается регулировочным клапаном, который позволяет устанавливать нужную интенсивность отопления.
В двухтрубной системе имеется два центральных стояка, от каждого из которых отходит труба в квартиру. В этом случае в квартире можно отдельно регулировать прогрев каждого радиатора. Здесь можно установить не только ручной, но и автоматический регулятор температуры.
Существуют два вида монтирования отопления — горизонтальный и вертикальный. Первый вариант часто применяют в малоэтажных зданиях, в том силе тех, которые имеют значительную протяжённость. Вертикальный применяют обычно в многоквартирных домах. В такой сети воздушные пробки практически никогда не образуются.
Отопление в частных домах зависит только от внутренних факторов. В многоквартирных состояние системы определяется не только тем, что происходит в квартире, но и работой отопительной системы всего дома. При использовании вертикально расположенных труб практически невозможно производить учёт потребления тепла в отдельной квартире.
В частном доме возможности гидравлической балансировки, доступные владельцу, зависят от таких факторов:
Важно то, где и какие регулировочные приспособления были установлены. Места расположения и разновидности таких устройств планируют на стадии проектирования. Некоторые владельцы не уделяют должного внимания планирования и монтируют оборудование на глазок. Обычно такая отопительная система имеет меньший КПД и не всегда позволяет эффективно регулировать уровень прогрева.
Чем отличаются различные типы систем отопления
В однотрубных и двухтрубных системах каждый радиатор подключён к двум трубам. В двухтрубной системе отработанный теплоноситель непосредственно подаётся в котёл для подогрева. В однотрубном сразу у батареи входящая труба соединена с выходящей. Вследствие этого происходит перемешивание тёплой и холодной воды.
При использовании коллекторного подключения трубы от каждой батареи подключаются отдельно к общему стенду. Иногда используются встроенные измерительные приборы для определения поданного объёма теплоносителя. Такое устройство применяется и в тех случаях, когда используются водяные тёплые полы.
Эффективность работы зависит от материала, из которого сделаны радиаторы. Если он сделан с использованием алюминия, стали или меди, то быстро разогревается и теряет тело. Батареи из чугуна медленно набирают температуру и дольше её сохраняют. Если хозяин планирует установить новую модель, то это необходимо делать до начала отопительного сезона.
В многоквартирном доме возможности гидравлической балансировки системы отопления очень ограничены. Если применяется вертикальная подача воды в отдельных стояках, то регулировка становится невозможной. В частном доме ситуация полностью другая. Здесь доступно не только проведение регулировки, но и перепланировка системы отопления.
Заключение
Качественное отопление играет важную роль для обеспечения здоровья и комфорта жильцов. Планирование и установка системы должны происходить таким образом, чтобы её было возможно удобно регулировать. В многоквартирном доме не всегда есть возможность откорректировать температуру работы батареи. Проведение балансировки системы отопления при помощи способов, о которых рассказано в статье, позволит сделать обстановку более комфортной и сократить расходы на обогрев дома.