Áramellátás ott, ahol a hálózati áramnak se híre, se hamva... III.
2005/11. lapszám | netadmin | 3723 |
Figylem! Ez a cikk 20 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Áramellátás ott, ahol a hálózati áramnak se híre, se hamva… III. Spirálcellás savas ólomakkumulátorok A 19. ábrán egy olyan spirálcellás akkumulátort mutatunk be, amely még -18 °C-os hidegben is képes 900 A csúcsáram leadására. Az ilyen fel...
Spirálcellás savas ólomakkumulátorok
A 19. ábrán egy olyan spirálcellás akkumulátort mutatunk be, amely még -18
°C-os hidegben is képes 900 A csúcsáram leadására. Az ilyen felitatott elektrolitú,
csavart lemezes, más szóhasználattal spirálcellás technológiát egyre inkább
alkalmazzák a viszonylag rövid időtartamú, igen nagy indító, illetve kezdő
teljesítményt igénylő berendezéseknél (pl. szélsőségesen hideg éghajlat alatt
üzemelő gépjárművek, nagyteljesítményű dízelmotorok, mentőszolgálati járművek,
építőipari munkagépek, terepjárók, kombájnok, traktorok, hajók, egyéb haszonjárművek,
akkumulátorral működtethető hordozható hegesztő berendezések, elektromos
meghajtású rokkant-tolószékek, nagyobb teljesítményű kéziszerszámok stb.).
A 20. ábra a 19. ábrán bemutatott akkumulátort tetőszerkezet nélkül szemlélteti.
A spirálformában tekercselt, nagy tisztaságú rácsos szerkezetű ólomlemezek
felhasználásával kompakt méretű, nagy ólomfelületű csévélt akkumulátorok készíthetők.
Ezekben papírkondenzátorszerűen felcsévélt lemezeket láthatunk (lásd 21. ábrát),
amelynek aktív felülete 50-100%-kal nagyobb a különböző gyártmányú hagyományos
síklemezes változatokhoz képest. Az elektrolitot a lemezek közötti üveggyapot
szeparátorban nyeletik el, ami igen kis belső ellenállás megvalósítását teszi
lehetővé. Az elektrolitot az üveggyapot teljesen felissza. Mivel folyékony
elektrolitot nem tartalmaznak és teljesen zártak, így beépítési helyzetük ("elvileg")
tetszőleges lehet. Amennyiben az akkumulátor burkolata (pl. 2 m magasról betonra
ejtve) megsérül, a környezetét nem szennyezi sav, s még a megsérült burkolata
ellenére is képes hónapokig tovább működni (lásd 22. ábra alsó képét). Nézzük,
hogy hogyan is néz ki belülről az ilyen akkumulátor. A 23. ábrán látható felépítése
a következő.1: akkumulátorház; 2: fedél; 3: nagy aktív felületű, felgöngyölt
elektródák; 4: rácsos szerkezetű pozitív lemez (külső); 5: rácsos szerkezetű
negatív lemez; 6: elektrolittal átitatott, nagy elektrolit-megőrzési tulajdonságú
mikroporózus üveggyapot szeparátor; 7: cellaösszekötő hidak; 8: biztonsági
szelep; 9: kivezető főpólus; 10: durva szövésű üvegszövet összefogó illetve
rögzítőperem.
A spirálcellás akkumulátorokon többnyire két darab nyomáshatároló szelepet
(24. ábra) találunk (1: kerámia visszaégésgátló, 2: akkufedél, 3: gumi nyomáshatároló
szelep). E szelepek, amelyeket lángoltó kerámiabetét véd, kb. 0,5 bar nyomáson
nyitnak. A túltöltésre vonatkozó határadatok betartása esetén ezek gyakorlatilag
nem lépnek működésbe.
Igen alkalmasak ott, ahol az akku beszerelése a hely szűkössége miatt gondot
jelent. A 25. ábrán látható, hogy az azonos hidegindító képességű akkumulátoroknál
a hagyományos síklemezes típus térfogata 3-szor, tömege 2,26-szor nagyobb az
OPTIMA 1050 típusú spirálcellás akkumulátorhoz viszonyítva. Méret: 513x223x225
mm, ill. 245x172x199 mm. Tömege 40 kg, illetve 17,7 kg. Az OPTIMA 1050 telep
tartalék tároló képessége 120 perc (25 A terhelés mellett 10,5 V-ig eső kapocsfeszültségig
eltelt időtartam), mely a hagyományos, azonos tároló képességű síklemezes típusoknál
nem haladja meg a 85-90 percet. A spirálcellás akkumulátorok az egymást követő
indítózások között igen gyorsan regenerálódnak, vagyis gyorsan újraélednek.
Háromszor hosszabb ideig ellenállnak a rázó igénybevételnek, mint a teljesen
hagyományos szerkezetű síklemezes változatok. 4 g gyorsulás-amplitúdót 12 órán
át, 6 g-ot 4 órán át képesek elviselni. A síklemezes, folyékony elektrolitú
típusok élettartamát a járművekben a rázási igénybevétel jelentősen korlátozza,
ugyanis ez hatóanyag leválást, vagyis tárolóképesség-csökkenést von maga után.
A felitatott elektrolitú csavart lemezes akkumulátorok lemezeit az üvegszövet
szeparátor lefedi, s a hengeres cellákba préselt lemezkötegnek gyakorlatilag
nincs lehetősége a szabad mozgásra.
Míg a hagyományos síklemezes indító akkumulátorok átlagosan csak kb. 4000 előírt
indítási ciklusnak felelnek meg, addig a spirálcellás változatoknál ez a szám
a 12 000-es értéket is elérheti.
A spirálcellás akkumulátorok töltése (27. ábra) fokozott gondosságot igényel,
ugyanis a túltöltésből adódó vízfogyás többé nem pótolható, ezért egy hosszabb
időtartamú intenzív töltéssel (pl. hibás feszültségszabályozó a gépjárműben)
tönkre is tehető az áramforrás. A töltést 14,4 V-nál befejezettnek kell tekinteni.
Ezek az akkumulátorok kiválóan megfelelnek az indítás és a meghajtás gyakran
ellentmondó követelményeinek. Jól alkalmazhatók olyan esetekben is, amikor
a feltöltés a felhasználáskor nem biztosítható megfelelő mértékben. A tipikusan
2,8-3,2 mohm belső ellenállás révén nagyon alacsony hőmérséklet mellett is
képesek gyors energia-leadásra, és gyorsabban feltölthetők (lásd 27. ábrát),
mint a síklemezes akkumulátorok. Az ábrán a töltőáram alakulása látható 14,4
V töltőfeszültség esetén, 25 °C környezeti hőmérséklet mellett. A spirálcellás
akkumulátorok induló töltőárama a 100 A-t is meghaladhatja.
A 28. ábrán az EXIDE MAXXIMA 800 spirálcellás és a síklemezes hibrid/hagyományos
gépjármű indító savas ólomakkumulátorok hidegindító képességét láthatjuk -18
°C hőmérsékleten (EN).
A 29. ábrán az OPTIMA 1050 típus %-ban mért töltöttségének csökkenése látható
az önkisülési (tárolási) időtartam, vagyis az eltelt napok függvényében, 23
°C környezeti hőmérséklet esetén. Mint látható, utántöltés nélkül 250 nap elteltével
az akkumulátor töltöttsége az eredeti értékének csak 50%-ára csökken. Mezőgazdasági
gépeknél (pl. kombájn), ahol a használat csak idényjellegű, a hosszú önkisülési
időtartam eredményként fél évvel előbb feltöltött teleppel is kifogástalanul
indítózhatunk.
Akkumulátor
a belsőégésű motorú járművekben
A gépkocsik, motorcsónakok, hajók, repülőgépek stb. fedélzeti energiatárolója
az akkumulátor, mely gyakorlatilag szünetmentes tápfeszültség-ellátást biztosít
a hálózatban lévő fogyasztóknak.
A korszerű gépjárművek elektromos berendezéseit energetikailag három csoportba
sorolhatjuk a 30. ábrán látható módon. Az akkumulátor, mint energiatároló,
járó motorú berendezés esetén általában fogyasztóként működik (töltődik). Áramforrásként
akkor üzemel, ha a meghajtó motor áll, vagy ha alacsony motor-fordulatszám
mellett sok elektromos fogyasztót működtetünk. Az akkumulátor feladata gépjárművek
esetében a 30. ábrán látható tömbvázlaton feltüntetett fogyasztók elektromos
árammal való ellátása. Az elektromos energia tárolása mellett az akkumulátor
végzi az energiaellátó berendezés feszültség-hullámosságának szűrését, mintegy
"szűrőkondenzátor" szerepet is betölt. Továbbá az akkumulátor egyenlíti ki
a fogyasztási csúcsok és a villamos energiát szolgáltató generátor teljesítménye
közötti különbségeket. A terhelési csúcsok bizonyos részét mindig az akkumulátor
viseli. Az ekkor elhasznált villamos energiát a kisebb fogyasztói terhelési
időszakokban a generátor pótolja, így az akkumulátor tároló üzemének egyensúlya
fenntartható.
A belsőégésű motorral rendelkező járművekben a legnagyobb, viszonylag rövid
időtartamú terhelést jelentő fogyasztó az önindító motor. E módon az akkumulátor
szükséges tároló képességét, helyesebben kifejezve, indítóáram-leadóképességét
a legnagyobb áramfelvételű fogyasztó, az önindító motor határozza meg.
A 31. ábrán egy gépjármű elektromos hálózatát leegyszerűsítve tüntettük fel.
Az akkumulátort egy ideális feszültség-generátorral és egy vele sorba kapcsolt
belső ellenállással modellezhetjük. A "forgó" áramellátó egységet (az egyenirányítóval
ellátott váltakozó áramú generátort) is hasonló elemekkel vehetjük figyelembe.
Az egyenirányító egységet itt a D dióda reprezentálja.
Az ilyen indító akkumulátornak szélsőséges hőmérsékleti viszonyok (-18 °C)
mellett is nagy indítóképességűnek kell lennie (1…10 kW-os önindító motorok).
Belső ellenállásának ezért az indítómotor teljesítményfelvételétől függően
0,1…0,001 ohm tartományba kell esnie. Egy mai korszerű középkategóriás autó
teljesítményigénye az 1500 W-ot is elérheti. 12 V névleges feszültség mellett
ez 100…150 A folyamatos áramigényt jelenthet. A jövő járműveiben egyre több
és több villamos fogyasztó jut szerephez (pl. elektromos szervorendszer, elektromágneses
fékrendszer, hidraulikus rendszerek elektromos szivattyúi, hűtő-fűtő légkondicionáló,
nagy teljesítményű audioberendezések stb.).
Ferenczi Ödön
(Folytatása következik!)
