Loadleidingsmethoden voor lood-zwavelzuuraccu's

Lood-zuuraccu's: Energieomzetting en oplaadmethode

Een lood-zuuraccu dient als opslagmedium voor chemische energie, die wanneer nodig kan worden omgezet in elektrische energie. Het proces van het omzetten van chemische energie in elektrische energie wordt opladen genoemd, terwijl het tegenovergestelde proces, waarbij elektrische energie weer wordt omgezet in chemische energie, ontlading wordt genoemd. Tijdens de oplaadfase stroomt er een elektrische stroom door de accu, gedreven door de onderliggende chemische reacties die erin plaatsvinden. De lood-zuuraccu maakt voornamelijk gebruik van twee primaire oplaadtechnieken: opladen met constante spanning en opladen met constante stroom.

Opladen met constante spanning

Opladen met constante spanning is de meest voorkomende methode voor het opladen van lood-zuuraccu's. Deze aanpak biedt verschillende voordelen, zoals het verkorten van de totale oplaadtijd en het vergroten van de capaciteit van de accu tot wel 20%. Er is echter een compromis: een afname van de oplaadefficiëntie van ongeveer 10%.

Bij de methode van opladen met constante spanning blijft de oplaadspanning constant gedurende de hele oplaadcyclus. Aan het begin van het proces, wanneer de accu in een ontladen staat verkeert, is de oplaadstroom relatief hoog. Naarmate de accu meer lading opneemt, neemt de tegenelektromotiviteit (tegen-EMK) toe. Daardoor neemt de oplaadstroom geleidelijk af naarmate de accu zijn volledig opgeladen staat nadert. Dit dynamische verband tussen de oplaadspanning, stroom en de interne kenmerken van de accu zorgt ervoor dat de accu efficiënt wordt opgeladen, terwijl het risico op overladen of beschadiging wordt geminimaliseerd.

Voordelen van opladen met constante spanning

Een van de belangrijkste voordelen van opladen met constante spanning is de flexibiliteit bij het accommoderen van cellen met verschillende capaciteiten en verschillende niveaus van ontlading. Deze methode stelt toe meerdere cellen gelijktijdig op te laden zonder de noodzaak hun kenmerken precies te laten matchen. Bovendien, hoewel de oplaadstroom aan het begin van het proces hoog is, is deze fase met hoge stroom relatief kort. Hierdoor wordt geen significant letsel toegebracht aan de cellen, waardoor hun levensduur en veiligheid worden gewaarborgd.

Naarmate het oplaadsproces nader tot voltooiing komt, neemt de oplaadstroom geleidelijk af en nadert ze nul. Dit gebeurt omdat de spanning van de accu uiteindelijk bijna gelijk wordt aan de spanning van het voedingsschakeling, waardoor het potentiaalverschil dat de stroomstroom drijft verdwijnt.

Opladen met constante stroom

Bij de methode van opladen met constante stroom worden accu's in serie verbonden om groepen te vormen. Elk groep wordt vervolgens via belastingsrheostaten verbonden met een directe stroom (DC) hoofdschakeling. Het aantal accu's in elke groep wordt bepaald door de spanning van de oplaadcircuits, met de eis dat de spanning van het oplaadcircuit niet minder dan 2,7 volt per cel moet zijn.

Gedurende de oplaadperiode wordt de oplaadstroom op een constant niveau gehouden. Terwijl de accuspanning tijdens het oplaadsproces toeneemt, wordt de weerstand in het circuit verlaagd om ervoor te zorgen dat de stroom onveranderd blijft. Om problemen zoals excessieve gassing of oververhitting te voorkomen, wordt het oplaadsproces vaak in twee afzonderlijke fasen uitgevoerd. Een initiële fase bestaat uit het opladen van de accu's met een relatief hoge stroom, gevolgd door een afwerkingse fase met een lagere stroom, waardoor een beter gecontroleerde en efficiënte oplaadcyclus wordt gegarandeerd.

Details van de methode van opladen met constante stroom

Bij de methode van opladen met constante stroom wordt de oplaadstroom doorgaans ingesteld op ongeveer één achtste van de ampèrerating van de accu. Deze specifieke stroomwaarde helpt bij het waarborgen van een evenwichtig en veilig oplaadsproces. Terwijl de accu oplaadt, wordt de overtollige spanning van het voedingsschakeling afgevoerd over de serie-weerstand die in het oplaadcircuit is aangesloten.

Wanneer accugroepen worden verbonden voor opladen, moet zorgvuldig rekening worden gehouden met hun configuratie. Het doel is om de verbindingen zo te arrangeren dat de energieverbruik door de serie-weerstand wordt geminimaliseerd. Dit verhoogt niet alleen de algemene efficiëntie van het oplaadsysteem, maar vermindert ook onnodige vermogensverliezen.

Wat betreft de serie-weerstand zelf, is de stroomdraagcapaciteit van cruciale belang. Deze moet gelijk zijn aan of groter zijn dan de vereiste oplaadstroom. Als dit vereiste niet wordt voldaan, kan dit leiden tot oververhitting van de weerstand, wat uiteindelijk kan resulteren in brand en storing van het oplaadsproces.

Bovendien is het essentieel, bij het selecteren van accu's voor een oplaadgroep, dat ze dezelfde capaciteit hebben. In gevallen waar accu's met verschillende capaciteiten samen moeten worden opgeladen, moeten ze worden gegroepeerd en beheerd op basis van de accu met de laagste capaciteit binnen de groep. Deze praktijk voorkomt problemen zoals overladen of onderladen van individuele accu's binnen de groep, waardoor de prestaties en levensduur van elke accu worden beschermd.