С появлением компактных аккумуляторов большой ёмкости электропривод стал вытеснять двигатели внутреннего сгорания. Не является исключением и водный транспорт. В этой статье мы поговорим об источниках энергии для электрических катеров и лодок и попробуем самостоятельно выбрать аккумулятор для электромотора подобных плавсредств.
Особенности аккумуляторов для лодочных моторов
Тяговый аккумулятор для лодки должен соответствовать определённым критериям. Прежде всего — это максимальное количество энергии для обеспечения движения моторного катера вдали от зарядных станций. Второе их качество — ударопрочность и вибростойкость. В отличие от автомобильного, лодочный аккумулятор подвергается качке, а ускорение при вибрации на водном транспорте может достигать значений 2g и выше, особенно если судно маломерное, к примеру, лодка. Лодки ПВХ не так подвержены вибрации, но качка и ударные нагрузки в них достигают очень высоких значений. Ну и для зарядки батареи её нередко приходится демонтировать.
Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопросВажно. Именно из-за качки лучше отдать предпочтение необслуживаемым аккумуляторам, способным работать в любом положении и имеющим лучшую виброустойчивость — гелевым, AGM или литиевым. Кроме того, на некоторых водоёмах использование батарей с жидким электролитом запрещено.
Ещё одна особенность аккумуляторов для лодок — они чаще всего имеют двойной набор клемм (терминалов): один — для питания мотора, второй — для бортовой электроники. В остальном же тяговый аккумулятор для лодочного электромотора мало чем отличается от обычного тягового для того же электрокара.
Виды тяговых аккумуляторов
Тяговые аккумуляторы для лодок различаются не только по электрическим характеристикам, но и по типу. Рассмотрим каждый из них более подробно.
Свинцовый с жидким электролитом
Это привычный всем нам аккумулятор с пробками, внутрь которого заливается раствор серной кислоты в воде. Имеет хорошую ёмкость, но слишком тяжёл, впрочем, как и все свинцовые аккумуляторы. Широко распространён ввиду умеренной стоимости и неплохого ресурса (500 циклов заряд/разряд).
Основной недостаток при использовании на водном транспорте — может работать только в вертикальном положении (при наклоне кислота проливается) и плохо переносит вибрацию и удары, свойственные маломерным судам. Ещё одно неудобство — батарея требует обслуживания: регулярного контроля плотности и уровня электролита, при необходимости доливки чистой дистиллированной водой. Ну и в процессе заряда/разряда такой аккумулятор выделяет кислород и водород в идеальной для взрыва пропорции — 2:1. Поэтому помещение, в котором установлена батарея на зарядку, требуется постоянно вентилировать.
Важно! Существуют и необслуживаемые аккумуляторы с жидким электролитом. Отличить их от гелевых и AGM можно по наличию встроенного ареометра-глазка, показывающего плотность электролита в одной из банок.
Конструктивно такая батарея в точности повторяет устройство обычного обслуживаемого аккумулятора, но не имеет доливных пробок. Для того чтобы выделяющиеся при работе газы не разорвали корпус батареи, в её крышке предусмотрены специальные каналы, задерживающие газ, впоследствии снова рекомбинирующий в воду. При сильном газовыделении (большие токи заряда или разряда) излишки водорода и кислорода сбрасываются специальными клапанами.
Выпускаются свинцово-кислотные аккумуляторы с жидким электролитом в виде батарей на напряжение 6 и 12 В. Для увеличения выходного напряжения до 24 вольт и выше используют несколько однотипных аккумуляторов, соединённых последовательно.
Есть ещё одна особенность аккумулятора с жидким электролитом — он не терпит глубокой разрядки (ниже 20 % от полной ёмкости) и постоянной недозарядки. И то, и другое сильно сокращает срок службы, а регулярная недозарядка грозит ещё и сульфатацией пластин и, как следствие, катастрофической потерей ёмкости.
AGM
Принцип работы этого типа аккумулятора тот же, что и с жидким электролитом. Единственное отличие – пористый сепаратор из стекловолокна, который впитывает жидкий электролит и не даёт ему пролиться при опрокидывании батареи. Благодаря этому AGM аккумулятор не боится качки и может работать в любом положении (установка в положении вверх дном не рекомендуется). Дополнительно сепаратор уменьшает вероятность замыкания пластин при их осыпании (наблюдается к концу срока службы батареи и при тяжёлых условиях эксплуатации) и частично предотвращает сульфатацию.
AGM аккумулятор глубокого разряда для лодочных моторов
При правильной эксплуатации кислород и водород, выделяемые при разряде/заряде, удерживаются этими же сепараторами и позже снова рекомбинируют в воду. Таким образом, отсеки батареи стало возможным сделать герметичными и необслуживаемыми.
Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопросНа самом деле AGM аккумулятор не является полностью герметичным – он имеет клапаны для сброса избыточного газа, выделяющегося при тяжёлых режимах работы.
В чем преимущество такого типа батарей от аккумуляторов с жидким электролитом? Первое очевидно – не нужно беспокоиться, что при сильной качке или опрокидывании батареи прольётся электролит. Второе – благодаря плотной «упаковке» пластин и сепаратора повышается стойкость к вибрациям, характерным маломерным судам.
Далее, такая конструкция позволяет заряжать батарею большим (до 2,5 раз) током, а значит, сократить время зарядки. Ну и AGM аккумулятор допускает кратковременный глубокий разряд и способен отдать больше запасённой энергии, чем батарея с жидким электролитом. Но за всё нужно платить. Стоимость AGM аккумулятора примерно в полтора раза выше, чем обычного с жидким электролитом.
Гелевый
Как и все вышеперечисленные типы, гелевый аккумулятор работает по тому же принципу и имеет сходную конструкцию. Только вместо жидкого электролита (обычный заливной) или пористого сепаратора (AGM) используется загущенный до гелеобразного состояния электролит.
Гелевый тяговый аккумулятор 12 вольт для лодочного мотора
Как и AGM, гелевые батареи являются необслуживаемыми, а для сброса избыточного газа служат клапаны, а потому аккумуляторы этого типа могут работать в любом положении. Они допускают кратковременный глубокий разряд, имеют несколько большее, чем AMG, соотношение ёмкость/габариты и ресурс, а скорость саморазряда у них существенно ниже.
Производство гелевых батарей достаточно затратно, а это отражается на конечной цене – стоимость гелевого аккумулятора в 2-3 раза выше стоимости обычного с жидким электролитом.
Гелевые аккумуляторы не терпят даже кратковременного короткого замыкания и выходят из строя практически мгновенно. Кроме того, такие аккумуляторы очень критичны к качеству зарядки.
Литиевые аккумуляторы
Самый, пожалуй, подходящий для лодочного мотора (но, увы, не самый дешёвый) тип батарей. Литий-ионные аккумуляторы компактны, намного легче своих свинцовых собратьев той же ёмкости, не боятся систематического недозаряда и полностью герметичны.
Аккумуляторы этого типа имеют гораздо больший, чем у свинцовых батарей ресурс (2 000–5 000 циклов заряд/разряд против 500–600 у свинцово-кислотных). Дополнительно эффект старения (потеря ёмкости со временем) у них намного меньше (10 % в год для литий-ионного и 1,5 % для литий-железо-фосфатного). Что касается стоимости, то она, конечно, выше цены даже на гелевые свинцовые батареи.
Важно! Литиевые аккумуляторы допускают высокий зарядный ток, вплоть до значений 1С (ёмкость батареи). Обычный свинцовый, к примеру, необходимо заряжать током не более 0,1 от ёмкости (0,1С), а AGM током 0,2–0,3С. То есть при необходимости в режиме ускоренной зарядки литиевый аккумулятор можно полностью зарядить за 1 час (часто использовать режим не рекомендуется).
Как определить, сколько времени проработает на одном заряде
Казалось бы, задача элементарная. Предположим, у нас 12-ти вольтовая батарея ёмкостью 60 А·ч и электромотор на 12 В мощностью 250 Вт. Рассчитываем ток, потребляемый мотором:
250 / 12 = 20,8 А
Теперь мы можем рассчитать время работы мотора от полностью заряженного аккумулятора:
60 / 20,8 = 2,88 ч или 2 часа 50 минут
Но это абсолютно неверно, поскольку количество энергии, которое может отдать аккумулятор, зависит от разрядного тока. Иными словами, ёмкость батареи зависит от тока разряда. Именно поэтому в характеристиках тяговых аккумуляторов указывается номинальная ёмкость при определённом времени разряда. Обычно это 5, 10, 20 или 100 часов. Обозначается этот параметр как С5, С10, С20, С100 соответственно.
Рассчитаем ток, протекающий через нагрузку при 20-ти часовом, к примеру, разряде:
I20 [А] = E20 [А/час] / 20 [час]
Значит ли это, что при 15-минутном (1/4 часа) разряде ток будет равен E20 х 4? Нет, поскольку ток разряда и время разряда свинцового аккумулятора не пропорциональны друг другу. При 15-минутном разряде ёмкость свинцового аккумулятора обычно составляет чуть менее половины номинальной ёмкости.
Для того чтобы рассчитать ёмкость аккумулятора для произвольного тока разряда, необходимо воспользоваться законом Пейкерта, который установил, что ток и время разряда имеют степенную зависимость:
Ip * T = const
Здесь p – число Пейкерта – показатель степени, постоянный для данного аккумулятора или типа аккумуляторов. Формула Пейкерта действует и для современных герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов. Для свинцовых аккумуляторов число Пейкерта лежит в диапазоне от 1,15 до 1,35. Величину константы const можно определить по номинальной ёмкости аккумулятора. После нескольких преобразований получим формулу для ёмкости аккумулятора E при произвольном токе разряда I:
Е = Eн * (Iн / I)p-1
Здесь Eн – номинальная ёмкость аккумулятора, а Iн – ток разряда, при котором задана номинальная ёмкость (обычно ток 20-часового или 10-часового разряда). Рассчитав ёмкость батареи для требуемого тока разряда, мы можем вычислить время работы мотора, разделив полученное значение ёмкости на ток разряда.
Нередко производитель к сопроводительной документации на тяговые аккумуляторы прилагает уже готовую таблицу разных значений времени работы для тех или иных разрядных токов.
Можно ли использовать автомобильные АКБ
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно чётко представлять себе отличия аккумулятора для лодочного электромотора от автомобильного. Первый предназначен для долговременного питания электрического мотора, второй – для пуска двигателя внутреннего сгорания (исключение составляют только электромобили с приводом от электромотора). То есть один работает долго, но при относительно небольшом разрядном токе. Второй работает секунды, но должен обеспечить очень большой ток, потребляемый стартером машины. Как раз по этому параметру все типы батарей делятся на:
- Тяговые.
- Стартерные (силовые, пусковые).
Уже одно только это должно насторожить – автомобильный является стартерным, лодочный для питания электромотора – тяговым.
Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопросЭто не совсем так – существуют стартерные батареи и для лодок – для пуска двигателя внутреннего сгорания. Их ни в коем случае нельзя путать с тяговыми для тех же лодок, но оснащённых электроприводом.
А что случится, если в качестве тягового использовать стартерный? В принципе, ничего ужасного не произойдёт – лодка бодро поплывет. Но отличие тягового от стартерного ещё и в том, что первый, как правило, имеет более низкое допустимое значение напряжения разряда, а значит, сможет отдать большую ёмкость. Стартерные батареи не допускают глубокого разряда – как минимум 20-30 % энергии в нём должно оставаться, иначе батарея просто рассыпется.
Кроме того, стартерные батареи не допускают длительного нахождения в полузаряженном состоянии. А что делать, если поход затянется на неделю-две и будет сопровождаться лишь короткими переходами на электромоторе, постепенно разряжающими батарею?
Таким образом, использование автомобильного аккумулятора в качестве тягового для лодочного электромотора вполне возможно, но не совсем целесообразно – ресурс работы стартерной батареи в тяговом режиме будет ниже, пройденное расстояние на одной зарядке батареи той же ёмкости меньше. Ну и велика вероятность сульфатации пластин и быстрого выхода аккумулятора из строя. Такой вариант лучше использовать как аварийный – до покупки нового тягового аккумулятора.
Ещё один немаловажный момент – в характеристиках стартерных батарей не указывается время работы при определённом разрядном токе (см. раздел «Как определить, сколько времени проработает на одном заряде»). Это значит, что, даже зная мощность мотора, невозможно правильно рассчитать время его работы на одной зарядке – только купить батарею и узнать на практике.
Можно ли обслужить необслуживаемые аккумуляторы
Теоретически обслуживать необслуживаемые аккумуляторы не нужно – достаточно контролировать степень их зарядки и правильно эксплуатировать. Тем не менее некоторые умельцы умудряются восстановить уровень электролита и в необслуживаемых конструкциях. Речь идёт об аккумуляторах с жидким электролитом.
Как проверить уровень электролита и при необходимости долить воду? Многие предлагают производить контроль при помощи встроенного ареометра. Дескать, если он постоянно белый, независимо от степени зарядки аккумулятора, то уровень однозначно низкий – зелёный и красный шарики не могут всплыть независимо от плотности электролита. Но это не всегда так, поскольку ареометр встраивается в одну банку, а их 6 и уровень в каждой из них свой. Поэтому контроль по ареометру – лишь дополнительная информация к размышлению, а не точный показатель уровня. Основной показатель – катастрофическая потеря ёмкости.
Полезно. Некоторые батареи имеют полупрозрачный корпус. Оценить уровень электролита в банках таких батарей можно, просветив его фонариком.
Если наша батарея быстро садится, то велика вероятность, что уровень электролита в ней мал. Это, конечно, тоже не сто процентов – возможно, что пластины в батарее засульфатировались или вообще развалились. Но попытка – не пытка, поскольку всё равно аккумулятором пользоваться невозможно. Поможет – хорошо. Нет – хуже не будет.
Прежде всего необходимо определить места на крышке, где будем сверлить, чтобы не просверлить газоотводные каналы. Сделать это несложно – и каналы и места технологических отверстий хорошо просматриваются на крышке.
Берём дрель со сверлом диаметром 5 мм и аккуратно высверливаем отверстия. Сверлим без фанатизма, чтобы не пробуравить пластины. Такой диаметр отверстий выбран для того, чтобы замерить уровень электролита и его плотность можно было обычным автомобильным ареометром.
Теперь делаем всё то же, что делали бы с обычной обслуживаемой. Берём ареометр и замеряем уровень электролита во всех банках. Он должен быть выше пластин примерно на 10 мм. При необходимости доливаем дистиллированной водой и ставим на зарядку, в процессе которой контролируем плотность.
Если мы собираемся и дальше обслуживать батарею, то закрываем отверстия пробками подходящего диаметра. Если нет, отверстия можно запаять пластмассой, замазать тёплым гудроном и т. п.
Что касается гелевых и AGM аккумуляторов, то их обслужить подобным образом не получится хотя бы потому, что состояние и уровень электролита в пористом сепараторе и, тем более, в геле невозможно. Ну а о литиевых батареях вообще речь не идёт – делать в них дырки и лить воду – чистое самоубийство. Горят они не хуже термита и взрываются, как осколочные гранаты.
Как получить от лодочного аккумулятора бытовое напряжение 220 вольт на борту прогулочного катера
Отправляясь в поход или на рыбалку, мы берём с собой множество электронных устройств. Телефон, рация, эхолот, навигатор – всё это требует питания. Хорошо, если подобным девайсам достаточно напряжения аккумулятора. А как быть, если необходимо взять с собой устройство, требующее обычной бытовой сети 220 В?
В этом случае нас выручит преобразователь, или, как его ещё называют, инвертор, который совсем несложно найти в любом соответствующем магазине.
Единственно, выбирая подобное устройство, необходимо учесть следующие факторы:
- Входное напряжение преобразователя должно соответствовать напряжению батареи.
- Если предполагается питать электродивгатели переменного тока или аппаратуру с трансформаторным питанием, то преобразователь должен выдавать синусоиду частотой 50 Гц. Большинство же бюджетных инверторов выдают меандр, или так называемую модифицированную синусоиду.
- Выходная мощность должна быть выше мощности подключаемой нагрузки.
Важно. Не следует покупать преобразователь с большим запасом по мощности – КПД такого устройства при работе на небольшую нагрузку будет ниже. Оптимальный запас по мощности – 10-20 %.
Лучшие производители
Батарею какого производителя выбрать? Посмотрим на рейтинг ведущих производителей тяговых аккумуляторных батарей.
Bosсh
Аккумуляторы Bosсh давно зарекомендовали себя одними из самых лучших. Фирма Bosch начала выпускать аккумуляторные батареи в 1927 году. Этот бренд сделал огромный вклад в развитие АКБ, регулярно разрабатывая и внедряя полезные инновации.
Плюсы:
- хорошее соотношение электрическая ёмкость/габариты;
- длительный срок службы.
Минусы:
- нестандартный размер корпуса;
- высокая цена.
Medalist
Отличные аккумуляторные батареи из Южной Кореи под названием Medalist. Эти аккумуляторы делают на заводе Delkor, являющемся филиалом компании из США Johnson Controls.
Плюсы:
- отличное качество;
- малый вес;
- длительный срок службы.
Минусы:
- достаточно высокая стоимость.
Varta
Более доступные по цене аккумуляторные батареи Varta производятся компанией Johnson Controls. Главное производство этих аккумуляторов находится в Германии, но в России и странах СНГ чаще можно встретить батареи из Испании.
Плюсы:
- умеренная стоимость.
Минусы:
- средний срок службы;
- среднее отношение электрическая ёмкость/габариты.
