Laderegler:

  1. Bleiakkumulatoren können nicht nach der I- Kennlinie geladen werden, da die Spannung nicht geregelt ist und der Akku zerstört würde.
  1. Die U- Kennlinie ohne Strombegrenzung ist auch nicht geeignet, da durch einen zu hohen Strom sich der Akku zu stark erwärmte und die Platten zerstört würden.
  1. Für einen Bleiakku ist die IU- Kennlinie nur bedingt geeignet, da der Akku bei erreichen eines Ladestroms von 1/50 bis 1/100 der Kapazität manuell getrennt werden muß, also keine echte Regelung.
  2. Es verbleibt also nur noch eine Ladung nach der IUoU- Kennlinie. Zuerst wird mit konstantem Strom bis 80% der Kapazität geladen, danach mit konstanter Spannung bis 100%. Zum Schluß erfolgt die Umschaltung auf eine Erhaltungsladungspannung, die entweder konstant anliegen kann oder als gepulste Ladung zugeführt wird.

Laden der Akkus in Reihe:

Bei Reihenladung ist auf eine absolute Gleichheit der Kapazitäten der Einzelakkus zu geachten, sonst werden sich die Kapazitätsunterschiede noch verstärken und führen beim Entladen zu einer Unterschreitung der Entladeschlußspannung; im Extremfall hat eine Zelle nur noch 10% ihrer Ladung während eine andere im gleichen Verbund boch 80% der Ladung besitzt. Sind mehrere Akkus in Reihe geschaltet um eine höhere Spannung für die Verbraucher zu erzielen, sollten diese einzeln geladen werden. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Ladegeräte keinen Kuzschluß  verursachen (einzeln laden, in Reihe entladen)

Laden der Akkus in Parallelschaltung:

Beim Parallelladen sollten die Einzelakkus durch schnelle Dioden entkoppelt werden, damit sie sich gleichmäßig laden. Der maximale Ladestrom richtet sich nach der Zelle mit der geringsten Kapazität, sonst würden stärker entladene Zellen schnellgeladen werden, was die Lebensdauer erheblich verkürzen würde. Der geringe Ladestrom führt somit zu sehr langen Ladezeiten. Auch bei Akkus im Parallelbetrieb zur Erhöhung des Stroms für die Verbraucher sollten die Akkus in Einzelladung geladen werden (einzeln laden, parallel entladen).

Verfahren:

Jede Ladevorgang eines Energiespeichers erfolgt nach einer e- Funktion, d.h. der Energiespeicher wird streng gesehen erst nach einer unendlichen Zeit zu 100% gefüllt sein. In der Technik gilt ein Energiespeicher nach der Zeit 5 Tau als geladen. Ein Tau ist die Zeit, in der ein Energiespeicher zu 63% geladen ist.Die Hauptladung erfolgt mit konstantem Strom von 1/10 der Kapazität des Akkus, z.B. ein 100 Ah Akku wird mit 10A geladen, bis die Ladeschlußspannung erreicht ist. Der Akku ist nun auf 80% seiner Kapazität geladen. Nun erfolgt das Nachladen mit konstanter Spannung um die Spannungen der Zellen anzugleichen. Je stärker sich die Zellspannung der Ladespannung annähert desto geringer wird der Ladestrom.

Die Zelle reguliert somit selbst den Ladestrom zu geringeren Werten hin. Ist der Ladestrom auf 1/100 der Nennkapazität gesunken, schaltet das Ladegerät auf die Erhaltungsladung um, entweder als konstante oder gepulste Spannung, dies verhindert das Sulfatieren der Platten ( Bleisulfatkristalle bilden eine glatte feste Schicht auf den Platten, die Porosität geht verloren und damit entsteht ein Kapazitätsverlust).

Die Erhaltungsspannung liegt bei 2,25V pro Zelle also 13,5V beim 12V Akku. Durch eine gepulste Erhaltungsladung wird der Akku in regelmäßigen Abständen wieder bis auf die Ladeschlußspannung geladen.Eine Erhaltungsspannung von über 13,5V sollte auf jeden Fall vermieden werden, um eine Beschädigung zu vermeiden.

Lineare Ladegeräte:

Diese Geräte bestehen aus einem Trafo, der je nach Leistung und Strom recht schwer ausfällt, einem Gleichrichter, Glättungsfilter um die Brummspannung so gering wie möglich zu halten und einem Regler. Wichtig ist eine geringe, der Gleichspannung überlagerte Restwelligkeit, da diese zu einer Erwärmung des Akkus führt. Die Verluste im Trafo, im Filter und im Regler sind entsprechend hoch, insbesondere wenn der Strom hoch ist.

Schaltnetzteile/ Sekundär- oder Primärgetaktet:

Sekundärgetaktete Ladegeräte haben auch das Problem des großen Trafos und der hohen thermischen Verluste. Bei diesen wird zuerst die Netzspannung heruntertransformiert dann gleichgerichtet und die Ausgangsspannung über eine Schaltstufe („Zerhacker“) geregelt, in dem entweder auf einen Kondensator oder eine Induktivität als Energiespeicher („Puffer“) gearbeitet wird, d.h. ein Kondensator wird ständig bis zu einer bestimmten Spannung nachgeladen bzw. die induzierte Spannung einer Spule durch kurze Strompulse konstant gehalten. Der Nachteil ist eine höhere Restwelligkeit.

Primärgetaktete Ladegeräte richten die Netzspannung gleich, wandeln diese in eine Rechteckspannung mit hoher Frequenz (40 kHz- 150kHz) um und führen sie der Primärseite eines Ferrittrafos zu. Die sekundärseitige Spannung wird über schnelle Dioden gleichgerichtet und gefiltert. Der Trafo ist sehr klein und leicht. Diese Geräte sind günstig herzustellen und über eine Pulsweitenmodulation gut zu regeln. Bei Schaltnetzteilen ist die Restwelligkeit etwas höher, darum unbedingt auf das Typenschild nach der Brummspannung  sehen! Bleibt das Ladegerät ständig am Akku angeschlossen ist auf einen geringen Rückstrom zu achten (>10mA) da sich der Akku sonst über das Ladegerät entlädt.

Bei Ladereglern muß auf folgende Daten geachtet werden:

  1. Ladespannung 2V, 6V, 12V, 24V, 36V,...
  2. Ladestrom (1/10 der Kapazität)
  3. Kennlinie (IUoU)
  4. Ladeschlußspannung (2,3V- 2,48V pro Zelle)
  5. Erhaltungsladung (2,25V pro Zelle).
  6. Temperaturkontrolle der Akkus (besonders, wenn der Akku im Freien steht), Anpassung um ca. 4mV/°C, d.h. je kälter der Akku, desto höher die Ladeschlußspannung
  7. Messung von Spannung und Strom nach der „Vierdraht- Methode“

Ebenso wichtig ist die Wahl des richtigen Leitungsquerschnitts zum Anschluß der Akkumulatoren. Die relativ geringen Spannungen verlangen hohe Ströme, um eine entsprechende Leistung übertragen zu können. Je höher der Strom, desto dicker der Leitungsquerschnitt; je höher der Strom bei gleichem Querschnitt, desto hoher die Verluste auf der Leitung.

z.B. 15A erfordern 6 – 10mm²; 25A erfordern 16 – 25mm²; 45A erfordern 25 – 30mm².

 

Hier folgen noch Selbstbauanleitungen!!!

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