Sạc – Nạp ắc quy

Cách nạp chung

Nạp bổ xung lại 120% phần năng lượng của ác quy đã giải phóng để làm việc:

• Với ắc quy axít loại hở, nạp với dòng điện bằng 1/10 dung lượng bình trong thời gian 10 giờ. Điện áp nạp 14,5V đến 15V
• Với ắc quy axít loại kín khí: nạp với dòng điện tối đa 2,5/10 dung lượng bình, trong thời gian 4 giờ hoặc nạp với dòng điện 1/10 dung lượng bình trong 10 giờ ở điện áp 14,5

Đó là một vài cách nạp thông thường, nhưng chưa thực sự chính sác bởi nó áp dụng trường hợp ắc quy đã nạp đầy và xả cạn. Vì vậy để việc nạp ắc quy được tốt nhất, nên sử dụng bộ nạp tự động, khi đó ắc quy sẽ được nạp đầy thực sự và không bị tình trạng quá nạp.

Nếu như không có bộ nạp tự động thì thế nào? Bạn có thể nạp theo chế độ phải giám sát dòng điện và điện áp của ắc quy. Muốn thực hiện điều này ít nhất phải có một bộ nạp có thể điều chỉnh được điện áp nạp (chẳng hạn một bộ nạp bằng biến áp có nhiều nấc ở đầu ra).

Ban đầu có thể đặt điện áp sao cho dòng điện ở mức dưới 1/10 dung lượng bình hoặc nhỏ hơn nữa, sau đó giám sát điện áp ắc quy (khi vẫn đang ở chế độ nạp) sao cho chúng thấp hơn mức 13,8V (để an toàn, có thể đặt mức này cao hơn). Khi đến mức điện áp này thì cần giảm điện áp nạp sao cho chúng giữ ở mức điện áp 13,8V không đổi trong khoảng vài giờ, sau đó ngắt bình khỏi bộ nạp và điều chỉnh sao cho mức điện áp đầu ra không tải của bộ nạp ở mức 13,8V rồi đóng bình vào nạp trong thời gian dài sau đó (hàng chục giờ cũng được). Lưu ý rằng sau khi điều chỉnh điện áp 13,8V ở chế độ không nối với ắc quy, khi đóng lại thì điện áp sẽ sụt giảm - bởi khi có dòng thì mức điện áp này chắc chắn sẽ giảm đi, lúc đó không cần điều chỉnh gì nữa, dòng điện sẽ giảm dần cho đến khi nó còn khoảng vài chục mA thì điện áp ắc quy sẽ ở mức xấp xỉ 13,8V.

Để điều chỉnh được dòng nạp và mức điện áp thì có lẽ cần một bộ nạp có điều chỉnh. LiOA có một sản phẩm phục vụ cho nhu cầu này ở các mức: Dòng 15A (phù hợp với các bình dưới 150Ah) hoặc dòng 30A (phù hợp với hệ thống các bình có dung lượng tổng nhỏ hơn 300Ah), ngoài ra còn mức điện áp điều chỉnh 0 đến 18V; 0 đến 36V (và còn có loại cho phép điều chỉnh 2 đến 50V ). 

Khi dùng bộ nạp LiOA nêu trên bạn có thể có một chế độ nạp khác nữa: Đó là điều chỉnh mức điện áp đầu ra ban đầu khi không nối vào ắc quy là 14,4V sau đó nối bộ nạp với ắc quy, ngay sau khi nối thì mức điện áp trên hai cực ắc quy sẽ giảm xuống tuỳ thuộc vào tình trạng đầy/cạn của ắc quy nhưng dòng điện nạp lúc này sẽ được hiển thị trên đồng hồ đo dòng của bộ nạp. Nếu dòng điện lúc này lớn hơn trị số 1/10 dung lượng ắc quy thì cần điều chỉnh lại mức điện áp nạp sao cho dòng này về trị số 1/10C, nếu như dòng đo được bởi đồng hồ lúc này nhỏ hơn 1/10C thì hãy để nguyên như vậy. Sau một thời gian thì điện áp trên hai cực ắc quy sẽ tăng lên và dòng nạp nhỏ dần đi, mức điện áp ngày càng chậm chạp và cần đợi chúng đến mức 13,8V thì bắt đầu điều chỉnh lại: Hãy ngắt ắc quy khỏi bộ nạp và điều chỉnh mức điện áp đầu ra của bộ nạp là 13,8V rồi đấu vào ắc quy. Ngay khi đóng nối ắc quy với bộ nạp thì điện áp sẽ tụt xuống một mức nào đó, hãy cứ để như vậy một thời gian thì thấy mức điện áp này tăng dần lên - cho đến khi chúng đạt 13,8V (có lẽ phải mất hàng chục giờ hoặc hơn) thì dòng điện nạp sẽ giảm dần về 0. Cho đến khi dòng nạp chỉ còn bằng 50-150 mA cho mỗi dung lượng 100Ah thì có lẽ là quá trình nạp sẽ hoàn tất.

Đến đây bạn có thể thấy rằng việc nạp thủ công quả là phức tạp và nhất thiết cần sự giám sát. Đúng như vậy, nếu giám sát tốt thì khi nạp sẽ không có hiện tượng bình nóng lên hoặc bình ắc quy hở sủi tăm mãnh liệt (như sôi lên) - đó mới là chế độ nạp đảm bảo an toàn cho ắc quy.

Nếu như sự giám sát trên là mất thời gian và khiến bạn không yên tâm khi mà sao nhãng một thời gian dài không chú ý đến nó thì bạn có thể nạp theo phương pháp đặt dòng điện lớn trong thời điểm ban đầu (tuân theo mức dòng cho phép bằng 1/10 dung lượng ắc quy), sau đó có thể nhẩm tính sơ bộ dung lượng ắc quy đã dùng (bằng cách nhẩm số công suất đã dùng trong thời gian bao lâu để tính ra lượng Ah đã tiêu thụ), sau đó căn cứ vào dòng nạp hiện tại và mức dung lượng còn thiếu mà sẽ để bộ nạp tự hoạt động trong khoảng thời gian mà nó phải bù cho lượng thiếu hụt (chẳng hạn như ước chừng thiếu 40Ah, khi nạp bằng dòng 10A thì phải 4 giờ sau mới phải quan tâm đến nó để giám sát liên tục). Nếu nhẩm tính được như vậy thì bạn sẽ "nhàn" hơn trong quá trình giám sát chế độ nạp của ắc quy.

Đến đây bạn sẽ thấy rằng quá trình nạp khá phức tạp phải không - còn tôi thì ngại rằng sự diễn giải của mình khá loằng ngoằng và khiến bạn khó hiểu. Và đúng là đến đây tôi đã hiểu tại sao các hãng sản xuất ắc quy lại chỉ gói gọn giải thích cho một dòng ngắn ngủi "nạp với dòng điện 1/10 dung lượng ắc quy trong 10 giờ" rồi - nó quả thực là cách diễn giải đơn giản nhất.

Và mọi sự phức tạp đó có thể giải quyết được khi mà bạn có một bộ nạp tự động - hoặc kích điện của bạn có chế độ nạp tự động và chế độ nạp này phải hoạt động đúng đắn. Nhưng quả thật, sau khi thấy nhiều bạn lên tiếng về việc kích điện của hãng HĐ bị lỗi phần nạp trên diễn đàn Webtretho thì tôi thấy rằng cũng không nên quá tin tưởng vào các kích điện - mà phải kiểm tra chế độ nạp của chúng. Cách thức kiểm tra đơn giản nhất là bất kỳ một chế độ nạp chuẩn nào cũng không được làm bình ắc quy nóng lên tới tầm nhiệt độ 45 đến 50 độ! Nếu có hiện tượng này xảy ra thì chế độ nạp của kích điện hoạt động không đúng - dẫn đến việc nhanh hư hỏng các ắc quy của bạn.

Nạp ắc quy theo từng loại riêng biệt

Điện áp nạp và nạp nổi (float) của một số loại ắc quy khác nhau (hình của một loại kích điện).

Cách thức nạp thủ công nêu trên thường chỉ phù hợp cho loại ắc quy axit thông thường (kín khí hoặc loại hở), trên thực tế thì cũng là loại ắc quy sử dụng axit H2SO4 nhưng chúng được cấu tạo bản cực cải tiến đi để đạt hiệu suất làm việc cao.

Tuỳ thuộc vào các loại ắc quy để có thể lựa chọn các thông số nạp và nạp nổi cho phù hợp.

Ví dụ: với loại ắc quy Chì-Axit kín khí (sealed lead acid) có mức điện áp nạp là 14,4V, nạp nổi là 13,6V. Ắc quy Chì-Axít loại hở điện áp nạp 14,8V và nạp nổi 13,8V... Do phần lớn các ắc quy thuộc loại này nên hầu như các kích điện đều đặt thông số nạp nổi là 13,8V.

Như vậy cần căn cứ vào loại ắc quy đang sử dụng thuộc loại nào để có thể có chế độ nạp phù hợp hoặc có cho phép các kích điện nạp nổi cho ắc quy hay không?

Trong trường hợp nếu không muốn cho kích điện nạp nổi ắc quy của bạn trong thời gian dài (do thông số không phù hợp) bạn có thể lắp thêm các aptomat để ngắt ắc quy ra khỏi kích điện.

Lưu ý về việc nạp ắc quy kiểu hở: Khi nạp với dòng điện nhỏ (ví dụ khi phụ nạp thường xuyên) thì bạn có thể quên không mở các nắp của các ngăn ắc quy ra được, nhưng khi nạp chu kỳ với dòng điện lớn thì nhất thiết phải mở các nắp này để các khí thoát ra trong quá trình nạp. Đây cũng là một sự phiền phức trong quá trình sử dụng các ắc quy kiểu hở - do đó nên hạn chế sử dụng ắc quy kiểu hở trong các kích điện.

Nạp dòng lớn hay dòng nhỏ thì tốt?

Có một câu hỏi đặt ra là khi nạp ắc quy, lựa chọn dòng nhỏ thì tốt hay là dòng lớn thì tốt? Có nhiều người cho rằng phải nạp bằng dòng điện lớn đến trị số 1/10 dung lượng ắc quy thì tốt.Có nhiều người tin rằng chế độ nạp 3 giai đoạn hiện nay là cực tốt - mà trong đó thì giai đoạn đầu tiên của việc nạp ắc quy chính là đưa một dòng điện lớn vào nạp.

Chế độ nạp 3 giai đoạn mà người ta cho rằng làm tăng tuổi thọ của ắc quy như sau: Giai đoạn 1: Nạp với dòng điện không đổi ở mức tối đa cho phép của ắc quy. Giai đoạn 2: Nạp với điện áp không đổi (theo bảng điện áp ở hình phía trên để phù hợp với từng loại ắc quy). Giai đoạn 3: Giữ ở mức điện áp nạp nổi của ắc quy (theo bảng trên).

Việc nạp bằng dòng điện ở cường độ cao sẽ làm cho phản ứng xảy ra nhanh, mãnh liệt và tạo ra nhiều PbO2 ở cực dương, Pb ở cực âm. Việc tạo ra các lớp PbO2 trên cực dương (hoặc Pb ở cực âm) với tốc độ lớn sẽ làm cho PbO2 dễ phủ lên mặt ngoài các lớp PbSO4 và tạo ra hiện tượng trên bản cực sẽ có hai thành phần nằm xen kẽ nhau: PbSO4 nằm phía trong và PbO2 nằm phía ngoài bao phủ lên. Khi mà lớp PbO2 ở cực dương đã bao phủ hết bề mặt bản cực thì chúng ngăn cản việc PbSO4 ở phía trong phản ứng để trở thành PbO2 được nữa - và lúc này các bản cực dễ bị sun phát hoá nếu để trong thời gian dài.

Như vậy thì nạp chậm là tốt? Có lẽ là như vậy nếu như có đủ thời gian cho quá trình nạp đó. Chẳng hạn như hôm nay mất điện, sau đó khi có điện trở lại thì ắc quy bắt đầu được nạp, quá trình nạp chậm mất khoảng 2 ngày mới hoàn thành thì ngày mai chẳng may có mất điện - ắc quy lúc đó chưa đủ đầy để phóng điện nên bị phóng yếu, quá trình đó diễn ra nhiều lần sẽ dẫn đến ắc quy luôn ở trạng thái đói và cũng bị sun phát hoá bản cực. Chế độ làm việc của các UPS cũng vậy - người ta luôn phải tính đến các trường hợp điện lưới bị yếu kém hoặc bị mất điện lưới trong mọi thời điểm - do đó chế độ nạp của các ắc quy trong UPS được thiết kế sao cho tối ưu nhất trong điều kiện phải nạp nhanh nhất. Nhu cầu sử dụng kích điện chưa chắc đã đòi hỏi cần nạp gấp như vậy (bởi có thời điểm năm 2010 khi cắt điện luân phiên thì cao điểm nhất là ngày mất và ngày có, thời gian có điện xen kẽ vượt qua con số 24-36h) nên không nhất thiết phải nạp với một dòng điện lớn ngay từ ban đầu.

Vậy thì nạp dòng lớn hay dòng nhỏ còn tuỳ thuộc vào tần suất hoạt động của ắc quy - nếu điều kiện cho phép thì tốt nhất nên nạp bằng dòng nhỏ. Hệ thống có dòng phóng nhỏ và dòng nạp nhỏ thì tuổi thọ ắc quy sẽ tăng lên, tuy nhiên kèm theo điều này lại phải đầu tư nhiều ắc quy mắc song song và gây tốn kém. Nếu như không mất điện thường xuyên hoặc sử dụng kích điện như một sự dự phòng cho các thời điểm mất điện (hoặc quá tải biến áp trong khu vực) thì việc đầu tư nhiều ắc quy là không kinh tế.

Nạp các hệ ắc quy mắc song song nhau

Khi bạn có một hệ thống nhiều ắc quy mắc song song nhau thì có hai cách nạp: nạp từng ắc quy riêng lẻ hoặc sàng đồng thời toàn bộ ắc quy.

Nếu như nạp từng ắc quy riêng lẻ thì bạn nên ngắt các ắc quy khác ra khỏi hệ thống, sau đó nạp đầy một hoặc nhóm bình ắc quy đó. Sau đó ngắt hoàn toàn các bình các bình đã nạp đầy để nạp các bình chưa được nạp. Sau khi các bình đầy hoàn toàn thì đợi chúng ổn định một thời gian đến khi các điện áp trên các bình sàn sàn như nhau thì đóng chúng lại chung vào hệ thống.

Cách nạp đồng thời các bình ắc quy mắc song song có lẽ là cách nạp đơn giản hơn và đảm bảo các bình có dòng nạp có thể thấp và làm tăng tuổi thọ ắc quy. Tuy vậy khi nạp song song cần lưu ý một số vấn đề sau:

Khi nạp cần lưu ý đo dòng nạp trên từng ắc quy để đảm bảo rằng dòng nạp không vượt quá giới hạn 1/10 dung lượng của ắc quy đó. Ví dụ cụ thể: Nếu bạn có hai ắc quy 100Ah nối song song nhau, khi nạp bạn thấy mỗi ắc quy có dòng nạp nhỏ hơn 10A thì tốt, nhưng trên một ắc quy có dòng 12A và một ắc quy có dòng 8A thì sẽ là không được vì sự chênh lệch đó có một dòng vượt quá mức khuyến cáo. Hiện tượng nạp lệch dòng ở các ắc quy mắc song song có thể do các bình đưa vào sử dụng không cùng thời điểm (chiếc mua trước, chiếc mua sau) hoặc các bình có hãng sản xuất khác nhau, có kiểu loại khác nhau (loại kín khí hoặc loại ắc quy hở), dung lượng khác nhau ... Nếu như xảy ra hiện tượng dòng nạp lệch nhau như trên bạn có thể giảm dòng nạp để dòng phù hợp nhất với từng nhánh song song - hoặc chuyển sang nạp từng bình hoặc từng cụm bình.

Nạp các hệ ắc quy mắc nối tiếp nhau

Khi kích điện sử dụng mức điện áp 24V hoặc cao hơn thì cần nối tiếp các ắc quy với nhau. Đối với cách lắp nối tiếp sẽ được trình bày ở phần sau, ở đây chỉ xin lưu ý một chút về cách nạp với hệ thống này.

• Khi nạp thì chế độ nạp cũng tương tự ắc quy 12V, nhưng các thông số được nhân 2 lên. (Ví dụ mức 13,8V thì trở thành 27,6V).
• Dung lượng dùng để tính dòng điện chỉ lấy theo một ắc quy, ví dụ đấu 2 ắc quy 12V 100Ah nối tiếp nhau thì sẽ coi như bằng 1 ắc quy 24V 100Ah nên dòng nạp 1/10 cũng chỉ bằng 10A.
• Trong quá trình nạp cần đo mức điện áp trên từng ắc quy để xem có sự chênh lệch nhau không, nếu chênh lệch quá lớn thì nên ngừng nạp và chuyển sang nạp riêng cho từng ắc quy bằng bộ nạp 12V. Thông thường nếu như chế độ nạp bị lệch nhau thì khi phóng điện cũng sẽ lệch nhau, dẫn đến việc hư hỏng trước một ắc quy.

Giải thích thêm về lưu ý thứ 3 ở trên: Sự chênh lệch điện áp trên hai ắc quy đang mắc nối tiếp sẽ xảy ra khi chúng không có cùng tình trạng như nhau (một cũ một mới hoặc cho dù cùng mua nhưng hai ắc quy ở hai lô khác nhau, được sản xuất thời gian khác nhau...có nghĩa là các ắc quy lệch nhau), khi đó đo điện áp trên từng ắc quy sẽ ra kết quả khác nhau. Trong trường hợp này thì cần dùng bộ nạp cho một ắc quy để tạm thời mắc vào hai đầu một ắc quy để nạp cho chúng đầy hoàn toàn.

Tại các nhà máy điện, các trạm phân phối thường sử dụng các hệ thống nhiều ắc quy nối tiếp nhau như vậy để phục vụ điều khiển và đóng cắt. Hệ ắc quy nối tiếp được phụ nạp thường xuyên theo chế độ nạp nổi và theo định kỳ được kiểm tra từng bình một để sẵn sàng phụ nạp hoặc thay thế nếu không đủ thông số. Có những hệ thống hoạt động hàng vài chục năm như vậy mà vẫn chưa bị hỏng - chính vì lý do này mà tôi nghĩ rằng trong dân dụng nếu phụ nạp và có chế độ sử dụng hợp lý cũng sẽ sử dụng được bền như vậy.