تعريف :

منظم شحن البطاريات هو عبارة عن جهاز إلكتروني يقوم بالتحكم في عمل البطارية وحمايتها من الشحن والتفريغ الزائدين، وأيضا حمايتها من قصر الدوائر الكهربائية .

توجد أنواع مختلفة حسب فرق الجهد وشدة التيار المطلوب 12 فولت، 24 فولت، 10 أو 20 أمبري أو أكثر.

مهمة منظم الشحن الرئيسية هي التنظيم والتحكم بشحن البطاريات، فمن أكبر الأشياء التي تضر البطاريات وتنقص من عمرها الافتراضي او تسبب في تلفها هو اما بشحنها زيادة عن حدها الأعلى او انخفاض الشحن أدني من حدها الأدنى.

للمحافظة على البطاريات واعطائها الشحن المناسب في الوقت المناسب مع تنظيم وتحكم بشحنها من الضروري استخدام منظم الشحن

منظم شحن بطاريات الطاقة الشمسية

شارك هذه المقالة لتعم الفائدة

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on pinterest
Share on whatsapp

منظم شحن البطاريات

منظم الشحن

االوظائف والخصائص العامة لمنظم شحن البطاريات

  1. تنظيم شحن البطاريات بدون أضرار ناتجة عن الشحن الزائد أو الفولتية المرتفعة.
  2. دائرة حماية كهربائية للألواح من أضرار ناتجة عن أي ماس كهربائي أو تيار عكسي من البطاريات وتقوم بالفصل أو يتلف الفيوز الداخلي لها عوضا عن اللوح الشمسي.
  3. مصدر للتيار المستمر عوضا عن التوصيل المباشر من البطارية، وأفضلية توصيل الأحمال بالمنظم تتمثل في الحفاظ على البطارية من التفريغ الكامل وحماية البطارية من أضرار تنتج من أي ماس كهربائي بالأسلاك.

أنواع منظم شحن البطاريات

من أقدم أنواع المنظمات وتتميز بشحن ثابت للبطاريات وعندما تصل قيمة فرق الجهد إلى قيمة معينة تعرف بجهد التدوير (الامتصاص أو الشحن الكتلي) يقوم المنظم بفصل الشحن عن البطارية.

 

الفكرة الأساسية لعمل هذا النوع من المنظمات هو سحب قيمة فرق جهد اللوح (مثلا 18 فولت) إلى جهد الشحن للبطارية (مثلا 13 فولت) وأخذ قيمة التيار الذي ينتجه اللوح والمقابلة لقيمة جهد البطارية على شكل نبضة.

المميزات لهذا النوع تتمثل في:

  • تكلفته رخيصة.
  • كفاءته تقارب كفاءة منظم (MPPT) في درجات الحرارة المرتفعة للمناطق الحارة.
  • عملي وسهل البرمجة للمنظومات الصغيرة (نظام 12 فولت) وخفيف الوزن.

عيوب هذا النوع هي:

  • صعوبة إضافة ألواح شمسية والتي تتطلب عرض أكبر للأسلاك المستخدمة بينه وبين الألواح لتقليل الفقد في فرق الجهد وحماية الأسلاك.
  • يتأثر أكثر بالتظليل الجزئي أو الكامل للألواح.
  • لا يضمن حصادا لقدرة الألواح بالكامل حيث أقل فقد يصل إلى 10% في درجات الحرارة المرتفعة وترتفع إلى 20% في درجة 25 درجة مئوية.
  • غير عملي والفقد في الطاقة كبير في حالة المنظومات الكبيرة.

الفكرة الأساسية لهذا النوع هي تتبع أعلى نقطة للقدرة المنتجة من اللوح الشمسي ومنها يقوم المنظم بضبط قيمة فرق الجهد بنفس قيمة جهد الشحن للبطارية وتحويل الفائضة من اللوح إلى تيار يضاف مع التيار الذي ينتجه اللوح لشحن البطارية.

المميزات لهذا النوع تتمثل في:

  • حصاد يصل إلى 100% من قدرة الألواح وخصوصا عند درجات الحرارة المنخفضة.
  • إمكانية توصيل الألواح توالي لزيادة فرق الجهد وتقليل التيار لضمان تقليل الفقد في فرق الجهد على الأسلاك وعند ارتفاع درجة الحرارة.
  • تأثير الظلال الكلية والجزئية على الألواح قليل مقارنة بمنظمات (PWM).
  • عملية وفعالة في حالة المنظومات الكبيرة (24 فولت وما فوق) والفقد في الطاقة قليل جدا.

العيوب:

  • تكلفتها مرتفعة.
  • تقل كفاءتها بارتفاع درجة الحرارة ويتساوى أدائها مع نوع (PWM) عند درجة حرارة 50 درجة مئوية.
  • تحتاج إلى خبرات خاصة للتركيب والبرمجة وبعضها تتطلب تأريض وقواطع كهربائية.
  • وزنها ثقيل مقارنة بمنظمات (PWM).

أنواع منظم شحن البطاريات من حيث التصنيع

النوع الذي ينظم البطاريات على التوالي (Series Type)

  1. هذا النوع يقوم بفصل البطارية عن الدائرة الكهربائية للوحات الخلايا الشمسية عند اكتمال شحن البطارية (12.4 فولت) وارجاعها الى الدائرة مرة أخرى عند انخفاض مستوى الشحن. أيضا يقوم منظم الشحن بفصل الجهاز أو الحمل من البطارية إذا انخفض مستوى الشحن عند التشغيل (11 فولت مثال) ويقوم بإعادتها مرة أخرى إذا ارتفع مستوى الشحن.

النوع الذي يستخدم المعالج الدقيق: (Microprocessor controlled type):

هذا النوع يقوم بالتحكم في عمل البطارية وحمايتها من الشحن والتفريغ الزائدين عن طريق برمجة المعالج الدقيق الذي يتحكم في دوائر إيقاف الشحن أو فصل الحمل أو ارجاعهما.

النوع الذي ينظم البطاريات على التوازي (Parallel Type

هذا النوع يقوم بإعادة جزء كبري من التيار الذي يشحن البطارية عن طريق دائرة قصر إلى لوحات الخلايا الشمسية عند اكتمال شحن البطارية (12.4 فولت) لحمايتها من الشحن الزائد. ويقوم أيضا بإرجاع تيار الشحن إلى الدائرة مرة أخرى عند انخفاض مستوى الشحن.

 

المواصفات الفنية الضرورية في منظم شحن البطاريات

بالنسبة لنوع (PWM) تحدد أقصى قيمة للتيار القادم من الألواح بنفس قيمة تيار شحن البطاريات أو تشغيل الأحمال، ويقاس أقصى وات للألواح بأقصى أمبير لكل لوح (Isc)، بينما لنوع (MPPT) يقاس أقصى وات بضرب أقصى جهد للبطارية (غالبا تعتبر 13 فولت في نظام ربط البطاريات 12 فولت، وتضرب في 2 لنظام 24، و3 لنظام 36، وهكذا..) في أقصى أمبير المحدد في المنظم، وتقل قيمة أقصى قدرة لمنظم (MPPT) عن منظم (PWM)، فمثلا أقصى قدرة لمنظم 20 أمبير هي 260 وات لمنظم (MPPT) بينما 400 وات لمنظم (PWM).

عادة يأتي في اللاصق الموجود على منظم الشحن بجانب أقصى قيمة للتيار التي يتحملها المنظم قيمة نظام جهد ربط البطاريات، فمثلا عندما تكون هذه القيمة v 24/12 يعني أن المنظم يقبل نظام ربط البطاريات بجهد 12 فولت أو 24 فولت، وهكذا.

(مراحل شحن البطاريات الثلاثة + صيانة التسوية) – وسيتم توضيح هذه المراحل في الجزء المتعلق بالبطاريات – وقابلية البرمجة والتعديل بناء على البطارية.

وتكون لنوع (PWM) ضعف جهد الشحن للبطارية، بينما لنوع (MPPT) يفضل أن لا تقل عن 150 فولت إذا كان المنظم يدعم الأربعة أنظمة 12 – 24 – 36 – 48 فولت وخصوصاً الأخير.

معظم منظمات الشحن التقليدية تكون مخصصة لشحن بطاريات ذات سعات محددة (مثلا: منظم 30 أمبير مخصص لشحن بطارية ذات سعة 150 أمبير/ساعة)، ولكن تم إضافة وتطوير هذه الخاصية بالتحكم في الفترة الزمنية اللازمة لمرحلة شحن الامتصاص لدعم شحن سعات أكبر.

تشترطها بعض أنواع البطاريات (البطاريات السائلة/المفتوحة) وبجدول زمني (مرة شهرياً أو كل ثلاثة أشهر مثلا).

وتكون مهمة في الوقت المخصص لعمليات شحن التعويم والامتصاص والتسوية وتحديد نسبة الشحن (SOC).

  1. في بطاريات الطاقة الشمسية الحديثة ذات السعات الكبيرة جدا (أعلى من 400 أمبير/ساعة) يستلزم ربط أكثر من منظم شحن لشحن البطاريات تماما فلابد أن تتوفر هذه الخاصية في المنظمات اللازمة لتحقيق ذلك الغرض، واتسمى هذه الخاصية بوظيفة المزامنة التي تمكن المستخدم من الحصول على أعلى أمبير من كل منظم دون إعاقة.

تمرين عملي ، طريقة توصيل منظم الشحن بالبطاريات

الجانب الأمامي لمنظم شحن البطاریة
خطوات تركيب منظم الشحن:

يعتبر منظم الشحن العقل المدبر لنظام الخلايا الشمسية، لذلك لا بد من أخذ الحذر الكامل عند تركيبه.

الخطوات الآتية ترشح بالترتيب كما هو موضح بالأرقام

توصل البطارية في النقطة 1 مع مراعاة القطبية الصحيحة الموجب مع موجب البطارية والسالب مع سالب البطارية.

توصل لوحات الخلايا الشمسية في النقطة 2 مع مراعاة القطبية الصحيحة الموجب مع موجب لوحة الخلايا الشمسية والسالب مع سالب لوحة الخلايا الشمسية.

يتم توصيل الحمولة في النقطة 3 مع مراعاة القطبية إذا كانت مطلوبة.

فصل المنظم:

عند فصل المنظم يتم أولا فصل الحمولة وثانيا فصل لوحات الخلايا الشمسية وأخيرا فصل البطاريات.

احذر من فصل البطارية وترك لوحات الخلايا الشمسية موصلة مع منظم الشحن؛ لأنه في هذه الحالة قد يتلف فرق جهد لوحة الخلايا الشمسية المنظم

من الأنواع المستخدمة كمنظم لشحن البطاريات

توصيل البطاريات بمنظم الشحن

طريقة:

عند استعمال البطارية بعد شحنها يجب توصيل قطبها الموجب مع القطب الموجب للحمولة وكذلك قطبها السالب للقطب السالب للحمولة – ويجب ملاحظة نظافة الصباعات عند التوصيل وربط الأسالك بحزم وذلك منعاً لتسرب الطاقة والتماس القطبين مع بعضهما البعض.
إذا كانت الحمولة تحتاج إلى 12 فولت لبطاريتين، في هذه الحالة يجب توصيل البطاريتين على التوازي وذلك بتوصيل القطبين المتشابهين في البطاريتين مع بعضهما البعض.
إذا كانت الحمولة تحتاج إلى 24 فولت ففي هذه الحالة يجب توصيل بطاريتين على التوالي وذلك بتوصيل موجب أحدهما بسالب الثانية.
باتباع الطريقة أعلاه يمكن توصيل أي عدد من البطاريات في حالة توالى أو توازي أو توالى– توازي للحصول على الجهد والطاقة المطلوبين.

مثال :

إذا كان لدينا أربع بطاريات كل واحدة 12 فولت ونحتاج إلى 24 فولت لتشغيل الحمولة وكذلك نحتاج إلى سعة جميع الأربع بطاريات، يجب توصيل كل بطاريتين على التوالي وتوصيل المجموعة على التوازي، أو يمكن توصيل كل بطاريتين على التوازي ثم
توصيل المجموعة على التوالي.

 يجب إضافة ماء مقطر إذا هبط مستوى الماء الموزون داخل البطارية عن 10 مم -فوق الألواح – أثناء وبعد الشحن.

 الشحن الزائد يستهلك الحامض بسرعة وبالتالي ألواح الرصاص وبذلك يقلل من عمر البطارية.

 عمر البطارية يعتمد على نوعية البطارية، ولكن إذا اتبعت طريقة الصيانة المذكورة أعلاه يمكن تحقيق أكبر فترة زمنية يمكن الاستفادة منها.
 في السحب من البطارية المشحونة يفضل ألا تزيد الطاقة المسحوبة عن 30 % من سعتها وعليه يجب شحن البطارية كلما نقصت الطاقة فيها إلى 30 % من سعتها وذلك تفادياً لتقليل عمرها.

تقدمك في الدليل
واصل أنت تعلم اليوم أكثر 72%