Реклама
|
Автомобильный аккумулятор: рекристаллизация
- Диагностика технического состояния аккумуляторов после длительного хранения указывает на значительное снижение параметров, падение тока короткого замыкания, снижение напряжения под нагрузкой и потерю емкости. Высокая кристаллизация элементов приводит к повышению внутреннего сопротивления, что ведет к снижению напряжения под нагрузкой.
- Значительный рост кристаллов увеличивает ток саморазряда, вплоть до короткого замыкания между элементами и полного разряда.
- В никель-кадмиевых аккумуляторах возникновение и рост кристаллов дендритов именуется "эффектом памяти" - существенное ухудшение технического состояния, которое в кислотных аккумуляторах приводит к сульфатации пластин аккумулятора. Крупные кристаллы перевести в аморфное состояние исходного металла электродов практически невозможно простыми зарядными устройствами, применение источника тока с повышенным напряжением заряда частично облегчает эту задачу. Применение для восстановления аккумуляторов зарядных устройств с импульсным или циклическим зарядно-разрядным током позволяет восстановить многие типы аккумуляторов, продлить их срок эксплуатации. Своевременная диагностика позволяет выявить ухудшение характеристик с целью принятия мер по сохранению и поддержанию рабочего состояния.
- Предупредить ухудшение технического состояния аккумуляторов можно во время хранения, циклами заряда-разряда через определенное время, рекомендованное заводом-изготовителем. Такая технология поддержания рабочего состояния аккумуляторов требует наличия электроснабжения и отнимает много времени на обслуживание.
- Технология поддержания рабочего состояния аккумуляторов позволяет поддерживать рабочее состояние резервных аккумуляторов в складских условиях, без источников подзарядки в течении длительного времени.
- Устранение условий возникновения крупнокристаллической кристаллизации элементов аккумулятора снижает до рабочего состояния внутреннее сопротивление, устраняются саморазряд и межэлектродные замыкания, повышается напряжение под нагрузкой.
- Главное условие - своевременное устранение возникающих при хранении кристаллов дендритов или сульфатов, чтобы не доводить их до застарелого состояния, своевременно переводя в аморфный металл. Для проведения мероприятий по рекристаллизации элементов аккумуляторов не требуется дополнительная энергия извне, ее достаточно в самом аккумуляторе; при качественной предварительной зарядке емкость аккумулятора может превышать паспортную почти на четверть, запас обусловлен технологическими возможностями производства, и при худшем качестве изготовления емкость всегда не ниже гарантийного значения, указанного в паспортных данных.
-
Основные технические характеристики:
|
Напряжение аккумулятора |
|
6...24В |
Средний ток потребления |
|
35...65мА |
Импульсный ток потребления |
|
200...250мА |
Импульсное напряжение восстановления |
|
25...35В |
Импульсный ток рекристаллизации |
|
1...5А |
Срок хранения |
|
не ограничено |
Температурные условия работы |
|
-20...+25°С |
- Отсутствие зарядно-разрядных циклов снижает скорость образования кристаллов, то есть их образуется меньше в единицу времени, и тем легче их перевести в аморфное состояние при минимальном расходе энергоресурсов.
- Используя энергию аккумулятора, предлагаемое устройство переводит его в импульс тока положительной полярности повышенного напряжения и короткого по времени. Такие импульсы качественно расплавляют возникающие в аккумуляторе при хранении кристаллы с переводом в аморфный металл. Чем выше степень кристаллизации элементов батареи аккумуляторов, тем выше напряжение импульса.
- Отрицательным, разрядным током является ток аккумулятора, используемый на работу схемы, и он не превышает ток саморазряда. Восстановление аккумулятора не является его зарядом или разрядом, а выполняет функции рекристаллизации - устранение кристаллов дендритов или сульфатов. По окончанию времени хранения аккумулятор не требует интенсивной зарядки и восстановления элементов и готов к эксплуатации.
- Принципиальная схема устройства имеет установочные регуляторы для установки мощности, скважности и частоты импульсного тока рекристаллизации в зависимости от напряжения и мощности аккумулятора и времени хранения.
- Схема
- Схема электрическая принципиальная устройства рекристаллизации аккумуляторов приведена на рис.

- В схему устройства входит генератор импульсов на микросхеме таймера DA1 и усилитель импульсного тока на транзисторах VT2, VT3.
- Генератор прямоугольных импульсов на основе интегрального таймера позволяет при минимальном количестве навесных радиодеталей устанавливать параметры прямоугольного импульса в зависимости от типа и технического состояния аккумулятора. Стабильная частота импульсов не зависит от напряжения питания и температуры окружающего воздуха. За счет внешних RC-цепей схемой формируется непрерывная последовательность импульсов. Внешними резисторами устанавливается частота, скважность и длительность рабочего импульса. Времязарядный внешний конденсатор заряжается через цепь резисторов, а разряжается через внутренний разрядный транзистор таймера.
- Ключевые транзисторы усилителя мощности включаются низким уровнем на выходе таймера.
- Микросхема таймера DA1 содержит нижний и верхний компараторы по входу 2 DA1 и 6 DA1 - это необходимо для переключения внутреннего триггера при разных уровнях напряжения на внешнем конденсаторе С2.
- Переключение триггера сопровождается изменением уровня на выходах 3 DA1 и 7 DA1.
- Заряд конденсатора С2 происходит через резисторы R1, R2 со временем намного большим, чем разряд через резистор R3. Диод VD1 позволяет снизить сопротивление разрядной цепи, шунтируя резистор R2. Переменным резистором R2 устанавливается частота генератора, резистором R3 - время паузы между выходными импульсами положительной полярности. Скважность D=(R1+R2)/2R3. Частота зависит от времени полного периода Т=Т1 +Т2, где T1=0,69(R1+R2)C2-время положительного уровня на выходе 3DA1; T2=0,69R3*C2 - время паузы между импульсами положительного уровня. Частота импульсов F=1/T1+T2.
- Цепь из резисторов R5, R6 позволяет выполнять модификацию схемы таймера по входу 5 DA1. Изменение (уменьшение) напряжения на выводе 5 DA1 приводит к изменению частоты выходных импульсов, в данном случае в сторону увеличения, при этом скважность импульсов не меняется - это приводит к уменьшению среднего тока ключевого усилителя на транзисторах и мощности импульса восстановления.
- Питание таймера и внешних цепей выполнено от стабилизатора напряжения на транзисторе VT1 и стабилитроне VD2 с цепью смещения R7.
- Резистор R5 ограничивает микросхему от короткого состояния по входу 5 DA1, СЗ защищает от помех. Светодиод HL1 красного свечения индицирует наличие низкого уровня на выходе 3 DA1, прохождение которого на вход транзистора VT2 через ограничивающий резистор R8 открывает ключевой транзистор VT3. Резисторы R9, R10 в цепях смещения баз транзисторов позволяют установить минимальный ток покоя выходного транзистора.
- Импульс низкого уровня, усиленный транзисторами, создает на выходной обмотке 2 трансформатора Т1 импульс тока повышенного напряжения, который через импульсный диод VD4 поступает на аккумулятор GB1. При наличии на пластинах аккумулятора кристаллизации, каждый последующий импульс тока расплавляет кристалл с мощностью до одного киловатта. Это приводит кристалл в аморфное состояние, почти вся энергия импульса расходуется на рекристаллизацию, нагрева аккумулятора не происходит. Большая пауза между импульсами восстановления не ведет к существенному нагреву выходного транзистора.
- Цепь VD3, R11, С4 устраняет импульсы обратного хода при прекращении рабочего тока в обмотке 1 трансформатора Т1. Резистор R11 нагрузочный, конденсатор С4 снижает уровень помех при переключениях диода VD3.
- Светодиод HL2 указывает на правильную полярность подключения устройства к аккумулятору GB1.
- Конденсаторы С1, С5 в цепях питания сглаживают пульсации импульсного тока (это заметно по неравномерному свечению светодио-да HL2 при восстановлении аккумулятора с высоким внутренним сопротивлением), происходит кратковременное снижение напряжения на зажимах аккумулятора.
- Предохранитель выбран на большой ток, применение слаботочного предохранителя приводит к его перегоранию при интенсивном режиме восстановления аккумулятора.
- Наличие индуктивности L1 устраняет гашение импульса тока рекристаллизации емкостью конденсатора С5, индуктивность катушки 20 мкГн - 50 витков провода ПЭЛ-0,2 на ферритовом стержне диаметром 2,5 мм.
- Работа устройства
- Правильно собранное устройство начинает работать сразу. При подключенном аккумуляторе напряжением от 6 до 24 В, в разрыв положительной шины питания временно включить амперметр на ток в 1 А, замкнув резистор R9, уточнить ток питания, который не должен превышать 30 мА. Далее резистором R2 установить частоту генератора в зависимости от времени хранения аккумулятора и его срока эксплуатации: F=Tx+Q/K, где Тх - время хранения (лет), Q - время эксплуатации (лет), К - поправочный коэффициент (К=20). К примеру, при времени хранения два месяца и времени эксплуатации три года частота генератора выставляется примерно в 0,1 Гц. Это довольно большая частота, на новом аккумуляторе частота следования импульсов существенно ниже.
- Резистор R3 позволяет установить время импульса восстановления в зависимости от емкости аккумулятора. Максимальной емкости соответствует аккумулятор в 100 А/ч, минимальной - в 1-2 А/ч.
- Резистор R6 позволяет модифицировать схему в зависимости от времени эксплуатации аккумулятора: в верхнем положении движка срок эксплуатации более 3-х лет, в нижнем - новый аккумулятор.
- При смене типа и напряжения аккумулятора регулировку схемы выполнить повторно.
- Аккумулятор подключается к схеме многожильным проводом в изоляции сечением 2 мм с зажимами типа "Крокодил". Ручки резисторов частоты, емкости и мощности выведены на переднюю панель прибора, светодиоды индикации закреплены в отверстиях диаметром 5 мм. Гнездо Х1 предназначено для дополнительной подзарядки аккумулятора от сетевого адаптера соответствующего напряжения.
- Радиокомпоненты в схеме установлены общепринятые и недефицитные.
- Трансформатор Т1 согласующий от трансляционного динамика с коэффициентом трансформации более десяти. Низкоомная обмотка включена в цепь коллекторов транзисторов. На выходной транзистор необходимо установить алюминиевый радиатор размерами 50*20*20 мм.
- Для ускоренного восстановления аккумуляторов, в течении нескольких часов, рекристаллизацию аккумулятора проводят как с длительным сроком эксплуатации.
- Перед установкой аккумулятора на длительное хранение следует выполнить профилактические работы с полной зарядкой.
-
Если вам понравился
наш сайт
сообщите о нем
своему другу:
|
|