В результате неправильной эксплуатации аккумуляторных батарей их пластины пассивируются и выходят из строя. Тем не менее, известен способ восстановления таких батарей ассиметричным током (при соотношении зарядной и разрядной составляющих этого тока 10:1 и соотношении импульсов этих составляющих 1:2). Этот способ позволяет активизировать поверхности пластин старых аккумуляторов и производить профилактику исправных [ 2 ].
Рис. 1. Зарядка аккумуляторной батареи ассиметричным током
На Рис. 1 представлена схема заряда аккумулятора ассиметричным током рассчитанная на работу с 12 В аккумуляторной батареей и обеспечивает импульсный зарядный ток 5 А и разрядный – 0,5 А. Она представляет собой регулятор тока, собранный на транзисторах VT1…VT3. Питается устройство переменным током напряжением 22 В (амплитудное значение 30 В). При номинальном зарядном токе напряжение на заряженной аккумуляторной батарее составляет 13…15 В (среднее напряжение 14 В).
За время одного периода переменного напряжения формируется один импульс зарядного тока (угол отсечки а = 60ْ ). В промежутке между зарядными импульсами формируется разрядный импульс через резистор R3, сопротивление которого подбирается по необходимой амплитуде разрядного тока. Необходимо учитывать, что суммарный ток зарядного устройства должен составлять 1,1 от тока заряда аккумулятора, так как при заряде резистор R3 подключен параллельно батарее и через него течет ток. При использовании аналогового амперметра, он будет показывать около одной трети от амплитуды импульса зарядного тока. Схема защищена от короткого замыкания выхода.
Заряд аккумулятора ведут до тех пор, пока наступит обильное газовыделение (кипение) во всех банках, а напряжение и плотность электролита будут постоянными в течение двух часов подряд. Это является признаком окончания заряда. Затем следует произвести уравнивание плотности электролита во всех банках и продолжить заряд в течение примерно 30 минут для лучшего перемешивания электролита.
Во время заряда аккумуляторной батареи следует следить за температурой электролита и не допускать ее превышения: 45ْ С в умеренных и холодных зонах и 50ْ С в теплых и жарких влажных зонах климата.
Так как при заряде кислотных аккумуляторов выделяется водород, следует проводить заряд аккумуляторов в хорошо проветриваемых помещениях, при этом не следует курить и пользоваться источниками открытого огня. Образовавшаяся гремучая смесь обладает большой разрушительной силой.
(Выделяющийся при кипении электролита газ переносит капельки кислоты, которые, попадая в органы дыхания, на слизистую оболочку глаз, кожу, разъедают их, так что зарядку аккумуляторных батарей лучше производить на открытом воздухе вне помещения – UA9LAQ).
Литература:
- Батарейки и Аккумуляторы. Серия “Информационное издание”. Выпуск 1. “Наука и Техника”, Киев, 1995, стр. 30…31.
- Деордиев С. С. Аккумуляторы и уход за ними. Техника, Киев, 1985
P.S. Тема актуальна для всех, кто пользуется автономным питанием повышенной мощности, для передвижных (мобильных) радиостанций, участников радиоэкспедиций и “Полевых дней”. Транзисторы VT2 и VT3 лучше установить на теплоотводы с достаточной площадью поверхности. Мощные низкоомные резисторы лучше изготовить из медной проволоки, намотав ее на каркас из негорючего тугоплавкого материала. Возможен вариант изготовления таких резисторов из провода высокого сопротивления или применение мощных низковольтных ламп накаливания. Поскольку у последних сопротивление - величина переменная, то они, с одной стороны, могут являться причиной нестабильности порога срабатывания защиты, с другой, при последовательном включении, будут являться (дополнительными) стабилизаторами тока (здесь: тока зарядки).
Для герметизированных аккумуляторов с гелевым электролитом, наряду с циклическим щадящим режимом зарядки током постоянного значения, используют режим плавающего тока зарядки при постоянном напряжении, при этом, необходимо устанавливать напряжение 2,23…2,3 В в расчете на элемент батареи, что в пересчете, например, на 12-вольтовую аккумуляторную батарею составит: 13,38…13,8 В. При изменении температуры от минус 30ْ С до плюс 50ْ С напряжение заряда может изменяться от 2,15 до 2,55 В на элемент. При температуре 20ْ С при использовании аккумуляторной батареи в буферном режиме, напряжение на ней должно находиться в пределах 2,3…2,35 В на элемент. Колебание напряжения (например, при изменении нагрузки на комбинированный источник питания с “буферной” батареей) не должно превышать плюс/минус 30 мВ на элемент. При зарядном напряжении более 2, 4 В на элемент следует применять меры для ограничения тока заряда до максимум 0,5 А на каждый ампер – час емкости.
При использовании батареи в буфере со стабилизатором напряжения, напряжение на выходе последнего следует выбирать таким образом, чтобы оно не превышало напряжения свежезаряженной батареи, например, 14,2 В для 12 – вольтовой с учетом падения напряжения на разделительном (между стабилизатором и батареей) диоде, который следует выбирать с запасом на максимальный ток нагрузки и зарядный ток аккумуляторной батареи (если не исключена возможность подключения разряженной батареи).
Диод должен иметь максимально возможное обратное и минимально возможное прямое сопротивления для обеспечения, соответственно, минимальной разрядки батареи через отключенный от сети стабилизатор и минимального падения напряжения зарядки при смене нагрузки как указано выше. Хорошо здесь подходят мощные диоды с барьером Шоттки.
Изложенные выше принципы, в большинстве своем, приемлемы и для миниатюрных некислотных аккумуляторов, но там другие напряжения и токи.
Несколько слов о регенерации гальванических элементов
Рис. 2. Зарядка гальванических элементов ассиметричным током
В [ 1 ] приведена простая схема зарядки гальванических элементов ассиметричным током, когда ко вторичной обмотке понижающего трансформатора подключаются два диода по схеме однополупериодного выпрямления положительного и отрицательного напряжения. Последовательно с одним диодом включен двухваттный резистор сопротивлением 13 Ом (для прямого тока зарядки), последовательно с другим, включенным в противоположной полярности, – такой же резистор, но сопротивлением 100 Ом, для обеспечения разрядного тока. Обе цепи подключены к гальваническому элементу или батарее из них. (Рис. 2). Величиной напряжения, подаваемого на вход выпрямителей или величиной номиналов резисторов в имеющейся пропорции можно синхронно изменять ток заряда и разряда гальванических источников тока. Соотношение зарядного тока к разрядному здесь 10:1, отношение длительности импульсов 1:2. Как указано в [ 1 ] устройство позволяет активизировать батарейки от часов и старые малогабаритные аккумуляторы. Причем заряд первых должен осуществляться током не более 2 мА и длиться не более 5 часов.
Я, в свое время, применял “плавающий” способ зарядки гальванических элементов, который позволил мне эксплуатировать пару лет три 9 – вольтовых комплекта элементов 316 “Прима” и, в общей сложности 4 года, когда из трех комплектов “дожили” элементы сведенные в один. Элементы были взяты новыми: буквально через две недели после выпуска оказались у меня, был проведен предварительный отбор на идентичность и продуман порядок эксплуатации. Выбранный мной режим зарядки обеспечивал зарядный ток в течении 12…15 часов от стабилизированного блока питания с выходным напряжением 9,6 В, т.е., 1,51 В на элемент (можно до 1,52…1,53 В). Такой режим не дает элементам нагреваться при зарядке, а это значит, что элементы долго не высыхают. Эксплуатация батареи производилась в СВ-радиостанции с выходной мощностью до 1 Вт (ВИС-Р). Элементы в разряженном состоянии не хранились, эксплуатация проводилась в буфере (стабилизатор плюс батарея) в стационарных условиях и в походных, после возвращения из которых, батарея (внутри станции) снова возвращалась на место: к стабилизатору.
Виктор Беседин (UA9LAQ)
