Меню

Зарядное устройство переменного тока для аккумуляторов

Зарядное устройство переменного тока для аккумуляторов

Для зарядки свинцово-кислотных батарей используются специальные устройства, подающие постоянный ток. Корректно подобранное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора обеспечивает восстановление емкости и продлевает срок эксплуатации источника питания. Оборудование выбирается по типу и емкости используемой батареи, а также по ряду дополнительных параметров.

Зарядное устройство для аккумулятора автомобиля.

Разновидности существующих зарядных устройств

Зарядные устройства для аккумуляторных батарей машин подразделяются на 3 категории:

  1. Стандартные, оснащенные трансформатором переменного тока, работающим совместно с полупроводниковым выпрямительным блоком. Из-за использования трансформатора изделия имеют повышенный вес и увеличенные размеры корпуса. Оборудование используется на станциях технического обслуживания автомобилей или для зарядки промышленных батарей.
  2. Импульсные зарядные блоки, характеризующиеся уменьшенными габаритами. В конструкции применяется инверторный преобразователь, защищенный предохранительным блоком (для разрыва цепи в случае превышения нагрузки или короткого замыкания). Оборудование используется в гаражах для самостоятельной зарядки автомобильных или мотоциклетных АКБ.
  3. Комбинированные установки, позволяющие запускать силовой агрегат автомобиля от внешней сети. В конструкции устройства предусмотрен конденсаторный блок, накапливающий импульс электроэнергии, достаточный для проворачивания вала двигателя стартером. На корпусе установлены переключатели рабочих параметров и контрольные приборы.

Какое зарядное устройство выбрать

Выбор оборудования осуществляется на основе технических параметров аккумулятора, установленного на автомобиле. Рекомендуется ознакомиться с дополнительными режимами, которые поддерживаются зарядными блоками. Если владельцу не требуются функции десульфатации и ускоренной зарядки, то можно снизить затраты, приобретя оборудование с упрощенной конструкцией.

Напряжение аккумулятора 6, 12, 24 В

Применяемые на автомашинах источники постоянного тока разделяются на 3 категории по значению напряжения на клеммах:

  1. Батареи 6 В используются на части автомобилей и мотоциклов, выпущенных до начала 50-х гг. прошлого столетия. Источники питания с пониженным до 6 В напряжением ограничено встречаются на моторных лодках и малогабаритной сельскохозяйственной технике.
  2. Аккумуляторы 12 В стандартно применяются на легковых автомобилях.
  3. Источники питания 24 В собираются из 2 стандартных батарей, соединенных по последовательной схеме. Конструкция используется на грузовой технике и автобусах для упрощения процедуры запуска силового агрегата.

При выборе зарядного блока необходимо учесть допустимое напряжение, которое указывается на корпусе или в документации. Встречаются устройства с плавной или ступенчатой регулировкой напряжения. При подключении зарядки с недостаточными характеристиками происходит перегрев и разрушение устройства.

Тип заряжаемой батареи

На автомобилях используются свинцово-кислотные источники нескольких разновидностей:

  • сурьмянистый и малосурьмянистый аккумуляторы, требующие постоянного контроля уровня электролита;
  • изделия кальциевого типа, обладающие пониженным расходом воды и уменьшенным саморазрядом;
  • гибридные батареи, не допускающие скачков напряжения в цепи зарядки;
  • устройства AGM и GEL (с загущенным электролитом), требующие применения специального зарядного оборудования.

Схема AGM аккумулятора.

Подбираем емкость аккумулятора

При выборе модели зарядного устройства учитывается емкость источника постоянного тока, установленного на машине. Рабочие характеристики блока должны превышать емкость батареи на 15-20%, что обеспечивает усиленную надежность при работе. Рекомендуется приобретать зарядку с увеличенным запасом, что позволит заряжать батареи повышенной емкости.

Какой должен быть ток заряда

При зарядке стандартных кислотных батарей ток в цепи зарядки составляет 10% от значения емкости источника постоянного тока. Рекомендуется приобретать оборудование с запасом мощности, позволяющее заряжать батареи с увеличенной емкостью. Применение зарядных блоков с увеличенной мощностью позволяет снизить нагрузку на преобразователь напряжения и выпрямительный модуль, что положительно влияет на надежность оборудования.

Контроль за уровнем заряда

Блок автоматического контроля обеспечивает автоматизацию процесса зарядки, владельцу не требуется присутствовать рядом с оборудованием и вручную корректировать параметры тока или напряжения.

При коммутации разряженного аккумулятора на клеммы подается ток с повышенным значением, которое затем плавно снижается. После достижения требуемого значения напряжения зарядка автоматически прекращается, что позволяет избежать перезарядки и разрушения электродов батареи.

Популярные модели зарядок

Базовое оборудование с ручной корректировкой параметров тока или лишенное регуляторов:

  1. Устройство Калибр УЗ-20А оснащается металлическим кожухом с вентиляционными отверстиями, внутри установлен электрический вентилятор для улучшения циркуляции воздушных масс.
  2. На фронтальной панели предусмотрен тумблер для выбора напряжения внешней цепи (12 или 24 В) и имеется контрольный аналоговый амперметр. Схема зарядного блока рассчитана на ток до 20 А, производитель допускает подключение аккумуляторов емкостью 10-300 А*ч.
  3. Блок Patriot BCI-22V отличается от УЗ-20А улучшенными рабочими характеристиками, допускается подключение батарей емкостью до 400 А*ч. В конструкции предусмотрен переключатель режимов (12 или 24 В), установлен ручной корректор силы тока в цепи зарядки.
  4. Установка Сонар УЗ 20703П отличается использованием выпрямительного блока с пониженными характеристиками, максимальный ток в цепи составляет 15 А (ограничен плавким предохранителем). Оборудование работает только с батареями напряжением 12 В, поддерживается функция 2-этапной зарядки. Пользователь может вручную скорректировать силу тока, предусмотрены контрольные индикаторы и стрелочный амперметр.
  5. Блок зарядки аккумуляторов Орион PW 265 отличается уменьшенными габаритами и массой. В схеме установлен предохранитель, ограничивающий ток зарядки значением 7 А, допускается подключение свинцовых аккумуляторов емкостью от 4,5 А*ч (напряжением 12 В). Электронный контроллер защищает оборудование от ошибочного подключения, коротких замыканий и перегрева. Предусмотрено автоматическое снижение токовых параметров на завершающем этапе зарядки.
  6. Компактный зарядный блок Kolner KBCH4 предназначен для зарядки батарей напряжением 12 В. Оборудование оснащается упрощенным трансформатором, сила тока в цепи не превышает 4 А. На фронтальной части кожуха предусмотрены контрольные диоды, отображающие ход зарядки. Амперметр конструкцией не предусмотрен, для переноски применяется рукоятка, выполненная в виде единой детали с пластиковым корпусом.
  7. Изделие Вымпел 32, оборудованный металлическим кожухом, поддерживает зарядку батарей с жидким или загущенным электролитом емкостью до 400 А*ч. Изделие оснащено контроллером, снижающим токовую нагрузку в конце процедуры зарядки. В конструкции блока предусмотрен вентилятор принудительного охлаждения, установлен плавкий предохранитель (номинал 20 А) и используется термическое защитное реле.

Блок Smart Power SP-8N.

Среди автоматических зарядных устройств наибольшее распространение имеют устройства:

  1. Блок Smart Power SP-8N, разработанный для зарядки автомобильных элементов питания напряжением 12 В. Оборудование поддерживает совместную работу с аккумуляторами емкостью от 4 до 160 А*ч, предусмотрен предохранитель, отсекающий подачу питания при повышении силы тока до 8 А. Микропроцессор обеспечивает ступенчатую зарядку, предусмотрено переключение рабочих функций. Зарядное устройство поддерживает режим десульфатации, используемый для восстановления емкости малосурьмянистых и сурьмянистых батарей.
  2. Устройство Орион 57 оснащается монохромным дисплеем, на котором отображаются рабочие параметры. Оборудование предназначено для зарядки батарей напряжением 6 или 12 В, предусмотрены индивидуальные регуляторы силы тока (в диапазоне 0,8-20 А) и напряжения (в интервале 7,4-18 В). В конструкции применены зажимные клеммы, допускается коммутация аккумуляторов емкостью до 200 А*ч. Прибор оснащен защитой от перегрева и переполюсовки, допускается использовать устройство как вольтметр или амперметр.
  3. Блок Кедр Авто 10 относится к устройства комбинированного типа, обеспечивающим автоматическую или ручную зарядку (выбирается при помощи тумблеров на фронтальной панели). Электронный блок поддерживает режим зарядки током силой до 10 А, затем устройство плавно снижает токовую нагрузку. Предусмотрена функция десульфатации, использование усовершенствованных трансформаторов и электроники позволило снизить вес изделия до 600 г.
  4. Компактный блок Стек MXS3.8 оснащен электронным контроллером, поддерживающим 7-ступенчатую зарядку батарей напряжением 12 В. Устройство отличается использованием пластикового корпуса с защитой от проникновения влаги и пыли. Ток в цепи зарядки ограничен значением 3,8 А, допускается подключение свинцовых батарей емкостью до 130 А*ч. За счет использования ступенчатой зарядки скорость восполнения емкости снижена, имеется дополнительный режим десульфатации батареи.
  5. Зарядное устройство Quattro Elementi i-Charge 10 отличается использованием индикаторного цветного сенсорного экрана. В конструкции предусмотрена защита от перегрева и перегрузки (допускается ток силой до 6,5 А). Для настройки рабочих параметров используются сенсорные кнопки на дисплее, рядом с виртуальными клавишами отображается значение регулируемого параметра. Оборудование поддерживает зарядку кислотных батарей напряжением 12 В и емкостью не более 100 А*ч.
  6. Компактное импульсное изделие Fubag Micro 80/12 оснащено влагозащищенным корпусом из ударопрочного пластика. На верхней части кожуха расположены сигнальные светодиоды и установлена кнопка выбора рабочих режимов. Зарядный блок поддерживает подсоединение батарей емкостью 3-80 А*ч, допускается зарядка источников питания с загущенным электролитом (тип GEL). Имеются дополнительные функции зимней зарядки и автоматического десульфатирования.

Среди зарядных устройств с возможностью пуска мотора наиболее востребованы изделия:

  1. Блок Орион 66, рассчитанный на напряжение 12 В, сила тока в цепи во время прокручивания мотора стартером достигает 185 А. В конструкции предусмотрен конденсаторный блок с увеличенной емкостью, обеспечивающий запас энергии для нескольких попыток запуска. На фронтальной крышке расположен аналоговый амперметр, предусмотрен штекер стандарта USB для восполнения емкости батарей электронного оборудования (сотовые телефоны, планшеты).
  2. Переносной агрегат Telwin Leader 150 Start – способен выдать ток силой до 140 А. Изделие позволяет коммутировать батареи емкостью до 250 А, на фронтальной панели размещается аналоговый амперметр. Предусмотрены переключатели режимов работы, в конструкции установлена защита от ошибочного подключения и короткого замыкания.
  3. Установка Fubag Force 420 – оснащается корпусом с увеличенными габаритами, что привело к росту массы до 23 кг. Устройство обеспечивает подачу импульса тока силой до 360 А, что позволяет запускать бензиновые и дизельные двигатели. Оборудование перемещается при помощи рукоятки, нижняя часть кожуха оснащается колесами (передние ролики – поворотными опорами). Выпрямительный блок допускает подключение аккумуляторных батарей свинцово-кислотного типа емкостью от 50 до 800 А*ч.
  4. Блок Wester CHS360 – отличается от оборудования Force 420 цветом корпуса и применением колес увеличенного диаметра, что позволяет перемещать установку по неровной дороге. Изделие поддерживает 4 рабочих режима, предусмотрен контрольный амперметр.
  5. Орион 80 – отличается сниженными параметрами пускового тока (до 110 А), оборудование предназначено для запуска малолитражных моторов легковых автомобилей и мотоциклов. В конструкции предусмотрена дублированная защита от перегрева. Установка оснащена пластиковым корпусом со стационарной рукояткой для переноски.
  6. Прибор Тамбов ЗПУ135 – оснащен конденсаторным блоком, дающим импульс пускового тока силой 170 А, между повторными попытками требуется выдержать паузу не менее 90 секунд. На фронтальной панели расположен амперметр и находятся коммутационные клеммы. Устройство оснащается металлическим корпусом, масса установки – 8 кг. Для переноски используется откидная ручка.
Читайте также:  Huawei mediapad m3 btv dl09 аккумулятор

Рейтинг лучших зарядных блоков составляется на основе отзывов владельцев. Следует учитывать, что на рынок постоянно выходят новые модификации устройств. Это приводит к изменению позиций зарядных блоков в рейтинге. При покупке следует ориентировать как на отзывы пользователей, так и на требуемые технические характеристики.

Источник



Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов.

Трансформаторные ЗУ для автомобильных аккумуляторов с высоким КПД: простейшие на гасящих конденсаторах, а также импульсные на тиристорах, симисторах и мощных полевых транзисторах.

Для начала давайте разомнёмся и забудем про такой параметр, как КПД. Предположим, что есть острое желание зарядить автомобильный АКБ, но нет возможности ввиду полного отсутствия зарядки. Также сделаем предположение, что в хозяйстве затерялись: лампа накаливания на 220 вольт, диодный мост с допустимым током, превышающим ток, при котором мы будем заряжать аккумулятор, либо, на худой конец, просто силовой (выпрямительный) диод с таким же допустимым током и максимальным обратным напряжением — не менее 300В.

Рис.1

Спаяв схему, приведённую на Рис.1 слева, и озадачившись соблюдением техники безопасности, а также полярности подключения ЗУ к АКБ, получаем вполне себе работоспособное устройство, обеспечивающее нормированный и постоянный ток заряда подопечного аккумулятора.
Поскольку 220 вольт — это действующее значение переменного напряжения сети, то силу тока, протекающую через АКБ можно рассчитать по простой формуле:
Iзар(А) = Pламп(Вт) / (220 — Uакб)(В) ≈ Pламп(Вт) / 220(В) .
Параллельное соединение двух ламп — удваивает зарядный ток, трёх — утраивает и т. д. до разумной бесконечности.
Схема, изображённая на Рис.1 справа, выдаёт ток, вдвое меньший по сравнению с предыдущей.
Большим преимуществом приведённых схем является возможность зарядки любых аккумуляторов, независимо от собственных значений их напряжений.

Ещё одна простая и бюджетная схема зарядного устройства для аккумулятора с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч представлена на Рис.2.

Зарядное устройство на гасящих конденсаторах

Рис.2

Устройство состоит из понижающего трансформатора Т1 и мощного выпрямителя, собранного на диодах VD2-VD5. Установка зарядного тока производится переключателями S2-S5, при помощи которых в цепь питания первичной обмотки трансформатора подключаются гасящие конденсаторы C1-C4.
Благодаря кратному «весу» каждого переключателя, различные комбинации позволяют ступенчато регулировать ток зарядки в пределах 1–15 А с шагом 1 А. Этого достаточно для выбора оптимального тока зарядки.

В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 кв. см.

Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.

В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.
Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также отличающиеся низким собственным энергопотреблением.

Одними из первых импульсных ЗУ, появившихся на рынке, были тиристорные устройства.
Вообще, тиристор — это прибор достаточно капризный и требующий для надёжной работы соблюдения определённого набора условий. Именно поэтому — большинство простейших схем, приведённых в различных источниках, грешат не очень стабильной работой и необходимостью подбора элементов.

Зарядное устройство на тиристоре

Из числа удачных простых разработок можно привести схему тиристорного зарядного устройства из книги уважаемого Т. Ходасевича «Зарядные устройства», многократно повторённую многочисленной радиолюбительской братвой и изображённую на Рис.3.

Рис.3

Вот что пишет автор:

Зарядное устройство позволяет заряжать авто аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, содействует продлению срока службы батареи.
Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI. VD4.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.
Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Конденсатор С2 — К73-11, ёмкостью от 0,47 до 1 мкФ, или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
Предохранитель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 А либо автомобильный биметаллический на такой же ток. Диоды VD1. VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью возле 100 см*. Для улучшения теплового контакта устройств с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е. Проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
В приборе может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (к примеру, при 24. 26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

Несмотря на популярность и работоспособность приведённый схемы, при функционировании устройства многие отмечают нехарактерное гудение трансформатора на частотах, отличных от 100 Гц. Связано это с отсутствием чётких и быстрых фронтов/спадов у сигналов, поступающих на управляющий вход тиристора при его включении/выключении, что в свою очередь создаёт условия для возникновения процессов генерации в нагрузке.

Несколько лучше и надёжнее работают импульсные зарядные устройства, в которых коммутирующий элемент выполнен на симметричном (двухполярном) аналоге тиристора — симисторе.
На Рис.4 приведена схема подобного устройства из вышеупомянутой книги Т. Ходасевича.

Зарядное устройство на симисторе

Рис.4

Описываемое ниже простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от 0 до 10А и может быть использовано для зарядки различных аккумуляторов на напряжение 12В.
В основу устройства положен симисторный регулятор с маломощным диодным мостом VD1-VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом её полупериоде начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединённые резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде — через те же R1 и R2, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется лишь полярность его зарядки. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1.При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.
Общеизвестно, что управление симистором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса.
Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора. В описываемом зарядном устройстве такими резисторами являются резисторы R3 и R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочерёдно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора.
Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Этот же резистор формирует импульсы разрядного тока, которые продлевают срок службы АКБ.

Читайте также:  Заряжать аккумулятор через ибп

Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12В мощностью 10Вт.
При изготовлении трансформатора задаются следующими параметрами: напряжением на вторичной обмотке 20В при токе 10А.

Несколько упростить описанное выше устройство можно применив в его высоковольтной части динистор (Рис.5).

Рис.5

Данную схему с диаграммами мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Поэтому повторяться не буду, скажу лишь, что наличие снабберной цепи, показанной на схеме синим цветом — обязательно. В качестве нагрузки выступает первичная обмотка сетевого трансформатора.

В современных зарядных устройствах в качестве переключающего (регулирующего) элемента практически повсеместно используются мощные полевые транзисторы. Одно из подобных устройств было подробно описано в журнале Радио №5 2011г на странице 44.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Блок управления зарядным устройством представляет собой импульсный генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 (см. схему на рис. 6) и позволяющий регулировать скважность импульсов, буферный усилитель — инвертор на элементах DD1.3 и DD1.4 и переключающий регулирующий элемент — полевой транзистор VT1.
При указанных на схеме номиналах элементов частота генератора — около 13 кГц. Так как сопротивление открытого канала транзистора VT1 очень мало (0,017 0м) и работает он в переключательном режиме, при токе зарядки до 5 А транзистор практически не нагревается — рассеиваемая тепловая мощность не превышает 0,55 Вт.
В качестве понижающего использован сетевой трансформатор габаритной мощностью 150 Вт с вторичной обмоткой, обеспечивающей постоянное напряжение 16. 17 В на конденсаторе С1 и зарядный ток до 6 А.
Выпрямительный мост собран на диодах Шоттки, VD1 — сдвоенный SBL4045PT, a VD2 и VD3 — одиночные 10TQ045.
Если вторичную обмотку сетевого трансформатора намотать с отводом от середины, число диодов в выпрямителе и тепловыделение от них можно уменьшить вдвое.
Чертёж платы представлен на Рис.7.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Описанный узел управления также можно использовать в осветительных и нагревательных приборах, для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей. При этом питающее напряжение устройств можно варьировать в широких пределах, определяемых максимально допустимыми параметрами для переключательного транзистора и, конечно же, выпрямителя. В частности, используемый в узле транзистор IRFZ46N имеет максимальную рассеиваемую мощность 107 Вт, максимальный ток через канал 53 А, максимальное напряжение сток—исток 55 В. Возможна его замена транзистором IRFZ44N.
Предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность от нуля до максимального значения, а регулирующий транзистор не нуждается в эффективном отведении тепла при увеличении тока нагрузки до 5 А.

В результате длительной или неправильной эксплуатации автомобильных аккумуляторов пластины их могут сульфатироваться, что приводит к их деградации и последующему выходу из строя. Известен способ восстановления таких батарей методом заряда их «ассиметричным» током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбирается 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.

Зарядное устройство и восстановление аккумулятора

На Рис.8 приведено простое зарядное устройство, рассчитанное на использование вышеописанного способа. Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А (используется для ускоренного заряда). Для восстановления и тренировки аккумуляторов лучше устанавливать импульсный зарядный ток 5 А. При этом ток разряда будет 0,5 А. Разрядный ток определяется величиной номинала резистора R4.
Схема выполнена так, что заряд аккумулятора производится импульсами тока в течение одной половины периода сетевого напряжения, когда напряжение на выходе схемы превысит напряжение на аккумуляторе. В течение второго полупериода диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через нагрузочное сопротивление R4.
Значение зарядного тока устанавливается регулятором R2 по амперметру. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает и через резистор R4 (10%), то показания амперметра РА1 должны соответствовать 1,8 А (для импульсного зарядного тока 5 А), так как амперметр показывает усредненное значение тока за период времени, а заряд производится в течение половины периода.
В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае случайного исчезновения сетевого напряжения. В этом случае реле К1 своими контактами разомкнет цепь подключения аккумулятора. Реле К1 применено типа РПУ-0 с рабочим напряжением обмотки 24 В или на меньшее напряжение, но при этом последовательно с обмоткой включается ограничительный резистор.

Для устройства можно использовать трансформатор мощностью не менее 150 Вт с напряжением во вторичной обмотке 22. 25 В.
Измерительный прибор РА1 подойдет со шкалой 0. 5 А (0. 3 А), например М42100. Транзистор VT1 устанавливаются на радиатор площадью не менее 200 кв. см, в качестве которого удобно использовать металлический корпус конструкции зарядного устройства.

Источник

Зарядка Свинцово-Кислотных АКБ Асимметричным Током

Приветствую всех читателей канала! Сегодняшняя статья посвящена зарядному устройству для свинцово-кислотных аккумуляторов, которое использует асимметричный ток. Ещё такое зарядное устройство известно под названием « реверсное ». Тема эта довольно старая и есть разные схемные реализации данного процесса.

Но начнём с того, когда такое зарядное устройство целесообразно использовать, и в чём заключается принцип его действия. Зарядку асимметричным током используют в качестве профилактики для свинцово-кислотных АКБ от сульфатации или для уже частично сульфатированных аккумуляторов. Всё конечно зависит от степени « убитости » аккумулятора. А принцип довольно простой — на аккумулятор подаются положительные импульсы постоянного напряжения, которые его заряжают, а в перерывах их следования подключается нагрузка — мощный резистор или лампа накаливания. Асимметричный, или реверсивный, ток определяется наличием обратной амплитуды, иными словами, в каждом цикле он меняет своё направление. Количество электричества, протекающего при прямой полярности, больше, чем при обратной, что и обеспечивает заряд аккумулятора.

И ещё заряд аккумулятора реверсивным током дает возможность управлять восстановительными реакциями и структурными изменениями активного материала электродов. Меняя соотношения между зарядными и разрядными импульсами, а также изменяя их амплитуду, можно получать кристаллы сульфата свинца различных размеров и форм. Это позволяет увеличить пористость и суммарную площадь действующей поверхности электродов.

В некоторых подобных схемах в качестве коммутационного элемента, обеспечивающего переключение аккумулятора с заряда на разряд предлагается использовать электромагнитные реле. Но я не думаю, что это целесообразно с практической точки зрения, потому как контакты реле, особенно при значительных токах быстро придут в негодность. Практическая схема, где в качестве переключающих ключей используются транзисторы, показана на рисунке ниже. Это первый вариант схемы, которая предназначена для работы с внешним источником питания. В моём случае испытания проводились с лабораторным блоком питания , который ограничивал зарядный ток на уровне 5 А , а в качестве нагрузки использовалась двадцати-ваттная лампа накаливания 12 В .

Схема работает от внешнего источника питания, которым обеспечивается зарядный ток для аккумулятора. Пока так. Хотелось бы узнать мнения радиолюбителей, кто занимался данным вопросом, особенно что касается длительности продолжительности зарядки и разрядки. А в дальнейшем схему можно доработать до полностью самостоятельного устройства с автоматическим отключением.

Генератор прямоугольных импульсов построен на базе таймера LM555 ( NE555 , КР1006ВИ1 ), который питается от стабилизатора напряжения DA1 . Длительность высокого и низкого напряжения на выходе 3 таймера можно задавать переменным резистором R2 . Вот примерные соотношения времени длительности высокого/низкого уровней, в зависимости от разброса параметров электронных компонентов:
• среднее положение движка переменного резистора R2 — 40 сек и 10 сек ;
• крайнее верхнее положение движка переменного резистора R2 — 30 сек и 30 сек ;
• крайнее нижнее положение движка переменного резистора R2 — практически непрерывный высокий уровень с коротким (доли мс) низким уровнем.

Выход (3) таймера управляет двумя ключами на транзисторах VT1 и VT2 . При высоком уровне напряжения отпирается VT1 , и АКБ подключается к внешнему источнику питания. И наоборот, при низком уровне VT1 заперт, VT2 открыт и к АКБ подключена нагрузка (Rн) .

Возможный вариант печатной платы показан на рисунке ниже. Транзисторы крепятся к теплоотводу, площадь которого следует выбирать исходя из величины зарядного/разрядного токов.

Источник

Зарядные устройства для аккумулятора автомобиля

Для зарядки свинцово-кислотных батарей используются специальные устройства, подающие постоянный ток. Корректно подобранное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора обеспечивает восстановление емкости и продлевает срок эксплуатации источника питания. Оборудование выбирается по типу и емкости используемой батареи, а также по ряду дополнительных параметров.

Зарядное устройство для аккумулятора автомобиля.

Разновидности существующих зарядных устройств

Зарядные устройства для аккумуляторных батарей машин подразделяются на 3 категории:

  1. Стандартные, оснащенные трансформатором переменного тока, работающим совместно с полупроводниковым выпрямительным блоком. Из-за использования трансформатора изделия имеют повышенный вес и увеличенные размеры корпуса. Оборудование используется на станциях технического обслуживания автомобилей или для зарядки промышленных батарей.
  2. Импульсные зарядные блоки, характеризующиеся уменьшенными габаритами. В конструкции применяется инверторный преобразователь, защищенный предохранительным блоком (для разрыва цепи в случае превышения нагрузки или короткого замыкания). Оборудование используется в гаражах для самостоятельной зарядки автомобильных или мотоциклетных АКБ.
  3. Комбинированные установки, позволяющие запускать силовой агрегат автомобиля от внешней сети. В конструкции устройства предусмотрен конденсаторный блок, накапливающий импульс электроэнергии, достаточный для проворачивания вала двигателя стартером. На корпусе установлены переключатели рабочих параметров и контрольные приборы.
Читайте также:  Нужно ли разряжать авто аккумулятор

Какое зарядное устройство выбрать

Выбор оборудования осуществляется на основе технических параметров аккумулятора, установленного на автомобиле. Рекомендуется ознакомиться с дополнительными режимами, которые поддерживаются зарядными блоками. Если владельцу не требуются функции десульфатации и ускоренной зарядки, то можно снизить затраты, приобретя оборудование с упрощенной конструкцией.

Напряжение аккумулятора 6, 12, 24 В

Применяемые на автомашинах источники постоянного тока разделяются на 3 категории по значению напряжения на клеммах:

  1. Батареи 6 В используются на части автомобилей и мотоциклов, выпущенных до начала 50-х гг. прошлого столетия. Источники питания с пониженным до 6 В напряжением ограничено встречаются на моторных лодках и малогабаритной сельскохозяйственной технике.
  2. Аккумуляторы 12 В стандартно применяются на легковых автомобилях.
  3. Источники питания 24 В собираются из 2 стандартных батарей, соединенных по последовательной схеме. Конструкция используется на грузовой технике и автобусах для упрощения процедуры запуска силового агрегата.

При выборе зарядного блока необходимо учесть допустимое напряжение, которое указывается на корпусе или в документации. Встречаются устройства с плавной или ступенчатой регулировкой напряжения. При подключении зарядки с недостаточными характеристиками происходит перегрев и разрушение устройства.

Тип заряжаемой батареи

На автомобилях используются свинцово-кислотные источники нескольких разновидностей:

  • сурьмянистый и малосурьмянистый аккумуляторы, требующие постоянного контроля уровня электролита;
  • изделия кальциевого типа, обладающие пониженным расходом воды и уменьшенным саморазрядом;
  • гибридные батареи, не допускающие скачков напряжения в цепи зарядки;
  • устройства AGM и GEL (с загущенным электролитом), требующие применения специального зарядного оборудования.

Схема AGM аккумулятора.

Подбираем емкость аккумулятора

При выборе модели зарядного устройства учитывается емкость источника постоянного тока, установленного на машине. Рабочие характеристики блока должны превышать емкость батареи на 15-20%, что обеспечивает усиленную надежность при работе. Рекомендуется приобретать зарядку с увеличенным запасом, что позволит заряжать батареи повышенной емкости.

Какой должен быть ток заряда

При зарядке стандартных кислотных батарей ток в цепи зарядки составляет 10% от значения емкости источника постоянного тока. Рекомендуется приобретать оборудование с запасом мощности, позволяющее заряжать батареи с увеличенной емкостью. Применение зарядных блоков с увеличенной мощностью позволяет снизить нагрузку на преобразователь напряжения и выпрямительный модуль, что положительно влияет на надежность оборудования.

Контроль за уровнем заряда

Блок автоматического контроля обеспечивает автоматизацию процесса зарядки, владельцу не требуется присутствовать рядом с оборудованием и вручную корректировать параметры тока или напряжения.

При коммутации разряженного аккумулятора на клеммы подается ток с повышенным значением, которое затем плавно снижается. После достижения требуемого значения напряжения зарядка автоматически прекращается, что позволяет избежать перезарядки и разрушения электродов батареи.

Популярные модели зарядок

Базовое оборудование с ручной корректировкой параметров тока или лишенное регуляторов:

  1. Устройство Калибр УЗ-20А оснащается металлическим кожухом с вентиляционными отверстиями, внутри установлен электрический вентилятор для улучшения циркуляции воздушных масс.
  2. На фронтальной панели предусмотрен тумблер для выбора напряжения внешней цепи (12 или 24 В) и имеется контрольный аналоговый амперметр. Схема зарядного блока рассчитана на ток до 20 А, производитель допускает подключение аккумуляторов емкостью 10-300 А*ч.
  3. Блок Patriot BCI-22V отличается от УЗ-20А улучшенными рабочими характеристиками, допускается подключение батарей емкостью до 400 А*ч. В конструкции предусмотрен переключатель режимов (12 или 24 В), установлен ручной корректор силы тока в цепи зарядки.
  4. Установка Сонар УЗ 20703П отличается использованием выпрямительного блока с пониженными характеристиками, максимальный ток в цепи составляет 15 А (ограничен плавким предохранителем). Оборудование работает только с батареями напряжением 12 В, поддерживается функция 2-этапной зарядки. Пользователь может вручную скорректировать силу тока, предусмотрены контрольные индикаторы и стрелочный амперметр.
  5. Блок зарядки аккумуляторов Орион PW 265 отличается уменьшенными габаритами и массой. В схеме установлен предохранитель, ограничивающий ток зарядки значением 7 А, допускается подключение свинцовых аккумуляторов емкостью от 4,5 А*ч (напряжением 12 В). Электронный контроллер защищает оборудование от ошибочного подключения, коротких замыканий и перегрева. Предусмотрено автоматическое снижение токовых параметров на завершающем этапе зарядки.
  6. Компактный зарядный блок Kolner KBCH4 предназначен для зарядки батарей напряжением 12 В. Оборудование оснащается упрощенным трансформатором, сила тока в цепи не превышает 4 А. На фронтальной части кожуха предусмотрены контрольные диоды, отображающие ход зарядки. Амперметр конструкцией не предусмотрен, для переноски применяется рукоятка, выполненная в виде единой детали с пластиковым корпусом.
  7. Изделие Вымпел 32, оборудованный металлическим кожухом, поддерживает зарядку батарей с жидким или загущенным электролитом емкостью до 400 А*ч. Изделие оснащено контроллером, снижающим токовую нагрузку в конце процедуры зарядки. В конструкции блока предусмотрен вентилятор принудительного охлаждения, установлен плавкий предохранитель (номинал 20 А) и используется термическое защитное реле.

Блок Smart Power SP-8N.

Среди автоматических зарядных устройств наибольшее распространение имеют устройства:

  1. Блок Smart Power SP-8N, разработанный для зарядки автомобильных элементов питания напряжением 12 В. Оборудование поддерживает совместную работу с аккумуляторами емкостью от 4 до 160 А*ч, предусмотрен предохранитель, отсекающий подачу питания при повышении силы тока до 8 А. Микропроцессор обеспечивает ступенчатую зарядку, предусмотрено переключение рабочих функций. Зарядное устройство поддерживает режим десульфатации, используемый для восстановления емкости малосурьмянистых и сурьмянистых батарей.
  2. Устройство Орион 57 оснащается монохромным дисплеем, на котором отображаются рабочие параметры. Оборудование предназначено для зарядки батарей напряжением 6 или 12 В, предусмотрены индивидуальные регуляторы силы тока (в диапазоне 0,8-20 А) и напряжения (в интервале 7,4-18 В). В конструкции применены зажимные клеммы, допускается коммутация аккумуляторов емкостью до 200 А*ч. Прибор оснащен защитой от перегрева и переполюсовки, допускается использовать устройство как вольтметр или амперметр.
  3. Блок Кедр Авто 10 относится к устройства комбинированного типа, обеспечивающим автоматическую или ручную зарядку (выбирается при помощи тумблеров на фронтальной панели). Электронный блок поддерживает режим зарядки током силой до 10 А, затем устройство плавно снижает токовую нагрузку. Предусмотрена функция десульфатации, использование усовершенствованных трансформаторов и электроники позволило снизить вес изделия до 600 г.
  4. Компактный блок Стек MXS3.8 оснащен электронным контроллером, поддерживающим 7-ступенчатую зарядку батарей напряжением 12 В. Устройство отличается использованием пластикового корпуса с защитой от проникновения влаги и пыли. Ток в цепи зарядки ограничен значением 3,8 А, допускается подключение свинцовых батарей емкостью до 130 А*ч. За счет использования ступенчатой зарядки скорость восполнения емкости снижена, имеется дополнительный режим десульфатации батареи.
  5. Зарядное устройство Quattro Elementi i-Charge 10 отличается использованием индикаторного цветного сенсорного экрана. В конструкции предусмотрена защита от перегрева и перегрузки (допускается ток силой до 6,5 А). Для настройки рабочих параметров используются сенсорные кнопки на дисплее, рядом с виртуальными клавишами отображается значение регулируемого параметра. Оборудование поддерживает зарядку кислотных батарей напряжением 12 В и емкостью не более 100 А*ч.
  6. Компактное импульсное изделие Fubag Micro 80/12 оснащено влагозащищенным корпусом из ударопрочного пластика. На верхней части кожуха расположены сигнальные светодиоды и установлена кнопка выбора рабочих режимов. Зарядный блок поддерживает подсоединение батарей емкостью 3-80 А*ч, допускается зарядка источников питания с загущенным электролитом (тип GEL). Имеются дополнительные функции зимней зарядки и автоматического десульфатирования.

Среди зарядных устройств с возможностью пуска мотора наиболее востребованы изделия:

  1. Блок Орион 66, рассчитанный на напряжение 12 В, сила тока в цепи во время прокручивания мотора стартером достигает 185 А. В конструкции предусмотрен конденсаторный блок с увеличенной емкостью, обеспечивающий запас энергии для нескольких попыток запуска. На фронтальной крышке расположен аналоговый амперметр, предусмотрен штекер стандарта USB для восполнения емкости батарей электронного оборудования (сотовые телефоны, планшеты).
  2. Переносной агрегат Telwin Leader 150 Start – способен выдать ток силой до 140 А. Изделие позволяет коммутировать батареи емкостью до 250 А, на фронтальной панели размещается аналоговый амперметр. Предусмотрены переключатели режимов работы, в конструкции установлена защита от ошибочного подключения и короткого замыкания.
  3. Установка Fubag Force 420 – оснащается корпусом с увеличенными габаритами, что привело к росту массы до 23 кг. Устройство обеспечивает подачу импульса тока силой до 360 А, что позволяет запускать бензиновые и дизельные двигатели. Оборудование перемещается при помощи рукоятки, нижняя часть кожуха оснащается колесами (передние ролики – поворотными опорами). Выпрямительный блок допускает подключение аккумуляторных батарей свинцово-кислотного типа емкостью от 50 до 800 А*ч.
  4. Блок Wester CHS360 – отличается от оборудования Force 420 цветом корпуса и применением колес увеличенного диаметра, что позволяет перемещать установку по неровной дороге. Изделие поддерживает 4 рабочих режима, предусмотрен контрольный амперметр.
  5. Орион 80 – отличается сниженными параметрами пускового тока (до 110 А), оборудование предназначено для запуска малолитражных моторов легковых автомобилей и мотоциклов. В конструкции предусмотрена дублированная защита от перегрева. Установка оснащена пластиковым корпусом со стационарной рукояткой для переноски.
  6. Прибор Тамбов ЗПУ135 – оснащен конденсаторным блоком, дающим импульс пускового тока силой 170 А, между повторными попытками требуется выдержать паузу не менее 90 секунд. На фронтальной панели расположен амперметр и находятся коммутационные клеммы. Устройство оснащается металлическим корпусом, масса установки – 8 кг. Для переноски используется откидная ручка.

Рейтинг лучших зарядных блоков составляется на основе отзывов владельцев. Следует учитывать, что на рынок постоянно выходят новые модификации устройств. Это приводит к изменению позиций зарядных блоков в рейтинге. При покупке следует ориентировать как на отзывы пользователей, так и на требуемые технические характеристики.

Источник

Зарядное устройство переменного тока для аккумуляторов

Зарядное устройство переменного тока для аккумуляторов

Заряжать новым методом ?

Дорогая вещь аккумулятор, а срок службы у него ограничен. Очень хочется предпринять какие-то решительные шаги, чтобы продлить его жизнь. Тем более что основания для этого стремления, вроде бы, есть. Ведь доводится иной раз услышать от автомобилистов примерно такое: «А вот один мой знакомый как-то говорил, что у его соседа батарея восьмой год служит, и все как новая. Может он секрет какой знает, да не рассказывает. » Конечно, чаще приходится выслушивать сетования неудачника, который клянет все на свете от заводов-изготовителей до своей злой судьбы. Но все-таки складывается впечатление, что резервы долгожительства у аккумулятора есть, и немалые, нужно только каким-то образом попасть в число тех, везучих.

В такой ситуации сообщения о разных нетрадиционных методах заряда батарей падают на хорошо удобренную почву и волнуют многих автомобилистов. К тому же надо заметить, что информация, которая в них содержится, часто весьма скупа, а выгоды обещает очень большие. Правда, когда нам говорят о продлении жизни аккумулятора в два-три раза или о восстановлении «образца», давно лежавшего на свалке, то это вызывает определенное недоверие, хотя, с другой стороны, думаем мы, нет дыма без огня.

Писем, так или иначе касающихся проблемы нетрадиционных приемов заряда батареи, приходит в редакцию много. Писем разных: восторженных, скептических, требовательных, даже возмущенных. И с просьбами, и с предложениями. Чтобы отвечать на них, прежде нужно было самим получить более или менее ясное представление о предмете. Так сказать, разобраться, где дым, а где огонь. Мы попытались сделать это, просмотрев доступную (и малодоступную) литературу, но главным образом — встречаясь с сотрудниками многих организаций (НИИСТА, НИИавтоприборов, НИИАТ и др.).

Поначалу представлялось, что эта статья должна выглядеть как подборка разъяснений, полученных от разных групп специалистов. Но они во многом сходны и различаются чаще всего в толковании определенных теоретических положений. Нам же, в конечном счете, важны выводы — хотя бы по принципу большинства мнений или, лучше, наибольшей убедительности. В связи с этим дальнейшее представляет собой рассказ о том, как мы поняли суть дела.

Говоря о нетрадиционных методах заряда батарей, пользуются самыми разными определениями, причем многие применяют их весьма вольно. Поэтому прежде всего обозначим, «что есть что».

Контрольно-тренировочный цикл (сокращенно КТЦ) заключается в следующем. Батарею полностью заряжают постоянным током, затем разряжают током 10-часового режима до напряжения 10,2 В и вновь дают полный заряд. Этот цикл позволяет оценить фактическую емкость и реальные возможности «пожилой» батареи, а серия циклов в некоторых случаях несколько улучшает электрические показатели, если батарея еще годна для дальнейшего использования. Хотя о заряде с применением КТЦ некоторые говорят как о новинке, его нельзя назвать нетрадиционным: он издавна и подробно описывался в многочисленных пособиях. Методика КТЦ изложена и в основном документе по эксплуатации аккумулятора — действующей ныне инструкции ЖУИЦ.563410.001ИЭ (ранее ФЯ0.355.009ИЭ), которая прилагается к каждой батарее.

Ускоренный, или форсированный, заряд служит единственной цели — в кратчайший срок привести разряженную батарею в работоспособное состояние, что достигается применением необычно больших зарядных токов. Сам этот принцип также известен давно; современная методика пользования им изложена в руководстве РТМ-200-РСФСР-12-0032-77, которое разработано НИИАТом. В дальнейшем об ускоренном заряде мы говорить не будем, поскольку проблемы повышения долговечности аккумулятора он никоим образом не касается.

Под импульсным зарядом подразумевают применение тока, который изменяет свою величину или напряжение периодически, через определенные интервалы времени. По характеру этих показателей импульсный ток разделяют на две разновидности.

Пульсирующим током называют такой, у которого величина меняется в пределах от нуля до максимального значения, сохраняя неизменной свою полярность. Пример характеристики пульсирующего тока показан на рис. 1.

Рис. 1. Заряд пульсирующим током. Cз — емкость, сообщенная аккумулятору за время импульса t.

Асимметричный, или реверсивный, ток определяется наличием обратной амплитуды (см. пример на рис. 2); иными словами, в каждом цикле он меняет свою полярность. Однако количество электричества, протекающего при прямой полярности, больше, чем при обратной, что и обеспечивает заряд аккумулятора.

Рис. 2. Заряд асимметричным током. Cз — емкость, сообщенная аккумулятору при заряде за время tз; Сз емкость, снятая с него в течение времени tр.

Именно реверсивный ток вызывает на сегодня наибольший интерес у исследователей-энтузиастов. Выданы десятки авторских свидетельств на схемные решения, позволяющие получать зарядный ток асимметричного типа с самыми разными формами графических характеристик. Что же касается экспериментальных данных о том, как реверсивный ток изменяет электрохимические процессы в аккумуляторе, то здесь картина куда более скудная, да и противоречивая. Действительно, разработать оригинальную электронную схему непросто, но для человека, хорошо знающего это дело, такая задача по силам. Однако, прежде чем создавать конструкцию, нужно знать, что она даст и какими должны быть ее параметры. А здесь мало быть просто сведущим электрохимиком: нужны тонкие лабораторные опыты, нужен большой объем корректно поставленных эксплуатационных испытаний. Такие возможности не всегда есть даже у крупных специализированных организаций. Поэтому разработчики импульсных зарядных устройств, как правило, исходят из той модели работы и старения аккумулятора, которая отражена в массовой технической литературе. И вот здесь таится главный подводный риф. Дело в том, что конструкция автомобильных аккумуляторов не стоит на месте, качественно видоизменяется и характер их работы, а общедоступные данные отстают от сегодняшней картины иногда на добрый десяток лет. Какова же техническая сущность изменений, происшедших за последнее время? Рассмотрим это важное обстоятельство подробнее.

Еще каких-нибудь двадцать лет тому назад аккумуляторная батарея массового типа имела асфальтопековый корпус (моноблок) и деревянные сепараторы между электродами. В качестве расширителя (порообразователя) в отрицательных электродах использовали хлопковые очесы. Все эти материалы нестойки к серной кислоте. В результате их растворения в электролите появлялись органические примеси-«отравители», которые нарушали нормальный ход химических реакций. Они осаждались на поверхности электродов, экранируя активную массу, вследствие чего постепенно уменьшалась емкость батареи и снижалось ее напряжение при разряде стартерным током. Кроме того, что еще важнее, примеси способствовали появлению и накоплению крупных, труднорастворимых кристаллов сульфата свинца, что не только ухудшало характеристики батареи, но и нередко со временем приводило ее к полной потере работоспособности. Вот как выглядели основные причины окончательного выхода батарей из строя, выявленные в начале 60-х годов крупномасштабными обследованиями у нас и за рубежом: коррозия решеток положительных электродов — около 36%, сульфатация отрицательных электродов — около 30%, оплывание Активной массы — несколько более 20%, разрушения сепараторов и моноблоков — примерно 16%. Подчеркнем, что почти треть батарей выбрасывалась из-за сульфатации — болезни, которую можно пытаться лечить. И лечили, насколько возможно: во многих пособиях прежних лет можно найти советы по устранению сульфатации разными специальными методами заряда, в том числе применением КТЦ. Вот только об импульсном заряде тогда речи еще не было. Что же касается КТЦ, в особенности с большими токами, то они давали определенный эффект еще и потому, что удаляли часть осевших на электродах посторонних примесей, переводя их обратно в электролит.

Теперь перейдем к батареям следующего поколения. Бурное развитие производства синтетических материалов позволило сделать кислотоупорными и химически нейтральными все элементы конструкции. Для корпусов стали использовать эбонит и термопласты (полиэтилен, полипропилен), для сепараторов — мипласт и мипор, в качестве порообразователей стали применять БНФ и гуминовую кислоту. Все это не только существенно повысило энергоемкость батарей, но и увеличило среднюю продолжительность их жизни примерно на треть благодаря избавлению от некоторых пороков. Вот как выглядели результаты обследования тысячи с лишним батарей, вышедших из строя, в конце 70-х годов: выбракованы из-за коррозии решеток положительных пластин — около 45%, вследствие оплывания активной массы — примерно 35%, остальные — из-за разрушений сепараторов, моноблоков и по другим причинам. Характерно, что сульфатации электродов практически не обнаружено. Единичные случаи были вызваны грубыми ошибками в обслуживании (например, доливкой водопроводной воды вместо дистиллированной). Как показывают текущие проверки, примерно так обстоит дело и сейчас. Добавить к этому можно лишь то, что ныне значительная часть парка индивидуальных машин уже оснащена батареями нового типа — так называемыми малообслуживаемыми. Пока они поставляются из Югославии, но вскоре начнется широкий выпуск отечественной, еще более совершенной модели. Не вдаваясь в подробное рассмотрение аккумуляторов такого рода (это тема отдельного разговора), скажем лишь, что проблему сульфатации они окончательно отодвигают в прошлое.

Почему мы так настойчиво выделяем именно сульфатацию? Нетрудно догадаться: из-за связи с зарядом реверсивными токами. Действительно, многими серьезными исследованиями убедительно показано, что реверсивный (асимметричный) ток может быть хорошим помощником в борьбе с крупными кристаллами сульфата свинца. Однако, как мы видели, это прекрасное качество в наше время потеряло свою актуальность. Но вот с какого тезиса начинается типичное обоснование очередной разработки импульсного зарядного устройства (мы намеренно не называем автора): «Практика показывает, что при самой грамотной и аккуратной эксплуатации аккумулятора срок его службы в лучшем случае не превышает четырех-пяти лет. Основная причина кроется в сульфатации пластин. Другие причины отказа батареи у индивидуального владельца весьма редки». Вот так. Срок назван правильно, а диагноз взят из 50-х годов. Смотрим далее: «Причина сульфатации в основном связана с систематическим недозарядом и разрядом выше допустимых норм». Утверждение верное. Но потому и применяют ка современных автомобилях мощные генераторы переменного тока, стабильные в работе регуляторы напряжения. В итоге, если говорить об отклонениях, то чаще приходится сталкиваться с перезарядом. В среднем же статистика показывает следующее: около 80% времени степень заряженности батареи находится в пределах 0,75—1,0, около 15% — от 0,5 до 0,75 и лишь 5% менее 0,5. Причем «посаженная» при трудном холодном пуске батарея, как правило, вскоре восстанавливает свой заряд во время езды, не требуя помощи извне.

Таким образом, сегодня трудно назвать необходимыми довольно сложные и дорогие устройства, предназначенные для устранения сульфатации. Кое-кто может возразить: позвольте, ведь и современный аккумулятор можно засульфатировать, — скажем, если лить в него грязную воду, ездить с постоянным недозарядом и так далее. Конечно, можно. Но вряд ли следует собственные грубейшие ошибки возводить на уровень проблемы. А если считать такие огрехи допустимыми, то и расплачиваться за них нужно полной мерой. И уж совсем нелогично держать без использования специальное устройство просто «на всякий случай». Ведь при крайней необходимости можно, как и раньше, попытаться исправить положение серией контрольно-тренировочных циклов при помощи обычного 12-вольтового выпрямителя. Не следует только проводить эту операцию без нужды, поскольку каждый КТЦ отнимает частичку ресурса батареи. Принцип здесь таков: за свою жизнь аккумулятор может отдать вполне определенное количество энергии, а каждый полный разряд соответствует примерно 0,6—1,0% этого количества.

Означает ли сказанное, что заряд импульсными токами не имеет практического смысла? Нет, по нашему мнению, такой вывод был бы совершенно неправильным. Нужно только направлять этот интересный и еще не полностью изученный метод не на борьбу с призраками прошлого, а на решение сегодняшних, реальных проблем.

Такой пример. Некоторые исследования показывают, что при определенных условиях заряд асимметричным током позволяет увеличить емкость батареи на 3—5%. Что касается условий, то здесь совместно влияет многое: частота и характер импульсов тока, параметры батареи, температура. Сложно и выгода пока невелика, но работать в этом направлении, очевидно, стоит.

И еще. При заряде постоянным током в первую очередь насыщается поверхность электрода, и это мешает развитию процесса вглубь. Короткий разряд в каждом цикле асимметричного тока снимает поверхностную поляризацию, и это повышает коэффициент полезного действия тока, потребляемого от сети. Разумеется, для домашних работ это фактор несущественный, а в крупных автохозяйствах таким обстоятельством пренебрегать нельзя.

И, наконец, нельзя не упомянуть о работе ученых Новочеркасского политехнического института. Они разработали теорию, по которой реверсивный ток может быть использован против
главного нынешнего врага — коррозии решеток. Теория эта, как полагают многие специалисты, спорна, опыты пока недостаточно масштабны, да и первые выводы, трактующие необходимость частого специального подзаряда эксплуатируемой батареи (порядка 10 раз в год), не очень согласуются со стремлением снижать объемы ТО. Но уж очень заманчива цель! Поэтому можно только пожелать исследователям успехов и удач, которые приведут к приемлемым техническим решениям.

Читайте также:  Никель кадмиевый аккумулятор нкбн 25

В заключение нужно сказать следующее. В стране выпускается много моделей и типов зарядных устройств индивидуального пользования. «За рулем» неоднократно публиковал сообщения о новых образцах. Упоминалось и о конструкции с импульсным током (1984, № 7, стр. 29). Такая информация основывалась на сведениях, представленных самими изготовителями, и отражала их оценку своего изделия. Получить же сравнительные, обобщающие данные по всей широкой номенклатуре было практически невозможно. Ныне положение иное. Для проведения единой технической политики в разработке и выпуске зарядных устройств назначена ведущая организация — ВНИИпреобразователь (г. Запорожье). Институт провел критическое обследование выпускаемой продукции, по результатам которого готовит соответствующие рекомендации для заводов. Мы планируем рассказать читателям об этой работе.

Источник



Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов.

Трансформаторные ЗУ для автомобильных аккумуляторов с высоким КПД: простейшие на гасящих конденсаторах, а также импульсные на тиристорах, симисторах и мощных полевых транзисторах.

Для начала давайте разомнёмся и забудем про такой параметр, как КПД. Предположим, что есть острое желание зарядить автомобильный АКБ, но нет возможности ввиду полного отсутствия зарядки. Также сделаем предположение, что в хозяйстве затерялись: лампа накаливания на 220 вольт, диодный мост с допустимым током, превышающим ток, при котором мы будем заряжать аккумулятор, либо, на худой конец, просто силовой (выпрямительный) диод с таким же допустимым током и максимальным обратным напряжением — не менее 300В.

Рис.1

Спаяв схему, приведённую на Рис.1 слева, и озадачившись соблюдением техники безопасности, а также полярности подключения ЗУ к АКБ, получаем вполне себе работоспособное устройство, обеспечивающее нормированный и постоянный ток заряда подопечного аккумулятора.
Поскольку 220 вольт — это действующее значение переменного напряжения сети, то силу тока, протекающую через АКБ можно рассчитать по простой формуле:
Iзар(А) = Pламп(Вт) / (220 — Uакб)(В) ≈ Pламп(Вт) / 220(В) .
Параллельное соединение двух ламп — удваивает зарядный ток, трёх — утраивает и т. д. до разумной бесконечности.
Схема, изображённая на Рис.1 справа, выдаёт ток, вдвое меньший по сравнению с предыдущей.
Большим преимуществом приведённых схем является возможность зарядки любых аккумуляторов, независимо от собственных значений их напряжений.

Ещё одна простая и бюджетная схема зарядного устройства для аккумулятора с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч представлена на Рис.2.

Зарядное устройство на гасящих конденсаторах

Рис.2

Устройство состоит из понижающего трансформатора Т1 и мощного выпрямителя, собранного на диодах VD2-VD5. Установка зарядного тока производится переключателями S2-S5, при помощи которых в цепь питания первичной обмотки трансформатора подключаются гасящие конденсаторы C1-C4.
Благодаря кратному «весу» каждого переключателя, различные комбинации позволяют ступенчато регулировать ток зарядки в пределах 1–15 А с шагом 1 А. Этого достаточно для выбора оптимального тока зарядки.

В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 кв. см.

Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.

В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.
Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также отличающиеся низким собственным энергопотреблением.

Одними из первых импульсных ЗУ, появившихся на рынке, были тиристорные устройства.
Вообще, тиристор — это прибор достаточно капризный и требующий для надёжной работы соблюдения определённого набора условий. Именно поэтому — большинство простейших схем, приведённых в различных источниках, грешат не очень стабильной работой и необходимостью подбора элементов.

Зарядное устройство на тиристоре

Из числа удачных простых разработок можно привести схему тиристорного зарядного устройства из книги уважаемого Т. Ходасевича «Зарядные устройства», многократно повторённую многочисленной радиолюбительской братвой и изображённую на Рис.3.

Рис.3

Вот что пишет автор:

Зарядное устройство позволяет заряжать авто аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, содействует продлению срока службы батареи.
Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI. VD4.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.
Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Конденсатор С2 — К73-11, ёмкостью от 0,47 до 1 мкФ, или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
Предохранитель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 А либо автомобильный биметаллический на такой же ток. Диоды VD1. VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью возле 100 см*. Для улучшения теплового контакта устройств с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е. Проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
В приборе может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (к примеру, при 24. 26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

Несмотря на популярность и работоспособность приведённый схемы, при функционировании устройства многие отмечают нехарактерное гудение трансформатора на частотах, отличных от 100 Гц. Связано это с отсутствием чётких и быстрых фронтов/спадов у сигналов, поступающих на управляющий вход тиристора при его включении/выключении, что в свою очередь создаёт условия для возникновения процессов генерации в нагрузке.

Несколько лучше и надёжнее работают импульсные зарядные устройства, в которых коммутирующий элемент выполнен на симметричном (двухполярном) аналоге тиристора — симисторе.
На Рис.4 приведена схема подобного устройства из вышеупомянутой книги Т. Ходасевича.

Зарядное устройство на симисторе

Рис.4

Описываемое ниже простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от 0 до 10А и может быть использовано для зарядки различных аккумуляторов на напряжение 12В.
В основу устройства положен симисторный регулятор с маломощным диодным мостом VD1-VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом её полупериоде начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединённые резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде — через те же R1 и R2, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется лишь полярность его зарядки. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1.При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.
Общеизвестно, что управление симистором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса.
Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора. В описываемом зарядном устройстве такими резисторами являются резисторы R3 и R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочерёдно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора.
Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Этот же резистор формирует импульсы разрядного тока, которые продлевают срок службы АКБ.

Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12В мощностью 10Вт.
При изготовлении трансформатора задаются следующими параметрами: напряжением на вторичной обмотке 20В при токе 10А.

Несколько упростить описанное выше устройство можно применив в его высоковольтной части динистор (Рис.5).

Рис.5

Данную схему с диаграммами мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Поэтому повторяться не буду, скажу лишь, что наличие снабберной цепи, показанной на схеме синим цветом — обязательно. В качестве нагрузки выступает первичная обмотка сетевого трансформатора.

В современных зарядных устройствах в качестве переключающего (регулирующего) элемента практически повсеместно используются мощные полевые транзисторы. Одно из подобных устройств было подробно описано в журнале Радио №5 2011г на странице 44.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Блок управления зарядным устройством представляет собой импульсный генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 (см. схему на рис. 6) и позволяющий регулировать скважность импульсов, буферный усилитель — инвертор на элементах DD1.3 и DD1.4 и переключающий регулирующий элемент — полевой транзистор VT1.
При указанных на схеме номиналах элементов частота генератора — около 13 кГц. Так как сопротивление открытого канала транзистора VT1 очень мало (0,017 0м) и работает он в переключательном режиме, при токе зарядки до 5 А транзистор практически не нагревается — рассеиваемая тепловая мощность не превышает 0,55 Вт.
В качестве понижающего использован сетевой трансформатор габаритной мощностью 150 Вт с вторичной обмоткой, обеспечивающей постоянное напряжение 16. 17 В на конденсаторе С1 и зарядный ток до 6 А.
Выпрямительный мост собран на диодах Шоттки, VD1 — сдвоенный SBL4045PT, a VD2 и VD3 — одиночные 10TQ045.
Если вторичную обмотку сетевого трансформатора намотать с отводом от середины, число диодов в выпрямителе и тепловыделение от них можно уменьшить вдвое.
Чертёж платы представлен на Рис.7.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Описанный узел управления также можно использовать в осветительных и нагревательных приборах, для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей. При этом питающее напряжение устройств можно варьировать в широких пределах, определяемых максимально допустимыми параметрами для переключательного транзистора и, конечно же, выпрямителя. В частности, используемый в узле транзистор IRFZ46N имеет максимальную рассеиваемую мощность 107 Вт, максимальный ток через канал 53 А, максимальное напряжение сток—исток 55 В. Возможна его замена транзистором IRFZ44N.
Предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность от нуля до максимального значения, а регулирующий транзистор не нуждается в эффективном отведении тепла при увеличении тока нагрузки до 5 А.

В результате длительной или неправильной эксплуатации автомобильных аккумуляторов пластины их могут сульфатироваться, что приводит к их деградации и последующему выходу из строя. Известен способ восстановления таких батарей методом заряда их «ассиметричным» током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбирается 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.

Читайте также:  Замена аккумулятора машины услуга

Зарядное устройство и восстановление аккумулятора

На Рис.8 приведено простое зарядное устройство, рассчитанное на использование вышеописанного способа. Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А (используется для ускоренного заряда). Для восстановления и тренировки аккумуляторов лучше устанавливать импульсный зарядный ток 5 А. При этом ток разряда будет 0,5 А. Разрядный ток определяется величиной номинала резистора R4.
Схема выполнена так, что заряд аккумулятора производится импульсами тока в течение одной половины периода сетевого напряжения, когда напряжение на выходе схемы превысит напряжение на аккумуляторе. В течение второго полупериода диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через нагрузочное сопротивление R4.
Значение зарядного тока устанавливается регулятором R2 по амперметру. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает и через резистор R4 (10%), то показания амперметра РА1 должны соответствовать 1,8 А (для импульсного зарядного тока 5 А), так как амперметр показывает усредненное значение тока за период времени, а заряд производится в течение половины периода.
В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае случайного исчезновения сетевого напряжения. В этом случае реле К1 своими контактами разомкнет цепь подключения аккумулятора. Реле К1 применено типа РПУ-0 с рабочим напряжением обмотки 24 В или на меньшее напряжение, но при этом последовательно с обмоткой включается ограничительный резистор.

Для устройства можно использовать трансформатор мощностью не менее 150 Вт с напряжением во вторичной обмотке 22. 25 В.
Измерительный прибор РА1 подойдет со шкалой 0. 5 А (0. 3 А), например М42100. Транзистор VT1 устанавливаются на радиатор площадью не менее 200 кв. см, в качестве которого удобно использовать металлический корпус конструкции зарядного устройства.

Источник

Зарядка аккумулятора или как правильно зарядить разрядившийсяаккумулятор

Стоит отметить что старые аккумуляторы (5-ти летки) не стоит заряжать, или реанимировать какими либо дедушкиными способами. Во первых — это бесполезно, или даст только кратковременный эффект, второе — небезопасно. Срок его жизни подходит к концу, и будет разумней его отнести в утилизацию.

Требования к зарядному устройству. Батареи, исключающие долив воды, должны заряжаться только устройствами с автоматическим поддержанием зарядного напряжения, и желательно автоматическим ограничением тока заряда. Естественно, СОБЛЮДАЙТЕ ПОЛЯРНОСТЬ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА И АКБ! ТО ЕСТЬ «ПЛЮС» к «ПЛЮСУ», «МИНУС» к «МИНУСУ»! (ведь не в каждом зарядном устройстве присутствует «защита от дурака»)

НЕ ЗАБЫВАЙТЕ ЧТО ПОМЕЩЕНИЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ВЕНТЕЛИРУЕМЫМ, потому что газы, выделяющиеся при этом вредны для здоровья, а так же выделяется арсин, сернистый газ, хлористый водород, который при смешивании с кислородом в определённой пропорции образует взрывоопасную смесь (ну, если вдруг вы дома захотели устроить станцию по зарядке аккумуляторов, и одновременно ставите дюжину АКБ на зарядку :))))

Затраты на приобретение автоматического зарядного устройства не оправданы, поэтому лучше поискать ГДЕ можно им разово воспользоваться. Хороший прибор определит состояние аккумулятора и подберет необходимый ток заряда. Отличное зарядное устройство на просторах интернета будет стоить в районе 6-8 килорублей, например как это ctek.ru/podbor.php?dev_id=105. И не забудьте очистить аккумулятор от грязи, прежде чем, экспериментировать с ним. Грязь на аккумуляторе будет проводить ток (шунтировать цепь заряда), что, совсем, нехорошо. А также, батарея начинает более-менее принимать заряд лишь только после прогрева электролита до положительной температуры, поэтому с мороза принеся домой аккумулятор дайте ему «отстоятся», или отогрется кому как понятнее.

Разница между обслуживаемыми и не обслуживаемыми — в доступности пробок для заливания электролита. Разработчики сделали так, чтобы в этом не было необходимости. Тем не менее, в не обслуживаемом есть возможность снять крышку и добраться до пробок. Вот только смысла, как правило — нет. Его хватает на срок эксплуатации. Да, в любом не обслуживаемом аккумуляторе по бокам должны быть дырочки для отвода газов и для нормализации давления.

НЕЛЬЗЯ допускать, чтобы в процессе зарядки необслуживаемой АКБ напряжение на ее клеммах повышалось более чем до 15,5 вольт.

Дело здесь в физике процесса. Батарея сама возьмет столько тока, сколько требуется ей для заряда. Именно для заряда. То, что Вы будете в нее пихать сверх того, путем повышения напряжения, она отправит по большей части на электролиз воды, которая есть в составе электролита, и еще немного — на разогрев. То есть она просто будет разлагать воду на кислород и водород за Ваш счет. Дистиллированная вода не дефицит. Но в необслуживаемую батарею ее добавить нельзя. Количество электролита будет снижаться необратимо, и плотность его тоже будет повышаться необратимо (вода ушла, а кислота осталась!)

Есть еще одна опасность — если Ваша АКБ разряжена сильно (т.н. «глубокий разряд») и вся кислота ушла в пластины, то начинать ее заряжать сразу номинальным током зарядки НЕЛЬЗЯ. Между пластинами — вода и Вы просто займетесь ее электролизом.

Поэтому в случае зарядки АКБ током в десятки ампер, в короткий срок, заряд «облепит» ее поверхность и не даст электролиту проникнуть в толщу пластин . А в случае зарядки малым током — единицы ампер — восстановит заряд по всей толщине пластины. Термин «заряд» — здесь несколько формален — это характер распределения сульфата свинца по толщине пластины.

1) Определение зарядного тока. Зарядный ток не должен превышать 1/10 емкости батареи. Например, если вас интересует как зарядить аккумулятор автомобиля 12 В 55 А/ч, то обязательно учтите, что ток заряда не должен превышать 5,5 А. В случае, если аккумулятор разряжен глубоко, требуется заряжать её небольшим током (1,5 – 2,0 А). Если Вы уверены, что глубокого разряда АКБ не было — подключайте ее к зарядному устройству соблюдая полярность (см выше). Зарядное усторойство (ЗУ) должно быть в выключенном положении. Если на устройстве есть регулятор напряжения — установите его на минимальное напряжение. Включайте зарядное устройство. Установите напряжение зарядки 14,4В. Процесс пошел.

2) В процессе зарядки ток будет снижаться. Процесс закончится, когда при напряжении на клеммах 14,4В ток упадет до 200mA (т.е. 0,2А). Перезарядить или повредить батарею таким напряжением невозможно. Просто ток заряда снизится до величины тока саморазряда АКБ.

ВАЖНО: Безопасным для батареи можно считать ток, численно равный в Амперах порядка 1/20 ее емкости в Ампер/Часах, то есть, для АКБ на 55 Ач это ток 2,75А. Опасным можно считать ток, превышающий 1/5 ее емкости в Ампер/часах, то есть, для АКБ на 55 Ач это ток 11А. Строго говоря, когда ей можно, она сама «съест» и больше — но только на определенных режимах и от тех же 14,4В на ее клеммах. А вот если Вы станете ручкой зарядного устройства повышать это напряжение и разгоните его так, что через батарею полезет 11А — это будут, скорее всего, уже далеко не 14,4В… ЗАПРЕЩАЕТСЯ! Номинальным током зарядки традиционно уже полвека считают ток, равный 1/10 емкости АКБ в Ампер/часах, то есть, для АКБ на 55 Ач это ток 5,5А. Для необслуживаемых батарей основной характеристикой зарядки надо считать не ток, а НАПРЯЖЕНИЕ. Ток помогает оценить процесс, протекающий в батарее.

3) В случае глубокого разряда заряжать АКБ в этом случае надо пониженным напряжением (12В.13В), и при этом надо следить за тем, чтобы ток в начале заряда не превысил ту самую 1/20 ее емкости в Ампер/часах (в принципе, это должно произойти автоматически, в отличие от ситуации, когда сразу на клеммы подают 14,4 В). Будет больше — еще сильнее снижайте напряжение. Понемногу ток будет расти — это нормально. Это кислота вылезает из глубины пластин наружу, сульфат свинца даёт приток кислоты, плотность электролита повышается, АКБ заряжается. Когда ток поднимется до 1/10 емкости АКБ, или даже больше, а совсем хорошо — когда он после этого подъема даже начнет снижаться — тогда можно переходить на описанный выше процесс заряда, т.е. ставить напряжение 14,4В.

Теперь дополнительная информация

для сомневающихся, типа «почему батареи, исключающие долив воды, должны заряжаться только устройствами с автоматическим поддержанием зарядного напряжения?»

При заряде этим методом (заряд при постоянстве напряжения ) степень заряженности АКБ по окончании заряда напрямую зависит от величины зарядного напряжения, которое обеспечивает зарядное устройство. Так, например, за 24 часа непрерывного заряда при напряжении 14,4 В 12-вольтовая батарея зарядится на 75-85%, при напряжении 15 В — на 85-90%, а при напряжении 16 В — на 95-97%. Полностью зарядить батарею в течение 20-24 часов можно при напряжении зарядного устройства 16,3-16,4 В. Поэтому в НАШЕМ случае (батарея не обслуживаемая) для удовлетворительного (на 90-95%) заряда современных необслуживаемых батарей с помощью выпускаемых промышленностью зарядных устройств, имеющих максимальное зарядное напряжение 14,4-14,5 В, потребуется более суток. А для полной зарядки батареи данного типа потребуется большее время, чем для зарядки малообслуживаемой или обычной. В начале процесса зарядки сила тока порой достигает 40-50А, в связи с чем все зарядные устройства должны быть снабжены схемами, ограничивающими зарядный ток в пределах 20-25А. Длительность зарядки зависит от степени разряженности и может занять до ТРЕХ дней.

Как определить степень заряженности не обслуживаемого аккумулятора и его плотность

Это скорее всего невозможно точно на 100% определить. Можно лишь с некоторой степенью вероятности, или приблизительно. Способ определение степени заряженности по напряжению справедлив только для аккумуляторов находившихся в стационарном состоянии не менее 8 часов. Измерение необходимо производить не ранее чем через 8 часов после выключения двигателя. У полностью заряженной батареи величина составляет 12,7 — 12,9 Вольт при температуре +20…+25 °С.

НЕ ДОПУСКАЕТСЯ эксплуатация батарей как в режиме НЕДОЗАРЯДА, т.е. при напряжении борт сети ниже 13,9 Вольт, так и в режиме ПЕРЕЗАРЯДА, т.е. при наряжении борт сети выше 14,4 Вольт. Поэтому не реже одного раза в 2 месяца проверяйте уровень зарядного напряжения.

АКБ любит жить полностью заряженной и в холоде (у холодной АКБ меньше саморазряд). Если поставить заряженную АКБ на постоянный подзаряд током, равным току ее саморазряда — она будет в любой момент заряжена на 100%, и никакого вреда ей от такого времяпрепровождения не будет. А вот на машине необслуживаемую батарею лучше иметь заряженной процентов на 90 или 95. Тогда, если вдруг случиться скачок напряжения в бортсети (отказ реле регулятора или еще что) она, как конденсатор, имеет шансы «сожрать» этот выброс. Причем без большого вреда для себя, и спасая при этом электронику, которая в противном случае начнет пускать дым.

Если у Вашей машины генератор и реле-регулятор исправны — то в бортсети у Вас никогда не будет больше 15,1В (до такой величины позволяют задирать напряжение цепи термокомпенсации реле-регуляторов в холодную погоду). Поэтому заботясь об АКБ, не забывайте периодически проверять генератор и реле-регулятор.

И помните! — Опыт растет прямо пропорционально количеству оборудования, выведенного из строя…

Источник

Методики зарядки аккумуляторов. Реверсивный ток

Заряжать новым методом ?

Дорогая вещь аккумулятор, а срок службы у него ограничен. Очень хочется предпринять какие-то решительные шаги, чтобы продлить его жизнь. Тем более что основания для этого стремления, вроде бы, есть. Ведь доводится иной раз услышать от автомобилистов примерно такое: «А вот один мой знакомый как-то говорил, что у его соседа батарея восьмой год служит, и все как новая. Может он секрет какой знает, да не рассказывает. » Конечно, чаще приходится выслушивать сетования неудачника, который клянет все на свете от заводов-изготовителей до своей злой судьбы. Но все-таки складывается впечатление, что резервы долгожительства у аккумулятора есть, и немалые, нужно только каким-то образом попасть в число тех, везучих.

В такой ситуации сообщения о разных нетрадиционных методах заряда батарей падают на хорошо удобренную почву и волнуют многих автомобилистов. К тому же надо заметить, что информация, которая в них содержится, часто весьма скупа, а выгоды обещает очень большие. Правда, когда нам говорят о продлении жизни аккумулятора в два-три раза или о восстановлении «образца», давно лежавшего на свалке, то это вызывает определенное недоверие, хотя, с другой стороны, думаем мы, нет дыма без огня.

Читайте также:  Аккумулятор exide eb602 отзывы

Писем, так или иначе касающихся проблемы нетрадиционных приемов заряда батареи, приходит в редакцию много. Писем разных: восторженных, скептических, требовательных, даже возмущенных. И с просьбами, и с предложениями. Чтобы отвечать на них, прежде нужно было самим получить более или менее ясное представление о предмете. Так сказать, разобраться, где дым, а где огонь. Мы попытались сделать это, просмотрев доступную (и малодоступную) литературу, но главным образом — встречаясь с сотрудниками многих организаций (НИИСТА, НИИавтоприборов, НИИАТ и др.).

Поначалу представлялось, что эта статья должна выглядеть как подборка разъяснений, полученных от разных групп специалистов. Но они во многом сходны и различаются чаще всего в толковании определенных теоретических положений. Нам же, в конечном счете, важны выводы — хотя бы по принципу большинства мнений или, лучше, наибольшей убедительности. В связи с этим дальнейшее представляет собой рассказ о том, как мы поняли суть дела.

Говоря о нетрадиционных методах заряда батарей, пользуются самыми разными определениями, причем многие применяют их весьма вольно. Поэтому прежде всего обозначим, «что есть что».

Контрольно-тренировочный цикл (сокращенно КТЦ) заключается в следующем. Батарею полностью заряжают постоянным током, затем разряжают током 10-часового режима до напряжения 10,2 В и вновь дают полный заряд. Этот цикл позволяет оценить фактическую емкость и реальные возможности «пожилой» батареи, а серия циклов в некоторых случаях несколько улучшает электрические показатели, если батарея еще годна для дальнейшего использования. Хотя о заряде с применением КТЦ некоторые говорят как о новинке, его нельзя назвать нетрадиционным: он издавна и подробно описывался в многочисленных пособиях. Методика КТЦ изложена и в основном документе по эксплуатации аккумулятора — действующей ныне инструкции ЖУИЦ.563410.001ИЭ (ранее ФЯ0.355.009ИЭ), которая прилагается к каждой батарее.

Ускоренный, или форсированный, заряд служит единственной цели — в кратчайший срок привести разряженную батарею в работоспособное состояние, что достигается применением необычно больших зарядных токов. Сам этот принцип также известен давно; современная методика пользования им изложена в руководстве РТМ-200-РСФСР-12-0032-77, которое разработано НИИАТом. В дальнейшем об ускоренном заряде мы говорить не будем, поскольку проблемы повышения долговечности аккумулятора он никоим образом не касается.

Под импульсным зарядом подразумевают применение тока, который изменяет свою величину или напряжение периодически, через определенные интервалы времени. По характеру этих показателей импульсный ток разделяют на две разновидности.

Пульсирующим током называют такой, у которого величина меняется в пределах от нуля до максимального значения, сохраняя неизменной свою полярность. Пример характеристики пульсирующего тока показан на рис. 1.

Рис. 1. Заряд пульсирующим током. Cз — емкость, сообщенная аккумулятору за время импульса t.

Асимметричный, или реверсивный, ток определяется наличием обратной амплитуды (см. пример на рис. 2); иными словами, в каждом цикле он меняет свою полярность. Однако количество электричества, протекающего при прямой полярности, больше, чем при обратной, что и обеспечивает заряд аккумулятора.

Рис. 2. Заряд асимметричным током. Cз — емкость, сообщенная аккумулятору при заряде за время tз; Сз емкость, снятая с него в течение времени tр.

Именно реверсивный ток вызывает на сегодня наибольший интерес у исследователей-энтузиастов. Выданы десятки авторских свидетельств на схемные решения, позволяющие получать зарядный ток асимметричного типа с самыми разными формами графических характеристик. Что же касается экспериментальных данных о том, как реверсивный ток изменяет электрохимические процессы в аккумуляторе, то здесь картина куда более скудная, да и противоречивая. Действительно, разработать оригинальную электронную схему непросто, но для человека, хорошо знающего это дело, такая задача по силам. Однако, прежде чем создавать конструкцию, нужно знать, что она даст и какими должны быть ее параметры. А здесь мало быть просто сведущим электрохимиком: нужны тонкие лабораторные опыты, нужен большой объем корректно поставленных эксплуатационных испытаний. Такие возможности не всегда есть даже у крупных специализированных организаций. Поэтому разработчики импульсных зарядных устройств, как правило, исходят из той модели работы и старения аккумулятора, которая отражена в массовой технической литературе. И вот здесь таится главный подводный риф. Дело в том, что конструкция автомобильных аккумуляторов не стоит на месте, качественно видоизменяется и характер их работы, а общедоступные данные отстают от сегодняшней картины иногда на добрый десяток лет. Какова же техническая сущность изменений, происшедших за последнее время? Рассмотрим это важное обстоятельство подробнее.

Еще каких-нибудь двадцать лет тому назад аккумуляторная батарея массового типа имела асфальтопековый корпус (моноблок) и деревянные сепараторы между электродами. В качестве расширителя (порообразователя) в отрицательных электродах использовали хлопковые очесы. Все эти материалы нестойки к серной кислоте. В результате их растворения в электролите появлялись органические примеси-«отравители», которые нарушали нормальный ход химических реакций. Они осаждались на поверхности электродов, экранируя активную массу, вследствие чего постепенно уменьшалась емкость батареи и снижалось ее напряжение при разряде стартерным током. Кроме того, что еще важнее, примеси способствовали появлению и накоплению крупных, труднорастворимых кристаллов сульфата свинца, что не только ухудшало характеристики батареи, но и нередко со временем приводило ее к полной потере работоспособности. Вот как выглядели основные причины окончательного выхода батарей из строя, выявленные в начале 60-х годов крупномасштабными обследованиями у нас и за рубежом: коррозия решеток положительных электродов — около 36%, сульфатация отрицательных электродов — около 30%, оплывание Активной массы — несколько более 20%, разрушения сепараторов и моноблоков — примерно 16%. Подчеркнем, что почти треть батарей выбрасывалась из-за сульфатации — болезни, которую можно пытаться лечить. И лечили, насколько возможно: во многих пособиях прежних лет можно найти советы по устранению сульфатации разными специальными методами заряда, в том числе применением КТЦ. Вот только об импульсном заряде тогда речи еще не было. Что же касается КТЦ, в особенности с большими токами, то они давали определенный эффект еще и потому, что удаляли часть осевших на электродах посторонних примесей, переводя их обратно в электролит.

Теперь перейдем к батареям следующего поколения. Бурное развитие производства синтетических материалов позволило сделать кислотоупорными и химически нейтральными все элементы конструкции. Для корпусов стали использовать эбонит и термопласты (полиэтилен, полипропилен), для сепараторов — мипласт и мипор, в качестве порообразователей стали применять БНФ и гуминовую кислоту. Все это не только существенно повысило энергоемкость батарей, но и увеличило среднюю продолжительность их жизни примерно на треть благодаря избавлению от некоторых пороков. Вот как выглядели результаты обследования тысячи с лишним батарей, вышедших из строя, в конце 70-х годов: выбракованы из-за коррозии решеток положительных пластин — около 45%, вследствие оплывания активной массы — примерно 35%, остальные — из-за разрушений сепараторов, моноблоков и по другим причинам. Характерно, что сульфатации электродов практически не обнаружено. Единичные случаи были вызваны грубыми ошибками в обслуживании (например, доливкой водопроводной воды вместо дистиллированной). Как показывают текущие проверки, примерно так обстоит дело и сейчас. Добавить к этому можно лишь то, что ныне значительная часть парка индивидуальных машин уже оснащена батареями нового типа — так называемыми малообслуживаемыми. Пока они поставляются из Югославии, но вскоре начнется широкий выпуск отечественной, еще более совершенной модели. Не вдаваясь в подробное рассмотрение аккумуляторов такого рода (это тема отдельного разговора), скажем лишь, что проблему сульфатации они окончательно отодвигают в прошлое.

Почему мы так настойчиво выделяем именно сульфатацию? Нетрудно догадаться: из-за связи с зарядом реверсивными токами. Действительно, многими серьезными исследованиями убедительно показано, что реверсивный (асимметричный) ток может быть хорошим помощником в борьбе с крупными кристаллами сульфата свинца. Однако, как мы видели, это прекрасное качество в наше время потеряло свою актуальность. Но вот с какого тезиса начинается типичное обоснование очередной разработки импульсного зарядного устройства (мы намеренно не называем автора): «Практика показывает, что при самой грамотной и аккуратной эксплуатации аккумулятора срок его службы в лучшем случае не превышает четырех-пяти лет. Основная причина кроется в сульфатации пластин. Другие причины отказа батареи у индивидуального владельца весьма редки». Вот так. Срок назван правильно, а диагноз взят из 50-х годов. Смотрим далее: «Причина сульфатации в основном связана с систематическим недозарядом и разрядом выше допустимых норм». Утверждение верное. Но потому и применяют ка современных автомобилях мощные генераторы переменного тока, стабильные в работе регуляторы напряжения. В итоге, если говорить об отклонениях, то чаще приходится сталкиваться с перезарядом. В среднем же статистика показывает следующее: около 80% времени степень заряженности батареи находится в пределах 0,75—1,0, около 15% — от 0,5 до 0,75 и лишь 5% менее 0,5. Причем «посаженная» при трудном холодном пуске батарея, как правило, вскоре восстанавливает свой заряд во время езды, не требуя помощи извне.

Таким образом, сегодня трудно назвать необходимыми довольно сложные и дорогие устройства, предназначенные для устранения сульфатации. Кое-кто может возразить: позвольте, ведь и современный аккумулятор можно засульфатировать, — скажем, если лить в него грязную воду, ездить с постоянным недозарядом и так далее. Конечно, можно. Но вряд ли следует собственные грубейшие ошибки возводить на уровень проблемы. А если считать такие огрехи допустимыми, то и расплачиваться за них нужно полной мерой. И уж совсем нелогично держать без использования специальное устройство просто «на всякий случай». Ведь при крайней необходимости можно, как и раньше, попытаться исправить положение серией контрольно-тренировочных циклов при помощи обычного 12-вольтового выпрямителя. Не следует только проводить эту операцию без нужды, поскольку каждый КТЦ отнимает частичку ресурса батареи. Принцип здесь таков: за свою жизнь аккумулятор может отдать вполне определенное количество энергии, а каждый полный разряд соответствует примерно 0,6—1,0% этого количества.

Означает ли сказанное, что заряд импульсными токами не имеет практического смысла? Нет, по нашему мнению, такой вывод был бы совершенно неправильным. Нужно только направлять этот интересный и еще не полностью изученный метод не на борьбу с призраками прошлого, а на решение сегодняшних, реальных проблем.

Такой пример. Некоторые исследования показывают, что при определенных условиях заряд асимметричным током позволяет увеличить емкость батареи на 3—5%. Что касается условий, то здесь совместно влияет многое: частота и характер импульсов тока, параметры батареи, температура. Сложно и выгода пока невелика, но работать в этом направлении, очевидно, стоит.

И еще. При заряде постоянным током в первую очередь насыщается поверхность электрода, и это мешает развитию процесса вглубь. Короткий разряд в каждом цикле асимметричного тока снимает поверхностную поляризацию, и это повышает коэффициент полезного действия тока, потребляемого от сети. Разумеется, для домашних работ это фактор несущественный, а в крупных автохозяйствах таким обстоятельством пренебрегать нельзя.

И, наконец, нельзя не упомянуть о работе ученых Новочеркасского политехнического института. Они разработали теорию, по которой реверсивный ток может быть использован против
главного нынешнего врага — коррозии решеток. Теория эта, как полагают многие специалисты, спорна, опыты пока недостаточно масштабны, да и первые выводы, трактующие необходимость частого специального подзаряда эксплуатируемой батареи (порядка 10 раз в год), не очень согласуются со стремлением снижать объемы ТО. Но уж очень заманчива цель! Поэтому можно только пожелать исследователям успехов и удач, которые приведут к приемлемым техническим решениям.

В заключение нужно сказать следующее. В стране выпускается много моделей и типов зарядных устройств индивидуального пользования. «За рулем» неоднократно публиковал сообщения о новых образцах. Упоминалось и о конструкции с импульсным током (1984, № 7, стр. 29). Такая информация основывалась на сведениях, представленных самими изготовителями, и отражала их оценку своего изделия. Получить же сравнительные, обобщающие данные по всей широкой номенклатуре было практически невозможно. Ныне положение иное. Для проведения единой технической политики в разработке и выпуске зарядных устройств назначена ведущая организация — ВНИИпреобразователь (г. Запорожье). Институт провел критическое обследование выпускаемой продукции, по результатам которого готовит соответствующие рекомендации для заводов. Мы планируем рассказать читателям об этой работе.

Источник