Чтение RSS
Пожертвовать
Сделать стартовой Добавить в закладки
Мы рады приветствовать Вас на нашем сайте! Мы уверены, что у нас Вы найдете много полезной информации для себя, читайте, скачивайте, все абсолютно бесплатно и без паролей. Периодически материал сайта пополняется, поэтому добавьте Komitart в закладки или подпишитесь на новостную рассылку RSS, так будет проще узнавать о публикуемых новинках .
Бесплатная доска объявлений республики Коми

DirectAdvert NEWS

Партнеры

  • logo-rk-pechora_ru
  • logo-komitart

AdLabs NEWS

Статистика

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика
 
11-01-2013, 10:29
Восстановление кислотных аккумуляторов переменным током.


Характеристика устройства:

Напряжение электросети, В - 220
Напряжение аккумуляторов, В - 12
Емкость аккумуляторов, А*ч - 2...90
Вторичное напряжение, В - 2*18
Мощность трансформатора, Вт - 120
Зарядный ток, А - 0...5
Импульс тока, А - до 50
Мощность импульса, Вт - до 1000
Разрядный ток, А - 0,25
Время заряда при восстановлении, мс - 1...5
Время разряда, мс - 10
Время восстановления, ч - 5...7

Напряжение электросети переменного тока представляет собой осциллограмму в виде синусоиды с положительными и отрицательными полупериодами.
При зарядке аккумуляторов используется положительная часть синусоиды в однополупериодных и двухполупериодных выпрямителях постоянного тока.
Ускорить процесс восстановления пластин аккумулятора без ухудшения состояния возможно, если использовать дополнительно отрицательный полупериод тока небольшой мощности.
Ввиду низкой скорости химического процесса в электролите не все электроны достигают кристаллов сульфата свинца за отведенное время в десять миллисекунд, к тому же исходя из формы синусоиды напряжение в начале равно нулю, а затем растет и достигает максимума через пять миллисекунд, в последующие 5 мс оно падает и переходит через нуль в отрицательный полупериод синусоиды.
Электроны средней части синусоиды обладают наибольшим энергетическим потенциалом и в состоянии расплавить кристалл сульфата свинца с переводом его в аморфное состояние. Электроны остальной части синусоиды, имея недостаточную энергию, не достигают поверхности пластин аккумулятора, или неэффективно воздействуют на их восстановление. Накапливаясь в молекулярных соединениях на поверхности пластин, они' препятствуют восстановлению, переводя химический процесс в электролиз воды.
Отрицательный полупериод синусоиды "Отводит" электроны от поверхности пластин на исходные позиции с суммарной энергией, неиспользованной при первоначальной попытке расплавления кристалла сульфата свинца и энергии возврата. Идет раскачивание энергетической мощности с ее ростом, что в конечном результате позволяет расплавить нерастворимые кристаллы.
Значение амплитуды напряжения отрицательного полупериода не превышает 1 /10... 1 /20 от тока заряда и является достаточной для возврата электронов перед следующим циклом подачи положительного импульса, направленного на расплавление кристалла сульфата свинца. При таком токе отсутствует вероятность переполюсовки пластин аккумулятора при отрицательной полярности.

В практике используется несколько технологий восстановления, в зависимости от технического состояния аккумуляторов и условий предшествующей эксплуатации. Техническое состояние можно определить с помощью диагностического прибора или простой нагрузочной вилкой, при высоком внутреннем сопротивлении напряжение под нагрузкой заметно ниже, чем без нее — это означает, что поверхность пластин и внутренняя губчатая структура покрыты кристаллами сульфата свинца, который препятствует току разряда.
Ранее используемые технологии восстановления имеют положительные и отрицательные качества: длительное время восстановления, большое энергопотребление, работа с кислотой, большие выделения газа, в состав которого входит взрывчатая смесь водорода с кислородом, необходимость мощной принудительной вентиляции и средств защиты при переливании кислоты при восстановительных работах. Положительным является конечный результат.

Технология восстановления аккумуляторов длительным зарядом малым током была разработана в прошлом веке и применялась при незначительной сульфатации электродов, заряд проводился до начала газообразования, ток снижался ступенчато с небольшими перерывами. Такой метод и сейчас используется для восстановления пластин мощных промышленных аккумуляторов на низкое напряжение и ток до десятков тысяч ампер. Время восстановления составляет не менее пятнадцати суток.
Второй метод представляет собой восстановление пластин в дистиллированной воде, он также длителен по времени и связан с заменой кислоты на воду с последующим зарядом, как в первом варианте. По окончании восстановления плотность выравнивается добавкой электролита.

Возможно восстановление пластин кратковременной подачей большого зарядного тока в течении 1...3 ч. Недостаток такого метода состоит в резком сокращении срока эксплуатации аккумулятора, чрезмерном нагреве пластин и их коробление, повышенном саморазряде, обильном газовыделении кислорода и водорода.

Технология восстановления свинцовых аккумуляторов переменным током позволяет в кратчайшее время снизить внутреннее сопротивление до заводского значения, при незначительном нагреве электролита.
Положительный полупериод тока используется полностью при зарядке аккумуляторов с незначительной рабочей сульфатацией, когда мощности зарядного импульса тока достаточно для восстановления пластин.

При восстановлении аккумуляторов с длительным послегарантийным сроком необходимо использовать оба полупериода тока в соизмеримых величинах: при токе заряда в 0.05С (С - емкость), ток разряда рекомендуется в пределах 1/10...1/20 от тока заряда. Интервал времени тока заряда не должен превышать 5 мс, то есть восстановление должно идти на максимально высоком уровне напряжения положительной синусоиды, при которой энергии импульса достаточно для перевода сульфата свинца в аморфное состояние. Освободившийся кислотный остаток S04 повышает плотность электролита до тех пор, пока все кристаллы сульфата свинца не будут восстановлены и повышение плотности закончится, при этом из-за возникшего электролиза напряжение на аккумуляторе возрастет.

При зарядно-восстановительных работах необходимо использовать максимальную амплитуду тока при минимальном времени его действия. Крутой передний фронт импульса тока заряда свободно расплавляет кристаллы сульфата, когда другие методы не дают положительных результатов. Время между зарядом и разрядом дополнительно используется на охлаждение пластин и рекомбинацию электронов в электролите. Плавное снижение тока во второй половине синусоиды создает условия для торможения электронов в конце зарядного времени с дальнейшим реверсом при, переходе тока в отрицательный полупериод синусоиды через нуль.


Восстановление кислотных аккумуляторов. Импульсные зарядные устройства.


Для создания условий восстановления применена тиристорно-диодная схема установки и регулирования тока синхронизированного с частотой электросети. Тиристор во время переключения позволяет создать крутой передний ' фронт тока и меньше подвержен нагреву во время работы, чем транзисторный вариант. Синхронизация импульса зарядного тока с электросетью снижает уровень помех, создаваемых устройством.
Момент повышения напряжения на аккумуляторе контролируется введением в схему отрицательной обратной связи по напряжению, с аккумулятора на ждущий мультивибратор на аналоговом таймере DA1 (рис. 1). Также в схему введен температурный датчик для защиты от перегрева силовых компонентов. Регулятор тока заряда позволяет установить начальный ток восстановления, исходя из значения емкости аккумулятора.
Контроль среднего тока заряда ведется по гальваническому прибору - амперметру с линейной шкалой и внутренним шунтом. В показаниях амперметра токи алгебраически суммируются, поэтому показания среднего зарядного тока с учетом одновременной подачи с положительного тока отрицательного полупериода будут занижены.

Не следует продолжительное время подавать на аккумулятор только отрицательный полупериод тока - это приведет к разряду аккумулятора с переполюсовкой пластин.
В заряженном аккумуляторе всегда идет саморазряд из-за разной плотности верхнего и нижнего уровня электролита в банке и других факторов, нахождение в буферном режиме подзарядки поддерживает аккумулятор в рабочем состоянии.
Схема восстановления аккумуляторов переменным током (рис. 1) содержит небольшое количество радиодеталей.
В состав схемы входит ждущий мультивибратор - формирователь синхронизированных с электросетью импульсов на аналоговом таймере DA1 типа КР1006ВИ1, усилитель амплитуды импульса на биполярном транзисторе обратной проводимости VT1, датчик температуры и усилитель напряжения отрицательной обратной связи VT2, узел питания и тиристорный регулятор зарядного тока. Напряжение синхронизации снимается с двухполупериодного выпрямителя на диодах VD3, VD4 и подается через делитель напряжения R13, R14 на вход 2 нижнего компаратора микросхемы DA1.
Частота импульсов ждущего мультивибратора зависит от номиналов резисторов R1, R2 и конденсатора С1. В исходном состоянии на выходе 3 DA1 имеется высокий уровень напряжения при отсутствии на входе 2 DA1 напряжения выше1/3ип, после его появления микросхема срабатывает с порогом, установленным резистором R14, на выходе появляется импульс с периодом 10 мс и длительностью, зависящей от положения регулятора R2, - времени заряда конденсатора С1. Резистор R1 определяет минимальную длительность выходных импульсов.

Вывод 5 микросхемы имеет прямой доступ к точке 2/3Un внутреннего делителя напряжения. По мере роста напряжения на аккумуляторе в конце заряда открывается транзистор VT2 цепи отрицательной обратной связи и снижает напряжение на выводе 5 DA1, создается модификация схемы и длительность импульса уменьшается, время нахождения тиристора в открытом состоянии снижается. Импульс с выхода 3 таймера через резистор R5 поступает на вход усилителя на.транзисторе VT1. Усиленный транзистором VT1 импульс через оптопару U1 подает на управляющий электрод тиристора VS1 отпирающее напряжение, синхронизированное с сетью, тиристор открывается и подает в цепь аккумулятора импульс двухполупериодного зарядного-тока с длительностью, зависящей от положения регулятора тока R2. Резисторы R9, R10 защищают оптопару от перегрузок.
Температура силовых элементов контролируется с помощью терморезистора R11,установленного в делителе напряжения цепи отрицательной обратной связи.

Повышение температуры вызывает снижение сопротивления терморезистора и шунтирование транзистором VT2 вывода 5 DA1, длительность импульса сокращается - ток снижается.
Питание таймера и RC-цепи в схеме стабилизировано стабилитроном VD1.
Электронная схема питается от вторичной обмотки силового трансформатора через диоды VD2...VD4, пульсации сглаживаются конденсатором СЗ. Диод VD2 разделяет пульсирующее напряжение выпрямителя на диодах VD3, VD4 от напряжения питания таймера и усилителя на транзисторе VT1.

Тиристор питается двухполупериодным пульсирующим напряжением и исполняет роль ключа с регулируемым временем включения положительных импульсов тока, отрицательный импульс подается в аккумулятор с однополупериодного выпрямителя на диоде VD5.
Радиодетали в схеме установлены общего применения: микросхема таймера серии 555, 7555. Резисторы МЛТ 0,12, R15 - мощностью 5 Вт. Переменные резисторы типа СП. Трансформатор можно использовать типа ТПП 2*18 В/5 А. Диоды малогабаритные на ток до 5 А. Тиристор при емкости аккумулятора до 50 А*ч подойдет типа КУ202Б...Н с радиатором.
Регулировку схемы устройства начинают с проверки напряжения +18 В, небольшие расхождения не влияют на работу прибора.
Временно установив параллельно конденсатору С1 емкость в 0,1 мкФ, по вспышкам светодиода уточняют работоспособность таймера.


Восстановление кислотных аккумуляторов. Импульсные зарядные устройства.


В цепь катода тиристора для контроля его работы включают лампочку на напряжение 12 В и мощность 50...60 Вт. Мигание лампочки подтверждает исправность тиристора и его работу в допустимом тепловом режиме. Вращением вала установочного резистора R14 устанавливают порог срабатывания микросхемы. После подключения в зарядную цепь аккумулятора необходимо выставить зарядный ток резистором R2 при среднем положении подстроечного резистора R12 При нагреве терморезистора R11 ток заряда должен уменьшится.
Элементы схемы, кроме выключателя, регулятора -тока заряда, амперметра и предохранителя устанавливаются на печатной плате (рис. 2), остальное крепится в корпусе зарядного устройства.
Технология восстановления аккумуляторов переменным током была разработана в 1999 г. и выполнена в изделии небольшой партией для патентного эксперимента.



Пульсирующее зарядно-восстановительное устройство.


Характеристика устройства:

- напряжение сети, В - 220;
- мощность, Вт - 120;
- ток зарядного цикла, А - 50;
- ток подзаряда, А - 1;
- время цикла заряда, мс - 4,7;
- время цикла покоя, мс - 10.. .470;
- напряжение аккумуляторов, В - 9.. .24;
- количество элементов, шт - 6... 18;
- время восстановления, ч - 3...6.

При длительной эксплуатации аккумуляторных батарей с несоблюдением правил зарядно-разрядного режима на пластинах возникают крупнокристаллические труднорастворимые кристаллы-дендриды, которые приводят электроды аккумуляторов к преждевременному износу, межэлектродным замыканиям и короблению пластин, ускоренный саморазряд снижает рабочую емкость в первые часы хранения.
Повышенное внутреннее сопротивление, вызванное кристаллизацией, приводит к снижению напряжения аккумулятора при минимальной нагрузке.

Принудительное повышение напряжения заряда при восстановлении аккумулятора приводит к кипению электролита, раннему наступлению процесса электролиза в электролите, повышенной температуре элементов и их возможному механическому разрыву при обильном выделении газа. Заряженные таким методом аккумуляторы не в состоянии долго и качественно работать.

Регенерация пластин пульсирующим током позволяет существенно улучшить техническое состояние элементов аккумуляторов, внутреннее сопротивление после непродолжительного восстановления снижается до рабочего состояния, при рабочей температуре. Кристаллы переходят после восстановления в аморфное состояние металла, устраняются межэлектродные замыкания. Исследования, проведенные в лаборатории "Автоматики и телемеханики" ИОЦТТУ в течении нескольких лет, подтвердили надежность и простоту технологии пульсирующего заряда.

Были в кратчайшее время восстановлены и заряжены NiCd аккумуляторы емкостью до 1 А*ч [1], свинцовые аккумуляторы от 10 до 240 А*ч, аккумуляторы железных дорог до 110 В и мощные аккумуляторы на напряжение в 2,5 В и ток более 2000 А на элемент. Положительное влияние технологии пульсирующего зарядно-восстановительного процесса позволяет продолжить эксплуатацию элементов аккумуляторов с высокими эксплуатационными показателями в течении длительного времени.
Технология зарядки пульсирующим током состоит в проведении зарядно-восстановительных работ импульсом тока, коротким по времени и высоким по амплитуде.

Накладка пульсирующего зарядно-восстановительного тока на небольшой постоянный подзарядный ток существенно улучшает старую технологию зарядки аккумуляторов постоянным током.
Пульсирующее зарядно-восстановительное устройство, описанное в данной статье, разработано для бытовых условий и имеет все положительные качества при низкой цене и небольших габаритах.


Схема

Восстановление кислотных аккумуляторов. Импульсные зарядные устройства.


Принципиальная схема (рис. 1) устройства состоит из генератора прямоугольных импульсов на аналоговом таймере с регулировкой скважности и предварительной установкой напряжения зарядного тока, схема устройства питается от сетевого блока питания на трансформаторе и диодном мосте.
Применение интегрального таймера DA1 в генераторе прямоугольных импульсов позволяет довольно просто добиться приемлемых характеристик с обеспечением стабильной частоты и минимального энергопотребления.
Временные интервалы импульсов при заряде и разряде конденсатора С1 зависят от емкости конденсатора и сопротивления резисторов R1 и R2. Заряд происходит через резистор R1, а разряд - через резистор R2 и внутренний разрядный транзистор микросхемы. Диод VD2 устраняет возможность непроизвольного разряда конденсатора через цепи нагрузки выхода таймера.

При включении устройства напряжение на конденсаторе С1 равно нулю и по мере зарядки растет, а при достижении напряжения на выводе (2) нижнего компаратора микросхемы ниже или равном 1/3 напряжения питания (Un) выход (3) имеет высокий уровень в течении времени Т1 = 1.1R1C1, пока конденсатор не зарядится до напряжения на верхнем компараторе вывод (6) до величины 2/3Un.
Зарядка конденсатора С1 в это время происходит с высокого уровня выхода (3) таймера.
При достижении высокого уровня напряжения на конденсаторе С1 (2/3Un) срабатывает верхний компаратор, выход (3) микросхемы переключается в нулевое состояние. В этот момент внутренний разрядный транзистор микросхемы переходит в открытое состояние и начинается разряд конденсатора С1 со временем Т2 = 0.7R2C1, зависящим от сопротивления переменного резистора R2.

Поскольку значение резистора R2 в сотню раз больше чем R1, то и интервал времени длиннее во столько же раз. Изменением номинала резистора R2 можно добиться уменьшения времени периода Т2 до величины равной Т1, то есть регулировка временных интервалов происходит изменением скважности D = Т1/Т, где Т = Т1+Т2. Отношение периода, когда на выходе присутствует напряжение к полному периоду, называется скважностью или рабочим циклом.
Для получения короткого положительного импульса на выходе микросхемы DA1 цепи заряда и разряда время-зарядного конденсатора С1 в схеме разделены импульсным диодом VD2.
Напряжение высокого уровня с выхода таймера через индикаторный светодиодН1_1 и ограничительный резистор R5 также управляет работой мощного транзисторного ключа VT2 для передачи цикла тока в аккумулятор GB1.

Питание на микросхему подается с параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1 и ограничительном резисторе R3.
Вывод (5) в микросхеме таймера позволяет получить прямой доступ к точке делителя с уровнем 2/311п, являющейся опорной для работы верхнего компаратора. Использование данного вывода позволяет менять этот уровень для получения модификаций схемы, в данном случае для регулирования выходного напряжения при установке аккумуляторов разного типа и напряжения, а также для установки тока подзарядки.

Поскольку напряжение на базе транзистора VT1 изменяется с изменением напряжения на аккумуляторе, то такая отрицательная обратная связь с выхода устройства на управляющий элемент позволяет стабилизировать напряжение заряда и защищает аккумулятор от перезаряда.
Для защиты выходного транзистора от случайных коротких замыканий в цепи нагрузки установлен плавкий предохранитель FU1.

Диод VD4 защищает транзистор VT1 от превышения напряжения на базе.
Состояние работы схемы пульсирующего зарядно-восстановительного устройства индицируется светодиодами: HL1 "Заряд" указывает на прохождение прямоугольных импульсов циклического тока, HL2- на возможное перегорание предохранителя, HL3 - на правильную полярность подключения клемм аккумулятора в схему. Магнитоэлектрический прибор РА1 позволяет визуально контролировать величину тока в цепи заряда.

Напряжение постоянного тока на выходе силового блока питания выбрано большой величины, это позволяет увеличить амплитуду тока рабочего цикла, а средний ток заряда не превысит паспортных значений.


Детали:

Устройство не содержит дефицитных радиокомпонентов. Постоянные резисторы - типа МЛТ-0,125, переменные - типа СП-29. Конденсаторы - типа КМ и К50-35 (оксидные). Транзистор VT1 -типа КТ815Б или КТ817Б, VT2-KT829A с возможной заменой на транзистор с током коллектора не менее 8 А и напряжением коллектор-эмиттер выше 100 В. VT2 необходимо снабдить радиатором размерами 50*60 мм. Диодный мост VD5...VD8 можно составить из диодов типа КД202 или КД213.

Восстановление кислотных аккумуляторов. Импульсные зарядные устройства.


Силовой трансформатор Т1 рассчитан на напряжение 22...27 В и номинальный ток более 3 А: типа ТПП120-27 В4А или 2*18 В 2*3 А. Все радиодетали, кроме силового трансформатора, амперметра, регулятора тока заряда предохранителя и светодиодов расположены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита (рис. 2).

Настройка.

Регулировки в схеме несложные, при правильной сборке вместо аккумулятора следует установить нагрузку -лампочку от автомобиля на напряжение 12 В и мощность 30.. .60 Вт. Изменяя положение регуляторов R2 "Ток заряда" и R7 "Установка вых.", добиться плавного изменения яркости лампочки.
Через непродолжительное время проверить на нагрев силовой транзистор, при температуре выше 60°С установить радиатор большего объема.

Подключить в цепь заряда любой аккумулятор на напряжение 12 В, движок резистора R2 вывести в нижнее положение, а регулятором R7 установить ток подзаряда около 0,3... 1 А. Регулятором R2 добавить ток до уровня в 0,05 от емкости аккумулятора. К примеру, для аккумулятора типа 6СТ55 ток подзаряда устанавливается на уровне 0,55 А, а общий ток на уровне 2,75 А.

Время регенерации пластин аккумулятора выбрать 3.. .5 ч, по окончанию проверить состояние внутреннего сопротивления нагрузочной вилкой; если падение напряжения еще велико, то после перерыва провести дополнительный цикл восстановления пластин аккумулятора.

Восстановление пластин NiCd аккумулятора состоит в очистке электродов от кристаллизации и снятия "эффекта памяти", после чего также провести диагностику подключением разрядной нагрузки и уточнение внутреннего сопротивления по формуле: R = (Е - U) /1, где Е - напряжение на аккумуляторе без нагрузки, U - под нагрузкой с током I.

По вышеприведенным картинкам мы нарисовали печатные платы в формате LAY на оба устройства. Вид печатных плат следующий:


Восстановление кислотных аккумуляторов. Импульсные зарядные устройства.

Восстановление кислотных аккумуляторов. Импульсные зарядные устройства.


Скачать схемы и печатные платы на оба устройства можно одним файлом по прямой ссылке с нашего сайта. Ссылка на скачивание появится по центру этой же страницы после клика по любой строке рекламного блока ниже кроме строки "Оплаченная реклама". Размер файла - 0,28 Mb.

Если вас интересуют не сложные схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов – читайте статью:

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками.

Зарядное устройство из компьютерного БП.



Уважаемый Пользователь!

Для того чтобы скачать файл с нашего сервера,
нажмите на любую ссылку под строкой "Оплаченная реклама:"!



Просмотрело: 69866 Комментариев: 0 admin_yuriyk64

Понравилась новость? Не забудь поделиться ссылкой с друзьями в соцсетях.


 

Добавить комментарий

Имя:*
E-Mail:
Вопрос:
Разделите 8 пополам (цифрой)
Ответ:*
 

Для авторов и издательств

Загрузка...

МЫ В КОНТАКТЕ

ИНФОРМАЦИЯ

Интересное в сети

AdLabs NEWS

© 2012 Komitart  Карта сайта  Правила сайта
  • Читать на Prime RSS. Prime RSS - Крупнейший каталог блогов, новостных лент и RSS
Вся информация, предоставляемая сайтом, совершенно бесплатна.
Использование материалов сайта Komitart на других ресурсах возможно при обязательной прямой ссылке на источник. ©