Регенератор аккумуляторных батарей

Длительная эксплуатация аккумуляторных батарей с несоблюдением условий эксплуатации, когда на пластинах возникают кристаллы сульфата свинца нерастворимые в процессе дальнейших зарядно-разрядных циклов и ведущих к сбою в работе. Кристаллизация может возникнуть и в процессе хранения аккумулятора - при зимней стоянке автомобиля или на складах. Необходимо восстановить электроды аккумулятора перед эксплуатацией до рабочего состояния, удалить труднорастворимые кристаллы сульфата свинца и перевести их в аморфное состояние исходного металла.

В автономном режиме регенерации, при хранении, необходимо использовать регенератор с небольшим потреблением мощности, тогда питание схемы (Рис.1) - регенератора можно производить, в отсутствии электросети, непосредственно от аккумулятора. Небольшой расход ёмкости аккумулятора компенсируется рабочим состоянием электродов - отсутствием сульфатации, после длительного хранения. Состояние электродов за время регенерации улучшится за счет снижения внутреннего сопротивления – Rвн. (Рис.3)

Рис.1

Поскольку для расплавления кристаллов сульфата свинца необходимы кратковременные импульсы высокой мощности в схему введён импульсный преобразователь, выполненный на генераторе аналогового таймера на м/с DA1 (рис.2), режим работы можно выбрать по таблице 2. Трансформатор Т1 служит для преобразования низкого напряжения источника тока в высоковольтный импульс, достаточный по напряжению и току для расплавления труднорастворимых кристаллов. Чтобы выходное напряжение имело определённую полярность, по отношению к электродам аккумулятора - установлен импульсный высокочастотный диод VD2.

Усилитель мощности выполнен на транзисторе средней мощности прямой проводимости - VT1.
После регенерации, после длительного хранения, аккумулятор остаётся только дозарядить любым зарядным устройством.

Технические характеристики:
Рабочее напряжение аккумулятора-12В
Амплитуда импульсного тока- 20А
Продолжительность импульса 1-10мкс
Частота импульсов:
- в режиме длительного хранения 0,05-5Гц, при среднем токе потребления от аккумулятора до 20мА.
- в режиме восстановления- 30Гц при токе потребления до 1А.

Расход аккумулятора в режиме длительного хранения не превышает ток саморазряда.
Режим восстановления используется для ускоренного восстановления аккумулятора перед запуском автомобиля.

В основу схемы регенератора аккумуляторных батарей положен таймер серии 7555.

Таймеры широко применяются в схемах ключевых и исполнительных устройств, генераторах, реле времени, блоках автоматики и телемеханики.
Длительность импульсов подбором R1C1 цепей можно варьировать от 5мкс до 30мск.

Рис.2

Делители на резисторах формируют образцовое напряжение для компараторов, DA1 – высокого уровня и DA2 – низкого.

Выходные сигналы Uпор – пороговый (6) и запускающий - Uзап (2) сравниваются с образцовым Uобр (5).

RS-триггер DD1 выставляясь усилителем DA1 и DA2 подает высокий и низкий уровень на мощный двухтактный усилитель на транзисторах VT2, VT3. При разных соотношениях уровней на входе Uзап, Uпор на выходе (3) уровень будет меняться:

Таблица 1

Вход (4) сброс, позволяет прервать работу таймера независимо от уровней входов.

Заряд идет через резисторы R1, R2 к С1, а разряд только через резистор R3 и внутренний транзистор микросхемы.

При достижении на конденсаторе С1 напряжения в 2/3 уровня питающего, верхний компаратор вызывает обнуление триггера и появление на выходе микросхемы (3) нулевого уровня.

Когда транзистор сброса микросхемыDА1 перейдет в открытое состояние, конденсатор С1 начнет разряжаться через резистор R3 в течении времени t2=0,693*R3*C1.

При достижении напряжения на конденсаторе С1 равного 1/3 уровня питающего срабатывает нижний компаратор (2).

Это вынуждает внутренний триггер переключиться и на выходе вновь появится напряжение. Транзистор сброса выключится, конденсатор начнет заряжаться со временем t1=0,693C1(R1+R2)

Формирование интервалов времени в зависимости от номиналов резисторов Rt, R1 и конденсатора Ct указано в таблице 2.

Таблица 2

R=2R1+Rt

Рис.3 Принципиальная схема мультивибратора на таймере-7555

Конденсатор С2 снижает влияние пульсаций напряжения и влияние помех на работу микросхемы.

Собранная из исправных радиодеталей схема особых регулировок не требует.
Транзистор VT1, удобно заменить на КТ837И, но с меньшим коэффициентом усиления, при этом упадёт мощность импульса.

Регенерирующее устройство используется в двух режимах: первый – регенерации электродов аккумулятора при длительном его хранении в отсутствии зарядно-разрядных циклов профилактики, когда причиной возникновения кристаллов сульфата свинца является саморазряд и разная плотность верхних и нижних слоев электролита в банках. Привести в норму характеристики таких аккумуляторов удается с временными затратами и применением зарядно-разрядных устройств.

Для экономичной работы регенератора запуск ключевого транзистора происходит от низкого уровня напряжения на выводе 3 микросхемыDA1, как более короткого по времени. Энергия аккумулятора GB1 используется только на создание импульса регенерации.

При низком уровне на выводе 3DA1 транзистор VT1 открывается, по первичной обмотке трансформатораТ1 проходит импульс тока.

Напряжение наведенное на вторичной обмотке Т1 выпрямляется импульсным диодом VD1 и подается в положительную шину аккумулятора GB1.
Дроссель L1 препятствует шунтированию импульса интегральным стабилизатором DA1 и транзистором VT1.

Диод VD1 защищает транзистор VT1 от импульсов обратной полярности, которые могут привести к пробою.

Контроль работы устройства визуально анализируется по вспышкам светодиода HL1.

Средний ток через светодиод HL1 не превышает 10 мА. Трансформатор Т1 применен от трансляционного динамика. Обмотки можно оставить заводские, низкоомную- 1Т1 включить в цепь коллектора транзистора VT1. При самостоятельном изготовлении взять трансформатор с сердечником 0,6-1 см2 или ферритовое кольцо марки НМ 2000 и намотать обмотки: I -10 витков 0,51 ПЭЛ, II – 200 витков 0,16 ПЭЛ. От пробоя на корпус и между обмотками проложить бумагу в два слоя.

Напряжение на вторичной обмотке в импульсе достигает 300В и ощутимо при случайном прикосновении к выводам!

Подключение к аккумулятору выполнить зажимами типа «крокодил».
Конденсатор С3 установлен для улучшения резонансной характеристики вторичной обмотки трансформатора Т1.

В цепи положительной шины для аварийной защиты установлен предохранитель FU1 на ток 3 А и выключатель SA2.

Вся схема вмонтирована в небольшой корпус. Выключатель питания, переключатель режима работы SA1, предохранитель FU1 и индикатор работы HL1 установлены на одной из сторон корпуса наиболее удобной для оперативной работы.

При регенерации аккумуляторов прибор подключается к клеммам аккумулятора, редкие вспышки светодиода указывают на нормальную работу прибора.
При восстановлении на стоянке прибор в переносном варианте подключается к аккумулятору автомобиля. Переключатель SA1 переводится в режим восстановления при максимальной частоте вспышек светодиода.
Частота импульсов регулируется резистором R5, изменяя напряжение на выводе 5DA1 –модификации.

Через 10-20 минут работы устройства в режиме восстановления, выполняется попытка старта двигателя автомобиля.
На транзистор VT1 установить радиатор 50Х50 мм.

Прибор проходил испытания с никель-кадмиевыми и кислотными аккумуляторами емкостью от 2 до 60 А/час и напряжение от 5 до 18 вольт.

На всех типах аккумуляторов замечено резкое снижение внутреннего сопротивления, при отсутствии предварительной зарядки аккумулятора (1)перед хранением и небольшое снижение внутреннего сопротивления у подготовленных для консервации аккумуляторов (2).

Частота импульсов в обоих случаях была в пределах 1Гц

Литература:
1. Интегрални схеми. ТАЙМЕРИ. Млад. Конструктор 9/88г. Стр. 31, 32.
2. Интегральный таймер КР1006ВИ1. Радио №7. 1986г. Стр. 57, 58.
3. В.Коновалов. «Измеритель Rвн АБ». Радиомир 8/2004. Стр.14-15
4. В.Коновалов, А.Разгильдеев. «Восстановление аккумуляторов» Радиомир 3/2005 стр7-9.
5. В.Коновалов. «Зарядно –восстановительное устройство для NI-Cd аккумуляторов Радио №3 /2006 г.стр.53
6. Испытатель автомобильных аккумуляторных батарей. Радио №6 /2007г. Стр 49.
7. И.П.Шелестов. Радиолюбителям полезные схемы. книга 5. 2003г.
8. В.В.Мукосеев, И.Н.Сидоров. Маркировка и обозначение радиоэлементов 2001г.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Sprint-Layout