Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током

Заряд свинцовых аккумуляторов всегда сопряжен с выходом в атмосферу в результате химических реакций сероводородных соединений, атомарного кислорода и водорода.

Данные химические элементы вредны для окружающей среды и здоровья человека, а при определенном соотношении компонентов такая смесь взрывоопасна.

Лабораторией разработана и апробирована технология, позволяющая проводить восстановление аккумуляторов циклическим током, обеспечивающая значительное снижение выхода сероводородных соединений, а также экономию энергоресурсов. Контрольная проверка восстановленных аккумуляторов подтвердила соответствие их характеристик паспортным.

Анализ работы зарядных устройств и технологий восстановления электродов аккумуляторов указывает на повышенное выделение газов при отсутствии в цикле восстановления периодов разряда и пауз. В заводских зарядных устройствах постоянного тока обычно происходит только цикл заряда, и такие устройства способны восстанавливать только поверхностную сульфатацию аккумуляторов.

Исследования показывают, что для полного использования в химическом процессе всех возможностей регенерации требуется время разряда не менее 1/4 цикла восстановления при токе не более 1/10 тока заряда.

Зарядные устройства с данными режимами позволяют проводить восстановление аккумуляторов с глубокой и застарелой сульфатацией.

Для очистки внутренних слоев электродов аккумуляторов требуется более высокое напряжение источника питания ввиду повышенного (почти на порядок) внутреннего сопротивления аккумуляторов. Но использование такого источника "напрямую" потребует значительного повышения мощности силового трансформатора, использования более мощных электронных элементов, а даже при незначительном нарушении режима приведет к обильному кипению электролита, нагреву и короблению пластин электродов.

Ионы электролита, которые в цикле заряда по каким-либо причинам "несвоевременно" достигают пластин электродов аккумулятора, не участвуют в химических процессах и переходят в газообразное состояние. При отрицательных импульсах тока восстановления ионы "отходят" от электродов на расстояние, достаточное для последующего разгона при движении к электродам во время смены полярности поля. Поскольку этим ионам не надо проходить полное расстояние между электродами, мощность отрицательного периода восстановления незначительна по сравнению с положительным. Накопление энергии в ионах при "раскачке" позволяет при небольших энергозатратах рас-

плавить кристаллы сульфата свинца и перевести его в аморфное состояние.

Циклический заряд постоянными по направлению, но переменными по величине импульсными токами снижает внутреннее сопротивление аккумуляторов, уменьшает нагрев электролита и пластин аккумулятора, т.е. продлевает срок их эксплуатации. Восстановление импульсами различной полярности (переменным током) еще сильнее улучшает восстановительный цикл.

В общем виде разработанный цикл восстановления аккумуляторов Тв включает в себя четыре составляющие (рис.1):

Источник: Журнал Радиомир № 7 за 2011

Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

——

Схемы источники питания
Журнал Радиомир № 7 за 2011Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током

Отработка технологии восстановления "4Т" на мощных низковольтных аккумуляторах большой емкости типа 22СН-2200 подтвердила правильность выбранных режимов. Использование мощного аккумулятора снижает погрешности при измерениях. Режимы восстановления кислотных аккумулято-

Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током
Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током
Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током

ров различными способами приведены в табл.1.

В процессе зарядки постоянным током (от 99 до 396 А) выход газа из одного элемента при напряжении 2,15 В составляет 172 мл/час, 2,3 В — 1720 мл/час, 2,4 В — 4590 мл/час. Ускоренное восстановление с применением больших токов зарядки сопровождается обильным выделением газов, и требуется их утилизация, поэтому заряжать такими методами аккумуляторы без мощной вытяжной вентиляции недопустимо!

Короткие по времени и мощные по амплитуде импульсы тока заряда в разработанной технологии "4Т" позволяют расплавить кристаллы сульфата свинца и перевести их в аморфное состояние, выброс сероводородных соединений снижается в 8 раз, а время восстановления уменьшается в 7 раз.

Схема зарядно-восстановительного устройства (рис.2) рассчитана на восстановление одного или нескольких элементов кислотных аккумуляторных батарей напряжением от 1,5 до 12 В. Основу схемы составляет генератор импульсов прямоугольной формы, позволяющий иметь на каждом выходе генератора интервал в 1/4 от полного времени цикла.

Генератор прямоугольных импульсов выполнен на интегральном

таймере DA1. Для работы микросхемы в режиме автогенератора выводы 2 и 6 DA1 подключены к времязадающей цепи R1-R2-C1. Процесс заряда-разряда конденсатора С1 происходит циклически, и на выходе 3 таймера DA1 наблюдаются импульсы типа меандр. Частота генератора расчитывается по приближенной формуле:

Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током

При включении питания конденсатор С1 заряжается через резисторы R1 и R2. В это время на выходе 3 DA1 — высокий уровень. При достижении напряжения на С1 уровня в 2/3 ипит внутренний триггер таймера переключает его выход в нулевой уровень, внутренний транзистор разряжает конденсатор С1 в течение времени, зависящего от

сопротивления R2 и R3. При разряде С1 до уровня 1/3 Uпит триггер вновь переключается, и на выходе 3 DA1 появляется высокий уровень. В результате, получается непрерывная последовательность прямоугольных импульсов. Частота автогенератора устанавливается резистором R2.

Сформированные генератором прямоугольные импульсы с вывода 3 DA1 поступают на вход CN (вывод 14) двоично-десятичного счетчика на микросхеме DD1. Счетчик имеет 10 выходов, которые используются для формирования заданных временных интервалов цикла восстановления (заряд — пауза — разряд — пауза). В данном устройстве для восстановления аккумуляторной батареи используются равные временные интервалы.

Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током

При низком уровне на входе разрешения СР (выводе 13) DD1 счетчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе CN. Высокий уровень на входе сброса R (выводе 15) очищает счетчик. Это происходит, когда на выходе 8 DD2 присутствует высокий уровень.

Для организации интервалов восстановления аккумулятора выходы 0 и 1 DD1 используются для заряда аккумулятора (длительность 1/4 цикла). Сумматор на диодах VD1-VD2 при положительных уровнях на выводе 2 или 3 DD1 передает импульс прямоугольной формы через резистор R5 на резистор R7 (регулятор тока заряда) и далее — на затвор полевого транзистора VT1. Транзистор открывается в ключевом режиме и подает в аккумулятор GB1 короткий импульс тока.

После заряда выдерживается пауза. При появлении высокого уровня на выходах 4 или 5 DD1 он открывает транзистор VT2 и разряжает аккумулятор GB1 на нагрузку R11 током, зависящим от величины им-

пульса на затворе VT2. Ток разряда аккумулятора устанавливается резистором R8.

Выходы 6 и 7 DD1 обеспечивают интервал второй паузы, а при появлении высокого уровня на выходе 8 DD1 счетчик по входу R (выводу 15) DD1 возвращается в исходное состояние, светодиод HL1, указывающий на состояние счета импульсов, гаснет, и счет возобновляется с высокого уровня на выходе О DD2.

Для контроля выходного напряжения и зарядного тока аккумулятора GB1 в схеме установлены амперметр РА1 с шунтом и вольтметр PV1. Амперметр регистрирует алгебраическую сумму токов заряда и разряда. Индикатор на светодиоде HL2 указывает на наличие тока разряда. При отсутствии напряжения электросети разряд аккумулятора отключается автоматически. Индикатор HL4 указывает на правильную полярность включения аккумулятора GB1 в зарядно-разрядную цепь.

Источник питания выполнен на мощном трансформаторе Т1 и ди-

одном мосте VD5. При емкости аккумуляторов до 200 А час достаточно использовать трансформатор на мощность 70... 100 Вт. При изготовлении силового трансформатора можно взять трансформатор от лампового телевизора с исправной первичной обмоткой. Вторичная обмотка наматывается, исходя из количества витков накальной обмотки (6,3 В) с увеличением количества витков в 4 раза. Питание микросхем DA1 и DD1 выполнено от аналогового стабилизатора напряжения на микросхеме DA2.

Полевые транзисторы и диодный мост закреплены на отдельных радиаторах, используемых в блоках питания компьютеров. Элементы схемы собраны на макетной плате, которая размещена в металлическом корпусе. Возможные аналоги радиодеталей указаны в табл.2.

Для проверки работоспособности схемы на место GB1 подключается аккумулятор напряжением 2,4...12 В и емкостью 2...50 А час. Предварительно движки регуляторов тока заряда R7 и разряда R8

Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током

выводятся в нижнее по схеме положение. Ток разряда устанавливается по амперметру регулятором R8 (примерно 0,01. С10). Резистором R7 устанавливается ток заряда (0,1 .С10). Резистором R2 выставляется (опытным путем) скорость восстановления пластин аккумулятора с минимальным выходом сероводородной смеси, при минимальной температуре электролита и отсутствии электролиза.

-

В.КОНОВАЛОВ, А.ВАНТЕЕВ, Творческая лаборатория "Автоматика и телемеханика", Иркутский центр "Энергосберегающие технологии", г.Иркутск.

Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика