Как зарядить аккумулятор асимметричным током

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

Зарядка свинцово-кислотных АКБ асимметричным током

Аккумуляторная батарея (АКБ) современного автомобиля является расходным материалом и подлежит замене через 3-5 лет. Фактически же ресурс батареи зависит от условий её эксплуатации.

Больше всего аккумуляторы страдают от глубокого разряда, то есть снижения напряжения на его клеммах ниже 12В. При этом в аккумуляторе начинаются деструктивные химические процессы, приводящие к сульфатации пластин, и его ёмкость серьёзно падает. После заряда аккумулятора напряжение на нём поднимется до нормальных 14…14.5В, но его ёмкость уже будет пониженной, энергии аккумулятора будет хватать на всё меньшее количество времени. При внимательном отношении к аккумулятору он может прослужить и более пяти лет, но даже однократный глубокий разряд батареи (ниже 12В) может привести к снижению её ёмкости в несколько раз.

Особенно тяжело аккумулятору приходится зимой. В морозы очень большой ток требуется для запуска двигателя, да и при движении расход энергии от аккумулятора выше. Также при минусовых температурах не так активно идёт химический процесс заряда аккумулятора от генератора. В результате при коротких поездках аккумулятор не успевает зарядиться, его напряжение изо дня в день падает.

Такая проблема с аккумулятором возникла и у меня: этой зимой я заметил, что аккумулятор очень быстро теряет заряд. Я езжу зимой редко и на небольшие расстояния – вероятно, поэтому аккумулятор не успевал заряжаться от генератора и расходовал энергии больше, чем получал. Если раньше машина заводилась с полуоборота даже в сильные морозы, то теперь я не был уверен, удастся ли завестись сегодня.

Я снял аккумулятор и зарядил его от бытового зарядного устройства «Вымпел-32». К моему удивлению, процесс зарядки полностью разряженной батареи током 5А завершился всего через два часа. Это значит, что в аккумулятор вместо необходимых 55Ач было «закачано» всего 10Ач, то есть ёмкость аккумулятора упала в пять раз! После того, как я поставил заряженный аккумулятор на машину, она завелась бодро, но уже через несколько дней стартер опять крутил еле-еле.

То есть зарядное устройство действительно заряжало аккумулятор, но оно не могло восстановить его ёмкость.

Я решил попробовать восстановить аккумулятор, и только в случае неудачи покупать новый. В Интернете нашлись следующие способы борьбы с сульфатацией:

– механический, когда нужно разобрать аккумулятор и очистить его пластины наждачкой, но я вообще не представляю, как это сделать в домашних условиях и собрать всё назад;

– химический, при котором на несколько часов рекомендуют залить в аккумулятор вместо электролита какую-то ядрёную химию. Но результаты по отзывам мало предсказуемые;

– электрический, путём многократного повторения процессов заряд-разряд, в результате чего происходит десульфатация.

Последний способ показался мне наиболее предпочтительным. Но этот процесс может занять неделю постоянной возни с батареей, поэтому очень неудобен. Гораздо интереснее выглядит метод асимметричного заряда, при котором зарядное устройство автоматически то заряжает аккумулятор, то разряжает его. График такого заряда приведён ниже

Источник

Зарядное устройство аккумулятора автомобиля от сульфатации пластин

На автомобильный аккумулятор во время запуска двигателя и поездки действуют меняющиеся токовые нагрузки, которые со временем его разрушают.

Предотвратить сульфатацию пластин может зарядное устройство, выдающее пульсирующие асинхронные токи для восстановления емкости.

В статье рассматриваются две простые электрические схемы зарядного устройства с трансформатором, которые несложно собрать своими руками. Они позволяют продлить ресурс АКБ, сэкономить денежные средства.

Что такое сульфатация

Внутри свинцового кислотного аккумулятора постоянно протекают химические реакции, сопровождаемые выделением кристаллов серного свинца PbSO4. Они оседают на пластинах, не растворяются в электролите, мешают его проникновению к электродам.

Эти примеси ограничивают рабочую площадь пластин. АКБ начинает терять емкость, разряжается. По этой причине аккумулятор может быстро снизить работоспособность, даже прийти в негодное состояние.

Для предотвращения сульфатации пластин существует много различных технических решений, включая применение органических активаторов типа Eco Tec Power. В статье же рассматривается метод создания пульсирующих электромеханических нагрузок при заряде в среде электролита.

Они как бы «встряхивают» жидкость, не дают кристаллам серного свинца задерживаться на пластине. Промышленность выпускает различные приборы, осуществляющие функцию десульфатации при заряде.

Можно купить зарядное устройство подобного типа, но мы рассматриваем две схемы прибора, которые легко собрать своими руками.

Самое простое зарядное устройство

Электрическая схема

Для сборки прибора потребуются:

• любой трансформатор, способный выдавать напряжение и ток, необходимые для зарядки автомобильного аккумулятора, например, 25 вольт, 150 ватт;
• диод или диодная сборка для преобразования зарядного тока, например, на 5 или лучше 10 ампер;
• амперметр контроля процесса заряда. Допустимо использовать стрелочный или цифровой мультиметр, чтобы выставить первоначальный ток, а затем отсоединить прибор из схемы.

Имеет смысл на входе трансформатора поставить защиту от коротких замыканий внутри пластин и перегрузок: предохранитель на 1 ампер.

В целях безопасности следует периодически осуществлять визуальный контроль за работой этой схемы при заряде аккумулятора.

Форма сигнала

Если обычное автомобильное зарядное устройство выдает постоянный ток, то рассматриваемая схема за счет трансформатора обеспечивает его пульсации, уменьшающие процесс сульфатации пластин.

Это вполне рабочий способ, но намного эффективнее работает второй метод.

Схема с асинхронной гармоникой тока

Принцип формирования сигнала

Убирать кристаллы серного свинца с пластин позволяет меняющийся по величине и направлению электрический ток. Форма его гармоники имеет несимметричный, но повторяющийся характер.

Зарядный ток каждой полуволны должен обеспечивать нормальное протекание набора емкости аккумулятором, а разрядный — стряхивать образующиеся примеси PbSO4 с пластин и, одновременно, не препятствовать заряду. Их оптимальное соотношение по амплитуде составляет 10:1.

Схема зарядного устройства с асимметричным током

Самодельное зарядное устройство не требует при изготовлении дефицитных, дорогих деталей. Для его сборки потребуются:

• трансформатор Т1;
• реле напряжения К1;
• амперметр pA1;
• транзистор VT1;
• диоды VD1 и VD2;
• стабилитрон VD3;
• резисторы;
• предохранители;
• выключатель SA1.

Конструкция трансформатора напряжения

Можно использовать любую заводскую модель или собрать его своими руками по технологии, описанной в статье об импульсном паяльнике Момент. Главное условие — трансформатор должен преобразовывать напряжение сети 220 в 25 вольт, иметь мощность от 250 ватт.

Эти нагрузки выбираются для возможности проведения ускоренного заряда токами в 10 ампер. Если отсутствует необходимость использования такого режима, то допустимо создавать зарядное устройство на 5А и обойтись трансформатором напряжения на 130 ватт.

Защитные устройства схемы

Предохранитель стороны 220

Выполняет задачи защиты от коротких замыканий в схеме и токов перегрузок трансформатора. Достаточно использовать плавкую вставку на 1 ампер или чуть больше.

Предохранитель выходной цепи

Защищает зарядное устройство от возникновения аварий внутренних цепей между пластин аккумулятора. Плавкая вставка подбирается с учетом выбранного рабочего режима на 5 или 10 ампер.

Реле К1

Задача: при поданном напряжении на схему обмотки электромагнит, срабатывая контакты, удерживает их в притянутом положении. Через их цепь протекает зарядный ток.

Если напряжение питания 220 пропадает, то электромагнит реле обесточивается, автоматически разрывает цепочку подключения аккумулятора. Предотвращается его саморазряд через резистор R4.

Допустимо выбрать любую модель реле под напряжение срабатывания вторичной цепи трансформатора. Можно использовать и меньший номинал, но для этого придется настроить его срабатывание за счет включения в схему питания обмотки дополнительного резистора, ограничивающего входной сигнал до безопасной величины.

Контакты реле должны коммутировать ток заряда до 10 ампер. Для этого разрешается из них собрать параллельно срабатывающую цепочку, как показано на схеме (К1-1 и К1-2).

Хорошо подходит реле напряжения серии РПУ-0.

Узел выпрямления тока

На схеме в качестве примера показаны диоды КД231А. Их можно заменить любыми подходящими по току. Например, Д242.

Измерительный прибор

Амперметр постоянного тока включается в схему с учетом полярности и возможности контроля величины заряда. Удобно использовать головку М42100.

При необходимости можно установить шунты с переключателем, предварительно откалибровав их на самодельной схеме.

Выставление режима заряда аккумулятора выполняют резистором R2. Необходимо учитывать, что:

• ток, протекающий через амперметр, разветвляется на АКБ и цепочку разряда к R4;
• прибор показывает среднее значение тока по времени, например, за период;
• заряд в это время происходит током одного полупериода.

Поэтому импульсам зарядного тока в 5 ампер будет соответствовать показание амперметра порядка 1,8 А. Желательно при первичной наладке настраивать прибор замерами на всех ответвлениях.

Цепи формирования тока заряда/разряда

Нижнюю полуволну синусоиды на аккумулятор пропускает транзисторный ключ VT1. В экспериментальной схеме надежно отработал прибор КТ827А.

Выходной транзистор при заряде греется. Ему необходимо охлаждение. Тепло хорошо рассеивает металлический радиатор с площадью поверхности от 200 см кв. Под него можно использовать металлический корпус прибора.

Настройку напряжения на базе транзистора осуществляет подстроечный резистор R2 с номиналом 3,3÷15 кОм.

Стабилитрон VD3 можно использовать любой модификации. Он должен стабилизировать напряжение на входе транзистора в пределах 7,5÷12 вольт.

Номиналы и мощности остальных резисторов обозначены на схеме прибора. Их следует выдерживать.

Такое зарядное устройство с трансформатором собирается навесным монтажом в отдельном корпусе. Оно хорошо себя зарекомендовало в работе.

Другой метод исправления пластин аккумулятора объясняет владелец видеоролика Avto-Blogger.ru «Десульфатация, восстановление емкости своими руками».

Если у вас остались вопросы по этой теме, то можете задать их в комментариях.

Источник