Заряд аккумулятора обратными токами

Заряд аккумулятора обратными токами

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.

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

Восстановление аккумулятора

Аккумуляторная батарея (АКБ) относится к важнейшим атрибутам технического оснащения современного автотранспортного средства, без которого его эксплуатация практически невозможна. Именно поэтому этот прибор требует повышенного внимания к своему содержанию и обслуживанию, а при отсутствии таковых быстро выходит из строя. Объясняется это сложными химическими реакциями, протекающими в его внутренних элементах, которые представляют собой довольно сложную конструкцию (смотрите рисунок).

Несмотря на указанные сложности, опытным автолюбителям удаётся разобраться со всеми этими нагромождениями деталей и даже научиться реанимировать ранее не заряжавшееся и, казалось бы, «загубленное» изделие. В связи с этим хотелось ознакомить всех заинтересованных пользователей с накопленным опытом, позволяющим восстановить аккумулятор в домашних условиях.

Перед тем, как восстановить или «вернуть к жизни» АКБ, необходимо знать, что существует несколько способов его реанимации, основными из которых являются:

• Искусственное восстановление аккумулятора малыми зарядными токами;
• Реанимация путём полной смены электролита в его банках;
• Обратная зарядка АКБ;
• Зарядка в специально подготовленной дистиллированной воде.

Особенности подзарядки малыми токами

Восстановление АКБ в домашних условиях может быть организовано с помощью известной технологии его многократной подзарядки токами небольшой величины. Порядок проведения таких процедур предполагает использование режима, при котором подзарядка осуществляется постепенно (с небольшими перерывами). При этом аккумулятор восстанавливается не сразу, а по завершению нескольких таких зарядных циклов.

Во всё время проведения реанимации необходимо внимательно следить за плотностью электролита и напряжением в каждой из его банок. В различных ёмкостях показания прибора не должны очень сильно отличаться одно от другого.

Дополнительная информация. Для контроля плотности электролита следует воспользоваться специальным измерительным инструментом, называемым ареометром.

Зарядка аккумулятора производится путём нескольких последовательных подходов, что позволяет выровнять потенциалы в отдельных банках до нормируемого значения и обеспечить в результате полноценное питающее напряжение 12 Вольт. Для реализации такого режима потребуется бытовое электронное устройство, способное выдавать токи, величина которых на порядок меньше, чем при обычной зарядке.

Помимо этого, применение такого прерывистого режима позволяет равномернее распределять плотность электролита в пространстве между его внутренними элементами (электродами). Для достижения требуемых показателей указанные циклические процедуры следует повторить не менее 8-ми раз. Специалисты советуют применять при этом зарядные токи, примерно в десять раз меньшие, чем ёмкость исправного аккумулятора.

Замена электролита

Нередко пользователи задаются вопросом о том, а можно ли восстановить АКБ путём полной замены в нём рабочей смеси (электролита). Оказывается, что подобный подход давно применяется на практике, более того он зарекомендовал себя как один из наиболее эффективных приёмов восстановления аккумулятора.

Для его реализации потребуется проделать следующие операции:

• Сначала необходимо полностью слить старый электролит из банок аккумуляторной системы и промыть освободившиеся ёмкости тёплой проточной водой;
• Одновременно с этим нужно подготовить три ложки пищевой соды и развести их в 100 миллилитрах дистиллированной воды;
• Подготовленный таким образом раствор следует хорошо прокипятить и залить в тщательно просушенные ёмкости (смотрите рисунок ниже);

• После этого необходимо, чтобы батарея спокойно постояла минут 20-30, после чего жидкость сливается, и эта процедура снова повторяется как минимум три раза;
• По завершении всего цикла операций ёмкости тщательно промываются горячей водой.

Обратите внимание! Этим методом удаётся реанимировать большинство известных типов современных аккумуляторных изделий.

После окончательной промывки банок в них следует залить новый электролит и установить АКБ на предварительную зарядку, которая может продолжаться примерно сутки. После этого необходимо будет провести ещё целый ряд зарядок, осуществляемых в цикличном режиме (по 6 часов в день на протяжении 10-ти календарных суток).

Используемое при этом зарядное устройство должно обеспечивать выходное напряжение от 14-ти Вольт и силу тока в нагрузке не менее 10 Ампер.

Обратная зарядка

Для того чтобы вернуть в строй очень старый аккумулятор, можно воспользоваться методом так называемой «обратной зарядки». Для его реализации в домашних условиях потребуется мощный источник постоянного тока, подобный сварочному агрегату, например. Последний должен обеспечивать на выходе напряжение не менее 20-ти Вольт при зарядном токе до 80 Ампер.

Перед зарядкой обратным током обязательно следует выкрутить пробки АКБ, как это изображено на рисунке ниже.

Выкручивание пробок из аккумулятора

Сразу вслед за этим необходимо подключить плюс зарядного устройства к отрицательной клемме восстанавливаемого АКБ, а к его плюсовому контакту подсоединяется отрицательный вывод прибора. При правильном проведении зарядки обратным током, которая по продолжительности не должна превышать 30-ти минут, удаётся продлить срок эксплуатации батареи на 2-3 года.

Важно! В процессе обратной зарядки аккумулятор может начать «закипать», чего не следует особо пугаться. Такое закипание предусмотрено самой технологией восстановления.

По завершении процесса (примерно через 30 минут) электролит из банок следует слить, а их внутренности промыть тёплой водой. Лишь после этого в ёмкости аккумулятора можно заливать свежую смесь и поставить его на прямую зарядку от домашнего ЗУ. При этом рабочий ток не должен быть более 15-ти Ампер, а время зарядки выбирается равным 24 часам.

Восстановление заряда в дистиллированной воде

Если вы не смогли окончательно определиться с тем, как восстановить аккумулятор, а также не выбрали наиболее подходящий способ его реанимации, предлагаем рассмотреть ещё один простой вариант. Воспользовавшись этой методикой, вернуть к жизни старый АКБ можно очень быстро (для этого потребуется примерно час времени).

Порядок операций в этом случае выглядит следующим образом:

• Полностью разряженный аккумулятор сначала следует каким-то образом зарядить (по возможности);
• Затем из него нужно полностью слить электролит, открутив предварительно все пробки на верхней панели;
• Вслед за этим все внутренности банок следует промыть горячей водой и после просушки залить в них специальный раствор, подготовленный на основе аммиачного трилона;

Дополнительная информация. Посредством этой смеси осуществляется десульфатация пластин, проводимая примерно в течение часа.

• Когда в электролите начнётся выделение газовых пузырьков, сопровождаемое небольшими брызгами, это будет означать, что процесс подходит к своему завершению. О полном окончании десульфатации можно узнать по прекращению выделения пузырьков.

По окончании этих процедур банки вновь промываются чистой водой или дистиллятом (сделать это следует несколько раз), после чего в них заливается электролит заданной плотности. АКБ снова заряжается до нужной кондиции, после этого считается, что он восстановлен. Останется лишь убедиться, что напряжение между его клеммами соответствует норме (смотрите рисунок).

Измерение напряжения на клеммах АКБ

В заключительной части обзора заметим, что не все типы аккумуляторов, находящихся в личном пользовании, поддаются полному и окончательному восстановлению. Некоторые образцы удаётся реанимировать всего лишь на час или чуть более, а другие – не дольше чем на неделю.

При профессиональном подходе к процедуре восстановления обновлённое изделие может проработать ещё несколько лет, но это бывает крайне редко. Всё зависит от условий работы данного прибора, а также от того, насколько интенсивно он будет эксплуатироваться.

Видео

Источник