Дом, дача, квартира, коттедж, ремонт, строительство, идеи мастеру, сад, огород, декоративно-прикладное творчество, хобби и увлечения  

поиск по сайту:



  Главная>>> Идеи, советы, методики>>> Как зарядить аккумулятор, конструкции устройств для зарядки аккумулятора

Разделы сайта:

Главная
Последние публикации, новое на сайте.

Ремонт и строительство
Дом и квартира, дизайн и архитектура, проекты домов. Обзоры, советы.

Сад, огород, усадьба
Садоводство и огородничество, приусадебное хозяйство.

Декоративно - прикладное искусство
Резьба по дереву, выжигание, чеканка, плетение и многое другое...

Идеи мастеру
Сделай сам, различные оригинальные и полезные самоделки.

Мебель своими руками
Самостоятельное изготовление мебели, чертежи, схемы.

Разное
Идеи, советы, методики.

 
 

Как зарядить аккумулятор, конструкции устройств для зарядки, как восстановить аккумулятор

Продолжим разговор об аккумуляторах, начатый на странице «Что такое аккумулятор. Устройство аккумулятора» и рассмотрим конструкции устройств для зарядки, поговорим, как правильно заряжать аккумуляторные батареи и можно ли их восстановить.

Способы зарядки аккумулятора

Аккумулятор любой системы должен получить зарядную дозу, соответствующую его конструкции. Продолжение зарядки сверх этой нормы приводит к повышенному газовыделению в аккумуляторе. Не находя выхода из герметичного объема, избыток газа создает внутри повышенное давление, способное вызвать взрыв аккумулятора. Если во время зарядки источник находится внутри обслуживаемого прибора, последний также неминуемо пострадает. Чтобы иметь возможность контролировать размер сообщенной аккумулятору емкости, обычно используют унифицированные способы зарядки: при токе постоянной силы или при постоянном значении напряжения. При любом виде зарядки в аккумуляторе идут процессы, обратные процессам, происходившим во время разряда. Следовательно, по мере набора емкости снижается внутреннее сопротивление и подрастает эдс.

Зарядка аккумулятора при постоянном токе позволяет полностью восстановить отданную герметичным аккумулятором емкость и не допустить опасного перезаряда, что обеспечивается ограничением времени зарядки. Поскольку растущая эдс аккумулятора «направлена навстречу» напряжению зарядного источника, для поддержания требуемого тока зарядки напряжение на заряжаемом аккумуляторе необходимо постепенно увеличивать. Такое занятие весьма хлопотно для автомобилистов, имеющих дело с неавтоматизированными 12-вольтовыми зарядными устройствами, имеющими только сетевой трансформатор с переключаемыми вручную отводами обмотки и выпрямитель. Для владельцев герметичных малогабаритных НК аккумуляторов указанные заботы при зарядке их от сети переменного тока незнакомы, благодаря самостабилизации зарядного тока. А дело здесь вот в чем. Поскольку на выходе однополупериодного выпрямителя (рис. 4) на диоде VD1 выпрямленное напряжение (Uв = 0,45Uс) составляет 99 В, для обеспечения заряда батареи 7Д-0,1 требуемым зарядным током Iз = 10 мА необходимо, чтобы общее сопротивление цепи за выпрямителем

(Rобщ = Uв / Iз) было равно 9,9 кОм.

В Rобщ, понятно, входит эквивалентное сопротивление батареи, значение которого определяют по формуле

Rэкв = Uмакс / Iз = 945 Ом,

где Uмакс — напряжение полностью заряженной батареи (1,35 В на один НК аккумулятор Д-0,1). Очевидно, для получения нужного значения Rобщ к Rэкв требуется добавить балластный токоограничивающий резистор Rб = Rобщ - Rэкв = 8955 Ом, или ближайший стандартный номинал 9,1 кОм. Но так как это сопротивление R6 почти на порядок выше эквивалентного сопротивления батареи, именно оно и будет определять силу тока в цепи, поддерживая его на практически постоянном уровне.

Как зарядить аккумулятор, конструкции устройств для зарядки, как восстановить аккумулятор
Рис. 4. Схема устройства для зарядки аккумулятора постоянным током.

Рассмотренная схема (см. рис. 4) позволяет заряжать от осветительной сети и более емкие аккумуляторы с большим током. Однако разумно будет ограничить силу тока значением около 0,1 А. Ведь уже при таком токе мощность рассеяния в Rб достигнет 9 Вт и резистор будет сильно нагреваться, что потребует отдалить резистор-«печку» от предметов мебели. С батареей на значительно более высокое напряжение, чем в нашем примере, рассматриваемое устройство применять нет смысла из-за ухудшения свойств самостабилизации.

Следует обратить внимание, что в настоящее время в продаже встречается немало аккумуляторных батарей зарубежного производства, взаимозаменяемых с нашими, но имеющих большую емкость. Если емкость указана, а режим зарядки неизвестен, при идентичных НК аккумуляторах зарядный ток можно увеличить пропорционально увеличению емкости. При отсутствии зарядного устройства производства того же зарубежного изготовителя, что и аккумуляторной батареи, вероятна либо переделка отечественных зарядных устройств (об этом ниже), либо соответствующее удлинение времени заряда. Заметим, зарядка постоянным током позволяет ее прерывать, если вам нужно отлучиться и нежелательно оставлять устройство под напряжением без присмотра. Общая длительность заряда будет набираться из «кусков» зарядного времени.

Характеристики зарядки при постоянном напряжении
Рис. 5. Характеристики зарядки при постоянном напряжении.

Зарядка аккумуляторной батареи при постоянном напряжении. Для начала попробуем провести небольшой опыт. Подключим последовательно с разряженным аккумулятором (батареей) амперметр и присоединим эту цепочку к подходящему источнику неизменного напряжения. Делая через небольшие промежутки измерения зарядного тока, мы отметим солидный бросок тока вначале, который, правда, поддерживается недолго, после чего наблюдается постепенно замедляющийся спад тока. Такой режим заряда интересен тем, что позволяет в ряде случаев осуществить ускоренную зарядку — это порою имеет решающее значение. На рис. 5 приведены зарядные характеристики для батареи 7Д-0,1 при напряжениях, взятых из расчета 1,5 В и 1,4 В на один аккумулятор. Эффективная зарядка происходит примерно до того момента, когда на графиках возникает заметный перегиб крутопадающего участка в пологий. Характер кривых не меняется и для НК аккумуляторов (КНГ-1,5) с гораздо большей емкостью, только пропорционально возрастает бросок тока в первый момент. Оказывается, что при постоянном напряжении на аккумуляторе 1,5 В, его можно зарядить полностью всего за 4...6 ч, то есть вдвое-втрое быстрее, чем при зарядке постоянным током. С напряжением 1,4 В время зарядки приближается к таковому при постоянном токе.

Однако здесь не может не настораживать сильная зависимость результата даже от небольшого изменения зарядного напряжения (всего на 7%). Ясно, чтобы не «упустить» аккумулятор в ускоренных режимах заряда, во избежание опасного перезаряда необходима строгая автоматическая стабилизация зарядного напряжения и столь же строгий контроль за временем. При этом из-за технологического разброса один из входящих в батарею аккумуляторов может зарядиться полностью раньше других, и при недостаточном досмотре способен «подвести» всю батарею. По этой причине аккумуляторы, используемые россыпью (без общего корпуса), лучше заряжать, включив параллельно. В моноблочной батарее из осторожности разумнее пойти на небольшой ее недоразряд, ограничив (при напряжении по 1,5 В) время заряда до 3...3,5 ч. Очевидным недостатком такого способа зарядки является завышенная мощность зарядного устройства, которая требуется только на короткое время токового броска и недоиспользуется в остальное.

Буферный режим. Необходимость зарядки аккумуляторов в таком режиме иногда возникает у «самодельщиков», например, строящих свою «электростанцию» в неэлектрифицированной местности.

График нагрузок при буферном режиме
Рис. 6. График нагрузок при буферном режиме:
Рн — мощность полезной нагрузки; Рг — мощность генератора; Рб — мощность аккумулятора.

Основным источником питания служит электромашинный генератор, приводимый в действие, например, ветряком либо водяным колесом, а вспомогательным — аккумуляторная батарея. При небольшой нагрузке или ретивой работе генератора избыток его мощности расходуется на подзаряд батареи, а в случае дефицита «машинной» мощности батарея покрывает этот дефицит. Упрощенный для иллюстративности график нагрузок при буферном режиме приведен на рис. 6. Заштрихованные «в линеечку» участки графика Рг (мощность генератора) характеризуют долю энергии, отдаваемой генератором батарее, «клеточки» показывают недоработку генератора, покрываемую батареей. В идеале площади участков над и под линией постоянной нагрузки должны быть равны — тогда нагрузка будет работать в спокойном режиме, при постоянном напряжении.

Упрощенная схема станции
Рис. 7. Упрощенная схема станции:
G1 — электромашинный генератор;
GB1 — буферный аккумулятор; VD1 — диод защиты от обратного тока генератора.

Реальные графики нагрузок криволинейны, и подбор «участников» домашней электросистемы (рис. 7) приходится осуществлять опытным путем, при необходимости варьируя значение нагрузки, поскольку аналитический расчет здесь затруднен. Заведомо нужно ограничить возможность перезаряда батареи, как и постепенную полную ее разрядку. Ясно, что в такой установке батарея не может иметь ни «чистого» режима постоянного тока, ни постоянного напряжения, что и затрудняет расчет. Для стационарной буферной работы понадобится, скорее всего, свинцово-кислотный аккумулятор от автомобиля (где он как раз и действует в похожем режиме) или НК аккумуляторы типа 2КНБ-15, 2КНБ-32 с напряжением 2,5 В (цифра у марки аккумулятора обозначает его емкость в Ач).

Заглянем в тайное

Конечно, из интересующего многих вопроса о режиме заряда аккумуляторных батарей видеокамер фирмы-изготовители не делают тайны, но считают это излишней информацией для потребителей. Но мы, ничем не рискуя, можем проникнуть в сей «секрет».

Подсоединение измерительной проставки
Рис. 8. Подсоединение измерительной проставки:
1 — проставка; 2 — фольгированный проводник;
3 — контактные площадки; 4 — зарядное штатное устройство; 5 — сетевой шнур; 6 — проводник в канале; 7 — вольтметр; 8 — амперметр;
9 — видеокамера; 10 — контактные штыри.

Если отъединить от видеокамеры зарядное устройство, то на «открывшихся» сопрягающихся поверхностях увидим, соответственно, два подпружиненных контактных штыря и несколько пар контактных площадок. Расположение этих площадок отвечает стандартам, принятым фирмами для выпускаемых ими камер. Одна из контактных пар зарядного устройства предназначена для подключения вашей видеокамеры. Ничего не стоит поместить между нужными контактными парами изоляционную пластинку-проставку с контактными площадками, позволяющими присоединить приборы, измеряющие ток и напряжение в режиме заряда (рис. 8). Проставку можно выполнить из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, выпилив в ней в нужных местах прорези-каналы для размещения соединительных проводничков. Контактные площадки на проставке необходимо залудить, саму проставку снабдить направляющими для точного сопряжения контактов.

Если ваша видеокамера укомплектована батареей емкостью 1000 мАч, которая требует зарядки в течение 2 ч, средний зарядный ток составит около 0,5 А. Однако, поскольку режим зарядки пока неизвестен, предположим зарядку при постоянном напряжении и потому приготовим амперметр, лучше с переключаемыми пределами измерений от 0,5 до 4...5 А. Вольтметр возьмем с пределом измерений порядка 10 В. Еще понадобятся часы, чтобы снимать показания приборов через намеченные интервалы времени (5...15 минут). Кратковременное первое включение на разряженную батарею позволит определить (по силе зарядного тока) вероятный способ штатной зарядки. Так, если кратность тока относительно среднего значения велика, зарядка ведется, скорее всего, при постоянном напряжении. В этом случае начальные интервалы измерений следует взять покороче. Если режим зарядки вполне соответствует одному из рассмотренных выше «классических», останется выбрать подходящую схему зарядного устройства для последующего его изготовления.

Конструкции зарядных устройств для аккумулятора

Один из распространенных случаев, когда покупные зарядные устройства не могут быть использованы — необходимость зарядки произвольного количества последовательно включенных герметичных аккумуляторов той или иной емкости.

Решающее задачу подобной зарядки самодельное устройство может получиться простым, если первичным источником служит сеть переменного напряжения 220 В (рис. 9).

Схема устройства для зарядки аккумулятора при переменном напряжении
Рис. 9. Схема устройства для зарядки аккумулятора при переменном напряжении.

Приведенные на схеме номиналы резисторов R1 и R2 отвечают задаче зарядки батареи из семи аккумуляторов Д-0,1 (на 9 В) или семи более емких зарубежных аналогов наших Д-0,25 (на те же 9 В), которые широко применяются в переносной аппаратуре. Зарядные токи — порядка 10 и 25 мА. Резисторы подойдут типа МЛТ-2, переключатель — МТЗ или ТЗ, диод КД105Б можно заменить на Д226Б. Такой доработке можно подвергнуть готовые отечественные зарядные устройства аналогичного типа.

Поскольку приведенный пример не исчерпывает возможных сочетаний числа и емкости аккумуляторов, дадим простую формулу, которая позволит подобрать резисторы для каждого конкретного варианта:

R = (99 - 1,35n) / Iз Ом, где

1,35 — предельное напряжение полностью заряженного НК аккумулятора, В;
n — число последовательно соединенных аккумуляторов, шт;
Iз — зарядный ток, А.

После расчета выбирают ближайший стандартный номинал сопротивления. Мощность резистора легко определить по формуле:

PR ≥ I3² •R Вт

При изготовлении конструкции следует помнить, что все ее токоведущие элементы находятся под опасным напряжением осветительной сети. По этой причине устройство необходимо заключить в прочный пластмассовый футляр, снабдив его вентиляционными отверстиями.

Как уже отмечалось, время зарядки необходимо выдерживать достаточно точно. Здесь не поможет и будильник, если вы отлучились «ненадолго» и забыли о зарядке. Для таких ситуаций разработано автоматически действующее устройство (рис. 10), которое используют при зарядке батареи 7Д-0,1.

Схема зарядного устройства для аккумулятора с автоматическим выключением зарядки
Рис. 10. Схема зарядного устройства для аккумулятора с автоматическим
выключением зарядки.

Без вмешательства извне оно вовремя прекратит заряд, не допуская перезаряда. В качестве критерия полного заряда служит подъем напряжения на батарее до 9,45 В. Такой подход позволяет учесть колебания интенсивности зарядки из-за изменений напряжения в сети, а также исходную емкость батареи. В схеме устройства можно узнать токоограничительные резисторы R1 и R2 и выпрямительный диод VD1, приведенные в схеме на рис. 9. Схема (см. рис. 10) оснащена электронным ключом на транзисторе VT1 и пороговым устройством, в котором действуют делитель напряжения из резисторов R4 и R5, а также тринистор VS1. Пока идет заряд, тринистор VS1 заперт, а транзистор VT1 полностью открыт. Как только будет достигнут предельный уровень напряжения на заряжаемой батарее GB1, сигнал с делителя напряжения (R4 и R5) откроет тринистор, отчего транзистор закроется и прекратит зарядку. Сигнализирует об этом загорание лампочки HL1. В устройстве используются постоянные резисторы МЛТ-2 (R1 и R2) и МЛТ-0,125; переменный резистор типа СПЗ-19 (желательно с допуском +10%). Конденсаторы — оксидные К50-16. Лампочка накаливания типа СМН-6,3-20. Соединители Х1 и Х2 — соответственно, вилка к штепсельной розетке осветительной сети и колодка разъема от использованной батарейки типа «Крона». Уставка срабатывания устройства задается переменным резистором R4, при этом напряжение на разъеме Х2 придется контролировать вольтметром постоянного тока с зеркальной шкалой, имеющим класс точности не хуже 0,5. Во время наладки вместо аккумуляторной батареи включается постоянный резистор МЛТ-0,25 сопротивлением 1 кОм. Работая со схемой, не забывайте, что она находится под напряжением электросети.

Устройство можно применять и для зарядки более емких НК аккумуляторов, сила зарядного тока которых может достигать 80 мА. Здесь придется изменять номиналы и мощности резисторов R1 и R2 (рассчитать их легко по формуле, примененной при описании схемы на рис. 9). Если номинальное напряжение батареи отличается, уставку срабатывания для НК аккумуляторов найдем, умножив допустимое напряжение на одном аккумуляторе (1,35 В) на число последовательно включенных аккумуляторов. Не исключено, что понадобится также изменить номинал резистора R5.

Заряд батарей аккумуляторов (типа применяемых в видеокамере) в режиме постоянного напряжения от 12-вопьтовой батареи автомобиля, можно вести с помощью зарядного устройства, схема которого изображена на рис. 11.

Схема устройства для зарядки аккумулятора при постоянном напряжении
Рис. 11. Схема устройства для зарядки аккумулятора при постоянном напряжении.

Устройство представляет собой стабилизатор напряжения с составным транзистором (VT1 и VT2). Требуемый уровень напряжения на выходе устанавливается регулируемым резистором R2, «питание» которого берется со стабилитрона VD1. Максимальный ток нагрузки (зарядный) — порядка 4 А при напряжении до 8 В. Во время работы на транзисторах рассеивается значительная мощность, поэтому, чтобы избежать их перегрева, необходимо применить ребристые радиаторы. Если устройство требуется использовать в тех же условиях с заведомо меньшей нагрузкой (примерно до 0,8 А), можно отказаться от транзистора VT2. Футляр устройства для охлаждения должен иметь вентиляционные отверстия. Используемые постоянные резисторы — МЛТ-0,5, переменный резистор — типа СПЗ-19.

Схема еще одного варианта зарядного устройства, ориентированного на зарядку батареи видеокамеры от аккумулятора и при постоянном значении тока, приведена на рис. 12. Регулирующим элементом схемы служит транзистор VT1. Потенциал его базы стабилизирован падением напряжения на диоде VD1 при прохождении через него и резистор R1 соответствующего тока. Сопротивление R2 в эммитерной цепи подбирают так, чтобы открытие транзистора обеспечивало нужную силу зарядного тока. Если ток зарядки по любой причине несколько увеличится, возрастет падение напряжения на резисторе R2, что при неизменном напряжении на базе приведет к некоторому запиранию транзистора и возврату тока зарядки к заданному уровню.

Схема устройства для зарядки аккумулятора при постоянном токе
Рис. 12. Схема устройства для зарядки аккумулятора при постоянном токе.

В устройстве могут быть использованы постоянный резистор МЛТ-0,5 и переменный типа СП5-2В. Если устройство предназначено для зарядки встроенного в видеокамеру источника, соединитель Х1 следует выполнить (как, кстати, и в схеме на рис. 11) в виде колодки, изображенной на рис. 8. Напомним, что выбор одного из названных вариантов, их настройка возможны после выяснения характера штатного режима заряда согласно разделу «Заглянем в тайное».

Как восстановить аккумулятор — о восстановлении дисковых аккумуляторов

Выше отмечалось, что герметичные аккумуляторы не подлежат ремонту. Однако пытливые люди нашли способ, позволяющий без вскрытия восстановить работоспособность аккумуляторов Д-0,1 после выработки ресурса. Оказалось, что его работу часто ограничивает не израсходование активных веществ, а коррозия пружинных перемычек, создающих электрический контакт между электродами и металлическими крышечками-выводами. Чтобы возродить аккумулятор, достаточно поместить его крышечками между губками параллельных тисков и сжать так, чтобы слегка выпуклые крышки со скруглениями по краям стали совсем плоскими. Такую операцию автор собственноручно проделал над батареей 7Д-0,1, давно отработавшей ресурс. После этого батарея резво восприняла заряд и неплохо поработала еще.

Ю. Прокопцев.

Все материалы раздела «Разное — идеи, советы, методики»

Порекомендуйте эту страницу друзьям или добавьте в закладки:

 



 
© Idea-master.ru. Все права защищены. Незаконное копирование материалов сайта Idea-master.ru влечет гражданскую и уголовную ответственность. Для связи: admin@idea-master.ru. Размещение рекламы на сайте.
Rambler's Top100