Аккумуляторная батарея в автомобиле — один из важнейших элементов. Несмотря на постоянные старания производителей по повышению надежности и долговечности аккумуляторов, через 3 — 4 года они все же приходят в негодность, чему способствует постоянный недо-заряд при езде в городских условиях Стоимость аккумулятора остается высокой, поэтому для продления срока его службы имеет смысл хотя бы один раз в летний сезон проводить восстановительную зарядку.
Существуют устройства, способные в какой-то степени вернуть дееспособность аккумулятору путем разряжения батареи на активную нагрузку (резистор) во время отрицательного полупериода. Токи разряда в зависимости от состояния аккумулятора могут составлять 200 — 500 мА. Такие устройства достаточно просты в изготовлении, однако качественного восстановления они не обеспечивают.
Смысл восстановления аккумуляторов методом переполюсовки: «Чтобы перевести крупнокристаллическую сульфатацию в аморфный свинец, нужна мощность 1500 Вт, при этом температура электролита не должна превышать 42°С. Дальнейший нагрев приводит к короблению и замыканию пластин.
 |
Для снижения нагрева электролита время импульса не должно превышать 3…5 мс (рис.1).
Между временем заряда и разряда остается промежуток в 8…12 мс, достаточный для охлаждения электролита. К тому же, энергия импульса расходуется почти без потерь на нагрев поверхности пластин. |
Необходимость разрядного тока связана с тем, что после прекращения тока заряда ионы, не достигающие поверхности засульфатизированной пластины, при последующем положительном полупериоде не имеют «разгона» ввиду малого расстояния до пластины. Отрицательный полупериод отводит ионы от кристаллов сульфата свинца.
Уменьшение площади поверхности, занятой крупнокристаллическим сульфатом свинца, позволяет зарядно-восстановительному току проникнуть в более глубокие слои активной массы, на поверхности которой имеется рабочая сульфатация, легко восстанавливающаяся в процессе эксплуатации».
Кроме того, с увеличением плотности электролита до 1,30 г/см3 батарея может храниться при более низкой температуре (T1.30= -60°С) без причинения ей ущерба (без размораживания активных масс электродов).
Ниже приводится упрощенная схема устройства для восстановления аккумуляторов, которое легко изготавливается и налаживается.
Устройство предназначено для зарядки автомобильных аккумуляторов емкостью до 75 А/час. Для восстановления более мощных аккумуляторов потребуется соответственно более мощный трансформатор.
Блок-схема зарядно-восстановительного устройства показана на рисунке 2,
а принципиальная электрическая схема — на рисунке 3.
Во второй (разрядный) полупериод ток движется с обмотки Wll через диод VD2, тиристор VS2 на минус аккумулятора и далее с его плюса замыкается на второй вывод обмотки Wll трансформатора.
Для правильной работы устройства в режиме заряд—разряд обмотки фазируются так, как показано на схемах (начало обмотки отмечено точкой).
Блоки управления включением тиристоров в режимах заряда (ВУЗ) и разряда (БУР) абсолютно одинаковы. В отличие от схем блоков управления в упомянутой статье, транзисторные аналоги динисторов работают лучше, когда тиристор включен параллельно ему, что обеспечивает его стабильную работу по формированию импульса управления. Это обеспечивается тем, что конденсатор в каждый период разряжается.
Рассмотрим более подробно работу одного из блоков управления, например, зарядного (рис.3). Аналог динистора, а это именно он, работает только в положительный полупериод. С ростом тока в положительный полупериод (рис.1) растет напряжение на эмиттере транзистора VT1, т.к. конденсатор С1 заряжается через резистор R1. Одновременно растет напряжение на базе этого транзистора, поступающее с делителя R2, R5. Наступает момент, когда напряжение на эмиттере транзистора VT1 достигает уровня, на 0,3 — 0,4 В большего (относительно минусовой шины), чем на его базе. Последняя становится «минусее» эмиттера. А это значит, что возникло условие, при котором транзистор открывается. На его коллекторе напряжение становится положительным.
Соответственно, транзистор VT2 открывается. На резисторе R4, включенном в цепь эмиттера транзистора VT2, появляется напряжение положительного знака, которое поступает на управляющий электрод тиристора VS1. Тиристор открывается и аналог динистора приостанавливает свою работу. В этот момент конденсатор разряжается не только через резисторы R1, но и через эмиттерно-коллекторный переход транзистора VT1.
Транзистор VT2 играет большую роль в создании импульсного режима. Напряжение лавинно возникает не только на его эмиттере, но и на коллекторе. База транзистора VT1 становится еще «минусе» эмиттера этого транзистора. Происходят скачкообразные возникновения импульса напряжения с крутым фронтом, что очень важно для работы данной схемы.
В зависимости от продолжительности заряда конденсатора С1 меняется время (момент) возникновения импульса управления тиристором. Чем скорее срабатывает блок управления от начала положительной полуволны, тем дольше будет протекать ток через открытый тиристор, тем больше будет ток заряда аккумулятора. И, наоборот, чем позднее включится блок управления по отношению к началу положительной полуволны, тем меньше времени будет открыт тиристор и, соответственно, будет меньше ток заряда.
Таким образом, изменяя продолжительность заряда конденсатора С1 с помощью резистора R1, можно изменять зарядный (разрядный) ток аккумулятора.
В данном устройстве использован трансформатор ТС-180. Две его вторичные обмотки намотаны заново проводом ПЭВ-2 2,2 мм (WII) и ПЭВ-2 0,41 мм (Will). Они содержат по 65 витков, что дает в режиме холостого хода 23 В. В принципе, для формирования вторичного напряжения для разряда аккумулятора может использоваться самостоятельный трансформатор. Самое важное при наладке — это правильно «сфазировать», — обе исправные обмотки соединить последовательно, и на выходе не должно быть никакого напряжения, т.е. оба напряжения включены в противофазе. Тиристор VS1 ТС2-25У2 установлен на теплорадиатор площадью 25 см2.
Согласно рекомендациям зарядный ток составляет 3,75 А, а разрядный — 0,4А. Время зарядно-восстановительного процесса 3…5 часов.
В приборе используется один амперметр, который с помощью переключателя SA1 подсоединяется для контроля либо заряда, либо разряда. Резисторы шунтов выполнены сдвоенным проводом ПЭВ-2 0,41 и содержат 11 витков, намотанных на оправку толщиной 6 мм.
При наладке вместо аккумулятора удобнее подключить лампочку на 12 В.