Проблемою продовження працездатності свинцевих акумуляторів автори статті займалися не один десяток років. За цей час проведено сотні лабораторних робіт і розроблені технології відновлення свинцевих акумуляторів ємністю від 4 до 2200 А-годину і напругою від 1,5 до 110 В. Завдяки співпраці лабораторії з Російською залізницею, річфлот, Автотранс і ін. Розроблений ряд зарядно-відновлювальних пристроїв та надано рекомендації щодо оптимальної експлуатації акумуляторів.
Як показує практика, акумулятори помітно втрачають свої властивості (сульфатується) після 2-3 років експлуатації на сучасному автотранспорті. Причини зниження їх якості - відсутність профілактичних робіт по відновленню пластин. Акумулятори в автомобілях використовуються в змішаному режимі експлуатації: при заведенні двигуна споживаються значний стартовий струм, а в поїздці акумулятор заряджається в буферному режимі невеликим струмом від генератора. При несправній автоматиці автомобіля ток зарядки може бути недостатнім або, навпаки, привести до перезаряду акумулятора.
Ознаки сульфатации пластин акумулятора:
- зменшення ємності акумулятора;
- підвищена напруга на електродах;
- кипіння і газоутворення при зарядці.
Відновити нормальну роботу такого акумулятора безпосередньо від автомобільного генератора зазвичай не вдається через малий перевищення напруги генератора над акумуляторним і невеликим струмом заряду. Для цього необхідні спеціальні зарядні пристрої.
Для оцінки якості акумулятора можна вважати, що його ток розряду протягом 10 годин приблизно дорівнює ємності акумулятора. Якщо напруга при розряді впало до 1,92 В на елемент раніше ніж за 10 години, то те ємність акумулятора відповідно менше.
У деяких автомобілях (вантажних) встановлюються два акумулятора загальним напругою 24 В. У них виходять різні струми розряду через те, що на перший акумулятор підключена вся навантаження з напругою 12 В (телевізор, радіоприймач, магнітофон та ін.), Яка живиться від акумулятора на стоянці і в дорозі, а другий навантажується тільки під час пуску стартера і розігріву свічок в дизельному двигуні. Заряджати ці акумулятори потрібно окремим зарядним пристроєм з можливістю регулювання струму заряду і розряду на кожному акумуляторі.
При незначній сульфатации пластин застосовується тривалий заряд малим струмом. Спочатку акумулятор доливають дистильованою водою трохи вище рівня пластин і включають на заряд нормальним струмом (Iзар = 0,1, де С - ємність акумулятора). Час заряду залежить від стану акумулятора. При виникненні газоутворення його відключають на 0,5 годину, знижують струм в 2-3 рази і ведуть зарядку знову до появи газоутворення, знову перерва 0,5 годину і чергове зниження струму.
Щільність електроліту при такому методі відновлення досягає величини, близької до нормальної. Недолік такого методу відновлення-тривалий час процесу, що доходить до декількох діб.
Більш ефективний метод відновлення - заряд циклічними струмами, тобто чергуються циклами заряду і розряду. Після діагностики технічного стану акумулятора (наприклад, вилкою навантаження) обчислюють його внутрішній опір. Якщо воно перевищує заводське в 8 ... 10 разів, необхідно поставити акумулятор на заряд (Iзар = 0,1) і проводити його до появи газоутворення. Після перерви 5 ... 10 хв включають розряд акумулятора на навантаження, в якості якої беруть лампу 50 свічок 12 В від фари автомобіля. Час розряду приблизно дорівнює часу заряду. Такі цикли проводять кілька разів до досягнення нормальної щільності електроліту.
Ще більш дієвий метод відновлення - заряд акумулятора імпульсним струмом. Імпульсний струм за формою, амплітудою і тривалості значно відрізняється від синусоїдальної. Амплітуда імпульсу струму відновлення, як правило, перевищує середній струм заряду в 5 ... 10 разів. Пошкодити пластини акумулятора такий струм не може, а ось розплавити застарілі кристали сульфату свинцю в стані, і за короткий час. При середній величині зарядного струму 5 А амплітуда імпульсу може досягати 50 А. Досягнути такої амплітуди струму можна при величині напруги заряду 24 ... 26 В. Зважаючи на малу тривалості імпульсу (кілька мікросекунд), нагрівання акумулятора і кипіння електроліту практично не спостерігається. Струм розряду при зарядці асиметричним струмом повинен складати не більше 0,1Iзар.
Зарядно-відновне пристрій, виконаний наприклад за схемою:
Дане устройсвто відновлює акумулятори від КАМАЗа ємністю 240 А год за 12 годин при струмі заряду 5 А.
Генератор, що задає побудований на двох транзисторах різної провідності - VT1 і VT2, що утворюють аналог одноперехідного транзистора. Харчування генератора виконано від параметричного стабілізатора на елементах VD1-VD2-R9. Імпульс управління з генератора через обмежувальний резистор R8 надходить на світлодіод оптопари VU1 і відкриває її. Через обмежувальний резистор R10 на керуючий електрод тиристора VS1 подається відкриває рівень. Через відкритий тиристор зарядний струм з вторинної обмотки силового трансформатора Т1 надходить на акумулятор GB1. Контроль сумарного струму проводиться стрілочним приладом РА1, правильність підключення акумулятора відображає світлодіод HL1.
Негативний імпульс розрядного струму формується тиристором VS2. У момент відкривання VS2 ток з вторинної обмотки трансформатора Т1 через ланцюг R11-VS2 надходить на акумулятор у зворотній полярності. Розряд відбувається на резистор R11.
Технічні характеристики
Напруга мережі, В 220
Вихідна напруга, В 24
Тривалість зарядного імпульсу, мс 2 ... 5
Тривалість розрядного імпульсу, мкс 1 .. .3
Потужність трансформатора, Вт 120
Регулювання струму пристрою здійснюється змінним резистором R1 шляхом зміни тривалості імпульсів генератора. Для підвищення температурної стабільності схеми доданий терморезистор R2.
У схемі використовуються радіодеталі, типи і можлива заміна яких наведені в таблиці:
Пристрій розміщено в стандартному корпусі блоку живлення комп'ютера. Регулятор струму R1, амперметр РА1. світлодіод HL1 і вимикач SA1 кріпляться на передній панелі корпусу. Терморезистор R2 кріпиться на радіаторі тиристора VS1 і відстежує його перегрів.
Наладку схеми починають з перевірки монтажу. Замість акумулятора до вихідних гнізд підключають еквівалент навантаження - автомобільну лампочку 12 В, 20 ... 100 свічок і, обертаючи движок R1, перевіряють зміна яскравості лампочки від мінімальної до максимальної. Коригування діапазону регулювання можна зробити зміною ємності конденсатора С1 і опору R3. Розрядний струм можна перевірити, підключивши амперметр в розрив анодному ланцюзі тиристора VS2.