А.Сорокин
Радиолюбитель 10, 1998
Давно уже известен тот факт, что заряд электрохимических источников питания асимметричным током, при соотношении Iзар : Iразр = 10:1, в частности кислотных аккумуляторов, приводит к устранению сульфатации пластин в батарее, т.е. к восстановлению их емкости, что, в свою очередь, продлевает срок службы батареи.
Не всегда есть возможность находиться возле зарядного устройства и все время контролировать процесс зарядки, поэтому зачастую либо систематически недозаряжают батареи, либо перезаряжают их, что, конечно же, не продлевает срок их службы.
Из химии известно, что разность потенциалов между отрицательной и положительной пластинами в аккумуляторной батарее составляет 2,1 В, что при 6 банках дает 2,1 х 6 = 12,6 В.
При зарядном токе, равном 0,1 от емкости батареи, в конце заряда напряжение повышается до 2,4 В на одну банку или 2,4 х 6 = 14,4 В. Повышение зарядного тока ведет к повышению напряжения на аккумуляторе и повышенному разогреву и кипению электролита. Заряд же током ниже 0,1 от емкости не позволяет доводить напряжение до 14,4 В, однако длительный (до трех недель) заряд малым током способствует растворению кристаллов сульфата свинца. Особенно опасны дендриты сульфата свинца, "проросшие" в сепараторах. Они и вызывают быстрый саморазряд батареи (с вечера зарядил аккумулятор, а утром не смог запустить двигатель). Вымыть же дендриты из сепараторов можно только растворением их в азотной кислоте, что практически нереально.
Путем длительных наблюдений и экспериментов была создана электрическая схема, которая, по мнению автора, позволяет довериться автоматике. Опытная эксплуатация в течение 10 лет показала эффективную работу устройства. Принцип работы заключается в следующем:
Заряд производится на положительной полуволне вторичного напряжения.
На отрицательной полуволне происходит частичный разряд батареи за счет протекания тока через нагрузочный резистор.
Автоматическое включение при падении напряжения за счет саморазряда до 12,5 В и автоматическое отключение от сети 220 В при достижении напряжения на батарее 14.4 В.
Отключение — бесконтактное, посредством симистора и схемы контроля напряжения на батарее.
Важное достоинство метода заключается в том, что пока не подключена батарея (автоматический режим), блок не может включиться, что исключает короткое замыкание при замыкании проводов, подводящих зарядный ток к аккумуляторной батарее.
При сильно разряженной батарее включение блока возможно посредством переключателя "АВТОМАТ-ПОСТОЯННО".
Еще одно очень важное достоинство — отсутствие сильного "кипения", что в совокупности с автоматическими отключением и включением позволяет оставлять включенное устройство без присмотра на длительное время. Автор про-экспериментировал с двухнедельным режимом постоянного включения в режиме "АВТОМАТ".
В целях пожарной безопасности необходимо, чтобы зарядное устройство было в металлическом корпусе, сечение подводящих проводников к батарее — не менее 2,5 мм 2 . Обязателен также надежный контакт на клеммах батареи.
Напряжение сети 220 В подается через предохранитель FU1 и симис-тор VD1 на первичную обмотку силового трансформатора. Со вторичной обмотки переменное напряжение U2=21 В выпрямляется диодом VD3 и через балластный резистор R8 сопротивлением 1,5 Ом поступает на клемму "+" батареи, к которой подключены вольтметр РА1 на 15 В, тумблер SA2 "ВКЛ. ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ" и схема контроля и управления, представляющая собой триггер Шмитта с гистерезистором около 1,8 В, определяемым падением напряжения на диодах VD5, VD6 и переходе база-эмиттер транзистора VT2. Транзистор VT1 при напряжении на аккумуляторе 12,6 В включается, и через оптрон VD4 включает симистор VD1, что приводит к включению трансформатора Т1 и подаче напряжения на заряжаемый аккумулятор.
Подключение тумблером SA2 резистора R5 обеспечивает асимметричность формы зарядного тока. Светодиоды VD8 и VD7 индицируют включение блока в режимы "ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ" и "ВКЛ." соответственно. Резистором R7 устанавливается момент отключения блока при напряжении на вольтметре 15 В (0,5 В падает на подводящих проводах). Мостик VD2 обеспечивает включение симистора на обеих полуволнах сетевого напряжения и нормальную работу трансформатора. Тумблер SA1 служит для включения режима "ПОСТОЯННО".
Детали. Силовой трансформатор — Р=160 Вт, Uii=21 В, провод — ПЭВ-2-2,0. R8 — проволочный (нихром) диаметром 0,6 мм. R5 — ПЭВР на 10. 15 Вт. Диод VD3 — любой из Д242. Д248 с любым буквенным индексом на радиаторе площадью S=200 см 2 . Остальные резисторы типа — МЛТ, СП; симистор — КУ208Н, без радиатора. S1 — любой, например МТ1. S2 — ТВ1-1. HL1 -любая лампа на 12 В. РА1 — измерительная головка на 15 В.
Информационный сайт о накопителях энергии
Основной причиной старения аккумулятора считают образование нерастворимой корки сульфата свинца на зарядных пластинах. Отложения уменьшают концентрацию ионов в электролите, увеличивают внутреннее сопротивление приему заряда. Когда говорят «аккумулятор сел» виновником является отложение сернокислого свинца в банках. Удалить налет — провести десульфатацию батареи, восстановить работоспособность.
Десульфатация кислотного аккумулятора
Когда аккумулятор отдает энергию, он разряжается за счет протекания химической реакции:
Pb +2H2SO4 +2PbO2 -> 2PbSO4 +2H2O
Pb – это свинцовая пластина
PbO2 – активная замазка на угольной решетке
PbSO4 – мелкие кристаллы, которые разрастаясь, закрывают пластину
Но когда аккумулятор заряжается от генератора или сети реакция идет в обратную сторону, то есть сернокислый свинец распадается на ионы свинца и кислотный остаток. И все было бы хорошо, но часть кристаллов, при хроническом недозаряде и глубоком разряде аккумулятора, разрастается и не участвует в реакции. Вещество нерастворимой серо-желтой пленкой покрывает пластину, забивает поры, не пропускает заряженные ионы к токопроводящим пластинам. Этим объясняется быстрая подзарядка аккумулятора и моментальная разрядка – нет емкости.
Возвратить емкость аккумулятору можно, если не осыпалась замазка, и не разрушились пластины – то есть электролит в банках светлый, без взвеси. Цель десульфатации АКБ – очистить механически, химически или электротоком пластины, восстановить или заменить электролит. Схемы снятия осадка отработаны годами. Есть методы десульфатации АКБ, применяемые в сервисных центрах и доступные в домашних условиях.
Как сделать десульфатацию на автомобильный аккумулятор
Естественный процесс старения аккумулятора в связи с потерей емкости, в результате осаждения трудно растворимых солей можно отложить своевременной десульфатацией стартового или тягового аккумулятора.
Все методы можно классифицировать по видам:
- Воздействие электрическим зарядом – постоянным током малой величины, импульсным током, переполюсовкой.
- Химические методы с использованием разрушителей осадка с последующей заменой электролита. Или растворение в дистиллированной воде осадка малым током зарядки
- Механические – когда вынутые из банок пластины восстанавливают механической обработкой.
В целях профилактики периодически в электролит добавляют присадки, препятствующие появлению сульфатного камня, но они разрушают пластины, сокращая срок службы аккумулятора.
Схема для десульфатации автомобильного аккумулятора
Из химических методов десульфатации аккумуляторных батарей чаще всего применяют сложный состав трилона Б и аммиака. Эти вещества доступны, но использовать их следует с соответствие инструкции и на крепких аккумуляторах. Трилон Б, натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, растворимая в воде, натрий замещает в соли ион свинца и осадок растворяется. Но растворяется и активная замазка.
Порядок десульфатизации аккумулятора химическим способом:
- Готовится раствор – на 3 л взять 60 г трилона Б, 622 мл NH4OH 25%, 2340 мл дистиллированной воды. Можно взять 10% аммиачный раствор1560 мл, воды 1140 мл и 60 г трилона Б.
- Сливается электролит из АКБ в подходящую емкость.
- Сразу непросохшие банки залить подготовленным составом, на оставить в АКБ не более чем на 60 минут.
- Слить содержимое и промыть банки 3-4 раза дистиллированной водой.
- Залить свежий электролит нужной плотности и выполнить зарядку по полному циклу.
Способ нужно использовать с осторожностью. Если десульфатацию автомобильного аккумулятора проводят для удаления небольшого количества осадка, время воздействия сокращают до 30-40 минут. Трилону Б все равно что растворять – вредный осадок или активную массу. В момент реакции идет разогрев и кипение жидкости. Работать нужно на открытом воздухе, использовать защитные средства.
Зарядное устройство с десульфатацией для автомобильного аккумулятора
В промышленных условиях, на автобазах, где зарядку аккумуляторов ведут обученные работники, десульфатацию АКБ проводят специальным зарядным устройством для десульфатации. Для снятия осадка с сильно забитого аккумулятора используют реверсивные импульсные токи.
Реверсивный ток – переменный, с различной амплитудой и полярностью, повторяющихся циклично. Импульсная десульфатация зарядом и разрядом действует на аккумулятор мягко, температура электролита не поднимается, выделения газа не происходит.
Для создания реверсивных токов используется специальное устройство, генератор реверсивного тока, стоимость которого примерно равна двум аккумуляторам. Как произвести десульфатацию аккумулятора, пользуясь генератором реверсивного тока?
Генератор используют при среднем сульфатировании пластин с подачей тока 0,5 – 2,0 А в течение 20-50 часов. Процесс окончен, когда в течение 2 часов напряжение и плотность электролита остаются неизменными.
Сильно забитый аккумулятор чистят с применением устройства для десульфатизации дистиллированной водой в несколько этапов. Для этого напряжение на батарее нужно снизить до 10,8 В, удалить электролит, залить в банки дистиллированной водой.
Вести десульфатацию АКБ малым током, чтобы напряжение было до 2,3 В. Постепенно осадок растворяется в воде, электролит приобретает плотность около 1,11 г/см3. Раствор заменить свежей дистиллированной водой, и продолжать процесс до плотности 1,12 г/см3. Силу тока теперь установить 1 А и наблюдать за ростом напряжения, до тех пор, пока показатель не стабилизируется.
По прошествии первого этапа десульфатации АКБ, поднимают ток до 20 % от разрядного, заряжают батарею 2 часа, разряжают и так до постоянной плотности и напряжения 3-5 раз.
Доводят кислоту до плотности 1,21-1,22 г/см3, заряжают аккумулятор полностью и спустя 3 часа корректируют плотность, пользуясь таблицей. Метод трудоемкий, но десульфатация пластин получается полной. Аккумулятору возвращается вторая молодость.
Десульфатация аккумулятора зарядным устройством
Можно обойтись более дешевым способом десульфатизации обычным зарядным устройством. Но непременным условием является возможность регулировать ток и напряжение. Если осадок пока занимает меньше половины пластин, применяется следующая схема десульфатизации аккумулятора:
- Довести уровень электролита до нормального уровня дистиллированной водой.
- Подключить ЗУ и установить напряжение 14 В, силу тока 1 А. Заряжать 8 часов. Замеры должны показать, что плотность электролита увеличилась, напряжение поднялось до 10 В. Если показатели ниже – аккумулятор не восстановить.
- Сутки АКБ отдыхает, отключенное от ЗУ.
- Подключить с напряжением 14 в и током 2-2,5 А на 8 часов. Напряжение должно стать 12,7-12,8 В. Электролит в банках плотностью 1Ю13 г/см3.
- Разрядить аккумулятор до 9 В, лампой дальнего света за 6-8 часов.
- Повторять разряд-заряд несколько раз, пока плотность электролита не станет 1,27 -1,28 г/см3. В период циклов идет процесс десульфатации, растворяется камень, кислотный остаток SO4 укрепляет электролит.
В результате емкость свинцового кислотного аккумулятора восстановится на 80-90 %. Но так нельзя провести десульфатацию кальциевого или гелевого аккумулятора.
Чаще всего для десульфатации зарядным устройством используют установку «Вымпел». Она доступна по цене, и имеет необходимую регулировку. К ней можно подключить приставку в виде моргалки или другое электронное устройство для снятия свинцового камня.
В необслуживаемых аккумуляторах десульфатация эффективна только на начальной стадии отложения камня. Ведется она с применением импульсного зарядного устройства. Но надо знать, что камень в кальциевом аккумуляторе содержит гипс, который не разрушается под воздействием импульсных токов. Поэтому необслуживаемые аккумуляторы после 3 глубоких разрядов не подлежат восстановлению.
Устройство для десульфатации автомобильных аккумуляторов
Хорошо ведется десульфатация на пластинах автомобильных аккумулятора под действием токов переменного направления с изменением полярности в высокой частоте. Промышленность предлагает приборы и приставки к зарядке для десульфатации аккумулятора.
Зарядное устройство для аккумуляторов Кедр Авто-10, с режимом десульфатации относится к автоматическим зарядникам. Он обеспечивает зарядку с тока в % А от емкости АКБ, быстрый режим током 5 А и циклический – десульфатацию. Компактный зарядник доступен по цене.
Зарядные десульфатирующие устройства выбирают для конкретного типа аккумуляторов. Лучшими для обслуживания одного аккумулятора считают изделия:
- устройство одноканальное, предназначенное для автомобильных батарей;
- лучше взять устройство с ручной регулировкой зарядного тока;
- изучить возможности защиты, блокировки и допустимые температуры;
- знать параметры своего аккумулятора, подбирать подходящее устройство.
По техническим показателям для автомобилиста подойдет прибор с регулируемым напряжением 0-36 В, с разными способами десульфатации:
- щадящий – малый ток, напряжение постоянное;
- интенсивный – циклический импульсный, подающий ассиметричный ток;
- циклический заряд со снижением зарядного напряжения.
Совместимость с батареей вашей емкости – обязательное условие.
Если вы приобрели десульфатирующую приставку, то она должна включаться между зарядным устройством и аккумулятором, и провода ее не должны быть тоньше других в схеме соединения. Зарядное должно поддерживать импульсный режим.
Десульфатация АКБ в домашних условиях
Часто десульфатацию АКБ легковых авто проводят своими руками, руководствуясь предоставленными на различных ресурсах схемами. Многие из них основаны на использовании обычного зарядного устройства, но требуют много внимания. В среднем ручная сульфатация малыми токами и в несколько циклов занимает больше 2-х недель.
Подключение к зарядному устройству приставки ускорит режим десульфатации АКБ. Примером приставки служит импульсный преобразователь, называемый моргалкой, так как светодиоды сигнализируют от прохождении переменного тока. Устройство можно собрать своими руками.
Перед вами схема зарядного устройства для сульфатации автомобильного аккумулятора, называемая «моргалка».
Принцип «моргалки» — прохождение 10 % тока от емкости АКБ, напряжение 13,1 – 13,4 В. Схема представляет разрядку лампочками на 12 в и реле, включающее зарядку по окончании разрядки. Получается моргание с пульсацией 4,3 секунды на разряд током 1 А и 3 секунды на заряд током 5 А. Импульсы тока сначала разрыхляют монолитную пленку на пластине, потом растворяют маленькие кристаллы.
Знаем, что необслуживаемые аккумуляторы плохо поддаются десульфатации. Но если батарея новая, отслужила не более 2 лет, а уровень электролита в банках низок, можно попробовать восстановить емкость. Сначала нужно добавить в банки дистиллированной воды и заклеить отверстия эпоксидным клеем. Потом попробовать провести зарядку импульсным током. В режиме десульфатации АКБ, одновременно с корочкой сульфатированного свинца будет разрушаться активная замазка. Емкость восстановится ненамного и ненадолго.
Важно знать!
Электролит разъедает тело и натуральные хлопковые волокна также как концентрированная серная кислота. Выделяющиеся через открытые пробки АКБ газы вредны и взрывоопасны. Поэтому место, где проводятся опасные работы должно быть проветриваемым и недоступным для детей и животных. Бутыли с электролитом не должны находиться в местах общей доступности. Не забывайте надеть защитные очки, резиновые перчатки и пользоваться резиновым фартуком.
Видео
Возможно, для вас будет полезным посмотреть предоставленное видео по десульфатации аккумулятора.
Давно уже известен тот факт, что заряд электрохимических источников питания асимметричным током, при соотношении Iзар : Iразр = 10:1, в частности кислотных аккумуляторов, приводит к устранению сульфатации пластин в батарее, т.е. к восстановлению их емкости, что, в свою очередь, продлевает срок службы батареи.
Не всегда есть возможность находиться возле зарядного устройства и все время контролировать процесс зарядки, поэтому зачастую либо систематически недозаряжают батареи, либо перезаряжают их, что, конечно же, не продлевает срок их службы.
Из химии известно, что разность потенциалов между отрицательной и положительной пластинами в аккумуляторной батарее составляет 2,1 В, что при 6 банках дает 2,1 х 6 = 12,6 В.
При зарядном токе, равном 0,1 от емкости батареи, в конце заряда напряжение повышается до 2,4 В на одну банку или 2,4 х 6 = 14,4 В. Повышение зарядного тока ведет к повышению напряжения на аккумуляторе и повышенному разогреву и кипению электролита. Заряд же током ниже 0,1 от емкости не позволяет доводить напряжение до 14,4 В, однако длительный (до трех недель) заряд малым током способствует растворению кристаллов сульфата свинца. Особенно опасны дендриты сульфата свинца, "проросшие" в сепараторах. Они и вызывают быстрый саморазряд батареи (с вечера зарядил аккумулятор, а утром не смог запустить двигатель). Вымыть же дендриты из сепараторов можно только растворением их в азотной кислоте, что практически нереально.
Путем длительных наблюдений и экспериментов была создана электрическая схема, которая, по мнению автора, позволяет довериться автоматике. Опытная эксплуатация в течение 10 лет показала эффективную работу устройства. Принцип работы заключается в следующем:
1. Заряд производится на положительной полуволне вторичного напряжения.
2. На отрицательной полуволне происходит частичный разряд батареи за счет протекания тока через нагрузочный резистор.
3. Автоматическое включение при падении напряжения за счет саморазряда до 12,5 В и автоматическое отключение от сети 220 В при достижении напряжения на батарее 14.4 В.
Отключение — бесконтактное, посредством симистора и схемы контроля напряжения на батарее.
Важное достоинство метода заключается в том, что пока не подключена батарея (автоматический режим), блок не может включиться, что исключает короткое замыкание при замыкании проводов, подводящих зарядный ток к аккумуляторной батарее.
При сильно разряженной батарее включение блока возможно посредством переключателя "АВТОМАТ-ПОСТОЯННО".
Еще одно очень важное достоинство — отсутствие сильного "кипения", что в совокупности с автоматическими отключением и включением позволяет оставлять включенное устройство без присмотра на длительное время. Автор про-экспериментировал с двухнедельным режимом постоянного включения в режиме "АВТОМАТ".
В целях пожарной безопасности необходимо, чтобы зарядное устройство было в металлическом корпусе, сечение подводящих проводников к батарее — не менее 2,5 мм2. Обязателен также надежный контакт на клеммах батареи.
Напряжение сети 220 В подается через предохранитель FU1 и симистор VD1 на первичную обмотку силового трансформатора. Со вторичной обмотки переменное напряжение U2=21 В выпрямляется диодом VD3 и через балластный резистор R8 сопротивлением 1,5 Ом поступает на клемму "+" батареи, к которой подключены вольтметр РА1 на 15 В, тумблер SA2 "ВКЛ.ДЕСУЛЬФАТА-ЦИЯ" и схема контроля и управления, представляющая собой триггер Шмитта с гистерезистором около 1,8 В, определяемым падением напряжения на диодах VD5, VD6 и переходе база-эмиттер транзистора VT2. Транзистор VT1 при напряжении на аккумуляторе 12,6 В включается, и через оптрон VD4 включает симистор VD1, что приводит к включению трансформатора Т1 и подаче напряжения на заряжаемый аккумулятор.
Подключение тумблером SA2 резистора R5 обеспечивает асимметричность формы зарядного тока. Светодиоды VD8 и VD7 индицируют включение блока в режимы "ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ" и "ВКЛ." соответственно. Резистором R7 устанавливается момент отключения блока при напряжении на вольтметре 15 В (=0,5 В падает на подводящих проводах). Мостик VD2 обеспечивает включение симистора на обеих полуволнах сетевого напряжения и нормальную работу трансформатора. Тумблер SA1 служит для включения режима "ПОСТОЯННО".
Детали. Силовой трансформатор — Р=160 Вт, Uii=21 В, провод — ПЭВ-2-2,0. R8 — проволочный (нихром) диаметром 0,6 мм. R5 — ПЭВР на 10. 15 Вт. Диод VD3 — любой из Д242. Д248 с любым буквенным индексом на радиаторе площадью S=200 см2. Остальные резисторы типа — МЛТ, СП; симистор — КУ208Н, без радиатора. S1 — любой, например МТ1. S2 — ТВ1-1. HL1 —любая лампа на 12 В. РА1 — измерительная головка на 15 В.
РАДИОЛЮБИТЕЛЬ 10/98, c.30-31.
А.СОРОКИН, 343902, Украина, г.Краматорск-2, а/я 37.
