Устройство для зарядки АКБ асимметричным, реверсивным током.
Всем привет, как то не давно безцельно коротая время на просторах интернета случайно наткнулся на инфу про якобы оживление полумертвых свинцовых аккумуляторов. И в отличии от других статей на эту тему эта, как то зацепила, там были графики, какие то заключения по хим-процессам в аккумуляторе. Пересказывать все не буду, в вообщем смысл в том, что акб заряжается процентов до 70, как обычно, а дальше реверсивным током. Реверсивный от слова реверс, т.е ток меняет свое направление. Весь процесс разбит на циклы зарядка, разрядка. Так же метод называется асимметричным, так как ток зарядки больше тока разрядки.
Вот график
Каких то фиксированных значений для величин на графике я не нашел. У меня получилось так tз=23с, tр=11c, ток зарядки выставляю примерно 5а и по мере заряда он падает, ток разряда 1.7а (лампа 21Вт).
Схема устройства которое может дать такой график тока на самом деле очень проста.
Здесь мы видим генератор прямоугольных импульсов на базе NE555 и пятиконтактное реле. Номиналы частотозадающих компонентов подобраны так, что на выходе микросхемы 23 секунды высокий уровень и 11 секунд низкий, таким образом длинна периода примерно 34 секунды. Но благодаря включению частотозадающую цепь переменного резистора и двух диодов VD1 и VD2 соотношение длительности высокого и низкого уровня можно менять в некотором диапозоне.
Выход микросхемы я усилил небольшим транзистором, который в свою очередь и управляет реле.
Ну а дальше все просто, в зависимости высокий или низкий уровень на выходе нашей микросхемы, реле переключает плюс аккумулятора то на зарядное, то на разрядную лампу.
Вся данная схема питается через 12-ти вольтовый стабилизатор, поэтому аккумулятор можно заряжать хоть до 30 вольт.
Ну собственно общий вид платы
И схема подключения
Несколько фотографий процесса работы данной платы
Более подробно процесс работы можно посмотреть на видео в конце записи.
Как утверждаю некие иследователи, при таком методе заряда не происходит выкипание воды из электролита, уменьшается нагрев аккумулятора при заряде до высоких напряжений, уменьшается гидролиз поэтому подьем плотность происходит не за чет уменяшения обьема воды, а за счет растворения кристалов сульфата на пластинах акб.
Лично я не могу не подтвердить не апровергнуть не одно из вышесказанного, так как что бы увидеть хоть какойто результат по улучшению состояния пластин и емкости акб надо довольно тренировать акб таким образом.
ЭТО ЛИЧНО МОЕ МНЕНИЕ, и оно может быть не верно.
Ну что друзья всем пока. Если есть у кого опыт зарядки таким способом напишите в коменнтах.
Зарядка аккумуляторов асимметричным током
Зарядка аккумуляторных батарей асимметричным током представляет собой процесс, когда чередуются режимы заряда и разряда. Такой метод является более эффективным, чем зарядка постоянным током, так как позволяет не только добиться наиболее полного уровня заряда, но и послужить профилактикой от сульфатации пластин аккумулятора. Если аккумулятор не совсем «убит», такой метод может даже помочь восстановить ёмкость аккумулятора до максимально возможного уровня.
Принцип метода заряда
Принцип такого метода заключается в следующем: на аккумулятор подаются импульсы постоянного напряжения, как при обычной зарядке. Через определённые промежутки времени эти импульсы прерываются, к аккумулятору подключается нагрузка и происходит кратковременный процесс его разрядки . Затем этот цикл повторяется. Поскольку разрядный ток значительно меньше тока заряда и имеет меньшую продолжительность, зарядка аккумулятора всё равно происходит. При этом время полной зарядки, конечно, увеличивается, но такой метод является более благоприятным, так как заменяет собой ещё и функцию «тренировки», которую рекомендуется периодически проводить для аккумуляторных батарей. На рисунке показан упрощённый график этого процесса.
При изменении соотношения между импульсами заряда и разряда, можно выбрать наиболее подходящий режим зарядки, управляя реакцией восстановления поверхности пластин аккумулятора и их десульфатации. Далее будет приведена принципиальная электрическая схема, позволяющая заряжать аккумуляторы с рабочим напряжением 12 вольт. При этом токи заряда и разряда можно будет установить любых значений при настройке. Кроме того, в схеме предусмотрена возможность оперативной подстройки соотношений зарядных и разрядных импульсов, изменения их длительность относительно друг-друга.
Питание схемы осуществляется от любого внешнего источника питания необходимой мощности, обеспечивающего выходное напряжение 15…16 вольт и, желательно, ограничение максимального тока на уровне, рекомендованном для каждого конкретного аккумулятора. Как правило, оптимальный зарядный ток составляет 10% от ёмкости аккумулятора (например, для аккумулятора ёмкостью 7 Ач, оптимальным током заряда будет 0,7 А).
Схема ЗУ асимметричным током
В основе конструкции лежит схема, разработанная компанией PRACTICAL ELECTRONICS. Она не является сложной, не содержит дорогих или специфических деталей и может быть собрана радиолюбителем средней квалификации.
Что такое асимметричный ток
Асимметричный переменный ток в наиболее простом случае можно получить путем наложения обычного синусоидального тока на постоянный. С этой целью в электролитическую ячейку обычно помещают, кроме катода и анода, еще вспомогательный электрод для наложения переменного тока. [2]
Асимметричный переменный ток на структуру кадмиевых осадков существенного влияния не-оказывает. [4]
Применение асимметричного переменного тока для восстановления деталей позволяет улучшить сцепление осадка железа с основой, что резко сокращает потери от брака. Твердость покрытия можно регулировать в широких пределах; это позволяет получать осадки с заранее заданными свойствами. Поскольку скорость изнашивания восстановленных поверхностей значительно ниже, чем у исходного материала, срок работы деталей существенно увеличивается. [5]
Для получения асимметричного переменного тока разработаны различные электрические устройства. Наиболее удобными и экономичными являются тиристорные установки, которые в отличие от реостатных позволяют плавно изменять катодный и анодный ток во всем диапазоне. [6]
При указанных характеристиках асимметричного переменного тока были изучены выходы по току металла, структура катодных осадков, изменение катодного потенциала во время электролиза, а также были получены поляризационные кривые как обычным компенсационным методом, так и методом быстрого измерения, разработанным А. Т. Ваграмяном ( электродом сравнения служил насыщ. [7]
Холодное железнение при асимметричном переменном токе дает возможность вести электролиз при повышенных плотностях тока и таким образом увеличить производительность процесса по сравнению с железне-нием: на постоянном токе более чем в 4 раза. После осталивания детали промывают горячей водой и нейтрализуют в 10 % — ном растворе каустической соды при 80 — 90 С в течение 30 мин. Для удаления водорода детали нагревают в масляной ванне при температуре 100 — 150 С в течение 10 — 15 мин. [8]
Было проверено также действие асимметричного переменного тока , полученного шунтированием диода сопротивлением. Как показали эксперименты, электролиз цинкатных растворов в этом случае идет без образования дендритов цинка, если применяется асимметричный ток, имеющий сравнительно небольшую переменную составляющую. При больших переменных составляющих ( при малых величинах шунтирующих сопротивлений) наблюдается рост дендритов цинка по периферии катода и укрупнение структуры осадка. [10]
Поскольку выяснилось влияние параметров асимметричного переменного тока на эффект регенерации элементов, интересно было установить оптимальные значения параметров. По форме такой ток напоминает пульсирующий однополупериодный ток с небольшой отрицательной составляющей. [11]
Таким образом, применение асимметричного переменного тока в значительной степени решает проблему регенерации стаканчиковых элементов. [13]
При пропускании через систему асимметричного переменного тока электрохимические процессы будут протекать, поскольку через границу раздела будет проходить количество электричества, равное разности количеств электричества, прошедших в катодный и анодный полуперноды. [14]
Источник питания асимметричного тока или напряжения
Источник питания асимметричного тока или напряжения относится к области преобразовательной техники и может быть применен в электрохимических технологиях, основанных на нестационарных электрохимических процессах. Источник может быть использован при зарядке аккумуляторных батарей; а также в гальванике и в технологиях, связанных с электрообработкой растворов, преимущественно там, где аноды электрохимических ячеек объединены. Источник питания содержит источник напряжения, три параллельно включенные транзисторные стойки ключей, соединенные с положительной и отрицательной шинами источника напряжения. Каждая транзисторная стойка ключей выполнена, например, в виде двух последовательно соединенных транзисторов имеющих среднюю точку. Встречно-параллельно каждому из транзисторных ключей включен соответствующий диод. Каждая из двух электрохимических ячеек имеет катод и анод, при этом их аноды объединены. Средняя точка третьей транзисторной стойки соединена с объединенными анодами электрохимических ячеек. Катод каждой из электрохимических ячеек через соответствующий дроссель L-С фильтра подключен к общей точке транзисторных ключей первой и второй транзисторных стоек соответственно. Соответствующие конденсаторы L-C фильтров подключены параллельно соответствующей электрохимической ячейке. Управляющие цепи транзисторных ключей каждой из трех стоек подключены к соответствующим выходам системы управления. Система управления имеет три входа для изменения коэффициента асимметрии и частоты выходного напряжения. Технический результат заключается в одновременном регулировании частоты, амплитуды и коэффициента асимметрии источника питания при одновременном упрощении его схемы и улучшении массогабаритных характеристик при работе на низких частотах. 1 н.э. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к области преобразовательной техники и может быть применена в электрохимических технологиях, основанных на нестационарных электрохимических процессах, где требуется регулирование, как частоты выходного напряжения, так и его асимметрии, определяемой соотношением величин положительной и отрицательной (большой и малой) полуволн тока или напряжения. Источник может быть использован при зарядке аккумуляторных батарей; а также в гальванике и в технологиях, связанных с электрообработкой растворов, преимущественно там, где аноды электрохимических ячеек объединены.
Известен преобразователь постоянного напряжения в переменный асимметричный ток [1. Патент РФ 19232 на полезную модель, опубликован 10.08.2001, 7МПК Н02М 9/02]. Схема такого преобразователя содержит четыре силовых транзистора, коллектор первого транзистора подключен к первому входному выводу, а эмиттер подключен к началу обмотки дросселя и через второй транзистор соединен со вторым входным выводом. Эмиттер третьего транзистора соединен со вторым выходным выводом и через четвертый транзистор соединен со вторым входным выводом. Кроме того, схема преобразователя содержит вентильный мост из четырех диодов, диагональ постоянного тока которого подключена к входным выводам, а диагональ переменного тока к эмиттеру третьего транзистора и к началу обмотки дросселя, конец которой соединен с первым выходным выводом. Схема преобразователя имеет дополнительные входные выводы, первый из которых подключен через дополнительный диод к коллектору третьего транзистора, а второй — ко второму входному выводу. Этот преобразователь позволяет формировать на нагрузке синусоидальный асимметричный ток в широком диапазоне частот, без увеличения массы и габаритов на нижних частотах. Однако это обеспечивается путем введения в схему преобразователя второго дополнительного источника питания, что приводит к его усложнению. При этом оба источника питания потребляют несимметричный ток, что требует установки входных фильтров и увеличивает их габаритную мощность. Кроме того, такой преобразователь не может работать на электрохимический аппарат, состоящий из двух электрохимических ячеек, аноды которых объединены.
Известен также источник асимметричного синусоидального тока или напряжения [2. Патент РФ 79357 на полезную модель, опубликован 27.12.2008, МПК Н02М 9/00, Н02М 9/02 (2006.01)], который является наиболее близким по технической сути к заявляемой полезной модели и взят за прототип. Этот источник [2] содержит два регулируемых блока питания (источника напряжения), соединенных между собой согласно, последовательно и образующих положительную шину, отрицательную шину и общую точку источника асимметричного синусоидального тока или напряжения (источника питания). Каждый из блоков питания выполнен в виде управляемого выпрямителя УВ1 и УВ2 соответственно и фильтров L1-C1 и L2-C2 соответственно. Каждый из управляемых выпрямителей подключен соответственно к вторичным обмоткам W12 и W13 трансформатора ТV1, первичная обмотка которого подключена к сети. К положительной и отрицательной шинам источника питания подключены две параллельные стойки транзисторных ключей VT1, VT3 и VT2, VT4 соответственно. Причем к общей точке соединения ключей VT2, VT4 подключен катод К1 первой электрохимической ячейки Rн1, а к общей точке соединения ключей VT1, VT3 подключен катод К2 второй электрохимической ячейки Rн2. Аноды Al, A2 обеих электрохимических ячеек Rн1, Rн2 объединены и подключены к средней точке источника питания. Управляющие цепи всех транзисторных ключей подключены к выходам 4-11 системы управления СУ соответственно. Система управления источника питания содержит генератор пилообразного напряжения, два компаратора, генератор прямоугольных импульсов, логический инвертор и четыре логических элемента «ИЛИ». Система управления имеет три входа для изменения коэффициента асимметрии и частоты выходного напряжения. Эта схема [2] источника асимметричного синусоидального тока или напряжения обеспечивает независимое одновременное регулирование величины амплитуды положительной и отрицательной полуволн тока или напряжения, что расширяет возможности регулирования коэффициента асимметрии и уменьшает габаритную мощность трансформатора. Этот источник питания позволяет изменять частоту выходного напряжения путем изменения входной частоты трансформатора, и позволяет работать на электрохимические ячейки с объединенными анодами.
Однако из-за наличия входного трансформатора масса и габариты такого источника питания будут увеличиваться с уменьшением рабочей частоты, а на высоких рабочих частотах будет сказываться индуктивность рассеивания трансформатора, которая будет уменьшать полезную мощность источника питания. Кроме того в этом источнике питания функции регулирования частоты, выходного напряжения и смены полярности напряжения на катодах электрохимических ячеек разделены, что приводит к большому количеству управляемых транзисторных ключей, и усложняет схему.
Задачей полезной модели является расширение рабочего частотного диапазона напряжения на нагрузке с объединенными анодами, при одновременном улучшении массогабаритных характеристик источника при работе на низких частотах и упрощении его схемы.
При решении поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в одновременном регулировании частоты, амплитуды и коэффициента асимметрии источника питания асимметричного тока или напряжения.
Для достижения технического результата полезная модель, как и прототип, содержит источник напряжения, две параллельно включенные транзисторные стойки ключей, соединенные с положительной и отрицательной шинами источника напряжения, два L-C фильтра, две электрохимические ячейки, каждая из которых имеет катод и анод, при этом их аноды объединены, систему управления, выходы которой подключены к управляющим входам транзисторных ключей. Система управления имеет три входа для изменения коэффициента асимметрии и частоты выходного напряжения.
В отличие от прототипа полезная модель дополнительно содержит третью транзисторную стойку ключей, так же как и первые две стойки, подключенную к положительной и отрицательной шинам источника питания, шесть диодов, включенных встречно-параллельно каждому из транзисторных ключей соответственно. Причем средняя точка третьей транзисторной стойки соединена с объединенными анодами электрохимических ячеек, а каждый их катодов этих ячеек через соответствующий дроссель L-C фильтра подключен к общей точке транзисторных ключей первой и второй транзисторных стоек соответственно. Соответствующие конденсаторы L-C фильтров подключены параллельно соответствующей электрохимической ячейке. Причем управляющие цепи транзисторных ключей третьей стойки также подключены к соответствующим выходам системы управления.
В частном случае система управления источником асимметричного тока или напряжения содержит три широтно-импульсных модулятора ШИМ, генератор пилообразного напряжения ГПН, два перемножителя X, генератор синусоидального напряжения ГСН и выпрямитель В. Выход ГПН подключен к первым входам ШИМ1, ШИМ2, ШИМ3, выходы которых образуют прямые 2, 4, 5 и инверсные 1, 3, 6 выходы системы управления СУ. Ко второму входу ШИМ1 подключен инверсный выход перемножителя X1, а его прямой выход подключен ко второму входу ШИМ2. Первый вход перемножителя X1 образует управляющий вход U1 системы управления СУ для регулирования величины положительной полуволны выходного напряжения. Первый вход второго перемножителя Х2 образует управляющий вход U2 системы управления СУ для регулирования отрицательной полуволны выходного напряжения. Вход ГСН образует управляющий вход f системы управления СУ для регулирования частоты выходного напряжения. Выход ГСН соединен со вторыми входами перемножителей X1, Х2, причем выход перемножителя Х2 через выпрямитель В подключен ко второму входу ШИМ3.
В частном случае транзисторные стойки ключей выполнены в виде двух последовательно соединенных транзисторов, имеющих среднюю точку.
Совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна заявителям из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» полезной модели.
Отличительные признаки полезной модели в совокупности с известными признаками обеспечивают указанный выше технический результат. Это достигается путем объединения функций модуляции выходного напряжения и смены полярности напряжения на катодах электрохимических ячеек, за счет введения в схему источника питания третьей стойки транзисторных ключей и управления ими за счет выпрямленного напряжения ГСН, а так же управления транзисторными ключами первой и второй транзисторных стоек за счет прямого и инверсного напряжения ГСН. Это подробно показано ниже при описании работы источника питания асимметричного тока или напряжения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена функциональная схема источника питания асимметричного тока или напряжения. На фиг.2 приведен пример выполнения системы управления. На фиг.3 приведены временные диаграммы токов, напряжений и управляющих сигналов транзисторов, поясняющих работу источника.
Источник питания асимметричного тока или напряжения фиг.1 содержит источник постоянного напряжения Е, два L-C фильтра: L1C1 и L2C2, две электрохимические ячейки с объединенными анодами A1, A2 и двумя катодами K1, K2, обозначенные как Rн1, Rн2; шесть диодов VD1-VD6, включенных встречно-параллельно транзисторным ключам VT1-VT6, соответственно. Управляющие входы транзисторных ключей соединены с соответствующими выходами 1-6 системы управления СУ. Последовательно соединенные транзисторные ключи VT2, VT4, включенные между положительной и отрицательной шинами источника напряжения Е, образуют первую транзисторную стойку ключей; последовательно соединенные транзисторные ключи VT1, VT3 образуют соответственно вторую транзисторную стойку ключей; последовательно соединенные транзисторные ключи VT5, VT6 образуют соответственно третью транзисторную стойку ключей. Вторая и третья транзисторные стойки ключей включены также между положительной и отрицательной шинами источника питания Е. Катод К1 первой электрохимической ячейки Rн1 через дроссель L1 подключен к средней точке первой транзисторной стойки ключей VT2, VT4. Катод К2 второй электрохимической ячейки Rн2 через дроссель L2 подключен к средней точке второй транзисторной стойки ключей VT1, VT3. Аноды А1, А2 электрохимических ячеек Rн1, Rн2 объединены и подключены к средней точке третьей транзисторной стойки ключей VT5, VT6. Система управления СУ имеет три входа U1, f, U2, обозначенные соответственно 9, 8, 7. Вход 9 системы управления СУ служит для задания амплитуды положительной полуволны выходного синусоидального напряжения. Вход 7 системы управления СУ служит для задания амплитуды отрицательной полуволны выходного синусоидального напряжения. Отношение амплитуд этих полуволн будет определять коэффициент асимметрии. Вход 8 системы управления СУ служит для задания частоты выходного сигнала.
Система управления СУ (фиг.2) содержит: генератор пилообразного напряжения ГПН, генератор синусоидального напряжения ГСН, выпрямитель В, три широтно-импульсных модулятора ШИМ1, ШИМ2, ШИМ3, два умножителя X1, Х2. Выход генератора пилообразного напряжения ГПН соединен с первыми входами широтно-импульсных модуляторов ШИМ1, ШИМ2, ШИМ3. Инверсные выводы широтно-импульсных модуляторов ШИМ1, ШИМ2, ШИМ3 подключены соответственно к 1, 3 и 6 выходам системы управления СУ, а прямые выводы — соответственно к 2, 4 и 5 выходам системы управления СУ. Ко второму входу широтно-импульсного модулятора ШИМ2 подключен прямой выход умножителя X1, а к второму входу широтно-импульсного модулятора ШИМ1 подключен инверсный выход умножителя X1. Ко второму входу широтно-импульсного модулятора ШИМ3 через выпрямитель В подключен выход умножителя Х2. К первым входам умножителей X1 и Х2 подключен выход генератора синусоидального напряжения ГСН. Вход умножителя X1 является входом 9 системы управления СУ и служит для задания амплитуды положительной полуволны выходного напряжения синусоидальной формы. Вход умножителя Х2 является входом 7 системы управления СУ и служит для задания амплитуды отрицательной полуволны выходного напряжения синусоидальной формы. Вход генератора синусоидального напряжения ГСН является входом 8 системы управления СУ и служит для задания частоты выходного напряжения.
На фиг.3 представлены временные диаграммы, поясняющие работу источника питания асимметричного тока или напряжения. На этих диаграммах использовано обозначения: а) 10 — синусоидальное напряжение на прямом выходе перемножителя X1; 11 — развертывающее напряжение на выходе ГПН; б) 12 — синусоидальное напряжение на инверсном выходе перемножителя X1; в) сигнал управления транзистором VT1 сформированный на прямом выходе 4 ШИМ2; г) сигнал управления транзистором VT3 сформированный на инверсном выходе 3 ШИМ2; д) сигнал управления транзистором VT4 сформированный на прямом выходе 5 ШИМ1; е) сигнал управления транзистором VT2 сформированный на инверсном выходе 6 ШИМ1; ж) 13 — синусоидальное выпрямленное напряжение на втором входе ШИМ3, сформированное перемножителем Х2 и выпрямленное выпрямителем В; з) сигнал управления транзистором VT5 сформированный на прямом выходе 2 ШИМ3; и) сигнал управления транзистором VT6 сформированный на инверсном выходе 1 ШИМ3; к) напряжение на входе L1-C1 фильтра; л) ток в электрохимической ячейке Rн1; м) ток в электрохимической ячейке Rн2; Е — входное постоянное напряжение источника питания; U1 — амплитуда положительной полуволны выходного синусоидального напряжения, U2 — амплитуда отрицательной полуволны выходного синусоидального напряжения; t — временная ось.
Работа источника питания асимметричного тока или напряжения рассмотрена на конкретном примере. В схеме источника использованы полевые транзисторы, полупроводниковые диоды, сглаживающие дроссели с заданной индуктивностью и конденсаторы с заданной емкостью, обеспечивающие синусоидальную форму выходного тока (напряжения). Нагрузка является симметричной и эквивалентна активным сопротивлениям электрохимических ячеек Rн1, Rн2. Система управления СУ выполнена, например, по схеме, представленной на фиг.2, где ГПН выполнен по классической схеме генератора треугольного напряжения частота которого задает частоту модуляции ШИМ; ГСН выполнен по классической схеме синусоидального напряжения с регулируемой частотой; ШИМ1, ШИМ2, ШИМ3 выполнены на основе компаратора с прямым и инверсным входами и с прямым и инверсным выходами, при чем первые входы ШИМ1, ШИМ2, ШИМ3 образованы инверсными входами компаратора. Перемножители X1, Х2 представляют собой четырех-квадрантный аналоговый перемножитель двух сигналов, на один вход которого подается синусоидальное напряжение постоянной амплитуды с ГСН, а на другой вход — постоянное напряжение U1 или U2, величины которых определяют величину амплитуды синусоидального напряжения на выходе перемножителя. Выпрямитель В выполнен по любой из известных схем прецизионных выпрямителей. В качестве источника напряжения Е использована сеть постоянного тока.
Источник питания асимметричного тока или напряжения работает следующим образом. Коэффициент симметрии Ks определяется как отношение амплитуд отрицательной полуволны и положительной полуволны асимметричного напряжения. В рассматриваемом примере амплитуды положительных полуволн напряжения равны U1+U2, а амплитуды отрицательных полуволн равны U1-U2, л), м) фиг.3. В этом случае коэффициент симметрии равен , (где Kas — коэффициент асимметрии). Из приведенной формулы видно, что задавая амплитуды напряжений U1 и U2 можно изменять их отношение, а значит и коэффициент симметрии Ks. При U2, равном 0, коэффициент симметрии равен 1, в этом случае напряжение будет переменным и не будет иметь постоянной составляющей. При U1 равном U2 коэффициент симметрии равен 0, в этом случае амплитуда отрицательной полуволны равна 0, напряжение будет однополярным. В данном примере напряжение U1=1 В, а напряжение U2=0.7 В, тогда коэффициент симметрии будет равен Ks=0.3.
На вход 8 системы управления СУ подается постоянное напряжение, величина которого соответствует заданной частоте синусоидального напряжения на выходе ГСН. Это синусоидальное напряжение перемножается с постоянным напряжением U1 перемножителем X1, на прямом выходе которого формируется напряжение 12 фиг.3 а), а на инверсном выходе — напряжение 10 фиг.3 б). Напряжение 10 сравнивается в ШИМ1 с напряжением 11 и на выходах 5,6 ШИМ1 фиг.2 формируются управляющие импульсы для транзисторов VT4, VT2, первой транзисторной стойки ключей, как показано на фиг.3 в) и г). Напряжение 12 на прямом выходе перемножителя X1 сравнивается с напряжением ГПН 11 в ШИМ2 фиг.2, на выходах 3, 4 которого формируются управляющие импульсы для транзисторов VT3, VT1, второй транзисторной стойки ключей, как показано на фиг.3 д) и е). Синусоидальное напряжение ГСН перемножается перемножителем Х2 с постоянным напряжением U2 и выпрямляется выпрямителем В, так что на втором входе ШИМ3 фиг.2, действует напряжение 13 фиг.3 ж), которое в ШИМ3 сравнивается с напряжением ГПН 11 и на выходах 1, 2 ШИМ3 формируются управляющие импульсы для транзисторов VT6, VT5, третьей транзисторной стойки ключей, как показано на фиг.3 з), и). При таком управлении на входе L1C1 фильтра действует импульсное напряжение, как показано на фиг.3 к). Это импульсное напряжение сглаживается L1C1 фильтром и на первой электрохимической ячейке Rн1 действует сглаженное асимметричное напряжение, как показано на фиг.3 л). Аналогичное переменное асимметричное напряжение, но сдвинутое на 180 электрических градусов, формируется на электрохимической ячейке Кн2. Изменяя постоянное напряжение на входе 8 фиг.2 системы управления СУ, можно изменять частоту ГСН в меньшую сторону неограниченно, а в большую сторону — до частоты в два раза меньшей частоты напряжения на выходе ГПН кривая 11 фиг.3 б). Это позволяет расширить рабочий диапазон источника в сторону низких частот без увеличения габаритной мощности источника питания, при одновременном регулировании частоты, амплитуды и коэффициента асимметрии источника питания.
Приведенный пример выполнения заявляемого источника не ограничивает другие возможные примеры реализации данного источника и его блоков, например, блоков системы управления.
Полезная модель промышленно применима и может быть многократно реализована на известной элементной базе, (например, IGBT или полевых транзисторах). Заявляемая полезная модель может быть использована в различных технологических процессах, где требуются источники питания асимметричного тока или напряжения.
1. Источник питания асимметричного тока или напряжения, содержащий источник напряжения, две параллельно включенные транзисторные стойки ключей, соединенные с положительной и отрицательной шинами источника напряжения; два L-C фильтра, две электрохимические ячейки, каждая из которых имеет катод и анод, при этом их аноды объединены; систему управления, выходы которой соответственно подключены к управляющим входам транзисторных ключей; при этом система управления имеет три входа для изменения коэффициента асимметрии и частоты выходного напряжения, отличающийся тем, что дополнительно содержит третью транзисторную стойку ключей, соединенную, как и первые две стойки, с положительной и отрицательной шинами источника питания, и шесть диодов, включенных встречно-параллельно каждому из транзисторных ключей соответственно; причем средняя точка третьей транзисторной стойки соединена с объединенными анодами электрохимических ячеек, а катод каждой из ячеек через соответствующий дроссель L-C фильтра подключен к общей точке транзисторных ключей первой и второй транзисторных стоек соответственно, а соответствующие конденсаторы L-C фильтров подключены параллельно соответствующей электрохимической ячейке; при этом управляющие цепи транзисторных ключей третьей стойки также подключены к соответствующим выходам системы управления.
2. Источник питания асимметричного тока или напряжения по п.1, отличающийся тем, что система управления содержит три широтно-импульсных модулятора, генератор пилообразного напряжения, два перемножителя, генератор синусоидального напряжения и выпрямитель; при этом выход генератора пилообразного напряжения подключен к первым входам каждого из трех широтно-импульсных модуляторов, выходы которых образуют соответственно прямые и инверсные выходы системы управления; при этом ко второму входу первого широтно-импульсного модулятора подключен инверсный выход первого перемножителя, прямой выход которого подключен ко второму входу второго широтно-импульсного модулятора; при этом первые входы первого и второго перемножителей образуют соответственно два управляющих входа системы управления для регулирования величины положительной и отрицательной полуволн выходного напряжения; при этом вход генератора синусоидального напряжения образует управляющий вход системы управления для регулирования частоты выходного напряжения, а его выход соединен со вторыми входами первого и второго перемножителей, причем выход второго перемножителя через выпрямитель подключен ко второму входу третьего широтно-импульсного модулятора.
3. Источник питания асимметричного тока или напряжения по п.1, отличающийся тем, что каждая транзисторная стойка ключей выполнена в виде двух последовательно соединенных транзисторов, имеющих среднюю точку.
Зарядка аккумуляторов асимметричным током
Зарядка аккумуляторных батарей асимметричным током представляет собой процесс, когда чередуются режимы заряда и разряда. Такой метод является более эффективным, чем зарядка постоянным током, так как позволяет не только добиться наиболее полного уровня заряда, но и послужить профилактикой от сульфатации пластин аккумулятора. Если аккумулятор не совсем «убит», такой метод может даже помочь восстановить ёмкость аккумулятора до максимально возможного уровня.
Принцип метода заряда
Принцип такого метода заключается в следующем: на аккумулятор подаются импульсы постоянного напряжения, как при обычной зарядке. Через определённые промежутки времени эти импульсы прерываются, к аккумулятору подключается нагрузка и происходит кратковременный процесс его разрядки . Затем этот цикл повторяется. Поскольку разрядный ток значительно меньше тока заряда и имеет меньшую продолжительность, зарядка аккумулятора всё равно происходит. При этом время полной зарядки, конечно, увеличивается, но такой метод является более благоприятным, так как заменяет собой ещё и функцию «тренировки», которую рекомендуется периодически проводить для аккумуляторных батарей. На рисунке показан упрощённый график этого процесса.
При изменении соотношения между импульсами заряда и разряда, можно выбрать наиболее подходящий режим зарядки, управляя реакцией восстановления поверхности пластин аккумулятора и их десульфатации. Далее будет приведена принципиальная электрическая схема, позволяющая заряжать аккумуляторы с рабочим напряжением 12 вольт. При этом токи заряда и разряда можно будет установить любых значений при настройке. Кроме того, в схеме предусмотрена возможность оперативной подстройки соотношений зарядных и разрядных импульсов, изменения их длительность относительно друг-друга.
Питание схемы осуществляется от любого внешнего источника питания необходимой мощности, обеспечивающего выходное напряжение 15…16 вольт и, желательно, ограничение максимального тока на уровне, рекомендованном для каждого конкретного аккумулятора. Как правило, оптимальный зарядный ток составляет 10% от ёмкости аккумулятора (например, для аккумулятора ёмкостью 7 Ач, оптимальным током заряда будет 0,7 А).
Схема ЗУ асимметричным током
В основе конструкции лежит схема, разработанная компанией PRACTICAL ELECTRONICS. Она не является сложной, не содержит дорогих или специфических деталей и может быть собрана радиолюбителем средней квалификации.
В качестве задающего генератора импульсов использован широко распространённый таймер серии «555» (КР1006ВИ1, NE555, LM555). На него подаётся стабилизированное питание 12 вольт с микросхемы-стабилизатора напряжения типа КР142ЕН12 или любой другой аналогичной, импортной. Длительность зарядных импульсов можно регулировать с помощью переменного (подстроечного) резистора сопротивлением порядка 100 кОм. Диапазон изменения длительности положительных импульсов при этом составит от 30 секунд, до практически постоянного высокого уровня (как в режиме зарядки постоянный током).
При помощи ключей на мощных транзисторах разной проводимости осуществляется коммутации заряжаемого аккумулятора. При положительном импульсе входное напряжение поступает на аккумулятор через транзистор n-p-n структуры, а в промежутках между импульсами происходит его разряд через p-n-p транзистор и соответствующую нагрузку. В качестве нагрузки можно использовать, например, автомобильную лампу на 12 вольт небольшой мощности или соответствующий резистор. Вариант с лампой предпочтительнее, потому что это обеспечит ещё и визуальную индикацию процесса разряда, позволяя судить о его продолжительности.
В качестве транзисторов можно использовать любые, необходимой мощности. Это могут быть такие пары, как КТ805/КТ837, КТ819/КТ819, TIP3055/TIP2955. Выбирая типы транзисторов, следует ориентироваться на максимальные значения зарядного и разрядного токов. При соответствующей мощности транзисторов схему можно использовать и для зарядки автомобильных аккумуляторов. При необходимости, эти транзисторы следует установить на теплоотводы.
Разрядную нагрузку (лампу или резистор) следует подбирать под конкретный аккумулятор так, чтобы ток разряда был 2-3 раза меньше зарядного тока. Все остальные резисторы в схеме — любые маломощные (от 0,125 Вт).
Данная схема была собрана и применена для зарядки свинцово-кислотного необслуживаемого аккумулятора «12V7Аh» со значительно «севшей» ёмкостью и показала свою высокую эффективность на практике.
Схемы зарядных устройств с ассиметричным током
Схема и описание самодельного зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов асимметричным током.
Значительно лучших эксплуатационных характеристик аккумуляторов можно добиться, если их зарядку производить асимметричным током.
Схема устройства зарядки, реализующая такой принцип, показана на рисунке 1.
Рис.1. Нажмите на рисунок для просмотра.
При положительном полупериоде входного переменного напряжения ток протекает через элементы VD1, R1 и стабилизируется диодом VD2. Часть стабилизированного напряжения через переменный резистор R3 подается на базу транзистора VT2. Транзисторы VT2 и VT4 нижнего плеча устройства работают как генератор тока, величина которого зависит от сопротивления резистора R4 и напряжения на базе VT2. Зарядный ток в цепи аккумулятора протекает по элементам VD3, SA1.1, РА1, SA1.2, аккумулятор, коллекторный перепад транзистора VT4, R4.
При отрицательном полупериоде переменного напряжения на диоде VD1 работа устройства аналогична, но работает верхнее плечо — VD1 стабилизирует отрицательное напряжение, которое регулирует протекающий по аккумулятору ток в обратном напряжении (ток разрядки).
Показанный на схеме миллиамперметр РА1 используется при первоначальной настройке, в дальнейшем его можно отключить, переведя переключатель в другое положение.
Такое зарядное устройство обладает следующими преимуществами: 1. Зарядный и разрядный токи можно регулировать независимо друг от друга. Следовательно, в данном устройстве возможно применять аккумуляторы с различной величиной энергоемкости. 2. При каких-либо пропаданиях переменного напряжения каждое из плеч закрывается и через аккумулятор ток не протекает, что защищает аккумулятор от самопроизвольной разрядки.
В данном устройстве из отечественных элементов можно применить в качестве VD1 и VD2 — KC133A, VT1 и VT2 — КТ315Б или КТ503Б. Остальные элементы выбираются в зависимости от зарядного тока. Если он не превышает 100 мА, то в качестве транзисторов VT3 и VT4 следует применить КТ815 или КТ807 с любыми буквенными индексами (расположить на теплоотводе с площадью теплорассеивающей поверхности 5. 15 кв.см), а в качестве диодов VD3 и VD4 — Д226, КД105 тоже с любыми буквенными индексами.
Популярные схемы зарядных устройств:
Зарядка АКБ асимметричным током
Аккумуляторная батарея (АКБ) современного автомобиля является расходным материалом и подлежит замене через 3-5 лет. Фактически же ресурс батареи зависит от условий её эксплуатации.
Больше всего аккумуляторы страдают от глубокого разряда, то есть снижения напряжения на его клеммах ниже 12В. При этом в аккумуляторе начинаются деструктивные химические процессы, приводящие к сульфатации пластин, и его ёмкость серьёзно падает. После заряда аккумулятора напряжение на нём поднимется до нормальных 14…14.5В, но его ёмкость уже будет пониженной, энергии аккумулятора будет хватать на всё меньшее количество времени. При внимательном отношении к аккумулятору он может прослужить и более пяти лет, но даже однократный глубокий разряд батареи (ниже 12В) может привести к снижению её ёмкости в несколько раз.
Особенно тяжело аккумулятору приходится зимой. В морозы очень большой ток требуется для запуска двигателя, да и при движении расход энергии от аккумулятора выше. Также при минусовых температурах не так активно идёт химический процесс заряда аккумулятора от генератора. В результате при коротких поездках аккумулятор не успевает зарядиться, его напряжение изо дня в день падает.
Такая проблема с аккумулятором возникла и у меня: этой зимой я заметил, что аккумулятор очень быстро теряет заряд. Я езжу зимой редко и на небольшие расстояния – вероятно, поэтому аккумулятор не успевал заряжаться от генератора и расходовал энергии больше, чем получал. Если раньше машина заводилась с полуоборота даже в сильные морозы, то теперь я не был уверен, удастся ли завестись сегодня.
Я снял аккумулятор и зарядил его от бытового зарядного устройства «Вымпел-32». К моему удивлению, процесс зарядки полностью разряженной батареи током 5А завершился всего через два часа. Это значит, что в аккумулятор вместо необходимых 55Ач было «закачано» всего 10Ач, то есть ёмкость аккумулятора упала в пять раз! После того, как я поставил заряженный аккумулятор на машину, она завелась бодро, но уже через несколько дней стартер опять крутил еле-еле.
То есть зарядное устройство действительно заряжало аккумулятор, но оно не могло восстановить его ёмкость.
Я решил попробовать восстановить аккумулятор, и только в случае неудачи покупать новый. В Интернете нашлись такие способы борьбы с сульфатацией:
– механический, когда нужно разобрать аккумулятор и очистить его пластины наждачкой, но я вообще не представляю, как это сделать в домашних условиях и собрать всё назад;
– химический, при котором на несколько часов рекомендуют залить в аккумулятор вместо электролита какую-то ядрёную химию. Но результаты по отзывам мало предсказуемые;
– электрический, путём многократного повторения процессов заряд-разряд, в результате чего происходит десульфатация.
Последний способ показался мне наиболее предпочтительным. Но этот процесс может занять неделю постоянной возни с батареей, поэтому очень неудобен. Гораздо интереснее выглядит метод асимметричного заряда, при котором зарядное устройство автоматически то заряжает аккумулятор, то разряжает его. График такого заряда приведён ниже
Рис.1. График заряда акб асимметричным током
Я решил доработать своё зарядное устройство, и для этой цели отлично подошёл ШИМ-регулятор мощности MP4511 (рис.2.).
Рис.2. ШИМ-регулятор мощности Мастер Кит MP4511
Модуль в первую очередь предназначен для регулировки мощности двигателей и яркости ламп, но принцип его работы оказался вполне подходящим и для решения моей задачи: на выходе MP4511 выдаёт импульсы, частоту и скважность которых можно регулировать.
Только модуль MP4511 пришлось немного доработать. Для понижения рабочей частоты ШИМ до необходимой я заменил конденсатор С6 на 4.7мкФ 50В. Также я установил на полевой транзистор VT1 и диодную сборку DA2 небольшие радиаторы.
При проверке готовой конструкции выяснилось, что «умное» зарядное устройство перестало обнаруживать подключенный через MP4511 аккумулятор и не выдавало напряжение заряда. Пришлось помучиться, но решение было найдено: дроссель L3 из MP4511 был удалён, а его контактная площадка (та, что ближе к центру платы) была соединена с 12 выводом микросхемы TL494 ЗУ «Вымпел».
Рис.3. Общая схема подключения с использованием стандартного блока питания
Рис.4. Схема подключения MP4511 к зарядному устройству «Вымпел»
Разрядный ток обеспечивается резистором, подключенным параллельно клеммам аккумулятора. Я применил резистор сопротивлением 27 Ом. Это значит, что ток разряда составил 12 В/27 Ом = 0,45А. Во избежание перегрева этот резистор должен иметь мощность не менее 10 Вт.
В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае случайного исчезновения сетевого напряжения. В этом случае реле своими контактами разомкнет цепь подключения резистора к аккумулятору. Можно применить любое реле с напряжением обмотки 12В и током коммутации не менее 1А.
Напряжение полностью заряженного аккумулятора в зависимости от его типа составляет 14…15В, поэтому и напряжение блока питания должно находиться в этих же границах. Найти готовый блок питания на такое нестандартное напряжение непросто. Но можно приобрести блок питания с выходным напряжением 12В, имеющий подстройку выходного напряжения. Например, блок питания LRS-100-12 может выдавать напряжение до 13.8В с током до 8.5А. Можно изготовить блок питания самостоятельно, можно применить доработанный ATX блок питания компьютера, подняв напряжение на его выходе со штатных 12В до необходимых 14.5В. Блок питания должен обеспечивать выходной ток 5…10А. Если планируете использовать внешний блок питания, не имеющий регулируемого ограничения выходного тока, обязательно доработайте MP4511: удалите перемычку между контактами разъёма «Шунт» и подключите к этому разъёму низкоомный шунт в виде нескольких витков медной проволоки диаметром 0.1 мм, сопротивление шунта должно составлять около 0.0015 Ом, длину проволоки можно рассчитать по известным формулам. Только после такой доработки MP4511 сможет работать в режиме ограничения тока.
Но, повторюсь, у меня уже было зарядное устройство «Вымпел-32» К его выходным клеммам я подключил доработанный модуль MP4511. Его удалось разместить в штатном корпусе зарядного устройства.
Рис.5,6,7 Монтаж MP4511 в корпусе зарядного устройства
Я не нашёл точных рекомендаций об оптимальной силе тока заряда/разряда и частоте импульсов. Большинство электронщиков советуют ток заряда выбирать как 1/10 от ёмкости батареи, а ток разряда в 10 раз ниже зарядного. То есть для аккумулятора ёмкостью 55Ач это значения 5А и 0.5А, соответственно.
Ток заряда в моём случае я ограничил регулятором штатного зарядного устройства. Только надо учитывать, что разрядный резистор подключен к батарее постоянно, поэтому ток заряда я установил 5.5А, из них 5А поступают в батарею, а 0.5А рассеиваются в нагрузочном резисторе. Если Вы будете применять обычный блок питания, можете ограничить ток заряда переменным резистором на модуле MP4511. Ещё раз напоминаю, что схема ограничения тока в MP4511 будет работать только после удаления перемычки и установки шунта!
Частота переключения режимов заряд/разряд в различных найденных мною схемах составляла от нескольких Гц до десятков кГц, какая частота эффективнее – вопрос открытый. Я выбрал частоту около 50 Гц (то есть переключение циклов заряд-разряд в моём случае происходит 50 раз в секунду), скважность импульсов выбрал равной 2 (длительности периодов заряда и разряда равны).
Частоту и скважность импульсов я проверил с помощью карманного DIY-осциллографа NM8025box. Если у Вас нет осциллографа или частотомера, установите движки подстроечного и переменного резисторов модуля MP4511 примерно в средние положения.
Рис.8. Проверка параметров осциллографом
Заряд необходимо прекращать при достижении напряжения на клеммах аккумулятора около 14.5В (точное значение зависит от типа аккумулятора). Большинство зарядных устройств автоматически прекратят зарядку, да и в случае применения MP4511 совместно с любым блоком питания аккумулятор перестанет брать ток, когда его напряжение поднимется до напряжения на выходе источника питания. Но всё же рекомендую надолго не оставлять заряжаемую батарею без присмотра.
Теперь о результатах. Я уже писал, что мой аккумулятор почти полностью потерял ёмкость, она была на уровне всего 10Ач. После первого же цикла зарядки асимметричным током (режим 5А заряд/0.5А разряд) ёмкость аккумулятора возросла примерно до 25Ач. Воодушевившись результатом, я провёл ещё один цикл зарядки, и получил прирост ёмкости где-то до 30Ач. Это всё равно ниже нормальной ёмкости (55Ач.), но улучшения в моём случае значительные. Машина заводится нормально, аккумулятор не разряжается так быстро, как раньше. Думаю, что на год можно отложить покупку нового аккумулятора. А если за новым аккумулятором следить и регулярно проводить профилактические циклы восстановления с помощью описанного метода, то он сможет прослужить более десяти лет.
Схемы зарядных устройств с ассиметричным током
Лампа накаливания 500 Вт 250 В, через диод даёт ток 1А однополупериодный зарядный, а конденсатор 2 мкФ разрядный 100 мА ассиметричный ток для регенерации и очищения активных пластин аккумулятора от солей и окислов. Но это для лечения, а для профилактики ёмкость 1 мкФ.с током разряда 50 мА.
Регенерация ёмкости аккумуляторов производится по схеме индивидуально 8 часов напряжением 2.5 вольта. Конденсатор 10 мкФ, так как напряжение 2.5 В.
Более простой и надёжный способ это однополупериодная схема, в которой параллельно выпрямительному диоду впаивается конденсатор, который и обеспечит во время зарядки обратный разрядный ток кавитации анионов и катионов в электролите. Конденсатор при отключении зарядного устройства не пропустит постоянный ток и не разрядит аккумулятор.
Ток кавитации регенерации пластин 5-10% от зарядного 90-95%
Ток зарядки 50 мА напряжение 220В конденсатор 0.01-0.05 мкФ ёмкость аккумулятора 500 мАч лампа накаливания 30 Вт.
100 мА конденсатор 0.05-0.1 мкФ 1000 мАч лампа накаливания 60 Вт.
200 мА конденсатор 0.1-0.2 мкФ 2000 мАч лампа накаливания 100 Вт.
1000 мА конденсатор 0.5-1 мкФ. 10 Ач лампа накаливания 500 Вт.
Подключал 1 КВт обогреватель ток 2 А зарядки через диод, конденсатор 2 мкФ аккумулятор 20 Ач
Обогреватель 2 КВт ток 4 А зарядки через диод, конденсатор 4 мкФ аккумулятор 40 Ач Отопление и зарядка в одном устройстве !
В трансформаторных схемах значение ёмкости разряда выше, из за низкого напряжения питания заряда аккумуляторов.
Если напряжение 2.5 В конденсатор 10 мкФ, 25 В конденсатор 1 мкФ, 250 В конденсатор 0.1 мкФ при токе зарядки 100 мА.
В процессе разряда аккумулятора образуются соли металла в электролите, которые образуют плёнку на поверхности активных пластин. Называется этот процесс в кислотных сульфатация, а в щелочных карбонация. Эта плёнка мешает процессу регенерации металла в аккумуляторе при зарядке, что приводит к неравномерной поверхности регенерации пластин. Чтобы разрушить эту окись надо заряжать аккумулятор ассиметричным переменным током. Для этого параллельно диоду впаивают конденсатор для малого полупериода разряда. Качественная зарядка требует электрической кавитации окислов активных пластин аккумулятора в электролите, иначе регенерация металла будет рыхлой, как если бы накладывать слой никеля или хрома на ржавую поверхность методом гальваники.
Эффект регенерации кислотных аккумуляторов чередующимися импульсами тока обусловлен возникающей микрокавитацией и совпадением частоты импульсов тока с собственной частотой частиц сульфата свинца. Это ведет к тому, что кристаллы сульфата свинца дробятся и выбиваются с растворением в электролит, в результате чего электрод от них полностью очищается и емкость аккумуляторной батареи восстанавливается практически до номинального значения.
В щелочных АКБ при совпадении импульсов с частотой колебания молекул кристаллической решетки происходит дробление зерна электрода и насыщение его свободными электронами. Вследствие этого оказалось возможным преодоление так называемого эффекта «камня памяти» аккумулятора. В итоге значительно возрастает электродвижущая сила и, как следствие, емкость АКБ.
Импульсный переменный ток разрушит плёнку окислов на активных пластинах аккумулятора при заряде и их регенерации кристаллической решётки металла. Плёнка окислов солей металла является сопротивлением и ёмкостью на пути движения постоянного тока, а переменному току преодолеть ёмкость не является проблемой, ибо ёмкость для переменного тока наименьшее сопротивление и зависит на прямую от частоты смены полярности.
Я предлогаю профилактику вместо лечения аккумулятора. Внедрить в зарядку параллельно диоду выпрямительному, ёмкость для токов кавитации окислов на активных пластинах аккумулятора. Качественная зарядка требует электрической кавитации окислов активных пластин аккумулятора в электролите, иначе регенерация металла будет рыхлой, как если бы накладывать слой никеля или хрома на ржавую поверхность методом гальваники.
Электролиз — электрохимический процесс (электролиз металлов), протекающий между анодом и катодом (деталью) в электролите (водном растворе соли, кислоты или щелочи) и сопровождающийся выделением на катоде металла (рис.1, 2).
Рис.1. Принципиальная схема процесса электролитического наращивания.
Рис. 2. Схема электрохимического осаждения металла:
1—ванна; 2 — Анодная штанга; 3 — Крюк (подвеска) для завешивания анода;
4 — катодная штанга; .5 —крюк подвеска для завешивания детали (катода);
6 — ионы металла (катионы); 7 — покрытие; 8 — Анод; 9 —- деталь (катод).
При прохождении постоянного тока через электролит на аноде 3 происходит растворение металла (переход его в электролит) и выделение кислорода, а на катоде 9 (деталь) — отложение металла и выделение водорода.
Электролитическое осаждение металлов на нестационарных режимах — реверсивном и асимметричном токе.
Процесс осаждения металла На реверсивном токе протекает по графику (рис. 20).
Рис. 20. График получения реверсивного тока.
В Начальный период Деталь является катодом, и, следовательно, происходит обычное осаждение металла — катодный период, который длится tк при силе тока iк; затем изменяется полярность, Деталь становится анодом — анодный период, который длится ta при силе тока iа. В этот период происходит частичное растворение зародившихся зерен; таким образом, блокируется их рост, структура измельчается, поверхность покры-тия становится гладкой. Это позволяет применять высокие плотности тока: при хромировании 120. 150 А/дм2; при железнении— 80. 100 А/дм2, что в 2. 3 раза повышает производительность наращивания.
Применение Асимметричного тока позволяет еще больше повысить производительность процесса осаждения металла.
Асимметричный ток получают наложением переменного тока про-мышленной частоты (50 Гц) на постоянный однополупериодновы-прямленный ток. Качественные покрытия получают при очень высокой плотности тока—160. 200 А/дм2.
Постоянный ток через диодный мост убил аккумуляторы шуруповёрта и я удачно пошёл на эксперимент и переделал зарядное в декарбонатор регенератор аккумуляторов.
Схема электрическая зарядного устройства BAUTEC B18-1H
Почему так не делают зарядные устройства? Ответ прост : Покупайте аккумуляторы! Чистый постоянный ток на диодном мосту сделает рыхлой структуру активных пластин металла в перемешку с солями на пластинах при электролизе заряда. У меня всё получилось восстановить ёмкость аккумуляторов, а мажорам и консервам советую купить новый для развития бизнеса !
Соль на поверхности активных пластин аккумулятора образует диэлектрик, как у конденсатора и напоминает работу кварцевого резонатора.
Разрушается этот налёт из соли переменным током и размалывается в электролите.
Резонатор — (от лат. resono — звучу в ответ, откликаюсь) — это система, которая способна совершать колебания с максимальной амплитудой, то есть резонировать, при воздействии внешней силы определенной частоты и формы. Получается, кварцевый резонатор в электронике, а в народе просто «кварц», — это радиоэлемент, который способен резонировать, если на него подать переменный ток определенной частоты и формы.
Для начала стоит назвать основные типы аккумуляторов 18650, которые различаются по материалу катода. От этого во многом зависят такие свойства аккумуляторов, как ёмкость и максимально допустимый ток разряда.
- LiCoO2 (литий─кобальтовые). Эти аккумуляторы самые распространённые и имеют самые большие значения ёмкости среди моделей, выполненных по технологии Li─Ion;
- LiMnO2 или LiMn2O4 или LiNiMnCoO2 (группа литий─марганцевых). По своей ёмкости они проигрывают первой группе, но зато имеют высокий разрядный ток (5─7*С);
- LiFePO4 (литий─феррофосфатные). Эти аккумуляторные элементы превосходят предыдущие по большинству параметров, но уступают по ёмкости и напряжению. Они имеют срок службы до 1 тысячи циклов заряд-разряд и набирают заряд меньше чем за 1 час.
Теперь в целом про аккумуляторы 18650. Это цилиндрические элементы по своей форме напоминающие батарейки форм-фактора АА («пальчиковые») и ААА («мизинчиковые»). Но по размерам 18650 превышают их. Длина составляет 66,5, диаметр ─ 18 миллиметров. Для сравнения, у пальчиковых эти величины равны 50 и 14 мм. Выходное напряжение аккумулятора 18650 составляет 3,78 вольта. Ёмкость наиболее распространённых аккумуляторов лежит в пределах 2000─3200 мАч. Реже встречаются банки ёмкостью 1000, 1100, 1500 мАч.
Согласно требованиям безопасности, напряжение литий─ионных аккумуляторов 18650 должно в процессе эксплуатации находиться в интервале 2,5─4,2 вольта. Чтобы обеспечить это требование, на некоторые аккумуляторы 18650 устанавливается защита. Он представляет собой небольшую печатную плату.
Эта плата припаивается к выводам элемента с помощью стальной или алюминиевой ленты. Как правило, крупными производителями в серийном производстве такие защищённые элементы не выпускаются. Они выпускают незащищенные элементы, которые используются в устройствах с контроллерами заряда-разряда. В качестве примера можно привести аккумуляторную батарею ноутбука или шуруповёрта.
Защищённые аккумуляторы 18650 используются во всех устройствах, не имеющих контроллера заряда-разряда для литий─ионных элементов. Самый распространённый пример использования таких элементов – светодиодные фонари. Чтобы литиевые элементы в фонаре не высаживались в ноль, на них ставится защита.
Время, которое данный аккумулятор способен отработать, зависит от такого понятия, как «миллиамперы в час» (mAh). Для больших аккумуляторов, например автомобильных, применяется термин «амперы в час». Для аккумулятора 18650 mAh это производная величина. Один ампер равен 1000 миллиампер. Миллиампер в час – это ток, который может дать аккумулятор в течение условного часа использования. Другими словами, если разделить эту величину на определенное количество часов, можно узнать время работы элемента питания. Например, аккумулятор имеет емкость 3000 mAh. Это значит, что на два часа работы он будет выдавать 1500 миллиампер. На четыре – 750. Аккумулятор из приведенного примера разрядится полностью после 10 часов работы, когда его емкость достигнет 300 миллиампер (граница глубокого разряда).
Виды аккумуляторов 18650 Li-ion:
- литий-железо-фосфатные (LFP);
- литий-марганцевые (IMR);
- литий-кобальтовые (ICR);
- литий-полимерные (LiPo).
Все виды, кроме последнего, имеют цилиндрическую форму и могут быть выполнены в формате 18650. Литий-полимерные аккумуляторы отличаются тем, что у них нет конкретной формы. Связано это с тем, что они имеют твердый электролит (полимер). Именно за счет такого необычного свойства электролита данные аккумуляторы часто используются в планшетах и сотовых телефонах.
К плюсам элементов 18650 относится всё то же самое, что присуще другим литий─ионным аккумуляторам:
Похожие публикации:
- Что такое пик трансформатор
- Как правильно разместить розетки в квартире при ремонте
- Как работает инфракрасная камера
- Как решать задачи с эдс физика
Зарядка аккумуляторов асимметричным током
Значительно лучших эксплуатационных характеристик аккумуляторов можно добиться, если их зарядку производить асимметричным током. Схема устройства зарядки, реализующая такой принцип, показана на рисунке. При положительном полупериоде входного переменного напряжения ток протекает через элементы VD1, R1 и стабилизируется диодом VD2. Часть стабилизированного напряжения через переменный резистор R3 подается на базу транзистора VT2. Транзисторы VT2 и VT4 нижнего плеча устройства работают как генератор тока, величина которого зависит от сопротивления резистора R4 и напряжения на базе VT2. Зарядный ток в цепи аккумулятора протекает по элементам VD3, SA1.1, РА1, SA1.2, аккумулятор, коллекторный перепад транзистора VT4, R4. При отрицательном полупериоде переменного напряжения на диоде VD1 работа устройства аналогична, но работает верхнее плечо — VD1 стабилизирует отрицательное напряжение, которое регулирует протекающий по аккумулятору ток в обратном напряжении (ток разрядки). Показанный на схеме миллиамперметр РА1 используется при первоначальной настройке, в дальнейшем его можно отключить, переведя переключатель в другое положение. Такое зарядное устройство обладает следующими преимуществами: 1. Зарядный и разрядный токи можно регулировать независимо друг от друга. Следовательно, в данном устройстве возможно применять аккумуляторы с различной величиной энергоемкости. 2. При каких-либо пропаданиях переменного напряжения каждое из плеч закрывается и через аккумулятор ток не протекает, что защищает аккумулятор от самопроизвольной разрядки. В данном устройстве из отечественных элементов можно применить в качестве VD1 и VD2 — KC133A, VT1 и VT2 — КТ315Б или КТ503Б. Остальные элементы выбираются в зависимости от зарядного тока. Если он не превышает 100 мА, то в качестве транзисторов VT3 и VT4 следует применить КГ815 или КТ807 с любыми буквенными индексами (расположить на теплоотводе с площадью теплорассеиваюшей поверхности 5. 15 кв.см), а в качестве диодов VD3 и VD4 — Д226, КД105 тоже с любыми буквенными индексами.