Схема для десульфатации аккумулятора на тиристоре. Схема для восстановления автомобильного аккумулятора

У частник форума электромобилистов, Курманенко Геннадий Викторович из Днепропетровской области обобщив информацию форума, разработал схему приставки для пульсирующего заряда аккумуляторной батареи. Устройство может не только заряжать аккумулятор импульсами тока, но и контролировать напряжение на аккумуляторе, а при достижении установленного уровня включить пульсирующую добивку с возможностью десульфатации.

Обратите внимание, приставка включается между зарядным устройством и аккумулятором. При этом провода от приставки к аккумулятору должны быть не тоньше проводов от зарядного устройства к приставке и желательно короче. Иначе пульсации зарядного устройства будут вмешиваться в нормальную работу приставки.

Рис.2 Плата печатная

Сразу следует предупредить: Зарядное устройство к которому эта приставка будет подключаться должно выдерживать импульсный режим нагрузки. Возможно какие-то электронные зарядные устройства впадут в депрессию от такого поведения нагрузки, они же расчитывали иметь спокойный и предсказуемый аккумулятор. А тут, аккумулятор то он есть, то его нет.

Геннадий Викторович являясь оператором дефектоскопической установки для проверки рельсов использует приставку для качественного заряда аккумуляторов и востановления потерявших работоспособность. Ранее для заряда аккумуляторов использовались самые простые зарядные устройства прозванные в народе "кипятильниками".

Приступаем к описанию работы схемы устройства.
От провода обозначенного знаком "+" через диод VD1 питание поступает на параметрический (линейный) стабилизатор питания состоящий из резистора R1, конденсатора С2, стабилитрона VD3 (например КС191).
Почему через диод? Нагрузка имеет импульсный характер, диод выполняет функции развязки неспокойного аккумулятора от схемы управления.

Из точки после диода VD1 берем напряжение на анализатор (компаратор) заряженности аккумулятора.
Компаратор состоит из следующих элементов:резисторы R1-R3,R5-R7, конденсатора, интегрального стабилизатора TL431, транзистора VT1.
На базе транзистора VT1 стабилизатор VD2 поддерживает фиксированное напряжение, на эмиттере этого транзистора напряжение меняется пропорционально изменению напряжения на аккумуляторе. При повышении напряжения на аккумуляторе сверх установленного резистором R1, транзистор VT1 закрывается и разблокирует до того заторможенный блокинг-генератор на микросхеме NE555.

Несколько слов о блокинг-генераторе: В начале заряда он блокирован анализатором напряжения, а именно открытым транзистором VT1 закорочен конденсатор C4 и работа генератора невозможна, а выход (3) находится в высоком состоянии.

А теперь о работе той части схемы управления, что называется пульсатором.
На основе микросхемы NE555 реализован генератор с частотой задаваемой в основном конденсатором C4,а также резисторами R8-R10, конденсатора VD4.
Переключатель S1 может переключать вывод 7 микросхемы либо на резистор R8 или диод VD4, что меняет скважность работы генератора. Иными словами, меняет время зарядного импульса и разрядной паузы (или паузы рассасывания).
Автором выбрана частота генератора 0.7 Гц. На мой взгляд этого мало. Надо как минимум в 10 раз меньше. Для этого конденсатор С4 следует увеличить до 100 мкф.
С выхода 3 микросхемы сигнал положительной полярности поступает на базу транзистора VT4, открывает его и аккумулятор подключается к минусовому проводу зарядного устройства, начинается заряд батареи. По истечению установленного времени управляющий импульс снимается, транзистор VT4 закрывается. Но при этом закрывается и транзистор VT2, при этом открывается транзистор VT3, подключающий разрядный резистор Rn. Начинается процесс разряда аккумулятора через этот резистор. Светодиод HL1 индицирует факт разряда.
Резистор R16 служит для обеспечения протекания открывающего тока для транзистора VT3, иначе он не включится.
Таким образом можно констатировать, что положительный импульс микросхемы NE555 (КР1006ВИ1) обеспечивает временной промежуток для заряда аккумулятора, а отрицательный (пауза) импульс обеспечивает временной промежуток для разряда аккумулятора.

Т еперь немного об устройстве микросхемы.
В состав таймера входят два прецизионных компаратора высокого (DA1) и низкого (DA2) уровней, асинхронный RS-триггер DD1, мощный выходной каскад на транзисторах VT1 и VT2, разрядный транзистор VT3, прецизионный делитель напряжения R1R2R3. Сопротивления резисторов R1-R3 равны между собой.

Таймер содержит два основных входа: вход запуска (вывод 2) и пороговый вход (вывод 6). На этих входах происходит сравнение внешних напряжений с эталонными значениями, составляющими для указанных входов соответственно l/3Uпит и 2/3Uпит. Если на входе Unop (6) действует напряжение меньше 2/3Uпит, то уменьшение напряжения на входе Uзап (2) до значения, меньшего 1/3Uпит, приведет к установке таймера в состояние, когда на выходе (вывод 3) имеется напряжение высокого уровня. При этом последующее повышение напряжения на входе Uзап (2) до значения 1/3Uпит и выше не изменит состояния таймера. Если затем повысить напряжение на выходе Uпop (6)до значения больше 2/3 Uпит, то сработает триггер DD1 и на выходе таймера (3) установится напряжение низкого уровня, которое будет сохраняться при любых последующих изменениях напряжения на входе Uпop (6). Этот режим работы таймера обычно используют при построении реле времени, ждущих мультивибраторов. При этом вход Unop (6) подключают к одной из обкладок конденсатора времязадающей цепи, а по входу Uзап (2) производят запуск таймера подачей короткого импульса отрицательной полярности. Если необходимо создать автоколебательный мультивибратор, то оба входа объединяют. Транзистор VT3 (7) служит для разрядки времязадающего конденсатора. При появлении напряжения высокого уровня на выводе 3 таймера этот транзистор открывается и соединяет обкладку конденсатора с общим проводом.
Если на запускающем входе напряжение не превышает l/3Uпит, то повышение напряжения на входе Unop выше 2/ЗUпит приведет к появлению низкого напряжения на выходе таймера, а понижение напряжения на этом входе ниже 2/ЗUпит установит высокое напряжение на выходе. Таким образом, в данном случае таймер работает как обычный компаратор и может быть использован в устройствах регулирования температуры, автоматического включения освещения и др.
Если на входе Unop напряжение превышает 2/3Uпит, то на выходе таймера будет низкое напряжение независимо от значения напряжения на входе Uзап. В заключение следует отметить, что напряжение питания таймера может находиться в пределах 5...15 В.
Максимальный выходной ток таймера равен 100 мА. Это позволяет использовать в качестве нагрузки электромагнитное реле. Вывод 5 служит для контроля значения образцового напряжения, а также для возможного изменения его значения путем подключения внешних резисторов. Для уменьшения возможного действия помех этот вход обычно соединяют с общим проводом через конденсатор емкостью 0,01...0,1 мкФ. Вход Uc6p (вывод 4) позволяет устанавливать на выходе низкое напряжение независимо от сигналов на остальных входах. Для этого на вывод 4 следует подать напряжение низкого уровня. Последующее повышение напряжения на этом входе до напряжения высокого уровня приводит к установлению на выходе таймера состояния, которое было до подачи низкого напряжения на вход 4 (имеется в виду, что времязадающая цепь не подключена). Если этот вход не используется, его следует соединить с выводом 8. В схемах реле времени вход Uсбр часто используют для установки таймера в исходное состояние, соответствующее закрытому транзистору VT3.

Недавно собрал зарядно-десульфатирующий автомат, практически под все 12-ти вольтовые аккумуляторы, так как есть плавная регулировка тока. Автомат успешно заряжает как гелевые АБ 12В 4,5А/ч для безперебойника, так и аккумуляторные батареи для автомобиля - 80А/ч. Не содержит дорогих и дефицитных деталей и нескложен в сборке. Выкладываю схему и фото внешнего вида ЗУ.

Рисунки печатных плат десульфатирующего показаны ниже. Если требуется - их в формате Lay.

Модуль контроля напряжения

Для более стабильной работы автомата поставил маленький кулер от процессора, что вполне оправдало себя. Теперь температура стабильная, а значит и параметры заряда практически не меняются от нагрева.

При выборе схемы хотелось сделать полный автомат и обязательно с десульфатацией, чтобы заряжал асиметричным током. Данный зарядный автомат работает стабильно, испытывал 3 недели в непрерывном цикле. Функция десульфации тоже работает исправно - вылечил один аккумулятор, который начал брать ток и держать ёмкость.

Микросхема 554СА3 здесь работает стабильно, особенно если грамотно и чётко настроить. При проектировании устройства учтите, что тепла эта микросхема не любит, её нужно устанавливать в том месте, где тепло не доходит. Желательно внизу и подальше от греющихся резисторов.

Корпус десульфатирующего ЗУ можно использовать металлический, а можно и из прочной пластмассы. Естественно надо предусмотреть отверстия для вентиляции.

Срок эксплуатации аккумуляторной батареи напрямую зависит от величины отложений сернокислого свинца на поверхности пластин. является неизбежным процессом во время работы АКБ, но с этим явлением можно не только бороться, но и значительно уменьшить толщину этого диэлектрика.

Содрежание

Что такое десульфатация АКБ и для чего её делают

Десульфатацией принято называть работу, направленную на очищение пластин аккумулятора от сульфата свинца. После очищения пластин будет значительно увеличена емкости батареи.

Восстановление проводимости пластин позволит добиться уверенного запуска автомобиля при любой температуре окружающего воздуха, а срок эксплуатации батареи значительно увеличится. Выполнить разрушение плёнки из сернокислого свинца можно самостоятельно в домашних условиях.

Методы десульфатация аккумулятора

Существует большое количество различных методик восстановления емкости аккумулятора, но наиболее часто для этой цели применяется электрический ток или химические реагенты. Простым вариантом очищения пластин от сернокислой плёнки является использования зарядного электрического тока. Для проведения работы потребуется приобрести или изготовить самостоятельно устройство, позволяющее регулировать напряжение и силу тока.

Для химического метода не нужно использовать какие-либо устройства или механизмы, но для выполнения очистки этим способом необходимо будет выполнить большее количество операций.

С помощью зарядного устройства

С помощью зарядного устройства очистить пластины от сернокислого свинца можно двумя способами:

1. К аккумулятору подключается зарядное устройство. Ток заряда должен составлять 0,04% от номинальной ёмкости АКБ. Напряжение выставляется до отметки 14 В при зарядке обычной АКБ и до 16В - при восстановлении кальциевой батареи. Продолжительность процедуры должна составить около 8 часов, после чего необходимо сделать паузу 12 – 14 часов. После перерыва следует снова повторить цикл зарядки с теми же показателями силы тока и напряжения. Таким образом, для эффективной очистки свинцовых пластин потребуется провести 4 – 5 полных цикла.
2. Второй вариант восстановления ёмкости можно осуществить только на обслуживаемом аккумуляторе. Для проведения процесса очистки пластин от сернокислого свинца необходимо:
   • Зарядить АКБ током равным 10% от её ёмкости.
   • Слить электролит.
   • Залить дистиллированную воду.
   • Заряжать батарею в течение 10 дней. Во время зарядки следует экспериментально установить напряжение, при котором процесс газообразования практически не образуется.
   • По истечении 10 – дневного срока электролит сливается и в аккумулятор снова наполняется чистой дистиллированной водой.
   • АКБ снова заряжается в течение 10 дней.
   • По окончании цикла вода сливается, и батарея наполняется новым электролитом.

После заливки электролита, аккумулятор снова заряжается током в 10% от ёмкости и напряжением 14 В. Такой режим восстановления батареи будет особенно эффективен, если циклы зарядки АКБ с чистой водой будут повторятся до тех пор, пока по истечение 10 – дневного срока её плотность не будет увеличиваться.

Десульфатация батареи своими руками

Не менее эффективным способом очистки от сернокислого свинца является промывка банок химически активными веществами. Как известно, кислотные соединения вступают в реакцию с щёлочью, поэтому для проведения десульфатации своими руками с использованием химии потребуется приобрести подходящий реагент. С задачей расщепления сернокислого налёта поможет справиться пищевая сода. Для проведения процедуры необходимо:

1. Слить электролит с АКБ.
2. Растворить щёлочь в дистиллированной воде в соотношении 1 к 3.
3. Нагреть смесь до кипения.
4. Залить горячий щелочной раствор в банки аккумулятора на 30 – 40 минут.
5. Слить щелочной раствор.
6. Промыть аккумулятор не менее 3 раз чистой горячей водой.
7. Залить электролит в банки.

Если процедура химической десульфатации пластин выполнялась аккуратно, то ёмкость АКБ существенно увеличится. Ее можно будет использовать продолжительное время, пока на пластинах снова не образуется налет.

Какое выбрать устройство с десульфатацией

Несмотря на то, что процесс десульфатации можно осуществить с помощью простого зарядника, большей эффективности, при меньших временных затратах, можно достичь, если использовать специальные ЗУ. Наиболее качественными зарядными устройствами, оснащёнными функцией десульфатации являются:

1. «Вымпел 55» - относительно недорогое ЗУ оснащённое, которое имеет встроенные программы зарядки различных АКБ, а также функцией десульфатации аккумуляторных пластин.
2. «Полюс-912Т» - устройство также оснащено циклической программой, которая позволит легко восстанавливать старые, покрытые оксидной плёнкой, аккумуляторы. Устройство идеально подходит для десульфатации необслуживаемых батарей, ведь весь процесс восстановления пластин осуществляется в автоматическом режиме.
3. «OptiMate PRO 8» - профессиональная зарядная станция с функцией восстановления аккумуляторов. Позволяет одновременно заряжать до 8 аккумуляторных батарей напряжением 6 или 12 вольт. Устройство может быть эффективно использовано для зарядки не только автомобильных АКБ, но и для восстановления заряда стационарных устройств большой мощности работающих в системах бесперебойного питания.

Кроме использования заводских моделей зарядных устройств, оснащённых функцией десульфатации, можно изготовить самодельное ЗУ из трансформатора, реле сигналов поворота и мощной 12 – вольтовой лампочки. Такая моргалка для десульфатации будет не менее эффективной, а стоимость изготовления – минимальной.

Зарядку аккумуляторных автомобильных батарей нередко ведут асимметричным током, обеспечивая соотношение зарядной и разрядной составляющих 10:1 при отношении продолжительностей действия этих составляющих 1:2 соответственно. При таком способе зарядки нередко восстанавливаются засульфатированые батареи, да и для профилактической обработки исправных батарей он весьма полезен.

Указанные соотношения зарядного и разрядного токов обеспечивает самодельное зарядное устройство, схема которого приведена ниже.

Нажмите на рисунок для просмотра.

Десульфатирующее зарядное устройство рассчитано на 12 вольтовые аккумуляторные батареи. Зарядный ток в импульсе достигает 5 А, разрядный - 0,5 А. О том как увеличить возможности этого зарядного устройства будет рассказано чуть позже.

В зарядном устройстве используется трансформатор мощностью не менее 150 W. Переменное напряжение на вторичной обмотке этого трансформатора должно быть не ниже 21-25 вольт! Выпрямительный диод (VD1) рассчитан на ток от 5 и более ампер и лучше если он будет установлен на радиатор.

Стабилитроны VD2 и VD3 с напряжением стабилизации около 8-9 вольт и желательно большей мощности. Транзисторы VT1 и VT2 КТ825 или близкие по параметрам. Их нужно установить на радиаторы. Для транзистора VT2 радиатор должен быть площадью не менее 200 см 2 !

Резистор R1- не менее 2Wt, резистор R3 может быть проволочным, а резистор R4 -ОБЯЗАТЕЛЬНО ДОЛЖЕН БЫТЬ ИЗГОТОВЛЕН ИЗ ПРОВОЛОКИ С ВЫСОКИМ УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ!!! Переменный резистор может быть любым, оказавшимся под рукой.

Вовремя зарядки, ток протекает через резистор R4 как во время зарядного импульса, так и разрядного. Поэтому нужно учитывать, что суммарный ток от зарядного устройства примерно на 10% превышает ток зарядки. На это значение нужно уменьшать показания амперметра РА 1, стрелка которого будет фиксировать около одной трети от амплитуды импульса суммарного тока (т. е. 1,8 А). При номинальном зарядном токе напряжение на аккумуляторной батарее изменяется в пределах 13...15 вольт.

Продолжительность зарядки аккумуляторной батареи зависит от ее емкости, степени разряженности и глубины сульфатации пластин. Для исправной батареи примерное время зарядки можно определить, если разделить ее начальную емкость на значение среднего зарядного тока. Полностью разряженная батарея емкостью 55 А.Ч. должна заряжаться примерно 35 ч, а засульфатированая - 70-80 часов и более, в зависимости от степени сульфатации.

Рисунок 4 - Схема зарядного – десульфатирующего автомата для автомобильных аккумуляторов

Принцип работы устройства 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.

Устройство работает от напряжение сети 220 В, которое подается через предохранитель FU1 и симистор VD1 на первичную обмотку си­лового трансформатора. Со вторич­ной обмотки переменное напряжение U n = 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 и схема контроля и управле­ния, представляющая собой триггер Шмитта с гистерезисом 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. Резистором R7 устанавливается мо­мент отключения блока, при напряже­нии на вольтметре 15 В. Диодный мост VD2 обеспечивает включение симистора на обеих полуволнах сетевого напряжения и нормальную работу трансформатора.

1.1.5 Цифровое зарядное устройство

Рисунок 5 - Электрическая принципиальная схема цифрового зарядного устройства

Рассмотрим работу цифрового зарядного устройства. На вход счетчика DD1 поступа­ют тактовые импульсы. На выходе DD2 присутствует некоторый дво­ичный код, являющийся номером ка­нала (выводы 12, 13). Этот код поступает на адресный вход мультиплек­сора DD2. Через мультиплек­сор напряжение по­ступает на не инвертирующий вход компаратора DA1 (вывод 3), который сравнивает его с образцовым обратным напряжением (вывод 2), равным выбранному на­пряжению ходе DA1. Ко времени окончания тактового импульса формируется напряжение высокого или низкого логического уровня, которое поступает на вход триггера DD3 и заря­жает его входную емкость. В этот момент через дешифратор на такто­вый вход триггера поступает положительный импульс, произво­дящий запись в триггер информации с его входа. Состояние этого триг­гера остается неизменным до поступ­ления следующего тактового им­пульса, т.е. до повторения адреса. Напряжение с выхода каждого триг­гера поступает на силовые ключи 1VT1 и 1VT2, которые включают зарядный ток, если акку­мулятор, подключенный к этому ка­налу, разряжен. В противоположном случае включается индикатор HL1, который сигнализирует о том, что аккумулятор не заряжается. Импульсы с удвоенной частотой сети поступают с выхода выпрямителя VD1, VD2 через фор­мирователь R14, CI, VT1, R1 на счетный вход DD1, с выходов ко­торого тактовая последователь­ность производит переключение каналов с частотой 6 Гц. При таком выборе тактовой часто­ты переключение каждого канала происходит с частотой 1,5 Гц. Конденсатор С1 необходим для предотвращения сбоев счетчика из-за помех по сети 220 В. Для предотвращения выхода мик­росхем из строя при смене полярности напряжения заряжаемого аккумулятора питание выбрано биполярным. Светодиод HL5, зеленого цвета, яв­ляется индикатором включения уст­ройства в сеть и совместно с резисто­рами R7, R9, R10 образует источник образцового напряжения. На­пряжение на инвертирующем входе 7 компаратора DA1 устанавливается с помощью резистора R9 равным поро­говому напряжению заряженного ак­кумулятора, т.е. 1,43... 1,50 В.Для повышения КПД устройства сглаживание выпрямленного напря­жения фильтрами С8, С9 производится только в цепях питания малой мощ­ности. Напряжение питания мало­мощной части устройства стабилизи­ровано простейшими параметричес­кими стабилизаторами R12, VD3 и R13, VD4.