Πρόσφατα έλαβα ένα σύνολο επαναφορτιζόμενων μπαταριών νικελίου-μεταλλικού υδριδίου (NiMH) για το κατσαβίδι Bosch 14.4V, 2.6Ah. Οι μπαταρίες είχαν στην πραγματικότητα μικρή χωρητικότητα, αν και λειτουργούσαν υπό φορτίο μόνο για μικρό χρονικό διάστημα και είχαν μικρό αριθμό κύκλων εκφόρτισης (εργασίας) - φόρτισης. Για το λόγο αυτό, αποφάσισα να αποσυναρμολογήσω τις μπαταρίες, να πραγματοποιήσω τις μετρήσεις τους ανά στοιχείο για να προσδιορίσω τα χαρακτηριστικά και την πιθανή ανάκτηση, να χρησιμοποιήσω τα στοιχεία "επιβιώνουν" σε άλλα σπιτικό απαιτώντας μεγάλη παραγωγή ρεύματος σε σύντομο χρονικό διάστημα. Αυτή η εργασία περιγράφεται στα στάδια της σημείωσης "Αυτόματη συσκευή εκφόρτισης μπαταρίας».
Μετά την αποσυναρμολόγηση της μπαταρίας
Εκτελέστηκε προπαρασκευαστική εκφόρτιση των στοιχείων στην συγκεκριμένη συσκευή, με έλεγχο της ελάχιστης υπολειπόμενης τάσης 0,9 ... 1,0 volt, για να αποκλειστεί η βαθιά εκφόρτιση. Στη συνέχεια, χρειάστηκε ένας απλός και αξιόπιστος φορτιστής για να φορτιστεί πλήρως.
Απαιτήσεις φορτιστή
Οι κατασκευαστές μπαταριών NiMH συστήνουν τη φόρτιση με τρέχουσα τιμή στην περιοχή από 0,75-1,0C. Υπό αυτές τις συνθήκες, η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας χρέωσης, το μεγαλύτερο μέρος του κύκλου, είναι όσο το δυνατόν υψηλότερη. Αλλά μέχρι το τέλος της διαδικασίας φόρτισης, η απόδοση μειώνεται απότομα και η ενέργεια πηγαίνει στην παραγωγή θερμότητας. Μέσα στο στοιχείο, η θερμοκρασία και η πίεση αυξάνονται έντονα. Οι μπαταρίες διαθέτουν βαλβίδα έκτακτης ανάγκης που μπορεί να ανοίξει όταν αυξάνεται η πίεση. Σε αυτή την περίπτωση, οι ιδιότητες της μπαταρίας θα χαθούν ανεπανόρθωτα. Ναι, και η ίδια η θερμοκρασία έχει αρνητική επίδραση στη δομή των ηλεκτροδίων της μπαταρίας.
Για το λόγο αυτό, για τις μπαταρίες νικελίου-μεταλλικού υδριδίου, είναι πολύ σημαντικό να ελέγχετε τις λειτουργίες και την κατάσταση της μπαταρίας κατά τη φόρτιση, τη στιγμή που τελειώνει η διαδικασία φόρτισης, για να αποφευχθεί η υπερφόρτιση ή η καταστροφή της μπαταρίας.
Όπως υποδεικνύεται, στο τέλος της διαδικασίας φόρτισης της μπαταρίας NiMH, η θερμοκρασία της αρχίζει να αυξάνεται. Αυτή είναι η κύρια παράμετρος για να απενεργοποιήσετε τη φόρτιση. Συνήθως, μια αύξηση της θερμοκρασίας περισσότερο από 1 βαθμός ανά λεπτό λαμβάνεται ως κριτήριο για τον τερματισμό της φόρτισης. Αλλά σε χαμηλά ρεύματα φόρτισης (λιγότερο από 0,5 ° C), όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει αρκετά αργά, είναι δύσκολο να εντοπιστεί. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια τιμή απόλυτης θερμοκρασίας για αυτό. Αυτή η τιμή λαμβάνεται 45-50 ° C. Σε αυτή την περίπτωση, η φόρτιση πρέπει να διακόπτεται και να ανανεώνεται (εάν είναι απαραίτητο) μετά την ψύξη του στοιχείου.
Είναι επίσης απαραίτητο να ορίσετε ένα χρονικό όριο φόρτισης. Μπορεί να υπολογιστεί από την χωρητικότητα της μπαταρίας, την ποσότητα ρεύματος φόρτισης και την απόδοση της διαδικασίας, συν 5-10 τοις εκατό. Στην περίπτωση αυτή, σε κανονική θερμοκρασία λειτουργίας, ο φορτιστής απενεργοποιείται την καθορισμένη ώρα.
Με μια βαθιά εκφόρτιση της μπαταρίας NiMH (μικρότερη από 0.8V), το ρεύμα φόρτισης έχει προκαθοριστεί σε 0.1 ... 0.3C. Αυτό το στάδιο είναι περιορισμένο και διαρκεί περίπου 30 λεπτά. Αν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου η μπαταρία δεν αποκαταστήσει την τάση των 0,9 ... 1,0 V, τότε η κυψέλη δεν είναι προωθητική. Στη θετική περίπτωση, τότε γίνεται φόρτιση με αυξημένο ρεύμα στην περιοχή από 0,5-1,0C.
Και όμως, για την εξαιρετικά γρήγορη φόρτιση της μπαταρίας. Είναι γνωστό ότι όταν φορτίζει έως το 70% της χωρητικότητάς του, η μπαταρία νικελίου-μεταλλικού υδριδίου έχει απόδοση φόρτισης κοντά στο 100%. Ως εκ τούτου, σε αυτό το στάδιο είναι δυνατό να αυξηθεί το ρεύμα για να επιταχυνθεί το πέρασμα του. Τα ρεύματα σε τέτοιες περιπτώσεις περιορίζονται σε 10C. Το υψηλό ρεύμα μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε υπερθέρμανση της μπαταρίας και στην καταστροφή της δομής των ηλεκτροδίων της. Επομένως, η χρήση υπερβολικά γρήγορης φόρτισης συνιστάται μόνο με συνεχή παρακολούθηση της διαδικασίας φόρτισης.
Διαδικασία κατασκευής φορτιστή για μπαταρία NiMH εξετάζεται παρακάτω.
1. Καθιέρωση βασικών δεδομένων.
- Φόρτιση της κυψέλης με σταθερή τιμή ρεύματος 0,5 ... 1,0C με την ονομαστική χωρητικότητα.
- Ρεύμα εξόδου (ρυθμιζόμενο) - 20 ... 400 (800) ma.
- Σταθεροποίηση του ρεύματος εξόδου.
- Τάση εξόδου 1,3 ... 1,8 V.
- Τάση εισόδου - 9 ... 12 V.
- Ρεύμα εισόδου - 400 (1000) ma.
2. Ως πηγή τροφοδοσίας για τη μνήμη, επιλέγουμε έναν προσαρμογέα κινητής τηλεφωνίας 220/9 volts, 400 ma. Είναι δυνατή η αντικατάσταση με ένα πιο ισχυρό (για παράδειγμα, 220 / 1.6 ... 12V, 1000 mA). Αλλαγές στο σχεδιασμό της μνήμης δεν θα απαιτηθούν.
3. Εξετάστε το κύκλωμα φόρτισης
Μια παραλλαγή σχεδιασμού του φορτιστή μπαταρίας είναι μια μονάδα σταθεροποίησης και περιορισμού ρεύματος και είναι κατασκευασμένη σε ένα στοιχείο ενός λειτουργικού ενισχυτή (OA) και ένα ισχυρό σύνθετο n-p-n τρανζίστορ KT829A. Ο φορτιστής καθιστά δυνατή τη ρύθμιση του ρεύματος φόρτισης. Η σταθεροποίηση του καθορισμένου ρεύματος συμβαίνει αυξάνοντας ή μειώνοντας την τάση εξόδου.
Στο σημείο συνενώσεως της αντιστάσεως R1 και της διόδου zener VD1 παράγεται σταθερή τάση αναφοράς. Αλλάζοντας το μέγεθος της τάσης που λαμβάνεται από το ποτενσιόμετρο R2 του διαχωριστή αντιστάσεων στην είσοδο που δεν αντιστρέφει τον λειτουργικό ενισχυτή (ακίδα 3), αλλάζουμε το μέγεθος της τάσης εξόδου (ακίδα 6) και επομένως το ρεύμα μέσω του VT1. Η αντίσταση R5 περιορίζει το ρεύμα στο κύκλωμα της επαναφορτιζόμενης μπαταρίας. Η αλλαγή στην πτώση τάσης στο R5 όταν το ρεύμα φόρτισης αποκλίνει μέσω της ανατροφοδότησης (OOS) στην είσοδο αντιστροφής του ενισχυτή (πείρος 2), διορθώνει και σταθεροποιεί το ρεύμα εξόδου του φορτιστή. Το εγκατεστημένο ρεύμα R2 θα είναι σταθερό μέχρι το τέλος της φόρτισης αυτής και των επόμενων μπαταριών του ίδιου τύπου.
Αυτό το τρέχον κύκλωμα σταθεροποιητή είναι πολύ ευπροσάρμοστο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιορίσει το ρεύμα σε διάφορα σχέδια. Το κύκλωμα είναι εύκολο να επαναληφθεί, αποτελείται από απλά και προσιτά ραδιοσυστήματα, και όταν εγκατασταθεί σωστά, αρχίζουν αμέσως να λειτουργούν.
Ένα χαρακτηριστικό αυτού του κυκλώματος είναι η δυνατότητα χρήσης διαθέσιμων λειτουργικών ενισχυτών με τάση τροφοδοσίας 12V, για παράδειγμα K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. Το τρανζίστορ KT829A είναι το κύριο στοιχείο ισχύος και όλα τα ρεύματα περνούν μέσα από αυτό, επομένως είναι απαραίτητα εγκατεστημένα στον ψύκτη θερμότητας. Η επιλογή του τρανζίστορ καθορίζεται από το απαιτούμενο ρεύμα φόρτισης που έχει ρυθμιστεί για τη φόρτιση της μπαταρίας.
4. Επιλέξτε το περίβλημα του φορτιστή. Θα καθορίσει το σχήμα, το σχεδιασμό, τις συνθήκες απομάκρυνσης θερμότητας και την εμφάνιση της μνήμης. Σε αυτή την περίπτωση, επιλέχθηκε ένα δοχείο αερολύματος από αλουμίνιο. Αφαιρούμε το πάνω μέρος του.
5. Αποκόψουμε από την πλάκα καθολικής τοποθέτησης ένα τμήμα ίσο σε πλάτος με την εσωτερική διάμετρο του κυλίνδρου. Είναι προτιμότερο να σφίγγετε, χωρίς τοποθέτησης, την είσοδο του σκάφους στον κύλινδρο.
6. Συμπληρώνουμε τη μνήμη με τα εξαρτήματα σύμφωνα με το σχέδιο. Το πώμα αεροζόλ είναι καλά μεγέθους ως κουμπί ποτενσιόμετρου.
7. Τοποθετούμε το τρανζίστορ στο ψυγείο και τοποθετούμε το ψυγείο στην άκρη της σανίδας, σύμφωνα με τη φωτογραφία.
8. Η συγκόλληση του τρανζίστορ οδηγεί στα μαξιλάρια του πίνακα.
9. Συνδέστε την αντίσταση, περιορίζοντας το μέγιστο δυνατό ρεύμα φόρτισης της μπαταρίας. Καθώς όλο το ρεύμα φόρτισης διέρχεται μέσω της αντίστασης R5, για την καλύτερη ψύξη της αντίστασης, αντλείται από τις ευρέως χρησιμοποιούμενες τέσσερις παράλληλα συνδεδεμένες αντιστάσεις των 22 ohm με ισχύ 1 W η καθεμία. Επιπλέον, εγκαθίσταται σε σειρά ένας αντίσταση 5-watt 1.8 ohm. Η συνολική αντίσταση του R5 ήταν περίπου 7 ohms (μέση ισχύς 4 watts). Η αντίσταση και ο εξοπλισμός των αντιστάσεων εξαρτώνται από το προβλεπόμενο ρεύμα φόρτισης και τη διαθεσιμότητα εξαρτημάτων από τον κατασκευαστή.
10. Συναρμολογήστε το τμήμα ελέγχου της μνήμης σε μια πλακέτα κυκλωμάτων αλουμινίου. Συνδέουμε το κατασκευασμένο μέρος ισχύος του φορτιστή και συνδέουμε το φορτίο - μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία. Για να ελέγξετε τις λειτουργίες και τις λειτουργίες αποσφαλμάτωσης, συνδέστε τη μνήμη σε μια ρυθμιζόμενη τροφοδοσία ρεύματος. Ελέγουμε το εύρος ρύθμισης του ρεύματος φόρτισης, εάν είναι απαραίτητο, επιλέγουμε την τιμή των αντιστάσεων R2 και R3.
11. Μεταφέρετε το τμήμα ελέγχου της μνήμης στο φουλάρι εργασίας
και συνδέστε το στη μονάδα ισχύος.
12. Στον πίνακα, στο πλάι, τοποθετήστε την υποδοχή για τη σύνδεση της τροφοδοσίας του φορτιστή (προσαρμογέα ή άλλο τροφοδοτικό).
13. Τοποθετήστε τη μνήμη στο περίβλημα τοποθετώντας το ψυγείο στο άνω (ανοιχτό) μέρος της.
Προεπιλέξτε μια σειρά οπών με διάμετρο 6 mm στο κάτω κυλινδρικό τμήμα του περιβλήματος. Η θέση εργασίας του περιβλήματος του φορτιστή είναι κατακόρυφη, επομένως, σε αυτό, παρόμοια με μια καμινάδα, δημιουργείται φυσική έλξη. Ο αέρας που θερμαίνεται από αντιστάτες και ένα ψυγείο υψώνεται από το περίβλημα προς τα πάνω, τραβώντας το κρύο στις κάτω οπές. Αυτός ο εξαερισμός λειτουργεί αποτελεσματικά, επειδή η θέρμανση της θήκης δεν αισθάνεται στην πράξη αισθητή θέρμανση του ψυγείου με 2, 3 ώρες λειτουργία του φορτιστή.
14. Ο φορτιστής συναρμολογείται με ένα σετ εργασίας και δοκιμάζεται υπό φορτίο, φορτίζοντας πλήρως δώδεκα μπαταρίες. Η μνήμη λειτουργεί σταθερά. Παράλληλα, παρακολουθείται περιοδικά ο εκτιμώμενος χρόνος φόρτισης, καθώς και η θερμοκρασία της μπαταρίας, για να απενεργοποιηθεί ο φορτιστής σε κρίσιμες τιμές. Χρησιμοποιώντας το "κροκόδειλοι" για τη σύνδεση της μπαταρίας σας επιτρέπει να συνδέσετε το αμπερόμετρο ελέγχου μνήμης (πολύμετρο) για να ρυθμίσετε το ρεύμα φόρτισης. Κατά τη φόρτιση των επόμενων στοιχείων του ίδιου τύπου, δεν απαιτείται αμπερόμετρο.
