|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ О восстановлении и эксплуатации никелево-кадмиевых дисковых аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы Малогабаритные дисковые аккумуляторы (ДА) хороши только в тех ситуациях, когда они не эксплуатируются в режимах, близких к предельным. В малогабаритных ручных фонариках (РФ) режимы фактически запредельные, поскольку ток разряда намного превышает номинальную величину для ДА типов Д-0,26Д и Д-0,55Д. Иными словами, разряд происходит чуть ли не экстратоками, когда данные ДА используют совместно со штатными миниатюрными лампочками (МЛ) накаливания РФ. Подзарядка ДА происходит очень медленно (на миллиамперах, в зависимости от схемы штатного зарядного устройства (ЗУ) и величины емкости его балластного конденсатора). Практика показала, что подзарядка экземпляров ДА, регулярно эксплуатирующихся при больших величинах разрядных токов, малым током не способствует полноценной подзарядке и нередко сокращает срок службы самих ДА. Устанавливаемые в распространенные повсеместно РФ аккумуляторы типа Д-0,26Д рассчитаны на вполне конкретное значение величины разрядного тока - 26 мА. Об этом свидетельствует и буква Д после обозначения емкости (0,26 Ач), т.е. ДА предназначен для длительного режима (10-часового) разряда. Действительно, при таком режиме разряда ДА штатное ЗУ вполне подходит, но режим разряда нарушен в 10 раз. Устанавливаемая заводом-изготовителем РФ лампочка на ток 0,26 А нарушает режим разряда ДА. В такой ситуации нечего и удивляться, что ДА очень часто выходят из строя. При этом они не отрабатывают даже половины гарантируемого ресурса. Вместо 100-200 циклов не выходит и 50, а зачастую и последняя цифра совершенно недостижима. Большой разрядный ток не единственная причина скорых дефектов ДА. Небрежное отношение владельца РФ или ДА - вторая причина, приводящая ДА к преждевременной негодности. Сюда входят как глубокий разряд ДА, так и длительная эксплуатация ДА в таком состоянии. Большой вред для ДА наносится при их хранении, когда они сильно разряжены. Широко распространенные ЗУ, предназначенные для одновременной подзарядки нескольких экземпляров ДА, не способны одинаково хорошо заряжать ДА, составляющие аккумуляторную батарею (АБ). Таких ЗУ подавляющее большинство. Дело в том, что упомянутые ЗУ рассчитаны на последовательно соединенные ДА. Однако ДА одного типа имеют весьма значительный разброс по параметрам. Здесь особую роль играет величина внутреннего сопротивления ДА. Она не позволяет нормально зарядить все экземпляры ДА, составляющие АБ, если в последней имеется ДА со значительно повышенным внутренним сопротивлением. Часто случается так, что АБ становится невозможно сообщить даже половину ее номинальной емкости. Если же в АБ находится не один, а несколько экземпляров таких ДА, то зарядка АБ становится практически невозможной. В лучшем случае удается зарядить такую АБ на 10...30%, а эксплуатация с большими разрядными токами становится невозможной. АБ катастрофически быстро разряжается. На малых токах разряда длительная эксплуатация вполне возможна. К примеру, для питания многих цифровых измерительных приборов такие АБ еще могут подходить. Однако "болезнь", связанная с повышением внутреннего сопротивления со временем только прогрессирует. Такие ДА уподобляются эквивалентным резисторам, включенным последовательно с АБ. Доходит до того, что внутреннее сопротивление такого "резистора" уже многократно превышает суммарное внутреннее сопротивление всех ДА одной АБ. В такой ситуации при частой подзарядке АБ "эффект памяти" ДА только усиливается, а в негодность уже приходят другие экземпляры ДА. Учитывая тот факт, что подавляющее большинство ЗУ, как промышленного производства, так и самодельные, рассчитаны на последовательное соединение нескольких ДА при подзарядке, рассчитывать на реальное увеличение срока службы ДА не приходится. Вот почему так важно знать хотя бы приблизительно величину внутреннего сопротивления каждого отдельно взятого экземпляра ДА в АБ. Мало того, появится возможность подбора ДА для работы в комплекте АБ. Поскольку со временем ДА изменяют свое внутреннее сопротивление, то при эксплуатации нескольких АБ появляется весьма привлекательная перспектива в перемене мест ДА в секциях разных АБ. По сути, из ДА формируют уже "новые" АБ, используя экземпляры из других АБ, подобрав ДА, наиболее близкие по указанному сопротивлению. Это позволяет отсортировать ДА, избегая вышерассмотренных проблем. Появляется возможность оценить реальные способности (по применению) вновь составленных АБ по величине разрядного тока. АБ, сформированные ДА с наибольшими величинами сопротивлений, эксплуатируют при малых токах, а наилучшие экземпляры (с минимальным внутренним сопротивлением), наоборот, пригодны для работы с большими токами. Пожалуй, самым важным является факт равномерного распределения энергии между ДА, как в процессе заряда, так и во время разряда. Появляется реальная возможность (после подбора ДА) нормальной зарядки всех ДА при последовательном соединении в имеющемся ЗУ. На начальном этапе эксплуатации любой АБ, составленной из ДА, следует измерить внутреннее сопротивление каждого ДА. Еще лучше с самого начала составлять АБ из ДА, подобранных с примерно одинаковыми сопротивлениями. Когда приходилось иметь дело с герметичными АБ (например, 7Д-0,1), необходимо было их разбирать. Для этого аккуратно производили разрез в верхней части пластмассового корпуса АБ (вблизи клемм подключения АБ). Только так можно подобраться к электродам каждого отдельного аккумулятора АБ и осуществить его диагностику и восстановление. В первую очередь каждый ДА разряжают до напряжения 0,9... 1,0 В, затем сообщают ДА необходимый заряд. Проще всего в данной ситуации воспользоваться фиксированной величиной тока и заряжать с помощью отключаемого таймера. После этого ДА разряжают в соответствии с его номинальным разрядным током. Для Д-0,1 режим разряда - 20 мА в течение пяти часов. В данной ситуации нужно производить контроль напряжения на ДА с индикацией (звуковой или световой, или комбинированной). Самый надежный вариант, если ДА будет автоматически отключаться после окончания разряда. В таком случае не повредится ДА. Радиолюбители в таких ситуациях используют реле времени, отключающие ДА от цепи разряда. Все бы хорошо, но б/у ДА теряют часть своей емкости, и таймер опаздывает с отключением, при этом портятся ДА. Поэтому необходимо использовать такой способ разряда для ДА или АБ, когда разряд автоматически прекращается при понижении напряжения на АБ (ДА) до 0,9... 1 В. Если ДА "посадили" очень быстро, не выключив его нагрузку, например МЛ, то процедуру заряд-разряд повторяли еще как минимум один раз. Очень часто удавалось восстановить ДА, особенно недавно разряженные экземпляры. Восстановленная емкость ДА зависит уже от многих перечисленных выше факторов (но больше всего от условий эксплуатации). Уменьшение общего количества последовательно включенных ДА до двух-трех не решает проблем, рассмотренных ранее. Доказательством этому являются, к примеру, частые отказы ДА в РФ, где число ДА равно трем. Заряд ДА штатным ЗУ лишь усугубляет процесс разрушения ДА. Однако, если заряжать каждый ДА отдельно, то как бы стирается разница в сроке службы ДА, составляющих АБ. Не нужно лениться изымать ДА из корпуса РФ и нормально их подзаряжать (хотя бы периодически). Кроме того, ДА со временем необходимо очищать от выделений, которые накапливаются между положительным и отрицательным электродами ДА. Очищать надо тщательно, не оставляя ничего. Конечно, металлические предметы здесь применять нельзя, хотя они в рассматриваемом случае очень удобные. Для измерения внутреннего динамического сопротивления (ВДС) автор использовал методику, описанную в [1]. Этот способ хорошо подходит для оценки качества любых гальванических элементов и аккумуляторов, как одиночных, так и разнообразных АБ. Особая ценность данного метода заключается именно в "динамике" диагностики, т.е. в наибольшей объективности полученных результатов. Настоящий "бич" АБ на основе рассматриваемых ДА как раз и заключается в большом разбросе по ВДС у экземпляров, образующих АБ. Их бывает невозможно нормально зарядить, а разрядка происходит в самый неподходящий момент. Владельцы носимой аппаратуры, например большинства металлоискателей, хорошо с этим знакомы. Неприятность заключается еще и в том, что АБ на основе ДА сложнее избавить от "эффекта памяти", чем одиночные экземпляры ДА. Эта проблема зависит от разброса по параметрам ДА, составляющих АБ. Основное место здесь занимает ВДС. Примечательно, что как процедура разряд-заряд, так и персональный заряд каждого ДА (в отдельности) способны уменьшать величину ВДС. Однако удостовериться в этом удается лишь при измерении ВДС до и после операций восстановления ДА. В последнее время участились случаи появления в продаже бракованных ДА. Во время приобретения ДА особое внимание необходимо обращать на аккуратность продавца ДА и в каких условиях он хранит ДА. Несколько раз автору доводилось наблюдать, как продавцы складывали ДА в одну кучу (в полиэтиленовые пакеты и подобные "упаковки"). Десятки экземпляров ДА типа Д-0,26Д оказывались в таких условиях хранения после окончания каждого рабочего дня торговли. Самое, пожалуй, печальное заключается в том, что продавцы совершенно не волновались об этом. Даже не хотят осознавать, что они торгуют не орехами или гайками, а изделиями, требующими элементарной и обязательной упаковки, исключающей замыкание выводов (электродов) "плюса" и "минуса". Известно из практики, что ДА, часто подвергавшиеся экстраразрядам (закорачиванию электродов), служат гораздо меньше. Они труднее поддаются восстановлению, особенно в плане максимальной емкости. Такие ДА не только теряют часть своей емкости, но и приобретают повышенную величину ВДС. Но речь сейчас не идет о б/у экземплярах ДА, а о новых ДА, широко представленных повсеместно на наших рынках. Все вопросы, относящиеся непосредственно к ДА, важны не только по отношению к РФ, но и весьма актуальны вообще, поскольку ДА с превосходством заменяют слишком дорогостоящие в наше время 9-вольтовые элементы питания (типа "Кроны", т.е. многочисленных ее зарубежных аналогов). Впрочем, не только 9-вольтовые элементы питания можно составлять из ДА и успешно ими заменять гальванические элементы. Сотни рабочих циклов ДА легко перекроют ресурс десятков экземпляров 9-вольтовых элементов "Тошиба" и им подобных элементов питания. Цены же на последние явно завышены и не соответствуют их энергоемкости. По цене одной такой "Тошибы" можно приобрести два-три экземпляра Д-0,26Д. От самых дешевых 9-вольтовых элементов питания хорошего будет еще меньше (в плане емкости), а по цене такого источника питания приобретаем как минимум один аккумулятор Д-0,26Д. Объективная оценка ситуации позволяет сделать следующие выводы. Экономическая выгода в использовании ДА налицо. Довольно часто встречающиеся нарекания в адрес ДА связаны с неудачными приобретениями ДА ("хранением-уничтожением" в кульках и им аналогичных упаковках или дефектными экземплярами ДА), но более всего - с неправильной эксплуатацией. А вот обеспечить максимальное количество рабочих циклов ДА удается только соответствующей (аккуратной) эксплуатацией. И никак не иначе. Губительной для ДА является не только работа ДА в запредельной зоне при больших разрядных токах, когда напряжение на ДА меньше 0,9 В, но и длительное хранение ДА в глубоко разряженном состоянии. Необходимо помнить, что при напряжении 0,9... 1 В ДА максимально восприимчив к накоплению энергии. Однако совсем иной бывает ситуация, когда напряжение снизилось до 0,6...0,7 В. Не следует увлекаться и большими величинами зарядных токов. Вряд ли целесообразно величину этого тока выбирать больше 0,25 А для Д-0,26 и 0,55 А для Д-0,55 или 0,1 А для Д-0,1. Однако нередко встречаются и такие советы. Вышеуказанные цифры - это предельные величины зарядных токов. А экземпляры б/у ДА, активно эксплуатировавшиеся годами, подзаряжать следует еще меньшими токами. Так, например, длительная эксплуатация большого количества ДА типа Д-0,26 показала, что парк имеющихся ДА, которые используются при наибольших токах разряда, целесообразно заменять новыми ДА. А более старые ДА переводили на щадящий режим, т.е. использовали там, где разрядные токи ДА намного меньше прежних. I акои подход весьма благоприятно сказывается на продлении срока службы б/у ДА. Например, длительное время ДА использовались в РФ. Эти ДА стали досаждать тем, что начали ускоренно "садиться" в РФ. На их место установили новенькие ДА. Старые же ДА стали применять для питания цифровых мультиметров серий 8300 и 8900. Обычно в АБ из ДА при глубоком разряде выходит из строя один из ДА. Не спешите выбрасывать эти экземпляры ДА. Следует попробовать реанимировать ДА. Чем меньше ДА находился в разряженном состоянии, тем больше шансов на реанимацию. Суть метода реанимации заключается в заряде большим током (для ДА типа Д-0,26 от 0,2 до 0,5 А) от генератора напряжения. В качестве последнего использовали стабилизированный источник напряжения (блок питания) с возможностью регулировки выходного напряжения и тока, ограничиваемого защитой. Если ДА начинает заряжаться только при большом напряжении, то необходима механическая операция восстановления ДА, но не с помощью использования тисков, как это советуют многие. Зажим в тисках (с изолирующими прокладками) может разрушить корпус ДА. При этом желаемого результата восстановления может не произойти, так как сила должна прикладываться не ко всей поверхности отрицательного электрода ДА, а только к центральной его части. При традиционной реставрации ДА (в тисках) часто невозможно достигнуть требуемой глубины деформации материала отрицательного электрода, когда будет достигнут удовлетворительный результат восстановления ДА. Локальное же воздействие, наоборот, позволяет достаточно легко восстановить те экземпляры ДА, которые невозможно было восстановить традиционным методом (в тисках). Безусловно, не все аккумуляторы поддаются восстановлению. Однако предлагаемым способом удавалось оживить ДА, которые прошли старый метод восстановления, но безрезультатно. Еще одно преимущество данного варианта реанимации ДА заключается в том, что он не сдавливает корпус ДА, т.е. не возникает проблем при установке ДА в АБ, когда отрицательный электрод одного ДА соединен с положительным электродом соседнего ДА и расположен над ним. Деформированный корпус ДА может приводить к проблемам именного такого рода (замыканиям электродов ДА). Однако диаметр предмета, воздействующего на отрицательный электрод ДА не должен быть меньше 6 мм. Сила же должна прикладываться в центре корпуса ДА. В противном случае можно только навредить, еще и безрезультатно. Автор изготавливал специальные кассеты, в которые размещались 7 шт. ДА, что позволяет обслуживать все экземпляры ДА из одной АБ. Каждый ДА в этой кассете имеет свое персональное место и свой индивидуальный "пресс". Последний представлен винтом Мб или М8. Таким образом, можно очень быстро провести и подзаряд каждого ДА отдельно. Легко восстанавливать ДА. Очень удобно производить диагностику ДА. Сразу определяли и вероятность внутреннего дефекта, связанного с разрушением пружины внутри ДА (между отрицательным электродом и самим ДА). Основной недостаток всех рассматриваемых и аналогичных ДА заключается именно в этих пружинах. Составленная из 7 шт. ДА АБ должна периодически проходить своеобразное техническое обслуживание на указанном "стенде". Полностью исправные ДА ведут себя вполне пристойно. Увеличение прижима со стороны отрицательного электрода не должно приводить к уменьшению величины ВДС. Если ДА уже во время процесса заряда "просит" увеличения механической силы, то необходимо проверить такой "аппетит", т.е. требуется проверить, насколько "прогнила" внутренняя пружина ДА. Часто ДА служат годами после небольшой деформации корпуса. Если этого не сделать, то контакт, образованный пружиной, только деградирует, а при эксплуатации ДА с большими токами - очень быстро. Вот почему ДА в РФ почти никогда не выслуживают своих сотен рабочих циклов. Эти циклы неглубокие, т.е. неполноценные (в плане энергоемкости ДА). Сами ДА покрываются "мхом" (выделениями), который никак не способствуют увеличению срока службы ДА. На какое-то время ДА изымали из ГФ и эксплуатировали в другой аппаратуре, где энергопотребление на порядок меньше, чем в РФ. За полгода или год многие ДА оживали и их снова устанавливали в РФ. Естественно, с этими ДА проводили вышеописанные мероприятия по восстановлению или реанимации, если возникала такая необходимость. Проверяли и величину ВДС. Итак, когда ДА не воспринимает заряда, т.е. когда величина тока заряда пренебрежимо мала (единицы миллиампер и менее), ДА подвергают методике механической деформации отрицательного электрода. При этом внимательно следят за показаниями амперметра. Увеличение прижима должно сопровождаться увеличением зарядного тока. Здесь очень важно не переусердствовать, чтобы не повредить корпус ДА. Как только увеличение зарядного тока прекратилось, должно прекратиться и увеличение силы, воздействующей на корпус ДА. Однако следует создать небольшой запас по деформации электрода. Здесь осложнений не возникает. Плоды реанимации ДА прекрасно наблюдаются по амперметру. Следует отметить, что использование винтового механизма весьма удобно, не говоря уже о скоротечности всего процесса. Из-за потерь времени, которое требуется на обслуживание ДА, многие от них отказываются. Но зря. Если все хорошо продумано и организовано, то эксплуатация ДА становится рентабельной и экономически выгодной, особенно если в работе находятся десятки-сотни экземпляров ДА. Таким подходом фактически нейтрализуется основной недостаток АБ на основе ДА - отказ АБ из-за проблем с одиночными ДА. Многие ДА удается снова быстро ввести в строй, восстановив тем самым и всю АБ. На ранней стадии эксплуатации ДА удается обнаруживать деградацию параметров ДА или АБ, что дает возможность своевременно заменять ДА при необходимости. Ведь не скрыть тот факт, что ДА очень надежны. Однако небрежная эксплуатация (пущенная на самотек) способна быстро уничтожить ДА. Отбор ДА по ВДС дает возможность отбирать самые "мощные" экземпляры. Когда ДА отобраны в АБ по ВДС, АБ ведут себя очень прилично как при разряде, так и во время подзарядки. Подобранные ДА по ВДС равномерно перераспределяют энергию заряда. Разряжаются они также более равномерно. Совсем не так, как в АБ, где использованы случайные экземпляры ДА. В последнем случае очень часто разряжается до предела (до выхода из строя) один или два ДА, препятствуя нормальному заряду всей батареи аккумуляторов. Литература:
Автор: А.Г. Зызюк
Выращены томаты без косточек
19.07.2025 Сахар из углекислого газа
19.07.2025 Умные очки для плаванья Form Smart Swim 2
18.07.2025
▪ Дроны для поиска людей, потерявшихся в лесу ▪ Мощный процессорный кулер DeepCool Assassin IV ▪ Созданы дифракционные решетки для самого мощного в мире лазера ▪ Биполярный транзистор с изолированным затвором FGA25N120ANTD ▪ Лазерный проектор Optoma UHZ50 Smart 4K UHD
▪ раздел сайта Электропитание. Подборка статей ▪ статья Децим Юний Ювенал. Знаменитые афоризмы ▪ статья Какие пауки питаются преимущественно растительной пищей? Подробный ответ ▪ статья Определение размера страховых тарифов ▪ статья Управление освещением с любого пульта ДУ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники ▪ статья Транзисторы полевые КП501 - КП698. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте
www.diagram.com.ua |
Смотрите другие статьи раздела 
Последние новости науки и техники, новинки электроники: