Методы восстановления химических источников
тока
Для восстановления работоспособности аккумуляторов (мно-"ократно
заряжаемых гальванических элементов, основанных на эбратимом преобразовании
электрической энергии в химическую и наоборот) используют специальные
зарядные устройства, юзволяющие «закачать» в разряженный аккумулятор очередную
юрцию энергии. В отличие от аккумуляторов гальванические элементы и батареи
одноразового использования изначально не пред-юлагалось подзаряжать (иначе
они и именовались бы по иному). Эднако в процессе эксплуатации некоторых
гальванических эле-1ентов и батарей выявилась возможность частичного восстановле-|ия
их свойств путем зарядки.
Для зарядки аккумуляторов используют несколько мето-,ов, основным из которых
следует считать зарядку постоянным оком. Зачастую расчетное время полной
зарядки составляет О час. Помимо классического, используют метод зарядки
по 'удбриджу (правилу ампер-часов), зарядки пульсирующим и/или симметричным
током, зарядки при постоянном напряжении, эенирующей попеременной зарядки-разрядки
с регулируемым х соотношением и преобладанием зарядной компоненты, экс-ресс-заряд,
заряд ступенчатым током, «плавающий» заряд, эмпенсационный подзаряд и
т.д.
Неплохие результаты дает зарядка аккумулятора током, из-еняющимся в соответствии
с так называемым «законом ам-эр-часов» Вудбриджа [13.1]. В начале зарядки
ток максимален, а ггем уменьшается по закону, описываемому экспоненциальной
эивой. При зарядке в соответствии с «законом ампер-часов» на-шьный ток
может достигать 80% от емкости аккумулятора, в ре-'льтате чего время зарядки
значительно сокращается.
Каждый из перечисленных способов имеет как преимуще-ва, так и недостатки.
Самым распространенным и надежным ггается зарядка постоянным током [13.2].
Появление микросхем абилизаторов напряжения, позволяющих работать в режиме
абилизации тока, делает применение этого способа еще более
привлекательным. Кроме того, только зарядка постоянным током обеспечивает
наилучшее восстановление емкости аккумулятора в случае, когда процесс
разбивают, как правило, на две ступени: заряжают номинальным током и вдвое
меньшим.
Например, номинальное напряжение батареи из четырех аккумуляторов Д-0,25
емкостью 250 мА-ч — 4,8...5 6. Номинальный зарядный ток обычно выбирают
равным 0,1 от емкости, т.е. 25 мА. Заряжают таким током до тех пор, пока
напряжение на аккумуляторной батарее не достигнет 5,7...5,8 6 при подключенных
клеммах зарядного устройства, а затем в течение двух-трех часов продолжают
заряжать током около 12 /и/А.
Возможность увеличения срока службы сухих гальванических элементов (метод
регенерации) была заложена патентом Эрнста Веера в 1954 г. (Патент США)
[13.3]. Регенерацию осуществляют пропусканием через гальванический элемент
или их группу асимметричного переменного тока с соотношением полупериодов
1:10. По данным разных авторов средний срок службы гальванических элементов
может быть увеличен таким образом от 4 до 20 раз.
Согласно практическим рекомендациям фирмы «Варта» (ФРГ) [13.3]:
- регенерации поддаются элементы, напряжение которых
ниже номинала не более чем на 10%;
- напряжение для регенерации элемента не должно превышать
более чем на 10% номинальное значение;
- ток регенерации должен быть в пределах 25...30% от
максимального разрядного тока для данного элемента;
- время регенерации должно в 4,5...6 раз превышать время
разрядки;
- регенерацию следует производить непосредственно вслед
за разрядкой батареи;
- не следует производить регенерацию для элементов с
поврежденным цинковым корпусом, с вытекшим электролитом.
Помимо зарядно-разрядных операций для некоторых видов аккумуляторов
актуальным вопросом является регенерация (вое-
становление) по мере возможности их исходных свойств, утраченных в результате
неправильного хранения и/или эксплуатации.
Приемы «реанимации» и восстановления ресурсов разряженных электрических
батарей (сухих гальванических батарей и элементов) в общих чертах похожи
и порой отвечают соответствующим процедурам для аккумуляторов.
Устройства для заряда, восстановления или регенерации химических источников
тока обычно содержат стабилизатор тока, иногда устройство защиты от перенапряжения
или перезарядки, приборы и схемы контроля и регулирования.
Так, например, на практике для никель-кадмиевых аккумуляторов получили
распространение несколько типов зарядных устройств [13.1].
- Зарядное устройство с фиксированным постоянным током. Зарядку аккумулятора
прекращают вручную по истечении времени, достаточного для полной зарядки.
Зарядный ток должен составлять 0,1 от емкости аккумулятора в течение
12... 15 ч.
- Ток зарядки фиксированный. Напряжение на заряжаемом аккумуляторе
контролируется пороговым устройством. При достижении заданного напряжения
зарядка автоматически прекращается.
- Зарядное устройство заряжает аккумулятор постоянным током в течение
фиксированного времени. Зарядка автоматически прекращается по истечении,
например, 15 ч. Последний вариант зарядного устройства имеет существенный
недостаток. Перед зарядкой аккумулятор должен быть разряжен до напряжения
1 6, только тогда при зарядке током 0,1 от емкости аккумулятора в течение
15 ч аккумулятор зарядится до номинальной емкости. В противном случае
при зарядке не полностью разряженного аккумулятора в течение указанного
времени произойдет его перезарядка, что ведет к сокращению времени службы.
В первых двух вариантах устройств зарядка постоянным стабильным током
не является оптимальной. Исследованиями установлено [13.1], что в самом
начале цикла зарядки аккумулятор наиболее восприимчив к сообщаемому ему
количеству электричества. К концу зарядки процесс накопления энергии аккумулятора
замедляется. |
