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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Recuperación de baterías de ácido con corriente alterna. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Automóvil. Baterías, cargadores La tensión de red de CA es un oscilograma en forma de sinusoide con semiciclos positivos y negativos. Al cargar baterías, la parte positiva de la sinusoide se usa en rectificadores de CC de onda completa y media onda. Es posible acelerar el proceso de restauración de las placas de la batería sin empeorar la condición si se usa un medio ciclo negativo adicional de una corriente de baja potencia. Debido a la baja velocidad del proceso químico en el electrolito, no todos los electrones alcanzan los cristales de sulfato de plomo en el tiempo asignado de diez milisegundos; además, según la forma de la sinusoide, el voltaje es cero al principio y luego crece. y alcanza un máximo después de cinco milisegundos, en los siguientes 5 ms cae y pasa por cero en el medio ciclo negativo de la sinusoide. Los electrones de la parte media de la sinusoide tienen el potencial de energía más alto y pueden derretir el cristal de sulfato de plomo con su transferencia al estado amorfo. Los electrones del resto de la sinusoide, al tener energía insuficiente, no llegan a la superficie de las placas de la batería, o afectan de manera ineficiente a su recuperación. Al acumularse en compuestos moleculares en la superficie de las placas, impiden la recuperación, convirtiendo el proceso químico en electrólisis del agua. El semiciclo negativo de la sinusoide "retrae" los electrones de la superficie de las placas a sus posiciones originales con la energía total sin usar en el intento inicial de fundir el cristal de sulfato de plomo y devolver la energía. Hay un cambio de poder energético con su crecimiento, que al final te permite derretir cristales insolubles. El valor de amplitud de voltaje del semiciclo negativo no excede 1/10...1/20 de la corriente de carga y es suficiente para devolver electrones antes del próximo ciclo de aplicación de un pulso positivo destinado a fundir el cristal de sulfato de plomo. Con tal corriente, no hay posibilidad de inversión de polaridad de las placas de batería con polaridad negativa. En la práctica, se utilizan varias tecnologías de recuperación, según el estado técnico de las baterías y las condiciones de funcionamiento anteriores. La condición técnica se puede determinar utilizando una herramienta de diagnóstico o un enchufe de carga simple, con una alta resistencia interna, el voltaje bajo carga es notablemente más bajo que sin él; esto significa que la superficie de las placas y la estructura interna esponjosa están cubiertas con plomo. cristales de sulfato, lo que impide la corriente de descarga.
Las tecnologías de recuperación utilizadas anteriormente tienen cualidades positivas y negativas: tiempo de recuperación prolongado, alto consumo de energía, trabajo con ácido, grandes emisiones de gases, que incluyen una mezcla explosiva de hidrógeno y oxígeno, la necesidad de una potente ventilación forzada y protección contra la transfusión de ácido durante el trabajo de recuperación. El resultado final es positivo. La tecnología para restaurar baterías atf con una carga a largo plazo con una corriente baja se desarrolló en el siglo pasado y se usó con una ligera sulfatación del electrodo, la carga se llevó a cabo antes del inicio de la formación de gas, la corriente disminuyó gradualmente con breves interrupciones. . Este método todavía se usa para restaurar las placas de potentes baterías industriales para bajo voltaje y corriente de hasta decenas de miles de amperios. El tiempo de recuperación es de al menos quince días. El segundo método es la restauración de placas en agua destilada, también es largo en el tiempo y está asociado a la sustitución del ácido por agua, seguida de una carga, como en la primera variante. Al final de la reducción, la densidad se nivela mediante la adición de un electrolito. Es posible restaurar las placas mediante el suministro a corto plazo de una gran corriente de carga durante horas 1 ... 3. La desventaja de este método es una fuerte reducción en la vida útil de la batería, el calentamiento excesivo de las placas y su deformación, mayor auto -descarga, abundante desprendimiento de gases de oxigeno e hidrogeno. La tecnología de recuperación de baterías de plomo con corriente alterna permite reducir la resistencia interna al valor de fábrica en el menor tiempo posible, con un ligero calentamiento del electrolito. El semiciclo positivo de la corriente se utiliza completamente cuando se cargan baterías con una ligera sulfatación de funcionamiento, cuando la potencia del pulso de corriente de carga es suficiente para restaurar las placas. Al restaurar baterías con un largo período posterior a la garantía, es necesario usar ambos semiperíodos de corriente en cantidades comparables: a una corriente de carga de 0,05C (C - capacidad), la corriente de descarga se recomienda dentro de 1/10 .. 1/20 de la salida de carga. El intervalo de tiempo de la corriente de carga no debe exceder los 5 ms, es decir, la recuperación debe realizarse al nivel de voltaje más alto posible de una sinusoide positiva, en el cual la energía del pulso es suficiente para transferir el sulfato de plomo a un estado amorfo. El residuo ácido liberado SO4 aumenta la densidad del electrolito hasta que todos los cristales de sulfato de plomo se reducen y termina el aumento de densidad, al mismo tiempo, debido a la electrólisis que se ha producido, el voltaje de la batería aumentará. Al cargar y restaurar el trabajo, es necesario utilizar la amplitud máxima de la corriente con un tiempo mínimo de su acción. El borde de ataque empinado del pulso de corriente de carga derrite libremente los cristales de sulfato cuando fallan otros métodos. El tiempo entre la carga y la descarga se utiliza además para el enfriamiento de las placas y la recombinación de electrones en el electrolito. Una suave disminución de la corriente en la segunda mitad de la sinusoide crea las condiciones para la desaceleración de los electrones al final del tiempo de carga con una inversión adicional cuando la corriente pasa por cero al medio ciclo negativo de la sinusoide. Para crear condiciones de recuperación, se utilizó un circuito tiristor-diodo para configurar y regular la corriente sincronizada con la frecuencia de la red. El tiristor durante la conmutación le permite crear un borde de ataque empinado de la corriente y es menos susceptible al calor durante el funcionamiento que la versión de transistor. La sincronización del pulso de corriente de carga con la red eléctrica reduce el nivel de interferencias generadas por el dispositivo.
El momento de aumentar el voltaje en la batería se controla introduciendo una retroalimentación de voltaje negativo en el circuito, desde la batería hasta el multivibrador de reserva en el temporizador analógico DA1 (Fig. 1). También se introduce un sensor de temperatura en el circuito para proteger contra el sobrecalentamiento de los componentes de potencia. El regulador de corriente de carga le permite configurar la corriente de recuperación inicial en función del valor de la capacidad de la batería. La corriente de carga promedio está controlada por un dispositivo galvánico: un amperímetro con una escala lineal y una derivación interna. En las lecturas del amperímetro, las corrientes se suman algebraicamente, por lo que se subestimarán las lecturas de la corriente de carga promedio, teniendo en cuenta el suministro simultáneo de un medio ciclo negativo desde la corriente positiva. No aplique solo un semiperíodo negativo de corriente a la batería durante mucho tiempo; esto conducirá a la descarga de la batería con una inversión de polaridad de las placas. En una batería cargada, la autodescarga siempre ocurre debido a la diferente densidad de los niveles de electrolito superior e inferior en el banco y otros factores; estar en el modo de carga intermedia mantiene la batería en condiciones de funcionamiento. El circuito de recuperación de batería de corriente alterna (Fig. 1) contiene una pequeña cantidad de componentes de radio. El circuito incluye un multivibrador en espera: un modelador de pulsos sincronizados con la red en un temporizador analógico DA1 tipo KR1006VI1, un amplificador de amplitud de pulso en un transistor de conductancia inversa bipolar VT1, un sensor de temperatura y un amplificador de voltaje de retroalimentación negativa VT2, una fuente de alimentación y un controlador de corriente de carga de tiristores. El voltaje de sincronización se elimina del rectificador de onda completa en los diodos VD3, VD4 y se alimenta a través del divisor de voltaje R13, R14 a la entrada 2 del comparador inferior del chip DA1. La frecuencia de pulso del multivibrador en espera depende de los valores de las resistencias R1, R2 y el capacitor C1. En el estado inicial, hay un nivel de voltaje alto en la salida 3 DA1 si no hay un voltaje superior a 2 / 1Up en la entrada 1 DA3, después de que aparece, el microcircuito funciona con un umbral establecido por la resistencia R14, aparece un pulso en la salida con un periodo de 10 ms y una duración en función de la posición del regulador R2, - el tiempo de carga del condensador C1. La resistencia R1 determina la duración mínima de los pulsos de salida. El pin 5 del microcircuito tiene acceso directo al punto 2/3Un del divisor de tensión interno. A medida que aumenta el voltaje en la batería al final de la carga, el transistor VT2 del circuito de retroalimentación negativa se abre y reduce el voltaje en el pin 5 de DA1, se crea una modificación del circuito y la duración del pulso disminuye, el tiempo que el tiristor se encuentra en estado abierto disminuye. El pulso de la salida 3 del temporizador a través de la resistencia R5 se alimenta a la entrada del amplificador en el transistor VT1. El pulso amplificado por el transistor VT1 a través del optoacoplador U1 suministra una tensión de desbloqueo sincronizada con la red al electrodo de control del tiristor VS1, el tiristor se abre y suministra un pulso de corriente de carga de onda completa al circuito de la batería con una duración en función de la posición del regulador de corriente R2. Las resistencias R9, R10 protegen el optoacoplador de sobrecargas. La temperatura de los elementos de potencia es controlada por un termistor R11 instalado en el divisor de voltaje del circuito de retroalimentación negativa. Un aumento en la temperatura provoca una disminución en la resistencia del termistor y el transistor de derivación VT2 salida 5 DA1, la duración del pulso se reduce, la corriente disminuye. La fuente de alimentación del temporizador y el circuito RC en el circuito está estabilizada por el diodo Zener VD1. El circuito electrónico se alimenta desde el devanado secundario del transformador de potencia a través de los diodos VD2 ... VD4, las ondas se suavizan con el condensador C3. El diodo VD2 separa el voltaje pulsante del rectificador en los diodos VD3, VD4 del voltaje de suministro del temporizador y amplificador en el transistor VT1. El tiristor está alimentado por un voltaje pulsante de onda completa y actúa como una llave con un tiempo de encendido ajustable de pulsos de corriente positivos, un pulso negativo se suministra a la batería desde un rectificador de media onda en el diodo VD5. Los componentes de radio en el circuito están instalados para uso general: un chip temporizador de la serie 555, 7555. Resistencias MLT 0,12, R15 - 5 vatios. Resistencias variables tipo SP. El transformador se puede utilizar del tipo CCI 2 * 18 V / 5 A. Diodos de tamaño pequeño para una corriente de hasta 5 A. Un tiristor con una capacidad de batería de hasta 50 A * h es adecuado para el KU202B .. Tipo N con radiador. El ajuste del circuito del dispositivo comienza con una verificación de voltaje de +18 V, las pequeñas discrepancias no afectan el funcionamiento del dispositivo. Habiendo instalado temporalmente una capacitancia de 1 μF en paralelo con el capacitor C0,1, el funcionamiento del temporizador se aclara con los destellos del LED. Para controlar su funcionamiento se incluye en el circuito tiristor-cátodo una bombilla de 12 V y una potencia de 50…60 W para controlar su funcionamiento. El parpadeo de la bombilla confirma que el tiristor está en buen estado y que está funcionando en un régimen térmico aceptable. Al girar el eje de la resistencia de ajuste R14, se establece el umbral para el funcionamiento del microcircuito. Después de conectar la batería al circuito de carga, es necesario configurar la corriente de carga con la resistencia R2 en la posición media de la resistencia de sintonización R12. Cuando el termistor R11 se calienta, la corriente de carga debe disminuir.
Los elementos del circuito, excepto el interruptor, el regulador de corriente de carga, el amperímetro y el fusible, están instalados en la placa de circuito impreso (Fig. 2), el resto está montado en la caja del cargador. La tecnología de recuperación de batería con corriente alterna se desarrolló en 1999 y se convirtió en un producto en un pequeño lote para un experimento de patente. Literatura
Autor: Vladimir Konovalov; Publicación: radioradar.net
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