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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Recuperação de baterias ácidas com corrente alternada. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Automóvel. Baterias, carregadores A tensão da rede CA é um oscilograma na forma de uma senóide com semiciclos positivos e negativos. Ao carregar baterias, a parte positiva da onda senoidal é usada em retificadores CC de meia onda e onda completa. É possível acelerar o processo de restauração das placas da bateria sem deteriorar a condição se você usar um meio ciclo negativo adicional de corrente de baixa potência. Devido à baixa velocidade do processo químico no eletrólito, nem todos os elétrons atingem os cristais de sulfato de chumbo no tempo previsto de dez milissegundos e também, com base no formato da onda senoidal, a tensão começa em zero e depois aumenta e atinge o máximo após cinco milissegundos, nos próximos 5 ms ele cai e passa de zero para o meio ciclo negativo da senóide. Os elétrons na parte intermediária da onda senoidal possuem o maior potencial energético e são capazes de derreter o cristal de sulfato de chumbo, transformando-o em um estado amorfo. Os elétrons do restante da onda senoidal, por terem energia insuficiente, não atingem a superfície das placas da bateria ou têm efeito ineficaz na sua recuperação. Acumulando-se em compostos moleculares na superfície das placas, evitam a redução, transformando o processo químico em eletrólise da água. O semiciclo negativo da onda senoidal “remove” os elétrons da superfície das placas para suas posições originais com a energia total não utilizada durante a tentativa inicial de derreter o cristal de sulfato de chumbo e a energia de retorno. O poder da energia aumenta à medida que cresce, o que permite que os cristais insolúveis derretam. O valor da amplitude da tensão do semiciclo negativo não excede 1/10... 1/20 da corrente de carga e é suficiente para retornar elétrons antes do próximo ciclo de aplicação de um pulso positivo destinado a derreter o cristal de sulfato de chumbo . Com tal corrente, não há possibilidade de inversão de polaridade das placas da bateria com polaridade negativa. Na prática, são utilizadas diversas tecnologias de recuperação, dependendo do estado técnico das baterias e das condições de funcionamento anteriores. A condição técnica pode ser determinada usando uma ferramenta de diagnóstico ou um simples garfo de carga; com alta resistência interna, a tensão sob carga é visivelmente menor do que sem ela - isso significa que a superfície das placas e a estrutura interna da esponja são cobertas com chumbo cristais de sulfato, o que interfere na corrente de descarga.
As tecnologias de recuperação utilizadas anteriormente têm qualidades positivas e negativas: longo tempo de recuperação, alto consumo de energia, trabalho com ácido, grandes emissões de gases, que incluem uma mistura explosiva de hidrogênio e oxigênio, necessidade de ventilação forçada potente e equipamento de proteção ao despejar ácido durante a recuperação trabalhar. O resultado final é positivo. A tecnologia de restauração de acumuladores ATF com carga de longo prazo e baixa corrente foi desenvolvida no século passado e era utilizada com leve sulfatação dos eletrodos, a carga era realizada antes do início da formação do gás, a corrente diminuía gradativamente com pequenas pausas. Este método ainda é usado para restaurar placas de baterias industriais potentes em baixa tensão e corrente de até dezenas de milhares de amperes. O tempo de recuperação é de pelo menos quinze dias. O segundo método envolve a restauração das placas em água destilada, também é demorado e envolve a substituição do ácido por água, seguida de carga, como na primeira opção. Assim que a redução estiver concluída, a densidade é equalizada pela adição de eletrólito. É possível restaurar as placas aplicando brevemente uma alta corrente de carga por 1...3 horas. A desvantagem deste método é uma redução acentuada na vida útil da bateria, aquecimento excessivo das placas e seu empenamento, aumento do auto -descarga e liberação abundante de gás de oxigênio e hidrogênio. A tecnologia de restauração de baterias de chumbo com corrente alternada permite reduzir rapidamente a resistência interna ao valor de fábrica, com leve aquecimento do eletrólito. O meio ciclo positivo da corrente é utilizado completamente ao carregar baterias com leve sulfatação operacional, quando a potência do pulso da corrente de carga é suficiente para restaurar as placas. Ao restaurar baterias com um longo período pós-garantia, é necessário usar ambos os meios ciclos de corrente em quantidades comparáveis: com uma corrente de carga de 0,05 C (C é capacidade), a corrente de descarga é recomendada dentro de 1/10.. 1/20 da saída de carga. O intervalo de tempo da corrente de carga não deve ultrapassar 5 ms, ou seja, a recuperação deve ocorrer no nível de tensão mais alto da senóide positiva, no qual a energia do pulso é suficiente para converter o sulfato de chumbo em um estado amorfo. O resíduo ácido SO4 liberado aumenta a densidade do eletrólito até que todos os cristais de sulfato de chumbo sejam reduzidos e o aumento da densidade termine e, devido à eletrólise resultante, a tensão na bateria aumenta. Durante os trabalhos de carga e restauração, é necessário utilizar a amplitude máxima da corrente com uma duração mínima de sua ação. A borda íngreme do pulso de corrente de carga derrete livremente os cristais de sulfato quando outros métodos falham. O tempo entre a carga e a descarga é adicionalmente usado para resfriar as placas e recombinar os elétrons no eletrólito. Uma diminuição suave da corrente na segunda metade da senóide cria condições para a frenagem dos elétrons no final do tempo de carga com reversão adicional quando a corrente passa de zero para o meio ciclo negativo da senóide. Para criar condições de recuperação, um circuito tiristor-diodo é usado para instalar e regular a corrente sincronizada com a frequência da fonte de alimentação. Durante a comutação, o tiristor permite criar uma borda íngreme da corrente e é menos suscetível ao aquecimento durante a operação do que a versão com transistor. A sincronização do pulso da corrente de carga com a rede elétrica reduz o nível de interferência gerado pelo dispositivo.
O momento em que a tensão na bateria aumenta é controlado pela introdução de feedback de tensão negativa no circuito, da bateria ao multivibrador standby no temporizador analógico DA1 (Fig. 1). Um sensor de temperatura também está incluído no circuito para proteger os componentes de energia contra superaquecimento. O regulador de corrente de carga permite definir a corrente de recuperação inicial com base no valor da capacidade da bateria. A corrente média de carga é monitorada por meio de um dispositivo galvânico - um amperímetro com escala linear e shunt interno. Nas leituras do amperímetro, as correntes são somadas algebricamente, portanto as leituras da corrente média de carga, levando em consideração o fornecimento simultâneo de uma corrente de meio ciclo negativa a partir da corrente positiva, serão subestimadas. Não se deve fornecer apenas o meio período negativo da corrente à bateria por muito tempo - isso fará com que a bateria seja descarregada com inversão da polaridade das placas. Uma bateria carregada sempre se autodescarrega devido às diferentes densidades dos níveis superior e inferior de eletrólito no banco e outros fatores; estar em modo de carregamento temporário mantém a bateria em condições de funcionamento. O circuito de recuperação da bateria CA (Fig. 1) contém um pequeno número de componentes de rádio. O circuito inclui um multivibrador standby - um gerador de pulsos sincronizado com a rede elétrica em um temporizador analógico tipo DA1 KR1006VI1, um amplificador de amplitude de pulso em um transistor bipolar de condução reversa VT1, um sensor de temperatura e um amplificador de tensão de feedback negativo VT2, uma fonte de alimentação unidade e um regulador de corrente de carga de tiristor. A tensão de sincronização é removida do retificador de onda completa usando os diodos VD3, VD4 e fornecida através de um divisor de tensão R13, R14 para a entrada 2 do comparador inferior do chip DA1. A frequência de pulso do multivibrador em espera depende dos valores dos resistores R1, R2 e do capacitor C1. No estado inicial, há um alto nível de tensão na saída 3 DA1 quando não há tensão superior a 2/1Up na entrada 1 DA3, após seu aparecimento o microcircuito é acionado com um limite definido pelo resistor R14, um pulso aparece no saída com período de 10 ms e duração dependendo da posição do regulador R2 , - tempo de carga do capacitor C1. O resistor R1 determina a duração mínima dos pulsos de saída. O pino 5 do microcircuito tem acesso direto ao ponto 2/3Un do divisor de tensão interno. À medida que a tensão na bateria aumenta no final da carga, o transistor VT2 do circuito de realimentação negativa abre e reduz a tensão no pino 5 do DA1, uma modificação do circuito é criada e a duração do pulso é reduzida, o tempo que o tiristor está no estado aberto é reduzido. O pulso da saída 3 do temporizador através do resistor R5 é fornecido à entrada do amplificador no transistor VT1. O pulso amplificado pelo transistor VT1 através do optoacoplador U1 fornece ao eletrodo de controle do tiristor VS1 uma tensão de desbloqueio sincronizada com a rede, o tiristor abre e fornece um pulso de corrente de carga de onda completa ao circuito da bateria com duração dependendo da posição de o regulador de corrente R2. Os resistores R9, R10 protegem o optoacoplador contra sobrecargas. A temperatura dos elementos de potência é controlada através do termistor R11 instalado no divisor de tensão do circuito de realimentação negativa. Um aumento na temperatura provoca uma diminuição na resistência do termistor e desvio do pino 2 do DA5 pelo transistor VT1, a duração do pulso é reduzida - a corrente diminui. A fonte de alimentação do temporizador e do circuito RC no circuito é estabilizada por um diodo zener VD1. O circuito eletrônico é alimentado pelo enrolamento secundário do transformador de potência através dos diodos VD2...VD4, as ondulações são suavizadas pelo capacitor C3. O diodo VD2 separa a tensão pulsante do retificador nos diodos VD3, VD4 da tensão de alimentação do temporizador e amplificador no transistor VT1. O tiristor é alimentado por uma tensão pulsante de onda completa e atua como uma chave com tempo de ativação ajustável para pulsos de corrente positivos; um pulso negativo é fornecido à bateria a partir de um retificador de meia onda usando um diodo VD5. Os componentes de rádio do circuito são instalados para uso geral: um microcircuito temporizador das séries 555, 7555. Resistores MLT 0,12, R15 - potência de 5 W. Resistores variáveis tipo SP. O transformador pode ser usado tipo TPP 2*18 V/5 A. Diodos de tamanho pequeno para uma corrente de até 5 A. Um tiristor com capacidade de bateria de até 50 A*h é adequado tipo KU202B...N com um radiador. O ajuste do circuito do dispositivo começa com a verificação da tensão de +18 V, pequenas discrepâncias não afetam o funcionamento do dispositivo. Ao instalar temporariamente uma capacitância de 1 μF em paralelo com o capacitor C0,1, o funcionamento do temporizador é verificado piscando o LED. Para controlar seu funcionamento, uma lâmpada com tensão de 12 V e potência de 50...60 W é conectada ao circuito catódico do tiristor. O piscar da luz confirma a operacionalidade do tiristor e sua operação em condições térmicas aceitáveis. Ao girar o eixo do resistor de instalação R14, o limite de resposta do microcircuito é definido. Após conectar a bateria ao circuito de carga, é necessário definir a corrente de carga com o resistor R2 com o resistor de corte R12 na posição intermediária. Quando o termistor R11 aquece, a corrente de carga deve diminuir.
Os elementos do circuito, exceto chave, regulador de corrente de carga, amperímetro e fusível, são instalados em uma placa de circuito impresso (Fig. 2), o restante é montado na caixa do carregador. A tecnologia de recondicionamento de baterias com corrente alternada foi desenvolvida em 1999 e implementada em um pequeno lote do produto para um experimento de patente. Literatura
Autor: Vladimir Konovalov; Publicação: radioradar.net
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