Использование обыкновенных батареек невыгодно, так как их ресурс работы очень сильно ограничен. Поэтому практичнее воспользоваться аккумуляторами. Их достоинство в неоднократном применении при условии правильного обращения с ними. Прежде всего, это связано с условиями их подзарядки. Аккумуляторы, отдавая накопленную энергию устройствам, периодически сами нуждаются в зарядке. Для этого и служат зарядные устройства для батареек.
История возникновения зарядных приборов
Открытие гальванического электричества привело к созданию первого прототипа аккумуляторных батарей. В 1798 году итальянский физик Алессандро Вольта провёл эксперимент, заключающийся в помещении последовательно подключённых пластин из меди и цинка в кислотный раствор. Он обнаружил, что при пропускании тока по пластинам после его прерывания на них сохранялся остаточный заряд. В последующее время этими экспериментами заинтересовались Готеро, Марианини, Беккерель. Но только в 1859 году Планте создал по-настоящему первый аккумулятор
.
В основе его опыта использовались полоски из свинца с проложенным между ними кусочком материи. Затем он скатывал полоски и погружал их подкисленную воду. Подавая и снимая ток, он получал на них разность потенциалов, то есть накопление элементом ёмкости. Дальнейшее развитие привело к тому, что при покрытии пластин окислами свинца улучшилось формирование активного слоя.
В 1896 году американская компания National Carbon Company (NCC) первая в мире начинает выпуск батарей. Сегодня она известна под именем Energizer. Вначале 1901 года учёный Томас Эдисон запатентовал никель-кадмиевый тип батарей. В то же время Вальдмар Юнгнер разрабатывает никель-железный тип, называемый щелочным аккумулятором. Щелочные батареи находят применение в транспорте и на электростанциях. Параллельно с развитием аккумуляторов развиваются и технологии восстановления заряда.
Типы аккумуляторов и их особенности
В зависимости от технологии изготовления аккумуляторных батарей (АКБ) применяются и различные методы заряда. В первую очередь это зависит от химических процессов, проходящих внутри элементов батареек. Используя одинаковый принцип работы, аккумуляторы разделяются по материалам изготовления и химическим процессам, проходящим в них.
При этом важно для многих типов не допускать перезаряда или доводить их до состояния глубокого разряда.
Какие батарейки можно заряжать в зарядном устройстве, определить несложно по маркировке. На предназначенных для перезарядов указывается их ёмкость в Ah и номинальное напряжение. Главное отличие заключается в химической реакции: для аккумуляторов она обратима, а для обычных батареек, таких как «таблетка», нет. Аккумуляторы разделяются по следующим типам:
Хотя на самом деле при ответе на вопрос можно ли заряжать алкалиновые батарейки, следует формально сказать, что да. Это связано с тем, что и в них тоже происходят химические процессы, пусть даже необратимые, но позволяющие накапливать ёмкость. Тут учитывается то, что заряд, накапливаясь, с большой скоростью приводит к быстрому нагреванию батарейки. Поэтому не следует их заряжать более 10−15 минут, при этом желательно контролировать поверхность на нагрев, а приложенное напряжение не должно превышать номинальное.
Таким образом, используемые зарядные устройства должны не допускать перезаряда батареек, контролировать температуру и иметь возможность бороться с так называемым эффектом памяти. Производители предлагают как универсальные приборы, подходящие для всех типов батарей, так и индивидуальные. Основное требование, предъявляемое к устройству - обеспечение безопасного и правильного процесса зарядки.
Методы зарядки
Перед тем как зарядить батарейку пальчиковую в домашних условиях, желательно знать, какой тип контроля зарядного прибора понадобится использовать. Применяют два метода контроля заряда:
- по току;
- по напряжению.
Первый способ применяется для NiCd и NiMh аккумуляторных батарей, а второй для свинцово-кислотных, LiIon и LiPol батарей. Автоматические ЗУ для аккумуляторов, использующие специализированные микроконтроллеры, позволяют правильно подзарядить любой тип элементов энергии, и контролируют этапы восстановления энергии.
ЗУ с контролем тока
Такие устройства называют гальваностатическими. Главным параметром ЗУ является значение тока батареи. Правильно перезарядить аккумулятор и не ухудшить его характеристики получится при подборе величины тока и скорости заряда. Для того чтоб определить значения тока, используется равенство I= 0,1C, где C- ёмкость батарейки. Почему не рекомендуется использовать большее значение, нетрудно понять, представляя химические процессы, проходящие в гальванических устройствах. Кроме этого, во-первых, это повышенный нагрев, а во-вторых, присутствующий эффект памяти.
Для избегания саморазряда обычно ЗУ в конце заряда переключаются на режим подзаряда малым током.
Но для щелочных аккумуляторов такой способ неприемлем, поэтому перезаряжать их в таком режиме нельзя. Для таких типов применяется способ прекращения заряда, когда ток не меняется в течение нескольких часов.
Способ контролирования напряжения
Вид работы основан на потенциостатическом режиме отключающий процесс заряда при достижении определённого напряжения. Для такого типа ЗУ используются различные скорости заряда. Для никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных используют три скорости заряда: долгий (0,1С), быстрый (0,3С) и сверхбыстрый (1С). В процессе заряда сила тока уменьшается, а напряжение на выводах батарейки приближается к напряжению ЗУ. Считается, что таким методом невозможно полностью зарядить батарею.
Характеристики зарядных устройств
В магазинах встречаются разнообразные устройства, применяемые для заряда в различной ценовой категории. Они бывают простыми, настроенными на определённый ток заряда, или что предпочтительнее, интеллектуальными. К выбору ЗУ стоит отнестись серьёзно, так как от этого напрямую зависит срок эксплуатации аккумуляторов. Некачественные приборы заряда приводят к быстрому снижению ёмкости. При выборе зарядного устройства для пальчиковых батареек обращается внимание на следующие параметры:
При выборе часто путается автоматическая зарядка с интеллектуальной. Разница заключается в том, что первого типа отключает процесс заряда после достижения на клеммах аккумулятора требуемого значения напряжения. А второго типа предназначена не только для непосредственного заряда, но и для восстановления ёмкости аккумуляторов. Такие устройства при включении измеряют ёмкость батарейки и пытаются, проводя циклы тренировки, привести их характеристики к начальным параметрам.
Наиболее популярные из них следующие
- Panasonic Eneloop BQ-CC17;
- Technoline BC 700;
- La-Crosse BC-1000;
- Opus BT C3100.
Эти устройства являются универсальными, позволяя заряжаться различным типам батареек, и имеют несколько независимых каналов. Весь процесс сводится к установке аккумулятора в зарядное приспособление и его включения.
Проблема повторного использования гальванических элементов питания давно волнует любителей электроники. В технической литературе неоднократно публиковались различные методы "оживления" элементов, но, как правило, они помогали только один раз, да и ожидаемой емкости не давали.
В результате экспериментов удалось определить оптимальные токовые режимы регенерации и разработать зарядные устройства, пригодные для большинства элементов. При этом они обретали первоначальную емкость, а иногда и несколько превосходящую ее.
Восстанавливать нужно элементы, а не батареи из них, поскольку даже один из последовательно соединенных элементов батареи, пришедший в негодность (разряженный ниже допустимого уровня) делает невозможным восстановление батареи.
Что касается процесса зарядки, то она должна проводиться асимметричным током с напряжением 2,4...2,45 В . При меньшем напряжении регенерация весьма затягивается и элементы после 8...10 часов не набирают и половинной емкости. При большем же напряжении нередки случаи вскипания элементов, и они приходят в негодность.
Перед началом зарядки элемента необходимо провести его диагностику, смысл которой состоит в определении способности элемента выдерживать определенную нагрузку. Для этого к элементу подключают вначале вольтметр и измеряют остаточное напряжение, которое не должно быть ниже 1 В . (Элемент с меньшим напряжением непригоден к регенерации.) Затем нагружают элемент на 1...2 секунды резистором 10 Ом , и, если напряжение элемента упадет не более чем на 0,2 В , он пригоден к регенерации.
Rnrnrn rnrnrn rnrnrn
Электрическая схема зарядного устройства, приведенная на рис. 1 (предложил Б. И. Богомолов), рассчитана на зарядку одновременно шести элементов (G1...G6 типа 373, 316, 332, 343 и других аналогичных им).
Рис. 1. Электрическая схема зарядного устройства асимметричным током.
Самой ответственной деталью схемы является трансформатор Т1 , так как напряжение во вторичной обмотке у него должно быть строго в пределах 2,4...2,45 В независимо от количества подключенных к нему в качестве нагрузки регенерируемых элементов.
Если готового трансформатора с таким выходным напряжением найти не удастся, то можно приспособить уже имеющийся трансформатор мощностью не менее 3 Вт , намотав на нем дополнительно вторичную обмотку на нужное напряжение проводом марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,8.,.1,2 мм . Соединительные провода между трансформатором и зарядными цепями должны быть возможно большего сечения.
Продолжительность регенерации 4...5 , а иногда и 8 часов . Периодически тот или иной элемент надо вынимать из блока и проверять его по методике, приведенной выше для диагностики элементов, а можно следить с помощью вольтметра за напряжением на заряжаемых элементах и, как только оно достигнет 1,8...1,9 В , регенерацию прекратить, иначе элемент может перезарядиться и выйти из строя. Аналогично поступают в случае нагрева какого-либо элемента.
Лучше всего восстанавливаются элементы, работающие в детских игрушках, если ставить их на регенерацию сразу же после разряда. Причем такие элементы, особенно с цинковыми стаканами, допускают многоразовую регенерацию. Несколько хуже ведут себя современные элементы в металлическом корпусе.
В любом случае, главное для регенерации не допускать глубокого разряда элемента и вовремя ставить его на подзарядку, так что не спешите выбрасывать отработанные гальванические элементы.
Вторая схема (рис. 2 ) использует тот же принцип подзарядки элементов пульсирующим ассимметричным электрическим током. Она предложена С. Глазовым и проще в изготовлении, так как позволяет использовать любой трансформатор с обмоткой, имеющей напряжение 6,3 В . Лампа накаливания HL1 (6,3 В; 0,22 А) выполняет не только сигнальные функции, но и ограничивает зарядный ток элемента, а также предохраняет трансформатор в случае коротких замыканий в цепи зарядки.
Rnrnrn rnrnrn rnrnrn
Рис. 2. Электрическая схема зарядного устройства пульсирующим ассимметричным электрическим током.
Стабилитрон VD1 типа КС119А ограничивает напряжение заряда элемента. Он может быть заменен набором из последовательно включенных диодов - двух кремниевых и одного германиевого - с допустимым током не менее 100 мА . Диоды VD2 и VD3 — любые кремниевые с тем же допустимым средним током, например КД102А, КД212А .
Емкость конденсатора С1 — от 3 до 5 мкФ на рабочее напряжение не менее 16В . Цепь из переключателя SA1 и контрольных гнезд Х1, Х2 для подключения вольтметра. Резистор R1 — 10 Ом и кнопка SB1 служат для диагностики элемента G1 и контроля его состояния до и после регенерации.
Нормальному состоянию соответствует напряжение не менее 1,4 В и его уменьшение при подключении нагрузки не более чем на 0,2 В .
О степени заряженности элемента можно также судить по яркости свечения лампы HL1 . До подключения элемента она светится примерно в полнакала. При подключении разряженного элемента яркость свечения заметно увеличивается, а в конце цикла зарядки подключение и отключение элемента почти не вызывает изменения яркости.
При подзарядке элементов типа СЦ-30, СЦ-21 и других (для наручных часов) необходимо последовательно с элементом включать резистор на 300...500 Ом . Элементы батареи типа 336 и других заряжаются поочередно. Для доступа к каждому из них нужно вскрыть картонное донышко батареи.
Рис. 3. Электрическая схема зарядного устройства для регенерации элементов питания.
Если требуется восстановить заряд только у элементов питания серии СЦ , схему для регенерации можно упростить, исключив трансформатор (рис. 3 ).
Работает схема аналогично вышеприведенным. Зарядный ток (I зар ) элемента G1 протекает через элементы VD1, R1 в момент положительной полуволны сетевого напряжения. Величина I зар зависит от величины R1 . В момент отрицательной полуволны диод VD1 закрыт и разряд идет по цепи VD2 , R2 . Соотношение I зар и I разр выбрано 10:1 . У каждого типа элемента серии СЦ своя емкость, но известно, что величина зарядного тока должна составлять примерно десятую часть от электрической емкости элемента питания. Например, для СЦ-21 — емкость 38 мА-ч (Iзар=3,8 мА, Iразр=0,38 мА) , для СЦ-59 — емкость 30 мА-ч (Iзар=3 мА, Iразр=0,3 мА) . На схеме указаны номиналы резисторов для регенерации элементов СЦ-59 и СЦ-21 , а для других типов их легко определить, воспользовавшись соотношениями: R1=220/2·lзap, R2=0,1·R1 .
Установленный в схеме стабилитрон VD3 в работе зарядного устройства участия не принимает, но выполняет функцию защитного устройства от поражения электрическим током — при отключенном элементе G1 на контактах Х2, ХЗ напряжение не сможет возрасти больше, чем уровень стабилизации. Стабилитрон КС175 подойдет с любой последней буквой в обозначении или же может быть заменен двумя стабилитронами типа Д814А , включенными последовательно навстречу друг другу ("плюс" к "плюсу"). В качестве диодов VD1, VD2 подойдут любые с рабочим обратным напряжением не менее 400 В .
Рис. 4. Электрическая схема устройства для регенерации элементов питания СЦ
Время регенерации элементов составляет 6...10 часов . Сразу после регенерации напряжение на элементе будет немного превышать паспортную величину, но через несколько часов установится номинальное — 1,5 В .
Восстанавливать таким образом элементы СЦ удается три-четыре раза, если их ставить вовремя на подзарядку, не допуская полного разряда (ниже 1В ).
Rnrnrn rnrnrn rnrnrn
Аналогичный принцип работы имеет схема, показанная на рис. 4 . Она в особых пояснениях не нуждается.
Автор статьи: Неизвестен
Проблема повторного использования гальванических элементов питания давно волнует любителей электроники. В технической литературе неоднократно публиковались различные методы "оживления" элементов, но, как правило, они помогали только один раз, да и ожидаемой емкости не давали.В результате экспериментов удалось определить оптимальные токовые режимы регенерации и разработать зарядные устройства, пригодные для большинства элементов. При этом они обретали первоначальную емкость, а иногда и несколько превосходящую ее.
Восстанавливать нужно элементы, а не батареи из них, поскольку даже один из последовательно соединенных элементов батареи, пришедший в негодность (разряженный ниже допустимого уровня) делает невозможным восстановление батареи.
Что касается процесса зарядки, то она должна проводиться асимметричным током с напряжением 2,4...2,45 В . При меньшем напряжении регенерация весьма затягивается и элементы после 8...10 часов не набирают и половинной емкости. При большем же напряжении нередки случаи вскипания элементов, и они приходят в негодность.
Перед началом зарядки элемента необходимо провести его диагностику, смысл которой состоит в определении способности элемента выдерживать определенную нагрузку. Для этого к элементу подключают вначале вольтметр и измеряют остаточное напряжение, которое не должно быть ниже 1 В . (Элемент с меньшим напряжением непригоден к регенерации.) Затем нагружают элемент на 1...2 секунды резистором 10 Ом , и, если напряжение элемента упадет не более чем на 0,2 В , он пригоден к регенерации.
Электрическая схема зарядного устройства, приведенная на рис. 1 (предложил Б. И. Богомолов), рассчитана на зарядку одновременно шести элементов (G1...G6 типа 373, 316, 332, 343 и других аналогичных им).
Рис. 1
Самой ответственной деталью схемы является трансформатор Т1 , так как напряжение во вторичной обмотке у него должно быть строго в пределах 2,4...2,45 В независимо от количества подключенных к нему в качестве нагрузки регенерируемых элементов.
Если готового трансформатора с таким выходным напряжением найти не удастся, то можно приспособить уже имеющийся трансформатор мощностью не менее 3 Вт , намотав на нем дополнительно вторичную обмотку на нужное напряжение проводом марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,8.,.1,2 мм . Соединительные провода между трансформатором и зарядными цепями должны быть возможно большего сечения.
Продолжительность регенерации 4...5 , а иногда и 8 часов . Периодически тот или иной элемент надо вынимать из блока и проверять его по методике, приведенной выше для диагностики элементов, а можно следить с помощью вольтметра за напряжением на заряжаемых элементах и, как только оно достигнет 1,8...1,9 В , регенерацию прекратить, иначе элемент может перезарядиться и выйти из строя. Аналогично поступают в случае нагрева какого-либо элемента.
Лучше всего восстанавливаются элементы, работающие в детских игрушках, если ставить их на регенерацию сразу же после разряда. Причем такие элементы, особенно с цинковыми стаканами, допускают многоразовую регенерацию. Несколько хуже ведут себя современные элементы в металлическом корпусе.
В любом случае, главное для регенерации не допускать глубокого разряда элемента и вовремя ставить его на подзарядку, так что не спешите выбрасывать отработанные гальванические элементы.
Вторая схема (рис. 2 ) использует тот же принцип подзарядки элементов пульсирующим ассимметричным электрическим током. Она предложена С. Глазовым и проще в изготовлении, так как позволяет использовать любой трансформатор с обмоткой, имеющей напряжение 6,3 В . Лампа накаливания HL1 (6,3 В; 0,22 А) выполняет не только сигнальные функции, но и ограничивает зарядный ток элемента, а также предохраняет трансформатор в случае коротких замыканий в цепи зарядки.
Рис. 2
Стабилитрон VD1 типа КС119А ограничивает напряжение заряда элемента. Он может быть заменен набором из последовательно включенных диодов - двух кремниевых и одного германиевого - с допустимым током не менее 100 мА . Диоды VD2 и VD3 - любые кремниевые с тем же допустимым средним током, например КД102А, КД212А .
Емкость конденсатора С1 - от 3 до 5 мкФ на рабочее напряжение не менее 16В . Цепь из переключателя SA1 и контрольных гнезд Х1, Х2 для подключения вольтметра. Резистор R1 - 10 Ом и кнопка SB1 служат для диагностики элемента G1 и контроля его состояния до и после регенерации.
Нормальному состоянию соответствует напряжение не менее 1,4 В и его уменьшение при подключении нагрузки не более чем на 0,2 В .
О степени заряженности элемента можно также судить по яркости свечения лампы HL1 . До подключения элемента она светится примерно в полнакала. При подключении разряженного элемента яркость свечения заметно увеличивается, а в конце цикла зарядки подключение и отключение элемента почти не вызывает изменения яркости.
При подзарядке элементов типа СЦ-30, СЦ-21 и других (для наручных часов) необходимо последовательно с элементом включать резистор на 300...500 Ом . Элементы батареи типа 336 и других заряжаются поочередно. Для доступа к каждому из них нужно вскрыть картонное донышко батареи.
Рис. 3
Если требуется восстановить заряд только у элементов питания серии СЦ , схему для регенерации можно упростить, исключив трансформатор (рис. 3 ).
Работает схема аналогично вышеприведенным. Зарядный ток (I зар ) элемента G1 протекает через элементы VD1, R1 в момент положительной полуволны сетевого напряжения. Величина I зар зависит от величины R1 . В момент отрицательной полуволны диод VD1 закрыт и разряд идет по цепи VD2 , R2 . Соотношение I зар и I разр выбрано 10:1 . У каждого типа элемента серии СЦ своя емкость, но известно, что величина зарядного тока должна составлять примерно десятую часть от электрической емкости элемента питания. Например, для СЦ-21 - емкость 38 мА-ч (Iзар=3,8 мА, Iразр=0,38 мА) , для СЦ-59 - емкость 30 мА-ч (Iзар=3 мА, Iразр=0,3 мА) . На схеме указаны номиналы резисторов для регенерации элементов СЦ-59 и СЦ-21 , а для других типов их легко определить, воспользовавшись соотношениями: R1=220/2·lзap, R2=0,1·R1 .
Установленный в схеме стабилитрон VD3 в работе зарядного устройства участия не принимает, но выполняет функцию защитного устройства от поражения электрическим током - при отключенном элементе G1 на контактах Х2, ХЗ напряжение не сможет возрасти больше, чем уровень стабилизации. Стабилитрон КС175 подойдет с любой последней буквой в обозначении или же может быть заменен двумя стабилитронами типа Д814А , включенными последовательно навстречу друг другу ("плюс" к "плюсу"). В качестве диодов VD1, VD2 подойдут любые с рабочим обратным напряжением не менее 400 В .
Рис. 4
Время регенерации элементов составляет 6...10 часов . Сразу после регенерации напряжение на элементе будет немного превышать паспортную величину, но через несколько часов установится номинальное - 1,5 В .
Восстанавливать таким образом элементы СЦ удается три-четыре раза, если их ставить вовремя на подзарядку, не допуская полного разряда (ниже 1В ).
Аналогичный принцип работы имеет схема, показанная на рис. 4 . Она в особых пояснениях не нуждается.
Иванов Б.С. "В помощь радиокружку"
С амая разнообразная бытовая аппаратура (радиоприемники, магнитофоны, электропроигрывающие устройства), измерительные приборы, электронные часы и многие другие конструкции питаются от гальванических элементов и батарей. Проходит время, и источник питания приходится заменять, выбрасывая порою еще пригодные к работе элементы и батареи. Пригодные потому, что их, подобно автомобильной аккумуляторной батарее, можно подзарядить и пустить в работу вновь.
П роцесс восстановления работоспособности гальванического источника питания называют регенерацией, впервые о нем заговорили более трех десятилетий назад. Практика показала, что не каждый элемент (или батарея) пригоден для регенерации, а лишь тот, у которого напряжение, а значит и емкость, не опустились ниже определенной отметки. К примеру, для батареи 3336 таким пределом можно считать напряжение 2,4 В. Гальванический же элемент подлежит регенерации в случае, если его ЭДС не более чем на 0,2 В выше напряжения под нагрузкой. Причем ток нагрузки во время проверки должен быть равен примерно 5...10% значения номинальной емкости элемента.
С хема простейшего прибора для проверки способности элемента (или батареи) к регенерации приведена на рис. 109. Вольтметром PV1 измеряют ЭДС и напряжение испытываемого источника (его подключают к зажимам ХТ1 и ХТ2 в указанной на схеме полярности), а кнопочными выключателями SB1 и SB2 задают тот или иной режим разрядки (сопротивления нагрузки).
К ак свидетельствуют эксперименты, наиболее успешно поддаются восстановлению элементы (батареи), эксплуатирующиеся при больших токах нагрузки (детские игрушки, карманные фонари, переносные магнитофоны и т. д.), хуже - источники, работающие при малых токах (портативные радиоприемники, электромеханические часы-будильники).
Р ассказ о восстановлении гальванических элементов (батарей) следует начать, пожалуй, с того случая, когда подобный источник питания долго хранился и высох. Тогда нужно проделать шилом или тонким гвоздем два отверстия в верхней картонной крышке и битумной заливке элемента и впрыснуть в одно из отверстий с помощью медицинского шприца немного воды (лучше дистиллированной). При этом через второе отверстие будет выходить вытесняемый воздух. Кроме того, это отверстие станет контрольным - как только в нем покажется вода, шприц вынимают.
П осле "укола" отверстие заплавляют горячим паяльником или пламенем зажженной спички. Через некоторое время, а иногда и сразу, элемент готов к работе.
А налогично поступают с батареей, делая "укол" в каждый ее элемент.
Е сли же элемент (батарея) потерял первоначальную емкость во время эксплуатации, его подключают к зарядному устройству. А чтобы элемент зарядился, нужно пропустить через него вполне определенный зарядный ток и продержать элемент в таком состоянии положенное время. Обычно для аккумуляторов зарядный ток берется равным десятой части его емкости. Такое же соотношение можно принять и для гальванических источников питания. Поэтому зарядные устройства несколько отличаются друг от друга по схемотехническим решениям: ведь каждое из них обеспечивает зарядный ток для "своей" батареи.
У стройство, схема которого приведена на рис. 110, заряжает элементы 332 и 316 и даже малогабаритные аккумуляторы Д-0,2. Оно обеспечивает зарядный ток около 20 мА. Основная часть устройства - выпрямитель, собранный на диодах VD1 и VD2. Выпрямленное напряжение сглаживается фильтром C1R2C2 и подается на зажимы ХТ1 и ХТ2, к которым подключают заряжаемый источник питания. Стабилитрон VD3 предохраняет от пробоя конденсаторы при случайном отключении нагрузки, резистор R1 ограничивает зарядный ток.
Р езистор R1 лучше всего применить марки ПЭВ (остеклованный, проволочный), но его можно составить и из четырех последовательно соединенных МЛТ-2 сопротивлением по 2 кОм (один из резисторов - 2,2 кОм). Диоды могут быть любые другие, рассчитанные на обратное напряжение не ниже 300 В и выпрямленный ток более 50 мА, а стабилитрон (кроме указанного на схеме) - Д809, Д814А, Д814Б. Конденсаторы - К50-6 или другие. Зажимы - любой конструкции. При отсутствии гасящего резистора R1 большой мощности или резисторов МЛТ-2 вместо него подойдет обыкновенный бумажный конденсатор емкостью 0,2...0,25 мкФ на номинальное напряжение не ниже 400 В.
Д ля зарядки элементов 373, 343 и батарей 3336 предназначено другое устройство (рис. 111), в котором гасящий резистор (он должен быть значительно большей мощности по сравнению с таким же резистором предыдущего устройства) заменен бумажным конденсатором С1. Параллельно конденсатору включен шунтирующий резистор R1, позволяющий конденсатору разряжаться после выключения устройства. Последующие цепи из диодов, конденсаторов и резисторов имеют такое же назначение, что и в предыдущем устройстве.
Н е удивляйтесь, что к этому зарядному устройству предлагается подключать источники с разным напряжением - 1,5 и 4,5 В. Зарядный ток у них разный, поэтому при подключении, скажем, элемента 373 из-за возрастания тока через него напряжение на выводах элемента упадет до указанного.
Д о сих пор мы говорили о зарядке гальванических элементов и батарей строго постоянным током, т. е. выпрямленным током, "очищенным" от пульсации переменного напряжения. Несколько лучшие результаты получаются при зарядке этих источников питания так называемым асимметричным переменным током, имеющим положительную постоянную составляющую. Простейшим источником такого тока является однополупериодный выпрямитель на диоде, шунтированном постоянным резистором, и без фильтрующих конденсаторов. Выпрямитель подключают к вторичной обмотке понижающего трансформатора с напряжением 5...10В.
Т огда при одном полупериоде сетевого напряжения ток будет протекать через диод и заряжаемый элемент (или батарею), а при другом - через резистор и ту же нагрузку. Изменением сопротивления резистора можно подбирать соотношение (асимметрию) между постоянной составляющей тока зарядки и эффективным значением его переменной составляющей в пределах 5...25 (практически это соотношение поддерживают в пределах 13...17).
В ариант с шунтирующим резистором обладает, к сожалению низким КПД и еще одним недостатком - при случайном отключении сетевого напряжения (или нарушении контакта сетевой вилки) источник питания будет разряжаться через резистор и вторичную обмотку трансформатора.
Б олее оптимален вариант с шунтирующим конденсатором (рис. 112). Его емкость такова, что на частоте 50 Гц емкостное сопротивление конденсатора получается равным примерно 320 Ом - оно и определяет асимметрию. Кроме того, в зарядную цель включена лампа HL1, выполняющая как роль стабилизатора зарядного тока, так и индикатора степени заряженности нагрузки - по мере зарядки источника G1 яркость лампы падает.
П онижающий трансформатор Т1 выполнен с отводами во вторичной обмотке. Это нужно для подбора напряжения, подаваемого на выпрямитель в зависимости от зарядного тока нагрузки.
П ри подключении к выпрямителю выводов 3-6 вторичной обмотки устройство готово к зарядке - регенерации батарей 3336 либо элементов 373, требующих постоянной составляющей зарядного тока 200... 400 мА. Если же подать на выпрямитель напряжение с выводов 4-6, к зарядному устройству можно подключать элементы 343, 332, 316. Если ток зарядки элементов 373 или 343 окажется чрезмерным, его нетрудно уменьшить подключением к выпрямителю выводов 3-5. Одним словом, комбинацией подключения к выпрямителю тех или иных выводов вторичной обмотки можно подбирать нужный зарядный ток.
Е сли же в вашем распоряжении окажутся лишь трансформаторы без отводов во вторичной обмотке, следует руководствоваться тем, что подводимое к выпрямителю (иначе говоря, снимаемое с вторичной обмотки трансформатора) эффективное значение напряжения должно быть 2,3...2,4 В на один регенерируемый элемент. Поэтому при регенерации, например, батареи 3336, это напряжение должно составить 6,9...7,2 В.
Р егенерацию желательно проводить раздельно для каждого гальванического элемента, однако в некоторых случаях можно включать последовательно два-три элемента и подключать получившуюся батарею к зарядному устройству. Но такой вариант возможен лишь при одинаковой или близкой степени разряженности всех элементов. В противном случае самый "худший" (наиболее разряженный) элемент ограничивает ток, что скажется на времени и качестве регенерации.
В ыпрямительный диод может быть любой низковольтный, допускающий ток до 300 мА, оксидный конденсатор - К50-6, лампа - на напряжение 3,5 или 6,3 В (МН 3,5-0,14, МН 6,3-0,3). Трансформатор - самодельный, изготовленный на базе унифицированного выходного трансформатора звука ТВЗ-1-1. Его первичная обмотка остается, а вторичная дорабатывается - у нее делают отводы. Для этого от вторичной обмотки отматывают (но не обрывают) 30 витков, делают отвод (вывод 4), наматывают 26 витков и вновь делают отвод (вывод 5), наматывают оставшиеся 4 витка и подпаивают к концу провода вывод (6).
Т рансформатор может быть изготовлен самостоятельно на магнитопроводе Ш16Х24 или аналогичном по сечению. Сетевая обмотка (выводы 1-2) должна содержать 2400 витков провода ПЭВ-2 0,15, вторичная - 70 (выводы 3-4), 26 (выводы 4-5) и 4 (выводы 5-6) витка провода ПЭВ-2 0,57.
В о время регенерации периодически проверяют ЭДС элемента. Как только она возрастет до 1,7...2,1 В и в течение последующей часовой зарядки будет оставаться стабильной, регенерацию заканчивают.
О
б эффективности регенерации асимметричным током можно судить, проверяя энергетические параметры элемента или батареи: ЭДС и напряжение, продолжительность разрядки до определенного напряжения (при одинаковом сопротивлении нагрузки) до и после зарядки.
5.5 Зарядное устройство для гальванических элементов
Рассмотрим возможность многократного использования гальванических элементов и батарей. Как известно, наибольший эффект дает зарядка асимметричным током при соотношении зарядного и разрядного токов 10: 1.
Схема зарядного устройства представлена на рис. 115. Генератор импульсов с регулируемой скважностью выполнен на логических элементах DD1.1-DD1.3. Частота следования импульсов около 100 Гц. На транзисторах VT1 и VT2 собран ключ, усиливающий импульсы генератора по току. Если на выходе логического элемента DD1.3 напряжение низкого уровня, транзисторы VT1, VT2 открыты, и через батарею, подключенную к гнездам XS1, протекает зарядный ток. При напряжении высокого уровня на выходе элемента DD1.3 оба транзистора закрыты и батарея GB1 разряжается через резистор R7. Переменным резистором R1 изменяют в небольших пределах соотношение длительностей открытого и закрытого состояний транзистора VT2, т. е. скважность импульсов асимметричного тока.
Микросхему К561ЛН2 можно заменить на К561ЛА7, К176ЛА7; транзистор VT1 - любой из серий КТ203, КТ361, КТ501, VT2 - любой из серий КТ815, КТ817, КТ3117, КТ608. Диоды VD1,VD2 - Д311, КД503, КД509, Д223 с любыми буквами.
Налаживание устройства состоит в подборке резисторов R6 и R7 по требуемым значениям зарядного и разрядного токов. Напряжение питания выбирают в пределах б... 15 В в соответствии с общим напряжением заряжаемых элементов. Зарядный ток выбирают исходя из (6...10)-часового режима заряда. Скважность импульсов
Схема предназначеня для установки в промышленное зарядное устройство для аккумуляторов 7Д-0,115 (так у меня на нем написано) или "Ника". Не стоит применять его для восстановления батареек "Крона", т.к.
последние могут "потечь" и вывести из строя само устройство или привести к пожару.
Схема зарядного устройства приведена на рисунке. Зарядное устройство автоматически отключает аккумулятор по окончании заряда и включает его при разрядке аккумулятора ниже порогового значения (при данных номиналах резисторов это 10,5 В и 8,4 В соответственно). Светодиод LED1 сигнализирует о процессе заряда. Резистор R2 устанавливает порог отключения заряда, а R3 - гистерезис (при указанных номиналах 2,1В). Транзистор VT1 служит одновременно и генератором стабильного тока (10мА) и ключем. Кстати, если на выход устройства повесить конденсатор от 100мкФ и выше - получится автогенератор, который будет работать при отключенном аккумуляторе или отсутствии контакта.
Настройку следует начинать при отключенном аккумуляторе. Движок резистора R3 устанавливают в среднее значение и проверяют напряжение питания - оно не должно превышать 15В. Если напряжение больше - необходимо подобрать стабилитрон VD1 на меньшее напряжение. Если вы использовали новые детали - их необходимо "обкатать". Для этого берут конденсатор как можно большей емкости (я использовал 150.000mkF), параллельно ему включают сопротивление 3-10 кОм и подключают вместо аккумулятора, соблюдая полярность. Получается иммитация аккумулятора очень маленькой емкости. Светодиод начинает периодически загораться и тухнуть. В таком виде желательно оставить схему на 1-2 часа. После окончания "обкатки" сопротивление, включенное параллельно конденсатору, удаляют и подключают на его место вольтметр (лучше цифровой). Подстроечным резистором R2 устанавливают порог выключения светодиода 10,5 В. Если вы хотите, чтобы по окончании заряда емкость аккумулятора поддерживалать около 100% необходимо уменьшить номинал резистора R3 до 33 кОм.
Детали: конденсатор С1 на напряжение не менее 250 В, лучше 400 В; стабилитрон на напрядение 12-15 В; микросхему К561ЛН2 можно заменить на 561ЛЕ5, 561ЛА7, соответственно изменив схему включения; конденсатор С2 на напряжение 16В (при уменьшении его емкости до 470 мкФ желательно последовательно с C1 включить сопротивление на 100-200 Ом для ограничения броска тока в момент включения устройства в сеть); транзистор КП303 с начальним током стока 10мА (буквы: Г, Д, Е) можно использовать любой с аналогичными параметрами; светодиод - любой из серии АЛ307; резисторы 0,125 Вт.
В микросхеме 3 инвертора остаются неиспользуемыми. Это дает возможность собрать на них второй канал и установить все это в "китайское" зарядное устройство. Можно также использовать их для звуковой или световой индикации режимов работы.
Можно дополнить схему для "тренировки" и восстановления старых аккумуляторов рис.2. В этом случае резистор R3 (рис.1) необходимо заменить на подстроечный с номиналом не менее 200 кОм, для установки нижнего предела напряжения срабатывания схемы (7В). Здесь с помощью S1 выбирают режим работы заряд/тренировка (на схеме показан в режиме заряд). Этот режим особенно полезен для NiCd аккумуляторов как находящихся длительное время в эксплуатации, так и абсолитно новых (3-4 цикла тренировки позволяют им выйти на режим полной емкости). Для примера приведу опробирование этого режима с аккумулятором 7Д-0,125Д (год выпуска - 1991, год ввода в эксплуатацию - 1992, установлен в мультиметре "МР-12" с током потребления 1-2мА).
Городская молодежная научно-практическая конференция
«НАУЧНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ГОРОДА - ХХ I ВЕКУ»
СЕКЦИЯ «Электротехника, электромеханика и промышленная автоматика»
Мязитов Ришат,
Учащиеся 10 класса
общеобразовательного учреждения
Средней общеобразовательной
Школы № 22 г. Сызрани
Научный руководитель: Антипова Наталья Юрьевна
Учитель физики ОУ СОШ № 22
Консультант: Антипова Наталья Юрьевна
Учитель физики ОУ СОШ № 22
Сызрань 2010 г.
Введение_______________________________________________________________ 3
Материалы и методы исследования_________________________________________ 4
Регенерация гальванических элементов _____________________________________ 5
Диагностика элементов __________________________________________________ 5
Зарядное устройство для батареи «Крона» ___________________________________ 5
Результаты исследования _________________________________________________ 7
Заключение _____________________________________________________________ 8
Приложения ____________________________________________________________ 9
Используемая литература _________________________________________________ 12
Введение
Вопрос повторного использования гальванических элементов питания марганцево-цинковой (МЦ) системы издавна волновал любителей электроники. Идея восстановления разряженных гальванических элементов не нова. На протяжении многих лет применялись самые разнообразные способы “оживления” элементов: шприцевание водой, кипячение, деформация стакана, зарядка различными токами. В отдельных случаях наблюдался всплеск электродвижущей силы (ЭДС) с последующим ее быстрым угасанием. Ожидаемой емкости элементы не набирали, а порою, они текли и даже взрывались.
В настоящее время проблема, связанная с разрядкой гальванических элементов, очень актуальна, потому что во многих приборах, которые нас окружают, они используются. Например: пульты дистанционного управления, детские электронные игрушки, всевозможные средства коммуникации и связи (мобильные телефоны, рации и т.д.), часы, переносные аудиоплееры и т.д. Также, в связи с мировым финансовым кризисом, можно легко сэкономить на батарейках путем восстановления работоспособности разряженных элементов путем их зарядки.
Как Вы уже поняли, мы предлагаем сконструировать зарядное устройство для батарейки типа «Крона».
Почему именно «Крона» спросите Вы. А просто потому, что они самые дорогостоящие из всех гальванических элементов, и соответственно экономия будет значительная.
При работе мы использовали информацию и схемы, представленные В.Богомоловым и Алимовым, находящиеся на ссылках:
соответственно.
В настоящие время восстанавливают гальванические элементы с помощью специальных зарядных устройств (Приложение 1). Практически установлено, что лучше других поддаются регенерации наиболее распространенные стаканчиковые марганцево-цинковые элементы и батареи, такие, как 3336Л (КБС-Л-0,5), 3336Х (КБС-Х-0,7), 373, 336(Приложение 2).
Материалы и методы исследования.
Цель исследования в нашей работе – всестороннее, достоверное изучение различных видов гальванических элементов, аккумуляторов, их применение в различных устройствах, максимальное время работы до разрядки и возможные пути восстановления этих элементов с помощью зарядных устройств. Изучив материал, мы решили своими силами сконструировать зарядное устройство и выяснить его работоспособность.
В своей работе мы использовали следующие материалы:
Понижающий трансформатор
Диодный мост
Конденсатор
Вольтметр
Соединительные провода
Для достижения цели в работе мы использовали методы эмпирического уровня: наблюдение, измерение напряжения на разряженной батарейке, сравнение измеренной величины с максимальным значением. Измерение напряжения проводили с помощью аналогового и цифрового вольтметров.
Экспериментально-теоретический метод позволил нам изучить теорию о назначении и принципах работы трансформатора, диода, конденсатора и применить теорию для практической цели – мы сконструировали зарядное устройство.
Регенерация гальванических элементов
Процесс зарядки должен проводиться при вполне определенном напряжении - 10-12 В. При меньшем напряжении регенерация весьма затягивается, элементы даже после 8 ...10-часовой зарядки не набирают половинной емкости. При большем же напряжении нередки случаи вскипания элементов, и они приходят в негодность.
Для питания малогабаритных транзисторных радиоприемников часто используют аккумуляторные батареи типа 7Д-0.1, являющиеся вторичными источниками постоянного тока. Начальное напряжение нормально заряженной батареи 7Д-0.1 около 9 В. Батарея считается разряженной, если ее напряжение снизится до 6,8-7 В.
Чтобы аккумуляторная батарея вновь стала работоспособной, ее надо зарядить. Для этого через нее в течение 12-15 ч пропускают ток, сила которого численно равна примерно десятой части ее электрической емкости. При зарядке батареи ее электроды соединяют с одноименными полюсами источника постоянного тока.
Диагностика элементов.
Перед тем, как производить регенерацию гальванических элементов, необходимо выполнить их диагностику и выяснить, какие элементы можно восстановить, а какие не пригодны к регенерации. Смысл диагностики элементов состоит в определении способности элемента “держать” определенную нагрузку, например, в виде резистора сопротивлением 10 Ом. Для этого к элементу подключают вначале вольтметр и измеряют остаточное напряжение, которое не должно быть ниже 1В (элемент с меньшим напряжением однозначно непригоден к регенерации). Затем нагружают элемент на 1...2с. указанным резистором. Если напряжение элемента упадет не более чем на 0,2В, он пригоден к регенерации. Диагностику производят с помощью вольтметра.
Зарядное устройство для батареи «Крона».
Вопрос повторного использования гальванических элементов питания марганцево-цинковой (МЦ) системы издавна волновал любителей электроники и актуален до сих пор, особенно в условиях мирового финансового кризиса, когда каждый, кто использует гальванические элементы может легко сэкономить на них путем восстановления работоспособности разряженных элементов путем заряда.
Как Вы уже поняли, в данной работе речь пойдет о изготовлении зарядного устройства для гальванических элементов, а именно для батареи «крона» напряжением 9 В. Почему именно крона задумаетесь Вы. А просто потому, что она самая дорогостоящая из всех гальванических элементов и широко используется в различных радиоприемниках, радиоуправляемых игрушках (Приложение 4).
Батарейка «Крона» (также PP3, E-Block) - типоразмер . Название происходит от марки выпускавшихся в угольно-марганцевых батареек этого типоразмера «Крона ВЦ».
Технические характеристики: размеры: 48,5 мм × 26,5 мм × 17,5 мм., н 9 ., типичная щелочной батарейки 625 .(Приложение 3).
Батарея «Крона» имеет ёмкость (по паспорту) 0,5 А·ч, реально (за счёт саморазряда при хранении) в два - три раза меньше. Внутреннее сопротивление батареи «Крона» (порядок) 34 Ома.
Конструктивное исполнение
Алимов И. Регенерация гальванических элементов.- Радио. 1972, №6
Иванов Б.С. Электронные самоделки.- М.: Просвещение, 1993
Справочник радиолюбителя-конструктора.- М.:Энергия, 1973
Сафонов О.А. Справочник школьника-радиолюбителя.- М.: Просвещение, 1970
Вопрос повторного использования гальванических элементов питания марганцево-цинковой (МЦ) системы издавна волновал любителей электроники. На протяжении многих лет применялись самые разнообразные способы “оживления”элементов: шприцевание водой, кипячение, деформация стакана, зарядка различными токами. В отдельных случаях наблюдался всплеск ЭДС с последующим ее быстрым угасанием. Ожидаемой емкости элементы не набирали, а порою, они текли и даже взрывались.
Но информация о работах в этой области постоянно появлялась в технической литературе. В потоке информации более двух десятилетий назад промелькнуло сообщение о способе регенерации (восстановления) элементов, предложенном инженером И. Алимовым. Но, к сожалению, этот способ не удостоился внимания массового читателя, поскольку не содержал сведений о рациональных токовых режимах. По этой же причине появившиеся в продаже зарядные устройства были малоэффективными, а порою просто неработоспособными.
Воспользовавшись идеей и предложенной И. Алимовым схемой, автору этих строк удалось определить оптимальные токовые режимы регенерации, исследовать и разработать различные диагностические устройства. И регенерация стала возможной для большинства элементов. Они порою обретали емкость, несколько превосходящую первоначальную.
Разработанные диагностические устройства, о некоторых из которых пойдет рассказ позже, позволяют определить пригодность или непригодность элементов к регенерации независимо от величины ЭДС элемента. И восстанавливать нужно именно элементы, а не батареи из них. Поскольку даже один из последовательно соединенных элементов батареи, пришедший в негодность (разряженный ниже допустимого уровня) делает невозможным восстановление батареи. По этой же причине не следует заряжать цепочку элементов в последовательном соединении, поскольку наихудший элемент исказит и ограничит токовый режим настолько, что регенерация окажется или весьма затяжной или ее вообще не будет.
Что касается процесса зарядки, он должен проводиться асимметричным током при вполне определенном напряжении - 2,4 ... 2,45В. При меньшем напряжении регенерация весьма затягивается, элементы даже после 8 ...10-часовой зарядки не набирают половинной емкости. При большем же напряжении нередки случаи вскипания элементов, и они приходят в негодность. По этим причинам становится очевидным применение соединительных проводов между трансформатором и зарядными цепями возможно большего сечения. Таковы вкратце отправные моменты, которые следует учитывать при разработке и изготовлении зарядных устройств.
А теперь о диагностике элементов. Смысл ее состоит в определении способности элемента “держать” определенную нагрузку, например, в виде резистора сопротивлением 10 Ом. Для этого к элементу подключают вначале вольтметр и измеряют остаточное напряжение, которое не должно быть ниже 1В (элемент с меньшим напряжением однозначно непригоден к регенерации). Затем нагружают элемент на 1...2с. указанным резистором. Если напряжение элемента упадет не более чем на 0,2В, он пригоден к регенерации.
Если нет вольтметра, диагностическое устройство можно изготовить по схеме, приведенной на рис. 1. В нем индикатором служит светодиод HL1, включенный в коллекторную цепь транзистора VT1 - на нем собран электронный ключ. На вход транзисторного каскада подают (с помощью щупов ХР1 и ХР2) напряжение с проверяемого гальванического элемента.
При допустимом остаточном напряжении элемента светодиод ярко вспыхнет. Когда будет нажата (кратковременно!) кнопка SB1, яркость светодиода должна упасть незначительно, что будет свидетельствовать о пригодности элемента к регенерации. Если же светодиод не вспыхнет при подключении элемента к устройству или погаснет при нажатии кнопки, такой элемент для регенерации не годится.
Рис.2.
Резисторы диагностического устройства - МЛТ-0,125, транзистор - любой из серии КТ315, источник питания - элемент 332 либо 316. Все детали устройства можно смонтировать в небольшом корпусе (рис. 2), расположив снаружи источник питания, самодельный кнопочный выключатель и площадку - щуп ХР1 из медной пластины. Из корпуса выводят многожильный монтажный провод в изоляции с наконечником - щупом ХР2.
Проверяя элемент, его ставят плюсовым выводом на площадку и касаются щупом ХР2 минусового вывода. Резистор R2 подбирают такого сопротивления, чтобы светодиод при напряжении 1,2В и выше светился ярко, при снижении напряжения до 1В его яркость падала, а при меньшем напряжении свечение исчезало.
Рис.3.
При разработке постоянно действующего зарядного устройства узел диагностики можно совместить, например, с блоком питания (рис. 3). Правда, питаться узел диагностики будет переменным напряжением, снимаемым со вторичной обмотки понижающего трансформатора Т1. Но светодиод HL1 в данном случае играет роль полупроводникового выпрямительного диода, обеспечивающего однополупериодное напряжение для работы транзисторного каскада.
Для ограничения яркости светодиода в эмиттерную цепь транзистора включен резистор R4 небольшого сопротивления. Во время диагностики щуп ХР2 должен соединяться с плюсовым выводом элемента, а ХРЗ - с минусовым. В разъем XS1 вставляют вилку блока регенерации, с которым познакомимся позже.
Самая ответственная деталь блока питания - трансформатор - ведь напряжение на его вторичной обмотке должно быть строго в пределах 2,4 ... 2,45В независимо от количества подключенных к ней в качестве нагрузки регенерируемых элементов. Готового трансформатора с таким выходным напряжением найти не удастся, поэтому один из вариантов - приспособить имеющийся подходящий трансформатор мощностью не менее 3 Вт, намотав на нем дополнительную вторичную обмотку на нужное напряжение. Провод должен быть марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,8 ...1 мм.
Для этих целей подойдут унифицированные выходные трансформаторы кадровой развертки телевизоров (ТВК), у которых достаточно смотать имеющуюся вторичную обмотку и намотать тем же проводом новую. К примеру, для трансформатора ТВК-70, вторичная обмотка которого содержит 190 витков, нужно намотать в два провода 55 витков.
Если есть трансформатор ТВК-70 или ТВК-110 с 146 витками во вторичной обмотке, вместо нее достаточно намотать тоже в два провода 33 витка. У ТВК-110А сматывают все 210 витков вторичной обмотки и размещают вместо нее 37 витков провода диаметром 0,8 мм. Подойдет и ТВК от старых ламповых телевизоров, например - “Темп - 6М” или “Темп-7М” и т.д., содержащий 168 витков вторичной обмотки. Вместо нее укладывают в два провода (в крайнем случае, можно и в один) 33 витка.
Если же вариант с готовым трансформатором неприемлем, придется изготовить трансформатор самим. Для этого нужно из имеющейся трансформаторной стали (типов Ш, УШ, ШЛ и т. д.) набрать магнитопровод сечением сердечника около 4 см 2 и намотать на магнитопровод обмотки трансформатора, предварительно рассчитав их число витков. Многие годы автор пользуется простейшими эмпирическими формулами, обеспечивающими тем не менее сравнительно высокую точность расчета. Так, число витков первичной (сетевой) обмотки определяют по формуле:
W 1 = K*Uc/S, где:
- W 1 - число витков первичной обмотки;
- К - коэффициент, учитывающий качество стали и КПД трансформатора;
- Uc - напряжение сети, 220В;
- S - сечение магнитопровода, см 2 .
Коэффициент К для витой стали берут равным 35, для стали УШ - 40, для остальной стали - 50.
Число витков вторичной обмотки (W2) определяют по формуле:
W 2 = W 1 *2,4/Uc.
Если при расчете вторичной обмотки получится нецелое число витков, его округляют до большего целого числа и пересчитывают по этому значению число витков первичной обмотки.
Диаметр провода обмоток зависит от протекающего по ним тока. Определить ток нетрудно делением мощности трансформатора на напряжение обмотки. А уже по таблицам справочников для заданного тока определяют диаметр провода. К примеру, для трансформатора мощностью 6 Вт первичную обмотку нужно намотать проводом диаметром 0,14 ... 0,2 мм, а вторичную - 1...1,2 мм.
Рис.4.
Трансформатор монтируют на шасси из изоляционного материала, которое сверху прикрывают крышкой (рис. 4) из такого же материала. На стенке шасси делают прорези, за которыми внутри шасси укрепляют гнезда разъема XS1 из пружинящего материала (латунь, бронза). Как и в предыдущей конструкции, на верхней панели крышки размещают детали диагностического устройства.
Рис.5.
К блоку питания подключают блок регенерации (рис. 5), рассчитанный на одновременную установку шести гальванических элементов. Каждый из ни оказывается соединенным с источником переменного напряжения через цепочку из параллельно соединенных диода и конденсатора. Причем, в один полупериод переменного напряжения “работают” диоды первой тройки элементов, в другой полупериод - диоды второй тройки. Такая мера позволила добиться равномерной нагрузки трансформатора в оба полупериода напряжения.
Поскольку ток через диод протекает лишь в один полупериод, а через конденсатор - в оба, получается “фигурная” форма зарядного тока. В результате происходит “встряхивание” ионного движения в элементе, что благоприятно сказывается на процессе регенерации (это утверждается авторским свидетельством И. Алимова). Для визуального контроля работы блока регенерации в нем установлен светодиод HL2.
Рис.6.
Конструкция блока регенерации показана на рис. 6. На шасси размерами 205 х 105 х 15 мм укреплены пружинящие контакты на расстоянии 30 мм друг от друга. Напротив контактов на уголке из изоляционного материала расположены две металлические планки (желательно медные), выполняющие также роль контактов.
Расстояние между планками и пружинящими контактами должно быть таким, чтобы между ними входил элемент 373 и надежно удерживался. Для установки же элементов 316, 332, 343 следует изготовить вставки с переходными пружинами, которые обеспечат соединение элемента с контактами блока регенерации. На боковой стенке шасси размещены планки из фольгированного стеклотекстолита (либо просто медные полоски) - вилки разъема ХР4. На верхней панели шасси расположен светодиод HL2.
Как было сказано выше, прежде чем начать регенерацию элементов, их нужно проверить на диагностическом устройстве. Из нескольких отобранных для регенерации элементов желательно заметить наиболее разряженный, чтобы в дальнейшем следить за его восстановлением. Продолжительность регенерации 4 ... 6, а иногда и 8 ч.
Периодически тот или иной элемент можно вынимать из блока регенерации и проверять на диагностическом устройстве. Еще лучше следить с помощью вольтметра за напряжением на заряжаемых элементах. Как только оно достигнет 1,8...1,9В, регенерацию прекращают, иначе элемент может перезарядиться и выйти из строя. Аналогично поступают и в случае нагрева какого-либо элемента.
И последнее. Не пытайтесь заряжать элементы, “забракованные” диагностическим устройством. Помните, что полуразряженные элементы, особенно долго хранившиеся в таком состоянии, как правило, теряют способность к регенерации в результате сложных химических процессов, происходящих в электролите и на электродах элементов. Деформация стаканов, подтеки на них также свидетельствуют о невозможности восстановления элементов.
Лучше всего восстанавливаются элементы, работавшие в детских игрушках, если ставить их на регенерацию сразу же после разрядки. Причем такие элементы, особенно с цинковыми стаканами, допускают многоразовую регенерацию, несколько хуже ведут себя современные элементы в металлическом корпусе. В любом случае главное - не допускать глубокой разрядки элемента и вовремя поставить его на регенерацию.
