Схемы восстановления заряда у батареек
Проблема повторного использования
гальванических элементов питания давно
волнует любителей электроники. В
технической документации 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 рисунке (предложил Б. И.
Богомолов), рассчитана на зарядку
одновременно шести элементов (G1...G6 типа 373,
316, 332, 343 и других аналогичных им).
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 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.
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.
Если требуется восстановить заряд только
у элементов питания серии СЦ, схему для
регенерации можно упростить, исключив
трансформатор (рисунок выше).
Работает схема аналогично
вышеприведенным. Зарядный ток (1зар)
элемента G1 протекает через элементы VD1, R1 в
момент положительной полуволны сетевого
напряжения. Величина Iзар зависит от
величины R1. В момент отрицательной
полуволны диод VD1 закрыт и разряд идет по
цепи VD2, R2. Соотношение Iзар и Iразр 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.
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 выше. Она в особых пояснениях не
нуждается.
