Схеми відновлення заряду в батарейок

Проблема повторного використання гальванічних елементів живлення давно хвилює любителів електроніки. У технічній літературі неодноразово публікувалися різні методи "пожвавлення" елементів, але, як правило, вони допомагали тільки один раз, та й очікуваної ємності не давали.

В результаті експериментів вдалося визначити оптимальні струмові режими регенерації та розробити зарядні пристрої, придатні для більшості елементів. При цьому вони знаходили початкову ємність, а іноді й кілька переважаючу її.

Відновлювати потрібно елементи, а не батареї з них, оскільки навіть один з послідовно з'єднаних елементів батареї, що прийшов в непридатність (розряджений нижче допустимого рівня) робить неможливим відновлення батареї.

Що стосується процесу зарядки, то вона повинна проводитися асиметричним струмом з напругою 2,4 … 2,45 В. При меншій напрузі регенерація дуже затягується і елементи після 8 … 10 годин не набирають і половинної ємності. При більшому ж напрузі нерідкі випадки скипання елементів, і вони приходять в непридатність.

Перед початком зарядки елемента необхідно провести його діагностику, сенс якої полягає у визначенні здатності елемента витримувати певне навантаження. Для цього до елемента підключають спочатку вольтметр і вимірюють залишкову напругу, яка не повинна бути нижче 1 В. (Елемент з меншою напругою непридатний до регенерації.) Потім навантажують елемент на 1 … 2 секунди резистором 10 Ом, і, якщо напруга елемента впаде не більш ніж на 0,2 В, він придатний до регенерації.

Електрична схема зарядного пристрою, наведена на малюнку (запропонував Б. І. Богомолов), розрахована на зарядку одночасно шести елементів (G1. .. G6 типу 373, 316, 332, 343 та інших аналогічних їм).

Самій відповідальної деталлю схеми є трансформатор Т1, тому що напруга у вторинній обмотці у нього має бути строго в межах 2,4 … 2,45 В незалежно від кількості підключених до нього в Як навантаження регенерованого елементів.

Якщо готового трансформатора з таким вихідним напругою знайти не вдасться, то можна пристосувати вже наявний трансформатор потужністю не менше 3 Вт, намотавши на ньому додатково вторинну обмотку на потрібне напруження проводом марки ПЕЛ або ПЗВ діаметром 0,8., .1,2 мм. Сполучні дроти між трансформатором і зарядні ланцюгами повинні бути можливо більшого перетину.

Тривалість регенерації 4 … 5, а іноді і 8 годин. Періодично той чи інший елемент треба виймати з блоку і перевіряти його за методикою, наведеною вище для діагностики елементів, а можна стежити за допомогою вольтметра за напругою на заряджаються елементах і, як тільки воно досягне 1,8 … 1,9 В, регенерацію припинити, інакше елемент може перезарядитися і вийти з ладу. Аналогічно поступають у разі нагріву будь-якого елементу.

Краще всього відновлюються елементи, що працюють в дитячих іграшках, якщо ставити їх на регенерацію відразу ж після розряду. Причому такі елементи, особливо з цинковими склянками, допускають багаторазову регенерацію. Дещо гірше поводяться сучасні елементи в металевому корпусі.

У будь-якому випадку, головне для регенерації не допускати глибокого розряду елемента і вчасно ставити його на підзарядку, так що не поспішайте викидати відпрацьовані гальванічні елементи.

Друга схема використовує той же принцип підзарядки елементів пульсуючим асиметричні електричним струмом. Вона запропонована С. Глазовим і простіше у виготовленні, так як дозволяє використовувати будь-який трансформатор з обмоткою, що має напругу 6,3 В. Лампа розжарювання HL1 (6,3 В; 0,22 А) виконує не тільки сигнальні функції, але й обмежує зарядний струм елемента, а також охороняє трансформатор у разі коротких замикань в ланцюзі зарядки.

Стабілітрон VD1 типу КС119А обмежує напругу заряду елемента. Він може бути замінений набором з послідовно включених діодів – двох кремнієвих і одного германієвого – з допустимим струмом не менше 100 мА. Діоди VD2 і VD3 – будь-які кремнієві з тим же допустимим середнім струмом, наприклад КД102А, КД212А.

Ємність конденсатора С1 – від 3 до 5 мкФ на робочу напругу не менше 16В. Ланцюг з перемикача SA1 і контрольних гнізд Х1, Х2 для підключення вольтметра. Резистор R1 – 10 Ом і кнопка SB1 служать для діагностики елемента G1 і контролю його стану до і після регенерації.

Нормального стану відповідає напруга не менше 1,4 В і його зменшення при підключенні навантаження не більше ніж на 0,2 В. Про ступінь зарядженості елемента можна також судити по яскравості світіння лампи HL1. До підключення елемента вона світиться приблизно в полнакала. При підключенні розрядженого елемента яскравість світіння помітно збільшується, а в кінці циклу зарядки підключення та відключення елемента майже не викликає зміни яскравості.

При заряджанні елементів типу СЦ-30, СЦ-21 і інших (для наручних годин) необхідно послідовно з елементом включати резистор на 300 … 500 Ом. Елементи батареї типу 336 і інших заряджаються по черзі. Для доступу до кожного з них потрібно розкрити картонне денце батареї.

Якщо потрібно відновити заряд тільки у елементів живлення серії СЦ, схему для регенерації можна спростити, виключивши трансформатор (малюнок вище).

Працює схема аналогічно вищенаведеним. Зарядний струм (1зар) елемента G1 протікає через елементи VD1, R1 у момент позитивної півхвилі мережевої напруги. Величина Iзар залежить від величини R1. У момент негативної напівхвилі діод VD1 закритий і розряд йде по ланцюгу VD2, R2. Співвідношення Iзар і Iразр вибрано 10:1. У кожного типу елемента серії СЦ своя ємність, але відомо, що величина зарядного струму повинна становити приблизно десяту частину від електричної ємності елемента живлення. Наприклад, для СЦ-21 – ємність 38 мА-год (Iзар = 3,8 мА, Iразр = 0,38 мА), для СЦ-59 – ємність 30 мА-год (Iзар = 3 мА, Iразр = 0,3 мА). На схемі вказані номінали резисторів для регенерації елементів СЦ-59 і СЦ-21, а для інших типів їх легко визначити, скориставшись співвідношеннями: R1 = 220 / 2 · lзap, R2 = 0,1 · R1.

Встановлений у схемі стабілітрон VD3 в роботі зарядного пристрою участі не бере, але виконує функцію захисного пристрою від ураження електричним струмом – при відключеному елементі G1 на контактах Х2, ХЗ напруга не зможе зрости більше, ніж рівень стабілізації. Стабілітрон КС175 підійде з будь останньою літерою в позначенні або ж може бути замінений двома стабілітронами типу Д814А, включеними послідовно назустріч один одному ("плюс" до "плюса"). У якості діодів VD1, VD2 підійдуть будь-які з робочим зворотною напругою не менше 400 В.

Час регенерації елементів складає 6 … 10 годин. Відразу після регенерації напруга на елементі буде трохи перевищувати паспортну величину, але через кілька годин встановиться номінальне – 1,5 В.

Відновлювати таким чином елементи СЦ вдається три-чотири рази, якщо їх ставити вчасно на підзарядку, не допускаючи повного розряду (нижче 1В).

Аналогічний принцип роботи має схема, показана вище. Вона в особливих пояснень не потребує.

Джерело матеріалу