Устройство для восстановления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для восстановления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, предназначенных для использования на транспортных, грузоподъемных и иных технических средствах. 1. Устройство содержит блок управления и соединенные с ним блок зарядки постоянным током и блок восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы. Упомянутые блок зарядки и блок восстановления выполнены с возможностью соединения их входов с источником тока, а выходов с клеммами аккумуляторной батареи, Блок управления содержит реле обратного тока, включенное в цепи положительных входов блока зарядки постоянным током и блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы. Последний восстановления выполнен с возможностью генерирования однополярных импульсов тока не более 1,0 А с частотой от 0,7 кГц до 70,0 кГц. Реле обратного тока выполнено с возможностью переключения с цепи положительного входа блока зарядки постоянным током на соответствующую цепь блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы при достижении на контактах аккумуляторной батареи тока, равного току на выходе блока зарядки постоянным током, и противоположного переключения упомянутых цепей при достижении на контактах аккумуляторной батареи тока, превышающего ток на выходе блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы. При восстановлении аккумуляторных батарей типа 6СТ50, 6СТ75 и 6СТ90 с учетом их разного исходного состояния емкость была восстановлена на 92-98%, а ресурс увеличен в 1,5-1,7 раза. 1 н.п. ф-лы; 1 з.п. ф-лы; 2 фиг. черт.2 прим.
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для восстановления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, предназначенных для использования на транспортных, грузоподъемных и иных технических средствах.
Известно устройство для восстановления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (Патент RU 
59337, H02J 7/00, дата публикации 10.12.2006), содержащее блок управления и соединенные с ним блок зарядки постоянным током, и блок восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы, при этом упомянутые блок зарядки и блок восстановления выполнены с возможностью соединения их входов с источником тока, а выходов с клеммами аккумуляторной батареи. Устройство содержит также блок памяти и блок индикации, соединенный с процессором блока управления, к которому через блок сопряжения подключены датчик тока, датчик напряжения, датчик температуры и измеритель плотности электролита. Выход процессора соединен с входом дешифратора, а выходы упомянутых блоков зарядки и восстановления выполнены с возможностью соединения с аккумуляторной батареей посредством входящего в этот блок коммутатора, выход которого является выходом устройства. Управляющий вход коммутатора соединен с первым выходом дешифратора, второй выход которого соединен с входом упомянутых блоков зарядки и восстановления.
Известное устройство работает следующим образом. На аккумуляторную батарею устанавливают измеритель плотности электролита и датчики тока, напряжения и температуры, после чего посредством коммутатора ее подключают к выходам блока зарядки постоянным током и блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы. Посредством измерителя плотности электролита и упомянутых датчиков выполняют диагностику параметров аккумуляторной батареи с их отображением на блоке индикации. По результатам диагностики задают параметры технологического процесса восстановления аккумуляторной батареи и записывают их в блок памяти. Далее посредством коммутатора замыкают цепь между блоком зарядки постоянным током и аккумуляторной батареей и выполняют ее предварительную зарядку в течение определенного времени при одновременном мониторинге состояния аккумуляторной батареи посредством процессора, в котором сравниваются текущие значения контролируемых параметров с их заданными значениями. При отклонении текущих параметров от заданных значений процессор подает сигнал, который через дешифратор поступает на вход блока зарядки постоянным током и осуществляет корректировку его выходных параметров до заданных значений. Предварительная зарядка может длиться до 4 и более часов и завершается при достижении в аккумуляторной батарее заданных параметров, например, плотности электролита от 1,18 до 1,19 г/см2 или напряжения на клеммах 1,85 В. При достижении заданных параметров процессор подает управляющий сигнал на дешифратор и далее на управляющий вход коммутатора, который отключает блок зарядки постоянным током от аккумуляторной батареи и подключает к ней и блок восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы. Восстановление выполняют импульсами с длительностью от 150 до 600 мс и паузами между импульсами от 2 до 6 с. Амплитуду прямоугольных импульсов тока поддерживают неизменной при температуре электролита в аккумуляторной батарее ниже заданной величины и уменьшают при повышении температуры электролита, что предотвращает его закипание. Посредством процессора текущие параметры восстановления аккумуляторной батареи сравнивают с заданными значениям, записанными в блоке памяти, и при выявлении отклонений между ними процессор подает сигнал, который через дешифратор поступает на вход блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы для корректировки его выходных параметров до заданных значений. Восстановление аккумуляторной батареи завершают при достижении параметров, записанных в блоке памяти, после чего процессор подает сигнал на отключение упомянутого блока восстановления от аккумуляторной батареи. Далее осуществляют измерение емкости аккумуляторной батареи при разряде, для чего к ее клеммам подключают нагрузку, которая создает заданную величину тока разряда. Разряд прекращают при снижении напряжения на клеммах до предельно допустимого уровня для данного типа аккумуляторной батареи. При восстановлении емкости аккумуляторной батареи менее чем на 80% от ее номинального значения вышеуказанную процедуру повторяют.
Недостатками известного устройства являются:
- большая продолжительность процесса восстановления;
- большая энергоемкость процесса восстановления;
- сравнительно небольшой ресурс восстановленной батареи;
- сравнительно сложное конструктивное исполнение.
Указанные недостатки существенно повышают стоимость устройства и, соответственно, стоимость восстановления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования устройства для восстановления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, в котором за счет иного конструктивного выполнения блока управления и блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы, а также иной взаимосвязи между блоком управления и блоком зарядки постоянным током и блоком восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы обеспечивается существенное снижение продолжительности процесса восстановления аккумуляторной батареи при снижении затрат электроэнергии и повышении ресурса. Указанный технический результат достигается при одновременном существенном упрощении конструкции устройства и снижении его стоимости.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для восстановления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, содержащем блок управления и соединенные с ним блок зарядки постоянным током и блок восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы, при этом упомянутые блок зарядки и блок восстановления выполнены с возможностью соединения их входов с источником тока, а выходов с клеммами аккумуляторной батареи, согласно полезной модели блок управления содержит реле обратного тока, включенное в цепи положительных входов блока зарядки постоянным током и блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы, упомянутый блок восстановления выполнен с возможностью генерирования однополярных импульсов тока не более 1,0 А с частотой от 0,7 кГц до 70,0 кГц, при этом реле обратного тока выполнено с возможностью переключения между упомянутыми цепями блока зарядки постоянным током и блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы при достижении на клеммах аккумуляторной батареи заданных параметров.
Целесообразно, чтобы реле обратного тока было выполнено с возможностью переключения с цепи положительного входа блока зарядки постоянным током на соответствующую цепь блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы при достижении на контактах аккумуляторной батареи тока, равного току на выходе блока зарядки постоянным током, и противоположного переключения упомянутых цепей при достижении на контактах аккумуляторной батареи тока, превышающего ток на выходе блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы.
Предлагаемая схема исполнения устройства - позволяет существенно сократить продолжительность процесса восстановления аккумуляторной батареи при снижении энергопотребления на его выполнение. В частности, выполнение блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы с возможностью генерирования однополярных импульсов тока с частотой от 0,7 кГц до 70,0 кГц позволяет реализовать механизмы ионного восстановления свинца из сульфатных соединений, находящихся в осадке электролита, и переноса ионов на отрицательные пластины с восстановлением активной массы свинца, что существенно интенсифицирует этот процесс по сравнению с известным методом. Кроме этого, генерирование импульсов постоянного тока не более 1,0 А позволяет использовать источники постоянного или выпрямленного тока меньшей мощности, что снижает энергопотребление процесса восстановления.
Выполнение реле обратного тока с возможностью переключения между цепями положительных входов блока зарядки постоянным током и блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы при достижении на клеммах аккумуляторной батареи заданных параметров позволяет автоматизировать процессы зарядки и восстановления на основании управляющих сигналов от аккумуляторной батареи в процессе ее восстановления, что исключает необходимость использования в составе устройства многочисленных измерительных и регистрирующих элементов и, соответственно, упрощения его конструкции и снижения стоимости.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется фигурами чертежей, где на фиг.1 представлен пример исполнения 1 - принципиальная схема устройства; на фиг.2 - пример исполнения 2 - принципиальная схема устройства с датчиком температуры.
Пример исполнения 1 (фиг.1).
Устройство содержит блок управления 1, блок зарядки 2 постоянным током и блок восстановления 3 импульсами постоянного тока прямоугольной формы. Упомянутые блоки 2 и 3 выполнены с возможностью соединения их входов с источником тока 4, а выходов - с клеммами аккумуляторной батареи 5.
Блок управления 1 содержит реле обратного тока 6 с замыкающими контактами 7, включенными в цепь между положительными входами упомянутых блоков 2 и 3 и одноименным выводом источника тока 4. Блок восстановления 3 импульсами постоянного тока прямоугольной формы выполнен с возможностью генерирования однополярных импульсов тока не более 1,0 А с частотой от 0,7 кГц до 70,0 кГц. Реле обратного тока 6 выполнено с возможностью переключения замыкающих контактов 7 между упомянутыми цепями блока зарядки 2 постоянным током и блока восстановления 3 импульсами постоянного тока прямоугольной формы при достижении на клеммах аккумуляторной батареи 5 заданных параметров. Например, переключение замыкающих контактов 7 с цепи между источником тока 4 и положительным входом блока зарядки 2 постоянным током на одноименную цепь блока восстановления 3 импульсами постоянного тока прямоугольной формы может осуществляться при достижении на контактах аккумуляторной батареи 5 тока, равного току на выходе блока зарядки 2 постоянным током, и противоположного переключения упомянутых цепей при достижении на контактах аккумуляторной батареи 5 тока, превышающего ток на выходе блока восстановления 3 импульсами постоянного тока прямоугольной формы.
Пример исполнения 2 (фиг.2).
Устройство может дополнительно содержать датчик температуры 8, включенный в цепь, например, между положительными входами блока зарядки 2 постоянным током и блока восстановления 3 импульсами постоянного тока прямоугольной формы и источником тока 4. При этом датчик температуры 8 может быть выполнен с возможностью отключения указанных цепей блоков 2 и 3 от источника тока 4 при достижении в электролите аккумуляторной батареи 5 заданной температуры.
Устройство работает следующим образом.
Пример исполнения 1.
Перед восстановлением аккумуляторной батареи 5 выполняют ее внешний осмотр для оценки состояния корпуса, клапана для сброса газа и выводных клемм, а также замеряют количество электролита. В аккумуляторную батарею, которая должна быть без повреждений, при необходимости, заливают дистиллированную воду, обеспечивая необходимый уровень электролита. Далее вход устройства подключают к источнику тока 4, а выход соединяют с клеммами аккумуляторной батареи 5. Замыкающие контакты 7 блока управления 1 в нормально-замкнутом положении соединяют цепь между блоком зарядки 2 постоянным током и аккумуляторной батареей 5, после чего от блока зарядки 2 постоянным током на аккумуляторную батарею 5 начинает подаваться 10% зарядный ток, соответствующий ее типу. При увеличении в аккумуляторной батарее 5 тока не более чем на 1,0 А по сравнению с ее остаточным током замыкающие контакты 7 блока управления 1 переключают цепь на блок восстановления 3 импульсами постоянного тока прямоугольной формы, который генерирует однополярные высокочастотные импульсы постоянного тока не более 1,0 А с частотой от 0,7 кГц до 70,0 кГц. Под воздействием этих импульсов тока и высокого напряжения происходят процессы образования ионов в активной массе свинца, осыпавшейся с пластин, и в молекулах сульфата свинца, накопившегося в осадке электролита в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи 5, с последующим переносом образовавшихся ионов на поверхность отрицательных пластин. По мере восстановления активной массы свинца на поверхности отрицательных пластин и увеличения внутреннего тока в аккумуляторной батарее 5 блок восстановления 3 импульсами постоянного тока прямоугольной формы автоматически изменяет в заданных диапазонах частоту импульсов и их амплитуду, что обеспечивает равномерное распределение ионов на поверхности пластин в направлении от их нижних частей к верхним. Процесс восстановления продолжается до появления в аккумуляторной батарее 5 тока, превышающего ток, генерируемый в блоке восстановления 3 импульсами постоянного тока прямоугольной формы. Это состояние аккумуляторной батареи 5 достигается, как правило, при продолжительности воздействия импульсов тока не более двух часов. При появлении в цепи между аккумуляторной батареей 5 и блоком восстановления 3 импульсами постоянного тока прямоугольной формы обратного тока замыкающие контакты 7 блока управления 1 автоматически переключают цепь на блок зарядки 2 постоянным током, который выполняет полную зарядку аккумуляторной батареи 5 в соответствии с ее типом. Процесс зарядки, как правило, не превышает 20 часов, после чего устройство отключают от источника тока 4 и от клемм аккумуляторной батареи 5.
Пример исполнения 2.
Работа устройства, выполненного с датчиком температуры 8, аналогична ранее приведенному примеру. В отличие от него на аккумуляторную батарею 5 устанавливают упомянутый датчик 8, включенный в цепь, например, между положительными входами блока зарядки 2 и блока восстановления 3 и одноименным выводом источника тока 4. В случае, если в процессе восстановления или последующей зарядки аккумуляторной батареи 5 температура электролита превысит заданную величину, то посредством датчика температуры 8 блок управления 1 отключает цепь соответствующего блока 2 или 3 от источника тока 4, прерывая процесс. После понижения температуры электролита восстановление аккумуляторной батареи 5 может быть продолжено в соответствии с вышеприведенным первым примером.
Результаты экспериментальных исследований заявляемого технического решения подтвердили его работоспособность и получение заданного технического результата. В частности, при восстановлении аккумуляторных батарей типа 6СТ50, 6СТ75 и 6СТ90 с учетом их разного исходного состояния емкость была восстановлена на 92-98%, а ресурс увеличен в 1,5-1,7 раза.
1. Устройство для восстановления свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, содержащее блок управления и соединенные с ним блок зарядки постоянным током и блок восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы, при этом упомянутые блок зарядки и блок восстановления выполнены с возможностью соединения их входов с источником тока, а выходов с клеммами аккумуляторной батареи, отличающееся тем, что блок управления содержит реле обратного тока, включенное в цепи положительных входов блока зарядки постоянным током и блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы, упомянутый блок восстановления выполнен с возможностью генерирования однополярных импульсов тока не более 1,0 А с частотой от 0,7 кГц до 70,0 кГц, при этом реле обратного тока выполнено с возможностью переключения между упомянутыми цепями блока зарядки постоянным током и блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы при достижении на клеммах аккумуляторной батареи заданных параметров.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что реле обратного тока выполнено с возможностью переключения с цепи положительного входа блока зарядки постоянным током на соответствующую цепь блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы при достижении на контактах аккумуляторной батареи тока, равного току на выходе блока зарядки постоянным током, и противоположного переключения упомянутых цепей при достижении на контактах аккумуляторной батареи тока, превышающего ток на выходе блока восстановления импульсами постоянного тока прямоугольной формы.
