Предлагаемая в публикации схема предназначена для диагностики аккумуляторов путем измерения их внутреннего сопротивления (Rвн).
Данный параметр аккумулятора зависит от многих факторов, таких как: срока хранения после выпуска, температуры эксплуатации, качества электролита и пластин аккумуляторных банок.
При длительном хранении без эксплуатации или неправильной эксплуатации, на пластинах в результате химических процессов образуется сульфат свинца. В нормальных условиях – это легкие кристаллы, равномерно распределенные в пористой и хорошо проводящей ток активной массе. При последующем заряде такой сульфат свинца вновь легко переходит в двуокись свинца и свинец.
При глубоких разрядах активная масса пластин почти полностью переходит в сульфат свинца, причем в ряде случаев – в крупнокристаллическое состояние. В этом случае он плохо растворяется при заряде. Внутреннее электрическое сопротивление активной массы при этом резко возрастает. Сульфат полностью покрывает частицы проводящей активной массы, и прохождение тока через пластины прекращается. Кроме того, изменяется время достижения потенциала, при котором начинается газовыделение при заряде. Переход образовавшегося в пластинах адсорбированного сульфата в двуокись свинца и свинец в этих условиях не происходит, и аккумулятор теряет часть емкости, а при очень глубокой сульфатации – почти всю.
Причинами образования крупных кристаллов сульфата свинца могут быть систематические, чрезмерно глубокие разряды аккумуляторов, регулярные недозаряды, хранение аккумуляторов в полуразряженном состоянии длительное время, низкий уровень электролита, загрязненная поверхность, наличие поверхностно- активных органических веществ в электролите.
Диагностика степени сульфатации пластин аккумулятора посредством измерения внутреннего сопротивления, позволяет избавиться от крупных кристаллов и продлить срок эксплуатации. Классический метод измерения внутреннего сопротивления аккумуляторов заключается в измерении напряжения на аккумуляторе без нагрузки и под определенной нагрузкой. Таким методом проверяют техническое состояние аккумуляторов, используя так называемую «нагрузочную вилку». Измерения производятся по схеме, приведенной на рис. ниже.
Сначала измеряется напряжение аккумулятора без нагрузки, затем – при нажатой кнопке SB1. Нагрузка (Rн), как правило, выбирается на ток 10 или 20 А. Используя закон Ома, получим внутреннее сопротивление Rвн (сопротивлением шин прибора пренебрегаем):
Как видим, классический метод требует измерений и арифметических вычислений. В условиях большого количества аккумуляторов это утомительно.
Разработанная схема позволяет всего за 2 с произвести не только измерения, но и получить информацию о техническом состоянии аккумулятора. Метод измерения Rвн основан на сравнении опорного напряжения с напряжением нагруженного аккумулятора. Схема прибора представлена на следующем рисунке.
Он состоит из стабилизированного источника питания и схемы индикации с нагрузочным резистором. Источник питания обеспечивает на выходе DA1 опорное напряжение 12,8 В. Для точной установки этого напряжения служит R3.
Детали прибора распаяны навесным монтажом внутри корпуса на стойках. Кнопка SB1 должна выдерживать ток 10 А.
Шкалу стрелочного индикатора РA1 следует доработать. Ее нужно разделить на три части:
Первую треть отмечают зеленым цветом (от 0 до 0,1 Ом), т.е. перед эксплуатацией требуется небольшая подзарядка;
Второй сектор – желтый (от 0,1 до 0,2 Ом). В данном случае требуется зарядка аккумуляторов импульсными устройствами, т.к. в аккумуляторе имеется сульфатация, и простой зарядки недостаточно;
Сектор красного цвета (более 0,2 Ом) указывает на то, что аккумулятор сильно засульфатирован и не пригоден для дальнейшей эксплуатации. Для восстановления рабочих характеристик следует попытаться применить специальные присадки или зарядно-восстановительное устройство с двухполярными импульсами тока. В любом случае, после выполнения рекомендаций аккумулятор следует вторично продиагностировать.
Точность работы прибора определяется его калибровкой перед эксплуатацией. Для этого проводятся измерения классическим методом, по формуле 1 рассчитывается внутреннее сопротивление, и выставляется резистором R4 при нажатой кнопке SB1 на шкале стрелочного прибора РA1. Для этого не стоит тратиться на покупку нагрузочной вилки, просто нужно замерить напряжение на аккумуляторе любым вольтметром (тестером), а затем на 2 с подключить резистор R6 к выводам аккумулятора.
Резистор R6 для удобства эксплуатации следует намотать на заводской резистор типа ПЭВ-10 любого номинала нихромовой проволокой 1...2 мм. Концы нихромовой проволоки припаиваются к выводам резистора. Сопротивление получившегося нагрузочного резистора – 1,2 Ом.
Для подключения к аккумулятору от клемм прибора Х1 и Х2 выводятся изолированные многожильные провода сечением 4...6 мм^2. На концах закрепляются зажимы типа «крокодил», используемые в зарядных устройствах.
Для диагностики прибор подключается к аккумулятору. Свечение светодиода VD3 указывает на правильную полярность. Нажимается кнопка SB1 на 1...2 с, и снимаются показания индикатора.