Особенности эксплуатации щелочных аккумуляторных батарей

Типы аккумуляторов Номинальная емкость, А-ч Номинальное напряжение, В
НК-28 28 1,25
НЖ-22 22 1,25
НК-55 55 1,25
НЖ-45 45 1,25
НК-80 80 1,25
НЖ-60 60 1,25

В условном обозначении типа аккумулятора буквы означают электрохимическую систему аккумулятора:

  • «НК» — никель-кадмиевая;
  • «НЖ» — никель-железная;
  • Цифры после букв — номинальную емкость аккумулятора в ампер-часах.

Введение в эксплуатацию аккумуляторов и батарей, не бывших в эксплуатации или хранившихся в разряженном состоянии без электролита:

  • Перед пуском в эксплуатацию аккумуляторы, как единично работающие, так и комплектуемые в батареи, подвергнуть растренировке с целью получения номинальной емкости;
  • С поверхности аккумуляторов и батарей удалите чистой ветошью пыль и соль, проверьте правильность последовательного соединения аккумуляторов в батарее и плотно затяните гайки межэлементных соединений. Следы ржавчины на деталях, не покрытых лаком, снимите ветошью, смоченной в керосине;
  • Аккумуляторы залейте электролитом, дайте постоять не менее 2 ч (для пропитки пластин) и проверьте вольтметром напряжение на каждом из них. В случае отсутствия напряжения на аккумуляторе оставьте его еще на 10 ч, после чего вновь проверьте напряжение. В случае отсутствия его — аккумулятор замените;
  • После 2-часовой пропитки проверьте уровень электролита над пластинами аккумуляторов, который должен быть не менее 5 и не более 12 мм над краем пластин.

Строгое соблюдение уровня электролита (не более 12 мм) требуется для предупреждения выплескивания электролита из аккумулятора во время заряда.

Примечание. Для уменьшения уровня электролита в аккумуляторе пользуйтесь резиновой грушей.

После установления уровня электролита аккумуляторам сообщите три тренировочных цикла токами согласно таблице.

Типы аккумуляторов Заряд Разряд
Время, ч Ток, А Ток, А Конечное напряжение, В
НЖ-22 6 5,5 2,8 1,0
НК-28 7,0 2,8
НЖ-45 11,2 5,5
НК-55 14,0 5,5
НЖ-60 15,0 8,0
НК-80 20,0 8,0

Напряжение в конце разряда должно быть не менее одного вольта на худшем аккумуляторе. Если отданная емкость будет не ниже номинальной, аккумуляторы могут быть пущены в эксплуатацию.

Примечание. Рекомендуется для улучшения качества аккумуляторов перед пуском в эксплуатацию сменить электролит на свежий.

Иногда аккумуляторы после длительного бездействия имеют временное снижение емкости. В этих случаях после контрольного цикла дайте заряд нормальным режимом, а разряд производите в течение восьми часов при постоянной силе тока, не обращая внимания на напряжение аккумуляторов.

В конце разряда нормальную силу тока поддерживайте с помощью внешнего источника тока. Для этого аккумуляторы подключите к зарядному агрегату так, чтобы положительный полюс аккумулятора был соединен с минусом зарядного устройства, а отрицательный — с плюсом. После такого глубокого разряда дайте заряд током нормального режима в течение 16 ч и аккумуляторы направьте в эксплуатацию. Последующие заряды производите в течение 6 ч нормальным током в каждой батарее.

Характеристики щелочных аккумуляторных батарей

Щелочной аккумулятор можно зарядить самостоятельно.

Рассматриваемые источники питания отличаются следующими характеристиками:

  1. Компактные размеры. Это позволяет уменьшить массу изделия.
  2. Средний срок службы. При правильном использовании АКБ выходит из строя через 3 года. Эксплуатация в экстремальных условиях снижает этот показатель до полутора-двух лет.
  3. Чувствительность к низким температурам. Если этот показатель составляет -15°С и ниже, емкость АКБ начинает уменьшаться на 0,4% на каждый градус.
  4. Низкий КПД. Чаще всего этот параметр составляет 50-55%.
  5. Возможность приема разных напряжений при зарядке. Подача 1-1,75 Вольт позволяет восстановить номинальную мощность без перегрева корпуса.

Конструкция алкалиновой батарейки

Размер цилиндрического элемента аналогичен размеру элемента марганцево-цинковой системы с солевым электролитом. Однако между устройством алкалиновых и солевых источников тока есть некоторые различия: алкалиновые батарейки отличаются вывернутой конструкцией. В элементе питания, где присутствует щелочной электролит, цинк находится в порошкообразном состоянии. В связи с этим, цинковый стаканчик заменяют стальным никелированным цилиндрическим корпусом, служащим токоотводом электрода со знаком «+».

В активном состоянии происходит прессование положительного электрода к внутренним стенкам корпуса. В щелочной элементе, как правило, есть возможность размесить большее количество активной массы положительного электрода, нежели в солевом аналоге такого же размера. Так, в щелочной батарейке типа D может быть расположено 35–40 г диоксида марганца. Солевой элемент питания подобного типоразмера вмещает не более 25–30 г электролита.

Сепаратор предварительно пропитывают электролитом, а затем вставляют во внутреннюю полость, заполненную активной массой анода. Сепарационным материалом может выступать гидратцеллюлозная плёнка или какой-нибудь нетканый полимерный материал.

По оси химического источника тока размещают токоотвод (из латуни) катода, а в полость между латунным токоотводом и сепарационным материалом вводят анодный состав, состоящий из цинкового порошка. Важно, чтобы перед этим цинковый порошок был пропитан загущённым электролитом.

На производстве нередко в качестве электролитов используют щелочи, заранее насыщенные цинкатами. Такая мера снижает расход щелочи на начальном этапе эксплуатации. Помимо этого, присутствующие цинкаты в электролите тормозят развитие коррозионного процесса.

Как зарядить щелочной аккумулятор?

Стандартные режимы зарядки, рекомендованные производителями аккумуляторов

Заряд Ni─Cd аккумуляторов в стандартном варианте ведётся током 0,1*С в течение 14─16 часов. В этом случае «С» — это номинальная ёмкость батареи. Заряжать аккумуляторы можно при температурах в интервале 0─50 градусов Цельсия. Рекомендуемый интервал температур 10─40 С, когда заряд протекает особенно эффективно. Чем температура окружающей среды ниже, тем при более высоком напряжении проходит процесс в конце зарядки (ориентировочно около 1,7 вольта). Если температура ОС ниже 0 градусов аккумуляторные батареи должны заряжаться токами примерно 0,02 С.

Существуют серии щелочных аккумуляторов, которые разработаны для быстрой зарядки. Для них могут устанавливаться большие токи заряда. При этом они разогреваются на первоначальном этапе, улучшая условия заряда. Режим ускоренного заряда, называемый гальваностатическим, стал использоваться после некоторых модификаций аккумуляторных батарей.

В результате доработок появились аккумуляторы с плотными рулонными электродами небольшой толщины. Кроме того, были разработаны методы контроля процесса при ведении зарядки на большой скорости. На базе этого были разработаны и выпущены всевозможные электронные зарядные устройства, позволяющие вести процесс ускоренной зарядки под полным контролем.

Так, что сейчас львиная доля щелочных аккумуляторов, продаваемых на рынке, позволяет вести ускоренный зарядку. В большинстве случаев ток составляет 0,3 С. Контроль ведётся, в том числе, по времени (до 4 часов). При ускоренной зарядке контроль окончания процесса и снижение перезаряда выходят на первый план.

Это обусловлено тем, что быстрый заряд приводит к быстрому увеличению давления в батарее при окончании процесса. Это обусловлено тем, что при постоянном поглощении кислорода на отрицательном электроде, скорость его образования на положительном возрастает. Что касается разрядной ёмкости батарей при быстрой зарядке, то она остаётся аналогичной при заряде током 0,1*С. Подробнее о зарядке Ni─Cd аккумуляторов можно прочитать в статье по указанной ссылке.

В принципе, современные щелочные аккумуляторы с рулонным типом электродом могут быть заряжены за один час. Но при этом в зарядном устройстве должны быть предусмотрены различные методы контроля. Ускоренная зарядка разрешена при температуре 5─50 С, а рекомендованные значения 10─40 С.

Читайте также  Виброплита своими руками чертежи

Следует сказать, что большинство современных щелочных аккумуляторов могут выдержать перезаряд стандартным током без выхода из строя (ток не более 0,1*С). Так, что их можно ставить на зарядку даже если в них есть остаточная ёмкость. Однако такая зарядка в постоянном режиме сокращают их срок эксплуатации.

Так, что если вы не уверены в полной разрядке щелочного аккумулятора, то перед установкой его на заряд, нужно провести разрядку до напряжения 1 вольт (речь идёт об одном элементе). Процесс несколько удлиняется, но такая методика способствует сохранению аккумуляторных батарей. Подробнее о том, как заряжать Ni-MH аккумуляторы, читайте в материале по ссылке.

У некоторых аккумуляторных батарей имеется индикатор, показывающий данные о степени заряда. Эти данные основываются на напряжении либо на балансе разрядной и зарядной ёмкости. Точность вычислений в этих случаях небольшая и индикатор редко показывает реальную степень заряженности. Об индикаторе заряда аккумулятора для автомобиля можно прочитать по ссылке. Он имеет другой принцип действия, нежели у щелочных АКБ.

Точность степени заряда по напряжению щелочных аккумуляторов определить достаточно сложно до того момента, пока они не выберут 80─90 процентов ёмкости. А до этого момент напряжение меняется мало. Кроме того, на уровень напряжения может оказывать воздействие температурные условия, меняющиеся в процессе циклирования батареи.
При контроле степени заряда по балансу ёмкостей следует понимать, что их оценка довольно проста, но значение коэффициента отдачи может меняться в широких пределах. Коэффициент зависит от температуры ОС, нагрузочного тока, от возраста аккумулятора.

Есть и другой подход к зарядке щелочных аккумуляторов. Когда неизвестна остаточная ёмкость, то аккумуляторной батарее отдают энергии ровно столько, сколько потребуется для полной зарядки аккумулятора. При этом не берётся в расчёт степень деградации аккумулятора. Здесь проблема в том, что как точно оценить состояние аккумулятора, и сколько ему нужно сообщить энергии для полной зарядки.

При заряде герметичных щелочных аккумуляторов должны контролироваться следующие параметры:

  • напряжение;
  • температура;
  • внутреннее давление.

На графиках ниже можно видеть изменения всех этих параметров в процессе зарядки герметичной никель─кадмиевой аккумуляторной батареи.

Изменение напряжения при заряде щелочного аккумулятора

«Прокачка» щелочных аккумуляторов

#1 Demos

Рулевой 1-го класса

  • Офицер
  • 502 сообщений
    • Из: Санкт-Петербург
    • Судно: Л-6
    • Название: Лилия
    • Наверх
    • Ответить
    • Цитата

    #2 владимир т 903

  • Пассажиры
  • 31 сообщений
    • Из: togliatti
    • Судно: мсп
    • Наверх
    • Ответить
    • Цитата

    #3 Demos

    Рулевой 1-го класса

  • Офицер
  • 502 сообщений
    • Из: Санкт-Петербург
    • Судно: Л-6
    • Название: Лилия
    • Наверх
    • Ответить
    • Цитата

    #4 gawr

    Рулевой 2-го класса

  • Основной экипаж
  • 204 сообщений
    • Из: S-Petersburg
    • Судно: пока — байдарка

    В двух словах проблема в следующем. Имеется пара аккумуляторов НК-80, доставшихся по наследству. После полного заряда держат напряжение около 1,5 дней (навигационные огни, подсветка компаса, GPS, рация, радио, периодический свет на штурманке). Бывалые в нашем яхт-клубе советуют произвести «прокачку» аккумуляторов. В чём она заключается:
    1. сливаем старый электролит
    2. промываем банки водой до «чистой воды»
    3. заливаем новый электролит
    4. три раза минимум проводим циклы разряда/заряда, причем разряд 20А/12 часов — при этом каждый час проверяем напряжение каждой банки, при достижении 1В выключаем из цепи банок, продолжаем разряжать. Заряд всей цепи банок 20А/12 часов
    Что думаете, коллеги?
    ПС. К сожалению, образование у меня гуманитарное, но всё-таки мне непонятно сразу одно — ёмкость 80 ампер-часов, следовательно 20А он же рязрядится «в ноль» за четыре часа.

    Сообщение отредактировал gawr: 26 января 2005 — 11:11

    • Наверх
    • Ответить
    • Цитата

    #5 Demos

    Рулевой 1-го класса

  • Офицер
  • 502 сообщений
    • Из: Санкт-Петербург
    • Судно: Л-6
    • Название: Лилия

    диск не забрал — свободное время трудно предсказуемо

    • Наверх
    • Ответить
    • Цитата

    #6 владимир т 903

  • Пассажиры
  • 31 сообщений
    • Из: togliatti
    • Судно: мсп

    Где-то в инете вычитал, что для разрядки аккумуляторов можно использовать зарядник — только «+» кидать на «-» и наоборот соответственно. Что думаете, коллеги? Кто-нибудь пробовал?

    • Наверх
    • Ответить
    • Цитата

    #7 027

    Рулевой 1-го класса

  • Пассажиры
  • 418 сообщений
    • Из: Волгоград
    • Судно: Кильблок

    Упаси вас боже зарядник переполюсовать, если в нем нет хорошей зашиты по току! Какие к черту десятки ом!

    2 Demos: насчет промывки и замены электролита gawr вам в принципе верно ответил. Хотя лучше, конечно, контролировать плотность ареометром.
    Уточню, только, что ток разряда не очень важен, примерно 1/10 емкости. Гдето 6-10 в вашем случае. Удобнее всего нагружать на лампочки, как и советует gawr. Они обладают свойством несколько стабилизировать ток пни снищении напряжения. Лампы можно использовать обыкновенные, не только галогенки. Бесплатный вариант. Пойти в гаражи и попросить лампы от фар с перегоревшей спиралью — обычно дохнет одна, ближнего или дальнего света, а вторая целая.
    А вот время заранее неизвестно — при первой тренировке оно может быть существенно меньше емкости деленноя на ток разряда. Нужно посматривать на свечение лампы-нагрузки и контролировать периодически напряжение на каждой банке. Те, на которых 0,8. 1 В, убирать, если на других 1,2. А эти оставшиеся разряжать отдельно до тех же 0,8. 1 вольта. Если прозеваете и упадет до 0,4. 0,5 — ничего страшного, никелевые аккумуляторы это переносят спокойно.

    Заряжать током 1/4 емкости (20А в вашем случае) ШЕСТЬ часов. Не 4, не 20, а шесть!

    Засекайте время разряда. Если при 8 апмерах начального тока (на лампы) батарея равномерно (по банкам) сядет до 10 вольт за 8-9 часов, то для стареньких НК-шек это неплохой результат.

    Особенности конструкции и принцип работы алкалиновой батарейки

    Выбор подходящего элемента питания зависит от прибора, в котором вы его будете использовать. Одним из самых популярных вариантов являются алкалиновые или, как ещё их называют, — щелочные батарейки. Они подходят к большинству приборов, долго служат, при этом имеют доступную стоимость.

    Внешне они не отличаются от прочих разновидностей, например, солевых источников тока и представляют собой «бочонок» разного диаметра. Но между солевыми и щелочными элементами питания есть одно конструктивное отличие: алкалиновые имеют «вывернутую» конструкцию.

    Внутри устройства располагается цинк, находящийся в порошкообразном состоянии. Поэтому стаканчик из цинка, который используется в солевых моделях, здесь заменяют на никелированный корпус. Он не только удерживает цинковый порошок, но и выступает в роли положительного контакта.

    Во время работы положительный электрод примыкает к стенкам металлического корпуса. Кроме того, конструкция изделия позволяет разместить больше диоксида марганца, чем используется в солевых источниках питания. Поэтому они отличаются более длительным сроком эксплуатации.

    Внутри корпуса располагается сепаратор, пропитанный электролитом. Чаще его изготавливают из гидроцеллюлозной плёнки.

    В центральной части изделия находится токоотвод катода. Между ним и сепаратором помещают анодное вещество, роль которого играет порошок из цинка. Главное, чтобы порошок был пропитан специальным загустителем.

    Справка. Щелочной электролит значительно увеличивает срок работы элементов питания — во время эксплуатации он расходуется экономнее, чем это происходит в солевых батарейках.

    Принцип работы устройства впервые был описан итальянским физиком Вольтом в 1782 году. Он смастерил гальванический элемент, в котором анод из цинка и катод из меди были помещены в кислотную среду. В результате химической реакции образовался электрический ток.

    Читайте также  Лебёдка своими руками

    К достоинствам устройства можно отнести:

    • длительный срок хранения;
    • удельная ёмкость алкалиновых источников тока в два раза превышает аналогичную характеристику у солевых моделей;
    • можно использовать в технике с любым показателем энергозащиты;
    • не восприимчиво к колебаниям температуры.

    Области применения

    Они могут использоваться для заправки аккумуляторных батарей различной ёмкости и вольтажа. Такие изделия широко используются в следующих областях:

    • Системы сигнализации.
    • В качестве стартерных батарей для военной техники.
    • Резервные источники питания для пассажирских вагонов, троллейбусов и трамваев.
    • В качестве тяговых устройств для мощных электроустановок.

    Компактные батареи с щелочным электролитом могут применяться также в электроинструменте, различных гаджетах и детских игрушках.

    Кроме применения в аккумуляторных батареях щелочной электролит может быть использован для меднения стали. Такой метод является одним из самых эффективных для покрытия медью других металлов.

    Аналогичные щелочные смеси можно сделать для цинкования. Наиболее часто таким образом покрываются цинком изделия, имеющие сложные геометрические формы.

    Для этого прежде всего следует убедиться в том, что между пластинами аккумулятора нет короткого замыкания. Затем надо заменить электролит сульфатированного аккумулятора раствором серной кислоты плотностью 3-5° по Боме и поставить аккумулятор под зарядку током от четверти до половины величины максимального зарядного тока, нормального для данного аккумулятора.

    Зарядка продолжается до тех пор, пока плотность электролита не перестанет повышаться. Разряжать и заряжать аккумулятор придётся неоднократно, пока пластины не примут свой нормальный цвет.

    Как продлить жизнь батарейке?

    Обычные солевые батарейки плохо работают в условиях жары и мороза. Поэтому нет смысла использовать их в такую погоду. Это связано с тем, что электролит имеет свойство замерзать или переходить в газообразное состояние, что существенно снижает его проводимость.

    Севшая батарейка будет работать еще некоторое время, если ее немного помять плоскогубцами. Только нужно быть осторожными, чтобы не повредить корпус, иначе электролит потечет и испортит устройство.

    Реагентам свойственно сбиваться в комки. Это не позволяет им вступать в реакцию. Чтобы помочь процессу, постучите батарейкой о твердую поверхность. Еще процентов 5-7 ее мощности у вас получится вытрясти.

    Не все знают, что популярная батарейка алкалиновая АА, как и другие элементы питания, может саморазряжаться. Поэтому всегда нужно обращать внимание на дату производства. Старые батарейки имеют короткий срок службы.

    Нельзя смешивать разные типы гальванических элементов. От этого они существенно теряют заряд. Также это произойдет, если к севшим батарейкам добавить свежие.

    Гальванические элементы плохо работают в холоде и быстро теряют заряд. Перед установкой погрейте их в руках. Это вернет им прежнюю емкость.

    Теперь вы знаете, что на вопрос, можно ли заряжать алкалиновые батарейки, ответ отрицательный. Зато можно существенно продлить их жизнь, соблюдая правила эксплуатации. Касательно именно этого вида батареек есть еще одна хитрость: используйте два комплекта элементов. Когда один начнет терять свой заряд, замените его на другой и дайте отдохнуть.