Спосіб відновлювального обслуговування акумулятора у складі батареї

Изобретение относится к области электротехники, в частности к обслуживанию химических источников тока и может быть использовано во всех о траслях промышленности, где эксплуатируются аккумуляторы. Известен аналогичный способ восстановительного обслуживания, описанный в "Пособии специалиста связи по эксплуатации химических источников тока". М., Военное издательство, 1984, с.75, при котором в засульфатированные аккумуляторы доливают выше обычного уровня дистиллированную воду, заряжают аккумуляторную батарею номинальным зарядным током до достижения зарядного напряжения около 2,4 В (на один аккумулятор), после чего прерывают заряд на 20-30 минут, а затем продолжают заряд при силе тока в 10 раз меньше номинального зарядного тока, заряд ведут до усиленного газовыделения, после чего вновь делают перерыв на 20 минут и повторяют воздействие уменьшенного зарядного тока несколько раз до достижения номинальной величины плотности электролита. Недостатком аналога является особо длительное время (до нескольких суток) для выполнения этой работы. Наиболее близким способом (прототипом) является описанный в авт.свид. СССР №1727179, кл. Η 01 Μ 10/44, опубл. В бюл.14 от 15.04.92, в котором восстановление аккумуляторной батареи - (АБ производят циклическим зарядом и разрядом, причем заряд осуществляется до заданного максимального напряжения на ее клеммах, а разряд - до заданного минимального напряжения Umin, при этом, с целью уменьшения времени восстановления, максимальное напряжение заряда выбирают в пределах 14,7... 15,3 В, а минимальное напряжение разряда в пределах Umin - 12,9 - 13,5 В. Общими признаками с заявляемым объектом является то, что на АБ воздействуют зарядом и разрядом, разряд производят до заданного минимального напряжения, а воздействие заряда ограничивают заданным максимальным напряжением. Недостатком прототипа является то, что он не позволяет обеспечить выравнивания равномерности работоспособности аккумуляторов в батарее, а также завершение заряда во всех аккумуляторах батареи одновременно при достижении максимально возможной (для данного состояния аккумуляторов) отдаваемой емкости, кроме того, с использованием этого способа возможно значительное накопление необратимых образований в составе активной массы положительных пластин, что происходит в самом начале воздействия зарядного тока. В основу изобретения поставлена задача создания способа восстановительного обслуживания аккумулятора в составе батареи, в котором изменением режимов воздействия токов, при минимуме затрат времени и энергоресурсов, достигается максимально возможная отдаваемая емкость, а также выравнивание равномерности работоспособности аккумуляторов и завершение заряда во всех аккумуляторах батареи одновременно при минимальной интенсивности накопления необратимых образований в составе активной массы положительных пластин и минимуме выделения токсических ве ществ. Поставленная задача решается тем, что в способе восстановительного обслуживания аккумулятора в составе батареи, включающем воздействие на аккумуляторную батарею зарядным и разрядным токами, причем разряд батареи производят до заданного минимального напряжения, а воздействие зарядного тока ограничивают заданной величиной зарядного напряжения, согласно изобретению воздействуют зарядным током, изменяющимся в пределах от 0,008 до 0,15 С10 до достижения величины зарядного напряжения на аккумуляторах 2,35...2,40 В, после чего разряжают аккумуляторную батарею ступенчато изменяющимся по величине силы разрядным током в пределах от 0,015 до 0.15 С10, в том числе, разряд первой ступени силой тока в пределах от 0,015 до 0,025 С10 проводят до достижения минимума разрядного напряжения на первом аккумуляторе Upmin = (E min + Uном )/2, разряд второй ступени производят при удвоенной силе тока первой ступени, а разряд третьей ступени при удвоенной силе тока второй ступени, при этом время воздействия разрядного тока на второй и третьей ступенях принимают равным одной четверти времени воздействия разрядного тока первой ступени, разряд четвертой ступени производят при величине силы разрядного тока в пределах 0,145...0,150 С10 до достижения на наихудшем аккумуляторе минимальной величины разрядного напряжения, равной минимальной величине разрядного напряжения при завершении 10-часового контрольного разряда установленной для данного типа аккумулятора, затем заряжают батарею при возрастании величины зарядного тока в пределах 0,008...0,15 С10 и последующем снижении до 0,008 С10, при этом производят замеры величинзарядного напряжения, плотности и температуры электролита каждого аккумулятора, регулирование величины силы зарядного тока при приближении к верхнему пределу и при снижении производят таким образом, чтобы величина зарядного напряжения на аккумуляторе не превышала максимального значения величины зарядного напряжения, установленного для данного типа аккумулятора при завершении заряда с использованием нормального тока, уменьшенной на 0,20...0,25 В, а заряд останавливают, как завершившийся, при достижении всеми аккумуляторами плотности электролита, не ниже номинальной и появлении гиперболического характера приращения температуры электролита, хотя бы в одном из аккумуляторов батареи, где С10 - величина номинальной емкости аккумулятора, А-ч; Umin ~ величина заданного минимального разрядного напряжения на первом аккумуляторе, В; Εmin - наименьшая величина ЭДС из всех аккумуляторов батареи, полученная при замере перед началом воздействия зарядного тока, В; Uном - величина номинального напряжения аккумулятора, В. Сущность изобретения заключается в том, что воздействием на аккумуляторную батарею зарядным током, изменяющимся от 0,008 до 0,15 С10, представляется возможным провести заряд при превышении величины зарядного напряжения над величиной ЭДС аккумулятора не более 0,15...0,20 В в течение не менее 95% времени зарядного процесса. За счет этого, как свидетельствуют данные Центра научных исследований фирмы "Варта-блок" (см.доклад доктора Дитриха Берндта "Конструктивный уровень и технологические границы применения герметичных батарей, сравнение закрытых и герметичных батарей" - Информационные дни в Эрланге, 15 марта 1993 г.) представляется возможным провести заряд при минимальном накоплении стехиометрического кислорода и при минимально возможных: величине зарядного напряжения, интенсивности увеличения поляризации, интенсивности увеличения температуры электролита и газовыделения, что, в целом, позволяет избежать интенсивного окисления поверхностного слоя материала элементов аккумулятора, а также интенсивного накопления необратимых образований в составе положительной активной массы, например в виде окисла свинца -РbО (высшего оксида что, обычно, происходит во всех существующих способах заряда. Воздействие: разрядного тока в пределах 0,015...0,15 С10, с использованием четырехступенчатого изменения величины разрядного тока позволяет при разряде накопить в составе активной массы пластин электродов максимально возможное количество мелкозернистого сульфата свинца, из которого при последующем заряде представляется возможным получить активную массу, с высокой объемной пористостью, за счет чего обеспечивается существенное (в 1,2...1,25 раза) повышение отдаваемой емкости (В.С.Дубихина. Зависимость срока службы свинцового аккумулятора от режима разряд при эксплуатации. М., "Энергетическая промышленность". Сер. Химические и физические источники тока, 1983, вып. 3(90), с.20-21). Принятие решения о завершении заряда по данным гиперболического характера приращения температуры электролита, хотя бы в одном из аккумуляторов, позволяет предотвратить воздействие побочных явлений, обычно наблюдающихся при перезаряде, за счет чего представляется возможным исключить интенсивное окисление поверхности решеток положительных пластин и оплывание активной массы, нередко наблюдающееся во всех известных способах заряда. Завершение заряда во всех аккумуляторах батареи одновременно обеспечивается за счет проработки активной массы, как нижней части отрицательных пластин, так и верхней части положительных пластин. Минимум затрат электроэнергии подтверждается отсутствием интенсивного роста температуры электролита и других побочных процессов, протекающих при заряде с использованием всех известных способов, минимум затрат времени обеспечивается за счет исключения технологических перерывов, обычно требующихся для охлаждения электролита при достижении максимально установленного предела температуры электролита аккумуляторов. Выравнивание равномерности работоспособности аккумуляторов обеспечивается за счет устранения любых образований - продуктов разряда, при недопущении интенсивного накопления необратимых образований. Минимум выброса токсичных веществ подтверждается отсутствием интенсивного газовыделения. Зависимости, приведенные в изложении сущности, величины токов заряда и разряда, временные интервалы и условия прекращения воздействия токов, получены эмпирическим путем. Примером конкретного выполнения способа может служить работа по восстановительному обслуживанию аккумуляторной батареи 2СК-16, состоящей из 130 аккумуляторов номинальной емкости 1152 А-ч номинального напряжения 2,0 В, номинальной плотности электролита 1,20 Г/см 3 при 20°С. Для этого типа АБ максимальная величина зарядного напряжения аккумулятора при завершении заряда нормальным током установлена 2,70 В. Замеряли величину ЭДС (Е),В каждого аккумулятора. При замерах установили, что наименьшая величина ЭДС наблюдается в аккумуляторе №63 (E63 = 2,04 В). Воздействовали на батарею зарядным током при начальной величине силы тока 10 А (0,0087 С10) с пределом регулирования при повышении силы тока до 172А (0,15 С10). По истечении времени 5 часов от начала заряда установили, что на аккумуляторах достигнута величина зарядного напряжения 2.35...2.40 В, на основании чего приняли решение о переходе на разряд. Разряд проводили при четырехступенчатом изменении величины силы разрядного тока, в том числе - первой ступени - 20 А (0,017 С10), при этом, до достижения величины разрядного напряжения на наихудшем аккумуляторе №63 Upmin - (Emin + Uном )/2 - (2,04 + 2,00)/2 = 2,02 В, разряд на первой ступени проходил 4 часа 20 мин, - вторую ступень и третью ступень, соответственно, при IР2 = =2I p1 = 40 и Iр3=2I Р2 = 80А, по времени проводили по времени равном 1 /4 времени течения разряда первой ступени, т.е. по 1 часу 5 минут. Разряд четвертой ступени проводили при величине силы разрядного тока 172 А(0,15 С10), при этом, до величины 1,8 В, которая установлена как минимальная для данного типа аккумуляторов при проведении контрольного 10-часового режима разряда, наихудший аккумулятор №63 разряжался 55 минут от начала воздействия силы тока четвертой ступени. После завершения разряда, проводили заряд. Величину зарядного тока регулировали от 10 А до 172 А и снижали до 10 А. Контролировали величины зарядного напряжения, плотности и температуры электролита. По истечении 12 часов 20 минут воздействия заряда при достижении плотности электролита не ниже номинальной и при зарядном напряжении на всех аккумуляторах батареи в пределах 2,45...2,50 В, установили наличие гиперболического характера приращения температуры электролита в аккумуляторе №5, на основании чего остановили заряд, как завершившийся. Гиперболический характер приращения температуры электролита в аккумуляторе №5, установили по сопоставлению данных величин замеров температуры электролита, производящихся 1 раз в 30 минут, при этом, получали данные: Приращения температуры составили за время t...t+0,30 - 1,0°С, а за t+0,30...t+1,00 -1.5°С. Эффективность способа заключается в том, что при одноразовом использовании обеспечивается возможность увеличения отдаваемой емкости в 1,15...1,25 раза и повышение величины остаточного запаса ресурса в 1,2...1,4 раза, а при использовании с самого начала службы и до полной наработки ресурса представляется возможным увеличить срок службы аккумуляторной батареи в 2,5...3 раза.