Замена аккумуляторов шуруповерта Metabo. Часть 2

Рейтинг пользователей: / 3
ХудшийЛучший 
Проекты - Переделки

ШуруповертИтак, в прошлой раз шла речь о замене отслуживших свой срок элементов аккумулятора шуруповёрта на новые. Но старые мы выкидывать не будем, ведь у нас две аккумуляторных батареи, в каждой из которых по 10 NiCd элементов. Совершенно очевидно, что из двадцати старых можно выявить самые плохие (именнно из-за них весь сыр бор) и, удалив их, собрать второй сменный аккумулятор с меньшими затратами.

Все элементы в батарее соединены последовательно, следовательно, достаточно всего одного плохого элемента, чтобы он испортил всю кашу, и не дал закрутить нам тот самый саморез. Очень давно я хочу собрать небольшое устройство на МК, которое при подсоединении к аккумулятору/батарейке измеряло бы её внутреннее сопротивление, но пока что никак не могу это осилить. Можно, конечно, сделать это вручную, воспользовавшись мультиметром и резистором, но сейчас нам не так важно сделать абсолютную оценку этого параметра для каждого NiCd элемента, достаточно просто выявить и удалить (в мусорку не выкидываем, ведь NiCd элементы имеют токсичный кадмий, а несём в пункт сбора сего для утилизации).

Итак, берём мультиметр, ставим режим измерения постоянного тока, предел 2 вольта и просто замеряем ЭДС каждого элемента. У более-менее живого он будет в районе 1,2...1,4 вольта. Более-менее живые элементы откладываем в сторонку, чтобы собрать из них вторую сменную батарею. 

Не спешите нести на утилизацию элементы, которые показали 0....0,2в. Одной из приятных особенностей NiCd аккумулятора является его живучесть. NiCd аккумулятор можно разрядить практически до нуля, и потом после зарядки его емкость вернётся. С другими типами химических систем аккумуляторов такой фокус не пройдёт, свинцово-кислотный, например, при разряде ниже 1 вольта начнёт портиться (водно-аммиачный раствор трилона-Б не рассматриваем в домашнем применении), в нем начнётся процесс сульфации, который необратим.

В батарее у нас последовательно соединены между собой десять NiCd элементов, и в процессе эксплуатации может случиться так, что ЭДС некоторых не просто упадёт до нуля, но и станет даже отрицательной. И даже при таком раскладе NiCd аккумулятор всё ещё может быть живым. Поэтому далее делаем следующее: выставляем на лабораторном блоке питания ограничение тока в 2...3 ампера, выставляем напряжение примерно 1,4....1,5в и поочерёдно подключаем ЛБП к каждому якобы умершему элементу. Смотрим на показания тока и напряжения. У окончательно умершего элемента вы увидите, что ток практически максимальный, а напряжение в районе 0,1....0,3 вольта. В принципе, после такой проверки можете смело откладывать данный NiCd элемент в кучку «умерших», но... не спешите это делать!

Подключив ЛБП к элементу, подождите минут десять, и вы увидите что, некоторые элементы чудесным образом начали оживать, и показания тока на ЛБП уменьшаются, а показания напряжения увеличиваются. Если это так, то ждём, пока ток не упадёт до 30....100мА и откладываем такой элемент в стопку «живых». Удобно записать все результаты замеров на листочке, чтобы потом было удобно «расфасовать» результаты.

У меня одна сменная батарея оказалась в следующем состоянии: 7 элементов живые, 2  мёртвые и один сначала показался мертвым, но под током ЛБП ожил (ток упал с 2 ампер до 30мА буквально за 15 минут).

Итак, вы разобрали два сменных аккумулятора, отделили мух от котлет, и вроде бы осталось выбрать десяток самых лучших котлет и собрать из них второй сменный аккмумулятор шуруповёрта, но почему бы не зарядить/разрядить/зарядить в данный момент каждый аккумулятор в нормальном зарядном устройстве нормальным током? Ведь у нас теперь есть доступ к каждому аккумулятору, и нас не сковывает то, что они соединены в батарею последовательно.

metabo2Я использовал зарядное устройство LaCross, предназначенное для АА/ААА элементов систем NiCd и NiMh. В стандартные посадочные места наши пухлячки форм-фактора D-SC конечно же не влезают, а подпаиваться к зарядке как то не очень хотелось, поэтому поступаем просто: берём саморез с дюбелем, вкручиваем саморез в дюбель так, чтобы общая их длина была равна размеру АА-аккумулятора, облуживаем саморез и припаиваем к нему плюсовой провод. На минусовом делаем небольшую бобышку и паяльником вплавляем её в торец дюбеля. Ну всё, остаётся припаяться к аккумулятору и начать процесс заряда.

В процессе такого заряда мы заодно еще и сможем оценить оставшуюся ёмкость в элементах, дабы собрать батарею из максимально лучших.

Элементы, которые сначала казались как бы испорченными, а после теста ЛБП не совсем испорченными, просто так подключить к зарядке скорее всего не получится, т. к. напряжение на их клеммах быстро падает до нуля, и зарядка их просто не обнаруживает. Поступаем в этом случае просто: перед зарядкой подаём на такие аккумуляторы от ЛБП напряжение 1,4 вольта и ждём десяток минут. Но скорее всего эти элементы покажут самую низкую ёмкость.

metabo2В процессе разборки второй батареи появилась неплохая мысль, что совсем необязательно ломать все перемычки на всех элементах, возможно, что парочка еще живых уже будет соединена штатной пермычкой, нужно только сначала их все проверить. Чтобы не путаться, удобно их пронумеровать.

Соответственно, я не стал отламывать перемычки от элементов, показавших при замере ЭДС более 1 вольта.

Первый замер мультиметром показал, что 8 из 10 элементов имеют ЭДС 0 вольт, и два 1,25 и 1,23в. Что конечно не может не огорчить, ведь вполне возможно, что из 20 старых элементов не наберётся даже десяти живых... На рисунке верхняя цифра - это измеренная ЭДС сразу, нижняя - это ЭДС после зарядки всего блока в штатной зарядке шуруповёрта.

Втыкаем сменный аккумулятор в штатную зарядку на пару часов, после чего снова замеряем ЭДС на каждом элементе. К слову сказать, первый сменный аккумулятор (в котором все элементы мы меняли в прошлой статье) вообще отказывался заряжаться, о чём зарядное устройство заявляло красным мигающим сигналом (штатное зарядное устройство Metabo L60).

Общий итог: Из 20 элементов 8 штук сразу в сторону, они безнадёжны. Остаётся всего 12, из которых нам нужно 10. Смотрим, какие два показали меньшую ёмкость, и прогоняем их из нашей песочницы.

Хотите узнать как выглядит внутри цилиндрический NiCd аккумулятор, из чего он сделан и как работает? Это оффтоп, но он будет дополнением к теме.

Итак, любой аккумулятор - это, конечно же, пара пластин, погружённых в раствор электролита.

В нашем случае эти две пластины свёрнуты в рулон, что конечно же оптимально для цилиндрического элемента. Катод покрыт порошком гидрата закиси никеля, анод покрыт порошком гидрата закиси кадмия, между ними пористая прокладка, пропитанная гидроксидом калия. Пластины, для увеличения площади поверхности и улучшения рекомбинации кислорода и водорода, покрыты отверстиями. В общем-то, основных причины для ухудшения характеристик аккумулятора всего две: образование на электродах кристаллов, которые уменьшают площадь поверхности электродов, особенно на кадмиевом электроде (минусовой вывод), и порча электролита из-за изменения его химического состава, рассасывания электролита из пористого сепаратора на электроды.

Первая причина является следствием заряда не до конца разряженного аккумулятора, вторая появляется с течением времени, по сути являясь старением аккумулятора. Симптом первой причины - уменьшение ёмкости аккумулятора, симптом второй - повышение внутреннего сопротивления, хотя возникновение кристалллов так же увеличивает внутреннее сопротивление.

Работает аккумулятор так. При заряде на положительном электроде протекает реакция:

Ni(OH)2 + OH-NiOOH + H2O + e-

На отрицательном электроде при заряде протекает реакция:

Cd(OH)2 + 2e-Cd + 2OH-

При разряде на положительном электроде:

NiOOH + H2O + e-Ni(OH)2 + OH-

На отрицательном электроде:

Cd + 2OH-Cd(OH)2 + 2e-

Вот несколько эксклюзивных кадров специально для сайта «Простые устройства» внутреннего устройства аккумуляторов:

metabo2  metabo2   metabo2
 metabo2  metabo2

Ещё следует сказать, что NiCd аккумулятор с заниженной ёмкостью вследствие эффекта памяти, можно немного восстановить, произведя один или несколько циклов полного разряда-заряда. Я решил воспользоваться тем, что элементы аккумулятора ещё не спаивал вместе, и сделать цикл заряд-разряд-заряд повторно, дабы сравнить полученную ёмкость. Выбрал для этого элементы № 8, 10 и 9А, в итоге получил вот такие результаты:

№аккум. Первая ёмкость Вторая ёмкость
8 599 mA·ч 562mA·ч
10 727mA·ч 633mA·ч
625mA·ч 239mA·ч

Как говорится, без комментариев... Возможно, надо было ещё погонять циклы, но что-то мне подсказывает, что 4,5-летние аккумуляторы уже не хотят возвращать свою ёмкость. Поэтому выкидываем элементы № 8 и 9А, а из оставшихся спаиваем батарею.

На той самой бумажке, на который всё и паяется (так проще убирать со стола ), еще и нарисовал шпаргалку соединений батареи.

Шпаргалка
Наверное, по такой шпаргалке не очень удобно сразу представить все соединения на обоих сторонах (правая схема - это как бы рентгеновское отображение перемычек), поэтому я набросал более наглядную схему:

Схемка
Здесь розовые перемычки - это верхние, если смотреть на батарею сверху со стороны контактов, а зелёные - нижние. Синий кружок - это штатное расположение термодатчика.

 Обсудить на форуме (0 комментариев).

Добавить комментарий

Правила комментирования

Запрещается вводить оскорбительные тексты, использовать нецензурные выражения, публиковать экстремистские призывы, давать ссылки на сайты, не имеющие отношения к теме обсуждения. Все сообщения, нарушающие данные требования, будут удалены без уведомлений, а их авторы - заблокированы.
Незарегистрированные посетители не могут вводить ссылки, BB-коды и т.п., зарегистрированные - могут. Подробности о возможностях, доступных зарегистрированным посетителям, см. в разделе Помощь.


Защитный код
Обновить



Комментарии
Статистика
Просмотров:
mod_vvisit_counterСегодня466
mod_vvisit_counterВчера5407
mod_vvisit_counterНа этой неделе9287
mod_vvisit_counterНа прошлой неделе29120
mod_vvisit_counterВ этом месяце119387
mod_vvisit_counterЗа все время11344513

Ваш IP: 54.146.41.3
 , 
26 Апр. 2017