Приобретённые пять, да даже и десять, лет назад шуруповёрты остаются вполне работоспособным инструментом, чего нельзя сказать про их аккумуляторы – они практически перестают держать заряд и доставляют массу хлопот. К сожалению, купить оригинальный, или аналогичный, аккумулятор обычно не представляется возможным. Чтобы не выкидывать вполне исправный девайс, можно предпринять попытку по замене банок аккумуляторов.
Почему выходят из строя аккумуляторные батареи
Приобретённый десятилетие назад инструмент обычно снабжался так называемыми никель-кадмиевыми аккумуляторами, обозначаемыми как NiCd. Это сменный источник питания постоянного тока, роль электролита в котором играет щёлочь – гидроксид калия, в этом случае представляющий собой не жидкость, а влажную пасту. Кстати, она способна замерзать при температуре –30 0С. Электролит находится между двух электродов – анода и катода, представляющих собой металлическую сеточку с нанесёнными на неё солями никеля (катод), а также кадмия (анод). Эти две сеточки свёрнуты в рулон и уложены в цилиндрическую металлическую ёмкость (обычно алюминиевую), внешний диаметр которой 23 мм.
Никель кадмиевые аккумуляторы при идеальных условиях эксплуатации (стабильная температура 20 0С, например) могут оставаться работоспособными в течение 20-25 лет. Однако существует ряд факторов, снижающих этот параметр.
- Эксплуатация NiCd аккумуляторов при чрезмерно низких или высоких температурах приводит к потере электропроводящих свойств электролита. Попросту говоря, паста высыхает и становится твёрдой.
- Превышение допустимого числа циклов заряд-разряд. Для аккумуляторов этого типа оно равно тысяче (максимально). Всякая зарядка, как и зарядка, разрушает материал анода и катода, поскольку генерируемые ими ионы являются их частью, хотя и микроскопической.
- Эффект памяти аккумулятора. Свойственен только для NiCd источников постоянного тока. Заключается он в том, что если уровень накопленных ионов достигает критического уровня, то кристаллы на аноде и катоде начинают расти. В обычном виде их совокупность похожа на пемзу со множеством маленьких пор. Это увеличивает площадь материала в десятки тысяч раз по сравнению с гладкой поверхностью. При росте кристаллов поры закрываются, площадь поверхности уменьшается. Это ведёт к уменьшению количества накапливаемого электричества – снижению ёмкости аккумуляторной батареи. Рост кристаллов начинается в том случае, если вы не разрядили его полностью и поставили заряжаться снова. Так бывает, если шуруповёрт перестаёт хорошо тянуть. В принципе, можно снизить ёмкость даже нового NiCd аккумулятора до нуля, если повторно воткнуть его в зарядник через пять минут после начала работы или забыть там на ночь.
Все вышеперечисленные факторы ведут к тому, что внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается, он перестаёт отдавать ток в положенном объёме. У новых источников питания эта величина не превышает 0,01 Ом, а у полностью вышедших из строя она может достигать и десятых долей Ома. Однако измерить её не так-то просто, поскольку эта величина является динамической, вычисляется она только в ходе натурного эксперимента с использованием эталонной нагрузки.
Как проверить аккумулятор на практике
Итак, ваш инструмент «сдыхает» буквально за несколько минут даже после полного цикла зарядки, вы уже готовы выкинуть испытанный шуруповёрт и отправиться покупать новый? Попробуйте обойтись малой кровью и проверить свой аккумулятор. Возможно, дело не так уж и плохо. Для опытов используйте универсальный тестер, так называемую цешку.
Для проверки корпус батареи надо вскрыть. Внутри него вы увидите пачку цилиндрических аккумуляторов, похожих на батарейки типоразмера АА. В крайнем случае ААА. Это так называемые банки. Если они не залиты смолой или иным диэлектриком, их можно разъединить и проверить каждый в отдельности. При полной зарядке каждая банка NiCd аккумулятора даёт 1,2 вольта. Если это не так, можете её смело выкинуть. При совпадении номинала подключите к ее полюсам на 10-15 секунд резистор сопротивлением 100 Ом. Измерьте напряжение снова. Если оно ниже вольта – то банку в утилизацию (никель-кадмиевые аккумуляторы нельзя выбрасывать в бытовой мусор, в них яд).
Ревизия банок даст вам ответ – можно ли поменять их часть или лучше все. Однозначно можно сказать, что если неисправных банок более половины, то лучше менять их полностью. На какие? Об этом ниже.
Решение проблемы
Наличие яда в никель-кадмиевых аккумуляторах подвигло инженеров-электротехников на создание им подобных, но безопасных. Называются они никель-металлогидридные и обозначаются NiMH. Конструкция и размер этих батарей абсолютно идентичен NiCd и так называемым пальчиковым батарейкам, на корпусе которых пишут АА. Этот типоразмер носит и другое обозначение – Sub S. Его диаметр 23 мм при длине 43 мм.
Отличаются NiMH аккумуляторы лишь материалом анода. Вместо кадмия в нем используется сплав никеля с лантаном или с литием. Напряжение одной банки всё то же – 1,2 вольта. Но вот удельная энергетическая плотность никель-металлогидридных больше. Её величина 70 Вт*час на килограмм веса. Для сравнения: у никель-кадмиевых аккумуляторов это значение не превышает 50 Вт*час на кг.
В худшую сторону NiMH аккумуляторы отличаются лишь числом циклов заряд-разряд. Оно несколько меньше – не более восьмисот. При этом феноменом памяти они не обладают, их можно втыкать в разрядник когда угодно. Кроме того, такие источники постоянного тока не рекомендуется хранить разряженными. Вот этот момент вы должны учитывать – если раньше шуруповёрт мог пролежать в кладовке год, то с NiMH аккумуляторами вы должны вспоминать о нём хотя бы раз в квартал. А всё потому, что они теряют пятую часть накопленного заряда через несколько дней после наполнения. И десятую часть от оставшегося (это геометрическая прогрессия получается) каждый последующий месяц.
Способы соединения аккумуляторов
После потрошения и раздела его на банки, у вас возникнет два вопроса: где взять замену и как соединить приобретённые элементы. С первым не будет никаких проблем. Одинарные NiMH аккумуляторы типоразмера АА продаются в любом магазине электротоваров. Их применяют для питания различных девайсов. Например, малогабаритных фотоаппаратов.
Соединить банки так же не слишком сложно. Во-первых, у вас останутся все клеммы от старого аккумулятора. Во-вторых, способов соединения всего два:
1. Последовательно.
2. Параллельно.
Последовательное соединение источников постоянного тока заключается в присоединение минусовой клеммы предыдущего к плюсовой последующего. Свойством этого соединения является то, что напряжения всех банок суммируется. Например, если вам надо получить номинальное напряжение 12 вольт, то соедините последовательно десять банок по 1,2 вольта. Для питания шуруповёртов 14,4 вольта вам понадобится 12 банок, соединённых последовательно. Если вы используете аккумуляторы, например, Daewoo 2300 mA*час, то общая ёмкость созданной батареи получится 2,3 А*час. В реальности это значение меньше – не более 2 А*час, но это больше, чем у стандартной NiCd батареи – её ёмкость не выше 1,2 А*час.
При параллельном соединении банок – минус к минусу, плюс к плюсу – суммируется не напряжение, а ёмкость. Ещё одним положительным моментом является то, что ток, текущий через параллельно соединённые банки, делится поровну между ними. Снижение силы тока позволяет уменьшить его нагрев и увеличить срок его службы.
Однако соединять все банки параллельно нерационально, поскольку это существенно увеличивает вес и габариты аккумуляторной батареи. Наиболее распространенной является гибридная схема: две банки соединяют параллельно, а каждую пару – последовательно. В итоге на 12 вольтовый инструмент требуется 20 банок типоразмера АА, а на 14,4 вольта – 24 банки. В этом случае выигрыш в получаемой ёмкости ещё больший.
Замена отслуживших никель-кадмиевых элементов аккумуляторной батареи на никель-металлогидридные – это довольно простая и, главное, экономически оправданная операция. Она позволяет без особых проблем продлить жизнь испытанному временем инструменту. И даже улучшить его потребительские качества, ведь собранный на никель-металлогидридных банках аккумулятор будет иметь большую емкость и не обладать эффектом памяти.
Источник: https://servismakita.ru/remont/
