Реклама: НК-45 бортовой журнал щелочной батареи из советского прошлого.

 

Хочешь стать куратором любимой темы?

* Комментарии к новостям

1. Контроллер МК kugoo s3 от GT на STM32F030K6T6 (Электросамокаты Kugoo S серии и аналоги ) от Sonar (18.10.2021 в 23:57)2. Подвесной универсальный фрикционный электропривод на все велосипеды. (Электровелосипеды) от М-Велосипедист (18.10.2021 в 23:55)3. Самокат для курьера. (Самодельные электросамокаты) от М-Велосипедист (18.10.2021 в 23:48)4. Sur-Ron новинка от китайцев. (Электромотоциклы ) от AJIKOMEH (18.10.2021 в 23:45)5. Kugoo g-booster 48V max 2400 Вт 20Ah/10Ah (Электросамокаты Kugoo M и G серии и аналоги ) от Иван Сусанин (18.10.2021 в 23:45)6. Выбор электровелосипеда (Электровелосипеды) от Татос (18.10.2021 в 23:42)
7. Ковид и ковидобесие (Анекдоты и флУДИЛКА) от Лодочник_А (18.10.2021 в 23:38)8. Outleap Riot Volt с кареточным мотором BAFANG.G521.500W (m600) (Электровелосипеды с подвесным двигателем) от rond (18.10.2021 в 23:19)9. Лиферная батарейка в качестве стартерной (Литий-железофосфатные (LiFePO4) аккумуляторы) от krufel (18.10.2021 в 23:03)10. 4-х ступенчатая КПП denzel GB200 c cинхронным двигателем с постоянными магнитами (DENZEL MOTORS) от p0man (18.10.2021 в 22:59)11. Деревянные штуки от Самого обычного! (Свободный электрон) от Mike 372 (18.10.2021 в 22:53)12. ЭлектроСамокаты на YouTube (Электросамокаты) от inwin (18.10.2021 в 22:53)
Не нравится реклама? Пройдите простую регистрацию на форуме и не будете видеть рекламу.

Прочитано 5872 раз

0 Пользователи и 1 Гость просматривают эту тему.

26 Июн 2019 в 00:28
Прочитано 5872 раз
Оффлайн

SapienzSPB

Россия, Санкт-Петербург Сообщений: 372
Всем привет. Совершенно не случайно у меня завалялось несколько сборок советских аккумуляторов НКН-45. Одну из них я решил подвергнуть испытаниям для того чтобы выяснить в каком они сейчас состоянии. Способны ли полноценно работать в современном мире. Где у них сильные и слабые стороны. Наблюдения  получились весьма интересными и для того чтобы они не канули в лету - решил завести тему на данном форуме. Будет много информации, по большей части в графиках. Посты будут обновляться и дополняться по мере поступления свежих результатов.
Итак поехали.
Аккумуляторы щелочные - НКН-45 - никель кадмиевые ламельные с жидким электролитом номинальной емкостью 45АЧ. Н - означает накальная (скорее всего на радиостанциях использовались).  Год выпуска - 1956.
Скрытый текст

То есть на данный момент им 63 года!
Попали ко мне со станции приемки металла. Всего их было около 40 штук. Практически все в разных состояниях, разных дат выпуска. Какие - то были сухими, какие то с остатками электролита. Некоторые с порванными и покореженными корпусами, какие то прогнившими до дыр.  С перемычками и без. Раздутыми боками и относительно нормальными формами.
Живые и не поврежденные были отсортированы, промыты, залиты электролитом и собраны в сборки по 10 штук. Для текущего изучения была выбрана батарея - та что стояла ближе всех.  Ее история не известна. Оригинальной рамы-корпуса нет, так что пришлось на скорую руку соорудить ящик из остатков мебельного щита.
Скрытый текст

Ввод в эксплуатацию.
По совету одного из опытных владельцев часть банок была промыта. Промывал обычной водопроводной водой с добавлением уксусной кислоты. Дословный рецепт раствора для промывки звучит так.
Скрытый текст
По промывке - никаких шлангов и приспособ ненужно, сливаете электролит в емкость (не выкидывать!), заливаете в банку раствор уксуса в воде (0,5л уксуса на 40л воды) даете постоять минут 20, сливаете, заливаете водой, встряхиваете - сливаете, повторяете промывку.
Пока этим занимались - слитый электролит уже отстоялся. Меряете его плотность (желательно 1,22) доводите ее до номинала или доливом воды, или электролитом.
заливаете в банки электролит, собираете цепочку, ставите на заряд. Через 8 часов получаете практически новые банки.
Если купили новые банки - сделайте им три цикла заряда-разряда и можете смело добавлять к батарее.
Для начала в ванной отмыл их щеткой от грязи.
Внутри у некоторых звенели песчинки. Высыпал на газетку - как кусочки ржавчины.
1. Несколько раз наполнил и слил воду из под крана.
2. В пластиковое ведро на 10 л вылил половину поллитровки уксуса и ареометром залил в аккумуляторы. Дал постоять минут 30. Две из 10 заметно шипели. В остальных была тишина.
3. Вылил уксусную воду.
4. Еще пару раз прополоскал водопроводной водой.
5. Ареометром залил в каждую приготовленный раствор щелочи плотностью 1,2.
6. Зачистил шуруповертом с конусным наждачком перемычки.
7. Собрал всю контрукцию в самодельный ящик.
Электролит
Заказал канистру готового высокочистого электролита плотностью 1,21 в АИТе
Скрытый текст
ссылка
У них на сайте можно найти полезную табличку по количеству электролита требуемого для заправки разных типоразмеров аккумуляторов.

Промытая уксусом аккумуляторная батарея на свежем электролите отдала 45-47АЧ (что даже выше номинала) разрядным током 0,05С (двадцатичасовой режим КТЦ). Я ее гонял на лампочку12В -  22 Ватта. Ток разряда составлял 2-2,5А.
К сожалению я не могу сказать точно промывал ли я аккумулятор который будет исследоваться в данной ветке. Но это пока и не важно. Все равно после завершения всех экспериментов - я его промою и поменяю электролит на свежий. Это нужно для того чтобы посмотреть как деградировал электролит в процессе хранения батареи в течение 2-5 лет.
Заряд
Если изучить руководство по эксплуатации    для  брата-почтиблизнеца (НКП-20) данного аккумулятора, то можно выяснить что по ГОСТу он предназначен для заряда и разряда токами 0,2С. То есть для моего подопытного ГОСТовским методом заряда и разряда считается ток 9 Ампер.
К сожалению нужно признать, что щелочные аккумуляторы (в отличии от кислотных) не заряжаются в режиме CV.  То есть при их зарядке ток должен быть ограничен номинальным, а напряжение нет. На клеммах будет оно будет изменяться при заряде в широких пределах. Вот пример графика роста напряжения на клеммах в процессе зарядки.
Скрытый текст

При этом ток зарядки составлял около 4,5А (0,1С) и за 13 часов аккумулятору была сообщена емкость 62,25АЧ.
После такового заряда слитая емкость током около 4,5АЧ составила 35,71АЧ


Бытует мнение, что щелочные аккумуляторы не способны заряжаться маленькими  токами. Якобы токи менее 0,2С не способны зарядить его полностью. В моих экспериментах ток заряда составлял 0,025С. И аккумулятор при этом отлично заряжался. Мы это мнение вскоре обязательно проверим.
Бытует мнение, что  КПД цикла заряда ЩА около 60 процентов. Это лишь отчасти так. И мы обязательно разберемся и увидим как дела обстоят на самом деле.

Для чего мне нужны щелочные аккумуляторы. 
У меня в свое время на даче отключили электричество. За несколько месяцев я собрал систему из солнечных батарей и свинцовых аккумуляторов. Она успешно отработала теплый сезон, а к зиме сетевое электричество все же наладили. По привычке родные продолжают до сих пор пользоваться освещением от солнечных батарей. И в случае коротких перебоев у энергетиков резервная система освещения очень удобна. Проблема была только в том что свинец при достаточно высокой стоимости очень быстро деградировал. Необходимость держать его постоянно заряженным тоже сильно мешает эксплуатации.  ЩА свободны от этих недостатков и как накопители энергии - очень надежны, долговечны и относительно дёшевы.

Если мы будем рассматривать использование ЩА в системе энергоснабжения дома - можно выделить несколько основных плюсов и минусов именно для этой роли.
1. Огромный запас прочности и очень большая переносимость неправильных действий пользователя. Их можно разрядить в ноль и оставить на месяц в этом состоянии на морозе в 30 градусов. После включить заряд и они снова будут работать. Их можно оставить в перезаряде булькать и разлагать воду. Они не перезарядятся. Данный экземпляр НК-45 выкипал наполовину. Не смог протестировать его параметры до и после долива свежей воды - но он до сих пор работает.
Минусы.
1. Повышенное газовыделение практически на на всем этапе зарядки. Они действительно сильно кипят.  При заряде в режиме CC - теряют воду очень сильно.  Раз - два в месяц приходится их доливать.  Пузырьки выносят электролит из под пробок.  Он осаждается на крышке банки и превращаются в белёсый налет - карбонат. Газят как и свинцовики - гремучим газом. Поэтому внутри дома их эксплуатация затруднена. Есть несколько исследований снижения интенсивности газовыделения при использовании импульсных и реверсивных методов зарядки. Моя задача постараться выявить такие зависимости и написать алгоритм позволяющий использовать ЩА в буферном режиме. Эксперименты ведутся. Прогресс есть. Но все субъективно. Приборами пока не щупал.
2. Огромный диапазон рабочих напряжений от 9В, когда они разряжены, до 18 Вольт,  когда они почти заряжены. Подавляющее количество оборудования (сетевые ЗУ, MPPT контроллеры заряда, инверторы и т.д.) имеет диапазон работы от 10,8 до 16В. То есть энергия либо недорасходуется, либо оборудование отключается по превышению напряжения питания. Все расчитано на свинцовокислотные батареи.
План действий.
1) Получить зарядно-разрядные кривые на разных напряжениях заряда в режиме CCCV. Получить данные о усвоении заряда на каждом из напряжений.
2) Выяснить зависимость КПД зарядки от степени заряженности батарей.
3) Проверить утверждение о невозможности заряда ЩА малым током.
4) Изготовить датчик давления газов внутри аккумулятора и написать софт к нему. Вывести  его показания на графики.
5) Испытать импульсный и реверсивный алгоритм заряда ЩА с контролем внутреннего давления (интенсивности газообразования)
 
« Последнее редактирование: 27 Июн 2019 в 00:14 от SapienzSPB »


26 Июн 2019 в 11:15
Ответ #1
Оффлайн

SapienzSPB

Россия, Санкт-Петербург Сообщений: 372
Полнота заряда при различных напряжениях ЗУ
Вопреки всему я не теряю надежды заставить ЩА заряжаться как можно полнее, но с меньшим газовыделением. Для этого необходимо выяснить сколько емкости можно залить в них используя то или иное зарядное напряжение. Начну со стандартных 13,9В; 14,4В; 14,7В; 15,5В; 16,0В, 16,4В напряжения и 5А тока. Аккумулятор будет считаться заряженным когда ток в режиме CCCV снизится до 1/20 от номинальной емкости (0,25А). Разряд будет производиться до касания 9В. Поскольку, как показывает практика, отдаваемая емкость при смене зарядных напряжений несколько инертна, то для установления баланса влитых/слитых амперчасов может потребоваться провести несколько циклов КТЦ подряд. Я думаю что достаточно по 4 цикла каждым из напряжений. Для чистоты эксперимента переведу контроллер заряда в максимально точный режим - PWM. Стенд имеет компенсацию сопротивления проводов - поэтому публикуемые напряжения - фактические на клемах аккумулятора. Могут отличаться на несколько соток от показания мультиметра из-за нелинейности АЦП ATMEGA 328 но я думаю это  совсем не критично.
Стартовые вводные таковы.
После нескольких циклов КТЦ с зарядным током около 4,5А и напряжением заряда 17,8В аккумулятор отдал около 36АЧ емкости. Ее мы и примем за конечную остаточную.  Ниже (если позволит движок форума) я буду дописывать результаты КТЦ в графиках для каждого из более менее общепринятых напряжений.
13,9-14,2-14,4-14,7 - чаще всего рекомендуемые напряжения зарядки и фактические лимиты многих зарядников свинцовых АКБ.
15,5 - заявленное напряжение реле-регуляторов некоторых современных автомобилей.
16,4В - рекомендуемое конечное зарядное напряжение ЩА Великолукского завода в режиме ССCV.
Ток разряда выводить на графики не буду, для того чтобы они не теряли детализацию. Если кому то будет интересно посмотреть на логи - могу опубликовать для самостоятельного изучения.   
Итак погнали...
С напряжением заряда 13,9В
Скрытый текст

Как видим запасенная энергия во время заряда высокими напряжениями не отдается полностью при последующем разряде. Часть ее добавляется к емкости слитой при последующих КТЦ. С пониженным напряжением заряда аккумулятор в каждом цикле все меньше способен принимать энергию. При этом до определенного момента количество отдаваемой энергии превышает количество получаемой. Затем устанавливается баланс. В итоге можно говорить о том, что  зарядное напряжение 13,9В не способно зарядить аккумулятор.  Количество запасаемой/отдаваемой емкости при напряжении заряда 13,9В - около 0,62АЧ (1,3% от номинальной емкости)
С напряжением заряда 14,4В
Скрытый текст
Завершен ряд КТЦ с напряжением в CCCV - 14,4В. Он проводился в течение нескольких дней, и без моего участия.

Как видно, несколько последних циклов отдавали и принимали почти одинаковое количество энергии. После последнего КТЦ - ЗУ заряжало АКБ мизерным током. Он менялся во времени суток и зависел от температуры.

Продолжение.
Бытует мнение что ЩА не заряжаются малыми токами. Пока рано утверждать обратное, но есть еще один очень интересный график и сейчас я расскажу как он был получен. Когда я снимал разрядные кривые на напряжении 14,4 я сказал контроллеру сделать 10 КТЦ подряд и уехал на четверо суток отдыхать. Контроллер провел все необходимые заряды и разряды а затем просто встал в буфер 14,4В. К сожалению у него (пока наверное) нет возможности считать количество АЧ в буфере. То есть он учитывает только амперчасы прошедшие с момента конца разряда до флага - заряжено. А флаг выставляется при снижении тока до 1/20 от номинального. По возвращению домой я решил проверить сколько же энергии залилось за время моего отсутствия и запустил еще одну серию КТЦ.
Вот что я увидел

К великому сожалению из-за проблем в сети - первый разряд не записался полностью. Видно только начало разряда часть серединки и уже начало заряда. Но по емкости цифры верные (их контроллер запоминает).
Напомню, что в течение 3 суток и 16 часов и 19 минут аккумулятор заряжался током менее 0,25А и при первом КТЦ отдал 9,85АЧ. Здесь есть небольшие непонятки по точности учета тока датчиком холла. То есть у него разрешение около 50 мА и он мог наврать на 50 мА зарядного тока в минус. Но факт состоит в том, что заряжаясь 50-100 миллиамперами ЩА набрал пятую часть номинальной ( или 28% остаточной) емкости при зарядном напряжении в 14,4В.
С напряжением заряда 14,8В
Скрытый текст

На удивление почти ничего необычного. Заряды разряды прошли ровно, без сюрпризов. Немного подкачал роутер - иголка - обрыв Wi-Fi связи.
Обратите внимание на КПД. Он все еще не ниже 95%.  Средняя емкость которую может принять аккумулятор при зарядном напряжении 14,8В - 3,67АЧ.
 
« Последнее редактирование: 05 Июл 2019 в 00:16 от SapienzSPB »


25 Июл 2019 в 22:38
Ответ #2
Оффлайн

Инокентий

Россия Сообщений: 52
Как восстанавливали дырявые банки?У меня поржавевших ящик и после уксуса как саморазряд ;-)


26 Июл 2019 в 13:09
Ответ #3
Оффлайн

SapienzSPB

Россия, Санкт-Петербург Сообщений: 372
Пока восстановлением корпусов не занимался. После изучения темы хочу попробовать так : на 3d принтере отпечатаю банку габаритами на сантиметр больше аккумулятора. Через проставки опущу в нее аккумулятор завернутый в слой стеклоткани.  Под наклоном наполню  короб (с аккумулятором внутри) эпоксидной смолой ЭД20 с пластификатором. Посмотрю как это все будет работать спустя несколько лет. При заряде давление в банках здОрово повышается, стенки играют. Не уверен что эпоксидку не оторвет от них (хотя читал о удачных случаях восстановления).
Можно еще попробовать заварить полуавтоматом но его у меня нет.
Саморазряд не проверял, но по ощущениям - все согласно даташиту. В первые несколько дней высокий, затем снижается. Была бы какая нибудь методика - я бы испытал.
Сейчас эксперименты приостановил, ибо ремонт, и к аккумулятору просто не подойти. Он завален вещами.
« Последнее редактирование: 26 Июл 2019 в 13:16 от SapienzSPB »


26 Июл 2019 в 13:29
Ответ #4
Оффлайн

Инокентий

Россия Сообщений: 52
Где-то продают для них резиновые чехлы и думаю это идеальный вариант.Читал о методах восстановления переполюсовкой но не пробовал
Нашел только чехол резиновый для аккумуляторной батареи НК 125 (НК125)
ссылка


26 Июл 2019 в 16:36
Ответ #5
Оффлайн

SapienzSPB

Россия, Санкт-Петербург Сообщений: 372
Мне кажется что чехол подходит только для использования внутри теплого помещения. При установке на улице возможно под чехлом будет преть и банки сгниют быстрее. Заливка эпоксидкой имхо решает сразу несколько проблем.  Мы латаем течи, защищаем корпус от гниения, электрически изолируем банки, получаем возможность собирать батарею более компактно, возможно банки будет раздувать не так сильно.


28 Июл 2019 в 14:06
Ответ #6
Оффлайн

Инокентий

Россия Сообщений: 52
Пробовал НК-45 разряжать по нагрузкой?Мне интересно сколько в них ещё осталось АЧ?


28 Июл 2019 в 15:59
Ответ #7
Оффлайн

SapienzSPB

Россия, Санкт-Петербург Сообщений: 372
Тут что считать нагрузкой. В старых инструкциях по эксплуатации указан номинальный ток разряда - 0.2С. Это 9ампер для моих ЩА. В то же время современные аккумуляторы Великолукского завода нормируют ёмкость уже при 0.1С - для моих 4.5 Ампера. Я ещё не тестировал их на токах 0.2С. Разряжаю автолампой на 55 ватт. Что в среднем и даёт 4.5А и режим 0.1С. После хорошего кипячения сливал с них 37АЧ, что и принял за остаточную ёмкость. Обязательно сделаю тесты и при других токах. Но когда с ремонтом закончу.


30 Июл 2019 в 13:07
Ответ #8
Оффлайн

Инокентий

Россия Сообщений: 52
37АЧ это хорошо :-) :-) :-) я свои уксусом не обрабатывал и у меня все банки в разнобой :-(


30 Июл 2019 в 18:58
Ответ #9
Оффлайн

SapienzSPB

Россия, Санкт-Петербург Сообщений: 372
Не уверен точно что именно эта сборка была обработана. То есть их у меня три. Та что выдала 45 Ач и сейчас питает дачу точно обрабатывалась. Дома, на балконе стоят две батареи и одна из них промывалась, а другая нет. Но какая из них сейчас гоняется циклами я не знаю.
 После того как наберу статистику - промою подопытную.


30 Июл 2019 в 21:06
Ответ #10
Оффлайн

Инокентий

Россия Сообщений: 52
заливаете в банку раствор уксуса какой концентрации?


30 Июл 2019 в 22:20
Ответ #11
Оффлайн

SapienzSPB

Россия, Санкт-Петербург Сообщений: 372
Я взял ведро воды 8-10л и вылил туда поллитра 9% уксуса. Сначала  раза на три промыл водой из под крана, потом раствором кислоты потом ещё раза три водопроводной водой. Вода из под крана у нас хорошая, мягкая. После этого залил готовый раствор щелочи


04 Авг 2019 в 15:41
Ответ #12
Оффлайн

Инокентий

Россия Сообщений: 52
Друг а какой зарядкой заряжал можно схему и ток?


04 Авг 2019 в 17:43
Ответ #13
Оффлайн

SapienzSPB

Россия, Санкт-Петербург Сообщений: 372
Когда (лет 6 - 8 назад) вводил помоешные ЩА в эксплуатацию использовал ноутбучный 19В БП подключенный через автолампочку 12В*55Вт.  Какой там ток получался уже не помню. Держал несколько суток.  Кипело и булькало все внутри изрядно. Несколько банок давали обильную пену через приотвинченные пробки. Это ничего страшного. Как объяснили люди - жиры обмыляются щелочью, пенятся и выходят из АКБ. Со временем пенообразование в этих банках прекратилось.
Сейчас использую ток в 0,1С. Связано с тем, что при зарядке большим током ЩА "пахнут". Помимо того что супруга рано или поздно задаст вопрос что это за вонь, это теоретически может быть небезопасно (кадмий все таки).
Заряжаю самодельным MPPT контроллером в режиме стационарного ЗУ с ограничением напряжения 17,8В и тока 5А.
Схема, печатка и прошивка доступна по ссылке из моей подписи. На текущий момент актуальна пятая версия ЗУ. Видео с демонстрацией
« Последнее редактирование: 04 Авг 2019 в 17:58 от SapienzSPB »


08 Авг 2019 в 22:59
Ответ #14
Оффлайн

Инокентий

Россия Сообщений: 52
Молодец :-)хочу себе собрать такой генератор

Что скажешь- но у меня опыта с прошивками мало.


13 Авг 2019 в 23:46
Ответ #15
Оффлайн

SapienzSPB

Россия, Санкт-Петербург Сообщений: 372
Пока DDS генераторами не занимался. Он понадобится мне позже для того чтобы нарезать синус в Greed инверторе солнечных батарей. Поэтому пока сказать нечего. Я больше силовик чем контроллерщик.


14 Авг 2019 в 21:05
Ответ #16
Оффлайн

Инокентий

Россия Сообщений: 52
У тебя на видео видел на полу самолетные 40акб щелочные что по ним скажешь?


15 Авг 2019 в 00:05
Ответ #17
Оффлайн

SapienzSPB

Россия, Санкт-Петербург Сообщений: 372
Это НКП-20 или 25. Самолетно-вертолетные стартерные со спечёнными пластинами. Отдают сумасшедшие токи, имеют напряжение зарядки ниже ламельных, пластиковые корпуса. Основной недостаток - подвержены терморазгону.  У одного продвинутого пользователя с форумхауса одна банка сборки ЩА ушла в терморазгон.
Скрытый текст
Прошлой ночью одна из SAFTовских сборок никель-кадмия разбудила диким свистом вырывающегося из клапана аэрозоля электролита. По неизвестным причинам произошел терморазгон. Вся батарея нагрелась до температуры порядка 50оС, была срочным порядком отключена и выволочена на морозец остывать. Промер показал банку с нулевым напряжением. Никто не пострадал, хотя неприятный запах в туалете (не тот, который там случается при использовании по назначению) не взирая на вентиляцию доставала еще пол дня. Если не считать запаха, на некоторое время упала концентрация СО2 в помещении. Иных неприятностей данное событие не принесло, разве что помешало выспаться.
С одной стороны можно сказать, что при другом констркутиве проблемы могли бы быть куда интереснее, а с другой ламельные вообще не умеют "разгоняться". Ну и беспечность владельца - батарея имеет аж 2 датчика температуры, которые не были задействованы.
В общем, спи спокойно дорогой друг. Впрочем, похоже на то, что 19 аккумуляторов остались в рабочем состоянии, пока не производил демонтажа.
....
проблема стряслась ночью в буферном режиме при 28В. Скорее всего коротнуло банку, она разогрела батарею, а тут ЗУ 28В и полностью заряженная соседка параллельно. Эти аккумуляторы при длительном заряде напряжением 28В хорошо заряжаются. Это 1,4 В на аккумулятор.

Если до его поста еще было желание с ними поэкспериментировать, то после - ну их нафиг. Потому в работу они не пойдут и исследования по ним проводить не буду. Ссыкотно.