Особенности конструкции
Устройство аккумулятора шуруповерта.
Число секций в аккумуляторе шуруповерта зависит от мощности устройства и вида АКБ. В стандартных инструментах в качестве элемента питания последовательно соединены от 4 до 16 банок. Чем они компактнее и мощнее, тем выше стоимость. Соответственно, чем легче аккумулятор, тем проще и удобнее работать с ручным электроустройством. Соединены секции батареи между собой контактными пластинами. Верхние части обеих при этом выведены на внешнюю сторону корпуса – это силовые клеммы, принимающие зарядный ток от ЗУ. С помощью этих контактов можно также измерить общую емкость аккумулятора.
Внешних контактов на пластине может быть несколько – до 5 штук. Чаще всего такое количество встречается на дорогих инструментах, питающихся от литиевых батарей
В них важно контролировать зарядный ток каждой банки – эту функцию выполняет соответствующая плата и термодатчик. Зарядное устройство при этом должно подходить по мощности, иначе нарушится баланс токов
Перепаковка аккумуляторов шуруповерта
Если один или несколько (или все) элементов восстановить не удастся, придется прибегнуть к перепаковке АКБ. Эта процедура представляет собой замену неисправных банок. В некоторых случаях рационально полностью собрать батарею из элементов другого типа.
При частичной замене все виды аккумуляторов боятся перегрева, который может возникнуть во время пайки (особенно, неумелой). Но для Li-Ion элементов перегрев может оказаться критичным – внутри корпусов, кроме химических реагентов, находятся предохранительные устройства (клапан для стравливания излишнего давления и т.д.), выполненные большей частью, из пластика. Если под действием повышенной температуры произойдет их повреждение, дальнейшая эксплуатация будет опасной. Поэтому для замены надо брать аккумуляторы с уже установленными соединительными шинками.
Li-Ion аккумулятор с соединительными шинками.
Еще лучше приобрести готовые сборки АКБ. В этом случае процесс пайки полностью исключен.
Готовая сборка аккумуляторов 18650.
Полная или частичная замена элементов питания
Отбракованные элементы надо удалить из батареи, перерезав соединительные шинки. Вместо них надо приобрести новые банки. Если замена частичная, то покупаются элементы того же типа и той же емкости, в противном случае возникнут проблемы с зарядкой – вновь установленные элементы всегда будут либо недозаряженными, либо перезаряженными по сравнению с остальными банками.
В случае полной замены можно модернизировать АКБ – установить элементы другого типа или повышенной емкости (из-за совершенствования технологий может оказаться так, что это не приведет к увеличению габаритов). Если принято решение об установке банок другого типа, рациональнее применить литий-ионные аккумуляторы.
Переделка под литий-ионные источники питания
Если принято решение о полной замене АКБ, рационально рассмотреть вариант применения литий-ионных аккумуляторов вместо устаревших NiCd или NiMH. Батарею можно составить из широко распространенных Li-Ion элементов типоразмера 18650. Они выполняются в виде цилиндров высотой 65 мм и диаметром 18 мм (банки, оснащенные платой защиты, имеют несколько большую длину). Это решение оптимально для шуруповертов, которые часто используются и работают в условиях положительных температур.
Номинальное напряжение одного литиевого элемента – 3,7 вольт. Количество банок в батарее определяется рабочим напряжением шуруповерта. Так, для 12-вольтового инструмента потребуется 3 литий-ионных аккумулятора. Если взять большее количество банок, то увеличится напряжение. Это приведет к повышению крутящего момента и к снижению ресурса электромеханической части.
Можно попробовать установить элементы в штатный корпус АКБ, предварительно удалив старые аккумуляторы и лишние элементы крепления.
Удаление элементов крепления из корпуса штатной батареи с помощью фрезы.
Если это невозможно – можно сделать новый корпус. Обязательна установка платы балансира – она не даст отдельным ячейкам перезарядиться. При подборе корпуса надо предусмотреть место для этого устройства.
Плата балансировки на 4 ячейки.
Пошаговая инструкция по переделке в отдельной статье: Как перевести шуруповерт на литиевые аккумуляторы
Для закрепления информации рекомендуем ознакомится с методами из видео.
Следует понимать, что даже если батарею удалось оживить, ее ресурс будет ограниченным и проработает она недолго. Поэтому восстановление неисправных аккумуляторов шуруповерта надо считать временной мерой (кроме случая полной замены банок АКБ), и после даже удачной процедуры лучше приобрести новую батарею.
Диагностика и виды неисправности
Неисправности АКБ сводятся, в основном, к следующим случаям:
- потеря емкости;
- невозможность зарядки до номинального напряжения;
- сниженная токоотдача под нагрузкой.
Чтобы продиагностировать батарею в домашних условиях, можно приобрести специальное устройство, но в большинстве случаев достаточно мультиметра и нагрузки. В ее качестве могут выступать:
- сам шуруповерт;
- лампочки накаливания на 12 вольт;
- эквивалент нагрузки в виде резистора или батареи резисторов.
Первый случай неудобен, так как заставить работать шуруповерт длительное время под постоянной нагрузкой сложно. Да и замеры тока и напряжения делать непросто. Удобно использовать лампочки накаливания потребной мощности, но они пригодны не для всех случаев – сопротивление нити зависит от нагрева, то есть, от тока. Лучше всего применить набор сопротивлений (из таблицы см. ниже), имитирующий различные режимы работы электроинструмента.
| Режим работы | Ток, А | Сопротивление эквивалента для напряжения питания | ||
| 12 В | 14 В | 18 В | ||
| Холостой ход | 1..2 | 6..12 Ом | 7..14 Ом | 9..18 Ом |
| Средняя нагрузка | 4..6 | 2..3 Ом | 2,3..3,5 Ом | 3..4,5 Ом |
| Полная нагрузка | 10..12 | 1..1,2 Ом | 1,15..1,4 Ом | 1,5..1,8 Ом |
Нужное сопротивление можно получить параллельным соединением резисторов так, чтобы суммарная мощность была не менее вычисленной для конкретного режима по формуле P=U*I. Так, для режима холостого хода 12-вольтового инструмента потребуется эквивалент мощностью 12 ватт. Такой резистор можно составить из двух параллельных десятиваттных резисторов сопротивлением 12..15 Ом каждый. Для эквивалента, имитирующего полную нагрузку шуруповерта на 18 вольт, потребуется батарея мощностью 18*10=180 Ватт. Для этого потребуется 18 десятиваттников по 27 Ом.
Резисторы 27 Ом мощностью 10 ватт.
В первую очередь батарею надо попытаться зарядить от штатной зарядки. Если за разумное время напряжение не достигло номинала, значит в этой АКБ есть одна или несколько неисправных ячеек.
Если получить номинал удалось, можно перейти к проверке на фактическую емкость. Для этого надо нагрузить полностью заряженную АКБ на известное сопротивление (лампочки использовать нежелательно, результат будет недостоверным) и контролировать напряжение и время разряда. Как только напряжение достигло нижнего предела, процедуру следует прекратить и остановить таймер.
| Тип аккумулятора | Номинальное напряжение, В | Нижний предел, В |
|---|---|---|
| Никель-кадмиевый | 1,2 | 1,0 |
| Никель-металлогидратный | 1,2 | 1,1 |
| Литий-ионный | 3,7 | 2,7 |
Фактическая емкость рассчитывается исходя из тока разряда по формуле С=I*t, где:
- I – ток разряда, в миллиамперах;
- t – время в часах.
Если ток не контролировался амперметром, надо его вычислить, разделив среднее напряжение (между номиналом и нижним уровнем) на нагрузочное сопротивление.
На токоотдачу АКБ проверяется при самом большом токе нагрузки. Элемент должен выдавать этот ток, а напряжение не должно проседать до низких значений.
Как можно еще восстановить элементы аккумулятора
В случае когда по какой-либо причине не удается восстановить батарею заменой неисправных банок, можно попытаться их реанимировать. Только следует учесть, что этого невозможно сделать с литий-ионными банками. Реанимировать можно только батареи с никель-кадмиевыми элементами.
Осуществить реанимацию можно двумя способами:
- с помощью тисков, пассатиж или молотка произвести уплотнение сжатием банок с выявленным дефектом;
- сделать прошивку неисправных банок под большим напряжением.
Восстановление банок
Не следует выбрасывать банки, которые не прошли проверку. Часто причина их неисправности – это выкипание электролита или вытекание дистиллированной воды. Это происходит сквозь уплотняющую резинку между средней шиной батарей и ее корпусом. Электролит обычно выкипает при интенсивной зарядке.
Чтобы проверить, можно ли ее восстановить, необходимо попытаться зарядить батарею, которая показывает полный «нуль», импульсным напряжением 12 V, пропущенным через сопротивление в 40-50 Ом. Но при этом нужно внимательно следить, чтобы она не перегрелась. После произведенной зарядки проверить напряжение, и если его по-прежнему нет, тогда аккумулятор подлежит полной утилизации.
Если в батарее после зарядки появилось небольшое напряжение, значит, ее еще можно восстановить. Чтобы пополнить выкипевший электролит, в боковой поверхности просверливается небольшое отверстие, в которое может поместиться только игла от шприца. Через это отверстие в батарею шприцем закачивается вода или новый электролит. Просверленное отверстие заделывается силиконом, и ее можно попытаться зарядить через сутки.
Устранение «эффекта памяти»
Часто аккумулятору нужно восстановление после приобретения эффекта памяти, появляющегося у него после многократных коротких подзарядок, когда не производится его полная зарядка. Эта болезнь распознается достаточно просто. Батарея очень быстро разряжается после полной зарядки, но после небольшого перерыва может снова возобновить свою работу на короткий срок. Проблема частично решается следующим способом:
Рекомендуется полностью зарядить батарею с помощью небольшого напряжения. После этого, применяя минимальные нагрузки, ее следует разрядить. Минимальные нагрузки обеспечивают медленную (плавную) разрядку батареи, которая позволяет просадить целиком все ее пластины и наружный слой.
Для разрядки лучше всего использовать лампочку на 12 V, которая подсоединяется к боковым клеммам аккумулятора. Новую зарядку можно производить после того, как лампочки перестанет гореть.
Перед тем как использовать аккумулятор для работы, вышеописанную процедуру рекомендуется повторить в течение 3-5 раз. После этого емкость батареи, возможно уменьшиться, но использование такого метода восстановления, является довольно успешным и может продлить её службу как минимум ещё на некоторое время.
Справка
Если после разборки аккумулятора невозможно прочитать на элементах батарей их маркировку, а без определения данных, качественный ремонт практически невозможно произвести, необходимо обратить внимание на обозначение материала их изготовления:
- батареи никель-кадмиевые, обозначаются символами Ni-Cd. Номинальное напряжение каждого элемента равно 1,2 V;
- никель-металл-гидридные элементы обозначены как Ni-Mh. А указанное напряжение аналогично никель-кадмиевым и составляет 1,2 V;
- аббревиатура Li-Ion соответствует литий-ионному аккумулятору с напряжением 3,6 V.
Важно
При подборе новых элементов питания для замены вышедших из строя, следует обращать внимание на их размеры и данные, которые максимально должны совпадать с оригиналами
Как восстановить емкость аккумулятора шуруповерта: перепрошивка никель-кадмиевых батарей
в каком состоянии находится электролитание подобных батареек
Если же вам удалось восстановить работоспособность аккумулятора, то это будет для вас большой удачей. Если говорить более подробно о технологии решения этого вопроса, то восстановление аккумулятора шуруповерта заключается в воздействии на его элементы при помощи тока и напряжения значительного номинала.
Сперва необходимо разобрать аккумулятор и подвергнуть зарядке каждый из составных элементов.
После этого нужно подключить к элементам питания зарядное устройство, обладающее значительной мощности. Для этой цели можно использовать и автомобильный зарядник при условии, что у него имеются регуляторы напряжения и силы тока.
Далее выполняется его настройка. Следует иметь в виду, что у всех элементов батареи шуруповерта заряд напряжения имеет показатель 1,2 В и небольшой номинал силы тока
Для нас важно, чтобы на каждый отдельно взятый элемент питания поступало напряжение с показателем, превышающим изначальный в 3 раза.
После этого уже можно приступать к зарядке, однако ее длительность должна быть небольшой, как правило, не превышающей 3–5 секунд.
По окончании этой процедуры необходимо замерить произошедшие изменения при помощи мультиметра. Если прибор показал, что итоговый показатель напряжения на каждом элементе составляет на текущий момент 1,4 В или около этого, то можно радоваться, поскольку мы добились своего
После этого можно выполнять сборку в обратной последовательности, а затем этот элемент питания может применяться по своему назначению.
Иногда после многократной зарядки, проводимой в отношении определенных элементов, желаемого результата не удается добиться. В этом случае их останется только выбросить. Пришедшие в негодность элементы мы должны будем заменить рабочими элементами питания. Хочется еще раз повториться, что описанный способ эффективен в борьбе с эффектом памяти, которыми обладают никель-кадмиевые батареи. Если аккумулятор исчерпал свой ресурс, то этот способ будет неэффективен.
Не заряжается аккумулятор
Шуруповерт после продолжительного пользования, бывает, выходит из строя. Его рабочий элемент может перестать заряжаться, что приведет к невозможности выполнения функциональных способностей инструмента, инструмент, грубо говоря, «умрет».
Для того чтобы продлить жизнь инструменту, чтобы не пришлось убрать его из зоны видимости, можно попробовать поочередно три метода. Каждый последующий считается более сложным и затратным. Они заключаются в:
- восстановлении и увеличении емкости после обратимой ее потери (эффект памяти);
- добавлении дистиллированной воды в электролит;
- замене некоторых или всех блоков батареи.
Как определить неисправность
Чтобы убедиться в том, что аккумулятор вашего электроинструмента действительно требует восстановления, для начала нужно проверить факт наличия неисправностей.
Для этого стоит выполнить такие процедуры:
- полностью зарядите АКБ;
- разберите устройство, чтобы получить доступ к ячейкам;
- мультиметром сделайте замены напряжения в каждой из ячеек;
- если это никель-кадмиевые или никель-металлгидридные батареи, то напряжение должно быть 1,2-1,4 В;
- для литий-ионных нормальным значением считается 3,6-3,8 В;
- соберите батарею обратно, подключите к шуруповёрту и разрядите источник питания;
- когда шуруповёрт начнёт явно медленнее вращаться, снова разберите устройство;
- сделайте повторные замеры напряжения;
- если параметры упали до 0,4-0,8 В, то ячейки точно износились.
Это говорит о том, что проблема есть. И её можно попытаться решить путём восстановления.
Проверка напряжения на каждом элементе АКБ с использованием мультиметра
С чего начать ремонт неисправного аккумулятора
Первым делом необходимо подзарядить аккумулятор, после чего вскрыть корпус, внутри которого и находятся банки. Если они не спаяны между собой, а имеют форму обычной батарейки типа «АА», то стоит попробовать подогнуть клеммы. Иногда это помогает. Если нет, придётся воспользоваться мультиметром.
ФОТО: motonoob.ruМультиметр – незаменимая вещь при подобных ремонтах
Переключателем необходимо выставить нужное напряжение (постоянное) и проверить каждую из банок. Если никаких различий нет, значит, проблема в «эффекте памяти». У неисправной банки заряд будет значительно ниже. Её придётся поменять, хотя существует способ попытаться воскресить банку при условии, что она никель-кадмиевая, но об этом немного позже.
ФОТО: izdoski.comВот и найдена неисправная банка, нужно убрать её в сторону и попытаться восстановить
Понятно, что покупка банок тоже довольно затратна. Однако если для домашнего мастера на данный момент время не играет большой роли, можно заказать их на китайских ресурсах. Цены там значительно ниже, особенно если брать партиями по 10 шт. в упаковке. Ведь подобные вещи всегда пригодятся. А никель-металлгидридные элементы к тому же подходят и на большинство аккумуляторов ноутбуков, которые тоже устроены подобным образом.
ФОТО: seven.dealsПримерно такими упаковками никель-металлгидридные элементы можно заказать из Китая
Статья по теме:
Проверка аккумулятора шуруповерта
Для определения реальных основных параметров аккумулятора проводится проверка.
элементы аккумулятора могут изменить свою емкость
Проверку аккумулятора шуруповерта осуществляют при полной зарядке. Полная проверка проходит в несколько этапов.
Инструменты для проверки
Проверку электрического накопителя можно произвести при помощи:
- вольтметра постоянного напряжения на 15 В;
- амперметра и вольтметра постоянного тока;
- тестера;
- мультиметра.
Из инструментов следует обзавестись:
- плоскогубцами;
- отверткой;
- ножом;
- паяльником.
Первый этап проверки
Показания снимаются периодически
Так, спустя полчаса после начала зарядки значение напряжения будет 13 В. Если измерить еще через полчаса, то напряжение будет равно 13.5 В. Через 2 часа после начала зарядки напряжение уже будет около 14 В. Это говорит о том, что достигнут максимум. У полностью заряженного аккумулятора напряжение имеет значение равное 17 В.
Оценить качество накопителя можно, измерив ток во время процесса зарядки. Если аккумулятор в хорошем состоянии, то для него характерен устойчивый рост тока в 1 час в течение процесса зарядки. Прохождение значения тока отметки в 1 А говорит о нормальном функционировании накопителя.
некоторые элементы в аккумуляторе являются нерабочими
По результатам первой проверки можно составить начальное впечатление о работоспособности аккумуляторных элементов. Это поможет установить необходимость в разборке аккумулятора.
Проверка под нагрузкой
Для ответа на вопрос в течение какого времени разрядится аккумулятор следует произвести проверку накопителя под нагрузкой. Нагрузку нужно выбирать исходя из мощности накопителя. Если она неизвестна, то считается что мощность нагрузки равна половине произведения силы тока, который отдается аккумулятора при работе, на напряжение накопителя. Как правило, это значение принимается равным 35–40 Вт. Таким образом, в качестве нагрузки можно применить автомобильную фару (35 Вт) или воспользоваться спот-лампой на 12 В с такой же мощностью.
в аккумуляторе имеется поврежденный элемент
Проверка элементов питания накопителя
Итак, пусть окажется, что с помощью предварительных проверок было установлено наличие неисправных элементов в накопителе. Тогда необходимо разобрать аккумулятор и извлечь последовательно соединенные элементы питания — «банки». Как уже говорилось выше, аккумулятор состоит из 10–12 таких элементов с напряжением в 1.2 В.
После осмотра следует провести измерение напряжения каждой из «банок». Напряжение одного элемента не должно быть меньше 1.2 В. При проведении измерений аккумуляторные элементы следует отключать от соединений со всякого рода датчиками. Прибор для измерения подключается к полюсам батареи. «Банки» с пониженным напряжением подлежат замене. Если при простом измерении не было выявлено несправных элементов, следует померить «банки» под нагрузкой.
Проверка по величине сопротивления
Способность к нормальному функционированию каждой батареи можно проверить, сравнив «банки» по внутреннему сопротивлению. Определяется величина путем деления рабочих параметров напряжение на силу тока и вычетом сопротивления нагрузки.
В качестве нагрузки следует взять резистор сопротивлением в 10 Ом
Для лучшего понимания приведем примерные расчеты. Допустим, в ходе измерения под нагрузкой получены данные для одной «банки»: рабочее напряжение — 1.19 В и рабочая сила тока — 112 мА. Перед тем как произвести вычисление не забываем перевести значение силы тока из мА в А — 0.112 А. Производим соответствующие действия (1.19/0.112) — 10 = 0.63 Ом. Напомним, что вычитаемое в нашем выражении это сопротивление нагрузки резистора (10 Ом).
Проверка остальных параметров
Каждый вид аккумулятора обладает определенной величиной саморазряда.
Так, в течение месяца хранения:
- никель-кадмиевый аккумулятор может разрядиться на 20%;
- никель-металлогидридные — 30 %;
- литий-ионный накопитель — до 8 %.
Проверка элементов электропитания на наличие «эффекта памяти» осуществляется путем полной зарядки аккумулятора и полной его разрядки. Производят несколько циклов заряд-разрядки (3 или 4). Разрядку аккумулятора можно осуществлять при помощи лампы в 12 В. В ходе действий производят измерения остаточного рабочего напряжения и напряжения холостого хода. После многократного повторения циклов «эффект памяти» исчезнет.
Причины полной разрядки
Все описанные процессы в Ni-Cd электроде происходят из-за регулярных перезарядок, во время которых на поверхности электролита образуется кислород. Чем чаще происходит процедура разряда-заряда, тем больше отмечается уплотнение кристаллов массы электролита. Потому снижается рабочая поверхность, а, соответственно, и емкость аккумулятора.
На кадмиевом электролите процедура деформации происходит, как правило, по причине перераспределения активной массы. Вследствие этого начинается ее определенная потеря. Помимо этого, масса засоряет пористую поверхность отрицательного электролита. По причине этого осложняется доступ электролита в глубокие слои. Следствием миграции активной массы является увеличение в объеме дендритных мостиков через сепаратор к электролиту, это приводит к множественным замыканиям и повышает время разряда. На кадмиевом электролите во время эксплуатации также происходит повышение активной массы и уплотнение кристаллов.
Помимо описанных выше процессов, в батареях проходит окисление разных примесей, которые находятся внутри. Металлокерамика положительного электролита со временем окисляется по причине потребления воды.
Состав электрода также изменяется через определенное время. В том числе увеличивается объем кристаллов. Снижается электропроводность и ухудшаются все показатели батареи во время разрядки. Этот процесс особенно заметен при пониженных температурах.
