Как можно быстро проверить аккумулятор шуруповерта?

  • 26-01-2015
  • 42
  • 1015

В последнее время шуруповерт стал достаточно востребованным инструментом. Для удобства многие стремятся приобрести шуруповерт, работающий от зарядной батареи. Со временем, естественно, возникает вопрос: как можно проверить аккумулятор шуруповерта?

Схема никель-кадмиевого аккумулятора шуруповерта

Схема никель-кадмиевого аккумулятора шуруповерта.

Основные типы аккумуляторов

Самым распространенным типом накопителей, используемых в шуруповертах, является никель-кадмиевый аккумулятор. Основными преимуществами таких элементов признана высокая емкость при малых габаритах и массе, а также достаточно большой срок службы (до 3500 циклов). Электродвижущая сила элемента достигает 1,37 В, а удельная электрическая энергия — до 65 Втч/кг. Ограничивает применение таких элементов (особенно в импортных инструментах) вредное производство.

Никель-металлгидридные аккумуляторы для шуруповерта становятся основным конкурентом никель-кадмиевых экземпляров. Главное преимущество таких элементов заключается в безопасности и экологической чистоте. Хранить элементы рекомендуется в заряженном состоянии, так как в случае неиспользования их в течение месяца они могут разрядиться до такого состояния, когда их зарядка станет невозможной.

В последних моделях шуруповертов находят применение современные перспективные типы аккумуляторов: литий-ионные и литий-полимерные. Они имеют очень высокую емкость при малых габаритах, но их стоимость пока достаточно велика.

Вернуться к оглавлению

Общие сведения об аккумуляторе

Таблица разновидностей аккумулятора

Таблица разновидностей аккумулятора.

В общем случае электрический накопитель представляет собой источник постоянного электрического тока, за счет преобразования химической реакции в электрическую энергию. При работе он отдает накопленную электроэнергию в электрическую цепь. При зарядке аккумулятора шуруповерта ток пропускается в обратную сторону и протекает процесс накопления энергии.

Главный параметр любого аккумулятора — емкость накопленной энергии, которая указывает, какой ток батарея способна выдать за один час. Поэтому емкость аккумулятора, обычно, измеряется в ампер-часах.

Принцип действия любой батареи основан на электролизе. Следовательно, аккумулятор состоит из двух электродов — анода и катода, находящихся в электролите. Химическая реакция вызывает создание электрического заряда на электродах (полюсах). Разность потенциалов между электродами определяет напряжение аккумулятора, которое считается одной из важнейших характеристик батареи. Последовательное соединение отдельных аккумуляторов ведет к сложению их электрических напряжений.

Основные параметры накопителей зависят от материалов электродов и состава электролита. В никель-кадмиевых батареях анод изготовлен из смеси гидрата закиси никеля с графитом, а катод представляет собой гидрат закиси кадмия или металлический кадмий. В качестве электролита использован гидроксид калия с добавлением гидроксида лития. В никель-металлгидридном аккумуляторе использован аналогичный анод, но катод изготовлен из сплава никеля с редкоземельными металлами. В литий-ионных аккумуляторах катод выполнен из угля, а анод состоит из диоксида лития и кобальта. Электролит представляет собой соляной раствор с ионами лития. Отличием литий-полимерного варианта является только изменение состава электролита — это гелеобразное полимерное вещество.

Вернуться к оглавлению

Принципы проверки накопителя

Схема прибора для проверки аккумуляторов

Схема прибора для проверки аккумуляторов.

Проверить аккумулятор шуруповерта — значит определить его реальные основные параметры. Проверка батареи, обычно, проводится для определения ее качества или причины неработоспособности. В первом случае она нацелена на уточнение качества новой батареи, а во втором — включает измерения параметров на аккумуляторе, которые не питают шуруповерт в нужном объеме. Проверка проводится только при полной зарядке батареи.

При проведении проверки батарей для шуруповерта следует помнить о влиянии «эффекта памяти». Это явление основано на том, что частая зарядка не разряженного полностью аккумулятора может изменить емкость элемента, за счет остаточных зарядов от предыдущей зарядки. Особо подвержены «эффекту памяти» никель-кадмиевые экземпляры. Такое свойство вызывает проведение полного «тренировочного цикла» перед проведением проверки. Он заключается в полной разрядке батареи и последующей полной зарядке его.

Наиболее важный параметр батареи шуруповерта — ее емкость. Для ее определения существует специальный прибор — тестер аккумуляторов типа «кулон», но его в основном используют профессионалы, и для большинства пользователей он не доступен. Поэтому этот параметр, как правило, анализируется путем оценки других параметров. Прямому измерению подвергается ток и напряжение на выходе аккумулятора.

Вернуться к оглавлению

Первый этап проверки

Проверка аккумулятора имеет смысл только при его полной зарядке. Первый этап проверки проводится на стадии зарядки аккумулятора. На этой стадии измеряется напряжение и ток, а также скорость их восстановления. Другими словами, эти параметры измеряются периодически через определенный промежуток времени.

Схема проверки напряжения аккумулятора

Схема проверки напряжения аккумулятора.

Контроль по напряжению производится следующим образом. Через 0,5 часа зарядки измеряется напряжение на аккумуляторе. Например, оно достигло 13 В, что соответствует норме. Рост напряжения постепенно уменьшается и еще через 0,5 часа зарядки достигает 13,5 В. Последнее измерение через 2 часа зарядки показывает напряжение 14 В, причем последние 0,5 часа рост его не отмечается. Зарядка достигла максимума возможного. У накопителей в полностью рабочем состоянии значение напряжения составляет 17 В. Вывод такой проверки — в аккумуляторе есть нерабочие элементы. В приведенном примере таких элементов, скорее всего, два.

Качество аккумулятора можно оценить и путем измерения тока в процессе зарядки. Для нормальной батареи характерен стабильный рост набираемого тока в первый час зарядки. Если ток достигнет силы выше 1 А, то можно говорить о работоспособности аккумулятора.

Если аккумулятор уже установлен в шуруповерте в заряженном состоянии (например, новый), то первое измерение напряжения на нем производится без разборки инструмента. С помощью простого тестера или вольтметра измеряется напряжение между полюсами. Следует помнить, что замеряемое напряжение без нагрузки соответствует напряжению холостого хода, которое несколько выше номинального рабочего напряжения. Например, при 12 элементах на 1,2 В каждое рабочее напряжение составит 14,4 В, а напряжение холостого хода устанавливается 17 В. Если измерение показывает величину напряжения ниже требуемой, то это значит, что есть нерабочие элементы или аккумулятор не полностью заряжен.

Таким образом, первые выводы о работоспособности батареи можно сделать уже на первой стадии проверки, путем использования простого тестера. По результатам такой проверки устанавливается необходимость разборки шуруповерта и аккумулятора.

Вернуться к оглавлению

Проверка под нагрузкой

Схема проверки аккумулятора амперметром

Схема проверки аккумулятора амперметром.

Предварительная проверка не позволяет оценить емкость аккумулятора, т.е. время, в течение которого он будет разряжаться. Для оценки параметра необходимо провести проверку аккумулятора под нагрузкой. Если мощность указана на накопителе, то мощность нагрузки подбирается по этому значению. В случае если мощность аккумулятора неизвестна, нагрузку примерно можно выбрать из расчета, что ее мощность составляет половину произведения силы тока, отдаваемого аккумулятором при работе, на напряжение аккумулятора. Обычно достаточно использовать нагрузку мощностью 35-40 Вт. В качестве такой нагрузки можно использовать лампу для автомобильной фары мощностью 35 Вт или спот-лампу на 12 В той же мощности.

Собирается схема, где аккумулятор, как источник электроэнергии, разряжается на нагрузку через амперметр. Напряжение измеряется вольтметром. Батарея включается на 2-3 мин. Если за это время яркость нагрузочной лампы не уменьшилась, то емкость аккумулятора можно предварительно оценить как нормальную. Такой вывод следует подкрепить измерением напряжения (оно должно быть более 12,4 В). При напряжении от 12 до 12,4 В следует искать возможный поврежденный элемент. Напряжение ниже 23 В говорит о недостаточной емкости аккумулятора.

Если яркость заметно снизится, то это свидетельствует о наличии нерабочих элементов. И совсем плохо, если лампа погаснет. Это значит, аккумулятор разряжается очень быстро и его емкость очень мала.

Вернуться к оглавлению

Проверка элементов аккумулятора

После того как предварительная проверка установила наличие неисправностей в накопителе, необходимо вскрыть шуруповерт и извлечь аккумуляторную батарею, т.е. аккумуляторные элементы, соединенные последовательно между собой. В состав батареи включается от 10 до 12 элементов (банок), каждая имеет рабочее напряжение 1,2 В. Обычно в шуруповертах устанавливается батарея из 10 таких банок.

Проверка элементов начинается с визуального осмотра мест крепления. Нарушение в креплении (пайке, сварке) может стать причиной заниженных параметров. Затем измеряется напряжение на каждой банке. Напряжение не должно быть менее 1,2 В. Следует учитывать, что в современных конструкциях шуруповертов размещаются тепловые датчики для контроля за зарядкой аккумулятора. При измерениях их следует отсоединить, а прибор подключить к основным клеммам (полюсам банки). Выявленные банки с заниженным значением рабочего напряжения отсоединяются от батареи и подлежат замене. Если простое измерение напряжения не выявило наличия нерабочих элементов, то следует произвести измерения под нагрузкой по методике, аналогичной предварительной проверке накопителя.

Вернуться к оглавлению

Проверка по величине сопротивления

Схема устройства мультиметра

Схема устройства мультиметра.

Работоспособность каждой аккумуляторной банки можно оценить с большей вероятностью путем сравнения банок по их внутреннему электрическому сопротивлению. Этот параметр четко указывает на надежность батареи. Величина сопротивления определяется расчетным путем как результат деления рабочего напряжения на силу рабочего тока за вычетом нагрузочного сопротивления.

Рабочее напряжение обязательно измеряется под нагрузкой, причем в качестве нагрузки следует использовать резистор с точно определенной величиной собственного электрического сопротивления. Можно рекомендовать для создания нагрузки резистор с сопротивлением 10 Ом и мощностью 25 Вт. Проверка проводится по каждой банке в отдельности. Измеряется рабочее напряжение и сила тока.

Для примера можно рассмотреть усредненную проверку. Для новой аккумуляторной банки величина внутреннего сопротивления составляет 0,1 Ом. В целом, чем внутреннее сопротивление банки ниже, тем она качественнее. В реальных условиях получено рабочее напряжение под нагрузкой 1,19 В и сила тока 112 мА у одной банки и 1,18 В и 70 мА — у второй банки. Сопротивление составит, соответственно, 0,63 Ом и 5,71 Ом.

Значительное превышение сопротивления указывает на непригодность такой батареи.

Вернуться к оглавлению

Проверка других параметров

Все аккумуляторы имеют определенную величину саморазряда, т.е. разрядки без нагрузки в условиях хранения. Так, саморазряд никель-кадмиевых аккумуляторов может достигать 20% в течение месяца хранения, никель-металлгидридных — до 30%, литий-ионных — до 8%. Саморазряд рекомендуется проконтролировать путем измерения напряжения через каждые сутки в течение месяца.

Проверка наличия «эффекта памяти» целесообразна, так как помогает устранить его вредное воздействие. Она проводится путем проведения нескольких (3-4 раза) циклов: полная разрядка-полная зарядка батареи. Разряжать аккумулятор можно через нагрузку, в качестве которой используется 12-вольтовая лампочка. Измеряется остаточное рабочее напряжение и напряжение холостого хода. При многократных таких тренировках «эффект памяти» должен исчезнуть.

Вернуться к оглавлению

Необходимый инструмент

При проведении проверки аккумулятора шуруповерта потребуется следующий инструмент и приборы:

  • вольтметр постоянного напряжения на 15 В;
  • амперметр и миллиамперметр постоянного тока;
  • тестер;
  • мультиметр;
  • плоскогубцы;
  • отвертка;
  • нож;
  • паяльник.

Для определения неисправности аккумулятора необходимо провести полную проверку его элементов. Такая проверка под силу любому пользователю шуруповертом.


Автор статьи

Статьи по теме