При всех достоинствах аккумуляторных инструментов существует один существенный недостаток — любой аккумулятор имеет свой срок службы. Как бы мы не старались, но рано или поздно перед нами встает вопрос либо замены аккумуляторов шуруповерта, либо покупки нового (шуруповерта или аккумуляторной батареи). А может попробуем разобраться с самим аккумулятором, может не все так сложно, как кажется напервый взгляд?
В этой статье мы расскажем о самых распространенных типах аккумуляторов для шуруповертов и постараемся описать несколько вариантов восстановления аккумуляторной батареи, рассказать об устройстве аккумулятора для шуруповерта.
Типы аккумуляторов для шуруповертов
Технологий изготовления аккумуляторов для шуруповертов очень много, но мы остановимся на самых распространенных. Одними из первых появились и стали массово применяться свинцово-кислотные аккумуляторы. Основной сферой их использования и по сей день является автомобильная промышленность. Простота в изготовлении и обслуживании делает эти аккумуляторные батареи самыми востребованными. Однако их габариты оставляют желать лучшего, использовать такие аккумуляторы для питания электроинструментов крайне неудобно — малая мощность, значительный вес блока питания делает такой инструмент не эффективным. Совсем иначе дело обстоит с более современными никель-кадмиевыми батареями. С момента их изобретения и по сегодняшний день эти аккумуляторные батареи являются одними из самых распространенных источников питания аккумуляторных инструментов.
Минимальная стоимость, значительная емкость батареи при малых габаритах и весе делает никель-кадмиевый элемент очень популярным среди производителей инструментов. ЭДС (электродвижущая сила) никель-кадмиевого аккумулятора составляет 1,37 В, а его удельная энергия составляет от 45 до 65 Вт·ч/кг. В зависимости от конструкции аккумуляторной батареи, режима ее эксплуатации (длительные или короткие разряды, правильность заряда батареи) и чистоты применяемых материалов, срок службы аккумулятора составляет от 1000 до 3500 полных циклов заряд-разряд.
Однако есть и недостатки — производство никель-кадмиевых крайне токсично. В настоящее время Европейский союз запретил производство подобного класса аккумуляторов на своей территории. Никель-металло-гидгидные аккумуляторы являются более новым поколением элементов питания для инструментов и занимают второе место по частоте применения. Никель-металло-гидридные соединения, достаточно устойчивые для применения в аккумуляторах для инструментов, были разработаны в 1980 году.
Одним из достоинств никель-металло-гидридных аккумуляторов является достаточно высокая экологическая безопасность производства и утилизации элементов, практически полное отсутствие эффекта памяти, однако высокий ток саморазряда батареи несколько портит мнение об этих аккумуляторах. Хранить такие аккумуляторы нужно заряженными, при длительном простое (более 1 месяца) желательно полностью перезарядить аккумулятор.
Литий-ионные аккумуляторы — это перспективное направление в развитии всего аккумуляторного инструмента. Отсутствие эффекта памяти, меньший вес и габариты, высокая емкость, быстрый заряд — вот перечень основных преимуществ перед традиционными элементами питания. Однако высокая стоимость производства делает эти аккумуляторы менее востребованными. Далеко не каждый потребитель готов выложить кругленькую сумму за инструмент с хотя и прогрессивными, но очень дорогими аккумуляторами. Литий-полимерные аккумуляторы только недавно появились на рынке и практически не применяются в традиционных аккумуляторных инструментах.
Мы привели общие характеристики самых распространенных аккумуляторных батарей. Учитывая тот факт, что чаще всего приходится сталкиваться с никель-кадмиевыми аккумуляторными батареями, именно этот тип батарей мы и постараемся «оживить» после длительного срока эксплуатации.
Ремонтируем аккумулятор для шуруповерта
В качестве подопытного примера мы используем аккумуляторный шуруповерт фирмы Bosch GSR 12-2 professional, который оснащен никель-кадмиевыми аккумуляторами. Для примера посмотрите на аккумулятор фирмы MAKITA (он красного цвета) и изделие китайского производства (обозначены 12V и 18V). Как и в случае с ремонтом редуктора шуруповерта, традиционный сервис может предложить только замену запасной части целиком. Но не каждый решится на покупку, узнав стоимость нового аккумулятора. Давайте попробуем решить нашу «энергетическую проблему» на практике.
В отличии от аккумулятора BOSCH, батарею MAKITA так просто не разобрать — она полностью заклеена и сделана «одноразовой». С аккумулятором китайского производства мы справились с легкостью — три самореза позволили заглянуть внутрь блока. Рассказывать можно долго, но лучше один раз увидеть и понять чем «фирменный» инструмент отличается от того, что нам продают «по доступной цене». Тонкие силовые провода, не качественная пайка соединительных шин, отсутствие температурного датчика, отсутствие устройства выравнивания заряда в банках блока аккумуляторов, элементы питания скреплены между собой скотчем… Список можно долго продолжать. Но лучше один раз увидеть.
Аккумулятор шуруповерта Bosch GSR 12-2 professional имеет разборную конструкцию. Фирма Bosch вообще славится тем, что не только производит полную переработку и утилизацию своих изделий, но и активно применяет восстановительные технологии, например, реставрация генераторов и стартеров автомобилей. Аккумулятор активно эксплуатировался на протяжении 3 лет в условиях строительной площадки и за это время не только слегка потерся, но и «благодаря» небрежности строителей перестал держать емкость. Эффект памяти сыграл свою роль. Сравните «внутренности» аккумуляторов разных производителей, отличия видны с первого взгляда.
Для того, чтобы извлечь элементы из корпуса аккумулятора нам предстоит удалить заводскую пластиковую пломбу на одном из четырех винтов и слегка прижав стопорные механизмы, которыми аккумулятор крепится к шуруповерту, снять верхнюю крышку. Как мы видим на фотографиях все аккумуляторные батареи состоят из определенного количества небольших аккумуляторов. Банки этих аккумуляторов могут иметь разный размер и соответственно емкость. Аккумуляторная батарея собирается из отдельных аккумуляторов одинакового размера и емкости. Аккумуляторная батарея шуруповерта имеет четыре контакта: два силовых (плюс и минус как на обычной батарейке), специальный контакт управления который соединяет термодатчик внутри батареи с зарядным устройством (на фото №4 хорошо видны два тонких проводка от термодатчика и толстый силовой провод). Это очень важная опция. Данный термодатчик следит за состоянием температуры банок аккумулятора во время зарядки. В случае превышения расчетной температуры датчик разрывает электрическую цепь и тем самым предотвращает разрушение элементов.
В так называемом «часовом» зарядном устройстве (заряд батареи производится в течении 1 часа) используются токи большой силы, которые в отсутствии термодатчика могут разрушить батарею. В аккумуляторных батареях известных мировых производителей реализована еще одна важная функция — устройство, которое позволяет равномерно разряжать и заряжать все элементы аккумуляторной батареи. Как мы видели с вами ранее — китайские дешевые аккумуляторные батареи полностью лишены этих «защитных и сохраняющих» опций. И это не смотря на то, что многие изделия комплектуются именно устройствами для быстрого заряда аккумулятора. К чему может привести такое удешевление конструкции, мы рассказали выше. Сервисный контакт имеют не все аккумуляторные батареи. В данном случае в аккумуляторе Bosch данный контакт соединен с специальным сопротивлением и служит для выравнивания заряда во всех банках аккумулятора (на фото №6 это сопротивление хорошо видно в районе контактов аккумулятора).
Аккумулятор был в таком состоянии, что не позволят производить какие либо работы. Его емкости едва хватало на закручивание десятка стандартных шурупов и это после того, как он полностью заряжался. Причиной такого поведения аккумулятора может быть вышедшая из строя банка, из которых состоит батарея шуруповерта. Все банки в батарее соединены последовательно между собой (как батарейки в фонарике). Высокое внутреннее сопротивление вышедшей из строя банки аккумулятора не позволяет заряжать оставшиеся элементы батареи. В результате аккумулятор не может зарядиться полностью. Лучше всего поиск неисправных элементов производить после того, как аккумулятор будет полностью заряжен. Нам предстоит не просто измерить напряжение аккумулятора в целом (при помощи стандартного вольтметра), нам нужно найти те самые вышедшие из строя элементы, которые потом будем менять. Следует помнить, что проводя замеры на каждом элементе аккумулятора в отдельности полученный результат должен быть в промежутке 1,2 — 1,4 В. Если напряжение банки меньше 1,2 В то это говорит о неисправности данного элемента.
Скорее всего, именно такая банка будет препятствовать нормальной работе всего аккумулятора. После того, как мы выявили неисправный элемент, нам предстоит проверить аккумулятор и убедиться в правильности наших действий. Для этого собираем аккумуляторную батарею и начинаем проверять ее под нагрузкой, имитируя обычный рабочий процесс. Для этого можно, например, закручивать шурупы, саморезы, одним словом — выполнять всю ту работу, которую вы обычно производите при помощи данного инструмента. По прошествии короткого промежутка времени батарея быстро теряет свою емкость. Нам предстоит повторно разобрать аккумулятор и убедиться в правильности нашей «находки». Результат замеров показал, что именно этот элемент после «нагрузки» имеет самое низкое остаточное напряжение. Теперь нам предстоит либо попытаться восстановить данный элемент в аккумуляторной батарее для шуруповерта, либо полностью заменить его на работоспособный (либо новый).
Давайте рассмотрим вариант «реанимации» старого элемента питания. Постоянные высокие нагрузки во время эксплуатации инструмента часто приводят к тому, что отдельные емкости (банки) батареи теряют свою герметичность и попросту высыхают, имеющийся там электролит во время работы интенсивно испаряется и элемент приходит в негодность. Мы не зря назвали попытку восстановления работоспособности банки аккумулятора реанимацией. Кратковременное воздействие на аккумуляторную банку более сильным током может «оживить» испорченный элемент, частично или полностью восстановив процессы, которые протекают внутри аккумулятора.
Еще один из вариантов восстановления работоспособности элемента питания — аккуратное сжатие, деформация корпуса. Вспомните, как вы поступали с разряженной батарейкой — легкими ударами немного сжимали ее корпус и батарейка еще некоторое время продолжала работать. Никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповертов очень выносливые. Они прекрасно держат заряд, разряжаясь всего на 7-10% в первый день после полной зарядки и в дальнейшем практически не теряют заряд длительное время. Однако перегрев, к которому приводят пусковые токи и эффект памяти может вывести такие батареи из эксплуатации раньше времени. Если механическим воздействием восстановить работоспособность элемента питания не удалось, то его нужно заменить.
Вариантов замены как всегда несколько. Если речь идет о какой либо строительной бригаде, которая работает данным аккумуляторным инструментов, то, вероятнее всего, найдутся старые аккумуляторы от приобретенных ранее инструментов. Такой уж у нашего народа менталитет — хранить «про запас» даже испорченные вещи. Элементы питания достаточно живучие и возраст 5-7 лет для них не такой уж большой, хотя при этом они и теряют определенную часть своей емкости. Крайне важно использовать для пайки элементов качественные материалы (устойчивость к коррозии, минимальное сопротивление цепи — залог высокого качества восстановленного аккумулятора). Естественно, что необходимо действовать быстро и аккуратно — высокая температура при пайке может разрушить аккумулятор.
Вот аккумулятор собран, однако он еще не готов к работе. Не забывайте. Что мы до замены элемента проводили заряд и тестирование батареи, к тому же заряд замененных элементов может существенно отличаться от заряда оставшихся банок аккумулятора. Нам предстоит так называемая «тренировка» аккумулятора. Именно это позволит выровнять заряд во всех банках аккумуляторной батареи. Прежде всего нам понадобится зарядное устройство. Которое не отключается через определенный промежуток времени. После интенсивного заряда (порядка 8-10 часов) необходимо дать аккумулятору остыть до температуры окружающей среды. Только не ускоряйте этот процесс, пускай аккумулятор остынет самостоятельно. До начала работы нужно проконтролировать напряжение — оно должно быть на 1,5-2,5 В выше указанного на батарее. Аккумулятор нужно максимально разрядить, однако не забывайте, что во время работы батарея нагревается и очень важно не допустить ее перегрева, да и сам шуруповерт не очень любит высокую температуру. По этой причине внимательно следите за температурой всего инструмента.
После проверки батареи нам предстоит устранить эффект памяти восстановленного аккумулятора для шуруповерта. Для этого придется несколько раз зарядить и полностью зарядить батарею. Для этого вовсе не обязательно работать шуруповертом, на помощь вам придет обычная лампочка, которая позволит вам достаточно эффективно разряжать аккумулятор.
У некоторых читателей возникает вполне естественный вопрос — а не проще ли приобрести новый аккумулятор. Естественно проще, но имеет ли смысл это делать? Стоимость нового аккумулятора для того же шуруповерта Bosch GSR 12-2 professional сопоставима с ценой нового инструмента (не забывайте, что в комплекте нового инструмента идет 2 аккумулятора). Так разве не стоит потратить некоторое время и продлить работоспособность батареи еще на несколько лет?
Надеемся, что данные советы не только расширили ваши знания об аккумуляторных инструментах. Но и на практике позволят более рационально использовать инструмент и экономить денежные средства.
