Agkz.ru - игровой новостной портал
Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

  • Цена: $17
  • Раньше для сборки небольших батарей из аккумуляторов типоразмера 18650 использовал пайку, но для сборки батареи 12S4P для электрического велосипеда решил применить точечную (контактную) сварку. Наверное самый простой и дешёвый способ изготовления подобной сварки — мощное реле и свинцово-кислотный аккумулятор. Но в таком случае нужно вручную контролировать длительность включения реле, чтобы не перегреть и не прожечь оболочку аккумулятора. Поэтому решил заказать готовый контроллер с цифровой регулировкой количества импульсов и мощности.

    Подтверждение покупки
    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Контроллер был выбран первый попавшийся, и насколько я сейчас вижу, можно было взять точно такой же, но чуть дешевле, или более слабую версию ещё дешевле.

    Продавец нарисовал схематическое изображение сварочного аппарата:

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Из неё становится понятно, что кроме контроллера так же потребуется: мощный трансформатор, не мощный трансформатор, медные электроды и педаль.

    В качестве мощного трансформатора обычно используют трансформатор от микроволновки, слегка переделывая его. Я пошёл по тому же пути.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Суть переделки заключается в уменьшении напряжения вторичной обмотки. Для работы магнетрона микроволновки требуется большое напряжение, поэтому вторичная обмотка трансформатора намотана большим количеством витков тонкого провода. А для контактной сварки большого напряжения не требуется, но нужен большой ток, поэтому вместо большого количества витков нужно намотать несколько витков более толстого провода.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Сейчас мне кажется, что можно было поступить значительно проще, и вместо удаления вторичной обмотки нужно было распилить её в одном месте и соединить все витки параллельно, получив в итоге один виток с большим сечением. Но на тот момент я просто распилил болгаркой трансформатор в месте сварочного шва и вытащил вторичную обмотку (она намотана более тонким проводом) и магнитные шунты (полоски металла между первичной и вторичной обмоткой).

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Для намотки новой вторичной обмотки я использовал провод сечением 10мм^2 сложенный вдвое. У меня получилось намотать 5 витков, что в итоге дало примерно 5 вольт. Лучше мотать более толстым проводом меньшее количество витков. Говорят, что оптимально 2-3 витка. Чем больше витков — тем выше будет напряжение и больше риск образования дуги во время не плотного прижатия электродов. Хотя народ нормально варит и от 12В аккумуляторов.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    В качестве электродов взял медный пруток диаметром 6мм, заточив концы конусом. Для соединения проводов и электродов применил клеммник, в который идеально влез электрод. И также влез бы сдвоенный провод, но в процессе намотки один из проводов получился короче, поэтому после выхода из трансформатора сечение провода уменьшается вдвое.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    В качестве корпуса для сварочного аппарат использовал корпус от компьютерного блока питания, в него идеально влез силовой трансформатор и осталось место для всего остального.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Для питания платы используется дополнительный понижающий трансформатор небольшой мощности. На плате написано, что рекомендуется подавать на вход 9-12В. И это должно быть переменное напряжение сетевой частоты, так как по нему контроллер отслеживает переход через ноль, поэтому импульсный блок питания не подойдёт. У меня нашёлся подходящий трансформатор, с выходом 9В (0.3А). При таком напряжении контроллер потребляет около 100мА тока в дежурном режиме.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Вместо педали может быть просто кнопка (нормально-разомкнутая), но у меня уже была педаль, поэтому применил её.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Разъём питания остался родным, а вместо вентилятора была установлена плата с индикаторами, ручки регулировки количества импульсов и их мощности, а так же разъём для подключения педали

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Сразу же после сборки сварочный аппарат заработал. Сначала побаловался с толстым металлом — на максимальной мощности и длительности электроды раскалились до красна. Затем начал тренироваться на дохлых банках 18650 и полоске из никеля толщиной 0.1мм.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Слева можно увидеть неудачные попытки сварки. На боковой поверхности это происходит из-за того, что прямо за тонкой стенкой находится слой электролита и меди и ток находит себе более «короткую» дорогу. В случае с торцевой стороной аккумулятора прожиг ленты случается из-за плохого прижима одного из электродов, в таком случае ток протекает только через тонкую никелевую полоску и она сгорает в месте контакта, при этом сам АКБ не портится. Далее несколько удачных попыток, где чем правее — тем больше длительность сварки.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Также поигрался с мощностью. Слева направо увеличение мощности от 1 до 99 с шагом 10. Затем по новой заточил электроды и сделал ещё 4 точки на максимальной мощности и длительности в 1 импульс (20мс).

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Отрыв полосы показал, что даже на минимальных настройках лента 0.1мм проваривается и соединяется с аккумулятором. Начиная с 40% мощности лента уже рвётся при попытке отрыва. А с 70% появляется шанс прожечь боковую стенку аккумулятора насквозь.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Вскрытие показало, что привариваться к боковой стенки аккумулятора 18650 — плохая идея. Так как слой меди и электролита достаточно близко к стенке, и ток предпочитает течь через них, а не по корпусу банки. В случае с плюсовой и минусовой клеммой таких проблем нет, так как между ними и начинкой АКБ находится воздушный зазор, да и похоже сами они сделаны из более толстого металла. Но если всё равно умудриться прожечь аккумулятор с торца, то тут будет важно, с какой стороны. Если это плюсовая клемма — то никаких проблем. Если минусовая — то есть вероятность разгерметизации банки, и чтобы это проверить, нужно прогнать её циклом разряд-заряда, и если при этом из места прожига начнёт вытекать электролит или появится резкий химический запах — то банку в утиль.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Ещё немного потренировавшись взялся за то, ради чего всё это затевалось. В итоге варил батарею на настройках 1 импульс и 99% мощности. Несколько раз не сильно плотно прижимал электроды к банкам, из-за чего лента прогорала, но вроде без последствий для АКБ. Но, по-хорошему, стоит изготовить электроды такой конструкции, чтобы они были независимо подпружинены (либо раздельно прижимать их).

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Забыл сфотографировать плату до сборки, поэтому фото уже с отпаянными переменными сопротивлениями, которыми выполняется настройка. В качестве мозгов используется STM8S003F3P6

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Тиристор BTA100-800B. Даже после длительной работы совсем ни сколько не нагрелся, поэтому дополнительного радиатора ставить не стал, тиристор просто прикручен одним винтом к корпусу и лишь слегка его касается. Металлическая часть корпуса тиристора изолирована от всех выводов, поэтому никакой дополнительной изоляции при креплении не применял.

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Ради интереса попробовал сделать электроды из медного провода сечением 2.5мм^2. Никакой особой разницы не заметил, так же хорошо варят, и дают такую же яркую дугу и делают дырку в ленте/аккумуляторе в случае не плотного прижима.

    В целом данным контроллером я доволен, что мне требовалось сделать — он выполнил. Стоило ли собирать сварочный аппарат ради одного раза? Не знаю. У меня есть вещи, которые я купил, и не использовал ни разу — вот там спорный вопрос. А тут… В общем, лёгких путей я не искал. Если что забыл, спрашивайте в комментариях.

    P.S. После обсуждения в комментариях хотелось бы уточнить, что представленный на фото прожиг на боковой стороне аккумулятора 18650 и на торце уже готовой сборки случились по разным причинам. В случае с боковой стороной, ток пошёл вглубь АКБ, так как сразу за стенкой находится слой хорошо проводящего электролита и меди. А в случае с торцом был плохой прижим ленты, и ток пошёл только через ленту, в результате чего она прогорела, но это совершенно никак не отразилось на АКБ. То есть получилось не красиво, но ничего страшного.

    Отдельно прожечь торцевые части АКБ на тех настройках, с которыми я варил батарею — мне не удалось. Отдельно прожечь ленту — без проблем. Пример разного расстояния между электродами, при одинаковых настройках и отсутствии под пластиной проводящего материала:

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    И аналогично для боковой стенки банки 18650:

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    И для минусовой стороны (старался ставить электроды максимально близко, насколько позволяла их толщина):

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Но это просто для примера, до такого лучше не доводить, и уменьшить величину тока.

    Так как даже крошечного отверстия достаточно для выхода электролита

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    При правильно подобранном режиме сварки на банке и ленте не должно оставаться следов перегрева металла, при этом лента не должна легко отрываться от банки

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А

    Чтобы избежать подобных «коротких путей» для тока, продаются пластины с прорезями. А для моего варианта батареи и вовсе существует специальная лента:

    Точечная сварка для литий-ионных аккумуляторов с симистором на 100А