Πώς είναι ρυθμισμένοι και λειτουργούν οι φορτιστές μπαταριών;

Οι συσσωρευτές ηλεκτρικής μηχανικής καλούνται συνήθως χημικές πηγές ρεύματος, οι οποίες μπορούν να αναπληρώσουν, να αποκαταστήσουν την καταναλισκόμενη ενέργεια λόγω της εφαρμογής ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου.

Οι συσκευές που τροφοδοτούν με ηλεκτρική ενέργεια τις πλάκες της μπαταρίας ονομάζονται φορτιστές: φέρνουν την πηγή ρεύματος σε κατάσταση λειτουργίας, φορτίζοντάς την. Για την σωστή λειτουργία της μπαταρίας, είναι απαραίτητο να παρουσιάσετε τις αρχές της εργασίας και του φορτιστή.

Πώς λειτουργεί η μπαταρία

Μια χημική ανακυκλωμένη πηγή ρεύματος κατά τη λειτουργία μπορεί:

1. Ενεργοποιήστε το συνδεδεμένο φορτίο, για παράδειγμα, έναν λαμπτήρα, έναν κινητήρα, ένα κινητό τηλέφωνο και άλλες συσκευές, δαπανώντας την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας.

2. καταναλώνει την εξωτερική ηλεκτρική ενέργεια που συνδέεται με αυτήν, δαπανώντας την για την αποκατάσταση του αποθέματος της χωρητικότητάς της.

Στην πρώτη περίπτωση, η μπαταρία αποφορτίζεται και στη δεύτερη δέχεται φόρτιση. Υπάρχουν πολλά σχέδια μπαταριών, αλλά οι αρχές λειτουργίας είναι κοινές. Ας εξετάσουμε αυτή την ερώτηση με το παράδειγμα των πλακών νικελίου-καδμίου που τοποθετούνται σε διάλυμα ηλεκτρολύτη.

Χαμηλή μπαταρία

Δύο ηλεκτρικά κυκλώματα λειτουργούν ταυτόχρονα:

1. εξωτερική, εφαρμοζόμενη στους ακροδέκτες εξόδου.

2. εσωτερικό.

Όταν εκκενώνεται σε έναν λαμπτήρα σε ένα εξωτερικό εφαρμοζόμενο κύκλωμα, το ρεύμα ρέει από σύρματα και ένα νήμα που σχηματίζεται από την κίνηση ηλεκτρονίων σε μέταλλα και ανιόντα και κατιόντα κινούνται μέσω του ηλεκτρολύτη στο εσωτερικό τμήμα.

Τα οξείδια νικελίου που έχουν προστεθεί με γραφίτη αποτελούν τη βάση μιας θετικά φορτισμένης πλάκας και το κάδμιο του σπόγγου χρησιμοποιείται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο.

Όταν αποφορτιστεί η μπαταρία, μέρος του ενεργού οξυγόνου των οξειδίων του νικελίου μεταφέρεται στον ηλεκτρολύτη και μετακινείται στην πλάκα του καδμίου, όπου το οξειδώνει, μειώνοντας τη συνολική χωρητικότητα.

Φόρτιση μπαταρίας

Το φορτίο από τους ακροδέκτες εξόδου για τη φόρτιση απομακρύνεται συνήθως, αν και στην πράξη η μέθοδος χρησιμοποιείται όταν συνδέεται το φορτίο, όπως στην μπαταρία ενός κινούμενου αυτοκινήτου ή σε ένα φορτισμένο κινητό τηλέφωνο στο οποίο γίνεται λόγος.

Οι ακροδέκτες της μπαταρίας τροφοδοτούνται με τάση από μια εξωτερική πηγή υψηλότερης ισχύος. Έχει την εμφάνιση μιας σταθερής ή εξομαλυσμένης, παλλόμενης μορφής, υπερβαίνει τη δυνητική διαφορά μεταξύ των ηλεκτροδίων, κατευθύνεται μονοπολικά μαζί τους.

Αυτή η ενέργεια αναγκάζει το ρεύμα να ρέει στο εσωτερικό κύκλωμα της μπαταρίας προς την αντίθετη κατεύθυνση προς την εκκένωση, όταν σωματίδια ενεργού οξυγόνου "συμπιέζονται" έξω από το σπόνδυλο κάδμιο και μέσω του ηλεκτρολύτη φθάνουν στην αρχική τους θέση. Εξαιτίας αυτού, αποκαθίσταται η καταναλισκόμενη δυναμικότητα.

Κατά τη διάρκεια της φόρτισης και της εκκένωσης, η χημική σύνθεση των πλακών αλλάζει και ο ηλεκτρολύτης χρησιμεύει ως μέσο μετάδοσης για τη διέλευση των ανιόντων και των κατιόντων. Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται στο εσωτερικό κύκλωμα επηρεάζει το ρυθμό αποκατάστασης των ιδιοτήτων των πλακών κατά τη φόρτιση και την ταχύτητα εκφόρτισης.

Η επιταχυνόμενη ροή των διεργασιών οδηγεί στην ταχεία απελευθέρωση αερίων, υπερβολική θέρμανση, η οποία μπορεί να παραμορφώσει τον σχεδιασμό των πλακών, να διαταράξει τη μηχανική τους κατάσταση.

Τα υπερβολικά μικρά ρεύματα κατά τη διάρκεια της φόρτισης θα επιμηκύνουν σημαντικά το χρόνο ανάκτησης της καταναλισκόμενης χωρητικότητας. Με τη συχνή χρήση καθυστερημένης φόρτισης, η θείωση των πλακών αυξάνει και η χωρητικότητα μειώνεται. Επομένως, το φορτίο που εφαρμόζεται στην μπαταρία και η ισχύς του φορτιστή λαμβάνονται πάντοτε υπόψη για τη δημιουργία της βέλτιστης λειτουργίας.

Οι αρχές λειτουργίας των μπαταριών ιόντων λιθίου εξετάζονται εδώ:Πηγές χημικού ρεύματος

Πώς λειτουργεί ο φορτιστής

Η σύγχρονη σειρά μπαταριών ικανοποιείται εκτενώς.Για κάθε μοντέλο επιλέγονται οι βέλτιστες τεχνολογίες που μπορεί να μην είναι κατάλληλες, να είναι επιβλαβείς για τους άλλους. Οι κατασκευαστές ηλεκτρονικού και ηλεκτρικού εξοπλισμού μελετούν πειραματικά τις συνθήκες εργασίας των πηγών χημικών ρευμάτων και δημιουργούν τα δικά τους προϊόντα κάτω από αυτά, τα οποία διαφέρουν ως προς την εμφάνιση, το σχεδιασμό και τα χαρακτηριστικά ηλεκτρικής παραγωγής.

Δομές φόρτισης για κινητές ηλεκτρονικές συσκευές

Οι διαστάσεις των φορτιστών για κινητά προϊόντα διαφορετικής χωρητικότητας διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους. Δημιουργούν ειδικές συνθήκες εργασίας για κάθε μοντέλο.

Ακόμη και για τον ίδιο τύπο μπαταριών AA ή AAA διαφορετικών δυνατοτήτων, συνιστάται να χρησιμοποιείτε το δικό σας χρόνο φόρτισης, ανάλογα με την χωρητικότητα και τα χαρακτηριστικά της πηγής ρεύματος. Οι τιμές του αναφέρονται στην συνοδευτική τεχνική τεκμηρίωση.

Ένα συγκεκριμένο μέρος των φορτιστών και των μπαταριών για κινητά τηλέφωνα είναι εξοπλισμένο με αυτόματη προστασία που απενεργοποιεί την ισχύ στο τέλος της διαδικασίας. Όμως, ο έλεγχος της εργασίας τους θα πρέπει να διεξαχθεί οπτικά.

Δομές φόρτισης μπαταριών αυτοκινήτων

Η τεχνολογία φόρτισης πρέπει να τηρείται με ιδιαίτερη ακρίβεια κατά τη λειτουργία μπαταριών αυτοκινήτων σχεδιασμένων να λειτουργούν σε δύσκολες συνθήκες. Για παράδειγμα, το χειμώνα, σε κρύο καιρό, με τη βοήθειά τους, είναι απαραίτητο να ξεπαγώσετε το ψυχρό στροφείο της μηχανής εσωτερικής καύσης με παχύρρευστο γράσο μέσω ενός ενδιάμεσου ηλεκτροκινητήρα - μίζα.

Οι αποφορτισμένες ή ακατάλληλα προετοιμασμένες μπαταρίες συνήθως δεν αντιμετωπίζουν αυτό το καθήκον.

Οι εμπειρικές μέθοδοι έχουν αποκαλύψει τη σχέση του ρεύματος φόρτισης για τις μολύβδινες και αλκαλικές μπαταρίες. Θεωρείται η βέλτιστη τιμή του φορτίου (αμπέρ) της τιμής 0.1 της χωρητικότητας (ώρες αμπέρ) για τον πρώτο τύπο και 0.25 για το δεύτερο.

Για παράδειγμα, μια μπαταρία έχει χωρητικότητα 25 ώρες λειτουργίας. Εάν είναι όξινο, τότε πρέπει να φορτίζεται με ρεύμα 0,1 ∙ 25 = 2,5 Α και για αλκαλικό - 0,25 ∙ 25 = 6,25 Α. Για να δημιουργήσετε τέτοιες συνθήκες, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε διαφορετικές συσκευές ή να χρησιμοποιήσετε ένα γενικό με μεγάλη ποσότητα λειτουργίες.

Ένας σύγχρονος φορτιστής μπαταρίας για μπαταρίες μολύβδου οξέος θα πρέπει να υποστηρίζει διάφορες εργασίες:

• ελέγχει και σταθεροποιεί το ρεύμα φόρτισης.

• να λαμβάνεται υπόψη η θερμοκρασία του ηλεκτρολύτη και να αποτρέπεται η θέρμανση περισσότερο από 45 μοίρες από τον τερματισμό της ηλεκτρικής ενέργειας.

Η δυνατότητα διεξαγωγής κύκλου ελέγχου και εκπαίδευσης για μια μπαταρία οξέος αυτοκινήτου με φορτιστή είναι μια απαραίτητη λειτουργία, η οποία περιλαμβάνει τρία στάδια:

1. Πλήρης φόρτιση της μπαταρίας στη μέγιστη χωρητικότητα.

2. Δεκαωρηρημένη εκκένωση με ρεύμα 9 ÷ 10% της ονομαστικής χωρητικότητας (εμπειρική εξάρτηση).

3. Επαναφορτίστε μια αποφορτισμένη μπαταρία.

Κατά τη διεξαγωγή του CTC, παρακολουθείται η μεταβολή της πυκνότητας του ηλεκτρολύτη και ο χρόνος ολοκλήρωσης του δεύτερου σταδίου. Με την αξία του, κρίνουν τον βαθμό φθοράς των πλακών, τη διάρκεια του υπόλοιπου πόρου.

Οι φορτιστές για αλκαλικές μπαταρίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε λιγότερο περίπλοκα σχέδια, επειδή τέτοιες πηγές ρεύματος δεν είναι τόσο ευαίσθητες στις λειτουργίες υπερφόρτισης και υπερφόρτισης.

Το γράφημα της βέλτιστης φόρτισης των αλκαλικών μπαταριών οξέος για αυτοκίνητα δείχνει την εξάρτηση του συνόλου της χωρητικότητας από τη μορφή των σημερινών αλλαγών στο εσωτερικό κύκλωμα.

Στην αρχή της διαδικασίας φόρτισης συνιστάται η διατήρηση του ρεύματος στη μέγιστη επιτρεπτή τιμή και στη συνέχεια η μείωση της τιμής του στο ελάχιστο για την τελική ολοκλήρωση των φυσικοχημικών αντιδράσεων που αποκαθιστούν την ικανότητα.

Ακόμη και στην περίπτωση αυτή, απαιτείται ο έλεγχος της θερμοκρασίας του ηλεκτρολύτη και η εισαγωγή περιβαλλοντικών τροποποιήσεων.

Η πλήρης ολοκλήρωση του κύκλου φόρτισης των μπαταριών μολύβδου οξέος ελέγχεται από:

• αποκατάσταση τάσης σε κάθε τράπεζα 2,5 ÷ 2,6 βολτ?

• επίτευξη μέγιστης πυκνότητας ηλεκτρολύτη, η οποία παύει να αλλάζει.

• ο σχηματισμός βίαιης εξέλιξης αερίου όταν ο ηλεκτρολύτης αρχίζει να "βράζει".

• την επίτευξη της χωρητικότητας της μπαταρίας, που υπερβαίνει το 15 ÷ 20% της τιμής που δίδεται κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης.

Τρέχουσες φόρμες φορτιστή μπαταρίας

Η προϋπόθεση για τη φόρτιση της μπαταρίας είναι ότι πρέπει να εφαρμοστεί τάση στις πλάκες της, δημιουργώντας ένα ρεύμα στο εσωτερικό κύκλωμα μιας συγκεκριμένης κατεύθυνσης. Μπορεί:

1. έχουν σταθερή αξία.

2. ή να ποικίλλουν σε χρόνο σύμφωνα με έναν συγκεκριμένο νόμο.

Στην πρώτη περίπτωση, οι φυσικοχημικές διεργασίες της εσωτερικής αλυσίδας προχωρούν αμετάβλητες, και στη δεύτερη, σύμφωνα με τους προτεινόμενους αλγόριθμους με κυκλική αύξηση και απόσβεση, που δημιουργούν ταλαντευτικές επιδράσεις στα ανιόντα και τα κατιόντα. Η τελευταία τεχνολογική επιλογή χρησιμοποιείται για την καταπολέμηση της θειώσεως των πλακών.

Μέρος της χρονικής εξάρτησης του ρεύματος φόρτισης απεικονίζεται με γραφήματα.

Η κάτω δεξιά εικόνα δείχνει μια σαφή διαφορά στο σχήμα του ρεύματος εξόδου του φορτιστή, ο οποίος χρησιμοποιεί θυρίστορ ελέγχου για να περιορίσει τη ροπή ανοίγματος του μισού κύματος ενός ημιτονοειδούς. Εξαιτίας αυτού, ρυθμίζεται το φορτίο στο ηλεκτρικό κύκλωμα.

Φυσικά, πολλοί σύγχρονοι φορτιστές μπορούν να δημιουργήσουν άλλες μορφές ρεύματος που δεν εμφανίζονται σε αυτό το διάγραμμα.

Αρχές δημιουργίας κυκλωμάτων για φορτιστές

Ένα μονοφασικό δίκτυο 220 volt χρησιμοποιείται συνήθως για την τροφοδοσία του εξοπλισμού των φορτιστών. Αυτή η τάση μετατρέπεται σε ασφαλή υπο-τάση, η οποία εφαρμόζεται στους ακροδέκτες εισόδου της μπαταρίας μέσω διαφόρων ηλεκτρονικών και ημιαγωγικών στοιχείων.

Υπάρχουν τρία σχέδια για τη μετατροπή της βιομηχανικής ημιτονοειδούς τάσης στους φορτιστές λόγω:

1. Η χρήση ηλεκτρομηχανικών μετασχηματιστών τάσης που λειτουργούν με την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

2. Εφαρμογή ηλεκτρονικών μετασχηματιστών.

3. χωρίς τη χρήση συσκευών μετασχηματιστών που βασίζονται σε διαιρέτες τάσης.

Είναι τεχνικά εφικτή η μετατροπή της τάσης του μετατροπέα, η οποία έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως μηχανές συγκόλλησης με αντιστροφέαμετατροπείς συχνότητας που ελέγχουν τους κινητήρες. Αλλά, για τη φόρτιση των μπαταριών, αυτό είναι αρκετά ακριβό εξοπλισμό.

Κύκλωμα φορτιστή με διαχωρισμό μετασχηματιστή

Η ηλεκτρομαγνητική αρχή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας από το πρωτεύον κύλινδρο 220 βολτ προς το δευτερεύον διαχωρίζει πλήρως τις δυνατότητες του κυκλώματος τροφοδοσίας από το καταναλωμένο, εξαλείφει την επαφή του με την μπαταρία και τις ζημιές σε περίπτωση βλαβών μόνωσης. Αυτή η μέθοδος είναι η ασφαλέστερη.

Τα διαγράμματα κυκλώματος ισχύος των συσκευών με μετασχηματιστή έχουν πολλά διαφορετικά σχέδια. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τρεις αρχές για τη δημιουργία διαφορετικών ρευμάτων του τμήματος ισχύος από φορτιστές μέσω της χρήσης:

1. Γέφυρα δίοδος με έναν εξομαλυντή πυκνωτή πυκνωτή.

2. Γέφυρα δίοδος χωρίς εξομάλυνση κυματισμός?

3. Μια ενιαία δίοδος που κόβει το αρνητικό μισό κύμα.

Κάθε ένα από αυτά τα σχήματα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανεξάρτητα, αλλά συνήθως ένας από αυτούς είναι η βάση, η βάση για τη δημιουργία ενός άλλου, πιο βολικό για τη λειτουργία και τον έλεγχο από το μέγεθος του ρεύματος εξόδου.

Η χρήση συνόλων τρανζίστορ ισχύος με αλυσίδες ελέγχου στο πάνω μέρος της εικόνας στο διάγραμμα επιτρέπει τη μείωση της τάσης εξόδου στους ακροδέκτες του κυκλώματος εξόδου του φορτιστή, ο οποίος παρέχει ρύθμιση των τιμών των συνεχών ρευμάτων που διέρχονται από τις συνδεδεμένες μπαταρίες.

Μία από τις επιλογές για αυτό το σχέδιο του φορτιστή με τον τρέχοντα έλεγχο φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Οι ίδιες συνδέσεις στο δεύτερο κύκλωμα σας επιτρέπουν να ρυθμίσετε το εύρος της κυματοειδούς διαφοράς, για να το περιορίσετε σε διαφορετικά στάδια φόρτισης.

Το ίδιο μέσο κύκλωμα λειτουργεί αποτελεσματικά όταν αντικαθιστά δύο απέναντι διόδους σε μια γέφυρα δίοδος με θυρίστορ που ρυθμίζουν εξίσου τη ισχύ του ρεύματος σε κάθε εναλλασσόμενο μισό κύκλο. Και η απομάκρυνση των αρνητικών μισών αρμονικών αποδίδεται στις υπόλοιπες διόδους ισχύος.

Η αντικατάσταση μίας μόνο δίοδος στην κάτω εικόνα με ένα θυροσκόπιο ημιαγωγού με ξεχωριστό ηλεκτρονικό κύκλωμα για το ηλεκτρόδιο ελέγχου επιτρέπει τη μείωση των παλμών ρεύματος λόγω του αργότερα ανοίγματος τους, το οποίο χρησιμοποιείται επίσης για διάφορες μεθόδους φόρτισης των μπαταριών.

Μία από τις επιλογές για μια τέτοια υλοποίηση του κυκλώματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Η συναρμολόγηση με τα χέρια σας δεν είναι δύσκολη. Μπορεί να γίνει ανεξάρτητα από τα διαθέσιμα εξαρτήματα, σας επιτρέπει να φορτίζετε μπαταρίες με ρεύματα μέχρι 10 amp.

Μια βιομηχανική έκδοση του κυκλώματος φορτιστή μετασχηματιστή Electron-6 βασίζεται σε δύο θυρίστορ KU-202N. Για τη ρύθμιση των κύκλων ανοίγματος των μισών αρμονικών, κάθε ηλεκτρόδιο ελέγχου έχει το δικό του κύκλωμα από διάφορα τρανζίστορ.

Μεταξύ των λάτρεις των αυτοκινήτων, συσκευές που επιτρέπουν όχι μόνο τη φόρτιση των μπαταριών, αλλά και η χρήση ενέργειας από το δίκτυο 220 volt για παράλληλη σύνδεση με την εκκίνηση του κινητήρα του αυτοκινήτου, είναι δημοφιλείς. Ονομάζονται εκτοξευτές ή εκτοξευτές. Έχουν ένα ακόμη πιο περίπλοκο ηλεκτρονικό κύκλωμα και κύκλωμα ισχύος.

Ηλεκτρονικά κυκλώματα μετασχηματιστών

Τέτοιες συσκευές κατασκευάζονται από τους κατασκευαστές για την παροχή λαμπτήρων αλογόνου με τάση 24 ή 12 βολτ. Είναι σχετικά φθηνά. Μερικοί λάτρεις προσπαθούν να τις συνδέσουν για να φορτίσουν μπαταρίες χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας. Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία δεν είναι ευρέως ανεπτυγμένη, παρουσιάζει σημαντικά μειονεκτήματα.

Κύκλωμα φορτιστή χωρίς διαχωρισμό μετασχηματιστή

Όταν πολλαπλά φορτία συνδέονται σε σειρά με μια πηγή ρεύματος, η συνολική τάση εισόδου χωρίζεται σε τμήματα συνιστωσών. Λόγω αυτής της μεθόδου, οι διαιρέτες λειτουργούν, δημιουργώντας μια μείωση τάσης σε μια ορισμένη τιμή στο στοιχείο εργασίας.

Με αυτή την αρχή, δημιουργούνται πολυάριθμοι φορτιστές με αντίσταση-χωρητικό αντιστάσεις για μπαταρίες χαμηλής ισχύος. Λόγω των μικρών διαστάσεων των εξαρτημάτων, είναι κατασκευασμένα απευθείας στον φακό.

Το εσωτερικό ηλεκτρικό κύκλωμα είναι πλήρως κλεισμένο σε θήκη με μόνωση εργοστασίου, η οποία αποκλείει την ανθρώπινη επαφή με τις δυνατότητες του δικτύου κατά τη φόρτιση.

Πολλοί πειραματιστές προσπαθούν να εφαρμόσουν την ίδια αρχή για τη φόρτιση συσσωρευτών αυτοκινήτων, προσφέροντας ένα σχέδιο σύνδεσης από ένα οικιακό δίκτυο μέσω ενός συγκροτήματος πυκνωτών ή ενός λαμπτήρα πυράκτωσης ισχύος 150 watt και Δίοδος ισχύοςμεταδίδοντας παλμούς ρεύματος της ίδιας πολικότητας.

Παρόμοια σχέδια μπορούν να βρεθούν στις ιστοσελίδες των do-it-yourselfers που επαινουν την απλότητα του κυκλώματος, το χαμηλό κόστος των ανταλλακτικών και την ικανότητα αποκατάστασης της χωρητικότητας μιας μπαταρίας που έχει αποφορτιστεί.

Αλλά, είναι σιωπηλοί για το γεγονός ότι:

• η ανοικτή καλωδίωση 220 αντιπροσωπεύει κίνδυνο για την ανθρώπινη ζωή;

• το νήμα ενός λαμπτήρα κάτω από την τάση θερμαίνεται, αλλάζει την αντίσταση του σύμφωνα με έναν δυσμενούς νόμο για τη διέλευση των βέλτιστων ρευμάτων μέσω της μπαταρίας.

Όταν ενεργοποιούνται υπό φορτίο, πολύ μεγάλα ρεύματα περνούν από το κρύο νήμα και από ολόκληρη την αλυσίδα που συνδέεται στη σειρά. Επιπλέον, η χρέωση πρέπει να συμπληρώνεται με μικρά ρεύματα, τα οποία επίσης δεν λειτουργούν. Επομένως, μια μπαταρία που έχει υποστεί αρκετές σειρές τέτοιων κύκλων χάνει γρήγορα την ικανότητα και την απόδοσή της.

Η συμβουλή μας: μην χρησιμοποιήσετε αυτή τη μέθοδο!

Οι φορτιστές έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με συγκεκριμένους τύπους μπαταριών, να λαμβάνουν υπόψη τα χαρακτηριστικά τους και τους όρους για την αποκατάσταση της χωρητικότητας. Όταν χρησιμοποιείτε καθολικές πολυλειτουργικές συσκευές, θα πρέπει να επιλέξετε τη λειτουργία φόρτισης που είναι βέλτιστη για μια συγκεκριμένη μπαταρία.