Како су уређени и раде пуњачи за батерије?

Акумулатори у електротехници се обично називају хемијским изворима струје, који могу напунити, обновити потрошену енергију услед примене спољног електричног поља.

Уређаји који на плоче батерије испоручују електричну енергију називају се пуњачи: доводе тренутни извор у радно стање, пуне га. Да бисте правилно управљали батеријом, потребно је представити принципе њиховог рада и пуњача.

Како ради батерија

Хемијски рециклирани извор струје током рада може:

1. напајање повезаног терета, на пример, сијалица, мотор, мобилни телефон и други уређаји, трошећи опскрбу електричном енергијом;

2. троше вањску електричну енергију која је на њега повезана трошећи је на обнављање резерве свог капацитета.

У првом случају батерија се празни, а у другом се пуни. Постоји много дизајна батерија, али принципи рада су уобичајени. Испитајмо ово питање на примеру никл-кадмијум плоча постављених у раствор електролита.

Слаба батерија

Два електрична круга раде истовремено:

1. спољни, примењени на излазним стезаљкама;

2. интерни.

Када се испразни до сијалице у спољном примењеном кругу, струја тече од жица и филамента насталог кретањем електрона у металима, а аниони и катиони се крећу кроз електролит у унутрашњем делу.

Никл оксиди додани графитима чине плочу позитивно наелектрисане плоче, а на негативној електроди користи се сунђеров кадмијум.

Када се батерија испразни, део активног кисеоника никл-оксида преноси се у електролит и премешта се на плочу са кадмијумом, где га оксидује, смањујући укупни капацитет.

Пуњење батерије

Оптерећење се најчешће уклања са излазних терминала ради пуњења, мада се у пракси метода користи када је оптерећење повезано, на пример на батерији аутомобила у кретању или на напуњеном мобилном телефону о коме се прича.

Стезаљке за батерије се напајају напоном из спољног извора веће снаге. Имају облик сталног или заглађеног, пулсирајућег облика, који прелази разлику потенцијала између електрода, усмерен је једнополно са њима.

Та енергија узрокује да струја тече у унутрашњем кругу акумулатора у супротном смеру од пражњења, када се честице активног кисеоника „истисну“ из кадмијума сунђера и кроз електролит стигну на своје првобитно место. Због тога се потрошени капацитет обнавља.

За време пуњења и пражњења, хемијски састав плоча се мења, а електролит служи као преносни медиј за пролазак аниона и катиона. Интензитет проласка електричне струје у унутрашњем кругу утиче на брзину обнављања својстава плоча током пуњења и брзину пражњења.

Убрзани ток процеса доводи до брзог ослобађања гасова, претераног загревања, што може деформисати дизајн плоча, нарушити њихово механичко стање.

Премало струје током пуњења значајно ће продужити време опоравка потрошеног капацитета. Са честом употребом одложеног пуњења, сулфатизација плоча се повећава, а капацитет опада. Због тога се оптерећење на батерију и снага пуњача увек узимају у обзир за стварање оптималног режима.

Овде су приказани принципи рада литијум-јонских батерија:Хемијски извори струје

Како функционише пуњач

Тренутни опсег батерија је опсежан.За сваки модел одабране су оптималне технологије које можда нису погодне, а могу бити штетне и за друге. Произвођачи електронске и електричне опреме експериментално истражују радне услове хемијских извора струје и за њих креирају сопствене производе, који се разликују по изгледу, дизајну и карактеристикама електричне снаге.

Конструкције за пуњење мобилних електронских уређаја

Димензије пуњача за мобилне производе различитих капацитета значајно се разликују једна од друге. Стварају посебне услове рада за сваки модел.

Чак и за исте врсте батерија стандардних величина АА или ААА различитих капацитета, препоручује се коришћење сопственог времена пуњења, у зависности од капацитета и карактеристика извора струје. Његове вриједности су наведене у приложеној техничкој документацији.

Одређени део пуњача и батерија за мобилне телефоне опремљени су аутоматском заштитом која на крају процеса искључује напајање. Али, контролу над њиховим радом требало би да се врши визуелно.

Конструкције за пуњење аутомобилских акумулатора

Технологија пуњења мора се поштовати са посебном прецизношћу када се раде аутомобилске батерије дизајниране за рад у тешким условима. На пример, зими, у хладном времену, уз њихову помоћ потребно је одмотати хладни ротор мотора са унутрашњим сагоревањем, са задебљањем мастима кроз средњи електрични мотор - стартер.

Испразњене или неправилно припремљене батерије обично се не носе са тим задатком.

Емпиријске методе откриле су однос струје пуњења оловних киселина и алкалних батерија. Сматра се да је оптимална вредност набоја (ампера) од 0,1 вредности капацитета (сати ампера) за први тип и 0,25 за другу.

На пример, батерија је капацитета 25 ампера. Ако је кисела, тада се мора пунити струјом од 0,1 ∙ 25 = 2,5 А, а за алкалну - 0,25 ∙ 25 = 6,25 А. Да бисте створили такве услове, морат ћете користити различите уређаје или користити један универзални са већом количином функције.

Савремени пуњач батерија за кисело оловне батерије треба да подржи бројне задатке:

• контролише и стабилизира струју пуњења;

• узети у обзир температуру електролита и спречити га да се загрева више од 45 степени прекидом напајања.

Могућност провођења циклуса контроле и тренинга за киселу батерију аутомобила помоћу пуњача је неопходна функција, која укључује три фазе:

1. Потпуно напуњење батерије до максималног капацитета;

2. десетчасовно пражњење са струјом од 9 ÷ 10% називног капацитета (емпиријска зависност);

3. Напуните испразњену батерију.

Када се врши ЦТЦ, прати се промена густине електролита и време завршетка друге фазе. По својој вредности процењују степен истрошености плоча, трајање преосталог ресурса.

Пуњачи за алкалне батерије могу се користити у мање сложеним изведбама, јер такви извори струје нису толико осетљиви на режиме преоптерећења и препуњености.

Графикон оптималног набоја кисело-алкалних батерија за аутомобиле показује зависност скупа капацитета од облика тренутних промена у унутрашњем кругу.

На почетку поступка пуњења препоручује се одржавање струје на максимално дозвољеној вредности, а затим њену вредност свести на минимум за коначни завршетак физикално-хемијских реакција које обнављају капацитет.

Чак је и у овом случају потребно регулисати температуру електролита и уносити измене у околини.

Комплетан завршетак циклуса пуњења оловних киселина контролише:

• обнављање напона на свакој банци 2,5 ÷ 2,6 волта;

• постизање максималне густине електролита која престаје да се мења;

• стварање насилне еволуције гаса када електролит почне да "кључа";

• постизање капацитета батерије, веће од 15 ÷ 20% од вредности дате током пражњења.

Тренутни обрасци пуњача батерије

Услов за пуњење батерије је да напон треба поднијети на његове плоче, стварајући струју у унутрашњем кругу одређеног смера. Може:

1. имају константну вредност;

2. или се временом разликују у складу са одређеним законом.

У првом случају, физикално-хемијски процеси унутрашњег ланца одвијају се непромењени, а у другом, према предложеним алгоритамима, са цикличким повећањем и пригушивањем, који стварају осцилаторне ефекте на анионе и катионе. Најновија технолошка опција се користи за борбу против султације плоча.

Део временске зависности струје набоја приказан је графовима.

Доња слика на десној страни показује јасну разлику у облику излазне струје пуњача, који помоћу тиристорске контроле ограничава тренутак отварања полу-таласа синусоида. Због тога се регулише оптерећење електричног круга.

Наравно, бројни савремени пуњачи могу да створе друге облике струја које нису приказане на овом дијаграму.

Принципи стварања кола за пуњаче

Једнофазна мрежа од 220 волти обично се користи за напајање опреме пуњача. Овај напон се претвара у сигуран поднапон, који се примењује на улазним стезаљкама акумулатора кроз разне електронске и полуводичке компоненте.

Постоје три шеме за претварање индустријског синусоидног напона у пуњаче због:

1. употреба електромеханичких напонских трансформатора који раде на принципу електромагнетне индукције;

2. примена електронских трансформатора;

3. без употребе трансформаторских уређаја заснованих на делилницима напона.

Технички је могуће претворити напонски претварач, за који се широко користи инвертерске машине за заваривањефреквентни претварачи који управљају моторима. Али, за пуњење батерија то је прилично скупа опрема.

Склопови пуњача са одвајањем трансформатора

Електромагнетски принцип преноса електричне енергије са примарног намотаја од 220 волти у секундарни у потпуности одваја потенцијале доводног круга од потрошеног, елиминише његов контакт са батеријом и оштећења у случају квара изолације. Ова метода је најсигурнија.

Дијаграми струјних кругова уређаја са трансформатором имају много различитих дизајна. На слици испод приказана су три принципа за стварање различитих струја одељка за напајање из пуњача коришћењем:

1. диодни мост са глатким валовитим кондензатором;

2. диодни мост без заглађивања пукотине;

3. Једна диода која прекида негативни пола таласа.

Сваки од ових кругова може се користити независно, али обично је једно од њих основа, основа за стварање другог, погоднијег за рад и управљање, с обзиром на величину излазне струје.

Употреба сетова транзистора напајања са управљачким ланцима у горњем делу слике на слици омогућава смањење излазног напона на стезаљкама излазног круга пуњача, што омогућава подешавање константних струја које пролазе кроз повезане батерије.

Једна од опција за овај дизајн пуњача са тренутном контролом приказана је на доњој слици.

Исти прикључци у другом кругу омогућавају вам прилагођавање амплитуде ваљка како бисте га ограничили у различитим фазама пуњења.

Исти просјечни круг ефикасно дјелује приликом замјене двије супротне диоде у диодном мосту тиристорима који подједнако регулирају јачину струје у сваком измјеничном полукругу. А елиминација негативних полу-хармоника је додељена преосталим диодама снаге.

Замјена једне диоде на доњој слици полуводичким тиристором са засебним електронским кругом за контролну електроду омогућава смањење импулса струје због њиховог каснијег отварања, што се такође користи за разне методе пуњења батерија.

Једна од опција за такву имплементацију круга приказана је на доњој слици.

Саставити је властитим рукама није тешко. Може се направити независно од доступних делова, омогућава вам пуњење батерија струјом до 10 ампера.

Индустријска верзија склопа трансформаторског пуњача Елецтрон-6 заснована је на два КУ-202Н тиристора. За регулисање циклуса отварања полу-хармонике, свака контролна електрода има свој круг од неколико транзистора.

Међу љубитељима аутомобила популарни су уређаји који омогућавају не само пуњење батерија, већ и енергију 220 волтних мрежа за паралелно повезивање са покретањем мотора аутомобила. Називају се лансерима или бацачима. Имају још сложенији електронски и струјни круг.

Електронски склопови трансформатора

Такве уређаје производе произвођачи за испоруку халогених сијалица са напоном од 24 или 12 волти. Они су релативно јефтини. Неки ентузијасти покушавају да их повежу за пуњење батерија ниске потрошње. Међутим, ова технологија није широко развијена, има значајне недостатке.

Склопови пуњача без одвајања трансформатора

Када се неколико оптерећења серијски прикључи на извор струје, укупни улазни напон се дели на компонентне секције. Захваљујући овој методи, раздјелници раде, стварајући смањење напона на одређену вриједност на радном елементу.

На овом принципу се стварају бројни пуњачи отпорно-капацитивног отпора за батерије мале снаге. Због малих димензија саставних делова, уграђују се директно у лампу.

Унутрашњи електрични круг је у потпуности затворен у фабрички изолованом кућишту, што искључује контакт човека са потенцијалом мреже током пуњења.

Бројни експерименти експерти покушавају да примене исти принцип за пуњење аутомобилских батерија, нудећи шему повезивања из домаћинства преко склопа кондензатора или жаруље са жарном силом снаге 150 вата и диодапреносе тренутне импулсе исте поларности.

Слични дизајни се могу наћи на веб локацијама корисника који хвале једноставност круга, ниску цену делова и способност да се обнови капацитет пражњене батерије.

Али, они ћуте о чињеници да:

• отворено ожичење 220 представља опасност за људски живот;

• Жаруља сијалице под напоном се загрева, мења отпор према закону неповољном за пролазак оптималних струја кроз батерију.

Када се укључи под оптерећењем, веома велике струје пролазе кроз хладни навој и кроз цео ланац повезан серијом. Поред тога, пуњење треба да се заврши малим струјама, што такође не ради. Због тога батерија која је прошла неколико серија таквих циклуса брзо губи капацитет и перформансе.

Наш савет: не користите ову методу!

Пуњачи су дизајнирани за рад са одређеним типовима батерија, узимајући у обзир њихове карактеристике и услове за обнављање капацитета. Када користите универзалне, мултифункционалне уређаје, требали бисте одабрати начин пуњења који је оптималан за одређену батерију.