Hvordan arrangeres og fungerer batteriopladere?

Akkumulatorer i elektroteknik kaldes normalt kemiske strømkilder, der kan genopfylde, gendanne den forbrugte energi på grund af anvendelsen af ​​et eksternt elektrisk felt.

Enheder, der leverer elektricitet til batteriets plader kaldes opladere: de bringer den aktuelle kilde i driftstilstand, oplad den. For at betjene batteriet korrekt er det nødvendigt at præsentere principperne for deres arbejde og opladeren.

Sådan fungerer batteriet

En kemisk genanvendt strømkilde under drift kan:

1. tænd for den tilsluttede belastning, for eksempel en pære, en motor, en mobiltelefon og andre enheder og bruger sin forsyning med elektrisk energi;

2. forbruge den eksterne elektricitet, der er forbundet til den, bruge den på at gendanne reserven til dens kapacitet.

I det første tilfælde aflades batteriet, og i det andet modtager det en opladning. Der er mange design af batterier, men driftsprincipperne er almindelige. Lad os undersøge dette spørgsmål ved hjælp af eksemplet på nikkel-cadmiumplader placeret i en elektrolytopløsning.

Lavt batteri

To elektriske kredsløb fungerer samtidig:

1. ekstern, anvendt på udgangsterminalerne;

2. intern.

Når der udledes til en pære i et eksternt anvendt kredsløb, strømmer strøm fra ledninger og et glødetråd dannet af bevægelse af elektroner i metaller, og anioner og kationer bevæger sig gennem elektrolytten i den indre del.

Grafit-tilsatte nikkeloxider danner grundlaget for en positivt ladet plade, og svampcadmium anvendes på den negative elektrode.

Når batteriet er afladet, overføres en del af det aktive ilt af nikkeloxider til elektrolytten og flyttes til cadmiumpladen, hvor det oxiderer det, hvilket reducerer den samlede kapacitet.

Batteriopladning

Belastningen fra udgangsterminalerne til opladning fjernes ofte, skønt metoden i praksis bruges, når belastningen er tilsluttet, f.eks. På batteriet i en bevægelig bil eller på en ladet mobiltelefon, der tales om.

Batteripolerne leveres med spænding fra en ekstern kilde med højere strøm. Det har formen af ​​en konstant eller udjævnet, pulserende form, overstiger potentialeforskellen mellem elektroderne, er rettet ensformigt mod dem.

Denne energi får strømmen til at strømme i batteriets indre kredsløb i modsat retning af udladningen, når partikler af aktivt ilt “presses” ud af svampen cadmium og gennem elektrolytten ankommer til deres oprindelige sted. På grund af dette gendannes den forbrugte kapacitet.

Under ladning og udladning ændres pladernes kemiske sammensætning, og elektrolytten fungerer som et transmissionsmedium til passage af anioner og kationer. Intensiteten af ​​den elektriske strøm, der passerer i det indre kredsløb, påvirker gendannelseshastigheden af ​​pladernes egenskaber under opladning og afladningshastigheden.

Den accelererede strøm af processer fører til hurtig frigivelse af gasser, overdreven opvarmning, som kan deformere pladenes design, forstyrrer deres mekaniske tilstand.

For små strømme under opladning vil forlænge gendannelsestiden for den forbrugte kapacitet markant. Med den hyppige anvendelse af en forsinket ladning øges sulfateringen af ​​pladerne, og kapaciteten falder. Derfor tages der altid hensyn til den belastning, der påføres batteriet og strømmen til opladeren for at skabe den optimale tilstand.

Principperne for drift af lithium-ion-batterier gennemgås her:Kemiske strømkilder

Hvordan fungerer opladeren

Den aktuelle række af batterier er omfattende.For hver model vælges optimale teknologier, der muligvis ikke er egnede, som er skadelige for andre. Producenter af elektronisk og elektrisk udstyr undersøger eksperimentelt arbejdsforholdene for kemiske strømkilder og skaber deres egne produkter til dem, der adskiller sig i udseende, design og elektriske output egenskaber.

Opladningsstrukturer til mobile elektroniske enheder

Opladningernes dimensioner til mobile produkter med forskellige kapaciteter er markant forskellige fra hinanden. De skaber særlige arbejdsvilkår for hver model.

Selv for samme type batterier i standardstørrelser AA eller AAA med forskellige kapaciteter anbefales det at bruge deres egen opladningstid, afhængigt af kapaciteten og egenskaberne for den aktuelle kilde. Dets værdier er angivet i den ledsagende tekniske dokumentation.

En bestemt del af opladere og batterier til mobiltelefoner er udstyret med automatisk beskyttelse, der slukker for strømmen i slutningen af ​​processen. Men kontrol over deres arbejde skal stadig udføres visuelt.

Opladningskonstruktioner til bilbatterier

Opladningsteknologi skal overholdes med særlig præcision, når man bruger bilbatterier, der er designet til at fungere under vanskelige forhold. F.eks. Om vinteren, i koldt vejr, med deres hjælp er det nødvendigt at løsne den kolde rotor i forbrændingsmotoren med tykt fedt gennem en mellemliggende elektrisk motor - starter.

Afladede eller forkert forberedte batterier klarer normalt ikke denne opgave.

Empiriske metoder har afsløret forholdet mellem ladestrømmen for blysyre og alkaliske batterier. Det anses for at være den optimale opladningsværdi (ampère) på 0,1 kapacitetsværdi (ampertimer) for den første type og 0,25 for den anden.

For eksempel har et batteri en kapacitet på 25 ampere. Hvis det er surt, skal det oplades med en strøm på 0,1 ∙ 25 = 2,5 A, og for alkalisk - 0,25 ∙ 25 = 6,25 A. For at oprette sådanne betingelser skal du bruge forskellige enheder eller bruge en universal med en stor mængde funktioner.

En moderne batterioplader til syre blybatterier skal understøtte en række opgaver:

• styre og stabilisere ladestrømmen;

• tage temperaturen på elektrolytten i betragtning og forhindre den i at opvarme mere end 45 grader ved afslutning af strømmen.

Muligheden for at gennemføre en kontrol- og træningscyklus for et syrebatteri i en bil ved hjælp af en oplader er en nødvendig funktion, der inkluderer tre trin:

1. En fuld batteriopladning til den maksimale kapacitet;

2. ti timers decharge med en strøm på 9 ÷ 10% af den nominelle kapacitet (empirisk afhængighed);

3. Genoplad et udladet batteri.

Ved udførelse af CTC overvåges ændringen i densiteten af ​​elektrolytten og færdiggørelsestiden for det andet trin. Efter dens værdi bedømmer de graden af ​​slid på pladerne, varigheden af ​​den resterende ressource.

Opladere til alkaliske batterier kan bruges i mindre komplekse design, fordi sådanne strømkilder ikke er så følsomme over for underopladning og overopladningstilstande.

Grafen for optimal opladning af syre-alkaliske batterier til biler viser afhængigheden af ​​sæt kapacitans af formen af ​​strømændringer i det interne kredsløb.

I begyndelsen af ​​opladningsprocessen anbefales det at opretholde strømmen på den maksimalt tilladte værdi og derefter reducere dens værdi til et minimum for den endelige færdiggørelse af de fysisk-kemiske reaktioner, der gendanner kapaciteten.

Selv i dette tilfælde er det påkrævet at kontrollere elektrolyttens temperatur og indføre miljøændringer.

Den komplette afslutning af opladningscyklussen for blybatterier styres af:

• restaurering af spænding på hver bank 2,5 ÷ 2,6 volt;

• opnåelse af maksimal elektrolytdensitet, der ophører med at ændre sig;

• dannelsen af ​​voldelig gasudvikling, når elektrolytten begynder at "koge";

• opnåelse af batterikapacitet, der overstiger 15 ÷ 20% af den angivne værdi under afladning.

Batteriopladningsstrømformularer

Betingelsen for at oplade batteriet er, at der skal spændes på dens plader, hvilket skaber en strøm i det indre kredsløb i en bestemt retning. Han kan:

1. har en konstant værdi

2. eller variere i henhold til en bestemt lov.

I det første tilfælde forløber de fysisk-kemiske processer i den indre kæde uændret, og i det andet ifølge de foreslåede algoritmer med cyklisk forøgelse og dæmpning, hvilket skaber svingende effekter på anioner og kationer. Den nyeste teknologimulighed bruges til at bekæmpe pladesulfatering.

En del af tidsafhængigheden af ​​ladningsstrømmen illustreres ved grafer.

Billedet nederst til højre viser en klar forskel i formen på udgangsstrømmen for opladeren ved hjælp af tyristorkontrol til at begrænse åbningsøjeblikket for en sinusoides bølge. På grund af dette reguleres belastningen på det elektriske kredsløb.

Naturligvis kan adskillige moderne opladere skabe andre former for strømme, der ikke er vist i dette diagram.

Principper for oprettelse af kredsløb til opladere

Et enfaset 220 volt net bruges normalt til at drive udstyr til opladere. Denne spænding konverteres til sikker undervoltage, der påføres batteriets indgangsterminaler gennem forskellige elektroniske og halvlederkomponenter.

Der er tre ordninger til konvertering af industriel sinusformet spænding i opladere på grund af:

1. brugen af ​​elektromekaniske spændingstransformatorer, der fungerer efter princippet om elektromagnetisk induktion;

2. anvendelse af elektroniske transformere;

3. uden brug af transformatorenheder baseret på spændingsdelere.

Teknisk muligt er omformerspændingskonvertering, som er blevet vidt brugt til inverter svejsemaskinerfrekvensomformere, der styrer motorer. Men til opladning af batterier er dette ganske dyrt udstyr.

Opladningskredsløb med transformer-adskillelse

Det elektromagnetiske princip om overførsel af elektrisk energi fra den primære vikling af 220 volt til det sekundære adskiller fuldstændigt potentialerne i forsyningskredsløbet fra det forbrugte, eliminerer dets kontakt med batteriet og skader i tilfælde af isolationsfejl. Denne metode er den sikreste.

Kredsløbsdiagrammerne for enheder med en transformer har mange forskellige design. Billedet herunder viser tre principper til oprettelse af forskellige strømme i elsektionen fra opladere ved hjælp af:

1. diodebro med en udjævnende ringkondensator;

2. diodebro uden udjævning af krusning;

3. En enkelt diode, der afskærer den negative halvbølge.

Hver af disse kredsløb kan bruges uafhængigt, men sædvanligvis er en af ​​dem basis, grundlaget for at skabe en anden, mere bekvem til betjening og styring efter udgangsstrømmen.

Brugen af ​​sæt krafttransistorer med kontrolkæder i den øverste del af billedet i diagrammet gør det muligt at reducere udgangsspændingen ved terminalerne på udgangskredsløbet på opladeren, hvilket tilvejebringer justering af værdierne af direkte strømme, der passeres gennem de tilsluttede batterier.

En af mulighederne for dette design af opladeren med strømstyring er vist i figuren herunder.

De samme forbindelser i det andet kredsløb giver dig mulighed for at justere ringens amplitude for at begrænse den på forskellige opladningstrin.

Det samme gennemsnitskredsløb fungerer effektivt, når to modsatte dioder udskiftes i en diodebro med tyristorer, der lige regulerer strømstyrken i hver skiftevis halvcyklus. Og fjernelse af negativ halvharmonik tildeles de resterende kraftdioder.

Udskiftning af en enkelt diode i det nederste billede med en halvleder-tyristor med et separat elektronisk kredsløb til kontrolelektroden gør det muligt at reducere strømimpulser på grund af deres senere åbning, som også bruges til forskellige metoder til opladning af batterier.

En af mulighederne for en sådan kredsløbsimplementering er vist i figuren herunder.

Det er ikke svært at samle det med egne hænder. Det kan fremstilles uafhængigt af de tilgængelige dele, giver dig mulighed for at oplade batterier med strømme op til 10 ampere.

Den industrielle version af kredsløbet til Electron-6-transformatoropladeren er baseret på to KU-202N-tyristorer. For at regulere åbningscyklusserne for halvharmonikerne har hver kontrolelektrode sit eget kredsløb med flere transistorer.

Blandt bilentusiaster er enheder, der ikke kun oplader batterier, men også bruger energien fra 220 volt lysnettet til parallel at forbinde den til start af bilens motor, populære. De kaldes løfteraketter eller løfteraketter. De har et endnu mere komplekst elektronisk kredsløb og strømkredsløb.

Elektroniske transformator kredsløb

Sådanne anordninger er fremstillet af producenterne til at levere halogenlamper med en spænding på 24 eller 12 volt. De er relativt billige. Nogle entusiaster forsøger at forbinde dem til at oplade lave strømbatterier. Denne teknologi er imidlertid ikke bredt udviklet, den har betydelige ulemper.

Opladerkredsløb uden transformeradskillelse

Når flere belastninger i serie er forbundet til en strømkilde, er den samlede indgangsspænding opdelt i komponentsektioner. På grund af denne metode fungerer skillelinjer, hvilket skaber en spændingsreduktion til en bestemt værdi på arbejdselementet.

På grundlag af dette princip oprettes adskillige opladere med resistiv-kapacitiv modstand for batterier med lav effekt. På grund af komponentdelenes små dimensioner er de indbygget direkte i lommelygten.

Det interne elektriske kredsløb er helt lukket i en fabriksisoleret etui, hvilket udelukker menneskelig kontakt med netværkets potentiale ved opladning.

Adskillige eksperimenter forsøger at implementere det samme princip for opladning af bilbatterier ved at tilbyde en forbindelsesplan fra et husholdningsnetværk gennem en kondensatorenhed eller en glødelampe med en effekt på 150 watt og strømdiodetransmission af strømimpulser med samme polaritet.

Lignende design kan findes på webstederne for gør-det-selv-selskaber, der roser enkelheden i kredsløbet, lave omkostninger til dele og evnen til at gendanne kapaciteten til et udladet batteri.

Men de er tavse om, at:

• åben ledning 220 repræsenterer fare for menneskers liv;

• Trådens glødetråd opvarmes og ændrer dens modstand i henhold til en lov, der er ugunstig for passage af optimale strømme gennem batteriet.

Når de er tændt under belastning, passerer meget store strømme gennem den kolde tråd og hele serieforbundne kæde. Derudover skal opladningen afsluttes med små strømme, som heller ikke fungerer. Derfor mister et batteri, der har gennemgået flere serier af sådanne cyklusser, hurtigt sin kapacitet og ydeevne.

Vores tip: Brug ikke denne metode!

Opladere er designet til at arbejde med visse typer batterier under hensyntagen til deres egenskaber og betingelser for gendannelse af kapacitet. Når du bruger universelle, multifunktionelle enheder, skal du vælge den opladningstilstand, der er optimal for et bestemt batteri.