Hogyan vannak rendezve és működve az akkumulátortöltők?

Az elektrotechnikai akkumulátorokat általában kémiai áramforrásoknak nevezik, amelyek külső elektromos mező alkalmazásának köszönhetően feltölthetik és visszatölthetik az elfogyasztott energiát.

Azokat az eszközöket, amelyek áramot szolgáltatnak az akkumulátor tányéraihoz, töltőnek nevezzük: az üzemi állapotba hozzák az áramforrást, feltöltik. Az akkumulátor megfelelő működéséhez be kell mutatni munkájuk és a töltő alapelveit.

Hogyan működik az akkumulátor?

Egy kémiai újrahasznosított áramforrás működés közben:

1. táplálja a csatlakoztatott rakományt, például izzót, motort, mobiltelefonot és más eszközöket, villamos energiájának felhasználásával;

2. fogyasztja el a hozzá kapcsolt külső villamos energiát, ráfordítva a kapacitás tartalékának helyreállítására.

Az első esetben az akkumulátor lemerül, a második esetben egy töltés érkezik. Az akkumulátorok sokféle kivitelben vannak, de működési elveik általánosak. Vizsgáljuk meg ezt a kérdést az elektrolit-oldatba helyezett nikkel-kadmium lemezek példáján.

Kevés az akkumulátor

Két elektromos áramkör működik egyszerre:

1. külső, a kimeneti csatlakozókra alkalmazva;

2. belső.

Ha egy külső áramkörben izzólámpára bocsátanak, akkor az áram vezetékekből és egy izzószálból áramlik, amelyet az elektronok fémekben történő mozgatása képez, és az anionok és kationok a belső rész elektrolitján keresztül mozognak.

A grafithoz hozzáadott nikkel-oxidok képezik a pozitív töltésű lemez alapját, a negatív elektródán szivacs-kadmiumot használnak.

Az akkumulátor lemerülésekor a nikkel-oxidok aktív oxigénének egy része átkerül az elektrolitba, és a kadmium lemezen mozog, ahol oxidálja, csökkentve az összkapacitást.

Az akkumulátor töltése

A töltéshez használt kimeneti terminálok terhelését leggyakrabban eltávolítják, bár a gyakorlatban ezt a módszert akkor alkalmazzák, amikor a rakományt csatlakoztatják, például egy mozgó autó akkumulátorára vagy egy töltött mobiltelefonra, amelyről beszélgetnek.

Az akkumulátor kivezetései feszültséget kapnak egy nagyobb teljesítményű külső forrásból. Állandó vagy simított, pulzáló formájú, meghaladja az elektródok közötti potenciálkülönbséget, egypólusúan irányul velük.

Ez az energia az akkumulátor belső áramkörében az áramlást az ellenkező irányba áramolja, mint az ürítés, amikor az aktív oxigén részecskéit „kihúzzák” a szivacs-kadmiumból és az elektroliton keresztül az eredeti helyükre érkeznek. Ennek köszönhetően a felhasznált kapacitás helyreáll.

A töltés és a kisülés során a lemezek kémiai összetétele megváltozik, és az elektrolit transzmissziós közegként szolgál az anionok és kationok áthaladásához. A belső áramkörben áthaladó elektromos áram intenzitása befolyásolja a lemezek tulajdonságainak helyreállítási sebességét a töltés alatt és a kisülés sebességét.

A folyamatok felgyorsult áramlása a gázok gyors felszabadulásához vezet, a túlzott hevítés, amely deformálhatja a lemezek kialakítását, ronthatja azok mechanikai állapotát.

A túl kicsi áramok töltés közben jelentősen meghosszabbítják a felhasznált kapacitás helyreállítási idejét. A késleltetett töltés gyakori használata esetén a lemezek szulfatációja növekszik, és a kapacitás csökken. Ezért az optimális üzemmód létrehozásakor mindig figyelembe veszik az akkumulátorra terhelt terhelést és a töltő teljesítményét.

A lítium-ion akkumulátorok működési elveit itt tekintjük át:Kémiai áramforrások

Hogyan működik a töltő?

Az akkumulátorok jelenlegi választéka széles.Minden modellhez kiválasztják az optimális technológiákat, amelyek esetleg nem megfelelőek, ártalmasak lehetnek mások számára. Az elektronikus és elektromos berendezések gyártói kísérletileg megvizsgálják a kémiai áramforrások munkakörülményeit, és saját termékeiket készítik számukra, amelyek megjelenésük, kialakításuk és az elektromos teljesítmény jellemzői között különböznek.

Töltő szerkezetek mobil elektronikus eszközökhöz

A különböző kapacitású mobil termékek töltőinek méretei jelentősen különböznek egymástól. Különböző munkakörülményeket teremtenek minden modell számára.

Még ugyanazon típusú, eltérő kapacitású AA vagy AAA elem esetén ajánlott a saját töltési idejét használni, az aktuális forrás kapacitásától és tulajdonságaitól függően. Értékeit a mellékelt műszaki dokumentáció tartalmazza.

A mobiltelefonok töltőinek és akkumulátorának bizonyos része automatikus védelemmel van felszerelve, amely a folyamat végén kikapcsolja az áramellátást. De munkájuk ellenőrzését továbbra is vizuálisan kell végezni.

Autós akkumulátorok töltőszerkezete

A töltési technológiát különös pontossággal be kell tartani, amikor a nehéz körülmények között működő autóakkumulátorokat működtetik. Például télen, hideg időben, segítségükkel a belső égésű motor hideg forgórészét meg kell csavarozni sűrített zsírral egy köztes elektromos motor - önindító segítségével.

A lemerült vagy nem megfelelően elkészített akkumulátorok általában nem tudnak megbirkózni ezzel a feladattal.

Az empirikus módszerek feltárják az ólomsav és az alkáli elemek töltési áramának kapcsolatát. A töltés (amperes) optimális értékének tekintik: az első típusú kapacitás értéke 0,1 (amperóra), a második pedig 0,25.

Például egy akkumulátor kapacitása 25 amper óra. Ha savas, akkor 0,1 ∙ 25 = 2,5 A árammal, lúgos esetén - 0,25 6.2 25 = 6,25 A-val kell feltölteni. Ilyen feltételek létrehozásához különféle eszközöket kell használnia, vagy egy univerzális készüléket kell használni nagy mennyiségű árammal. funkciókat.

A savas ólom akkumulátorok modern töltőjének számos feladatot kell támogatnia:

• a töltési áram vezérlése és stabilizálása;

• vegye figyelembe az elektrolit hőmérsékletét, és ne engedje, hogy az 45 ° C-nál többet melegedjen az áramkimaradás következtében.

Szükséges egy ellenőrző és edzőciklus lefolytatása egy autó savas akkumulátorának töltővel történő használatával, amely három szakaszból áll:

1. A teljes akkumulátor feltöltése a maximális kapacitásig.

2. tíz órás ürítés a névleges kapacitás 9–10% -ának megfelelő árammal (empirikus függőség);

3. Töltse fel a lemerült akkumulátort.

A CTC elvégzésekor figyeljük az elektrolit sűrűségének változását és a második szakasz befejezési idejét. Értéke alapján megítélik a lemezek kopásának mértékét, a fennmaradó erőforrás időtartamát.

Az alkáli akkumulátorok töltői kevésbé bonyolult kivitelben használhatók, mivel az ilyen áramforrások nem olyan érzékenyek az al- és túltöltési módokra.

Az autók számára a savas-lúgos akkumulátorok optimális töltöttségének grafikonja mutatja a kapacitáskészlet függését a belső áramkör aktuális változásának formájától.

A töltési folyamat kezdetén ajánlott az áramot a megengedett legnagyobb értéken tartani, majd az értékét a minimumra csökkenteni a kapacitást helyreállító fizikai-kémiai reakciók végleges befejezése érdekében.

Még ebben az esetben is ellenőrizni kell az elektrolit hőmérsékletét és be kell vezetni a környezetvédelmi módosításokat.

Az ólom-sav akkumulátorok töltési ciklusának teljes befejezését az alábbiak ellenőrzik:

• az egyes feszültségek feszültségének helyreállítása 2,5 ÷ 2,6 volt;

• maximális elektrolit-sűrűség elérése, amely már nem változik;

• erőteljes gázfejlődés kialakulása, amikor az elektrolit "forrni" kezd;

• az akkumulátor kapacitásának elérése, ha meghaladja a kisülés során megadott érték 15–20% -át.

Az akkumulátortöltő áramformái

Az akkumulátor feltöltésének feltétele, hogy feszültséget tegyen a tányérokra, így áramot generálva egy adott irányú belső áramkörben. Tud:

1. állandó értékkel rendelkezik;

2. egy adott törvény szerint időben változhat.

Az első esetben a belső lánc fizikai-kémiai folyamata változatlanul zajlik, a másodikban a javasolt algoritmusok szerint, ciklikus növekedéssel és csillapítással, amelyek rezgéshatásokat keltenek az anionokon és a kationokon. A lemezes szulfatáció elleni küzdelem során a legújabb technológiai lehetőséget használják.

A töltőáram időfüggéseinek egy részét grafikonok szemléltetik.

A jobb alsó kép egyértelmű különbséget mutat a töltő kimeneti áramának alakjában, amely a tirisztorvezérlést használja a szinuszos félhullám nyitási pillanatának korlátozására. Emiatt a villamos áramkör terhelése szabályozott.

Természetesen számos modern töltő képes másfajta áramot létrehozni, amely nem szerepel ebben a diagramban.

A töltők számára áramkörök létrehozásának alapelvei

A töltők berendezésének táplálására általában egyfázisú 220 voltos hálózatot használnak. Ezt a feszültséget biztonságos alfeszültséggé alakítják át, amelyet az akkumulátor bemeneti kapcsaira különféle elektronikus és félvezető komponenseken keresztül alkalmaznak.

Három séma létezik az ipari szinuszos feszültség átalakítására a töltőkben a következők miatt:

1. az elektromágneses indukció elvén működő elektromechanikus feszültségtranszformátorok használata;

2. elektronikus transzformátorok alkalmazása;

3. feszültségválasztó alapú transzformátorok használata nélkül.

Technikailag lehetséges az inverter feszültség átalakítása, amelyet széles körben használnak inverteres hegesztőgépekfrekvenciaváltók, amelyek vezérlik a motorokat. De az akkumulátorok töltésekor ez meglehetősen drága berendezés.

Töltőáramkörök transzformátor elválasztással

Az elektromágneses elv, amely szerint az elektromos energiát a 220 voltos primer tekercsről a szekunderre továbbítják, teljesen elkülöníti a tápáramkör potenciálját az elfogyasztottól, kiküszöböli az akkumulátorral való érintkezést és a szigetelési hibák esetleges károsodását. Ez a módszer a legbiztonságosabb.

A transzformátorral felszerelt készülékek áramköri diagramjai sokféleképpen vannak kialakítva. Az alábbi kép három alapelvet mutat be, amelyek szerint a tápfeszültség szakaszának különböző áramai képesek a töltőkhöz képest:

1. dióda híd simító gyűrűs kondenzátorral;

2. diódahíd a fodrozódás simítása nélkül;

3. Egyetlen dióda, amely levágja a negatív félhullámot.

Ezen áramkörök mindegyike egymástól függetlenül használható, de általában ezek egyike képezi az alapot, alapot egy másik, a kimeneti áram nagysága alapján működéshez és vezérléshez kényelmesebb létrehozáshoz.

A diagram felső részében a vezérlőlánccal ellátott teljesítménytranzisztorok használata lehetővé teszi a töltő kimeneti áramkörének kimeneti feszültségének csökkentését, amely lehetővé teszi a csatlakoztatott akkumulátorokon átmenő közvetlen áramok értékének beállítását.

Az áramellátással működő töltő ezen kivitelének egyik lehetősége az alábbi ábrán látható.

Ugyanazok a csatlakozások a második áramkörben lehetővé teszik a fodrozás amplitúdójának beállítását, hogy a töltés különböző szakaszaiban korlátozódja.

Ugyanaz az átlagos áramkör hatékonyan működik, ha a diódahídban két szemben lévő diódát tirisztorokkal cseréljük ki, amelyek egyenként szabályozzák az áram erősségét minden váltakozó félciklusban. És a negatív félharmonikusok kiküszöbölését a fennmaradó teljesítménydiódákhoz rendelik.

Az alsó képen az egyetlen dióda pótlása félvezető tirisztorral, külön vezérlőelektródával a vezérlőelektród számára lehetővé teszi az áramimpulzusok csökkentését későbbi kinyílásuk miatt, amelyet az akkumulátorok töltésének különféle módjaira is alkalmaznak.

Az áramkör ilyen megvalósításának egyik lehetőségét az alábbi ábra mutatja.

A saját kezű összeszerelés nem nehéz. A rendelkezésre álló alkatrészektől függetlenül is elkészíthető, lehetővé teszi az akkumulátorok legfeljebb 10 amper áramerősségű töltését.

Az Electron-6 transzformátor-töltő áramkörének ipari változata két KU-202N tirisztoron alapul. A félharmonikusok nyitási ciklusainak szabályozására minden egyes vezérlőelektródának saját tranzisztorból álló áramköre van.

Az autó szerelmeseinek körében népszerűek az olyan eszközök, amelyek nemcsak az akkumulátorok töltését teszik lehetővé, hanem a 220 V-os hálózati energiát is felhasználják annak párhuzamos csatlakoztatására az autó motorjának indításához. Indítóinak vagy indítónak hívják őket. Még bonyolultabb elektronikus és áramkörük van.

Elektronikus transzformátor áramkörök

Az ilyen eszközöket a gyártók gyártják 24 vagy 12 V feszültségű halogénlámpák táplálására. Ezek viszonylag olcsók. Egyes rajongók megpróbálják őket összekapcsolni alacsony fogyasztású akkumulátorok töltésére. Ezt a technológiát azonban nem széles körben fejlesztették, jelentős hátrányai vannak.

Töltőáramkörök transzformátor elválasztása nélkül

Ha több terhelést sorosan csatlakoztatnak egy áramforráshoz, a teljes bemeneti feszültséget alkatrészszakaszokra osztják. Ennek a módszernek köszönhetően az elválasztók működnek, és a feszültség csökkenését a munkaelem bizonyos értékére csökkentik.

Ezen az elven számos olyan töltő készül, amelyek ellenálló-kapacitív ellenállásúak az alacsony energiatartalmú akkumulátorokhoz. Az alkatrészek kis mérete miatt közvetlenül a zseblámpába épülnek.

A belső elektromos áramkör teljesen bezárva van egy gyárilag szigetelt tokban, amely kizárja az ember érintkezését a hálózat potenciáljával töltés közben.

Számos kísérlet megkísérel megvalósítani ugyanazt az elvet az autóakkumulátorok töltésére, ha háztartási hálózatból csatlakoztatási sémát kínál egy kondenzátor-szerelvényen vagy egy 150 watt teljesítményű izzólámpán keresztül, és teljesítmény diódaazonos polaritású áramimpulzusok továbbítása.

Hasonló tervek találhatók a csináld magad kedvelőinek weboldalain, akik dicsérik az áramkör egyszerűségét, az alkatrészek alacsony költségét és a lemerült akkumulátor kapacitásának helyreállítását.

De elhallgatnak arról a tényről, hogy:

• a nyitott 220 vezeték képviseli veszély az emberi életre;

• A feszültség alatt álló lámpa izzószála felmelegszik, megváltoztatja ellenállását az optimális áramoknak az akkumulátoron történő átjutására kedvezőtlen törvény szerint.

Terhelés közben bekapcsolva nagyon nagy áramok haladnak át a hideg meneten és az egész sorozathoz kapcsolódó láncon. Ezenkívül a töltést kis árammal kell befejezni, amely szintén nem működik. Ezért egy olyan akkumulátor, amelyen több ciklusorozaton ment keresztül, gyorsan elveszíti kapacitását és teljesítményét.

Tippünk: ne használja ezt a módszert!

A töltőket úgy tervezték, hogy bizonyos típusú akkumulátorokkal működjenek, figyelembe véve azok jellemzőit és a kapacitás helyreállításának feltételeit. Univerzális, multifunkciós készülékek használatakor válassza az adott akkumulátor számára optimális töltési módot.