Kaip išdėstyti ir veikia akumuliatorių įkrovikliai?

Elektros inžinerijos akumuliatoriai paprastai vadinami cheminiais srovės šaltiniais, kurie gali papildyti, atkurti sunaudotą energiją dėl išorinio elektrinio lauko taikymo.

Prietaisai, tiekiantys elektrą į akumuliatoriaus plokšteles, vadinami įkrovikliais: jie palaiko srovės šaltinį į darbinę būklę, jį įkrauna. Norint tinkamai valdyti akumuliatorių, būtina pateikti jų darbo principus ir įkroviklį.

Kaip veikia akumuliatorius

Cheminis perdirbtas srovės šaltinis eksploatacijos metu gali:

1. maitinti prijungtą krovinį, pavyzdžiui, lemputę, variklį, mobilųjį telefoną ir kitus prietaisus, eikvodamas elektros energiją;

2. sunaudoti prie jo prijungtą išorinę elektrą, išleisdamas ją savo pajėgumo rezervui atkurti.

Pirmuoju atveju akumuliatorius išsikrovęs, o antruoju jis gauna įkrovą. Yra daugybė akumuliatorių dizainų, tačiau jų darbo principai yra įprasti. Panagrinėkime šį klausimą nikelio-kadmio plokštelių, įdėtų į elektrolito tirpalą, pavyzdžiu.

Baterijos mažai

Dvi elektros grandinės veikia vienu metu:

1. išorinis, taikomas išvesties gnybtams;

2. vidinis.

Išleidžiant į lemputę išorinėje veikiančioje grandinėje, srovė teka iš laidų ir gijų, susidarančių judant elektronams metaluose, o anijonai ir katijonai juda per elektrolitą vidinėje dalyje.

Grafito pridedami nikelio oksidai sudaro teigiamai įkrautos plokštės pagrindą, o neigiamas elektrodas naudojamas kempinės kadmio pagrindu.

Kai akumuliatorius išsikrovęs, dalis aktyvaus nikelio oksidų deguonies perkeliama į elektrolitą ir pereina į kadmio plokštelę, kur jis jį oksiduoja, sumažindamas bendrą talpą.

Baterijos įkrovimas

Apkrova iš išvesties gnybtų įkrovimui dažniausiai pašalinama, nors praktikoje šis metodas naudojamas, kai krovinys yra prijungtas, pavyzdžiui, ant judančio automobilio akumuliatoriaus ar įkrauto mobiliojo telefono, apie kurį kalbama.

Akumuliatoriaus gnybtams tiekiama įtampa iš išorinio didesnės galios šaltinio. Jis turi pastovią ar išlygintą, pulsuojančią formą, viršija potencialų skirtumą tarp elektrodų, yra nukreiptas su jais vienpoliais.

Dėl šios energijos srovė teka vidinėje akumuliatoriaus grandinėje priešinga iškrovos krypčiai, kai aktyviojo deguonies dalelės „išspaudžiamos“ iš kempinės kadmio ir per elektrolitą patenka į pradinę vietą. Dėl šios priežasties sunaudota talpa atstatoma.

Įkrovimo ir iškrovimo metu keičiasi plokštelių cheminė sudėtis, o elektrolitas tarnauja kaip perdavimo terpė anijonams ir katijonams praeiti. Vidinėje grandinėje praeinančios elektros srovės intensyvumas turi įtakos plokštelių savybių atstatymo greičiui įkrovimo metu ir iškrovos greičiui.

Pagreitėjęs procesų srautas lemia greitą dujų išsiskyrimą, per didelį kaitinimą, kuris gali deformuoti plokščių dizainą, sutrikdyti jų mechaninę būklę.

Per mažos srovės įkrovimo metu žymiai pailgins sunaudotos galios atkūrimo laiką. Dažnai naudojant uždelstą įkrovą, plokštelių sulfacija padidėja, o talpa mažėja. Todėl, norint sukurti optimalų režimą, visada atsižvelgiama į akumuliatoriaus apkrovą ir įkroviklio galią.

Čia apžvelgiami ličio jonų akumuliatorių veikimo principai:Cheminių srovių šaltiniai

Kaip veikia įkroviklis

Dabartinis akumuliatorių asortimentas yra platus.Kiekvienam modeliui parenkamos optimalios technologijos, kurios gali būti netinkamos, kenksmingos kitiems. Elektroninės ir elektrinės įrangos gamintojai eksperimentiškai tiria cheminių srovės šaltinių darbo sąlygas ir pagal juos sukuria savo gaminius, kurie skiriasi išvaizda, dizainu ir elektros išvesties charakteristikomis.

Mobiliųjų elektroninių prietaisų įkrovimo struktūros

Skirtingos talpos mobiliųjų gaminių įkrovikliai yra labai skirtingi. Jie sukuria specialias kiekvieno modelio darbo sąlygas.

Net to paties tipo AA ar AAA tipo akumuliatoriams, esant skirtingoms talpoms, rekomenduojama naudoti savo įkrovimo laiką, atsižvelgiant į esamo šaltinio talpą ir savybes. Jos vertės nurodytos pridedamame techniniame dokumente.

Tam tikra mobiliųjų telefonų įkroviklių ir akumuliatorių dalis yra aprūpinta automatine apsauga, kuri proceso pabaigoje išjungia energiją. Tačiau jų darbo kontrolė vis tiek turėtų būti vykdoma vizualiai.

Automobilių akumuliatorių įkrovimo struktūros

Įkrovimo technologija turi būti stebima ypač tiksliai, kai eksploatuojamos automobilių akumuliatoriai, skirti dirbti sunkiomis sąlygomis. Pavyzdžiui, žiemą, šaltu oru, jiems padedant, per tarpinį elektros variklį - starterį reikia atsukti šalto vidaus degimo variklio rotorių sutirštėjusiais tepalais.

Išsikrovusios ar netinkamai paruoštos baterijos paprastai neatlieka šios užduoties.

Empiriniai metodai atskleidė švino rūgščių ir šarminių akumuliatorių įkrovimo srovės ryšį. Tai laikoma optimalia įkrovos verte (amperais), kai pirmojo tipo 0,1 talpos vertė (ampero valandos) ir 0,25 - antrojo.

Pavyzdžiui, akumuliatoriaus talpa yra 25 amperų valandos. Jei jis yra rūgštus, tada jį reikia įkrauti 0,1 ∙ 25 = 2,5 A srove, o šarminiam - 0,25 ∙ 25 = 6,25 A. Norėdami sukurti tokias sąlygas, turėsite naudoti skirtingus prietaisus arba naudoti vieną universalųjį su dideliu kiekiu. funkcijos.

Šiuolaikinis rūgščių švino akumuliatorių įkroviklis turėtų padėti atlikti keletą užduočių:

• valdyti ir stabilizuoti įkrovimo srovę;

• atsižvelgti į elektrolito temperatūrą ir neleisti jam įkaisti daugiau kaip 45 laipsniams nutraukiant galią.

Galimybė atlikti automobilio rūgštinio akumuliatoriaus valdymo ir treniruočių ciklą naudojant įkroviklį yra būtina funkcija, kurią sudaro trys etapai:

1. Visas akumuliatoriaus įkrovimas iki maksimalios įkrovos;

2. dešimties valandų iškrova, kai srovė yra 9 ÷ 10% nominalios talpos (empirinė priklausomybė);

3. Įkraukite išsikrovusį akumuliatorių.

Atliekant CTC, stebimas elektrolito tankio pokytis ir antrojo etapo pabaigos laikas. Pagal savo vertę jie vertina plokščių susidėvėjimo laipsnį, likusio resurso trukmę.

Šarminių baterijų įkrovikliai gali būti naudojami ne tokios sudėtingos konstrukcijos, nes tokie srovės šaltiniai nėra tokie jautrūs per mažam ir per dideliam įkrovimui.

Rūgštinių-šarminių akumuliatorių optimaliausio įkrovimo automobiliams schema parodo talpos rinkinio priklausomybę nuo vidinės grandinės srovės pokyčių formos.

Įkrovimo proceso pradžioje rekomenduojama išlaikyti maksimalią leistiną srovę, o po to ją sumažinti iki minimumo, kad galutinai būtų atliktos fizikinės ir cheminės reakcijos, atkuriančios pajėgumą.

Net tokiu atveju reikalaujama kontroliuoti elektrolito temperatūrą ir įvesti aplinkos pakeitimus.

Visišką švino rūgštinių akumuliatorių įkrovimo ciklo užbaigimą kontroliuoja:

• įtampa kiekviename banke atkuriama 2,5 ÷ 2,6 volto;

• pasiekti maksimalų elektrolito tankį, kuris nustoja keistis;

• susidaro žiauri dujų evoliucija, kai elektrolitas pradeda „virti“;

• pasiekiama akumuliatoriaus talpa, viršijanti 15 ÷ 20% vertės, nurodytos iškrovimo metu.

Akumuliatoriaus įkroviklio srovės formos

Akumuliatoriaus įkrovimo sąlyga yra ta, kad jo plokštėse turi būti įtampa, sukuriant srovę tam tikros krypties vidinėje grandinėje. Jis gali:

1. turėti pastovią reikšmę;

2. arba kinta laike pagal tam tikrą įstatymą.

Pirmuoju atveju vidinės grandinės fizikiniai ir cheminiai procesai vyksta nepakitę, o antruoju - pagal siūlomus algoritmus su cikliniu padidėjimu ir slopinimu, kurie sukuria virpesinį poveikį anijonams ir katijonams. Kovojant su plokštelių sulfavimu, naudojama naujausia technologija.

Dalis įkrovimo srovės priklausomybių nuo laiko parodyta grafikais.

Apatiniame dešiniajame paveikslėlyje parodytas aiškus įkroviklio išvesties srovės formos skirtumas. Šis tiristoriaus valdymas riboja sinusoido pusės bangos atidarymo momentą. Dėl šios priežasties reguliuojama elektros grandinės apkrova.

Natūralu, kad daugybė šiuolaikinių įkroviklių gali sukurti kitas srovių formas, kurios neparodytos šioje diagramoje.

Įkroviklių grandinių kūrimo principai

Įkroviklių įrangai maitinti paprastai naudojamas vienfazis 220 voltų tinklas. Ši įtampa paverčiama saugiu žemos įtampos įtampa, kuri įvedama į akumuliatoriaus įvesties gnybtus per įvairius elektroninius ir puslaidininkinius komponentus.

Yra trys schemos, kaip pramoninėje sinusoidinėje įtampoje konvertuoti įkroviklius:

1. elektromechaninių įtampos transformatorių, veikiančių elektromagnetinės indukcijos principu, naudojimas;

2. elektroninių transformatorių pritaikymas;

3. nenaudojant transformatoriaus įtaisų, pagrįstų įtampos dalikliais.

Techniškai įmanoma keitiklio įtampos keitimas, kuris tapo plačiai naudojamas inverterio suvirinimo aparataidažnio keitikliai, valdantys variklius. Bet akumuliatoriams krauti tai yra gana brangi įranga.

Įkroviklio grandinės su transformatoriaus atskyrimu

Elektromagnetinis principas, pagal kurį elektros energija perduodama iš pirminės 220 voltų apvijos į antrinę, visiškai atskiria tiekimo grandinės potencialus nuo sunaudotos, pašalina jos kontaktą su akumuliatoriumi ir pažeidimus, jei įvyksta izoliacija. Šis metodas yra saugiausias.

Įrenginių su transformatoriumi galios schemos yra daug skirtingų dizainų. Žemiau pateiktoje nuotraukoje pateikiami trys principai, kaip sukurti skirtingas galios sekcijos sroves iš įkroviklių:

1. diodų tiltas su išlyginamuoju virpančiu kondensatoriumi;

2. diodinis tiltas be išlyginimo virpėjimo;

3. Vienintelis diodas, kuris nutraukia neigiamą pusės bangą.

Kiekviena iš šių grandinių gali būti naudojama atskirai, tačiau paprastai viena iš jų yra pagrindas, pagrindas sukurti kitą, patogesnį veikimui ir valdymui pagal išėjimo srovės dydį.

Galios tranzistorių su valdymo grandinėmis rinkinių naudojimas viršutinėje paveikslo dalyje schemoje leidžia sumažinti išėjimo įtampą įkroviklio išėjimo grandinės gnybtuose, kuris suteikia galimybę reguliuoti tiesioginių srovių, praleistų per prijungtas baterijas, vertes.

Viena iš šio įkroviklio su srovės valdymu dizaino variantų parodyta paveikslėlyje žemiau.

Tos pačios jungtys antrojoje grandinėje leidžia jums sureguliuoti virpėjimo amplitudę, apriboti ją skirtinguose įkrovimo etapuose.

Ta pati vidutinė grandinė veikia efektyviai, kai du priešingus diodus tilto dioduose pakeičia tiristoriai, kurie vienodai reguliuoja srovės stiprį kiekviename kintamame puscikle. O neigiamų pusinės harmonikos pašalinimas priskiriamas likusiems galios diodams.

Pavienio diodo pakeitimas apatiniame paveikslėlyje su puslaidininkiniu tiristoriumi su atskira valdymo elektrodo elektronine grandine leidžia sumažinti srovės impulsus dėl vėlesnio jų atidarymo, kuris taip pat naudojamas įvairiems akumuliatorių įkrovimo būdams.

Viena iš tokios grandinės įgyvendinimo galimybių parodyta paveikslėlyje žemiau.

Surinkti jį savo rankomis nėra sunku. Jis gali būti pagamintas nepriklausomai nuo turimų dalių, leidžia įkrauti baterijas, kurių srovė neviršija 10 amperų.

Pramoninė transformatoriaus įkroviklio „Electron-6“ grandinės versija yra paremta dviem KU-202N tiristoriais. Pusinės harmonikos atidarymo ciklams reguliuoti kiekvienas valdymo elektrodas turi savo kelių tranzistorių grandinę.

Tarp automobilių entuziastų yra populiarūs prietaisai, kurie ne tik įkrauna akumuliatorius, bet ir naudoja 220 voltų tinklo energiją, kad ją lygiagrečiai sujungtų su automobilio variklio užvedimu. Jie vadinami paleidimo įrenginiais arba paleidimo įrenginiais. Jie turi dar sudėtingesnę elektroninę ir maitinimo grandinę.

Elektroninės transformatorinės grandinės

Tokius įtaisus gamintojai gamina tiekdami halogenines lempas, kurių įtampa yra 24 arba 12 voltų. Jie yra palyginti pigūs. Kai kurie entuziastai bando juos prijungti, kad įkrautų mažai energijos naudojančias baterijas. Tačiau ši technologija nėra plačiai plėtojama, ji turi didelių trūkumų.

Įkroviklio grandinės be transformatoriaus atskyrimo

Kai prie srovės šaltinio nuosekliai sujungiamos kelios apkrovos, visa įėjimo įtampa yra padalinta į komponentų dalis. Dėl šio metodo veikia skirstytuvai, sukuriant įtampos sumažėjimą iki tam tikros vertės darbiniame elemente.

Šiuo principu sukuriama daugybė įkroviklių, turinčių mažos galios akumuliatorių varžos-talpinės varžos. Dėl mažų sudedamųjų dalių matmenų jie įmontuojami tiesiai į žibintuvėlį.

Vidinė elektros grandinė yra visiškai uždaryta gamykloje izoliuotu dėklu, kuris įkrovimo metu neleidžia žmonėms susisiekti su tinklo galimybėmis.

Daugybė eksperimentuotojų bando įgyvendinti tą patį principą, kaip krauti automobilių akumuliatorius, siūlydami jungimo schemą iš buitinio tinklo per kondensatorių arba 150 vatų galios kaitinamąją lempą ir galios diodasperduodant to paties poliškumo srovės impulsus.

Panašių dizainų galima rasti „pasidaryk pats“ klientų tinklalapiuose, kurie giria grandinės paprastumą, mažą dalių kainą ir galimybę atkurti išsikrovusio akumuliatoriaus talpą.

Tačiau jie nutyli apie tai, kad:

• atviras laidų 220 reiškia pavojus žmogaus gyvybei;

• Įtampa veikiančios lempos kaitinimo įkaista, keičia savo varžą pagal įstatymą, nepalankų optimaliam srovių praleidimui per akumuliatorių.

Įjungus apkrovą, labai didelės srovės praeina per šaltą sriegį ir visą prie serijos sujungtą grandinę. Be to, įkrovimas turėtų būti baigtas mažomis srovėmis, kurios taip pat neveikia. Todėl akumuliatorius, kuriam buvo atliktos kelios tokių ciklų serijos, greitai praranda savo talpą ir našumą.

Mūsų patarimas: nenaudokite šio metodo!

Įkrovikliai skirti darbui su tam tikrų tipų baterijomis, atsižvelgiant į jų savybes ir talpos atkūrimo sąlygas. Naudodamiesi universaliais daugiafunkciais prietaisais, turėtumėte pasirinkti optimalų įkrovimo režimą konkrečiai baterijai.