Hoe zijn acculaders gerangschikt en werken ze?

Accumulatoren in de elektrotechniek worden gewoonlijk chemische stroombronnen genoemd, die kunnen aanvullen en de verbruikte energie kunnen herstellen door de toepassing van een extern elektrisch veld.

Apparaten die elektriciteit leveren aan de platen van de batterij worden laders genoemd: ze brengen de huidige bron in werkende staat, laden deze op. Om de batterij goed te laten werken, moeten de principes van hun werk en de lader worden gepresenteerd.

Hoe de batterij werkt

Een chemisch gerecyclede stroombron tijdens bedrijf kan:

1. voed de aangesloten belasting, bijvoorbeeld een gloeilamp, een motor, een mobiele telefoon en andere apparaten, en besteed de stroomvoorziening ervan;

2. verbruiken de externe elektriciteit die erop is aangesloten en besteedt deze aan het herstel van de reserve van zijn capaciteit.

In het eerste geval wordt de batterij ontladen en in het tweede geval wordt deze opgeladen. Er zijn veel ontwerpen van batterijen, maar hun werkingsprincipes zijn gebruikelijk. Laten we deze vraag onderzoeken aan de hand van het voorbeeld van nikkel-cadmiumplaten die in een elektrolytoplossing zijn geplaatst.

Batterij bijna leeg

Twee elektrische circuits werken tegelijkertijd:

1. extern, toegepast op de uitgangsklemmen;

2. intern.

Wanneer ontladen naar een gloeilamp in een extern aangebracht circuit, stroomt er stroom uit draden en een gloeidraad gevormd door de beweging van elektronen in metalen, en anionen en kationen bewegen door de elektrolyt in het binnenste gedeelte.

Nikkeloxiden met toegevoegde grafiet vormen de basis van een positief geladen plaat en sponscadmium wordt gebruikt op de negatieve elektrode.

Wanneer de batterij leeg is, wordt een deel van de actieve zuurstof van nikkeloxiden overgebracht naar de elektrolyt en verplaatst zich naar de cadmiumplaat, waar het oxideert, waardoor de totale capaciteit wordt verminderd.

Batterij is opgeladen

De lading wordt meestal van de uitgangsklemmen verwijderd om op te laden, hoewel in de praktijk de methode wordt gebruikt wanneer de lading is aangesloten, zoals op de batterij van een rijdende auto of op een opgeladen mobiele telefoon waarop wordt gesproken.

De batterijaansluitingen worden voorzien van spanning van een externe bron met een hoger vermogen. Het heeft het uiterlijk van een constante of afgevlakte, pulserende vorm, overschrijdt het potentiaalverschil tussen de elektroden, is unipolair met hen gericht.

Deze energie zorgt ervoor dat de stroom in het interne circuit van de batterij in de tegenovergestelde richting van de ontlading stroomt, wanneer deeltjes actieve zuurstof uit de spons-cadmium worden "geperst" en via de elektrolyt op hun oorspronkelijke plaats aankomen. Hierdoor wordt de verbruikte capaciteit hersteld.

Tijdens het laden en ontladen verandert de chemische samenstelling van de platen en dient de elektrolyt als transmissiemedium voor de doorgang van anionen en kationen. De intensiteit van de elektrische stroom die in het interne circuit passeert, beïnvloedt de snelheid van herstel van de eigenschappen van de platen tijdens het laden en de ontladingssnelheid.

De versnelde stroom van processen leidt tot snelle gasontwikkeling, overmatige verwarming, die het ontwerp van de platen kan vervormen, hun mechanische toestand kan verstoren.

Te kleine stromen tijdens het opladen zullen de hersteltijd van de verbruikte capaciteit aanzienlijk verlengen. Bij frequent gebruik van een vertraagde lading neemt de sulfatering van de platen toe en neemt de capaciteit af. Daarom wordt altijd rekening gehouden met de belasting van de batterij en het vermogen van de lader om de optimale modus te creëren.

De werkingsprincipes van lithium-ionbatterijen worden hier besproken:Chemische stroombronnen

Hoe werkt de lader

Het huidige assortiment batterijen is uitgebreid.Voor elk model zijn optimale technologieën geselecteerd die mogelijk niet geschikt zijn, schadelijk zijn voor anderen. Fabrikanten van elektronische en elektrische apparatuur bestuderen experimenteel de werkomstandigheden van chemische stroombronnen en maken er hun eigen producten onder, die verschillen in uiterlijk, ontwerp en elektrische outputkenmerken.

Laadstructuren voor mobiele elektronische apparaten

De afmetingen van de opladers voor mobiele producten met verschillende capaciteiten verschillen aanzienlijk van elkaar. Ze creëren speciale werkomstandigheden voor elk model.

Zelfs voor hetzelfde type batterijen van standaardformaat AA of AAA met verschillende capaciteiten, wordt aanbevolen om hun eigen oplaadtijd te gebruiken, afhankelijk van de capaciteit en kenmerken van de huidige bron. De waarden worden aangegeven in de bijbehorende technische documentatie.

Een bepaald deel van de opladers en batterijen voor mobiele telefoons zijn uitgerust met automatische bescherming die de stroom aan het einde van het proces uitschakelt. Maar controle over hun werk moet nog steeds visueel worden uitgevoerd.

Laadstructuren voor autobatterijen

Laadtechnologie moet met bijzondere precisie worden nageleefd bij gebruik van autobatterijen die zijn ontworpen voor gebruik in moeilijke omstandigheden. In de winter, bij koud weer, is het bijvoorbeeld met hun hulp nodig om de koude rotor van de verbrandingsmotor met verdikt vet te verdraaien via een tussenliggende elektromotor - starter.

Ontladen of onjuist voorbereide batterijen kunnen deze taak meestal niet aan.

Empirische methoden hebben het verband aangetoond tussen de laadstroom voor loodzuur en alkalinebatterijen. Het wordt beschouwd als de optimale waarde van lading (ampère) van 0,1 waarde van capaciteit (ampère-uren) voor het eerste type en 0,25 voor het tweede.

Een batterij heeft bijvoorbeeld een capaciteit van 25 ampère-uren. Als het zuur is, moet het worden geladen met een stroom van 0,1 ∙ 25 = 2,5 A, en voor alkaline - 0,25 ∙ 25 = 6,25 A. Om dergelijke omstandigheden te creëren, moet u verschillende apparaten gebruiken of een universele met een grote hoeveelheid gebruiken functies.

Een moderne batterijlader voor zuurloodbatterijen zou een aantal taken moeten ondersteunen:

• controle en stabiliseer de laadstroom;

• houd rekening met de temperatuur van de elektrolyt en voorkom dat deze meer dan 45 graden wordt verwarmd door de stroomtoevoer.

De mogelijkheid om een ​​besturings- en trainingscyclus uit te voeren voor een zuuraccu van een auto met behulp van een lader is een noodzakelijke functie, die drie fasen omvat:

1. Een volle batterij tot de maximale capaciteit;

2. tien uur ontlading met een stroom van 9 9 10% van de nominale capaciteit (empirische afhankelijkheid);

3. Laad een lege batterij op.

Bij het uitvoeren van CTC worden de verandering in de dichtheid van de elektrolyt en de voltooiingstijd van de tweede fase gevolgd. Op basis van hun waarde beoordelen ze de mate van slijtage van de platen, de duur van de resterende grondstof.

Opladers voor alkalinebatterijen kunnen in minder complexe ontwerpen worden gebruikt, omdat dergelijke huidige bronnen niet zo gevoelig zijn voor onder- en overlaadmodi.

De grafiek van de optimale lading van zuur-alkalinebatterijen voor auto's toont de afhankelijkheid van de set capaciteit aan de vorm van stroomveranderingen in het interne circuit.

Aan het begin van het laadproces wordt aanbevolen om de stroom op de maximaal toelaatbare waarde te houden en vervolgens de waarde tot het minimum te verlagen voor de definitieve voltooiing van de fysisch-chemische reacties die de capaciteit herstellen.

Zelfs in dit geval is het vereist om de temperatuur van de elektrolyt te regelen en milieu-wijzigingen aan te brengen.

De volledige voltooiing van de laadcyclus van loodzuurbatterijen wordt geregeld door:

• herstel van spanning op elke bank 2,5 ÷ 2,6 volt;

• het bereiken van maximale elektrolytdichtheid, die ophoudt te veranderen;

• de vorming van gewelddadige gasontwikkeling wanneer de elektrolyt begint te "koken";

• bereiken van batterijcapaciteit, meer dan 15 ÷ 20% van de waarde gegeven tijdens ontlading.

Huidige formulieren voor de batterijlader

De voorwaarde voor het opladen van de batterij is dat spanning op de platen moet worden toegepast, waardoor een stroom in het interne circuit van een bepaalde richting wordt gecreëerd. Hij kan:

1. een constante waarde hebben;

2. of variëren in tijd volgens een bepaalde wet.

In het eerste geval verlopen de fysicochemische processen van de interne keten ongewijzigd en in het tweede geval volgens de voorgestelde algoritmen met cyclische toename en demping, die oscillerende effecten op anionen en kationen creëren. De nieuwste technologieoptie wordt gebruikt om plaatsulfatie te bestrijden.

Een deel van de tijdsafhankelijkheid van de laadstroom wordt geïllustreerd door grafieken.

De afbeelding rechtsonder toont een duidelijk verschil in de vorm van de uitgangsstroom van de lader, die thyristorbesturing gebruikt om het moment van opening van de halve golf van een sinusoïde te beperken. Hierdoor wordt de belasting van het elektrische circuit geregeld.

Natuurlijk kunnen tal van moderne laders andere vormen van stromingen creëren die niet in dit diagram worden weergegeven.

Principes van het creëren van circuits voor laders

Een enkelfasig 220 volt netwerk wordt meestal gebruikt om de apparatuur van laders van stroom te voorzien. Deze spanning wordt omgezet in veilige onderspanning, die via verschillende elektronische en halfgeleidercomponenten op de ingangsklemmen van de batterij wordt aangelegd.

Er zijn drie schema's voor het omzetten van industriële sinusvormige spanning in laders vanwege:

1. het gebruik van elektromechanische spanningstransformatoren die werken volgens het principe van elektromagnetische inductie;

2. toepassing van elektronische transformatoren;

3. zonder het gebruik van transformatorinrichtingen op basis van spanningsdelers.

Technisch mogelijk is de spanningsconversie van de omvormer, die op grote schaal wordt gebruikt voor inverter lasmachinesfrequentieomvormers die motoren besturen. Maar voor het opladen van batterijen is dit vrij dure apparatuur.

Laadcircuits met scheiding van transformatoren

Het elektromagnetische principe van het overbrengen van elektrische energie van de primaire wikkeling van 220 volt naar de secundaire scheidt de potentialen van het voedingscircuit volledig van de verbruikte, elimineert het contact met de batterij en schade in het geval van isolatiefouten. Deze methode is het veiligst.

De stroomcircuitdiagrammen van apparaten met een transformator hebben veel verschillende ontwerpen. De onderstaande afbeelding toont drie principes voor het creëren van verschillende stromen van het vermogensgedeelte van laders door het gebruik van:

1. diodebrug met een afvlakkingsrimpcondensator;

2. diodebrug zonder rimpel glad te maken;

3. Een enkele diode die de negatieve halve golf afsnijdt.

Elk van deze circuits kan onafhankelijk worden gebruikt, maar meestal is een van hen de basis, de basis voor het creëren van een andere, handiger voor bediening en controle door de grootte van de uitgangsstroom.

Het gebruik van sets vermogenstransistors met besturingsketens in het bovenste deel van de afbeelding in het diagram maakt het mogelijk om de uitgangsspanning op de klemmen van het uitgangscircuit van de lader te verminderen, waardoor de waarden van de directe stromen door de aangesloten batterijen kunnen worden aangepast.

Een van de opties voor dit ontwerp van de lader met stroomregeling wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Met dezelfde verbindingen in het tweede circuit kunt u de amplitude van de rimpel aanpassen om deze in verschillende laadfasen te beperken.

Hetzelfde gemiddelde circuit werkt efficiënt bij het vervangen van twee tegengestelde diodes in een diodebrug door thyristors die de stroomsterkte in elke afwisselende halve cyclus gelijk regelen. En de eliminatie van negatieve halve harmonischen wordt toegewezen aan de resterende vermogensdioden.

Door een enkele diode op de onderste afbeelding te vervangen door een halfgeleider-thyristor met een apart elektronisch circuit voor de stuurelektrode, kunnen stroompulsen worden verminderd vanwege hun latere opening, die ook wordt gebruikt voor verschillende methoden voor het opladen van batterijen.

Een van de opties voor een dergelijke implementatie van het circuit wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Het zelf monteren is niet moeilijk. Het kan onafhankelijk van de beschikbare onderdelen worden gemaakt, zodat u batterijen kunt opladen met een stroomsterkte tot 10 ampère.

De industriële versie van het circuit van de Electron-6 transformatorlader is gebaseerd op twee KU-202N-thyristors. Om de openingscycli van de halve harmonischen te regelen, heeft elke stuurelektrode zijn eigen circuit van meerdere transistoren.

Onder autoliefhebbers zijn apparaten die niet alleen batterijen opladen, maar ook de energie van het 220 volt-net gebruiken om deze parallel aan te sluiten op het starten van de motor van de auto, populair. Ze worden launchers of launchers genoemd. Ze hebben een nog complexer elektronisch en stroomcircuit.

Elektronische transformatorcircuits

Dergelijke apparaten worden vervaardigd door fabrikanten om halogeenlampen te voorzien van een spanning van 24 of 12 volt. Ze zijn relatief goedkoop. Sommige enthousiastelingen proberen ze aan te sluiten om batterijen met een laag vermogen op te laden. Deze technologie is echter niet breed ontwikkeld, het heeft belangrijke nadelen.

Laadcircuits zonder scheiding van transformatoren

Wanneer meerdere belastingen in serie op een stroombron worden aangesloten, wordt de totale ingangsspanning verdeeld in componentsecties. Dankzij deze methode werken verdelers, waardoor een spanningsreductie tot een bepaalde waarde op het werkelement wordt gecreëerd.

Op basis van dit principe worden tal van laders met resistieve capacitieve weerstanden voor batterijen met een laag vermogen gemaakt. Vanwege de kleine afmetingen van de componenten zijn ze direct in de zaklamp ingebouwd.

Het interne elektrische circuit is volledig ingesloten in een in de fabriek geïsoleerde behuizing, waardoor menselijk contact met het potentieel van het netwerk tijdens het opladen wordt uitgesloten.

Talrijke onderzoekers proberen hetzelfde principe te implementeren voor het opladen van autoaccu's door een aansluitschema van een huishoudelijk netwerk aan te bieden via een condensator of een gloeilamp met een vermogen van 150 watt en stroomdiodezendstroompulsen van dezelfde polariteit.

Soortgelijke ontwerpen zijn te vinden op de websites van doe-het-zelvers die de eenvoud van het circuit, de lage kosten van onderdelen en de mogelijkheid om de capaciteit van een lege batterij te herstellen, prijzen.

Maar ze zwijgen over het feit dat:

• open bedrading 220 vertegenwoordigt gevaar voor het menselijk leven;

• De gloeidraad van een lamp onder spanning warmt op, verandert zijn weerstand volgens een wet die ongunstig is voor de doorgang van optimale stromen door de batterij.

Wanneer ingeschakeld onder belasting, passeren zeer grote stromen de koude draad en de hele in serie geschakelde ketting. Bovendien moet het opladen worden voltooid met kleine stromen, wat ook niet werkt. Daarom verliest een batterij die verschillende series van dergelijke cycli heeft ondergaan snel zijn capaciteit en prestaties.

Onze tip: gebruik deze methode niet!

Opladers zijn ontworpen om te werken met bepaalde soorten batterijen, rekening houdend met hun kenmerken en voorwaarden voor capaciteitsherstel. Wanneer u universele, multifunctionele apparaten gebruikt, moet u de laadmodus kiezen die optimaal is voor een bepaalde batterij.