Hvordan ordnes og fungerer batteriladere?

Akkumulatorer i elektroteknikk kalles vanligvis kjemiske strømkilder, som kan etterfylle, gjenopprette den forbrukte energien på grunn av anvendelsen av et eksternt elektrisk felt.

Enheter som leverer strøm til batteriene på batteriene kalles ladere: de bringer strømkilden i fungerende stand, lader den. For å betjene batteriet på riktig måte, er det nødvendig å presentere prinsippene for arbeidet og laderen.

Slik fungerer batteriet

En kjemisk resirkulert strømkilde under drift kan:

1. strøm på den tilkoblede lasten, for eksempel en lyspære, en motor, en mobiltelefon og andre enheter, og bruker strømforsyningen på elektrisk energi;

2. bruker den eksterne strømmen som er koblet til den, bruker den på å gjenopprette reserven til kapasiteten.

I det første tilfellet blir batteriet utladet, og i det andre får det lading. Det er mange design av batterier, men deres arbeidsprinsipper er vanlige. La oss undersøke dette spørsmålet med eksemplet på nikkel-kadmiumplater plassert i en elektrolyttoppløsning.

Lavt batteri

To elektriske kretser fungerer samtidig:

1. ekstern, brukt på utgangsterminalene;

2. intern.

Når det slippes ut til en lyspære i en ekstern påført krets, strømmer strøm fra ledninger og et glødetråd dannet av bevegelse av elektroner i metaller, og anioner og kationer beveger seg gjennom elektrolytten i den indre delen.

Grafitt tilsatte nikkeloksider danner grunnlaget for en positivt ladet plate, og svamp kadmium brukes på den negative elektroden.

Når batteriet er utladet, overføres en del av det aktive oksygenet til nikkeloksider til elektrolytten og flyttes til kadmiumplaten, hvor det oksiderer det, og reduserer den totale kapasiteten.

Batterilading

Belastningen fra utgangsterminalene for lading blir ofte fjernet, selv om metoden i praksis brukes når lasten er tilkoblet, for eksempel på batteriet til en bil i bevegelse eller på en ladet mobiltelefon som blir snakket om.

Batteripolene leveres med spenning fra en ekstern strømkilde. Det har utseendet som en konstant eller jevn, pulserende form, overskrider potensialforskjellen mellom elektrodene, er rettet unipolar med dem.

Denne energien får strømmen til å strømme inn i batteriets indre krets i motsatt retning av utladningen, når partikler av aktivt oksygen blir "presset" ut av svampen kadmium og gjennom elektrolytten ankommer sitt opprinnelige sted. På grunn av dette blir den forbrukte kapasiteten gjenopprettet.

Under lading og utladning endres platenes kjemiske sammensetning, og elektrolytten fungerer som et transmisjonsmedium for passering av anioner og kationer. Intensiteten til den elektriske strømmen som går i den interne kretsen, påvirker gjenopprettingshastigheten av platene sine egenskaper under lading og utladningshastigheten.

Den akselererte strømmen av prosesser fører til rask frigjøring av gasser, overdreven oppvarming, som kan deformere utformingen av platene, forstyrrer deres mekaniske tilstand.

For små strømmer under lading vil forlenge utvinningstiden for den forbrukte kapasiteten betydelig. Med den hyppige bruken av en forsinket ladning øker sulfasjonen av platene, og kapasiteten synker. Derfor tas alltid belastningen som brukes på batteriet og strømmen til laderen med i beregningen for å skape en optimal modus.

Prinsippene for drift av litium-ion-batterier blir gjennomgått her:Kjemiske strømkilder

Hvordan fungerer laderen

Det gjeldende utvalget av batterier er omfattende.For hver modell velges optimale teknologier som kanskje ikke passer, og som vil være skadelige for andre. Produsenter av elektronisk og elektrisk utstyr eksperimentelt studerer arbeidsforholdene til kjemiske strømkilder og lager sine egne produkter under dem, som avviker i utseende, design og elektrisk effektegenskaper.

Ladekonstruksjoner for mobile elektroniske enheter

Dimensjonene til ladere for mobile produkter med ulik kapasitet er vesentlig forskjellige fra hverandre. De skaper spesielle arbeidsforhold for hver modell.

Selv for samme type AA- eller AAA-batterier med ulik kapasitet, anbefales det å bruke din egen ladetid, avhengig av kapasiteten og egenskapene til strømkilden. Verdiene er angitt i den medfølgende tekniske dokumentasjonen.

En viss del av laderne og batteriene til mobiltelefoner er utstyrt med automatisk beskyttelse som slår av strømmen på slutten av prosessen. Men kontroll over arbeidet deres bør fortsatt utføres visuelt.

Ladekonstruksjoner for bilbatterier

Ladeteknologi må overholdes med spesiell presisjon når du bruker bilbatterier designet for å fungere under vanskelige forhold. For eksempel, om vinteren, i kaldt vær, med deres hjelp, er det nødvendig å vri den kalde rotoren til forbrenningsmotoren med tykt fett gjennom en mellomliggende elektrisk motor - startmotor.

Utladede eller feil forberedte batterier takler vanligvis ikke denne oppgaven.

Empiriske metoder har avdekket forholdet mellom ladestrømmen for blysyre og alkaliske batterier. Det anses å være den optimale ladningsverdien (ampere) på 0,1 kapasitetsverdi (ampertimer) for den første typen og 0,25 for den andre.

For eksempel har et batteri en kapasitet på 25 amp timer. Hvis det er surt, må det lades med en strøm på 0,1 ∙ 25 = 2,5 A, og for alkalisk - 0,25 ∙ 25 = 6,25 A. For å skape slike forhold, må du bruke forskjellige enheter eller bruke en universal med en stor mengde funksjoner.

En moderne batterilader for syre blybatterier bør støtte en rekke oppgaver:

• kontrollere og stabilisere ladestrømmen;

• ta hensyn til temperaturen på elektrolytten og forhindre at den varmes opp mer enn 45 grader ved terminering av strømmen.

Muligheten for å gjennomføre en kontroll- og treningssyklus for et surt batteri i en bil ved hjelp av en lader er en nødvendig funksjon, som inkluderer tre trinn:

1. En full batterilading til maksimal kapasitet;

2. ti-timers utladning med en strøm på 9 ÷ 10% av den nominelle kapasiteten (empirisk avhengighet);

3. Lad opp et utladet batteri.

Ved gjennomføring av CTC overvåkes endringen i tettheten til elektrolytten og fullføringstiden for det andre trinnet. Etter dens verdi bedømmer de platenes slitasje, varigheten av den gjenværende ressursen.

Ladere for alkaliske batterier kan brukes i mindre komplekse utførelser, fordi slike strømkilder ikke er så følsomme for underlading og overlading.

Grafen for optimal ladning av syre-alkaliske batterier for biler viser avhengigheten av settet med kapasitans av formen av strømendringer i den interne kretsen.

I begynnelsen av ladeprosessen anbefales det å opprettholde strømmen på den maksimalt tillatte verdien, og deretter redusere dens verdi til et minimum for endelig fullføring av de fysisk-kjemiske reaksjonene som gjenoppretter kapasiteten.

Selv i dette tilfellet er det påkrevd å kontrollere temperaturen på elektrolytten og innføre miljøendringer.

Den komplette fullføringen av ladesyklusen til blysyrebatterier styres av:

• restaurering av spenning på hver bank 2,5 ÷ 2,6 volt;

• oppnå maksimal elektrolyttdensitet, som slutter å endre seg;

• dannelsen av voldelig gassutvikling når elektrolytten begynner å "koke";

• oppnåelse av batterikapasitet, over 15 ÷ 20% av verdien gitt under utladning.

Batteriladerens gjeldende skjemaer

Forutsetningen for å lade batteriet er at spenningen skal tilføres platene, noe som skaper en strøm i den interne kretsen i en bestemt retning. Han kan:

1. ha en konstant verdi;

2. eller variere i henhold til en viss lov.

I det første tilfellet foregår de fysisk-kjemiske prosessene i den indre kjeden uendret, og i det andre, i henhold til de foreslåtte algoritmer med syklisk økning og demping, som skaper svingende effekter på anioner og kationer. Det siste alternativet for teknologi brukes til å bekjempe platesulfasjon.

En del av tidsavhengighetene til ladestrømmen illustreres med grafer.

Bildet nede til høyre viser en tydelig forskjell i formen på utgangsstrømmen til laderen ved hjelp av tyristorkontroll for å begrense øyeblikket for åpning av en bølge av en sinus. På grunn av dette reguleres belastningen på den elektriske kretsen.

Naturligvis kan mange moderne ladere lage andre former for strømmer som ikke er vist i dette diagrammet.

Prinsipper for å lage kretsløp for ladere

Et enfase 220 volt nettverk brukes vanligvis til å drive utstyret til ladere. Denne spenningen konverteres til sikker undervoltasje, som påføres inngangsklemmer til batteriet gjennom forskjellige elektroniske og halvlederkomponenter.

Det er tre ordninger for å konvertere industriell sinusformet spenning i ladere på grunn av:

1. bruk av elektromekaniske spenningstransformatorer som opererer etter prinsippet om elektromagnetisk induksjon;

2. anvendelse av elektroniske transformatorer;

3. uten bruk av transformatorenheter basert på spenningsdelere.

Teknisk mulig er omformerspenningskonvertering, som har blitt mye brukt for sveisemaskiner for inverterfrekvensomformere som styrer motorer. Men for lading av batterier er dette ganske dyrt utstyr.

Ladekretser med transformatorseparasjon

Det elektromagnetiske prinsippet om overføring av elektrisk energi fra primærviklingen på 220 volt til sekundæret skiller fullstendig potensialene til forsyningskretsen fra den forbrukte, eliminerer kontakten med batteriet og skader i tilfelle isolasjonsfeil. Denne metoden er den sikreste.

Strømkretsdiagrammer for enheter med en transformator har mange forskjellige utførelser. Bildet nedenfor viser tre prinsipper for å lage forskjellige strømmer i kraftseksjonen fra ladere gjennom bruk av:

1. diodebro med en utjevnende ringkondensator;

2. diodebro uten å jevne ut krusningen;

3. En enkelt diode som kutter av den negative halvbølgen.

Hver av disse ordningene kan brukes uavhengig av hverandre, men vanligvis er en av dem grunnlaget, grunnlaget for å skape en annen, mer praktisk for drift og kontroll med størrelsen på utgangsstrømmen.

Bruken av sett med krafttransistorer med kontrollkjeder i den øvre delen av bildet i diagrammet gjør det mulig å redusere utgangsspenningen ved terminalene til utgangskretsen til laderen, noe som gir justering av konstante strømmer som føres gjennom de tilkoblede batteriene.

Et av alternativene for denne utformingen av laderen med strømstyring er vist på figuren nedenfor.

De samme tilkoblingene i den andre kretsen lar deg justere amplituden til krusningen, for å begrense den i forskjellige ladetrinn.

Den samme gjennomsnittskretsløpet fungerer effektivt når du erstatter to motsatte dioder i en diodebro med tyristorer som likt regulerer strømstyrken i hver vekslende halvsyklus. Og eliminering av negative halvharmonikker tilordnes de gjenværende kraftdiodene.

Bytte ut en enkelt diode i bunnbildet med en halvleder-tyristor med en separat elektronisk krets for kontrollelektroden gjør det mulig å redusere strømpulser på grunn av deres senere åpning, som også brukes til forskjellige metoder for å lade batterier.

Et av alternativene for en slik implementering av kretsen er vist på figuren nedenfor.

Å sette det sammen med egne hender er ikke vanskelig. Det kan lages uavhengig av tilgjengelige deler, og lar deg lade batterier med strømmer opp til 10 ampere.

En industriell versjon av Electron-6 transformator lader kretser er basert på to KU-202N tyristorer. For å regulere åpningssyklusene til halvharmonikken har hver kontrollelektrode sin egen krets av flere transistorer.

Blant bilentusiaster er enheter som tillater ikke bare lading av batterier, men som også bruker energien fra 220 volt strømnettet for å parallellkoble den til å starte bilens motor. De kalles bæreraketter eller bæreraketter. De har en enda mer kompleks elektronisk krets og strømkrets.

Elektroniske transformatorkretser

Slike enheter er produsert av produsenter for å forsyne halogenlamper med en spenning på 24 eller 12 volt. De er relativt billige. Noen ildsjeler prøver å koble dem til å lade batterier med lite strøm. Imidlertid er denne teknologien ikke mye utviklet, den har betydelige ulemper.

Ladekretser uten transformatorseparasjon

Når flere belastninger er seriekoblet til en strømkilde, blir den totale inngangsspenningen delt inn i komponentdeler. På grunn av denne metoden fungerer skillelinjer og skaper en spenningsreduksjon til en viss verdi på arbeidselementet.

På grunn av dette prinsippet opprettes det mange ladere med resistiv-kapasitiv motstand for batterier med lite strøm. På grunn av de små dimensjonene på komponentdelene, er de innebygd direkte i lommelykten.

Den interne elektriske kretsen er helt innelukket i et fabrikkisolert etui, som utelukker menneskelig kontakt med potensialet i nettet ved lading.

Flere eksperimenter prøver å implementere det samme prinsippet for lading av bilbatterier, og tilbyr en tilkoblingsplan fra et husholdningsnettverk gjennom en kondensatorenhet eller en glødelampe med en effekt på 150 watt og kraftdiodeoverfører strømpulser med samme polaritet.

Lignende design finner du på nettstedene til gjør-det-selv-som berømmer enkelhet i kretsen, de lave kostnadene for deler og muligheten til å gjenopprette kapasiteten til et utladet batteri.

Men de er tause om at:

• åpen ledning 220 representerer fare for menneskeliv;

• glødetråden til en lampe under spenning varmes opp, endrer motstanden i henhold til en lov ugunstig for passering av optimale strømmer gjennom batteriet.

Når den er slått på under belastning, går veldig store strømmer gjennom en kald tråd og hele seriekoblede kjetting. I tillegg skal ladingen fullføres med små strømmer, som heller ikke fungerer. Derfor mister et batteri som har gjennomgått flere serier av slike sykluser raskt kapasiteten og ytelsen.

Tipset vårt: ikke bruk denne metoden!

Ladere er designet for å arbeide med visse typer batterier, ta hensyn til deres egenskaper og betingelser for gjenoppretting av kapasitet. Når du bruker universelle, multifunksjonelle enheter, bør du velge lademodus som er optimal for et bestemt batteri.