Bộ sạc pin được sắp xếp và làm việc như thế nào?

Tích lũy trong kỹ thuật điện thường được gọi là nguồn hóa học của dòng điện, có thể bổ sung, khôi phục năng lượng tiêu thụ do ứng dụng của điện trường bên ngoài.

Các thiết bị cung cấp điện cho các tấm pin được gọi là bộ sạc: chúng đưa nguồn hiện tại vào tình trạng hoạt động, sạc pin. Để vận hành pin đúng cách, cần phải trình bày các nguyên tắc làm việc của họ và bộ sạc.

Pin hoạt động như thế nào

Một nguồn tái chế hóa học trong quá trình hoạt động có thể:

1. cung cấp năng lượng cho tải kết nối, ví dụ, bóng đèn, động cơ, điện thoại di động và các thiết bị khác, tiêu tốn nguồn cung cấp năng lượng điện;

2. tiêu thụ điện bên ngoài kết nối với nó, dành nó để khôi phục dự trữ công suất của nó.

Trong trường hợp đầu tiên, pin được xả và trong lần thứ hai, nó nhận được một lần sạc. Có nhiều thiết kế của pin, nhưng nguyên tắc làm việc của chúng là phổ biến. Hãy để chúng tôi kiểm tra câu hỏi này bằng ví dụ về các tấm niken-cadmium được đặt trong dung dịch điện phân.

Pin yếu

Hai mạch điện hoạt động đồng thời:

1. bên ngoài, áp dụng cho các thiết bị đầu cuối đầu ra;

2. nội bộ.

Khi phóng vào một bóng đèn trong mạch ứng dụng bên ngoài, dòng điện chạy từ dây dẫn và dây tóc được hình thành do sự chuyển động của các điện tử trong kim loại, các anion và cation di chuyển qua chất điện phân ở phần bên trong.

Các oxit niken được thêm vào bằng than chì tạo thành cơ sở của một tấm tích điện dương và cadmium xốp được sử dụng trên điện cực âm.

Khi pin được xả, một phần oxy hoạt động của oxit niken được chuyển vào chất điện phân và di chuyển đến tấm cadmium, nơi nó oxy hóa nó, làm giảm tổng công suất.

Sạc pin

Tải từ các đầu ra để sạc thường bị loại bỏ nhất, mặc dù trong thực tế, phương pháp này được sử dụng khi tải được kết nối, chẳng hạn như trên ắc quy của ô tô đang di chuyển hoặc trên điện thoại di động được sạc.

Các cực pin được cung cấp điện áp từ nguồn bên ngoài có công suất cao hơn. Nó có dạng một dạng không đổi hoặc được làm mịn, dao động, vượt quá sự khác biệt tiềm năng giữa các điện cực, được định hướng đơn cực với chúng.

Năng lượng này làm cho dòng điện chạy trong mạch bên trong của pin theo hướng ngược lại với sự phóng điện, khi các hạt oxy hoạt động được vắt ra khỏi cadmium bọt biển và qua chất điện phân đến nơi ban đầu. Do đó, công suất tiêu thụ được khôi phục.

Trong quá trình tích điện và phóng điện, thành phần hóa học của các tấm thay đổi, và chất điện phân đóng vai trò là môi trường truyền dẫn cho sự đi qua của anion và cation. Cường độ dòng điện đi qua trong mạch bên trong ảnh hưởng đến tốc độ phục hồi các tính chất của các tấm trong quá trình sạc và tốc độ phóng điện.

Dòng chảy của các quá trình tăng tốc dẫn đến việc giải phóng khí nhanh, đốt nóng quá mức, có thể làm biến dạng thiết kế của các tấm, phá vỡ tình trạng cơ học của chúng.

Dòng điện quá nhỏ trong quá trình sạc sẽ kéo dài đáng kể thời gian phục hồi của công suất tiêu thụ. Với việc sử dụng thường xuyên một điện tích bị trì hoãn, sự sunfat hóa của các tấm tăng lên, và công suất giảm. Do đó, tải áp dụng cho pin và năng lượng của bộ sạc luôn được tính đến để tạo chế độ tối ưu.

Các nguyên tắc hoạt động của pin lithium-ion được xem xét ở đây:Nguồn hóa chất

Bộ sạc hoạt động như thế nào

Phạm vi hiện tại của pin là rộng rãi.Đối với mỗi mô hình, các công nghệ tối ưu được chọn có thể không phù hợp, có hại cho người khác. Các nhà sản xuất thiết bị điện và điện tử thử nghiệm điều kiện làm việc của các nguồn hóa chất và tạo ra các sản phẩm của riêng họ cho chúng, khác nhau về ngoại hình, thiết kế và đặc điểm đầu ra điện.

Cấu trúc sạc cho thiết bị điện tử di động

Kích thước của bộ sạc cho các sản phẩm di động có dung lượng khác nhau khác nhau đáng kể. Họ tạo điều kiện làm việc đặc biệt cho mỗi mô hình.

Ngay cả đối với cùng loại pin có kích thước tiêu chuẩn AA hoặc AAA có dung lượng khác nhau, vẫn nên sử dụng thời gian sạc riêng, tùy thuộc vào dung lượng và đặc điểm của nguồn hiện tại. Giá trị của nó được chỉ định trong tài liệu kỹ thuật kèm theo.

Một phần nhất định của bộ sạc và pin cho điện thoại di động được trang bị bảo vệ tự động tắt nguồn khi kết thúc quá trình. Nhưng, kiểm soát công việc của họ vẫn nên được thực hiện một cách trực quan.

Cấu trúc sạc cho pin ô tô

Công nghệ sạc phải được quan sát với độ chính xác đặc biệt khi vận hành pin ô tô được thiết kế để hoạt động trong điều kiện khó khăn. Ví dụ, vào mùa đông, trong thời tiết lạnh, với sự giúp đỡ của họ, cần phải tháo cánh quạt lạnh của động cơ đốt trong bằng mỡ dày thông qua một động cơ điện trung gian - khởi động.

Pin được sạc hoặc chuẩn bị không đúng cách thường không đối phó với nhiệm vụ này.

Phương pháp thực nghiệm đã tiết lộ mối quan hệ của dòng sạc cho pin axit chì và kiềm. Nó được coi là giá trị tối ưu của điện tích (ampe) là 0,1 giá trị công suất (giờ ampe) cho loại thứ nhất và 0,25 cho loại thứ hai.

Ví dụ, pin có công suất 25 amp giờ. Nếu nó có tính axit, thì nó phải được sạc với dòng điện 0,1 ∙ 25 = 2,5 A và đối với kiềm - 0,25 25 = 6,25 A. Để tạo ra các điều kiện như vậy, bạn sẽ cần sử dụng các thiết bị khác nhau hoặc sử dụng một thiết bị phổ quát với số lượng lớn chức năng.

Một bộ sạc pin hiện đại cho pin chì axit nên hỗ trợ một số tác vụ:

• kiểm soát và ổn định dòng điện tích;

• tính đến nhiệt độ của chất điện phân và ngăn không cho nó nóng hơn 45 độ khi chấm dứt nguồn điện.

Khả năng tiến hành chu trình điều khiển và huấn luyện cho ắc quy axit của ô tô sử dụng bộ sạc là một chức năng cần thiết, bao gồm ba giai đoạn:

1. Sạc đầy pin đến mức tối đa;

2. Xả mười giờ với dòng điện 9 10% công suất danh nghĩa (phụ thuộc theo kinh nghiệm);

3. Sạc lại pin đã xả.

Khi thực hiện CTC, sự thay đổi mật độ của chất điện phân và thời gian hoàn thành giai đoạn thứ hai được theo dõi. Theo giá trị của nó, họ đánh giá mức độ hao mòn của các tấm, thời gian của tài nguyên còn lại.

Bộ sạc cho pin kiềm có thể được sử dụng trong các thiết kế ít phức tạp hơn, bởi vì các nguồn hiện tại như vậy không quá nhạy cảm với việc sạc quá mức và quá tải.

Biểu đồ mức sạc tối ưu của pin axit-kiềm cho ô tô cho thấy sự phụ thuộc của bộ điện dung vào dạng thay đổi dòng điện trong mạch bên trong.

Khi bắt đầu quá trình sạc, nên duy trì dòng điện ở giá trị tối đa cho phép, sau đó giảm giá trị xuống mức tối thiểu để hoàn thành cuối cùng các phản ứng hóa lý phục hồi công suất.

Ngay cả trong trường hợp này, cần phải kiểm soát nhiệt độ của chất điện phân và đưa ra các sửa đổi môi trường.

Việc hoàn thành chu kỳ sạc của pin axit chì được kiểm soát bởi:

• phục hồi điện áp trên mỗi bờ 2,5 ÷ 2,6 vôn;

• đạt được mật độ điện giải tối đa, không còn thay đổi;

• sự hình thành tiến hóa khí dữ dội khi chất điện phân bắt đầu "sôi";

• đạt được dung lượng pin, vượt quá 15 20% giá trị được đưa ra trong quá trình xả.

Pin sạc mẫu hiện tại

Điều kiện để sạc pin là điện áp nên được đặt vào các tấm của nó, tạo ra dòng điện trong mạch bên trong theo một hướng nhất định. Anh ta có thể:

1. có giá trị không đổi;

2. hoặc thay đổi thời gian theo một luật nhất định.

Trong trường hợp đầu tiên, các quá trình hóa lý của chuỗi bên trong tiến hành không thay đổi, và trong lần thứ hai, theo các thuật toán được đề xuất với sự tăng trưởng và suy giảm theo chu kỳ, tạo ra các hiệu ứng dao động trên các anion và cation. Tùy chọn công nghệ mới nhất được sử dụng để chống lại sự sunfat hóa.

Một phần của sự phụ thuộc thời gian của dòng điện tích được minh họa bằng biểu đồ.

Hình dưới bên phải cho thấy sự khác biệt rõ ràng về hình dạng của dòng điện đầu ra của bộ sạc sử dụng điều khiển thyristor để hạn chế thời điểm mở nửa sóng của hình sin. Do đó, tải trên mạch điện được điều chỉnh.

Đương nhiên, nhiều bộ sạc hiện đại có thể tạo ra các dạng dòng điện khác không được hiển thị trong sơ đồ này.

Nguyên tắc tạo mạch cho bộ sạc

Mạng 220 volt một pha thường được sử dụng để cấp nguồn cho thiết bị của bộ sạc. Điện áp này được chuyển đổi thành điện áp thấp an toàn, được áp dụng cho các cực đầu vào của pin thông qua các thành phần điện tử và bán dẫn khác nhau.

Có ba phương án chuyển đổi điện áp hình sin công nghiệp trong các bộ sạc do:

1. việc sử dụng máy biến điện áp điện cơ hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ;

2. ứng dụng máy biến áp điện tử;

3. không sử dụng các thiết bị biến áp dựa trên bộ chia điện áp.

Về mặt kỹ thuật có thể là chuyển đổi điện áp biến tần, đã được sử dụng rộng rãi cho máy hàn biến tầnbộ biến tần điều khiển động cơ. Nhưng, để sạc pin, đây là thiết bị khá đắt tiền.

Mạch sạc với tách biến áp

Nguyên lý điện từ của việc truyền năng lượng điện từ cuộn sơ cấp 220 volt sang thứ cấp tách biệt hoàn toàn tiềm năng của mạch cung cấp với nguồn tiêu thụ, loại bỏ sự tiếp xúc của nó với pin và hư hỏng trong trường hợp lỗi cách điện. Phương pháp này là an toàn nhất.

Các sơ đồ mạch điện của các thiết bị có máy biến áp có nhiều kiểu dáng khác nhau. Hình dưới đây cho thấy ba nguyên tắc để tạo ra các dòng điện khác nhau của phần năng lượng từ bộ sạc thông qua việc sử dụng:

1. cầu diode với một tụ điện gợn mịn;

2. Cầu diode không gợn mịn;

3. Một diode duy nhất cắt được nửa sóng âm.

Mỗi sơ đồ này có thể được sử dụng độc lập, nhưng thường một trong số chúng là cơ sở, cơ sở để tạo ra một sơ đồ khác, thuận tiện hơn cho hoạt động và kiểm soát bởi cường độ của dòng điện đầu ra.

Việc sử dụng các bộ bóng bán dẫn điện có chuỗi điều khiển ở phần trên của hình ảnh trong sơ đồ cho phép giảm điện áp đầu ra tại các đầu nối của mạch đầu ra của bộ sạc, giúp điều chỉnh các giá trị của dòng điện trực tiếp đi qua pin được kết nối.

Một trong các tùy chọn cho thiết kế bộ sạc này với bộ điều khiển hiện tại được hiển thị trong hình bên dưới.

Các kết nối tương tự trong mạch thứ hai cho phép bạn điều chỉnh biên độ của gợn, để hạn chế nó ở các giai đoạn sạc khác nhau.

Cùng một mạch trung bình hoạt động hiệu quả khi thay thế hai điốt ngược nhau trong một cầu diode bằng thyristor điều chỉnh bằng nhau cường độ dòng điện trong mỗi nửa chu kỳ xen kẽ. Và việc loại bỏ nửa hài âm được gán cho các điốt công suất còn lại.

Việc thay thế một diode duy nhất trong hình dưới cùng bằng thyristor bán dẫn bằng một mạch điện tử riêng cho điện cực điều khiển cho phép giảm các xung hiện tại do mở sau này, cũng được sử dụng cho các phương pháp sạc pin khác nhau.

Một trong các tùy chọn để thực hiện mạch như vậy được hiển thị trong hình dưới đây.

Lắp ráp nó bằng tay của bạn không khó. Nó có thể được thực hiện độc lập với các bộ phận có sẵn, cho phép bạn sạc pin với dòng điện lên đến 10 ampe.

Phiên bản công nghiệp của mạch của bộ sạc biến áp Electron-6 dựa trên hai thyristor KU-202N. Để điều chỉnh các chu kỳ mở của nửa sóng hài, mỗi điện cực điều khiển có mạch riêng của một số bóng bán dẫn.

Trong số những người đam mê xe hơi, các thiết bị không chỉ cho phép sạc pin mà còn sử dụng năng lượng của nguồn điện 220 volt để kết nối song song với nó để khởi động động cơ xe car, rất phổ biến. Chúng được gọi là launcher hoặc launcher. Họ có một mạch điện và điện thậm chí phức tạp hơn.

Mạch biến áp điện tử

Các thiết bị như vậy được sản xuất bởi các nhà sản xuất để cung cấp đèn halogen với điện áp 24 hoặc 12 volt. Chúng tương đối rẻ. Một số người đam mê đang cố gắng kết nối chúng để sạc pin năng lượng thấp. Tuy nhiên, công nghệ này không được phát triển rộng rãi, nó có nhược điểm đáng kể.

Mạch sạc mà không tách rời máy biến áp

Khi một số tải được kết nối nối tiếp với nguồn hiện tại, tổng điện áp đầu vào được chia thành các phần thành phần. Do phương pháp này, các bộ chia làm việc, tạo ra sự giảm điện áp đến một giá trị nhất định trên phần tử làm việc.

Theo nguyên tắc này, nhiều bộ sạc có điện trở điện dung cho pin năng lượng thấp được tạo ra. Do kích thước nhỏ của các bộ phận cấu thành, chúng được tích hợp trực tiếp vào đèn pin.

Mạch điện bên trong được bao bọc hoàn toàn trong vỏ cách điện của nhà máy, loại trừ sự tiếp xúc của con người với tiềm năng của mạng khi sạc.

Nhiều nhà thử nghiệm đang cố gắng thực hiện cùng một nguyên tắc để sạc pin xe hơi, đưa ra sơ đồ kết nối từ mạng gia đình thông qua cụm tụ điện hoặc đèn sợi đốt có công suất 150 watt và diode điệntruyền các xung hiện tại có cùng cực.

Thiết kế tương tự có thể được tìm thấy trên các trang web của những người tự làm, những người ca ngợi sự đơn giản của mạch điện, chi phí thấp của các bộ phận và khả năng khôi phục dung lượng của pin đã xả.

Nhưng, họ im lặng về thực tế rằng:

• mở dây 220 đại diện nguy hiểm đến tính mạng con người;

• Dây tóc của đèn dưới điện áp nóng lên, thay đổi điện trở theo quy luật bất lợi cho dòng điện tối ưu đi qua pin.

Khi được bật dưới tải, dòng điện rất lớn đi qua luồng lạnh và toàn bộ chuỗi kết nối nối tiếp. Ngoài ra, việc sạc nên được hoàn thành với dòng điện nhỏ, cũng không hoạt động. Do đó, một pin đã trải qua một loạt các chu kỳ như vậy nhanh chóng mất đi dung lượng và hiệu suất.

Mẹo của chúng tôi: không sử dụng phương pháp này!

Bộ sạc được thiết kế để hoạt động với một số loại pin nhất định, có tính đến đặc điểm và điều kiện của chúng để phục hồi công suất. Khi sử dụng các thiết bị đa năng, đa chức năng, bạn nên chọn chế độ sạc tối ưu cho một loại pin cụ thể.