ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK Pengecas pantas untuk bateri Ni-Cd dan Ni-MH. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Pengecas, bateri, sel galvanik Peranti yang diterangkan dalam artikel direka untuk pengecasan dipercepatkan bateri Ni-Cd dan Ni-MH dengan arus berkurangan secara eksponen. Kelebihannya termasuk keupayaan untuk memilih masa pengecasan dalam julat dari 45 minit hingga 3 jam, kemudahan pembuatan dan pelarasan, tiada pemanasan bateri pada akhir pengecasan, keupayaan untuk mengawal proses pengecasan secara visual, pemulihan automatik proses apabila kuasa dimatikan dan kemudian dihidupkan, kemudahan penggunaan. Peranti ini boleh digunakan sebagai pendirian untuk mengukur ciri pengecasan dan nyahcas bateri. Apabila mengecas dengan arus malar yang besar (0,5E atau lebih, di mana E ialah kapasiti bateri), bateri mula menjadi panas selepas 75...80% pengecasan, dan bateri Ni-MH memanaskan lebih daripada Ni-Cd [1 ]. Selepas bateri dicas sepenuhnya, suhu meningkat dengan cepat [1], dan jika proses ini tidak dihentikan dalam masa, ia berakhir dengan bateri menyala atau meletup. Suhu penamatan pengecasan yang disyorkan ialah +45 °C [2]. Walau bagaimanapun, kriteria ini hanya sesuai sebagai kecemasan: gabungan pengecasan berlebihan dengan terlalu panas mengurangkan kapasiti bateri dan, akibatnya, memendekkan hayat perkhidmatannya. Mencapai voltan tertentu pada bateri juga bukan kriteria yang memuaskan untuk akhir proses. Hakikatnya ialah nilainya yang sepadan dengan cas penuh tidak diketahui terlebih dahulu, kerana ia bergantung pada suhu dan "umur" bateri. Ralat beberapa milivolt membawa kepada fakta bahawa pengecasan bateri tidak pernah tamat atau tamat terlalu cepat [3]. Apabila mengecas dengan arus malar, ia adalah mudah untuk mengawal cas - ia berkadar terus dengan tempoh proses. Khususnya, nilainya boleh ditetapkan sama dengan kapasiti nominal bateri. Tetapi dari masa ke masa, kapasitinya berkurangan dan pada akhir hayat perkhidmatannya ia adalah kira-kira 80% daripada nilai nominal. Oleh itu, mengehadkan cas kepada kapasiti nominal tidak menjamin ketiadaan pengecasan berlebihan dan kepanasan berlebihan bateri dan, oleh itu, tidak boleh menjadi satu-satunya kriteria untuk penamatan pengecasan. Kriteria yang paling sukar untuk akhir proses ialah saat apabila voltan pada bateri mencapai maksimum, dan kemudian mula berkurangan. Voltan maksimum pada bateri sepadan dengan cas penuh, tetapi dalam [2] ia ditunjukkan bahawa ia adalah akibat daripada pemanasan bateri dalam proses pemulihan cas. Nilai maksimum adalah sangat kecil, terutamanya untuk bateri Ni-MH (kira-kira 10 mV), jadi ADC atau penukar voltan-ke-frekuensi digunakan untuk mengesannya [2]. Apabila mengecas bateri, voltan maksimum sel yang berbeza dicapai pada masa yang berbeza, oleh itu adalah wajar untuk mengawal setiap daripada mereka secara berasingan. Di samping itu, terdapat bateri dengan ciri pengecasan yang tidak normal, yang mana maksimum ini tidak hadir. Dalam erti kata lain, pemantauan hanya voltan tidak mencukupi; ia juga perlu untuk mengawal kedua-dua suhu dan jumlah cas yang melalui bateri. Oleh itu, apabila mengecas bateri dengan arus malar yang besar, adalah perlu untuk mengawal setiap elemennya mengikut beberapa kriteria, yang merumitkan pengecas. Hanya mengecas dengan arus yang rendah (tidak lebih daripada 0,2E) tidak menyebabkan pemanasan melampau kecemasan bateri walaupun dengan cas semula yang besar. Dalam kes ini, keadaan setiap elemen tidak perlu dipantau, pengecas ternyata sangat mudah, tetapi kelemahannya juga jelas - masa pengecasan yang lama. Terdapat pengecas di mana arus pengecasan yang pada mulanya besar berkurangan dari semasa ke semasa [4-6]. Dalam kes ini, ia juga tidak perlu memantau status setiap elemen bateri. Tetapi dalam peranti ini tidak ada kawalan ke atas jumlah cas, dan pencapaian voltan tertentu digunakan sebagai kriteria untuk cas penuh, yang, seperti yang disebutkan di atas, tidak memuaskan. Dalam [7], pengecas diterangkan di mana bateri dicas sebagai kapasitor daripada sumber voltan malar melalui perintang. Dalam kes ini, arus pengecasan secara teorinya akan berkurangan secara eksponen dari semasa ke semasa dengan pemalar masa yang sama dengan produk kapasiti bateri yang setara dan rintangan perintang ini. Dalam amalan, pergantungan arus pengecasan pada masa berbeza daripada eksponen, kerana kapasitans setara dan galangan keluaran sumber berubah semasa proses pengecasan. Tetapi walaupun kita mengabaikan perbezaan yang ditunjukkan, maka parameter yang paling penting - pemalar masa pengecasan - tidak diketahui, akibatnya adalah mustahil untuk mengawal caj yang melalui bateri. Oleh itu, pengecasan tamat semula apabila voltan tertentu dicapai. Dalam peranti yang dicadangkan, arus pengecasan dalam bentuk nadi menurun secara eksponen dipilih kerana ia mudah dilaksanakan menggunakan litar RC yang paling mudah. Ia berakhir secara semula jadi, menghapuskan keperluan pemasa untuk mematikan bateri selepas masa yang telah ditetapkan, dan caj adalah terhad walaupun bateri berada dalam pengecas untuk masa yang lama. Adalah penting bahawa arus pengecasan dijana oleh penjana arus, jadi nilai dan bentuknya tidak bergantung pada voltan pada bateri, atau pada tidak linear ciri pengecasannya. Semasa mengecas, arus melalui bateri I berkurangan secara eksponen: Saya = Saya0exp(-t/T0), (satu)
Dalam kes ini, setiap bateri menerima caj q, yang dianggarkan oleh ungkapan q = saya0Т0[1 - exp(-t/T0)] = (I0 -I) T0. (2) Graf pergantungan I dan q pada masa t dibentangkan dalam rajah. satu.
Ia boleh dilihat bahawa semasa 3T0 caj mencapai 0,95I0T0 dan kemudian menghampiri nilai I0Т0. Adalah disyorkan untuk memilih nilai I0 dan T0 formula I0 = nE, T0 = 1 h/n, dengan n = 1, 2, 3, 4. (3) Nilai yang paling mudah ialah n \u1d 3. Arus pengecasan awal dalam kes ini adalah sama dengan kapasiti elektrik E, masa pengecasan ialah 2 jam. (Anda boleh meninggalkan bateri dalam pengecas semalaman, dan pada waktu pagi ia akan dicas penuh). Jika masa pengecasan ini terlalu lama, nilai n meningkat. Dengan n = 1,5, ia akan menjadi 2 jam dengan arus pengecasan awal 3E. Mod ini sesuai untuk bateri Ni-Cd dan Ni-MH. Menaikkan n kepada 1 mengurangkan masa pengecasan kepada 3 jam, tetapi arus pengecasan awal meningkat kepada 4E. Akhirnya, pada n = 45, masa pengecasan dikurangkan kepada 4 min, dan arus pengecasan awal dinaikkan kepada 3E. Nilai n sama dengan 4 dan 0,1 boleh diterima untuk bateri Ni-Cd, kerana rintangan dalamannya rendah (kurang daripada 4 ohm). Bagi bateri Ni-MH, rintangan dalamannya adalah beberapa kali lebih besar, jadi arus yang besar boleh memanaskannya pada permulaan pengecasan, yang tidak boleh diterima. Nilai n lebih daripada XNUMX tidak disyorkan. saya boleh pilih0 5% lebih daripada yang ditentukan oleh formula (3). Kemudian masa pengecasan yang tepat ialah 3 j/n, dan cas semula 5% lagi tidak penting. Prinsip operasi peranti digambarkan dalam Rajah. 2.
Kapasitor dengan kapasiti C1, pra-caj kepada voltan U0, dilepaskan melalui penguat arus A1 dengan rintangan input Rin dan perolehan arus Ki. Arus dalam litar input penguat Iin ditentukan oleh ungkapan Iin = U0exp(-t/RinC1)/Rin. (empat) Arus dalam litar keluaran penguat I \u1d KiIin mengecas bateri GBXNUMX: I = KiU0exp(-t/RinC1)/Rin = SU0 exp(-t/RinС1), (5)
Mudah untuk memilih U0 \u1d 1 V, C1000 \u3d 3,6 μF, kemudian dari (XNUMX) ia mengikuti bahawa Rin \uXNUMXd XNUMX MΩ / n S = nE, Ki = SRin = 3600000E. (7) Contohnya, dengan E = 1 Ah dan n = 1, parameter berikut hendaklah: Rin = 3,6 MΩ, S = 1 A/V, Ki = 3600000 = 131 dB. Gambarajah skematik peranti ditunjukkan dalam rajah. 3. Penguat semasa dipasang pada op-amp DA2.1 dan transistor VT2 dan VT3. Voltan bekalan op amp distabilkan oleh cip DA1. Nod pada transistor VT1 mengawal nilai voltan ini. Apabila normal, transistor ini terbuka, arus mengalir melalui gegelung geganti K1, sesentuh geganti K1.1 ditutup, LED HL1 menyala, menandakan operasi normal peranti. Suis SA1 memilih mod pengecasan: arus terus (apabila sesentuhnya ditutup) atau berkurangan secara eksponen (apabila ia terbuka). Perintang R2 dan R3 membentuk pembahagi voltan. Voltan pada enjin perintang pembolehubah R3 menentukan arus pengecasan. Dalam mod "Malar", voltan ini disalurkan melalui perintang R1 dan sesentuh tertutup relay K1.1 ke input bukan penyongsangan op-amp. Arus keluarannya dikuatkan oleh transistor VT2, VT3 dan ditetapkan supaya voltan merentasi perintang R11 dan R5 menjadi sama. Keuntungan semasa Ki = R5/R11 dan dengan penarafan yang ditunjukkan dalam rajah adalah lebih kurang sama dengan 107, dan cerun penukaran voltan kepada arus S = 1/R11 = 3 A/V.
Dalam mod "Menurun" (sentuhan suis SA1 dibuka), kapasitor C2 dengan kapasiti 1000 μF dilepaskan melalui perintang R5 dengan pemalar masa yang dipilih oleh formula (3). Arus berkurangan secara eksponen melalui kapasitor ini dikuatkan oleh op-amp DA2.1 dan transistor VT2, VT3 dan mengecas bateri yang disambungkan ke penyambung X1 ("Output"). Diod VD2 menghalangnya daripada menyahcas apabila voltan bekalan dimatikan. Ammeter PA1 digunakan untuk mengawal nilai semasa arus pengecasan. Kapasitor C5 menghalang pengujaan diri peranti. Perintang R4, R8-R10 - mengehadkan arus. Mereka melindungi op-amp dan transistor VT2 dalam situasi kecemasan, contohnya, apabila perintang R11 pecah atau transistor VT3 rosak, menghalang kegagalan elemen lain. Apabila kuasa dimatikan dalam mod pengecasan dengan arus berkurangan, transistor VT1 ditutup dan geganti membuka kenalan K1.1, menghalang pelepasan selanjutnya kapasitor C2. LED HL1 padam, menandakan bekalan elektrik terputus. Dengan pemulihan kuasa, transistor VT1 terbuka, geganti K1 menutup kenalan K 1.1 dan pengecasan bateri secara automatik diteruskan dari nilai semasa di mana ia terganggu. LED HL1 menyala semula, menandakan pengecasan semula disambungkan. Dengan menekan butang SB1, anda boleh berhenti mengecas seketika apabila mengeluarkan ciri pengecasan. Dalam kes ini, kapasitor C4 menghalang penembusan gangguan rangkaian kepada input op-amp. Peranti ini dipasang pada papan litar bercetak sejagat dan ditempatkan di dalam perumahan dengan dimensi 310x130x180 mm. Bateri AA diletakkan di dalam alur pada penutup atas kes itu. Soket sesentuh dibuat dalam bentuk kepingan pita kepingan tin, yang ditekan pada bateri oleh spring dari petak standard untuk sel AA. Tiada arus mengalir melalui spring. Perlu diingatkan bahawa petak plastik yang tersedia secara komersial hanya sesuai untuk arus tidak melebihi 500 mA. Hakikatnya ialah arus yang mengalir melalui mata air sesentuh memanaskannya, manakala bateri juga menjadi panas. Sudah pada arus 1 A, mata air menjadi panas sehingga ia mencairkan dinding bekas plastik petak, menjadikannya mustahil untuk digunakan selanjutnya. Transistor VT3 dipasang pada sink haba bergaris dengan luas permukaan 600 cm2, diod VD2 - pada sink haba plat dengan keluasan 50 cm2. Perintang R11 terdiri daripada tiga perintang MLT-1 yang disambung secara selari dengan rintangan 1 ohm. Semua sambungan arus tinggi dibuat dengan kepingan wayar kuprum dengan keratan rentas 3 mm2, yang dipateri terus kepada kesimpulan bahagian yang sepadan. Op amp K1446UD4A (DA2) boleh digantikan dengan cip K1446UD1A atau satu lagi siri ini, tetapi daripada dua op amp, anda perlu memilih yang mempunyai voltan pincang yang lebih rendah. Op-amp kedua boleh digunakan sebagai sebahagian daripada jambatan sensitif suhu [8] untuk penutupan kecemasan bateri sekiranya berlaku terlalu panas semasa mengecas dengan arus terus (tiada kepanasan lampau bateri diperhatikan apabila mengecas dengan arus berkurangan). Dalam kes menggunakan jenis op-amp lain, perlu diingat bahawa dalam reka bentuk ini bekalan kuasanya adalah unipolar, jadi ia mesti beroperasi pada voltan sifar pada kedua-dua input. Litar mikro KR1157EN601A (DA1) boleh digantikan oleh penstabil siri ini dengan indeks B, serta oleh litar mikro siri K1157EN602, bagaimanapun, yang kedua mempunyai "pinout" yang berbeza [9]. Transistor VT1 - mana-mana siri KP501, VT2 mesti mempunyai pekali pemindahan arus asas statik h21E tidak kurang daripada 100. Transistor KT853B (VT3) adalah berbeza kerana hnya21E melebihi 1000. Jenis transistor lain boleh digunakan sebagai VT2, VT3, tetapi jumlah keuntungan semasa mesti melebihi 100000. Kapasitor C2, yang menetapkan pemalar masa pengecasan T0, mesti mempunyai kapasiti yang stabil, tidak semestinya sama dengan nilai nominal yang ditunjukkan pada rajah, kerana nilai yang diperlukan T0 ditetapkan apabila melaraskan pemilihan perintang R5. Penulis menggunakan kapasitor oksida dari Jamicon dengan margin voltan yang besar (25 kali). Relay K1 - relay relay EDR2H1A0500 dari ECE dengan voltan dan arus operasi, masing-masing, 5 V dan 10 mA. Penggantian yang mungkin ialah geganti buatan domestik KUTs-1 (pasport RA4. 362.900). Ammeter PA1 mesti direka bentuk untuk arus pengecasan maksimum (dalam versi pengarang, peranti M4200 untuk arus 3 A telah digunakan). Fius FU1 ialah penetapan semula kendiri MF-R300 daripada BOURNS [10]. Menubuhkan peranti dikurangkan kepada menetapkan nilai yang diperlukan bagi pemalar masa pengecasan T0dipilih mengikut formula (3). Rintangan perintang R5 dipilih sama dengan Rin mengikut formula (7), dengan mengandaikan bahawa kapasitansi kapasitor C2 adalah tepat 1000 μF. Daripada bateri, ammeter digital disertakan. Sebelum menghidupkan kuasa, kedua-dua semasa mengecas bateri dan semasa menyediakan peranti, peluncur R3 perintang boleh ubah dialihkan ke kedudukan yang lebih rendah (mengikut gambar rajah) dan sesentuh suis SA1 ditutup (ini perlu untuk melepaskan kapasitor C2). Kemudian hidupkan kuasa dan, gerakkan peluncur perintang R3, tetapkan arus awal I0 kira-kira 1 A. Seterusnya, SA1 dipindahkan ke kedudukan "Menurun". Selepas masa T1 (kira-kira sama dengan T0) mengukur arus I1. Nilai rintangan diperbetulkan bagi perintang R5* dikira dengan formula R5* = R5[ln(I0/I1)]. Akhirnya, perintang R5 dipasang dengan rintangan yang sama dengan nilai yang diperbetulkan ini. Bateri mesti dilepaskan ke voltan 1...1.1 V sebelum dicas untuk mengelakkan pengecasan berlebihan dan manifestasi kesan ingatan [2]. Jika bateri menjadi panas semasa nyahcas, ia hendaklah disejukkan ke suhu ambien (0...+30 °C [2]) sebelum dicas. Sebelum menyambungkan bateri ke pengecas, anda mesti memastikan bahawa ia dinyahtenagakan, peluncur perintang R3 berada di kedudukan yang lebih rendah (mengikut gambar rajah), dan SA1 berada dalam kedudukan "Malar". Selanjutnya, perhatikan kekutuban, pasang bateri, hidupkan kuasa dan gunakan perintang pembolehubah R3 untuk menetapkan arus awal I0 dengan formula (3). Selepas itu, SA1 dipindahkan ke kedudukan "Menurun", dan selepas masa 3T0 bateri sedia untuk digunakan. Untuk menghidupkan peranti, anda memerlukan sumber voltan dari 8 hingga 24 V, yang boleh menjadi tidak stabil. Anda boleh mengecas dari satu hingga sepuluh sel pada masa yang sama. Voltan bekalan minimum, dengan mengambil kira riak, hendaklah 2 V setiap sel ditambah 4 V (tetapi dalam had yang ditentukan). Peranti ini boleh digunakan sebagai pendirian untuk mengambil bukan sahaja pengecasan, tetapi juga ciri-ciri pelepasan bateri. Dalam kes kedua, bateri yang diuji mesti disambungkan ke peranti dalam kekutuban terbalik. Voltan pada elektrodnya mesti sentiasa dipantau dengan voltmeter. Ia tidak boleh dibenarkan menukar kekutubannya, supaya tidak menyebabkan kemusnahan bateri secara tidak sengaja. Atas sebab ini, tidak digalakkan untuk menyahcas bateri beberapa sel bersambung siri dengan cara ini, kerana ada kemungkinan untuk terlepas saat kegagalan sel dengan kapasiti terkecil. Kesusasteraan
Pengarang: M. Evsikov, Moscow; Penerbitan: cxem.net Lihat artikel lain bahagian Pengecas, bateri, sel galvanik. Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini. Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu: Mesin untuk menipis bunga di taman
02.05.2024 Mikroskop Inframerah Lanjutan
02.05.2024 Perangkap udara untuk serangga
01.05.2024
Berita menarik lain: ▪ Papan Induk ASRock H510 Pro BTC+ ▪ Kaca LionGlass yang lebih kuat ▪ Tumbuhan untuk membersihkan udara daripada karsinogen ▪ Tatasusunan Cakera FX FlashDisk Sistem Winchester Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu
Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma: ▪ bahagian laman web Garland. Pemilihan artikel ▪ artikel oleh Antisthenes of Athens. Kata-kata mutiara yang terkenal ▪ artikel Meningkatkan kebolehpercayaan kereta salji Buran. Pengangkutan peribadi ▪ artikel Keajaiban elektrik. Pengalaman Kimia
Tinggalkan komen anda pada artikel ini: Semua bahasa halaman ini Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web www.diagram.com.ua |