Pil şarj cihazları nasıl düzenlenir ve çalışır?

Elektrik mühendisliğindeki akümülatörlere genel olarak, harici bir elektrik alanının uygulanması nedeniyle tüketilen enerjiyi yenileyebilen, geri yükleyebilen kimyasal akım kaynakları denir.

Akünün plakalarına elektrik sağlayan cihazlara şarj cihazları denir: mevcut kaynağı çalışır duruma getirir, şarj ederler. Pili düzgün bir şekilde çalıştırmak için, çalışmalarının ve şarj cihazının prensiplerini sunmak gerekir.

Pil nasıl çalışır

Çalışma sırasında kimyasal geri dönüştürülmüş bir akım kaynağı şunları yapabilir:

1. bağlı yük, örneğin, bir ampul, bir motor, bir cep telefonu ve diğer cihazlar elektrik güç kaynağı harcama güç;

2. kendisine bağlı harici elektriği tüketerek, kapasitesinin rezervini geri kazanmak için harcar.

İlk durumda, pil boşalır ve ikincisinde bir şarj alır. Birçok pil tasarımı vardır, ancak çalışma prensipleri yaygındır. Bu soruyu bir elektrolit çözeltisine yerleştirilmiş nikel-kadmiyum plakalar örneğiyle inceleyelim.

Düşük pil

İki elektrik devresi aynı anda çalışır:

1. harici, çıkış terminallerine uygulanır;

2. dahili.

Harici bir uygulanan devrede bir ampule deşarj edildiğinde, tellerden akımlar akar ve metallerdeki elektronların hareketiyle oluşan bir filaman ve anyonlar ve katyonlar iç kısımdaki elektrolit boyunca hareket eder.

Grafit katkılı nikel oksitler pozitif yüklü bir plakanın temelini oluşturur ve negatif elektrot üzerinde sünger kadmiyum kullanılır.

Akü boşaldığında, nikel oksitlerin aktif oksijeninin bir kısmı elektrolite aktarılır ve kadmiyum plakasına taşınır, burada oksitlenir, toplam kapasiteyi azaltır.

Akü şarjı

Yük çoğunlukla şarj için çıkış terminallerinden çıkarılır, ancak pratikte, yük bağlandığında, örneğin hareketli bir arabanın aküsü veya konuşulan şarj edilmiş bir cep telefonunda yöntem kullanılır.

Akü terminalleri harici bir yüksek güç kaynağından gelen voltajla beslenir. Sabit veya pürüzsüz, titreşimli bir form görünümündedir, elektrotlar arasındaki potansiyel farkı aşar, onlarla tek kutuplu olarak yönlendirilir.

Bu enerji, aktif oksijen parçacıkları sünger kadmiyumdan “sıkıldığında” ve elektrolitten orijinal yerlerine ulaştığında, akünün deşarjının ters yönünde akımın akmasına neden olur. Bu nedenle, tüketilen kapasite geri yüklenir.

Şarj ve deşarj sırasında, plakaların kimyasal bileşimi değişir ve elektrolit, anyonların ve katyonların geçişi için bir iletim ortamı olarak işlev görür. Dahili devreden geçen elektrik akımının yoğunluğu, şarj sırasında plakaların özelliklerinin restorasyon hızını ve deşarj hızını etkiler.

İşlemlerin hızlandırılmış akışı, plakaların tasarımını deforme edebilen, mekanik durumlarını bozabilecek hızlı gaz gelişimine, aşırı ısınmaya yol açar.

Şarj sırasında çok küçük akımlar, tüketilen kapasitenin geri kazanım süresini önemli ölçüde uzatacaktır. Gecikmeli bir yükün sık kullanımı ile, plakaların sülfatlanması artar ve kapasite azalır. Bu nedenle, en uygun modu oluşturmak için aküye uygulanan yük ve şarj cihazının gücü her zaman dikkate alınır.

Lityum iyon pillerin çalışma prensipleri burada gözden geçirilmektedir:Kimyasal akım kaynakları

Şarj cihazı nasıl çalışır

Mevcut pil yelpazesi geniştir.Her model için uygun olmayan, başkalarına zararlı olabilecek en uygun teknolojiler seçilir. Elektronik ve elektrikli ekipman üreticileri, kimyasal akım kaynaklarının çalışma koşullarını deneysel olarak araştırır ve onlar için görünüm, tasarım ve elektriksel çıkış özellikleri bakımından farklı olan kendi ürünlerini yaratırlar.

Mobil elektronik cihazlar için şarj yapıları

Farklı kapasitelere sahip mobil ürünler için şarj cihazlarının boyutları birbirinden önemli ölçüde farklıdır. Her model için özel çalışma koşulları yaratırlar.

Farklı kapasitelerde AA veya AAA boyutlarında aynı tip piller için bile, mevcut kaynağın kapasitesine ve özelliklerine bağlı olarak kendi şarj sürelerinin kullanılması önerilir. Değerleri ekteki teknik dokümanlarda belirtilmiştir.

Cep telefonları için şarj cihazlarının ve pillerin belirli bir kısmı, işlemin sonunda gücü kapatan otomatik koruma ile donatılmıştır. Ancak, çalışmaları üzerinde kontrol hala görsel olarak yapılmalıdır.

Otomotiv aküleri için şarj yapıları

Zor koşullarda çalışmak üzere tasarlanmış otomotiv aküleri kullanılırken şarj teknolojisine özellikle dikkat edilmelidir. Örneğin, kışın, soğuk havalarda, yardımlarıyla, içten yanmalı motorun soğuk rotorunu, bir ara elektrik motoru marş motorundan kalınlaştırılmış gresle açmak gerekir.

Boşalmış veya yanlış hazırlanmış piller genellikle bu görevle başa çıkmaz.

Ampirik yöntemler kurşun asit ve alkalin piller için şarj akımının ilişkisini ortaya koymuştur. İlk tip için 0,1 kapasite (amper saat) ve ikincisi için 0,25 değerinin optimal yük değeri (amper) olarak kabul edilir.

Örneğin, bir pil 25 amper kapasiteye sahiptir. Asidik ise, 0.1 ∙ 25 = 2.5 A akımla ve alkalin - 0.25 ∙ 25 = 6.25 A ile şarj edilmelidir. Bu tür koşullar oluşturmak için farklı cihazlar kullanmanız veya büyük miktarda evrensel bir kullanmanız gerekir. fonksiyonlar.

Asit kurşun aküler için modern bir akü şarj cihazı bir dizi görevi desteklemelidir:

• şarj akımını kontrol etmek ve stabilize etmek;

• elektrolit sıcaklığını dikkate alın ve gücün sona ermesiyle 45 dereceden fazla ısınmasını önleyin.

Şarj cihazı kullanarak bir otomobilin asit aküsü için kontrol ve eğitim döngüsü gerçekleştirme olasılığı, üç aşamayı içeren gerekli bir işlevdir:

1. Maksimum kapasiteye kadar tam pil şarjı;

2. nominal kapasitenin% 9-10'u kadar akımla on saatlik deşarj (ampirik bağımlılık);

3. Boşalmış bir pili şarj edin.

CTC gerçekleştirilirken, elektrolit yoğunluğundaki değişiklik ve ikinci aşamanın tamamlanma süresi izlenir. Değerine göre, plakaların aşınma derecesini, kalan kaynağın süresini değerlendirirler.

Alkalin piller için şarj cihazları daha az karmaşık tasarımlarda kullanılabilir, çünkü bu tür akım kaynakları düşük şarj ve aşırı şarj modlarına çok duyarlı değildir.

Arabalar için asit-alkalin pillerin optimum şarjının grafiği, kapasitans setinin dahili devredeki akım değişiklikleri biçimine bağımlılığını gösterir.

Şarj işleminin başlangıcında, akımı izin verilen maksimum değerde tutmanız ve daha sonra kapasiteyi geri yükleyen fizikokimyasal reaksiyonların son tamamlanması için değerinin minimuma indirilmesi önerilir.

Bu durumda bile, elektrolit sıcaklığını kontrol etmek ve çevresel değişiklikler yapmak gerekir.

Kurşun asit akülerin şarj döngüsünün tamamlanması aşağıdakiler tarafından kontrol edilir:

• her bir bankadaki voltajın restorasyonu 2.5 ÷ 2.6 volt;

• değişmeyi bırakan maksimum elektrolit yoğunluğuna ulaşmak;

• elektrolit "kaynamaya" başladığında şiddetli gaz evrimi oluşumu;

• deşarj sırasında verilen değerin% 15-20'sini aşan pil kapasitesine ulaşılması.

Akü Şarj Cihazı Akım Formları

Pili şarj etme koşulu, plakalarına voltaj uygulanarak, belirli bir yönde iç devrede bir akım yaratılmasıdır. Şunları yapabilir:

1. sabit bir değere sahip olmak;

2. veya belirli bir yasaya göre zaman içinde değişiklik gösterebilir.

İlk durumda, iç zincirin fizikokimyasal süreçleri, anyonlar ve katyonlar üzerinde salınım etkisi yaratan, döngüsel büyüme ve zayıflama ile önerilen algoritmalara göre değişmeden ilerler. En son teknoloji seçeneği levha sülfatlama ile mücadele için kullanılır.

Şarj akımının zamana bağlılıklarının bir kısmı grafikler ile gösterilmiştir.

Sağ alt resim, bir sinüzoidin yarım dalgasının açılma momentini sınırlamak için tristör kontrolü kullanan şarj cihazının çıkış akımı şeklinde net bir fark gösterir. Bu nedenle, elektrik devresindeki yük düzenlenir.

Doğal olarak, çok sayıda modern şarj cihazı, bu şemada gösterilmeyen diğer akım formlarını oluşturabilir.

Şarj cihazları için devre oluşturma ilkeleri

Şarj cihazlarına güç sağlamak için genellikle tek fazlı 220 voltluk bir ağ kullanılır. Bu voltaj, çeşitli elektronik ve yarı iletken bileşenler aracılığıyla pilin giriş terminallerine uygulanan güvenli düşük gerilime dönüştürülür.

Şarj cihazlarında endüstriyel sinüzoidal voltajı dönüştürmek için üç şema vardır:

1. elektromanyetik indüksiyon prensibi ile çalışan elektromekanik gerilim transformatörlerinin kullanımı;

2. elektronik transformatörlerin uygulanması;

3. gerilim bölücüler dayalı trafo cihazları kullanmadan.

Teknik olarak mümkün olan inverter voltaj dönüşümü, inverter kaynak makinelerimotorları kontrol eden frekans dönüştürücüler. Ancak, pilleri şarj etmek için bu oldukça pahalı bir ekipmandır.

Transformatör ayırmalı şarj devreleri

Elektrik enerjisinin 220 voltluk primer sargısından sekonder aktarımının elektromanyetik prensibi, besleme devresinin potansiyelini tüketilenden tamamen ayırır, batarya ile temasını ve yalıtım hataları durumunda hasarı ortadan kaldırır. Bu yöntem en güvenli yöntemdir.

Transformatörlü cihazların güç devresi diyagramları birçok farklı tasarıma sahiptir. Aşağıdaki resim, şarj cihazından güç kullanımının farklı akımlarını oluşturmak için üç prensibi göstermektedir:

1. bir dalgalanma kapasitör yumuşatma ile diyot köprü;

2. dalgalanma yumuşatma olmadan diyot köprüsü;

3. Negatif yarım dalgayı kesen tek bir diyot.

Bu şemaların her biri bağımsız olarak kullanılabilir, ancak genellikle bunlardan biri, çıkış akımının büyüklüğüne göre çalışma ve kontrol için daha uygun olan başka bir tane oluşturmak için temeldir.

Şemadaki resmin üst kısmında kontrol zincirleri olan güç transistörlerinin kullanılması, şarj cihazının çıkış devresinin terminallerindeki çıkış voltajının azaltılmasına izin verir, bu da bağlı pillerden geçirilen doğrudan akımların değerlerinin ayarlanmasını sağlar.

Akım kontrollü şarj cihazının bu tasarımı için seçeneklerden biri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

İkinci devredeki aynı bağlantılar, farklı şarj aşamalarında sınırlamak için dalgalanmanın genliğini ayarlamanıza izin verir.

Aynı ortalama devre, bir diyot köprüsündeki iki karşıt diyotu, her bir alternatif yarım döngüdeki akım gücünü eşit olarak düzenleyen tristörler ile değiştirirken etkili bir şekilde çalışır. Ve negatif yarım harmoniklerin ortadan kaldırılması, kalan güç diyotlarına atanır.

Alt resimde tek bir diyotun kontrol elektrodu için ayrı bir elektronik devre ile yarı iletken tristör ile değiştirilmesi, akülerin şarj edilmesi için çeşitli yöntemler için de kullanılan daha sonraki açıklıkları nedeniyle akım darbelerinin azaltılmasına izin verir.

Devrenin böyle bir uygulaması için seçeneklerden biri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Kendi ellerinizle monte etmek zor değildir. Mevcut parçalardan bağımsız olarak yapılabilir, pilleri 10 ampere kadar akımla şarj etmenizi sağlar.

Electron-6 transformatör şarj cihazının devresinin endüstriyel versiyonu, iki KU-202N tristöre dayanmaktadır. Yarı harmoniklerin açılma döngülerini düzenlemek için, her kontrol elektrodunun birkaç transistörden oluşan kendi devresi vardır.

Araba meraklıları arasında, sadece akülerin şarj edilmesine izin vermeyen, aynı zamanda 220 volt şebeke enerjisini otomobilin motorunu çalıştırmaya bağlamak için kullanan cihazlar da popülerdir. Bunlara başlatıcı veya başlatıcı denir. Daha karmaşık bir elektronik ve güç devrelerine sahiptirler.

Elektronik Trafo Devreleri

Bu tür cihazlar, 24 veya 12 voltluk bir voltajla halojen lambalar sağlamak için üreticiler tarafından üretilmektedir. Nispeten ucuzdurlar. Bazı meraklıları, düşük güçlü pilleri şarj etmek için onları bağlamaya çalışıyor. Bununla birlikte, bu teknoloji yaygın olarak geliştirilmemiştir, önemli dezavantajları vardır.

Transformatör ayırımı olmayan şarj devreleri

Bir akım kaynağına seri olarak birden fazla yük bağlandığında, toplam giriş gerilimi bileşen bölümlerine ayrılır. Bu yöntem nedeniyle, bölücüler çalışır ve çalışma elemanında belirli bir değere voltaj düşüşü oluşturur.

Bu prensipte, düşük güçlü piller için dirençli kapasitif dirençlere sahip çok sayıda şarj cihazı oluşturulur. Bileşen parçalarının küçük boyutları nedeniyle, doğrudan el fenerine yerleştirilirler.

Dahili elektrik devresi, şarj sırasında ağın potansiyeli ile insan temasını dışlayan fabrikada yalıtılmış bir kutuya tamamen kapatılmıştır.

Çok sayıda deneyci, araba akülerinin şarj edilmesi için aynı prensibi uygulamaya çalışıyor, bir kondansatör düzeneği veya 150 watt gücünde bir akkor lamba aracılığıyla bir ev ağından bir bağlantı şeması sunuyor ve güç diyoduaynı polariteye sahip akım darbelerinin iletilmesi.

Benzer tasarımlar, devrenin sadeliğini, düşük parça maliyetini ve boşalmış bir pilin kapasitesini geri kazanma yeteneğini öven do-it-yourselfers web sitelerinde bulunabilir.

Ancak, bunlar hakkında sessizdirler:

• açık kablolama 220 temsil eder insan hayatı için tehlike;

• Voltaj altındaki bir lambanın filamanı ısınır, direncini aküden optimum akımların geçmesi için elverişsiz bir yasaya göre değiştirir.

Yük altında açıldığında, soğuk iplikten ve seri bağlı zincirin tamamından çok büyük akımlar geçer. Ek olarak, şarj aynı zamanda çalışmayan küçük akımlarla tamamlanmalıdır. Bu nedenle, bu tür döngülerden oluşan bir pil, kapasitesini ve performansını hızla kaybeder.

Tavsiyemiz: bu yöntemi kullanmayın!

Şarj cihazları, belirli tip pillerle çalışacak, kapasitenin restorasyonu için özelliklerini ve koşullarını dikkate alacak şekilde tasarlanmıştır. Evrensel, çok işlevli cihazları kullanırken, belirli bir pil için en uygun şarj modunu seçmelisiniz.