|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל וסת טעינת סוללה לתאים סולאריים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים אספקת חשמל של מכשירים שונים אפשרית ישירות מתאי שמש. עם זאת, חיבור כה פשוט של תאים סולאריים אפשרי רק אם היעדר אור שמש, ולכן אספקת החשמל כמעט ואינה מובילה לתוצאות בלתי רצויות. במקרים רבים, יש צורך שמכשירי חשמל וציוד יפעלו גם בהיעדר אור שמש. לשם כך, עליך לאחסן אנרגיה סולארית הנוצרת במהלך היום בסוללות לשימוש מאוחר יותר. המתאימות ביותר למטרות אלו הן סוללות עופרת. סוללות חומצת עופרת סוללות עופרת-חומצה מורכבות למעשה ממספר תאים בודדים המחוברים בסדרה. כל יסוד, המפתח מתח של עד 2 וולט, מכיל שתי לוחות עופרת המונחות בתמיסה חלשה של חומצה גופרתית. כאשר זרם חשמלי זורם בתא, מתרחשת תגובה אלקטרוכימית הפיכה, ובתא אוגרת אנרגיה חשמלית, שבמידת הצורך ניתן להשתמש בה מאוחר יותר. למרות הפשטות לכאורה, במציאות, תהליך טעינת הסוללה הוא די מסובך. סוללת העופרת היא מכשיר חשמלי רגיש שיש לטפל בו בזהירות, במיוחד בעת טעינה. לתמיכה בכך, בואו נעקוב אחר השלבים השונים של מחזור טעינה טיפוסי. טעינת הסוללה מתחילה כאשר מופעל מתח על לוחות התא, וכתוצאה מכך מתחיל לזרום בה זרם חשמלי. זה מוביל להתרחשות של תגובה אלקטרוכימית המשנה את ההרכב הכימי של הלוחות ואת האלקטרוליט של תא הסוללה. קצב תגובה זו תלוי בגודל זרם הטעינה. ככל שהזרם גדול יותר, התגובה מתקדמת מהר יותר. בסופו של דבר, המטען המשויך לזרם זה מאוחסן בתא לשימוש מאוחר יותר. הסוללה צוברת עוד ועוד טעינה, ובסופו של דבר מתרחשת רוויה. בעיקרו של דבר, התגובה הכימית מתייצבת או מתאזנת, והצטברות מטען נוספת נפסקת. שיווי משקל מתרחש כאשר רוב יוני הסולפט שנספגו מתמיסת החומצה הגופרתית על ידי לוחות העופרת במהלך מחזור פריקת הסוללה חוזרים מהלוחות לתמיסה. במקרה זה, הלוחות שוב רוכשים תכונות מתכתיות ומתחילות להתנהג כמו אלקטרודות המונחות בתמיסה מימית (מדיום מצוין לאלקטרוליזה). זרם הטעינה מתחיל לפרק את המים באלקטרוליט למרכיבים אלמנטריים (מימן וחמצן). ניתן להבחין בתהליך זה מבלי לדעת על קיומו, על ידי התבוננות במה שנקרא "הרתחה" של הסוללה. במונח זה נעשה שימוש בטעות בגלל הדמיון החיצוני של בעבוע בועות גז במהלך אלקטרוליזה עם רתיחה. נכון יותר לקרוא לאפקט הזה התפתחות גז. גז מתחיל כאשר הסוללה מחזיקה בערך 70-80% מהטעינה המלאה שלה. אם הסוללה הייתה נטענת באותו קצב, הגז היה פוגע בתאי הסוללה. עם זאת, קצב האלקטרוליזה הגורם ליציאה מהגז הוא פרופורציונלי לזרם הזורם בתא. ככל שהזרם נמוך יותר, המים מתפרקים לאט יותר והתפתחות הגז חלשה יותר. אתה יכול להפחית באופן משמעותי את ההשפעות ההרסניות של הוצאת גז על ידי הפחתת זרם הטעינה כאשר מופיעים סימני גז. למרות שהוא מפסיק לחלוטין רק בהיעדר זרם, ניתן להפחית את כמות זרם הטעינה לרמה כזו שאיכות הסוללה לא תיפגע בעת צבירת הטעינה. בשלב האחרון של הטעינה, הסוללה נטענת בזרם, שערכו הוא לרוב חלק קטן מזרם הטעינה הראשוני. זרם זה מטעין לאט את הסוללה ובכך מונע התפתחות גז אינטנסיבית. לאחר שהסוללה טעונה במלואה, ניתן לנתק אותה ממקור החשמל. עקב הימצאות זיהומים באלקטרוליט ושינויים בהרכב הכימי של הלוחות, נוצרים בתאי הסוללה זרמים פנימיים המפחיתים את המטען המצטבר לאורך זמן. בסופו של דבר הסוללה תתרוקן מעצמה. ווסתי טעינת סוללה ברור שהזרם הנדרש לטעינת הסוללה תלוי במצב הטעינה של תאי הסוללה. זה מרמז על הצורך ליצור וסת טעינה שמעריך את מצב הפריקה של הסוללה, ובהתאם לכך, שולט בזרם הטעינה. ישנן שלוש דרכים לטעון סוללות עופרת. בטעינה מתאי שמש, השיטה המתאימה ביותר היא עם מחזור טעינה דו-שלבי (איור 1).
קודם כל, נניח שהסוללה ריקה לגמרי. בואו נתחיל להעביר זרם דרך היסודות. מכיוון שמחזור הטעינה של המצבר חייב להתאים לתקופת ייצור הכוח החשמלי השימושי על ידי התאים הסולאריים, רצוי שהסוללה תיטען בזמן הקצר ביותר. מצב הטעינה האופטימלי יהיה מצב שבו התפתחות הגז תתחיל כ-4 שעות לאחר תחילת טעינת הסוללה. זמן זה מתאים לעוצמת קרינת השמש הגבוהה ביותר בשעות האור, לרוב בטווח של 10-14 שעות, ללא קשר לשינויים עונתיים ותנאי מזג האוויר, בשעה זו של היום ניתן להשיג את ההחזר המקסימלי מתאי שמש. זמן טעינה זה מתאים מבחינה מספרית לזרם טעינה של 20 A על כל 100 Ah של קיבולת סוללה, אם כמובן, תאים סולאריים מאפשרים לקבל זרם כזה. לדוגמה, סוללה של 75Ah צריכה להיטען ב-15A. לאחר טעינה של 4 שעות בקצב קבוע, לסוללה תהיה 80% מהטעינה המלאה לפני תחילת הגז. השלב הבא הוא להפחית את זרם הטעינה לרמה נמוכה יותר. הערך של זרם זה הוא בדרך כלל 2-5% מקיבולת הסוללה. עבור סוללה עם קיבולת של 75 Ah נלקח כדוגמה, זרם הטעינה בשלב הסופי של הטעינה יכול להיות 1,5-3,75 A. בהתאם לזרם הנבחר, ייקח עוד 4-10 שעות לטעינה הסופית של ה- סוֹלְלָה. במהירות זו, לוקח יותר מיממה לטעון את הסוללה במלואה. עם זאת, במכשירי הספק מתקדמים, הסוללות נמצאות לרוב במצב טעון מלא רוב זמן הפעולה, ופריקתן המלאה נדירה ביותר. גיבוי (פיצוי) טעינת סוללות לאחר הטעינה הסופית של הסוללה, מומלץ להפעיל עליה בנוסף זרם טעינה מילואים (פיצוי). ערכו של זרם זה הוא בדרך כלל 1-2% מקיבולת הסוללה הכוללת. שלב שלישי נוסף זה של טעינת הסוללה מסבך את העיצוב של וסת הטעינה. ניתן לצאת מהמצב על ידי שילוב שלבי הטעינה השני והשלישי, תוך שימוש בזרם זהה לזרם הסופי או זרם הטעינה הגיבוי, שערכו הוא 2% מקיבולת הסוללה. כתוצאה מכך, עיצוב הרגולטור מפושט ואמינותו מוגברת. עיצוב הרגולטור לפעולה רגילה של ווסת הטעינה, העומדת בדרישות זרם הטעינה המפורטות לעיל, יש צורך לדעת את מצב הטעינה של הסוללה בכל עת. למרבה המזל, הסוללה עצמה מספקת את המפתח לפתרון בעיה זו: יש קשר מבוסס היטב בין כמות המטען האצורה בסוללה לבין המתח עליה. כפי שניתן לראות מאיור. 2, הקשר הזה הוא כמעט תמיד ליניארי.
אזור הטעינה שמעניין אותנו נמצא בטווח של 70-80% מהטעינה המלאה של הסוללה. כשמגיעים לדרגת מטען זו מתחילה התפתחות הגז ויש צורך לשנות את זרם הטעינה. עבור סוללת 12 וולט, המתח בשלב זה הוא 12,6 וולט. סוללה טעונה במלואה מפתחת מתח של 13,2 וולט. על ידי קביעת המתח על הסוללה, אתה יכול להתאים את זרם הטעינה. אם המתח נמוך מ-12,6 וולט, אז תאי הסוללה מכילים פחות מ-80% מהטעינה והווסת מספק זרם טעינה מלא. כאשר המתח בסוללה עולה מעל 12,6 וולט, יש צורך להפחית את זרם הטעינה לרמת זרם הטעינה. המתח על הסוללה מנוטר על ידי מכשיר מיוחד (השוואה), שהוא לא יותר ממגבר רגיל עם רווח גבוה מאוד. ואכן, המשווה הכלול במעגל המוצג באיור. 3 יכול לשמש כמגבר תפעולי.
המשווה משווה שני מתחים - נמדד והתייחסות, המסופקים לכניסות שלו. הכניסה ההפוכה של המשווה (-) מסופקת עם מתח ייחוס מדיודת הזנר D2. מתח זה קובע את רמת ההדק של המכשיר. מתח הסוללה מחולק על ידי נגדים R1 ו-R2 כך שהוא שווה בערך למתח הייצוב של דיודה D2. המתח המחולק על ידי הנגדים מופעל על הקלט הלא-היפוך (+) של המשווה ממחוון הפוטנציומטר להתאמה עדינה של סף המיתוג. אם מתח הסוללה יורד עד כדי כך שהאות בכניסה שאינה הופכת יורד מתחת לגבול שנקבע על ידי דיודה D2, ייווצר מתח שלילי במוצא המשווה. אם מתח הסוללה עולה מעל מתח הייחוס, תפוקת ההשוואה תהיה חיובית. החלפת סימן המתח ביציאה של המשווה תספק את הוויסות הדרוש של זרם הטעינה. עקרון הפעולה של רגולטור החיוב זרם הטעינה מווסת על ידי ממסר אלקטרומגנטי. הממסר נשלט באמצעות טרנזיסטור QI על ידי מתח המוצא של המשווה. מתח שלילי במוצא המשווה אומר שהסוללה ריקה ונדרש זרם טעינה מלא (טרנזיסטור Q1 סגור). לכן, זרם האספן הוא אפס והממסר כבוי. מגעי ממסר סגורים בדרך כלל מרחפים את הנגד מגביל הזרם Rs. כאשר הממסר כבוי, הנגד מוסר מהמעגל והזרם המלא מהתאים הסולאריים עובר לסוללה. ככל שמצב הטעינה עולה, המתח בסוללה עולה. התפתחות הגז מתחילה כאשר המתח מגיע ל-12,6 V. המשווה, המוגדר לרמה זו, עובר (חיובי במוצא המשווה). הטרנזיסטור נפתח וזרם האספן מדליק את הממסר. מגעי הממסר שחילקו את הנגד Rs נפתחים.
כעת זרם הטעינה מהתאים הסולאריים חייב להתגבר על ההתנגדות של הנגד המגביל. הערך של הנגד הזה נבחר כך שערך זרם הטעינה הוא 2% מקיבולת הסוללה. בטבלה באיור. 4 מציג את הערכים של Rs בהתאם לקיבולת הסוללה. קיימת אי ודאות מסוימת סביב מתח מיתוג המשווה. תנו, למשל, המתח בסוללה לעלות ל-12,6 וולט, חורג מהסף. בתנאים רגילים, זה ישנה את מתח המוצא של המשווה, יפעיל את הממסר ויקטין את זרם הטעינה. עם זאת, מתח המוצא של הסוללה תלוי לא רק במצב הטעינה, אלא גם בגורמים אחרים, ולכן אין זה נדיר לראות ירידה קלה במתח לאחר כיבוי זרם טעינה גדול. סביר למדי, למשל, שהמתח יורד בכמה מאיות וולט (עד 12,55 וולט). איך התוכנית תעבוד במקרה זה? ברור שהמשווה יעבור חזרה ומצב זרם הטעינה הגבוה ישוחזר. מכיוון שמתח הסוללה קרוב מאוד ל-12,6V, עלייה פתאומית בזרם ללא ספק תגרום למתח לעלות לרמה גבוהה מ-12,6V. כתוצאה מכך, הממסר יכבה שוב. בתנאים אלה, המשווה יעבור קדימה ואחורה ליד מתח הנסיעה. כדי לבטל את ההשפעה הלא רצויה הזו, הנקראת "yaw", משוב חיובי קטן מוכנס למגבר באמצעות נגד, ויוצר אזור מת של היסטרזה. עם היסטרזה, המשווה דורש שינוי מתח גדול יותר מבעבר כדי לפעול. כמו בעבר, המשווה יעבור על 12,6 וולט, אך כדי שיתאפס, מתח הסוללה חייב לרדת ל-12,5 וולט. זה מבטל את אפקט הנדנוד. החיבור הטורי של הדיודה D1 במעגל הטעינה מגן על הסוללה או פריקה דרך התאים הסולאריים בחושך (בלילה). דיודה זו גם מונעת מווסת הטעינה לשאוב כוח מהסוללה. הרגולטור מופעל במלואו על ידי תאים סולאריים. מכשיר מחוון התקן מחוון מוכנס לבקר הטעינה, המיועד להציג את אופן הפעולה של הבקר בכל עת. למרות שהמחוון אינו חלק הכרחי מהמכשיר (הרגולטור יעבוד בלעדיו), עם זאת, נוכחותו מגבירה את נוחות העבודה עם הרגולטור. התקן המחוון (איור 3) מורכב משני השוואות ושתי דיודות פולטות אור (LED). הקלט ההפוכה של משווה אחד והכניסה הלא-הפוכה של השני מחוברים לדיודה זנר המייצרת מתח ייחוס. שאר הכניסות של המשווים מחוברות ליציאה של המשווה השולטת בזרם הטעינה. המשווה העליון מופעל ומדליק את LED LED1 כאשר הרגולטור פועל במצב זרם טעינה גבוה. אם הרגולטור עובר למצב זרם הזנה, המשווה העליון נכבה, והמשוואה התחתון מופעל ומדליק את LED LED2. עיצוב וסת הטעינה ווסת הטעינה מותקן על לוח מעגלים מודפס (איור 5), המיקום של רכיבי המעגל עליו מוצג באיור. 6. יש להקדיש תשומת לב מיוחדת למיקום של אלמנטים מוליכים למחצה (כדי למנוע חיבור שגוי של לידים). המעגל המוגמר ממוקם בכל מקרה (רצוי עמיד למים). למטרות אלה, קופסת פלסטיק קטנה מתאימה למדי. אם המארז אטום, כדי לציין את מצבי הפעולה, יש לקדוח חור עבור נוריות ה-LED במכסה שלו. יש צורך גם לעשות חור בצד הדיור לפלט של מוליכים מחברים.
רגולטורים חזקים הרגולטור המתואר יכול לשלוט בזרם טעינה של כ-5 A. ערכו מוגבל על ידי המאפיינים של המגע של הממסר האלקטרומגנטי המשמש. מגעי הממסר מדורגים לזרם עד 3 A, ודי טבעי לשאול מדוע מומלץ להשתמש בהם עד 5 A. ניתן לתת לכך את ההסבר הבא. כאשר המגעים פותחים מעגל, בדרך כלל מתרחשת ביניהם קשת חשמלית קטנה. הקשת מובילה לתופעות הדומות לריתוך חשמלי, ומופיעים חריצים על פני המגעים. ככל שהזרם הזורם גדול יותר, כך השפעת הקשת החשמלית חזקה יותר. כדי למנוע תהליך כזה במעגל של הרגולטור המתואר, מגעי הממסר עוברים shunted עם התנגדות קטנה. לכן, חלק ניכר מהאנרגיה נספג בנגד, ולא מתפזר בקשת החשמלית. לפיכך, המגעים, מבלי להיהרס, יכולים לווסת זרמים העולים על הזרם המדורג. אם יש צורך להגדיל את הזרם המוסדר, יש צורך להשתמש בממסר חזק יותר במעגל, המופעל על ידי המגעים של ממסר זרם נמוך, כפי שמוצג באיור. 7.
כדי להתקין ממסר שני, יש לשנות את ציור ה-PCB בהתאם. התחל על ידי הסרת המגשרים העוברים למגעי הממסר. זה מנתק את המגעים מהנגד המגביל את הזרם. כעת השתמש בפינים אלה כדי להניע ממסר חזק יותר. כמו כן, יש צורך להחליף את הדיודה D1 ואת הנגד מגביל הזרם Rs בדיודה ובנגד המסוגלים לעמוד בזרמים גבוהים. הגיוני יותר למקם את שני האלמנטים הללו מחוץ ללוח ליד הממסר, מכיוון שהם מפזרים יותר חום מאשר רכיבי המעגל הקודמים. חברו את הסוללה ואת התאים הסולאריים ישירות לממסר החשמל באמצעות חוטים עבים, והשתמשו בחוטים דקים כדי להפעיל את מעגל הרגולטור מהפלט החיובי של התאים הסולאריים. ווסת כוח נמוך יכול להיות מקרה כזה כאשר האנרגיה החשמלית של סוללה סולארית קטנה אינה מספיקה אפילו כדי להפעיל את הממסר. אז ניתן פשוט להחליף את הממסר בטרנזיסטור. לשם כך ניתן להסיר את הממסר RL1 ואת הטרנזיסטור Q1 השולט בו ולחבר טרנזיסטור pnp לנגד Rs, ואת הבסיס שלו לנגד R5. על איור. 8 מציג את המעגל החשמלי לאחר שינוי מלא.
כאשר המתח במוצא המשווה חיובי, הטרנזיסטור מופעל וזרם טעינה מלא זורם לסוללה. כאשר הרגולטור עובר למצב טעינת הגברת, יציאת ההשוואה הופכת לשלילית, הטרנזיסטור נכבה וזרם הטעינה זורם כעת רק דרך הנגד Ra, עוקף את הטרנזיסטור. היתרון של מעגל זה על פני מעגל הממסר הוא שהפעלתו אינה מוגבלת ל-12 V. המכשיר יכול לווסת את טעינת הסוללות המדורגות למתחים של 3-30 V. כמובן, יש צורך לשנות את הערכים של הנגדים ו-R2 וסוג הדיודה D2 על מנת להפגיש את ערכי המתח הנופל על הפוטנציומטר VR1 והתייחסות על דיודת הזנר. הזרם מוגבל לכ-250 mA. המעגל המודפס עצמו משמש כגוף קירור המאפשר להסיר עודפי חום מהטרנזיסטור המשומש. כרית גוף הקירור נוצרת בצדו האחורי של הלוח ואינה דורשת בידוד כלשהו. כִּיוּל רק ארבעה חיבורים צריכים להתבצע כדי לחבר את הרגולטור. שניים - למסוף החיובי והשלילי של מערך השמש ושניים, בהתאמה, למסוף החיובי והשלילי של הסוללה. לאחר התקנת הרגולטור במטען, יש צורך לכייל את המעגל ובמיוחד להתאים את רגישותו לשינויי מתח כך שהזרם יתחלף ברגע הנכון. לשם כך, תחילה תן לסוללה להתרוקן מעט. ואז מחוון הפוטנציומטר VR1 מסובב עם כיוון השעון עד שהוא נעצר (לפי התרשים, למצב העליון). לאחר מכן ייסגרו מגעי הממסר. המתח על הסוללה בעת הטעינה מחדש מנוטר באמצעות מד מתח. כאשר הוא מגיע ל-12,6 V, מחוון הפוטנציומטר VR1 מסתובב בכיוון ההפוך עד שהממסר נכבה. זה יתאים לחיוב "טעינה מחדש". למרבה הצער, מתח הטעינה של סוללה תלוי גם בטמפרטורה שלה. ככל שהסוללה קרה יותר, כך נדרש יותר מתח לטעינה. זה משנה את מתח הסף שבו הרגולטור צריך לפעול. הגרף באיור. 9 מציג את מתח התגובה כפונקציה של הטמפרטורה.
עקרונית ניתן להזניח טעות בהגדרת מתח היציאה. אם הטמפרטורה של הסוללה במהלך הטעינה יציבה וחיובית יחסית, מה שניתן להבטיח בדרך זו או אחרת, למשל על ידי כיסוי שלה היטב, אז שינויי טמפרטורה קטנים כמעט ולא ישפיעו על פעולת הרגולטור.
מחבר: ביירס ט.
עור מלאכותי לחיקוי מגע
15.04.2024 פסולת חתולים של Petgugu Global
15.04.2024 האטרקטיביות של גברים אכפתיים
14.04.2024
▪ ננו-חיישן מזהה חומרי הדברה על פירות ▪ Wavecom CM52 - מעבד אלחוטי חדש בטווח רכב
▪ חלק של האתר היסטוריה של טכנולוגיה, טכנולוגיה, חפצים סביבנו. בחירת מאמרים ▪ מאמר משרתם של שני אדונים. ביטוי עממי ▪ מאמר איזה מדען לקח תשלום מאלה שרצו את החתימה שלו? תשובה מפורטת ▪ מאמר בטיחות בעבודה במפעלי תעשיית הנפט ▪ מאמר התקנת מערכות אקוסטיות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ▪ מאמר UA7TCW 3 MHz משדר המרה ישירה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר
www.diagram.com.ua |
ראה מאמרים אחרים סעיף 
חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:
כל השפות של דף זה