אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל מטען מהיר לסוללות Ni-Cd ו-Ni-MH. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מטענים, סוללות, תאים גלווניים המכשיר המתואר במאמר מיועד לטעינה מואצת של סוללות Ni-Cd ו-Ni-MH עם זרם יורד באופן אקספוננציאלי. יתרונותיו כוללים את היכולת לבחור את זמן הטעינה בטווח שבין 45 דקות ל-3 שעות, קלות ייצור והתאמה, אי חימום של הסוללות בתום הטעינה, יכולת שליטה ויזואלית בתהליך הטעינה, שחזור אוטומטי של הסוללות. תהליך כאשר החשמל כבוי ולאחר מכן מופעל, קלות שימוש. המכשיר יכול לשמש כמעמד למדידת מאפייני הטעינה והפריקה של סוללות. בעת טעינה עם זרם קבוע גדול (0,5E או יותר, כאשר E הוא קיבולת הסוללה), הסוללה מתחילה להתחמם לאחר טעינה של 75...80%, וסוללות Ni-MH מתחממות יותר מ-Ni-Cd [1 ]. לאחר טעינת המצבר במלואה, הטמפרטורה עולה במהירות [1], ואם תהליך זה אינו מופסק בזמן, הוא מסתיים בהצתת המצבר או התפוצצותו. טמפרטורת סיום הטעינה המומלצת היא +45 מעלות צלזיוס [2]. עם זאת, קריטריון זה מתאים רק לשעת חירום: השילוב של טעינת יתר עם התחממות יתר מקטין את קיבולת הסוללה ולכן מקצר את חיי השירות שלה. גם הגעה למתח מסוים על הסוללה אינה קריטריון מספק לסיום התהליך. העובדה היא שהערך שלו המתאים לטעינה מלאה אינו ידוע מראש, מכיוון שהוא תלוי בטמפרטורה וב"גיל" הסוללה. שגיאה של כמה מילי-וולט מובילה לכך שטעינת הסוללה לעולם אינה מסתיימת או מסתיימת מוקדם מדי [3]. בעת טעינה בזרם קבוע, קל לשלוט על הטעינה - היא עומדת ביחס ישר למשך התהליך. בפרט, ניתן להגדיר את ערכו שווה לקיבולת הנומינלית של הסוללה. אבל עם הזמן, הקיבולת שלו פוחתת ובסוף חיי השירות שלה היא כ-80% מהערך הנומינלי. לכן, הגבלת הטעינה לקיבולת הנומינלית אינה מבטיחה היעדר טעינת יתר והתחממות יתר של הסוללות, ולכן אינה יכולה להיות הקריטריון היחיד לסיום הטעינה. הקריטריון הקשה ביותר לסיום התהליך הוא הרגע שבו המתח על הסוללה מגיע למקסימום, ואז מתחיל לרדת. המתח המרבי על הסוללה תואם לטעינה מלאה, אך ב-[2] מוצג כי הוא תוצאה של חימום הסוללה בתהליך של שחזור המטען. הערך המרבי קטן מאוד, במיוחד עבור סוללות Ni-MH (כ-10 mV), ולכן משתמשים ב-ADC או ממירי מתח לתדר כדי לזהות אותו [2]. בעת טעינת סוללה, המתח המרבי של התאים השונים שלה מגיע בזמנים שונים, לכן רצוי לשלוט בכל אחד מהם בנפרד. בנוסף, ישנן סוללות בעלות מאפיין טעינה חריג, שעליהן המקסימום הזה נעדר. במילים אחרות, ניטור המתח בלבד אינו מספיק, יש צורך גם לשלוט הן בטמפרטורה והן בכמות המטען המועברת דרך הסוללה. לפיכך, בעת טעינת סוללה עם זרם קבוע גדול, יש צורך לשלוט בכל אחד מהאלמנטים שלו לפי מספר קריטריונים, מה שמסבך את המטען. רק טעינה בזרם נמוך (לא יותר מ-0,2E) אינה גורמת להתחממות יתר של הסוללות בחירום גם בטעינה גדולה. במקרה זה, אין צורך לשלוט במצב של כל אלמנט, המטען מתברר כפשוט מאוד, אך גם חסרונו ברור - זמן טעינה ארוך. ישנם מטענים שבהם זרם הטעינה הגדול בהתחלה יורד עם הזמן [4-6]. במקרה זה, גם אין צורך לעקוב אחר המצב של כל תא סוללה. אך במכשירים אלו אין שליטה על כמות המטען, והשגת מתח מסוים משמשת כקריטריון לטעינה מלאה, שכאמור לעיל אינו מספק. ב-[7] מתואר מטען בו הסוללה נטענת כקבל ממקור מתח קבוע דרך נגד. במקרה זה, זרם הטעינה אמור לרדת באופן אקספוננציאלי לאורך זמן עם קבוע זמן השווה למכפלת קיבולת הסוללה המקבילה וההתנגדות של הנגד הזה. בפועל, התלות של זרם הטעינה בזמן שונה מאקספוננציאלית, שכן הקיבול ועכבת המוצא השווים של המקור משתנים במהלך תהליך הטעינה. אבל גם אם נזניח את ההבדל המצוין, אז הפרמטר החשוב ביותר - קבוע זמן הטעינה - אינו ידוע, וכתוצאה מכך אי אפשר לשלוט על המטען שעבר דרך הסוללה. לכן, הטעינה מסתיימת שוב כאשר מגיעים למתח מסוים. במכשיר המוצע, זרם הטעינה בצורת דופק יורד באופן אקספוננציאלי נבחר מכיוון שקל ליישם אותו באמצעות מעגל ה-RC הפשוט ביותר. הוא מסתיים באופן טבעי, ומבטל את הצורך בטיימר לכיבוי הסוללות לאחר זמן קבוע מראש, והטעינה מוגבלת גם אם הסוללות נמצאות במטען זמן רב. חיוני שזרם הטעינה יופק על ידי מחולל זרם, ולכן ערכו וצורתו אינם תלויים במתח על הסוללות או בחוסר ליניאריות של מאפייני הטעינה שלהן. במהלך הטעינה, הזרם דרך הסוללות I יורד באופן אקספוננציאלי: אני = אני0exp(-t/T0), (אחד)
במקרה זה, כל סוללה מקבלת טעינה q, אשר נאמדת לפי הביטוי ש = אני0Т0[1 - exp(-t/T0)] = (אני0 -זה0. (2) גרפים של התלות של I ו-q בזמן t מוצגים באיור. אחד.
ניתן לראות שבמהלך 3T0 טעינה מגיעה ל-0,95I0T0 ואז מתקרב לערך I0Т0. מומלץ לבחור בערכים I0 ו-T0 נוסחאות I0 = nE, T0 = 1 h/n, כאשר n = 1, 2, 3, 4. (3) הערך הנוח ביותר הוא n \u1d 3. זרם הטעינה הראשוני במקרה זה שווה לקיבולת החשמלית E, זמן הטעינה הוא 2 שעות. (ניתן למעשה להשאיר את הסוללות במטען למשך הלילה, ועד הבוקר הן יהיו נטען במלואו). אם זמן הטעינה הזה ארוך מדי, הערך של n גדל. עם n = 1,5, זה יהיה 2 שעות עם זרם טעינה ראשוני של 3E. מצב זה מתאים לסוללות Ni-Cd ו-Ni-MH. הגדלת n ל-1 מפחיתה את זמן הטעינה לשעה, אך זרם הטעינה הראשוני עולה ל-3E. לבסוף, ב-n = 4, זמן הטעינה מצטמצם ל-45 דקות, וזרם הטעינה הראשוני גדל ל-4E. ערכים של n שווים ל-3 ו-4 מקובלים עבור סוללות Ni-Cd, מכיוון שההתנגדות הפנימית שלהן נמוכה (פחות מ-0,1 אוהם). לגבי סוללות Ni-MH, ההתנגדות הפנימית שלהן גדולה פי כמה, כך שזרם גדול יכול לחמם אותן בתחילת הטעינה, וזה לא מקובל. ערכים של n יותר מ-4 אינם מומלצים. אני יכול לבחור0 5% יותר ממה שנקבע בנוסחה (3). אז זמן הטעינה המדויק יהיה 3 שעות/נ, וטעינה נוספת של 5% אינה משמעותית. עקרון הפעולה של המכשיר מודגם באיור. 2.
קבל עם קיבולת C1, נטען מראש למתח U0, משוחרר דרך מגבר זרם A1 עם התנגדות כניסה Rin ורווח זרם Ki. הזרם במעגל הכניסה של המגבר Iin נקבע על ידי הביטוי Iin = U0exp(-t/RinC1)/Rin. (ארבע) הזרם במעגל המוצא של המגבר I \u1d KiIin מטעין את הסוללה GBXNUMX: אני = KiU0exp(-t/RinC1)/Rin = SU0 exp(-t/RinС1), (5)
נוח לבחור U0 \u1d 1 V, C1000 \u3d 3,6 μF, ואז מ-(XNUMX) נובע שרין \uXNUMXd XNUMX MΩ / n S = nE, Ki = SRin = 3600000E. (7) לדוגמה, ב-E = 1 Ah ו-n = 1, הפרמטרים הבאים צריכים להיות: Rin = 3,6 MΩ, S = 1 A/V, Ki = 3600000 = 131 dB. התרשים הסכמטי של המכשיר מוצג באיור. 3. מגבר הזרם מורכב על המגבר OP DA2.1 ועל הטרנזיסטורים VT2 ו-VT3. מתח האספקה של מגבר ההפעלה מיוצב על ידי שבב DA1. הצומת בטרנזיסטור VT1 שולט בערך המתח הזה. כאשר הוא תקין, טרנזיסטור זה פתוח, זרם זורם דרך סליל ממסר K1, המגעים של ממסר K1.1 סגורים, נורית HL1 נדלקת, מסמנת את הפעולה הרגילה של המכשיר. מתג SA1 בוחר את מצב הטעינה: זרם ישר (כאשר המגעים שלו סגורים) או ירידה אקספוננציאלית (כאשר הם פתוחים). נגדים R2 ו-R3 יוצרים מחלק מתח. המתח על המנוע של הנגד המשתנה R3 קובע את זרם הטעינה. במצב "קבוע", מתח זה מוזן דרך הנגד R1 והמגעים הסגורים של הממסר K1.1 לכניסה הבלתי מתהפכת של מגבר ההפעלה. זרם המוצא שלו מוגבר על ידי טרנזיסטורים VT2, VT3 והוא מוגדר כך שהמתחים על פני הנגדים R11 ו-R5 הופכים זהים. רווח הזרם Ki = R5/R11 ועם הדירוגים המצוינים בתרשים שווה בערך ל-107, ושיפוע המרת מתח לזרם S = 1/R11 = 3 A/V.
במצב "ירידה" (המגעים של מתג SA1 פתוחים), הקבל C2 בקיבולת של 1000 μF משוחרר דרך הנגד R5 עם קבוע זמן שנבחר בנוסחה (3). הזרם היורד באופן אקספוננציאלי דרך קבל זה מוגבר על ידי המגבר OP DA2.1 והטרנזיסטורים VT2, VT3 ומטעין את הסוללות המחוברות למחבר X1 ("פלט"). דיודה VD2 מונעת מהם להתפרק כאשר מתח האספקה כבוי. מד זרם PA1 משמש לשליטה בערך הנוכחי של זרם הטעינה. קבל C5 מונע עירור עצמי של המכשיר. נגדים R4, R8-R10 - הגבלת זרם. הם מגנים על מגבר ההפעלה ועל הטרנזיסטור VT2 במצבי חירום, למשל, כאשר הנגד R11 נשבר או התמוטטות הטרנזיסטור VT3, ומונעים כשל של אלמנטים אחרים. כאשר החשמל כבוי במצב טעינה עם זרם יורד, הטרנזיסטור VT1 נסגר והממסר פותח את המגעים K1.1, ומונע פריקה נוספת של הקבל C2. נורית ה-HL1 כבה ומסמנת הפסקת חשמל. עם שחזור הכוח, טרנזיסטור VT1 נפתח, ממסר K1 סוגר את המגעים K 1.1 וטעינת הסוללה נמשכת אוטומטית מהערך הנוכחי שבו היא הופרעה. נורית ה-HL1 נדלקת שוב ומסמנת על חידוש הטעינה. על ידי לחיצה על כפתור SB1, תוכל להפסיק לזמן קצר את הטעינה בעת הסרת מאפייני הטעינה. במקרה זה, הקבל C4 מונע חדירת הפרעות רשת לכניסה של מגבר ההפעלה. המכשיר מורכב על לוח מעגלים מודפס אוניברסלי וממוקם במארז במידות של 310x130x180 מ"מ. סוללות AA ממוקמות בחריץ על המכסה העליון של המארז. שקעי המגע עשויים בצורת חתיכות של סרט יריעות משומר, הנלחצות אל הסוללות על ידי קפיץ מתא סטנדרטי לתא AA. שום זרם לא זורם דרך המעיין. יש לציין כי תאי פלסטיק זמינים מסחרית מתאימים רק לזרמים שאינם עולים על 500 mA. העובדה היא שהזרם הזורם דרך קפיצי המגע מחמם אותם, בעוד שהסוללות מתחממות גם כן. כבר בזרם של 1 A, הקפיצים מתחממים עד כדי כך שהם ממיסים את דופן מארז הפלסטיק של התא, מה שהופך את המשך השימוש בו לבלתי אפשרי. טרנזיסטור VT3 מותקן על גוף קירור מצולע עם שטח פנים של 600 ס"מ2, דיודה VD2 - על גוף קירור פלטה בשטח של 50 ס"מ2. הנגד R11 מורכב משלושה נגדי MLT-1 המחוברים במקביל להתנגדות של 1 אוהם. כל חיבורי הזרם הגבוה עשויים עם חתיכות של חוטי נחושת בחתך רוחב של 3 מ"מ2, המולחמים ישירות למסקנות של החלקים המתאימים. ניתן להחליף את מגבר ההפעלה K1446UD4A (DA2) בשבב K1446UD1A או אחר מהסדרות הללו, אך מבין שני מגברים ההפעלה, עליך לבחור את המגבר בעל מתח ההטיה הנמוך יותר. המגבר השני יכול לשמש כחלק מגשר רגיש לטמפרטורה [8] לכיבוי חירום של סוללות במקרה של התחממות יתר בזמן טעינה בזרם ישר (לא נצפתה התחממות יתר של הסוללות בטעינה בזרם יורד). במקרה של שימוש בסוגים אחרים של מגבר הפעלה, יש לזכור שבתכנון זה אספקת הכוח שלו היא חד קוטבית, ולכן הוא חייב לפעול במתח אפס בשתי הכניסות. ניתן להחליף את המיקרו-מעגל KR1157EN601A (DA1) במייצב של סדרה זו עם אינדקס B, כמו גם במיקרו-מעגל מסדרת K1157EN602, עם זאת, לאחרון יש "pinout" שונה [9]. טרנזיסטור VT1 - כל אחד מסדרות KP501, VT2 חייב להיות בעל מקדם העברת זרם בסיס סטטי h21E לא פחות מ-100. הטרנזיסטור KT853B (VT3) שונה בכך שה-h שלו21E עולה על 1000. סוגים אחרים של טרנזיסטורים יכולים לשמש כ-VT2, VT3, אך רווח הזרם הכולל חייב לעלות על 100000. קבל C2, שקובע את קבוע זמן הטעינה T0, חייבת להיות בעלת קיבולת יציבה, לא בהכרח שווה לזו הנומינלית המצוינת בתרשים, שכן הערך הנדרש של T0 מוגדר בעת כוונון בחירת הנגד R5. המחבר השתמש בקבל תחמוצת מ-Jamicon עם מרווח מתח גדול (פי 25). ממסר K1 - מתג ריד EDR2H1A0500 מ-ECE עם מתח וזרם פעולה, בהתאמה, 5 V ו- 10 mA. תחליף אפשרי הוא ממסר מתוצרת מקומית KUTs-1 (דרכון RA4. 362.900). מד זרם PA1 חייב להיות מתוכנן לזרם הטעינה המרבי (בגרסת המחבר נעשה שימוש במכשיר M4200 לזרם של 3 A). Fuse FU1 הוא MF-R300 עם איפוס עצמי מבית BOURNS [10]. הקמת המכשיר מצטמצמת להגדרת הערך הנדרש של קבוע זמן הטעינה T0נבחר על ידי נוסחה (3). ההתנגדות של הנגד R5 נבחרת שווה ל-Rin לפי הנוסחה (7), בהנחה שהקיבול של הקבל C2 הוא בדיוק 1000 μF. במקום סוללות, כלול מד זרם דיגיטלי. לפני הפעלת החשמל, הן בעת טעינת הסוללות והן בעת הגדרת המכשיר, מחוון הנגד המשתנה R3 מועבר למצב התחתון (לפי התרשים) והמגעים של מתג SA1 סגורים (זה הכרחי לפריקה הקבל C2). לאחר מכן הפעל את הכוח, והזז את המחוון של הנגד R3, הגדר את הזרם ההתחלתי I0 בערך 1 A. לאחר מכן, SA1 מועבר למצב "ירידה". לאחר זמן T1 (שווה בקירוב ל-T0) למדוד את הזרם I1. ערך ההתנגדות המתוקן של הנגד R5* מחושב לפי הנוסחה R5* = R5[ln(I0/I1)]. לבסוף, מותקן נגד R5 עם התנגדות השווה לערך מתוקן זה. יש לפרוק סוללות למתח של 1...1.1 וולט לפני הטעינה כדי למנוע טעינת יתר שלהן ואת ביטוי אפקט הזיכרון [2]. אם הסוללות מתחממות במהלך הפריקה, יש לקרר אותן לטמפרטורת הסביבה (0...+30 מעלות צלזיוס [2]) לפני הטעינה. לפני חיבור הסוללות למטען, יש לוודא שהוא מנותק, המחוון של הנגד R3 נמצא במצב התחתון (לפי התרשים) ו-SA1 במצב "קבוע". בנוסף, התבוננו בקוטביות, התקינו את הסוללות, הפעילו את החשמל והשתמשו בנגד המשתנה R3 כדי להגדיר את הזרם ההתחלתי I0 לפי נוסחה (3). לאחר מכן, SA1 מועבר למצב "ירידה", ולאחר זמן של 3T0 הסוללות מוכנות לשימוש. כדי להפעיל את המכשיר, אתה צריך מקור מתח מ 8 עד 24 וולט, אשר יכול להיות בלתי ייצוב. אתה יכול לטעון בין תא אחד לעשרה בו זמנית. מתח האספקה המינימלי, תוך התחשבות באדוות, צריך להיות 2 וולט לתא בתוספת 4 וולט (אך בגבולות שצוינו). המכשיר יכול לשמש כמעמד לביצוע לא רק טעינה, אלא גם פריקת מאפיינים של סוללות. במקרה האחרון, הסוללה הנבדקת חייבת להיות מחוברת למכשיר בקוטביות הפוכה. המתח על האלקטרודות שלו חייב להיות במעקב מתמיד עם מד מתח. אין לאפשר לו לשנות את הקוטביות שלו, כדי לא לגרום להרס חירום של הסוללה. מסיבה זו, לא מומלץ לפרוק סוללה של מספר תאים המחוברים בסדרה בצורה זו, שכן ניתן לפספס את רגע הכשל של התא בעל הקיבולת הקטנה ביותר. ספרות
מחבר: מ' אבסיקוב, מוסקבה; פרסום: cxem.net ראה מאמרים אחרים סעיף מטענים, סוללות, תאים גלווניים. תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה. חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה: עור מלאכותי לחיקוי מגע
15.04.2024 פסולת חתולים של Petgugu Global
15.04.2024 האטרקטיביות של גברים אכפתיים
14.04.2024
עוד חדשות מעניינות: ▪ הושלמה בניית הבמה המרכזית של מערכת שיגור החלל הסופר-כבדה של הרקטות עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה
חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית: ▪ חלק של האתר חישובי רדיו חובבים. בחירת מאמרים ▪ מאמר מדוע הפיצו הבריטים את האמונה שגזר משפר ישירות את הראייה? תשובה מפורטת ▪ מאמר מתקין חשמל במפעלי אספקת מוצרי נפט. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה ▪ מאמר מדידה של אי-לינאריות של מתח סוויפ. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ▪ מאמר מטבע בשקית נייר. סוד התמקדות כל השפות של דף זה בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר www.diagram.com.ua |