|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Sạc nhanh cho pin Ni-Cd và Ni-MH. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Bộ sạc, pin, tế bào điện Thiết bị được mô tả trong bài viết được thiết kế để sạc nhanh pin Ni-Cd và Ni-MH với dòng điện giảm dần theo cấp số nhân. Ưu điểm của nó bao gồm khả năng chọn thời gian sạc trong khoảng từ 45 phút đến 3 giờ, dễ sản xuất và điều chỉnh, không làm nóng pin khi kết thúc sạc, khả năng kiểm soát trực quan quá trình sạc, tự động khôi phục xử lý khi tắt nguồn và sau đó bật lại, dễ sử dụng. Thiết bị có thể được sử dụng như một giá đỡ để đo đặc tính sạc và xả của pin. Khi sạc với dòng điện không đổi lớn (0,5 E trở lên, trong đó E là dung lượng pin), pin bắt đầu nóng lên sau 75 ... 80% sạc và pin Ni-MH nóng hơn Ni-Cd [1 ]. Sau khi pin được sạc đầy, nhiệt độ tăng lên nhanh chóng [1], và nếu quá trình này không được dừng lại kịp thời, nó sẽ kết thúc với việc pin bắt lửa hoặc phát nổ. Nhiệt độ kết thúc sạc được khuyến nghị là +45 ° С [2]. Tuy nhiên, tiêu chí này chỉ phù hợp trong trường hợp khẩn cấp: sự kết hợp giữa sạc quá mức với quá nhiệt làm giảm dung lượng của pin và do đó, làm giảm tuổi thọ sử dụng của nó. Việc đạt đến một điện áp nhất định trên pin cũng không phải là tiêu chí thỏa mãn để kết thúc quá trình. Thực tế là giá trị của nó tương ứng với một lần sạc đầy không được biết trước, vì nó phụ thuộc vào nhiệt độ và "tuổi" của pin. Sai số vài milivôn sẽ dẫn đến việc sạc pin không bao giờ kết thúc hoặc kết thúc quá sớm [3]. Khi sạc với dòng điện không đổi, có thể dễ dàng kiểm soát mức sạc - tỷ lệ thuận với thời gian của quá trình. Đặc biệt, giá trị của nó có thể được đặt bằng dung lượng danh định của pin. Nhưng theo thời gian, công suất của nó giảm dần và khi hết tuổi thọ thì chỉ còn xấp xỉ 80% giá trị danh nghĩa. Do đó, việc giới hạn mức sạc ở dung lượng danh định không đảm bảo không xảy ra hiện tượng sạc quá mức và quá nhiệt của pin và do đó, không thể là tiêu chí duy nhất để kết thúc quá trình sạc. Tiêu chí khó khăn nhất để kết thúc quá trình là thời điểm điện áp trên pin đạt cực đại, và sau đó bắt đầu giảm. Điện áp tối đa trên pin tương ứng với một lần sạc đầy, nhưng trong [2] nó chỉ ra rằng đó là hệ quả của việc pin nóng lên trong quá trình phục hồi điện tích. Giá trị lớn nhất rất nhỏ, đặc biệt đối với pin Ni-MH (khoảng 10 mV), vì vậy ADC hoặc bộ chuyển đổi điện áp thành tần số được sử dụng để phát hiện nó [2]. Khi sạc pin, điện áp tối đa của các ô khác nhau đạt được tại các thời điểm khác nhau, do đó nó là mong muốn để kiểm soát từng người trong số họ một cách riêng biệt. Ngoài ra, có những loại pin có đặc tính sạc không bình thường, không có mức tối đa này. Nói cách khác, chỉ theo dõi điện áp là không đủ, mà còn phải kiểm soát cả nhiệt độ và lượng điện tích qua pin. Vì vậy, khi sạc pin có dòng điện không đổi lớn, cần phải kiểm soát từng yếu tố của nó theo một số tiêu chí, điều này làm phức tạp bộ sạc. Chỉ sạc với dòng điện thấp (không quá 0,2E) không gây ra hiện tượng quá nhiệt khẩn cấp cho pin ngay cả khi sạc lại nhiều. Trong trường hợp này, trạng thái của từng phần tử không cần phải được kiểm soát, bộ sạc hóa ra rất đơn giản, nhưng nhược điểm của nó cũng rõ ràng - thời gian sạc lâu. Có những bộ sạc mà dòng sạc lớn ban đầu giảm dần theo thời gian [4-6]. Trong trường hợp này, cũng không cần thiết phải theo dõi trạng thái của từng phần tử pin. Nhưng trong các thiết bị này không có sự kiểm soát về lượng điện tích và việc đạt được một điện áp nhất định được sử dụng làm tiêu chí để sạc đầy, như đã đề cập ở trên, là không thỏa đáng. Trong [7], bộ sạc được mô tả trong đó pin được sạc như một tụ điện từ nguồn điện áp không đổi thông qua một điện trở. Trong trường hợp này, về lý thuyết dòng sạc sẽ giảm theo cấp số nhân theo thời gian với một hằng số thời gian bằng tích của dung lượng pin tương đương và điện trở của điện trở này. Trong thực tế, sự phụ thuộc của dòng sạc vào thời gian khác với hàm mũ, vì điện dung và trở kháng đầu ra tương đương của nguồn thay đổi trong quá trình sạc. Nhưng ngay cả khi chúng ta bỏ qua sự khác biệt được chỉ định, thì thông số quan trọng nhất - hằng số thời gian sạc - vẫn chưa được xác định, do đó không thể kiểm soát được lượng điện tích qua pin. Do đó, quá trình sạc lại kết thúc khi đạt đến một điện áp nhất định. Trong thiết bị được đề xuất, dòng sạc dưới dạng xung giảm dần theo cấp số nhân được chọn vì nó dễ thực hiện bằng cách sử dụng mạch RC đơn giản nhất. Nó kết thúc tự nhiên, loại bỏ sự cần thiết của bộ hẹn giờ để tắt pin sau một thời gian định trước, việc sạc bị giới hạn ngay cả khi pin được sạc trong một thời gian dài. Điều cơ bản là dòng điện sạc được tạo ra bởi máy phát dòng điện, vì vậy giá trị và hình thức của nó không phụ thuộc vào điện áp trên pin hoặc vào tính phi tuyến tính của các đặc tính sạc của chúng. Trong khi sạc, dòng điện qua pin tôi giảm theo cấp số nhân: I = tôi0exp (-t / T0), (một)
Trong trường hợp này, mỗi pin nhận được một điện tích q, được ước tính bằng biểu thức q = tôi0Т0[1 - exp (-t / T0)] = (Tôi0 -NÓ0. (2) Đồ thị của sự phụ thuộc của I và q vào thời gian t được trình bày trong hình. một.
Có thể thấy rằng trong 3T0 phí đạt 0,95I0T0 và sau đó tiếp cận giá trị tôi0Т0. Nên chọn các giá trị I0 và T0 công thức I0 = nE, T0 = 1 h / n, trong đó n = 1, 2, 3, 4. (3) Giá trị thuận tiện nhất là n \ u1d 3. Dòng điện sạc ban đầu trong trường hợp này bằng công suất điện E, thời gian sạc là 2 giờ. (Thực tế, bạn có thể để pin trong bộ sạc qua đêm và đến sáng đã sạc đầy). Nếu thời gian sạc này quá dài, giá trị của n sẽ tăng lên. Với n = 1,5, nó sẽ là 2 giờ với dòng sạc ban đầu là 3E. Chế độ này phù hợp với pin Ni-Cd và Ni-MH. Tăng n lên 1 làm giảm thời gian sạc xuống còn 3 giờ, nhưng dòng sạc ban đầu tăng lên 4E. Cuối cùng, ở n = 45, thời gian sạc giảm xuống còn 4 phút và dòng sạc ban đầu được tăng lên 3E. Giá trị n bằng 4 và 0,1 có thể chấp nhận được đối với pin Ni-Cd, vì điện trở bên trong của chúng thấp (nhỏ hơn 4 ohm). Còn đối với pin Ni-MH, điện trở bên trong của chúng lớn hơn gấp nhiều lần, do đó dòng điện lớn có thể làm chúng nóng lên ngay khi bắt đầu sạc, điều này là không thể chấp nhận được. Các giá trị lớn hơn XNUMX không được khuyến khích. Tôi có thể chọn0 Nhiều hơn 5% so với xác định theo công thức (3). Sau đó, thời gian sạc chính xác sẽ là 3 giờ / n và việc sạc lại 5% nữa là không đáng kể. Nguyên lý hoạt động của thiết bị được minh họa trong Hình. 2.
Tụ điện có dung lượng C1, tích điện trước hiệu điện thế U0, được phóng qua bộ khuếch đại hiện tại A1 với điện trở đầu vào Rin và độ lợi dòng điện Ki. Dòng điện trong mạch đầu vào của bộ khuếch đại Iin được xác định bằng biểu thức Tôi = U0exp (-t / RinC1) / Rin. (bốn) Dòng điện trong mạch đầu ra của bộ khuếch đại I \ u1d KiIin sạc pin GBXNUMX: I = KiU0exp (-t / RinC1) / Rin = SU0 exp (-t / RinС1), (5)
Thuận tiện để chọn U0 \ u1d 1 V, C1000 \ u3d 3,6 μF, sau đó từ (XNUMX) nó tuân theo Rin \ uXNUMXd XNUMX MΩ / n S = nE, Ki = SRin = 3600000E. (7) Ví dụ, với E = 1 Ah và n = 1, các tham số sau sẽ là: Rin = 3,6 MΩ, S = 1 A / V, Ki = 3600000 = 131 dB. Sơ đồ của thiết bị được hiển thị trong hình. 3. Bộ khuếch đại hiện tại được lắp ráp trên op-amp DA2.1 và các bóng bán dẫn VT2 và VT3. Điện áp cung cấp của op amp được ổn định bởi chip DA1. Nút trên bóng bán dẫn VT1 điều khiển giá trị của điện áp này. Khi bình thường, transistor này mở, dòng điện chạy qua cuộn dây của rơ le K1, các tiếp điểm của rơ le K1.1 đóng, đèn LED HL1 sáng báo hiệu hoạt động bình thường của thiết bị. Công tắc SA1 chọn chế độ sạc: dòng điện một chiều (khi các điểm tiếp xúc của nó đóng) hoặc giảm theo cấp số nhân (khi chúng đang mở). Các điện trở R2 và R3 tạo thành một bộ phân áp. Điện áp trên động cơ của biến trở R3 quyết định dòng điện nạp. Ở chế độ "Không đổi", điện áp này được cấp qua điện trở R1 và các tiếp điểm đóng của rơle K1.1 tới đầu vào không đảo của op-amp. Dòng điện đầu ra của nó được khuếch đại bởi các bóng bán dẫn VT2, VT3 và được thiết lập để điện áp trên các điện trở R11 và R5 trở nên giống nhau. Độ lợi hiện tại Ki = R5 / R11 và với các xếp hạng được chỉ ra trong biểu đồ là xấp xỉ bằng 107, và độ dốc chuyển đổi điện áp thành dòng điện S = 1 / R11 = 3 A / V.
Ở chế độ "Giảm" (các tiếp điểm của công tắc SA1 đang mở), tụ điện C2 có công suất 1000 μF được phóng qua điện trở R5 với hằng số thời gian được chọn theo công thức (3). Dòng điện giảm dần theo cấp số nhân qua tụ điện này được khuếch đại bởi op-amp DA2.1 và bóng bán dẫn VT2, VT3 và sạc pin được kết nối với đầu nối X1 ("Đầu ra"). Diode VD2 ngăn chúng phóng điện khi điện áp cung cấp bị tắt. Ampe kế PA1 dùng để điều khiển giá trị dòng điện nạp vào. Tụ C5 ngăn cản sự tự kích của thiết bị. Điện trở R4, R8-R10 - giới hạn dòng điện. Chúng bảo vệ op-amp và bóng bán dẫn VT2 trong các tình huống khẩn cấp, ví dụ, khi điện trở R11 bị đứt hoặc bóng bán dẫn VT3 bị hỏng, ngăn ngừa sự cố của các phần tử khác. Khi tắt nguồn ở chế độ sạc với dòng điện giảm dần, bóng bán dẫn VT1 đóng lại và rơle mở tiếp điểm K1.1, ngăn tụ C2 tiếp tục phóng điện. Đèn LED HL1 tắt, báo hiệu mất điện. Với sự phục hồi nguồn điện, bóng bán dẫn VT1 mở ra, rơle K1 đóng tiếp điểm K 1.1 và quá trình sạc pin tự động tiếp tục từ giá trị hiện tại mà nó bị ngắt. Đèn LED HL1 sáng trở lại, báo hiệu việc tiếp tục sạc. Bằng cách nhấn nút SB1, bạn có thể ngừng sạc trong thời gian ngắn khi loại bỏ các đặc tính sạc. Trong trường hợp này, tụ điện C4 ngăn chặn sự xâm nhập của nhiễu mạng vào đầu vào của op-amp. Thiết bị được lắp ráp trên một bảng mạch in đa năng và đặt trong một vỏ có kích thước 310x130x180 mm. Pin AA được đặt trong một rãnh trên nắp trên của hộp đựng. Các ổ cắm tiếp xúc được làm dưới dạng các miếng băng dán đóng hộp, được ép vào pin bằng lò xo từ ngăn tiêu chuẩn cho một tế bào AA. Không có dòng điện chạy qua lò xo. Cần lưu ý rằng các ngăn nhựa có bán trên thị trường chỉ phù hợp với dòng điện không quá 500 mA. Thực tế là dòng điện chạy qua các lò xo tiếp xúc sẽ làm chúng nóng lên, đồng thời pin cũng nóng lên. Đã có dòng điện 1 A, các lò xo nóng lên rất nhiều đến mức làm chảy thành của hộp nhựa của ngăn, khiến cho việc sử dụng nó không thể tiếp tục được nữa. Transistor VT3 được gắn trên một tấm tản nhiệt có gân với diện tích bề mặt là 600 cm2, diode VD2 - trên tấm tản nhiệt có diện tích 50 cm2. Điện trở R11 được tạo thành từ ba điện trở MLT-1 được kết nối song song với điện trở 1 ohm. Tất cả các kết nối dòng điện cao được thực hiện bằng các đoạn dây đồng có tiết diện 3 mm2, được hàn trực tiếp vào các kết luận của các bộ phận tương ứng. Op amp K1446UD4A (DA2) có thể được thay thế bằng chip K1446UD1A hoặc một loại khác của dòng này, nhưng từ hai amp op, bạn cần chọn loại có điện áp phân cực thấp hơn. Op-amp thứ hai có thể được sử dụng như một phần của cầu nối nhạy cảm với nhiệt độ [8] để tắt khẩn cấp pin trong trường hợp quá nóng trong khi sạc bằng dòng điện một chiều (khi sạc với dòng điện giảm, pin không được quan sát thấy quá nóng). Trong trường hợp sử dụng các loại op-amp khác, cần lưu ý rằng trong thiết kế này, bộ nguồn của nó là đơn cực, vì vậy nó phải hoạt động ở điện áp bằng không ở cả hai đầu vào. Vi mạch KR1157EN601A (DA1) có thể thay thế bằng bộ ổn định của dòng này có chỉ số B, cũng như bằng vi mạch K1157EN602, tuy nhiên, loại sau có một "sơ đồ chân" khác [9]. Bóng bán dẫn VT1 - bất kỳ dòng KP501 nào, VT2 phải có hệ số truyền dòng điện cơ bản tĩnh h21E không nhỏ hơn 100. Bóng bán dẫn KT853B (VT3) khác ở chỗ h của nó21E vượt quá 1000. Các loại bóng bán dẫn khác có thể được sử dụng như VT2, VT3, nhưng tổng mức tăng hiện tại phải vượt quá 100000. Tụ điện C2, đặt hằng số thời gian sạc T0, phải có công suất ổn định, không nhất thiết phải bằng giá trị danh định ghi trên sơ đồ, vì giá trị yêu cầu của T0 đặt khi điều chỉnh lựa chọn điện trở R5. Tác giả đã sử dụng một tụ điện Jamicon oxit với biên độ điện áp lớn (25 lần). Rơ le K1 - công tắc sậy EDR2H1A0500 từ ECE có điện áp và dòng điện hoạt động tương ứng là 5 V và 10 mA. Có thể thay thế là rơ le KUTs-1 sản xuất trong nước (hộ chiếu RA4. 362.900). Ampe kế PA1 phải được thiết kế cho dòng điện sạc tối đa (trong phiên bản của tác giả, thiết bị M4200 cho dòng điện 3 A đã được sử dụng). Cầu chì FU1 là một MF-R300 tự phục hồi từ BOURNS [10]. Việc thiết lập thiết bị được giảm xuống thành cài đặt giá trị yêu cầu của hằng số thời gian sạc T0được chọn theo công thức (3). Điện trở của biến trở R5 được chọn bằng Rin theo công thức (7), giả sử rằng điện dung của tụ điện C2 chính xác là 1000 μF. Thay vì pin, một ampe kế kỹ thuật số được bao gồm. Trước khi bật nguồn, cả khi sạc pin và khi thiết lập thiết bị, thanh trượt biến trở R3 được di chuyển xuống vị trí thấp hơn (theo sơ đồ) và các tiếp điểm của công tắc SA1 được đóng lại (điều này là cần thiết để xả tụ điện C2). Sau đó, bật nguồn và di chuyển thanh trượt của điện trở R3, đặt dòng điện ban đầu I0 khoảng 1 A. Tiếp theo, SA1 được chuyển sang vị trí "Đang giảm". Sau thời gian T1 (xấp xỉ bằng T0) đo dòng điện I1. Giá trị điện trở hiệu chỉnh của điện trở R5 * được tính theo công thức R5 * = R5 [ln (I0/I1)]. Cuối cùng, một điện trở R5 được lắp đặt với điện trở bằng giá trị đã hiệu chỉnh này. Pin trước khi sạc phải được xả đến hiệu điện thế 1 ... 1.1 V để ngăn chặn tình trạng sạc quá mức và biểu hiện của hiệu ứng bộ nhớ [2]. Nếu pin bị nóng trong quá trình xả, nên làm mát pin xuống nhiệt độ môi trường (0 ... + 30 ° С [2]) trước khi sạc. Trước khi kết nối pin với bộ sạc, bạn phải đảm bảo rằng nó đã được khử nguồn điện, thanh trượt của điện trở R3 ở vị trí thấp hơn (theo sơ đồ) và SA1 ở vị trí "Không đổi". Hơn nữa, quan sát các cực, lắp pin, bật nguồn và sử dụng biến trở R3 để đặt dòng điện ban đầu I0 theo công thức (3). Sau đó, SA1 được chuyển sang vị trí "Đang giảm dần", và sau một thời gian là 3T0 pin đã sẵn sàng để sử dụng. Để cấp nguồn cho thiết bị, bạn cần một nguồn điện áp từ 8 đến 24 V, có thể không ổn định. Bạn có thể sạc từ một đến mười ô cùng một lúc. Điện áp cung cấp tối thiểu, có tính đến độ gợn sóng, phải là 2 V trên mỗi ô cộng với 4 V (nhưng trong giới hạn quy định). Thiết bị có thể được sử dụng như một giá đỡ không chỉ để sạc, mà còn là đặc tính xả của pin. Trong trường hợp thứ hai, pin cần thử nghiệm phải được nối với thiết bị theo cực tính ngược. Điện áp trên các điện cực của nó phải được theo dõi liên tục bằng vôn kế. Nó không được phép thay đổi cực tính của nó, để không gây ra sự phá hủy khẩn cấp của pin. Vì lý do này, không nên xả pin của nhiều cell mắc nối tiếp theo cách này, vì có thể bỏ sót thời điểm hỏng của cell có dung lượng nhỏ nhất. Văn chương
Tác giả: M. Evsikov, Moscow; Xuất bản: cxem.net
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Drone được điều khiển bằng cử chỉ ▪ Winchester Hitachi Deskstar 7K2000 ▪ Móc áo điện tử Panasonic Nanoe X ▪ Khi thiếu oxy, quá trình lão hóa tế bào bắt đầu ngay cả trước khi sinh. ▪ Sạc thiết bị cấy ghép bằng sóng siêu âm
▪ phần của trang web Thư mục điện tử. Lựa chọn bài viết ▪ bài báo Tình trạng sinh quyển và sức khỏe con người. Những điều cơ bản của cuộc sống an toàn ▪ bài viết Niềm say mê là gì? đáp án chi tiết ▪ bài báo Driller. Mô tả công việc ▪ bài viết Công tắc cảm ứng. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài Các cách tổ chức truyền thanh. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này