|
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 Hoạt động của pin Ni-Cd kín
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Bộ sạc, pin, tế bào điện Sự phân phối rộng rãi của pin Ni-Cd (đĩa và hình trụ) kín cũng dẫn đến sự quan tâm lớn đến các vấn đề về hoạt động, phương pháp và thiết bị sạc pin. Nhiều bài báo đã được xuất bản về những chủ đề này, kể cả trên tạp chí Radio. Trong những năm gần đây, do sự ra đời của các thiết bị gia dụng mới chạy bằng pin sạc (AB), sự quan tâm đến chủ đề này đã tăng lên đáng kể. Tuy nhiên, chưa có nhiều bài viết dành riêng cho hoạt động của pin. Nguyên nhân của tình trạng này khá khách quan: nghiên cứu hoạt động của AB là một công việc rất dài và tốn nhiều công sức. Và nói chung nó nằm ngoài khả năng của những người phát thanh nghiệp dư. Tất nhiên, điều này không có nghĩa là những người phát thanh nghiệp dư không nên tham gia vào loại công việc này - họ chỉ nên coi các kết quả thu được một cách nghiêm túc và không đưa ra những khái quát hóa dựa trên các kết quả riêng lẻ. Một ví dụ điển hình là phương pháp sạc pin nổi tiếng với dòng điện không đối xứng [1, 2]. Mọi người đều nhận thức rõ về giá trị của nó, chỉ có một điều nhỏ vẫn chưa rõ ràng - nó đến từ đâu, nguồn gốc ban đầu là gì. Nhưng điều “chuyện vặt” như vậy rõ ràng không khiến ai bận tâm, vì sau hai hoặc ba lần xuất bản dựa trên phương pháp sạc này, người ta có thể viết một cách an toàn: “... như đã biết, sạc pin bằng dòng điện không đối xứng cho phép…” và hơn nữa trong văn bản. Một ví dụ khác là phương pháp Woodbridge thường được nhắc đến. Nó được phát triển vào những năm mà việc sản xuất hàng loạt pin bắt đầu đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp ô tô đang phát triển và các vấn đề vận hành của chúng trở nên cấp bách đến mức cần có sự tham gia của khoa học. Kỹ thuật này được tạo ra cho các loại pin (axit) cụ thể và chưa rõ lý do để mở rộng phạm vi ứng dụng của nó. Nói cách khác, việc sử dụng kỹ thuật này cho các loại pin khác là không hợp lý. Kết quả là, tình hình ngày nay trở nên khó hiểu đến mức không thể hiểu được nó. Điều này được xác nhận bằng những đánh giá tận tâm của một số tác giả về chủ đề này và cố gắng đưa ra kết luận thực tế dựa trên nó - các tác giả thậm chí không nhận thấy sự mâu thuẫn trong các nguồn mà họ đề cập đến. Ít phổ biến hơn nhiều là các ấn phẩm thực sự nghiêm túc, bao gồm [3]. Bài viết đặt ra một nhiệm vụ khiêm tốn hơn, và do đó khá thực tế - là trình bày kinh nghiệm mà tác giả tích lũy được về chủ đề này. Chúng tôi xin nhắc bạn một lần nữa rằng bài viết chỉ dành cho pin Ni-Cd kín sản xuất trong nước, do đó, khi áp dụng tất cả các quy định của nó cho các loại pin khác, người ta phải hết sức thận trọng và cẩn thận. Đặc điểm chính của pin điện là lượng năng lượng được lưu trữ trong chúng, để đo lường đơn vị đo lường ngoài hệ thống thường được sử dụng - kWh hoặc bội số của nó. Trong thực tế, sẽ thuận tiện hơn khi sử dụng một đặc tính khác của pin - điện tích được lưu trữ trong chúng. Nó thường được gọi là năng lực. Trong hệ thống SI, điện tích được đo bằng coulomb (1 C = 1A x 1 s), nhưng thông thường họ cũng sử dụng đơn vị đo không thuộc hệ thống - Ah, và đối với pin dung lượng nhỏ - mAh. Mọi người đã quá quen với thông số này đến mức họ thường quên (hoặc hoàn toàn không biết) rằng chỉ số chính của pin là lượng năng lượng dự trữ chứ không phải dung lượng. Mối quan hệ giữa năng lượng E của pin và dung lượng C được xác định bằng công thức đơn giản nhất: E = C x Ucp, trong đó Ucp là điện áp trung bình của pin. Biểu thức này cung cấp đủ độ chính xác cho thực hành. Chính xác hơn, năng lượng được tính thông qua tích phân. Dung lượng danh nghĩa là giá trị điển hình được đưa ra trong đặc tính của pin. Nó chủ yếu được quyết định bởi công nghệ thiết kế và sản xuất pin. Nguyên nhân thứ hai (chính xác hơn là sự biến đổi về công nghệ trong quá trình sản xuất) dẫn đến dung lượng của pin dù trong một lô sản xuất cũng có sự chênh lệch tới hai lần trở lên. Trong tài liệu đôi khi người ta chỉ ra rằng pin được lắp ráp từ các loại pin có dung lượng tương tự, nhưng trong điều kiện sản xuất hàng loạt, điều này tất nhiên là không thực tế. Ở Liên Xô, dung lượng danh nghĩa thường được xác định theo nguyên tắc "nhỏ hơn ít", cung cấp nguồn dự trữ giúp có thể "tăng" dung lượng của AB 7D-0,1 và các loại pin khác theo thời gian chỉ bằng cách thay đổi số trên thương hiệu. Bây giờ 7D-0,1 đã chuyển thành 7D-0,125. Điều quan trọng cần lưu ý là dung lượng là một đại lượng đa yếu tố, vì ngay cả trong một trường hợp cụ thể, nó cũng phụ thuộc vào một số thông số: nhiệt độ môi trường, chế độ sạc và xả, v.v. Do đó, khi nói về dung lượng pin, một phương pháp luận cho các định nghĩa của nó, vì chỉ cần thay đổi phương pháp luận thì không khó để “thay đổi” công suất nhiều lần. Nhưng thông thường đó là phương pháp không được đưa ra. Trong quá trình hoạt động, điện áp pin giảm từ mức tối đa xuống mức tối thiểu. Điện áp tối thiểu là điện áp mà tại đó năng lượng (điện tích) còn lại của pin không đáng kể và việc vận hành thêm là không thực tế, vì điều này cũng làm giảm mạnh điện áp (khi phóng điện hoàn toàn, nó bằng 1). Đối với pin Ni-Cd, điện áp tối thiểu là khoảng XNUMX V và giá trị này là tiêu chí rõ ràng để hoàn thành quá trình phóng điện. Như vậy, vùng làm việc của pin là dải điện áp từ tối đa đến tối thiểu. Trong khu vực làm việc, năng lượng (sạc) còn lại có thể được xác định gần đúng bằng điện áp trên pin. Điện áp danh định là mức trung bình giữa mức tối đa và tối thiểu; Đây là những gì thường được đưa ra trong dữ liệu tham khảo về pin. Đối với pin Ni-Cd, điện áp này xấp xỉ 1,2 V. Điện áp định mức của pin, giống như bất kỳ tế bào điện nào khác, chỉ được xác định bởi hệ thống điện hóa của nó, tức là cặp điện và chất điện phân. Về mặt cấu trúc hoặc công nghệ, không thể thay đổi giá trị này. Sau khi sạc xong và tắt sạc, điện áp pin (UM3) đạt cực đại và xấp xỉ 1,43...1,45 V. Giảm nhanh và sau 10...25 phút đạt giá trị ổn định UMP bằng 1,37.. 1,39 V. Sự chênh lệch của các giá trị này chủ yếu là do sai số đo nhưng không cần độ chính xác cao hơn. Vấn đề chính trong hoạt động của pin liên quan đến việc sạc pin và do thiếu tiêu chí đáng tin cậy để chấm dứt pin. Sử dụng điện áp pin cho việc này là không hiệu quả vì có thể đạt được nó trước khi được sạc đầy. Tiêu chí này thường được sử dụng trong các thiết kế nghiệp dư. Các ấn phẩm gần đây chỉ ra rằng một tiêu chí là chưa đủ, cần có thêm tiêu chí và một trong số đó đề xuất đo nhiệt độ pin. Nhiệt độ là một thông số quan trọng, vì nó cho phép bạn xác định nơi điện “đi” - để sạc hoặc sưởi ấm, tức là nó cho phép bạn xác định tình trạng của pin chứ không phải mức độ sạc của pin. Về điều này, chúng ta cũng có thể nói thêm rằng, nếu các yếu tố khác không đổi, ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường sẽ thể hiện ở mức độ lớn. Từ những điều trên, chúng ta có thể rút ra một kết luận không mấy dễ chịu - ngày nay không có tiêu chí đáng tin cậy nào cho việc kết thúc sạc. Chính xác hơn, vẫn còn một tiêu chí như vậy và nó sẽ được thảo luận dưới đây, nhưng với tất cả sự đơn giản rõ ràng của nó, việc thực hiện nó lại rất có vấn đề. Việc thiếu tiêu chí cuối sạc đáng tin cậy chắc chắn gây thất vọng vì nó khiến pin không thể được sạc đầy. Nhưng pin đã được sử dụng thành công trong nhiều thập kỷ. Và câu hỏi đầu tiên được đặt ra là một lần sạc đầy thực sự cần thiết bao nhiêu? Trong điều kiện thực tế, sự khác biệt về dung lượng lên tới 15% là gần như không thể nhận thấy và con số này thấp hơn đáng kể so với sự khác biệt về dung lượng giữa các bản sao khác nhau. Thiết kế của pin kín được thực hiện sao cho việc niêm phong được đảm bảo bằng áp suất khí bên trong vỏ. Khi sạc, áp suất này tăng lên và nếu đạt đến điểm giới hạn của vật liệu vỏ, pin sẽ phồng lên. Trong trường hợp này, các điểm tiếp xúc bị hỏng dẫn đến hỏng pin hoàn toàn. Đối với pin dạng đĩa, đôi khi có thể khôi phục chức năng của chúng - chúng phải được nén trong một cơ cấu phó (thông qua một miếng đệm cách điện) về kích thước trước đó. Trong trường hợp nghiêm trọng hơn, pin bị hở (nổ thầm) và không thể phục hồi được. Áp suất khí có thể đóng vai trò là tiêu chí đáng tin cậy khi kết thúc quá trình sạc; trong mọi trường hợp, nó cho phép người ta xác định giới hạn mà việc sạc thêm sẽ trở nên nguy hiểm. Nhưng việc triển khai thực tế phương pháp này có vấn đề ngay cả đối với pin dung lượng cao và đối với pin nhỏ thì điều đó đơn giản là không thực tế. Trong quá trình phóng điện, áp suất giảm xuống và nếu điện áp xuống dưới mức tối thiểu, nó có thể giảm đến mức không thể bịt kín, dẫn đến rò rỉ chất điện phân. Trong số những rắc rối khác, chất điện phân bị rò rỉ sẽ làm tắt các điện cực của pin, sau đó dòng điện tự phóng tăng lên do rò rỉ bề mặt. Lưu trữ pin đã xả trong thời gian dài sẽ làm hỏng pin. Được biết, pin lâu ngày không sử dụng sẽ bị giảm dung lượng và hiệu suất. Chúng có thể được khôi phục trong một số chu kỳ phóng điện. Việc này được thực hiện chính xác như thế nào không quan trọng - "sự hồi sinh" sẽ xảy ra trong mọi trường hợp. Theo thời gian, quá trình lão hóa tự nhiên xảy ra và hiệu suất của pin giảm sút. Tuổi thọ của pin thường là 3...5 năm, nhưng trong quá trình sử dụng bình thường, chúng hoạt động ổn định từ 10 năm trở lên. Trong thực tế, phổ biến nhất là cái gọi là chế độ sạc tiêu chuẩn - 150% dung lượng danh nghĩa được “bơm” vào pin, sạc trong 15 giờ với dòng điện 0,1 C. Hiệu suất của pin, tức là tỷ lệ năng lượng cung cấp và năng lượng nhận được, rất khó xác định vì một số lý do nên chỉ số này thường không được đưa ra. Đối với pin nhỏ, điều này thường không quan trọng vì tổn thất trong bộ sạc rõ ràng là lớn hơn. Nó có thể được xác định hoàn toàn gần đúng dựa trên chế độ sạc tiêu chuẩn được đưa ra ở trên - 0,65 (65%). Chế độ tiêu chuẩn đã được chứng minh trong thực tế và nó có thể được coi là chế độ tham chiếu. Bộ sạc thực hiện nó có thể cực kỳ đơn giản và chứa một diode chỉnh lưu và một điện trở dập tắt. Ưu điểm của phương pháp này là có khả năng sạc được cả những cục pin “gần chết”. Tuy nhiên, nó cũng có hai nhược điểm đáng kể: thời gian sạc lâu và nguy cơ sạc quá mức. Đúng, cái sau không còn được kết nối với phương pháp nữa, mà là với con người - họ thường quên tắt bộ sạc kịp thời. Phương pháp này chỉ có một điểm không rõ ràng - 0,1C này đến từ đâu? Không có câu trả lời rõ ràng, và trong nhiều năm khó có thể có được câu trả lời, vì vậy chúng ta chỉ có thể cho rằng một chế độ như vậy được chọn chỉ vì những lý do thỏa hiệp. Với dòng sạc thấp hơn, thời gian sạc tăng lên đến mức không thể chấp nhận được (ở mức 0.05C - 30 giờ) và với dòng điện cao hơn, cần phải tăng công suất của bộ sạc và theo đó là kích thước, trọng lượng và giá cả của nó. Thí nghiệm được tác giả thực hiện với AB 7D... cho thấy sạc với dòng điện bằng dung lượng pin không gây hư hỏng. Phương pháp sạc pin từ nguồn điện áp ổn định rất thú vị và đầy hứa hẹn. Cụ thể hơn, hãy gọi nó là sạc điện áp ổn định (SVC). Có thể loại bỏ hoàn toàn việc sạc quá mức bằng phương pháp SSN, bằng điện áp tối đa của pin. Đúng, không hoàn toàn rõ ràng chính xác điện áp này phải là bao nhiêu: UM3 hoặc UMP, và để bảo hiểm, tốt hơn là nên lấy mức thấp hơn của chúng - UMP. Khi bắt đầu sạc, dòng điện đạt giá trị tối đa, sau một thời gian ngắn, trong hầu hết các trường hợp, dòng điện sẽ tăng nhẹ (dường như điện trở trong của pin giảm). Sau đó, khi pin sạc và điện áp của nó tăng lên, dòng điện sẽ giảm và khi kết thúc quá trình sạc sẽ tiệm cận đến XNUMX, hay chính xác hơn là dòng điện tự xả của pin. Khi sạc pin đã xả hết điện, dòng điện tăng vọt ban đầu có thể lớn đến mức không thể chấp nhận được và cần được hạn chế, ví dụ, bằng cách đưa điện trở giới hạn dòng điện vào mạch sạc. Nhược điểm chính của phương pháp này là nó cung cấp mức sạc bằng 60...70% công suất danh nghĩa. Vì vậy, nên sử dụng nó làm pin dự phòng, ví dụ như trong đồng hồ điện tử. Việc giảm một chút dung lượng pin đối với các thiết bị như vậy là không đáng kể, điều quan trọng hơn nhiều là đảm bảo hoạt động lâu dài và đáng tin cậy. Phương pháp này cũng được khuyến khích sử dụng khi cần đưa ắc quy vào trạng thái hoạt động trong thời gian 15...20 phút. Lý do tại sao chế độ này không sạc đầy pin khá rõ ràng - cần phải tăng điện áp nguồn. Trong trường hợp này, dòng sạc tiệm cận có xu hướng không bằng 0 mà đến một giá trị tối thiểu nào đó. Về cơ bản, việc ổn định dòng sạc có thể đóng vai trò là tiêu chí để kết thúc quá trình sạc. Có một tiêu chí khác, đáng tin cậy hơn và dễ thực hiện hơn - giảm dòng sạc xuống giá trị gần mức tối thiểu. Để triển khai thực tế phương pháp đề xuất, cần thực nghiệm lựa chọn chế độ sạc cho từng loại pin cụ thể: xác định điện áp sạc và điểm cuối của dòng sạc. Mạch của bộ sạc tự động (CHD) được hiển thị trong Hình 1. 7. Nó cho phép bạn sạc pin ở bất kỳ mức độ xả nào, kể cả mức xả hoàn toàn. Thời gian sạc danh nghĩa cho pin 0.125D-1, xả tới 1,5 V mỗi pin, là khoảng 0,85 giờ. Đối với pin có mức xả thấp hơn, thời gian này sẽ giảm tương ứng. Dung lượng mà pin có thể sạc được là khoảng 0,95...XNUMX so với mức danh nghĩa. Nó phụ thuộc vào trạng thái của pin và độ chính xác của việc cài đặt dòng điện mà thiết bị tắt.
Làm việc với bộ sạc cực kỳ đơn giản - sau khi kết nối nguồn điện và pin cần sạc, nhấn nhanh nút SB1. Đồng thời, đèn LED tín hiệu HL1 bật sáng và bắt đầu sạc. Khi sạc pin, thiết bị sẽ tự động tắt, loại bỏ hoàn toàn nguy cơ sạc quá mức và đèn LED tín hiệu sẽ tắt. Cơ sở của bộ sạc là bộ ổn áp DA1. Giá trị chính xác của điện áp đầu ra được đặt bằng điện trở cắt R9. Diode VD1 ngăn không cho pin xả sau khi tắt bộ sạc. Để giảm tổn thất, người ta sử dụng điốt Schottky, có độ sụt điện áp thấp hơn so với điốt silicon thông thường. Đèn báo - LED HL10 - được kết nối với đầu ra của bộ sạc thông qua điện trở giới hạn dòng điện R1. Tụ điện C2 làm dịu đi các gợn sóng của nguồn điện không ổn định ở đầu vào của bộ ổn định, đồng thời ngăn chặn khả năng tự kích thích của nó. Bộ phận tắt là một bộ kích hoạt được lắp ráp trên các bóng bán dẫn VT1 và VT2 có cấu trúc khác nhau. Ở trạng thái ban đầu, sau khi kết nối nguồn điện và pin đang được sạc, cò sẽ tắt. Để bật nó, chỉ cần nhấn nhanh nút SB1. Trong trường hợp này, bóng bán dẫn VT1 mở và dòng điện thu của nó qua điện trở R2 mở bóng bán dẫn VT2 - bộ sạc bắt đầu hoạt động. Dòng điện chạy qua thiết bị tạo ra sụt áp trên điện trở R5, điện áp này được cung cấp tới đế của bóng bán dẫn VT6 thông qua điện trở R3 và bộ chia điện trở R4R1. Bộ kích hoạt bật và thiết bị tiếp tục hoạt động ngay cả sau khi nhả nút SB1. “Bán thời gian”, điện trở R5 có chức năng như một bộ giới hạn dòng điện tối đa khi bắt đầu sạc pin đã xả hoàn toàn. Trong quá trình sạc, điện áp trên pin tăng lên dẫn đến dòng sạc giảm và khi đạt đến giá trị tối thiểu đã đặt, điện áp rơi trên điện trở R5 sẽ không đủ để giữ cho bộ kích hoạt ở trạng thái bật - bộ sạc bị tắt và dừng sạc. Giá trị chính xác của dòng điện tối thiểu được đặt bằng điện trở cắt R4. Tụ điện C1 làm dịu các gợn sóng điện áp trên điện trở R5 xuất hiện khi bộ sạc được cấp nguồn từ nguồn điện không ổn định. Trong phiên bản của tác giả, nguồn sản xuất trong nước BPN-12-1 không ổn định với điện áp đầu ra mạch hở 18 V được sử dụng để cấp nguồn cho bộ sạc. Có thể sử dụng các nguồn điện khác, kể cả nguồn ổn định, có điện áp đầu ra khoảng 15 V (đối với nguồn điện ổn định có thể ít hơn một chút) ở dòng điện ít nhất 0,2 A. Thiết bị được gắn trên một bảng mạch in làm bằng tấm sợi thủy tinh phủ giấy bạc một mặt có độ dày 1,5 mm. Bản vẽ bảng mạch in được thể hiện trong hình. 2.
Thiết bị sử dụng điện trở điều chỉnh SPZ-19a. Điện trở R5 - MLT-0,5 hoặc MT-0,5, R2 - MLT-0,25 hoặc MT-0,25; chúng được lắp đặt vuông góc với bảng. Các điện trở cố định còn lại là loại không có chì để gắn trên bề mặt, cỡ 1206. Chúng được lắp ở bên cạnh dây dẫn được in. Tụ điện - K50-35 hoặc loại nhập khẩu tương tự. Thay cho diode VD1, bạn có thể sử dụng bất kỳ diode Schottky nào có dòng điện cho phép ít nhất là 1 A. Bất kỳ đèn LED nào. Nút SB1 - bất kỳ nút nào không cần cố định. Đầu nối để kết nối nguồn điện cũng có thể là bất cứ thứ gì - điều chính là nó phải phù hợp với đầu nối của nguồn điện. Để thiết lập, bạn sẽ cần một điện trở biến thiên quấn dây có điện trở 560 Ohms và công suất 1 W. Nó được kết nối với đầu ra của bộ sạc và điện trở giảm dần cho đến khi giữ chắc cò sau khi nhấn nút SB1. phát hành. Bằng cách điều chỉnh điện trở R9, điện áp đầu ra (được đo trực tiếp ở đầu ra bộ ổn định) được đặt thành 10,9 V. Việc thiết lập dòng tắt máy sẽ khó khăn hơn một chút. Vì shunt milliammeter gây ra lỗi lớn khi đo dòng sạc, nên milliammeter phải được kết nối ở đầu vào của thiết bị. Và mặc dù trong trường hợp này, dòng điện tiêu thụ của chính bộ sạc được cộng vào dòng điện sạc nhưng kết quả vẫn chính xác hơn. Để thực hiện việc này, hãy đo dòng điện ở đầu vào của bộ sạc bằng điện trở cắt R4 ở vị trí chính giữa, sau đó đặt nó ở khoảng 43 mA. Các thao tác này sẽ phải được thực hiện nhiều lần trước khi đạt được kết quả mong muốn, vì không thể “bắt” được dòng điện tắt cùng một lúc. Có thể thực hiện điều chỉnh chính xác hơn bằng cách làm việc trực tiếp với pin, thực hiện một số chu kỳ sạc-xả điều khiển. Bộ ổn định KR142EN22 có thể được thay thế bằng KR142EN12A hoặc KR142EN12B. Nên tăng điện áp cung cấp của bộ sạc lên 16...17 V. Văn chương
Tác giả: A. Mezhlumyan, Moscow
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
▪ AI được dạy để phân biệt giữa mắt của người sống và người chết ▪ Bóng bán dẫn nhựa khuếch đại tín hiệu sinh hóa ▪ Nhiên liệu tên lửa hydro peroxit
▪ phần trang web Thiết bị máy tính. Lựa chọn bài viết ▪ bài báo Olympus. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Bạch kim được phát hiện ở Urals lần đầu tiên được sử dụng như thế nào? đáp án chi tiết ▪ bài viết Đoạn giới thiệu cho một chiếc mô tô với một sidecar. phương tiện cá nhân ▪ bài viết Thiết bị điều khiển đèn flash. 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