|
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 pin nhanh
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 theo cấp số nhân. Ưu điểm của nó bao gồm khả năng chọn thời gian sạc từ 45 phút đến 3 giờ, dễ sản xuất và lắp đặt, không làm nóng pin khi kết thúc sạc, khả năng giám sát trực quan quá trình sạc, tự động phục hồi quá trình khi nguồn điện được tắt rồi bật lại và dễ sử dụng. Thiết bị này có thể được sử dụng làm giá đỡ để đo đặc tính sạc và xả của pin. Khi sạc với dòng điện lớn không đổi (0.5 E trở lên, trong đó E là dung lượng pin), pin bắt đầu nóng lên sau khi sạc được 75...80% và pin Ni-MH nóng lên nhiều hơn pin Ni-Cd [ 1]. Sau khi pin được sạc đầy, nhiệt độ sẽ tăng lên nhanh chóng [1] và nếu quá trình này không được dừng lại kịp thời thì pin sẽ bốc cháy hoặc phát nổ. Nhiệt độ kết thúc sạc được khuyến nghị là +45 ° C [2]. Tuy nhiên, tiêu chí này chỉ phù hợp như một tiêu chí khẩn cấp: sự kết hợp giữa sạc quá mức và quá nhiệt làm giảm dung lượng pin và do đó rút ngắn tuổi thọ của pin. 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 nhất để kết thúc quá trình là thời điểm điện áp pin đạt mức tối đa và sau đó bắt đầu giảm. Điện áp tối đa trên pin tương ứng với một lần sạc đầy, nhưng trong [2] cho thấy đó là hậu quả của việc làm nóng pin trong quá trình phục hồi sạc. Giá trị tối đa rất nhỏ, đặc biệt đối với pin Ni-MH (khoảng 10 mV), do đó ADC hoặc bộ chuyển đổi điện áp sang tần số được sử dụng để phát hiện nó [2]. Khi sạc pin, điện áp tối đa của các phần tử khác nhau của nó đạt được vào các thời điểm khác nhau, vì vậy nên kiểm soát riêng từng phần tử. Ngoài ra, có những loại pin có đặc tính sạc bất thường mà không có mức tối đa này. Nói cách khác, chỉ giám sát điện áp là chưa đủ mà còn cần phải kiểm soát cả nhiệt độ và lượng điện tích truyền 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 dưới dạng tụ điện từ nguồn điện áp không đổi thông qua một điện trở. Trong trường hợp này, về mặt lý thuyết, dòng sạc sẽ giảm theo cấp số nhân với 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 tương đương và điện trở đầu ra của nguồn thay đổi trong quá trình sạc. Nhưng ngay cả khi chúng ta bỏ qua sự khác biệt này, thông số quan trọng nhất - hằng số thời gian sạc - vẫn chưa được xác định, do đó không thể kiểm soát lượng điện tích truyền 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 = l0exp (-t / T0), (1) ở đâu t là thời gian; l0 - dòng sạc ban đầu; T0 là hằng số thời gian sạc. Trong trường hợp này, mỗi pin nhận được một điện tích q, được ước tính bằng biểu thức q = I0T0 [1 - exp (-t / T0)] = (I0 - I) T0. (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 thời gian 0T0,95 điện tích đạt giá trị 0I0T0 và sau đó tiến tới giá trị I0T0. Nên chọn giá trị I0 và TXNUMX theo công thức I0 \ u0d nE, T1 \ u1.2,3,4d 3 h / n, trong đó n \ uXNUMXd XNUMX. (XNUMX) Giá trị thuận tiện nhất là n = 1. Dòng sạc ban đầu trong trường hợp này bằng công suất điện E, thời gian sạc là 3 giờ (Thực tế bạn có thể để pin trong bộ sạc qua đêm và đến sáng chúng sẽ được sạc đầy ). Nếu thời gian sạc này quá dài thì giá trị của n sẽ tăng lên. Tại n = 2 sẽ là 1,5 giờ với dòng sạc ban đầu là 2E. Chế độ này phù hợp với pin Ni-Cd và Ni-MH. Tăng n lên 3 giúp giảm thời gian sạc xuống còn 1 giờ, nhưng dòng sạc ban đầu tăng lên 4E. Cuối cùng, khi n = 45, thời gian sạc giảm xuống còn 4 phút và dòng sạc ban đầu tăng lên XNUMXE. Giá trị n bằng 3 và 4 được chấp nhận đối với pin Ni-Cd vì điện trở trong của chúng thấp (dưới 0,1 Ohm). Còn đối với pin Ni-MH, điện trở trong của chúng cao hơn gấp mấy lần nên dòng điện lớn có thể làm chúng nóng lên khi bắt đầu sạc, điều này là không thể chấp nhận được. Giá trị n lớn hơn 4 không được khuyến khích. Có thể chọn I0 lớn hơn 5% so với giá trị xác định theo công thức (3). Khi đó thời gian sạc chính xác sẽ là 3 giờ/n và việc sạc thêm 5% là không đáng kể. Nguyên lý hoạt động của thiết bị được minh họa trong Hình. 2.
Một tụ điện có điện dung C1, được nạp trước đến điện áp U0l, được phóng điện qua bộ khuếch đại dòng điện A1 có điện trở đầu vào Rin và độ lợi dòng điện Ki. Dòng điện trong mạch đầu vào của bộ khuếch đại Iin |P được xác định bởi biểu thức lin = U0exp (-t / RinC1) / Rin. (bốn) Dòng điện trong mạch đầu ra của bộ khuếch đại I = Kilin sạc pin GB1: I = KlU0exp (-t / RinC1) / Rin = SU0exp (-t / RinC1), (5) trong đó S = Ki/Rin là độ dốc của độ lợi khuếch đại, nếu nó được coi là bộ chuyển đổi điện áp sang dòng điện. So sánh (2) và (5), ta có Т0 = RinC1, I0 = KU0 / Rin = SU0. (6) Thuận tiện chọn U0 = 1 V, C1 = 1000 μF thì từ (3) suy ra Rin = 3,6 MOhm/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 MOhm, S = 1 A/V, K = 3600000 = 131 dB. Sơ đồ của thiết bị được hiển thị trong hình. một.
Bộ khuếch đại hiện tại được lắp ráp bằng op-amp DA2.1 và các bóng bán dẫn VT2 và VT3. Điện áp nguồn op-amp được ổn định nhờ vi mạch DA1. Nút trên bóng bán dẫn VT1 kiểm soát cường độ của điện áp này. Khi bình thường, Transistor này mở, dòng điện chạy qua cuộn dây của rơle K1, các tiếp điểm của rơle K1.1 đóng, đèn LED HL1 sáng lên báo hiệu thiết bị hoạt động bình thường. Công tắc SA1 chọn chế độ sạc: dòng điện một chiều (khi các tiếp điểm của nó đóng) hoặc giảm theo cấp số nhân (khi chúng mở). Điện trở R2 và R3 tạo thành một bộ chia điện áp. Điện áp trên động cơ của biến trở R3 xác định dòng sạc. Ở chế độ “Không đổi”, điện áp này được cung cấp cho đầu vào không đảo của op-amp thông qua điện trở R1 và các tiếp điểm đóng của rơle K1.1. Dòng điện đầu ra của nó được khuếch đại bởi các bóng bán dẫn VT2, VT3 và được đặt sao cho điện áp trên điện trở R11 và R5 trở nên giống nhau. Độ lợi dòng điện K, = R5/R11 và với định mức được chỉ ra trên sơ đồ xấp xỉ bằng 107, và độ dốc của chuyển đổi điện áp b tok S=1/R11=ZA/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, bóng bán dẫn VT1 đóng lại và rơle mở các tiếp điểm K1.1, ngăn cản việc phóng điện thêm của tụ C2. Đèn LED HL1 tắt, báo hiệu mất điện. Khi có điện trở lại, bóng bán dẫn VT1 mở ra, rơle K1 đóng các tiếp điểm K1.1 và việc sạc pin tự động tiếp tục từ giá trị hiện tại mà nó bị gián đoạn. Đèn LED HL1 lại sáng lên, báo hiệu quá trình sạc đã tiếp tục. Bằng cách nhấn nút SB1, bạn có thể dừng sạc trong thời gian ngắn khi loại bỏ các đặc tính sạc. Trong trường hợp này, tụ điện C4 ngăn nhiễu mạng xâm nhập vào đầu vào op-amp. Thiết bị được lắp ráp trên một bảng mạch in đa năng và được đặt trong vỏ có kích thước 310x130x180 mm. Pin cỡ AA được đặt trong một cái máng ở nắp trên của hộp. Các ổ cắm tiếp điểm được làm dưới dạng các miếng băng làm bằng tấm kim loại đóng hộp, được ép vào pin bằng lò xo từ ngăn tiêu chuẩn dành cho phần tử cỡ AA. Không có dòng điện chạy qua lò xo. Cần lưu ý rằng các ngăn nhựa 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 điểm làm chúng nóng lên và pin cũng nóng lên. Với dòng điện 1 A, các lò xo nóng lên đến mức làm tan chảy thành vỏ nhựa của ngăn, khiến nó không thể sử dụng được nữa. Transitor VT3 được lắp đặt trên một tấm tản nhiệt có vây có diện tích bề mặt là 600 cm2, diode VD2 được lắp trên một tấm tản nhiệt có diện tích 50 cm2. Điện trở R11 được tạo thành từ 1 điện trở MLT-1 mắc song song có điện trở 3 Ohm. Tất cả các kết nối dòng điện cao được thực hiện bằng các đoạn dây đồng có tiết diện 2 mmXNUMX, được hàn trực tiếp vào các đầu nối 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]. Transistor VT1 - bất kỳ dòng KP501, VT2 nào cũng phải có hệ số truyền dòng cơ sở tĩnh h21E tối thiểu là 100. Transistor KT853B (VT3) khác biệt ở chỗ h21E của nó vượt quá 1000. Các loại Transistor khác có thể dùng là VT2, VT3, nhưng tổng mức tăng hiện tại phải vượt quá 100. Tụ điện C2, đặt hằng số thời gian sạc T0, phải có điện dung ổn định, không nhất thiết phải bằng giá trị danh nghĩa được chỉ ra trong sơ đồ, vì giá trị yêu cầu của T0 được đặt trong quá trình thiết lập bằng cách chọn điện trở R5. Tác giả sử dụng tụ điện Jamicon oxit có điện áp dự trữ lớn (25 lần). Rơle K1 là công tắc sậy EDR2H1A0500 từ ECE với điện áp và dòng điện hoạt động lần lượt là 5 V và 10 mA. Một sự thay thế khả thi là rơle KUTS-1 được sản xuất trong nước (hộ chiếu RA4.362.900). Ampe kế PA1 phải được thiết kế cho dòng sạc tối đa (trong phiên bản của tác giả, thiết bị M4200 cho dòng điện được sử dụng). Cầu chì FU1 là MF-R300 tự cài đặt lại của BOURNS [10]. Việc thiết lập thiết bị bao gồm việc thiết lập giá trị yêu cầu của hằng số thời gian sạc T0, được chọn theo công thức (3). Điện trở của điện trở R5 được chọn bằng Rin theo công thức (7), giả sử điện dung của tụ C2 đúng bằng 1000 μF. Thay vì pin, một ampe kế kỹ thuật số được bao gồm. Trước khi bật nguồn, cả khi sạc pin và khi setup thiết bị, thanh trượt biến trở R3 được dịch chuyển về vị trí thấp hơn (theo sơ đồ) và các tiếp điểm của công tắc SA1 đóng lại (điều này cần thiết để phóng điện tụ C2 ). Sau đó bật nguồn và bằng cách di chuyển thanh trượt của điện trở R3, đặt dòng điện ban đầu l0 về khoảng 1 A. Tiếp theo, SA1 được chuyển đến vị trí “Giảm”. Sau thời gian T1 (xấp xỉ bằng T0), đo dòng điện i1. Giá trị điện trở điều chỉnh của điện trở R5* được tính theo công thức R5* = R5[ln(l0/I1)]. Cuối cùng, lắp điện trở R5 có điện trở bằng giá trị đã điều chỉnh này. Trước khi sạc, pin phải được xả đến điện áp 1...1,1 V để tránh sạc quá mức và biểu hiện hiệu ứng bộ nhớ [2]. Nếu pin trở nên nóng trong quá trình xả thì trước khi sạc, chúng phải được làm mát đến nhiệt độ môi trường xung quanh (0...+30 °C [2]). Trước khi kết nối pin với bộ sạc, bạn cần đảm bảo pin đã được ngắt điện, thanh trượt điện trở R3 ở vị trí thấp hơn (theo sơ đồ) và SA1 ở vị trí “Không đổi”. Tiếp theo, quan sát cực tính, lắp pin, bật nguồn và sử dụng biến trở R3, đặt dòng điện ban đầu l0 theo công thức (3). Sau đó, SA1 được chuyển sang vị trí “Giảm” và sau thời gian ZTO, 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
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
▪ Phiên bản Ubuntu dành cho máy tính bảng ▪ Bộ điều khiển nguồn Ethernet MAX5945 ▪ Đèn LED siêu sáng màu vàng L-7113WYC ▪ Bệnh cúm lần đầu tiên xuất hiện trên Internet
▪ phần của trang web Bảo mật và an toàn. Lựa chọn bài viết ▪ bài báo đĩa bay. Lời khuyên cho người lập mô hình ▪ bài viết Quả táo gai. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ bài viết Ăng-ten TV cỡ nhỏ toàn sóng. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết Đọc suy nghĩ trong gypsy. bí mật tập trung
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