เครื่องชาร์จแบตเตอรี่มีการจัดการและการทำงานอย่างไร?

สะสมในงานวิศวกรรมไฟฟ้ามักเรียกว่าแหล่งเคมีในปัจจุบันซึ่งสามารถเติมเต็มเรียกคืนพลังงานที่ใช้ไปเนื่องจากการใช้สนามไฟฟ้าภายนอก

อุปกรณ์ที่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับเพลตของแบตเตอรี่เรียกว่าเครื่องชาร์จ: พวกเขานำแหล่งที่มาปัจจุบันเข้าสู่สภาพการทำงานชาร์จ ในการใช้งานแบตเตอรี่อย่างถูกต้องมีความจำเป็นต้องนำเสนอหลักการของงานและอุปกรณ์ชาร์จ

แบตเตอรี่ทำงานอย่างไร

แหล่งเคมีที่นำกลับมาใช้ใหม่ในระหว่างการดำเนินการสามารถ:

1. พลังงานโหลดที่เชื่อมต่อตัวอย่างเช่นหลอดไฟเครื่องยนต์โทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อื่น ๆ ใช้จ่ายพลังงานไฟฟ้า

2. กินกระแสไฟฟ้าภายนอกที่เชื่อมต่อกับมันใช้ในการกู้คืนความจุสำรอง

ในกรณีแรกแบตเตอรี่หมดและในครั้งที่สองจะได้รับการชาร์จ มีแบตเตอรี่หลายแบบ แต่มีหลักการทำงานทั่วไป ให้เราตรวจสอบคำถามนี้โดยตัวอย่างของแผ่นนิกเกิลแคดเมียมที่อยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์

แบตเตอรี่ต่ำ

วงจรไฟฟ้าสองวงจรทำงานพร้อมกัน:

1. ภายนอกนำไปใช้กับขั้วเอาท์พุท;

2. ภายใน

เมื่อปล่อยออกไปยังหลอดไฟในวงจรภายนอกที่ใช้กระแสจะไหลจากสายไฟและใยที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในโลหะและแอนไอออนและไอออนบวกจะเคลื่อนที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์ในส่วนด้านใน

กราไฟต์ที่เติมนิกเกิลกราไฟต์เป็นพื้นฐานของแผ่นประจุบวกและฟองน้ำแคดเมียมถูกใช้ในขั้วลบ

เมื่อแบตเตอรี่ถูกปล่อยออกมาส่วนหนึ่งของออกซิเจนที่ใช้งานของนิกเกิลออกไซด์จะถูกถ่ายโอนไปยังอิเล็กโทรไลต์และย้ายไปยังแผ่นแคดเมียมซึ่งจะออกซิไดซ์เพื่อลดความจุทั้งหมด

ชาร์จแบตเตอรี่

โหลดส่วนใหญ่มักจะถูกลบออกจากขั้วเอาท์พุทสำหรับชาร์จแม้ว่าในทางปฏิบัติจะใช้วิธีนี้เมื่อเชื่อมต่อโหลดเช่นบนแบตเตอรี่ของรถเคลื่อนที่หรือบนโทรศัพท์มือถือที่ชาร์จแล้วซึ่งกำลังคุยอยู่

ขั้วแบตเตอรี่ได้รับแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานภายนอกที่สูงกว่า มันมีลักษณะที่คงที่หรือเรียบรูปแบบการเต้นที่เร้าใจเกินกว่าความแตกต่างที่เป็นไปได้ระหว่างขั้วไฟฟ้า

พลังงานนี้ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลในวงจรภายในของแบตเตอรี่ในทิศทางตรงกันข้ามกับการคายประจุเมื่ออนุภาคของออกซิเจนที่ใช้งานอยู่ถูก“ บีบ” ออกจากฟองน้ำแคดเมียมและผ่านอิเล็กโทรไลต์มาถึงที่เดิม เนื่องจากสิ่งนี้ความจุที่ใช้ถูกกู้คืน

ในระหว่างการชาร์จและคายประจุองค์ประกอบทางเคมีของเพลตจะเปลี่ยนไปและอิเล็กโทรไลต์ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการส่งผ่านของประจุลบและประจุบวก ความเข้มของกระแสไฟฟ้าผ่านในวงจรภายในมีผลต่ออัตราการคืนค่าคุณสมบัติของเพลตระหว่างการชาร์จและความเร็วของการคายประจุ

การไหลอย่างรวดเร็วของกระบวนการนำไปสู่การวิวัฒนาการของก๊าซอย่างรวดเร็วการให้ความร้อนที่มากเกินไปซึ่งสามารถทำให้การออกแบบแผ่นเปลี่ยนสภาพ

กระแสไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กเกินไปในระหว่างการชาร์จจะยืดระยะเวลาการกู้คืนของความจุที่ใช้ไปอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยการใช้งานของประจุที่ล่าช้าบ่อยครั้งทำให้เกิดซัลเฟตของแผ่นเปลือกโลกเพิ่มขึ้นและความจุลดลง ดังนั้นการโหลดที่ใช้กับแบตเตอรี่และพลังงานของเครื่องชาร์จจะถูกนำมาพิจารณาเสมอเพื่อสร้างโหมดที่ดีที่สุด

หลักการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับการทบทวนที่นี่:แหล่งเคมีในปัจจุบัน

เครื่องชาร์จทำงานอย่างไร

ช่วงปัจจุบันของแบตเตอรี่มีมากมายสำหรับแต่ละรุ่นเทคโนโลยีที่ดีที่สุดจะถูกเลือกที่อาจไม่เหมาะสมเป็นอันตรายต่อผู้อื่น ผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ทำการทดลองสภาพการทำงานของแหล่งเคมีในปัจจุบันและสร้างผลิตภัณฑ์ของตัวเองสำหรับพวกเขาซึ่งมีลักษณะที่ปรากฏการออกแบบและลักษณะการส่งออกไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

โครงสร้างการชาร์จสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา

ขนาดของอุปกรณ์ชาร์จสำหรับผลิตภัณฑ์มือถือที่มีความจุแตกต่างกันมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ พวกเขาสร้างเงื่อนไขการทำงานพิเศษสำหรับแต่ละรุ่น

แม้สำหรับแบตเตอรี่ชนิดเดียวกันขนาดมาตรฐาน AA หรือ AAA ที่มีความจุแตกต่างกันเราแนะนำให้ใช้เวลาในการชาร์จของตัวเองขึ้นอยู่กับความจุและลักษณะของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน ค่าของมันจะถูกระบุไว้ในเอกสารทางเทคนิคประกอบ

ส่วนหนึ่งของเครื่องชาร์จและแบตเตอรี่สำหรับโทรศัพท์มือถือมีการป้องกันโดยอัตโนมัติซึ่งจะปิดเครื่องเมื่อสิ้นสุดกระบวนการ แต่การควบคุมการทำงานของพวกเขาควรจะยังคงมองเห็นได้

โครงสร้างการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์

ต้องสังเกตเทคโนโลยีการชาร์จด้วยความแม่นยำเป็นพิเศษเมื่อใช้งานแบตเตอรี่รถยนต์ที่ออกแบบมาให้ทำงานในสภาวะที่ยากลำบาก ตัวอย่างเช่นในฤดูหนาวในสภาพอากาศหนาวเย็นด้วยความช่วยเหลือของพวกเขามีความจำเป็นต้องแก้โรเตอร์เย็นของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีจาระบีหนาผ่านมอเตอร์สตาร์ทกลาง

แบตเตอรี่ที่คายประจุหรือเตรียมไว้อย่างไม่เหมาะสมมักจะไม่สามารถทำงานได้

วิธีเชิงประจักษ์ได้เปิดเผยความสัมพันธ์ของกระแสชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่อัลคาไลน์ ซึ่งถือว่าเป็นค่าที่เหมาะสมที่สุดของค่าใช้จ่าย (แอมแปร์) ที่ 0.1 ค่าของความจุ (แอมป์ชั่วโมง) สำหรับประเภทแรกและ 0.25 สำหรับวินาที

ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่มีความจุ 25 แอมป์ชั่วโมง หากมีสภาพเป็นกรดจะต้องมีการชาร์จกระแสไฟฟ้าที่ 0.1 ∙ 25 = 2.5 A และสำหรับอัลคาไลน์ - 0.25 ∙ 25 = 6.25 A. เพื่อสร้างเงื่อนไขดังกล่าวคุณจะต้องใช้อุปกรณ์ที่แตกต่างกันหรือใช้อุปกรณ์สากลที่มีปริมาณมาก ฟังก์ชั่น

เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ที่ทันสมัยสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดควรสนับสนุนงานจำนวนมาก:

• ควบคุมและทำให้ประจุกระแสมีความเสถียร;

• คำนึงถึงอุณหภูมิของอิเล็กโทรไลต์และป้องกันไม่ให้ความร้อนเกิน 45 องศาโดยการสิ้นสุดของพลังงาน

ความเป็นไปได้ของการทำวงจรควบคุมและการฝึกอบรมสำหรับแบตเตอรี่กรดของรถยนต์ที่ใช้เครื่องชาร์จเป็นฟังก์ชั่นที่จำเป็นซึ่งรวมถึงสามขั้นตอน:

1. การชาร์จแบตเตอรี่เต็มความจุสูงสุด

2. ปล่อยสิบชั่วโมงกับปัจจุบัน 9 of 10% ของกำลังการผลิตเล็กน้อย (พึ่งพาประจักษ์);

3. ชารจแบตเตอรี่ที่คายประจุออกมา

เมื่อดำเนินการ CTC จะมีการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์และเวลาเสร็จสิ้นของขั้นตอนที่สอง ตามค่าของมันพวกเขาตัดสินระดับการสึกหรอของแผ่นเปลือกโลกระยะเวลาของทรัพยากรที่เหลืออยู่

เครื่องชาร์จสำหรับแบตเตอรี่อัลคาไลน์สามารถใช้งานได้ในการออกแบบที่ซับซ้อนน้อยกว่าเพราะแหล่งที่มาในปัจจุบันไม่ไวต่อการชาร์จไฟต่ำเกินไปและโหมดการอัดประจุมากเกินไป

กราฟของการชาร์จที่ดีที่สุดของแบตเตอรี่กรดอัลคาไลน์สำหรับรถยนต์แสดงให้เห็นถึงการพึ่งพาชุดของประจุในรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันในวงจรภายใน

ที่จุดเริ่มต้นของกระบวนการชาร์จขอแนะนำให้รักษากระแสที่ค่าสูงสุดที่อนุญาตและจากนั้นลดค่าของมันให้น้อยที่สุดสำหรับการเสร็จสิ้นขั้นสุดท้ายของปฏิกิริยาทางเคมีฟิสิกส์ที่คืนค่าความจุ

แม้ในกรณีนี้จำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิของอิเล็กโทรไลต์และแนะนำการแก้ไขด้านสิ่งแวดล้อม

ความสมบูรณ์ของวงจรการชาร์จของแบตเตอรี่กรดตะกั่วถูกควบคุมโดย:

• ฟื้นฟูแรงดันไฟฟ้าในแต่ละธนาคาร 2.5 ÷ 2.6 โวลต์;

• บรรลุความหนาแน่นของอิเล็กโตรไลต์สูงสุดซึ่งสิ้นสุดการเปลี่ยนแปลง

• การก่อตัวของวิวัฒนาการก๊าซรุนแรงเมื่ออิเล็กโทรไลเริ่มที่จะ "เดือด";

• ความสำเร็จของความจุของแบตเตอรี่เกิน 15 exceeding 20% ​​ของค่าที่กำหนดระหว่างการคายประจุ

แบบฟอร์มการชาร์จแบตเตอรี่

เงื่อนไขในการชาร์จแบตเตอรี่คือแรงดันไฟฟ้าที่ควรนำไปใช้กับแผ่นของมันสร้างกระแสในวงจรภายในของทิศทางที่แน่นอน เขาสามารถ:

1. มีค่าคงที่

2. หรือเปลี่ยนแปลงในเวลาตามกฎหมายบางอย่าง

ในกรณีแรกกระบวนการทางเคมีฟิสิกส์ของห่วงโซ่ภายในยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและในขั้นตอนที่สองตามอัลกอริธึมที่นำเสนอซึ่งมีการเติบโตและการลดทอนแบบวนรอบ ตัวเลือกเทคโนโลยีล่าสุดที่ใช้ในการต่อสู้กับแผ่นซัลเฟต

บางส่วนของการพึ่งพาเวลาของกระแสประจุจะถูกแสดงโดยกราฟ

ภาพขวาล่างแสดงความแตกต่างอย่างชัดเจนในรูปร่างของกระแสไฟขาออกของเครื่องชาร์จซึ่งใช้การควบคุมไทริสเตอร์เพื่อ จำกัด ช่วงเวลาของการเปิดครึ่งคลื่นของไซนัส ด้วยเหตุนี้โหลดบนวงจรไฟฟ้าจึงถูกควบคุม

ตามธรรมชาติแล้วเครื่องชาร์จที่ทันสมัยจำนวนมากสามารถสร้างกระแสรูปแบบอื่น ๆ ที่ไม่ได้แสดงไว้ในแผนภาพนี้

หลักการสร้างวงจรสำหรับอุปกรณ์ชาร์จ

เครือข่ายเฟสเดียว 220 โวลต์มักจะใช้ในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ชาร์จ แรงดันไฟฟ้านี้ถูกแปลงเป็นแรงดันตกที่ปลอดภัยซึ่งใช้กับขั้วอินพุตของแบตเตอรี่ผ่านส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์ต่างๆ

มีสามรูปแบบสำหรับการแปลงแรงดันไฟฟ้าไซน์อุตสาหกรรมในเครื่องชาร์จเนื่องจาก:

1. การใช้หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

2. การประยุกต์ใช้หม้อแปลงไฟฟ้า

3. โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์หม้อแปลงตามตัวแบ่งแรงดัน

ความเป็นไปได้ทางเทคนิคคือการแปลงแรงดันไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย เครื่องเชื่อมอินเวอร์เตอร์เครื่องแปลงความถี่ที่ควบคุมมอเตอร์ แต่สำหรับการชาร์จแบตเตอรี่นี่เป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างแพง

วงจรเครื่องชาร์จที่มีการแยกหม้อแปลง

หลักการทางแม่เหล็กไฟฟ้าของการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าจากขดลวดปฐมภูมิของ 220 โวลต์ไปยังรองที่สมบูรณ์แยกศักยภาพของวงจรอุปทานจากการบริโภคหนึ่งกำจัดการสัมผัสกับแบตเตอรี่และความเสียหายในกรณีที่เกิดความผิดพลาดของฉนวน วิธีนี้ปลอดภัยที่สุด

แผนภาพวงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์ที่มีหม้อแปลงมีการออกแบบที่แตกต่างกันมากมาย ภาพด้านล่างแสดงหลักการสามประการสำหรับสร้างกระแสต่าง ๆ ของส่วนพลังงานจากเครื่องชาร์จผ่านการใช้งาน:

1. สะพานไดโอดกับตัวเก็บประจุแบบระลอกคลื่นเรียบ

2. สะพานไดโอดโดยไม่ต้องปรับให้เรียบระลอก;

3. ไดโอดตัวเดียวที่จะตัดครึ่งคลื่นลบ

แต่ละวงจรเหล่านี้สามารถใช้งานได้อย่างอิสระ แต่โดยทั่วไปวงจรหนึ่งจะเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างวงจรอื่น ๆ สะดวกสำหรับการใช้งานและควบคุมโดยขนาดของกระแสไฟขาออก

การใช้ชุดทรานซิสเตอร์กำลังพร้อมโซ่ควบคุมในส่วนบนของรูปภาพในแผนภาพช่วยลดแรงดันเอาต์พุตที่ขั้วของวงจรเอาท์พุทของเครื่องชาร์จซึ่งให้การปรับค่าของกระแสตรงที่ผ่านแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อ

หนึ่งในตัวเลือกสำหรับการออกแบบของเครื่องชาร์จพร้อมตัวควบคุมปัจจุบันดังแสดงในรูปด้านล่าง

การเชื่อมต่อที่เหมือนกันในวงจรที่สองช่วยให้คุณสามารถปรับความกว้างของระลอกคลื่นเพื่อ จำกัด การชาร์จในแต่ละขั้นตอน

วงจรเฉลี่ยเดียวกันทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อทำการเปลี่ยนไดโอดสองตัวที่ตรงกันข้ามในไดโอดบริดจ์ด้วยไทริสเตอร์ซึ่งควบคุมความแรงของกระแสไฟฟ้าในแต่ละครึ่งวงจรที่เท่ากัน และการกำจัดฮาร์มอนิกครึ่งลบจะถูกกำหนดให้กับไดโอดพลังงานที่เหลืออยู่

การเปลี่ยนไดโอดเดี่ยวในภาพด้านล่างด้วย thyristor เซมิคอนดักเตอร์ที่มีวงจรอิเล็กทรอนิกส์แยกต่างหากสำหรับอิเล็กโทรดควบคุมช่วยให้ลดกระแสพัลส์เนื่องจากการเปิดในภายหลังซึ่งใช้สำหรับวิธีการชาร์จแบตเตอรี่ต่างๆ

หนึ่งในตัวเลือกสำหรับการใช้งานวงจรดังแสดงในรูปด้านล่าง

การประกอบด้วยมือของคุณเองนั้นไม่ใช่เรื่องยาก มันสามารถทำแยกต่างหากจากชิ้นส่วนที่มีอยู่ช่วยให้คุณสามารถชาร์จแบตเตอรี่ที่มีกระแสสูงถึง 10 แอมป์

วงจรอุตสาหกรรมของเครื่องชาร์จหม้อแปลงอิเล็กตรอน -6 นั้นใช้ไทริสเตอร์ KU-202N สองตัว เพื่อควบคุมวงจรการเปิดของฮาร์มอนิกครึ่งแต่ละขั้วควบคุมจะมีวงจรของตัวเองของทรานซิสเตอร์หลายตัว

ในบรรดาผู้ที่ชื่นชอบรถยนต์อุปกรณ์ที่ไม่เพียง แต่ชาร์จแบตเตอรี่ แต่ยังใช้พลังงานจากไฟ 220 โวลต์เพื่อเชื่อมต่อขนานกับการสตาร์ทเครื่องยนต์ของรถเป็นที่นิยม พวกเขาเรียกว่าปืนกลหรือปืนกล พวกเขามีวงจรอิเล็กทรอนิกส์และพลังงานที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น

วงจรหม้อแปลงไฟฟ้า

อุปกรณ์ดังกล่าวผลิตโดยผู้ผลิตเพื่อจ่ายหลอดฮาโลเจนที่มีแรงดันไฟฟ้า 24 หรือ 12 โวลต์ พวกเขาค่อนข้างถูก ผู้ที่ชื่นชอบบางคนกำลังพยายามเชื่อมต่อพวกเขาเพื่อชาร์จแบตเตอรี่พลังงานต่ำ อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีนี้ยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวาง แต่ก็มีข้อเสียที่สำคัญ

วงจรเครื่องชาร์จที่ไม่มีการแยกหม้อแปลง

เมื่อโหลดหลายตัวเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับแหล่งจ่ายกระแสไฟแรงดันไฟฟ้ารวมจะถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ เนื่องจากวิธีนี้วงเวียนทำงานสร้างแรงดันไฟฟ้าลดลงถึงค่าที่แน่นอนในองค์ประกอบการทำงาน

ในหลักการนี้มีการสร้างเครื่องชาร์จจำนวนมากที่มีความต้านทานตัวต้านทานแบบตัวต้านทานสำหรับแบตเตอรี่พลังงานต่ำ เนื่องจากชิ้นส่วนส่วนประกอบมีขนาดเล็กจึงถูกสร้างขึ้นโดยตรงในไฟฉาย

วงจรไฟฟ้าภายในนั้นถูกหุ้มไว้อย่างมิดชิดในเคสที่หุ้มด้วยโรงงานซึ่งไม่รวมถึงการสัมผัสกับศักยภาพของเครือข่ายเมื่อทำการชาร์จ

ผู้ทดลองจำนวนมากพยายามใช้หลักการเดียวกันนี้ในการชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์โดยนำเสนอรูปแบบการเชื่อมต่อจากเครือข่ายในครัวเรือนผ่านชุดตัวเก็บประจุหรือหลอดไส้ที่มีกำลังไฟ 150 วัตต์และ พลังงานไดโอดส่งพัลส์ปัจจุบันของขั้วเดียวกัน

การออกแบบที่คล้ายกันสามารถพบได้บนเว็บไซต์ของ do-it-yourselfers ที่ยกย่องความเรียบง่ายของวงจรต้นทุนต่ำของชิ้นส่วนและความสามารถในการคืนค่าความจุของแบตเตอรี่ที่ใช้แล้ว

แต่พวกเขาก็เงียบเกี่ยวกับความจริงที่ว่า:

• สายไฟแบบเปิด 220 หมายถึง อันตรายต่อชีวิตมนุษย์;

• ไส้หลอดของหลอดไฟภายใต้แรงดันไฟฟ้าร้อนขึ้นเปลี่ยนความต้านทานตามกฎที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการไหลของกระแสที่เหมาะสมผ่านทางแบตเตอรี่

เมื่อเปิดโหลดแรงกระแสที่มีขนาดใหญ่มากจะไหลผ่านเกลียวเย็นและโซ่ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมทั้งหมด นอกจากนี้การชาร์จควรเสร็จสิ้นด้วยกระแสไฟขนาดเล็กซึ่งใช้งานไม่ได้ ดังนั้นแบตเตอรี่ที่ผ่านการใช้งานมาหลายรอบจึงสูญเสียความสามารถและประสิทธิภาพการทำงาน

เคล็ดลับของเรา: อย่าใช้วิธีนี้!

เครื่องชาร์จได้รับการออกแบบให้ทำงานกับแบตเตอรี่บางประเภทโดยคำนึงถึงคุณสมบัติและเงื่อนไขสำหรับการคืนค่าความจุ เมื่อใช้อุปกรณ์อเนกประสงค์ที่เป็นสากลคุณควรเลือกโหมดการชาร์จที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแบตเตอรี่เฉพาะ