ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Принцип работы аккумулятора

Для обеспечения электрическим током схем мобильных устройств и машин, применяются специальные изделия, способные аккумулировать энергию. Для того чтобы правильно эксплуатировать такие устройства, желательно ознакомиться с принципом работы батарей.

История развития АКБ

Первые электрические батарейки на основе солевого электролита были известны ещё в Древнем Багдаде, но новый толчок к развитию этой технологии был получен в начале XIX века.

Итальянский учёный Алессандро Вольта более 200 лет назад создал первый химический источник электрического тока.

Батарейку такой конструкции нельзя было перезарядить, но начиная с этого момента был заложен основательный фундамент изготовления портативных АКБ. Спустя некоторое время, изобретение Вольта были усовершенствованы Иоганном Вильгельмом Риттером, который собрал из медных пластин аккумулятор, который можно было использовать многократно.

История развития автомобильного аккумулятора началась значительно позже, ведь во времена Алессандро Вольта самоходные повозки ещё не были изобретены.

Даже после появления автомобилей, в которых воспламенение горючей смеси осуществлялось за счёт искровой свечи, большой необходимости в использовании аккумуляторных батарей не было, ведь генерация высокого напряжения осуществлялось с помощью механического магнето. В те времена пуск двигателя осуществлялся вручную, а мощность моторов была не настолько велика, чтобы сопротивление сжатия газа в цилиндрах существенно препятствовала проворачиванию коленвала с помощью специальной рукоятки.

После изобретения звукового сигнала, фар, стеклоочистителей возникла необходимость в источнике тока, который обеспечил бы автомобиль электричеством в необходимом объёме. Первое время машины не имели генератора, поэтому заряжать источники питания приходилось от сети, но уже в 20-е годы прошлого столетия машина стала оснащаться генератором электрического тока, что позволило осуществлять зарядку батарей во время работы двигателя внутреннего сгорания.

С момента первой установки на машину конструкция АКБ практически не изменялась, но существенной модернизации подверглись материалы, из которых изготавливались аккумуляторы. Пластины первых батарей делали из чистого свинца, который очень быстро покрывался оксидным слоем, что существенно снижало эффективность работы устройства. В дальнейшем, для уменьшения негативных последствий решётки обрабатывались суриком, но  большую распространённость получила технология, при которой для производства пластин использовался сурьмяно-свинцовый сплав. В современных батареях проблема окисления решёток решается добавлением в свинец легирующих компонентов. Сплавы свинца и кальция позволяют снизить интенсивность испарения воды, поэтому корпус таких аккумуляторов изготавливается полностью герметичным.

Для чего нужна аккумуляторная батарея

Основное назначение автомобильного аккумулятора – обеспечение электрическим током стартер. Это электрическое устройство приводится в движение, только посредством постоянного тока высокой мощности.

Аккумуляторная батарея легко справляется с такой нагрузкой, кроме этого, изделие позволяет многократно осуществлять запуск двигателя.Также автомобильный аккумулятор принимает непосредственное участие в обеспечении электрическим током таких потребителей, как:
  • Осветительные приборы.
  • Звуковой сигнал.
  • Стеклоочистители.
  • Сигнализацию.
  • Дополнительное электрическое оборудование.

Наибольшая потребность в АКБ возникает во время стоянки, ведь в этот момент генератор не вырабатывает электрический ток, а вся нагрузка полностью ложится на плечи химического элемента питания. Также аккумулятор берёт на себя «обязанность» по обеспечению автомобиля электричеством в момент, когда обороты двигателя слишком малы, чтобы раскрутить якорь генератора до определённых значений.

Если автомобиль с двигателем внутреннего сгорания нуждается в АКБ только в момент запуска, а также при отключённом генераторе, то такая разновидность машин, как электромобили использует электродвижущую силу батареи в качестве основного энергоносителя.

Свинцовые батареи практически не способны эффективно справиться с этой задачей, поэтому для питания мощных электромоторов применяются литий -ионные или кадмиевые батареи.

Принцип работы аккумуляторной батареи

Чтобы понять принцип работы аккумулятора автомобиля необходимо ознакомиться с устройством батареи. Автомобильный аккумулятор состоит из следующих элементов:

  • Корпуса.
  • Крышки.
  • Отрицательных и положительных пластин.
  • Сепараторов.
  • Клемм.
  • Электролита.

Если аккумулятор является обслуживаемым, то в крышке имеется 6 резьбовых пробок, которые открывают доступ к каждой банке батареи. Корпус современных изделий изготавливается из сверхпрочного пластика, крышка также делается из пластмассы, которая надёжно соединяется с основной коробкой методом пайки. Кроме корпуса, из кислотоустойчивой пластмассы изготавливаются сепараторы, которые устанавливаются между пластинами.

Разобравшись, из чего состоит автомобильный аккумулятор можно  приступать к изучению механизма накопления электрического тока. Работа АКБ зависит от возможности протекания химической реакции между свинцовыми пластинами и электролитом.

При подключении к АКБ потребителей электроэнергии происходит окисление свинца на положительной решётке, при этом на отрицательной пластине восстанавливается диоксид свинца.

Если аккумулятор заряжается от генератора или сетевого адаптера, то происходит обратный процесс. То есть, на отрицательных решётках уменьшается количество вещества, а на положительных – увеличивается.

Если известно из чего состоит АКБ, а также изучен принцип работы аккумулятора, то не составит большого труда разобраться в особенностях современных разновидностей таких изделий.

Типы современных АКБ

Устройство современного аккумулятора автомобиля отличается от источников тока, изготавливаемых в прошлом столетии, прежде всего, по наличию необслуживаемого корпуса. Практически все АКБ, предназначенные для легкового автотранспорта, выпускаются без пробок в верхней крышке. К такому технологическому решению удалось прийти только после  того, как было снижено газообразование внутри корпуса батареи. Таким неоспоримым достоинством обладают АКБ следующих типов:

  • Кальциевые (Ca/Ca).
  • Гибридные.
  • Гелевые.
  • Литий-ионные.
  • Щелочные.
Устройство АКБ без пробок позволяет уменьшить временные затраты на обслуживание аккумулятора, а также продлить срок годности изделия. При производстве Ca/Ca аккумуляторов используется свинец легированный кальцием. Такое усовершенствование технологии позволяет изделию работать в течение многих лет, без образования сульфидной плёнки. Кроме этого, в таких батареях более высокий пусковой ток, что позволяет легко завести двигатель машины, даже при отрицательной температуре воздуха. Заряжать аккумуляторы этого типа желательно автоматическими пускозарядными устройствами, ведь при использовании обычных ЗУ потребуется постоянно контролировать уровень подачи тока и напряжения.

Гибридные АКБ представляют собой средние по качеству батареи. Отрицательные пластины таких аккумуляторов также изготавливаются по кальциевой технологии, а положительные – из сурьмянистого сплава. Гибридные изделия существенно дешевле кальциевых АКБ, а зарядный ток на их контакты можно подавать с использованием даже старых моделей ЗУ.

В гелевой батареи аккумуляторный электролит представляет собой желеобразную массу.

Благодаря такой особенности батарея может прослужить более десяти лет, а при глубоком разряде рабочая поверхность пластин длительное время не будет покрываться оксидным слоем.

Несмотря на перечисленные преимущества, существенным недостатком таких изделий является высокая стоимость.

AGM- аккумуляторы представляют собой устройство, которое очень напоминает гелевую конструкцию АКБ. В корпусе из пластика находятся свинцовые пластины, которые погружены в ватоподобную стекловолоконную массу, которая пропитывается электропроводящим составом. Благодаря использованию такой технологии удаётся также добиться низких показателей испарения жидкости, а также устойчивости к механическому воздействию.

Литий-ионные аккумуляторы могут состоять только из ионов этого металла, поэтому при эксплуатации батарей значительно снижается вероятность их воспламенения даже под большой нагрузкой.

Благодаря этому преимуществу их можно использовать не только в качестве накопителя электроэнергии для машин с двигателем внутреннего сгорания, но и как основной источник энергии для электромобилей.

В современных щелочных аккумуляторах, также как и раньше, в качестве электролита используются едкий калий и едкий натрий. Достоинства таких батарей заключается в том, что в процессе эксплуатации не происходит снижения количества химических веществ внутри корпуса. Кроме этого, изделия имеют минимальный саморазряд и длительный срок эксплуатации. В различных самоходных установках такие модели АКБ применяются, в основном, в качестве тяговых аккумуляторов.

Принцип работы аккумулятора несложен, но разобраться в нём всё-таки стоит. Несмотря на то, что в необслуживаемую АКБ невозможно даже долить воды, знание особенностей процесса зарядки и разрядки, позволит не допустить серьёзных ошибок во время эксплуатации батареи.

Зарядка аккумулятора схема и принцип действия

Как происходит зарядка аккумулятора? Схема этого устройства сложна или нет, для того чтобы сделать устройство своими руками? Отличается ли принципиально зарядное устройство для автомобильного аккумулятора от того, что применяется для мобильных телефонов? На все поставленные вопросы мы попытаемся ответить далее в статье.

Общие сведения

Аккумулятор играет очень важную роль в функционировании устройств, агрегатов и механизмов, для работы которых необходимо электричество. Так, в транспортных средствах он помогает запустить двигатель машины. А в мобильных телефонах батареи позволяют нам совершать звонки.

Зарядка аккумулятора, схема и принципы работы данного устройства рассматриваются даже в школьном курсе физики. Но, увы, уже к выпуску многие эти знания успевают позабыть. Поэтому спешим напомнить, что в основу работы аккумулятора положен принцип возникновения разности напряжения (потенциалов) между двумя пластинами, которые специально погружаются в раствор электролита.

Первые батареи были медно-цинковыми. Но с того времени они существенно улучшились и модернизировались.

Как устроена аккумуляторная батарея

Единственный видимый элемент любого устройства – корпус. Он обеспечивает общность и целостность конструкции. Следует отметить, что наименование «аккумулятор» может быть полноценно применено только к одной ячейке батареи (их ещё называют банками), а том же стандартном автомобильном аккумуляторе на 12 В их всего шесть.

Возвращаемся к корпусу. К нему выдвигают жесткие требования. Так, он должен быть:

  • стойким к агрессивным химическим реагентам;
  • способным переносить значительные колебания температуры;
  • обладающим хорошими показателями вибростойкости.

Всем этим требованиям отвечает современный синтетический материал – полипропилен. Более детальные различия следует выделять только при работе с конкретными образцами.

Принцип работы

В качестве примера мы рассмотрим свинцово-кислотные батареи.

Когда есть нагрузка на клемму, то начинает происходить химическая реакция, которая сопровождается выделением электричества. Со временем батарея будет разряжаться. А как она восстанавливается? Есть ли простая схема?

Зарядка аккумулятора не является чем-то сложным. Необходимо осуществлять обратный процесс – подаётся электричество на клеммы, вновь происходят химические реакции (восстанавливается чистый свинец), которые в будущем позволят использовать аккумулятор.

Также во время зарядки происходит повышение плотности электролита. Таким образом батарея восстанавливает свои начальные свойства. Чем лучше были технология и материалы, которые применялись при изготовлении, тем больше циклов заряда/разряда может выдержать аккумулятор.

Какие электрические схемы зарядки аккумуляторов существуют

Классическое устройство делают из выпрямителя и трансформатора. Если рассматривать все те же автомобильные батареи с напряжением в 12 В, то зарядки для них обладают постоянным током примерно на 14 В.

Почему именно так? Такое напряжение необходимо для того, чтобы ток мог идти через разряженный автомобильный аккумулятор. Если он сам имеет 12 В, то устройство той же мощности ему помочь не сможет, поэтому и берут более высокие значения. Но во всём необходимо знать меру: если слишком завысить напряжение, то это пагубно скажется на сроке службы устройства.

Поэтому при желании сделать прибор своими руками, необходимо для машин искать подходящие схемы зарядки автомобильных аккумуляторов. Это же относится и к другой технике. Если необходима схема зарядки аккумулятора литий-ионного, то тут необходимо устройство на 4 В и не больше.

Процесс восстановления

Допустим, у вас есть схема зарядки аккумулятора от генератора, по которой было собрано устройство. Батарея подключается и сразу же начинается процесс восстановления. По мере его протекания будет расти внутреннее сопротивление устройства. Вместе с ним будет падать зарядный ток.

Когда напряжение приблизится к максимально возможному значению, то этот процесс вообще практически не протекает. А это свидетельствует о том, что устройство успешно зарядилось и его можно отключать.

Технологические рекомендации

Необходимо следить, чтобы ток аккумулятора составлял только 10% от его емкости. Причем не рекомендовано ни превышать этот показатель, ни уменьшать его. Так, если вы пойдёте по первому пути, то начнёт испаряться электролит, что значительно повлияет на максимальную емкость и время работы аккумулятора. На втором пути необходимые процессы не будут происходить в требуемой интенсивности, из-за чего негативные процессы продолжатся, хотя и в несколько меньшей мере.

Зарядка

Описываемое устройство можно купить или собрать своими руками. Для второго варианта нам понадобятся электрические схемы зарядки аккумуляторов. Выбор технологии, по которой она будет делаться, должен происходить зависимо от того, какие батареи являются целевыми. Понадобятся такие составляющие:
  1. Ограничитель тока (конструируется на балластных конденсаторах и трансформаторе). Чем большего показателя удастся достичь, тем значительней будет величина тока. В целом, для работы зарядки этого должно хватить. Но вот надёжность данного устройства весьма низкая. Так, если нарушить контакты или что-то перепутать, то и трансформатор, и конденсаторы выйдут из строя.
  2. Защита на случай подключения «не тех» полюсов. Для этого можно сконструировать реле. Так, условная завязка базируется на диоде. Если перепутать плюс и минус, то он не будет пропускать ток. А поскольку на нём завязано реле, то оно будет обесточенным. Причем использовать данную схему можно с устройством, в основе которого и тиристоры, и транзисторы. Подключать её необходимо в разрыв проводов, с помощью которых сама зарядка соединяется с аккумулятором.
  3. Автоматика, которой должна обладать зарядка аккумулятора. Схема в данном случае должна гарантировать, что устройство будет работать только тогда, когда в этом действительно есть потребность. Для этого с помощью резисторов меняется порог срабатывания контролирующего диода. Считается, что аккумуляторы на 12 В являются полностью, когда их напряжение находится в рамках 12,8 В. Поэтому этот показатель является желанным для данной схемы.

Заключение

Вот мы и рассмотрели, что собой представляет зарядка аккумулятора. Схема данного устройства может быть выполнена и на одной плате, но следует отметить, что это довольно сложно. Поэтому их делают многослойными.

В рамках статьи вашему вниманию были представлены различные принципиальные схемы, которые дают понять, как же, собственно, происходит зарядка аккумуляторов. Но необходимо понимать, что это только общие изображения, а более детальные, имеющие указания протекающих химических реакций, являются особенными для каждого типа батареи.

Принцип работы аккумулятора

Главная » Автожизнь » Принцип работы аккумулятора

просмотров 884

Рассмотрим на каком принципе работает аккумулятор

Общеизвестно, что аккумулятор в автомобиле выступает в качестве дополнительного источника тока тогда, когда двигатель машины либо выключен, либо работает на пониженных оборотах. В целом, батарея – это последовательно соединенные между собой несколько абсолютно одинаковых по устройству аккумуляторов. Принцип работы такой батареи состоит в последовательном преобразовании энергии электрической в химическую и наоборот. Именно из-за таких процессов аккумулятор заряжается или разряжается.

Ниже на примере свинцового аккумулятора приведен пример принцепа работы стандартного:

  1.  В емкость, сделанную из кислостойкой пластмассы, заливают электролит, то есть вещество, хорошо проводящее электрический ток.
  2.  После этого в данную емкость погружаются две пластины, в нашем случае – свинцовые. Одну из них присоединяют к положительному полюсу, вторую – к отрицательному.
  3.  Включается постоянный ток, который, проходя через аккумулятор, стимулирует химические реакции на каждой из пластин. На положительно заряженной пластине образуется перекись свинца (PbO2), а на отрицательно заряженной – металлический свинец. Благодаря множеству таких химических реакций, происходящих в аккумуляторе, со временем в нем накапливается химическая энергия.

Вовремя «разрядки» батареи она трансформируется в привычную электрическую энергию.

Как упоминалось выше, соединение нескольких таких аккумуляторов представляет собой батарею.

  1.  Корпус батареи представляет собой кислотоупорный бак, поделенный специальными перегородками на камеры (секции), в которые вставляются отдельные аккумуляторы.
  2.  Заряженные пластины по очереди помещаются в каждую такую отдельную камеру.
  3.  С отрицательно и положительно заряженных пластин выводятся контакты на внешние клеммы бака батареи.
  4.  Строго контролируется степень наполнения каждой секции и плотность электролита. Между всеми отсеками предусмотрены металлические пластины, которые защищают от угрозы короткого замыкания и, в то же время, не мешающие передвижению электролита.
  5.  Корпус аккумуляторной батареи закрывается крышкой, с предварительно проделанными в ней отверстиями, через которые впоследствии отсеки заполняются электролитом.
  6.  После заполнения все отверстия закрываются пробкой, через которую позже может выходить газ, образованный из-за химических реакций.

Индикатор аккумулятора: принцип работы, схема подключения, устройство


30.01.2019 Михаил Шумов Авто и мото

Постоянно заряженная аккумуляторная батарея (АКБ) не только обеспечит надежный запуск двигателя автомобиля, но и сохранит время своей безотказной работы в течение длительного времени. Отсюда возникает необходимость постоянно контролировать уровень заряда аккумулятора. Существуют разные методы — оперативные, не требующие снятия АКБ с борта автомобиля, и проверочные работы с применением дополнительных устройств контроля. В статье описаны оперативные методы контроля, которыми надо периодически пользоваться.

Виды индикаторов заряда автомобильного аккумулятора

Не многие автолюбители знают цифровые значения напряжения аккумуляторной батареи, достаточные для уверенного запуска двигателя автомобиля. Особенно эта проблема актуальна для новичков. Бортовые компьютеры современных автомобилей выдают потребителю большой объем необходимой информации, среди которой присутствует и напряжение холостого хода АКБ. Аналоговые вольтметры старых автомобилей имеют шкалу, дающую информацию о напряжении аккумулятора.

Поэтому возникает необходимость в наличии индикаторов, способных оценить готовность аккумуляторной батареи к запуску двигателя и сообщить о результатах водителю в виде визуального сообщения. Можно выделить следующие разновидности таких индикаторов:

  • встроенный, показывающий состояние аккумуляторной батареи, расположенный непосредственно на корпусе АКБ;
  • индикаторы зарядки аккумулятора, выпускаемые сторонними производителями, имеющие шкалу допустимых и запрещенных для начала запуска значений напряжения АКБ, уровень заряда, выраженный в процентах от полного его значения.

Встроенные имеют аккумуляторы средней и высокой ценовой шкалы преимущественно необслуживаемого типа. Для использования индикаторов сторонних производителей необходимо провести дополнительные работы по их установке в салоне автомобиля (на видном месте) и подключению к аккумуляторной шине автомобильной электрической проводки.

Встроенный индикатор заряда

Этот индикатор аккумулятора, называемый многими автолюбителями «сигнальной лампочкой», представляет собой гидрометр. Его круглое сигнальное окошко находится на верхней крышке корпуса АКБ. Основным чувствительным элементом поплавкового прибора является шарик зеленого цвета, перемещающийся по профилю-трубке, встроенной в арматуру, и имеющей форму треугольника. Его угол направлен вертикально вверх по оси корпуса аккумулятора. Шарик перемещается в среде электролита, заполняющего внутренние полости отсеков аккумуляторной батареи.

От глазка (окошка) индикатора аккумулятора проложена трубка световода. Ее нижняя часть заканчивается конической призмой напротив верхнего угла трубки-профиля, по которой перемещается сигнальный шарик. Световод предназначен для визуального контроля его положения.

Трубка-профиль, встроенная в арматуру, световод, линза глазка индикатора составляют единую конструкцию, имеющую крепление на корпусе АКБ посредством винтового соединения в районе глазка. В случае крайней необходимости она может быть извлечена наружу (что весьма нежелательно).

Принцип действия встроенного индикатора

Шарик зеленого цвета выполнен из материала плотностью (1,26-1.27) г/см3. Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора при нормальных условиях составляет 1,27 г/см3. На сенсор действует выталкивающая сила, пропорциональная плотности жидкости, в которой он находится.

Плотность электролита в аккумуляторе зависит от степени его заряженности. При разряженной батарее не создается достаточной выталкивающей силы, и шарик под действием силы тяжести «скатывается» в нижнюю точку профиля, по которому он перемещается. Глазок окрашен черным цветом — цвет материала, из которого изготовлен профиль.

По мере зарядки АКБ плотность электролита увеличивается. Начиная с уровня заряда 65 процентов от максимального значения, выталкивающая сила электролита преодолевает составляющую силы тяжести, действующую на шарик, и он начинает перемещаться по профилю к его высшей точке. В ней, при достаточном освещении, можно видеть зеленый цвет глазка. «Горит индикатор аккумулятора» — такое выражение можно иногда услышать из уст горе-знатоков аккумуляторов автомобилей.

Возможна ситуация, при которой индикатор аккумулятора имеет белый цвет. При этом в глазок можно наблюдать поверхность электролита. В этом случае эксплуатация АКБ должна быть прекращена — требуется доливка дистиллированной воды.

Некоторые производители аккумуляторных батарей в трубку-профиль помещают второй индикаторный шарик красного цвета. Плотность материала, из которого он изготовлен, позволяет ему занимать верхнее положение в трубке-профиле при пониженной плотности электролита (1,23-1,25) г/см3. В случае недостаточного заряда АКБ при такой технологии глазок индикатора аккумулятора будет окрашен красным цветом.

Промышленные индикаторы зарядки

Изделия сторонних производителей представляют собой электронные устройства, оценивающие готовность АКБ к запуску двигателя по результатам измерения напряжения холостого хода на аккумуляторных шинах. Аналоговые или цифровые вольтметры отображают результаты измерения на графических индикаторах в виде секторов разных цветов — зеленый/красный.

Они не измеряют, как ареометры, уровень плотности электролита. Его проблематично измерить в герметичных отсеках аккумулятора автомобиля, готовящегося к поездке.

Индикаторы аккумулятора своими руками

Необоснованно завышенная цена промышленных приборов уровня напряжения АКБ заставляет автомобилистов, знакомых с основами радиотехники и обладающих навыками пайки, изготавливать эти устройства самостоятельно. Специально для них выпускается популярный конструктор (DC-12 В) с набором радиодеталей, на основе которого можно самостоятельно собрать индикатор разряда аккумулятора.

Устройство информирует пользователя о достижении измеряемого напряжения одного из трех уровней, определяемых номиналами элементов схемы. Если загорелся индикатор аккумулятора — соответствующий уровень напряжения достигнут.

Заключение

Индикатор аккумулятора лишь сигнализирует пользователю о состоянии критических значений его показателей. Для встроенного в АКБ элементы таким показателем является плотность электролита и его уровень в том аккумуляторном элементе (банке), в котором он установлен.

При этом не учитывается температура окружающей среды. Электронные индикаторы дают оценку пороговых значений напряжения на аккумуляторной шине автомобиля, что дает очень приблизительное представление о степени заряженности аккумулятора. Только полная диагностика специальными приборами даст полную картину состояния АКБ.

Автор: Андрей Базаров

Источник: fb.ru



Как обслуживать аккумулятор автомобиля

Чтобы обеспечить АКБ «долгую и счастливую жизнь»

Опытные водители за долгие годы работы выработали несколько основных правил ухода за автомобильными аккумуляторными батареями. Если регулярно выполнять эти несложные правила, то можно быть уверенным в стабильной работе АКБ и в продлении срока её службы. Какие типы аккумуляторов используются на современных автомобилях и как их правильно обслуживать? Подробности далее.

Аккумулятор автомобиля: об устройстве

АКБ (Аккумуляторная кислотная батарея) – это вид аккумулятора электроэнергии, который используется на транспортных средствах. На электротранспорте АКБ являются основным источником энергии и называются поэтому «тяговыми». А на обычных транспортных средствах это вспомогательный источник энергии.

Аккумуляторная батарея автомобиля предназначается для выполнения нескольких ключевых и целого ряда дополнительных функций. В первую очередь, АКБ – это источник питания для запуска стартера двигателя, для автомобильной светотехники (фар, указателей поворота, стоп-сигналов). Аккумулятор обеспечивает бесперебойным питанием все электроприборы в автомобиле: лампы освещения салона и багажника, электростеклоподъёмники, магнитолу, систему сигнализации и т. д. Также АКБ поддерживает генератор при повышенных нагрузках.

В современных транспортных средствах используются аккумуляторы свинцово-кислотного типа. Это контейнер, который состоит из шести отдельных секций (в простонародье – банок), последовательно объединённых в одну батарею. Каждая из секций – это отдельный источник питания, вырабатывающий порядка 2,1…2,2V. Внутри каждой банки находятся залитые электролитом свинцовые пластины, положительные и отрицательные, отделённые друг от друга.

Электролит – это смесь дистиллированной воды и серной кислоты, имеющая плотность в пределах 1,23-1,31 г/см³. Чем выше плотность электролита, тем более морозостойким является аккумулятор. Разработаны также новые автомобильные АКБ, сделанные по прогрессивной AGM-технологии. В них электролит абсорбирован в стекловолокне. Есть также гелевые аккумуляторы, в которых электролит сгущается до гелеобразной консистенции силикагелем.

Вольтаж. Стандарты. Обслуживаемые и необслуживаемые АКБ

До конца 40-х годов все серийные автомобили в мире оснащались шестивольтовыми аккумуляторами. Сейчас такие можно встретить только на лёгкой мототехнике. На всех современных машинах и мотоциклах с бензиновыми двигателями и лёгкой дизельной технике используются аккумуляторы 12V, а на тяжёлых дизельных транспортных средствах – 24-х вольтовые (либо две последовательно соединённые 12-ти вольтовые АКБ).

В наше время в розничной продаже не встретишь стандартных автомобильных аккумуляторов, какими они были в Советском Союзе. Тогда все АКБ для автомашин изготавливались по одному стандарту и их можно было обслужить полностью; разобрать, в буквальном смысле, по частям. Банки, наполняемые электролитом, помещались в крепкий эбонитовый корпус чёрного цвета и заливались мастикой. Сейчас на рынке просто нереально большое количество производителей АКБ, и автомобильные аккумуляторы не делаются по какому-либо определённому стандарту. Хотя ГОСТ соответствующий и имеется: ГОСТ 53165-2008 действующий с 01.07.2009 года.

Обслуживать современные аккумуляторы нужно, будучи в курсе по поводу их некоторых особенностей, в которых нет ничего сложного. К примеру: если в батарее нет возможности доливки дистиллированной воды, то следует периодически применять зарядные устройства, которые будут поддерживать нужный уровень напряжения. Такое профилактическое обслуживание делается для того, чтобы, аккумуляторная батарея служила как можно дольше и не «села» раньше времени.

Современные автомашины комплектуются  надёжными аккумуляторы с долгим рабочим ресурсом и, соответственно со значительными сроками эксплуатации. Новый аккумулятор служит порядка пяти лет (разумеется, при условии, что автомобиль используется регулярно, без длительных простоев). Если же обеспечить АКБ своего автомобиля должный уход, то она прослужит ещё дольше. В то время как полное отсутствие обслуживания аккумулятора вполне может вызвать его неисправность и необратимые процессы, которые сделают невозможным его дальнейшее использование: сколько не заряжай – толку не будет.

По принципу необходимости обслуживания автомобильные аккумуляторы делятся на обслуживаемые (иногда в качестве подкатегории здесь обозначаются ещё «малообслуживаемые») и необслуживаемые (в тексте ГОСТа названные «безуходными»). Необслуживаемые автомобильные аккумуляторные батареи, в отличие от обслуживаемых, не имеют специальных технологических отверстий с пробками для контроля уровня и доливки электролита. В случае критического падения уровня жидкости или критического же снижения плотности такой аккумулятор просто подлежит замене исправным. Что и предлагают многочисленные (в любом крупном городе) конторы, которые по одному звонку приедут к вам с новым аккумулятором, «с доставкой на дом». И продадут его вам, с учётом скидки за старый, который они заберут на восстановление.

Уход за обслуживаемыми аккумуляторами

Обслуживаемые аккумуляторы нуждаются в регулярном контроле состояния электролита и регулярно проводимой подзарядке при помощи стационарного зарядного устройства. Периодически необходимо контролировать уровень электролита в каждом из шести отсеков и определять его плотность с использованием ареометра. В данном приборе для этого предусмотрен ряд поплавков с разным удельным весом, и груша для заполнения корпуса.

Итак, АКБ обслуживаемого типа имеют специальные технологические отверстия для заливки электролита, плотно закрытые пробками. У необслуживаемых автоаккумуляторов таких технологических отверстий нет.

Проверка уровня электролита производится визуально, либо с использованием специальной мерной трубки. В случае падения уровня – в банки-секции доливается дистиллированная вода, которая продаётся в любом магазине автозапчастей или в аптеке. Плотность электролита замеряется ареометром и по ней оценивается уровень заряда. Уменьшение плотности электролита на 0,01 г/см3 свидетельствует о снижении заряда на 6 процентов. Исправность аккумулятора проверяется специальным прибором – нагрузочной вилкой. Рабочей батарея считается в том случае, если напряжение не падает в течение минимум пяти секунд.

В особенно жаркое время года снизить быстрое испарение воды в аккумуляторе можно, если капнуть в каждую его секцию по паре капель автола. Единственное предупреждение: при этом надо чётко контролировать уровень электролита, чтоб он не опускался до того уровня, когда оголятся верхушки свинцовых пластин.

Уход за необслуживаемыми АКБ

Cовременные необслуживаемые «кальциевые» аккумуляторы обладают низким саморазрядом, не требуют особенного ухода. В то же время, они не терпят глубоких разрядов (к примеру, при коротких поездках в зимние морозы, или же при длительной стоянке автомобиля).

А вот для обслуживаемых и малообслуживаемых АКБ, которые сейчас практически не производятся, глубокий разряд не является столь губительным. Но такие типы аккумуляторов требуют доливки новых порций дистиллированной воды (при исправном электрооборудовании и среднем пробеге это нужно делать примерно 1 раз в 4-7 месяцев).

 

Необслуживаемые автомобильные АКБ – это вовсе не значит, что такой аккумулятор совершенно не требует никакого ухода. Чаще всего, в современных необслуживаемых автоаккумуляторах имеется встроенный ареометр (прибор для замера уровня электролита), в виде индикатора, по цвету которого можно узнать плотность электролита. Зелёный поясок свидетельствует о нормальной плотности, красный или белый – о низкой (батарея подлежит замене). Также и в необслуживаемых аккумуляторах нужно периодически контролировать уровень электролита по меткам на их корпусах.

Общие (для всех типов аккумуляторов) правила ухода за ними

На всех без исключения автомобильных АКБ кислотой необходимо регулярно осуществлять контроль за герметичностью их корпуса и заливных пробок; содержать в чистоте специальные дренажные отверстия. В случаях появления признаков подтекания электролита нужно устранить течь. И не забыть тщательно промыть корпус и аккумуляторный отсек автомобиля нейтрализующим щелочным составом (содой, проще говоря). Нельзя опускать недозаряда аккумулятора при поездках (для этого нужно следить за работой генератора). Без промедления обращаться к автоэлектрику, если обнаруживаются какие-либо отклонения в работе любого электрического оборудования из того «арсенала», что имеется «на борту» автомобиля.

Также необходимо периодически качественно очищать и немного смазывать клеммы (литиевой смазкой). Тем самым достигается удаление постепенно нарастающих окислов между клеммами аккумулятора и зажимами проводов и защита клемм от электрокорозийного разрушения. Нужно проверять также, не ослабло ли крепление клемм.

Раз в полгода надо подзаряжать автомобильную аккумуляторную батарею при помощи стационарного зарядного устройства от сети (это в особенности важно для возрастных аккумуляторов). Если зима морозная, то не помешает и ежемесячная подзарядка АКБ сетевым устройством. Постоянно нужно следить за внешним видом аккумулятора, обтирать его корпус ветошью, смоченной в содовом растворе, удалять возникающие загрязнения.

Периодически нужно практиковать проверки напряжения на клеммах АКБ при работающем на холостом ходу двигателе. Данная процедура позволяет определить уровень заряда, который обеспечивает генератор. Если напряжение находится в пределах от 12,5V до 14,5V, то это означает, что агрегат исправен и работает в штатном режиме. Отклонения от указанных параметров говорят об износе генератора и необходимости его диагностики для устранения неисправности. И после ремонта нужно тоже повторить контрольные мероприятия, в разных режимах работы. В том числе и при включенных фарах и иных потребителях электрической энергии.

В случаях, если напряжение на клеммах падает ниже 10,5 V, то это уже то значение, которого будет недостаточно для запуска двигателя. Такую аккумуляторную батарею необходимо заряжать.

Если автомобиль в течение длительного времени не будет использоваться, то обязательно нужно отключить массу. Данное простое действие позволит избежать естественного саморазряда аккумуляторной батареи.

Имеет немалое значение и проверка надёжности крепления батареи, своевременная, при необходимости, подтяжка гаек или болтов. Разболтанные крепления и «пляшущий» в ходе поездки аккумулятор создают условия для повреждения корпуса и (или) подтекания электролита.

Факторы, влияющие неблагоприятно на АКБ

Необходимость в проведении описанных выше регламентных работ по уходу за АКБ обуславливается следующими факторами. Они неизбежно возникают в процессе эксплуатации автомобиля. Так, всегда возможны:

  • отклонения параметров заряда из-за неисправностей генератора;
  • потеря заряда из-за длительного простоя транспортного средства с неотключенным аккумулятором;
  • низкие температуры воздуха на улице приводят к падению плотности электролита и уровня заряда, до значения, при котором невозможен запуск двигателя стартером.

Обслуживание сухозаряженного аккумулятора. Восстановление АКБ

В случае приобретения сухозаряженной АКБ её потребуется заправить электролитом с плотностью в 1,27 г/см3 до установленного уровня. Не ранее, чем через двадцать минут и не позднее, чем через два часа, проводится проверка ареометром.

Если падение плотности не превышает 0,03 г/см3, то аккумулятор можно устанавливать на автомобиль для эксплуатации. В противном случае необходимо ещё подключить зарядное устройство. Ток электрозаряда при этом не должен превышать 10-ти процентов от номинального значения. Процедура проводится вплоть до появления обильного выделения газов в банках. После этого повторно контролируется плотность и уровень, при необходимости в банки ещё доливается дистиллированной воды.

После чего вновь подключается зарядное устройство (на полчаса), для равномерного распределения электролита по всему объёму секций-банок. После этого автоаккумулятор уже точно готов к применению и может быть установлен на машину для длительной эксплуатации.

Восстановление автоаккумулятора осуществляется её зарядкой малым током в течение длительного времени. Если по прошествии долгого времени плотность электролита начинает увеличиваться, то это признак положительного результата восстановления. При продолжении заряда вполне возможно его повышение до необходимого для нормальной работы уровня.

В случаях, когда пластины АКБ находятся в рабочем состоянии, то можно произвести повышение плотности электролита добавлением серной кислоты с удельным показателем в 1,4 г/см3. Реанимировать полностью разряженную аккумулятроную батареи легко в специализированной мастерской. Для этого используют специальную методику зарядки в дистиллированной воде.

Итоги и резюме

Итак, текущее обслуживание аккумулятора автомобиля должно, в любом случае, проводиться регулярно. Его периодичность определяется с учётом интенсивности эксплуатации машины и тех условий, в которых она работает. Так, состояние АКБ следует контролировать как можно чаще в том случае, если машина эксплуатируется в экстремальных погодных и (или) дорожных условиях.

В любом случае, если автомобиль эксплуатируется регулярно, то пару раз в месяц нужно производить визуальный осмотр автоаккумулятора. После которого удалять с его корпуса солевые, масляные и иные загрязнения содовым раствором. Подтёки электролитического состава образуют плёнку, которая способствует проведению электротока и быстрому саморазряду. Вот почему их необходимо удалять.

Раз в несколько

Что такое аккумулятор? Принцип действия.

Аккумулятор - важный компонент электромобиля. Он служит для обеспечения запуска двигателя. Кроме того, аккумулятор является поставщиком электроэнергии в бортовую сеть автомобиля.

Обычно аккумулятор состоит из контейнера, который разделен перегородками на элементы. В этих ячейках, называемых банками, расположено несколько связанных между собой специальных единиц. 12-вольтовый автомобильный аккумулятор имеет 6 таких ячеек.Каждый из этих блоков содержит набор положительных и отрицательных электродов. Между разнополюсными электродами, состоящими из свинцовых сеток, смазанных активным веществом, установлены сепараторы из непроводящего материала.

При отливке АКБ в рабочем состоянии внутрь канистр заливают электролит (смесь серной кислоты и воды), после чего заряжают с помощью специального зарядного устройства. В процессе увеличения плотности заряда электролита внутри аккумулятора происходят определенные химические реакции, в результате которых происходит накопление энергии.

Принцип действия АКБ

Принцип действия свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в сернокислой среде.

Энергия образуется в результате окисления свинца серной кислотой до сульфата. Электродом из оксида свинца может быть графит с выделением водорода. Оксид свинца нужен только для предотвращения выделения водорода на электроде. Водород реагирует с кислородом оксида и образует воду, восстанавливая оксид металла и, возможно, обеспечивает дополнительный выход энергии от окисления водорода.

Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление на анодном свинце. При заряде протекают обратные реакции, к которым в конце заряда добавляется реакция электролиза воды, сопровождающаяся выделением кислорода на положительном электроде и водорода - на отрицательном. В результате получается, что при разряде аккумулятора серная кислота с одновременным образованием воды (и плотность электролита падает) расходуется, а при заряде наоборот вода «расходуется» на образование серной кислоты (плотность электролит растет).По окончании заряда при некоторых критических значениях концентрации сульфата свинца на электродах начинает преобладать процесс электролиза воды. При этом на катоде выделяется водород, на аноде - кислород. При зарядке нельзя допускать электролиза воды, иначе ее необходимо добавить.

Устройство, принцип действия и схема

Автономные источники энергии - одно из самых полезных изобретений человечества. Что такое телефон или радиоприемник, в котором не установлены аккумуляторные батареи? Расположение многих устройств, а также условия их использования не всегда предусматривают наличие постоянного сетевого электроснабжения, поэтому такие источники электроэнергии позволяют с комфортом работать практически в любой точке мира. После небольшого предисловия приступим к статье.

Что такое аккумуляторная батарея?

В широком смысле этот термин означает устройство, которое при определенных условиях использования может накапливать один вид энергии, а в других может использоваться для удовлетворения потребностей человека.

Батареи накапливают электричество от внешнего источника питания и затем передают его подключенным потребителям, чтобы они могли выполнять свою работу. Итак, при работе устройств постоянно происходят химические реакции между электролитом и электродными пластинами.Кстати, аналогичная конструкция размещена в банках, из которых формируются батареи. Устройство этих конструкций предусматривает создание напряжения, обычно 1,2-2 В, что очень мало. Поэтому для повышения производительности источников питания используются разные типы подключения.

Как разрядить батареи?

Устройство данных источника питания обеспечивает подключение к плюсу и минусу. Они работают следующим образом: при подключении к электродам нагрузки (в качестве примера можно рассмотреть лампочку) возникает замкнутая электрическая цепь. По нему начинает течь ток разряда. Он образуется за счет движения электронов, анионов и катионов. Более подробную информацию о том, что и как это, вы можете рассказать только на конкретном примере.

Допустим, у нас есть аккумулятор, где положительным электродом является оксид никеля, в который для увеличения проводимости был добавлен графит. В качестве отрицательной пластины использовался губчатый кадмий. Итак, когда разряд идет, активные частицы кислорода высвобождаются и попадают в электролит. В то же время они разделяют части, идущие как электричество (те же электроны).Затем активные частицы кислорода направляются к отрицательным пластинам, где они окисляют кадмий.

Работа аккумулятора при зарядке

Необходимо отключить нагрузку на выводах пластин. На них также, как правило, подается постоянное напряжение (но оно также может быть пульсирующим, в зависимости от случая), которое больше размера заряжаемой батареи. И полярность должна быть такой же. То есть минусовая и плюсовая клеммы потребителя и источника должны совпадать. Обратите внимание, что зарядное устройство обязательно должно иметь большую мощность, чем есть в аккумуляторе, чтобы подавить оставшуюся в нем энергию и создать электрический ток, направление которого будет противоположным разряду. В результате меняются и химические процессы, происходящие в батарее.

Рассмотрим пример из предыдущего подпункта статьи. Здесь положительный электрод будет обогащен кислородом, а чистый кадмий будет восстановлен на отрицательном электроде. Подводя итог, можно сказать, что во время заряда и разряда изменяется только химический состав электродов.Это не относится к электролиту. Но он может испариться, что негативно скажется на времени автономной работы.

Итак, мы рассмотрели принцип работы любого аккумулятора. Теперь давайте узнаем, как улучшить их производительность при эксплуатации.

Параллельное соединение

Величина тока зависит от значительного количества факторов. Прежде всего, это конструкция, используемые материалы и их размеры. Чем больше площадь электродов, тем больший ток они смогут выдержать.Этот принцип используется при параллельном соединении одинаковых банок в аккумуляторах. Это делается в том случае, если необходимо увеличить текущее значение, которое идет в нагрузку. Но вместе с этим необходимо поднять мощность источника энергии.

Последовательное подключение

Если рассматривать банки каких аккумуляторов, то надо сказать, что они, как правило, в одном корпусе. Подобный тип подключения используется для получения больших значений напряжения с меньшими потерями.

Чтобы увидеть применение этой конструкции, демонтаж свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов.Стоит отметить, что этот тип используется не только в автомобильном аккумуляторном устройстве, это просто наиболее вероятный способ разобрать, как работает этот тип подключения. При этом необходимо следить за тем, чтобы не было металлического контакта, и было надежное гальваническое соединение через электролит. Но это нужно понимать только применительно к этому типу. В остальных случаях поставленная задача подключения будет реализована иначе.

Типы аккумуляторов

Они различаются своим назначением, возможностями, исполнением и материалом.На данный момент современное производство освоило выпуск более трех десятков типов, различающихся составом электродов, а также применяемым электролитом. Например, семейство литий-ионных аккумуляторов насчитывает 12 известных моделей. Условно можно выделить следующие виды:
  1. Свинцово-кислотный.
  2. Литий.
  3. Никель-кадмиевый.

Это самые популярные представители. Но для понимания возможностей предлагаем ознакомиться со списком материалов, которые могут выступать в качестве электродов:

  • железо;
  • свинец;
  • титан;
  • литий;
  • кадмий;
  • кобальт;
  • никель;
  • цинк;
  • ванадий;
  • серебро;
  • алюминий;
  • ряд других элементов, которые, кстати, встречаются очень редко.

Использование различных материалов влияет на конечные выходные характеристики и, следовательно, на область применения. Так, например, литий-ионные аккумуляторы используются в компьютерах и мобильных устройствах. Тогда как никель

Принцип работы солнечной батареи и ее устройство

Сравнительно недавно считалось фантастическим, что сама идея обеспечения частных домов электричеством является автономной. Сегодня это объективная реальность. В Европе уже давно используются солнечные батареи, ведь это неиссякаемый источник дешевой энергии.У нас получение электричества от таких устройств только набирает популярность. Этот процесс не слишком быстрый, и причина тому - их дороговизна.

Принцип работы солнечной батареи основан на том, что в двух кремниевых пластинах, покрытых различными веществами (бором и фосфором), под действием солнечного света возникает электрический ток. В пластине, покрытой фосфором, появляются свободные электроны.

Недостающие частицы образуются в тех пластинах, которые покрыты бором. Электроны начинают двигаться под действием солнечного света. Таким образом, в солнечных батареях образуется электрический ток. Тонкие жилы из меди, которыми покрыта каждая батарея, снимаются с нее током и направляются к месту назначения.

С помощью одной пластины можно зажечь маленькую лампочку. Вывод напрашивается сам собой. Чтобы солнечные батареи обеспечивали дом электричеством достаточной мощности, необходимо, чтобы их площадь была достаточно большой.

Кремниевые механизмы

Итак, принцип работы солнечной батареи понятен.Ток создается воздействием ультрафиолета на специальные пластины. Если в качестве материала для создания таких пластин используется кремний, батареи называют кремниевыми (или кремниевыми).

Такие пластины требуют очень сложных производственных систем. Это, в свою очередь, сильно влияет на стоимость продуктов.

Кремниевые солнечные батареи бывают разных типов.

Преобразователи монокристаллические

Представляют собой панели со скошенными углами. Их цвет всегда чисто черный.

Если говорить о монокристаллических преобразователях, то принцип работы солнечных батарей кратко можно охарактеризовать как среднеэффективный.Все ячейки светочувствительных элементов такой батареи направлены в одну сторону.

Это позволяет получить самый высокий результат среди подобных систем. КПД аккумуляторов этого типа достигает 25%.

Обратной стороной является то, что такие панели всегда должны быть обращены к солнцу.

Если солнце прячется за облаками, падает за горизонт или еще не поднялось, батареи будут вырабатывать ток довольно слабой мощности.

Поликристаллический

Пластины этих механизмов всегда квадратные, темно-синего цвета.В состав их поверхности входят неоднородные кристаллы кремния.

КПД поликристаллических аккумуляторов не такой высокий, как у монокристаллических. Может достигать 18%. Однако этот недостаток компенсируется достоинствами, о которых пойдет речь ниже.

Принцип работы солнечных батарей этого типа позволяет производить их не только из чистого кремния, но и из вторичных материалов. Этим объясняются некоторые дефекты, обнаруженные в оборудовании. Отличительной особенностью механизмов этого типа является то, что они могут эффективно генерировать электрический ток даже в пасмурную погоду.Такое полезное качество делает их незаменимыми в местах, где рассеянный солнечный свет - обычное повседневное явление.

Аморфные панели из кремния

Аморфные панели дешевле других, это определяет принцип работы солнечной батареи и ее устройства. Каждая панель состоит из нескольких тонких слоев кремния. Они изготавливаются путем распыления частиц материала в вакууме на фольгу, стекло или пластик.

КПД панелей намного ниже, чем у предыдущих моделей.Достигает 6%. Слои кремния быстро выгорают на солнце. За полгода использования этих аккумуляторов их эффективность упадет на 15%, а иногда и на 20.

Два года работы полностью исчерпают ресурс активных веществ, и панель нужно будет менять.

Но есть два преимущества, из-за которых эти батареи все же покупают. Во-первых, они работают даже в пасмурную погоду. Во-вторых, как уже было сказано, они не такие дорогие, как другие варианты.

Оптопары гибридного типа

Аморфный кремний - основа для размещения микрокристаллов.Принцип действия солнечной батареи делает ее похожей на поликристаллическую панель. Отличие аккумуляторов этого типа в том, что они способны вырабатывать электрический ток большей мощности в условиях рассеянного солнечного света, например, в пасмурный день или на рассвете.

Кроме того, аккумуляторы работают под воздействием не только солнечного света, но и инфракрасного спектра.

Солнечные преобразователи с полимерной пленкой

Эта альтернатива кремниевым панелям имеет все шансы занять лидирующие позиции на рынке солнечных батарей.Они напоминают пленку, состоящую из нескольких слоев. Среди них можно выделить сеть из алюминиевых проводников, полимерный слой активного вещества, органическую подложку и защитную пленку.

Такие фотоэлементы в сочетании друг с другом образуют пленочную солнечную батарею рулонного типа. Эти панели легче и компактнее кремниевых. При их изготовлении не используется дорогой кремний, да и сам процесс изготовления не такой уж и дорогой. Это делает рулонную доску дешевле, чем все остальные.

Принцип работы солнечных батарей делает их КПД не слишком высоким.

Достигает 7%.

Процесс изготовления панелей этого типа сводится к многослойной печати на фотоэлементной пленке. Производство организовано в Дании.

Еще одним преимуществом является возможность разрезать рулонный аккумулятор и подогнать его под любой размер и форму.

Минус только один. Аккумуляторы только начали производить, поэтому достать их все еще непросто.

Но есть основания полагать, что эти элементы быстро завоюют заслуженную репутацию среди потребителей, что даст производителям возможность наладить производство в более крупных масштабах.

Отопление домов солнечной энергией

Принцип действия солнечных батарей для отопления дома принципиально отличает их от всех описанных выше устройств. Это совсем другое устройство. Описание следует ниже.

Основной частью системы отопления, работающей на энергии солнца, является коллектор, который принимает его свет и преобразует его в кинетическую энергию. Площадь этого элемента может варьироваться от 30 до 70 квадратных метров.

Коллектор крепится специальной техникой.Между пластинами соединены металлические контакты.

Следующим элементом системы является накопительный котел. Он преобразует кинетическую энергию в тепловую. Он участвует в нагреве воды, емкость которой может достигать 300 литров. Иногда такие системы поддерживаются дополнительными котлами на сухом топливе.

Завершите установку элементов стен и пола солнечной системы отопления, в которых нагретая жидкость циркулирует по тонким медным трубам, распределенным по всей их площади. Благодаря низкой температуре запуска панелей и равномерности теплоотдачи помещение достаточно быстро нагревается.

Как работает солнечное отопление?

Давайте подробнее рассмотрим принцип работы солнечных элементов от ультрафиолета.

Между температурным элементом коллектора и хранилища есть разница. Теплоноситель, чаще всего вода, в которую добавлен антифриз, начинает циркулировать по системе. Работа, совершаемая жидкостью, и есть кинетическая энергия.

Поскольку жидкость проходит через слои системы, кинетическая энергия преобразуется в тепло, которое используется для обогрева дома.Такой процесс циркуляции носителя обеспечивает помещение теплом и позволяет экономить его в любое время дня и года.

Итак, мы выяснили принцип работы солнечных элементов.

Схема и принцип работы зарядного устройства для мобильных аккумуляторов

Схема зарядного устройства для мобильных аккумуляторов - это устройство, которое может автоматически заряжать аккумулятор мобильного телефона при низком уровне заряда. В настоящее время мобильные телефоны стали неотъемлемой частью жизни каждого человека и, следовательно, требуют частой зарядки аккумулятора из-за более длительного использования.

Зарядные устройства для аккумуляторов бывают простыми, непрерывными, с таймером, интеллектуальными универсальными зарядными устройствами-анализаторами, быстрыми, импульсными, индуктивными, USB-зарядными устройствами, зарядными устройствами на солнечных батареях и зарядными устройствами с подвижным приводом. Эти зарядные устройства также различаются в зависимости от приложений, таких как зарядное устройство для мобильных телефонов, зарядное устройство для транспортных средств, зарядные устройства для аккумуляторов электромобилей и зарядные станции.

Методы зарядки подразделяются на две категории: метод быстрой зарядки и метод медленной зарядки. Быстрая зарядка - это система, которая используется для зарядки аккумулятора примерно за два часа или меньше, а медленная зарядка - это система, используемая для зарядки аккумулятора в течение ночи.Медленная зарядка выгодна, поскольку не требует какой-либо схемы обнаружения заряда. Кроме того, это дешево. Единственным недостатком этой системы зарядки является то, что для зарядки аккумулятора требуется максимальное время.

Зарядное устройство с автоматическим отключением батареи

Этот проект направлен на автоматическое отключение батареи от сети, когда она полностью заряжена. Эта система также может использоваться для зарядки частично разряженных элементов. Схема проста и состоит из преобразователя переменного тока в постоянный, драйверов реле и зарядных станций.

Схема зарядного устройства для мобильных аккумуляторов
Описание схемы

В секции преобразователя переменного тока в постоянный трансформатор понижает доступное напряжение переменного тока до 9 В переменного тока при 75 мА, которое выпрямляется с помощью двухполупериодного выпрямителя и затем фильтруется конденсатором. Зарядное напряжение 12 В постоянного тока обеспечивается регулятором, и при нажатии переключателя S1 зарядное устройство начинает работать, а светодиод включения питания светится, показывая, что зарядное устройство «включено».

Секция драйвера реле состоит из транзисторов PNP для включения электромагнитного реле.Это реле подключено к коллектору первого транзистора, и оно управляется вторым транзистором PNP, который, в свою очередь, управляется транзистором PNP.

В секции зарядки микросхема регулятора смещена и дает около 7,35 В. Для регулировки напряжения смещения используется предустановка VR1. Диод D6 подключен между выходом микросхемы, и для зарядки аккумулятора используется ограничивающее выходное напряжение аккумулятора до 6,7 В.

При нажатии переключателя реле защелкивается и начинается зарядка аккумулятора.Когда напряжение на ячейку превышает 1,3 В, падение напряжения начинает уменьшаться на R4. Когда напряжение падает ниже 650 мВ, транзистор T3 отключается и переходит на транзистор T2 и, в свою очередь, отключает транзистор T3. В результате реле RL1 обесточивается, отключая зарядное устройство, и красный светодиод LED1 гаснет.

Зарядное напряжение в зависимости от никель-кадмиевого элемента может быть определено с помощью технических характеристик, предоставленных производителем. Зарядное напряжение установлено на 7,35 В для четырех ячеек по 1,5 В.В настоящее время на рынке доступны элементы емкостью 700 мАч, которые можно заряжать от 70 мА в течение десяти часов. Напряжение холостого хода около 1,3В.

Точка напряжения отключения определяется путем полной зарядки четырех элементов (при 70 мА в течение четырнадцати часов) и добавления падения диода (до 0,65 В) после измерения напряжения и смещения LM317 соответственно.

В дополнение к вышеупомянутой простой схеме, реализация этой схемы в реальном времени на основе проектов солнечной энергетики обсуждается ниже.

Контроллер заряда солнечной энергии

Основная цель этого проекта контроллера заряда солнечной энергии - заряжать аккумулятор с помощью солнечных батарей. В этом проекте рассматривается механизм контроля заряда, который также обеспечивает защиту аккумулятора от перезаряда, глубокого разряда и пониженного напряжения. В этой системе с помощью фотоэлектрических элементов солнечная энергия преобразуется в электрическую.

Контроллер заряда солнечной энергии

Этот проект включает в себя такие аппаратные компоненты, как солнечная панель, операционные усилители, полевой МОП-транзистор, диоды, светодиоды, потенциометр и аккумулятор.Солнечные панели используются для преобразования энергии солнечного света в электрическую. Эта энергия накапливается в аккумуляторе в дневное время и используется в ночное время. Набор OP-AMPS используется в качестве компараторов для непрерывного контроля напряжения панели и тока в проводе.

Светодиоды используются в качестве индикаторов и горят зеленым цветом, показывая, что аккумулятор полностью заряжен. Точно так же, если аккумулятор недостаточно заряжен или перегружен, они светятся красным светом. Контроллер заряда использует MOSFET - силовой полупроводниковый переключатель для отключения нагрузки, когда батарея разряжена или находится в состоянии перегрузки.Транзистор используется для передачи солнечной энергии в фиктивную нагрузку, когда батарея полностью заряжена, и защищает батарею от чрезмерного заряда.

Фотоэлектрический контроллер заряда MPPT на основе микроконтроллера

Этот проект направлен на разработку контроллера заряда с отслеживанием точки максимальной мощности на основе микроконтроллера.

Photovoltaic MPPT Charge Controller

Основными компонентами, используемыми в этом проекте, являются солнечная панель, аккумулятор, инвертор, беспроводной трансивер, ЖК-дисплей, датчик тока и датчик температуры.Электроэнергия от солнечных панелей поступает на контроллер заряда, который затем выдается в батарею и используется для хранения энергии. Выход батареи подключен к инвертору, который предоставляет пользователю выходы для доступа к накопленной энергии.

Солнечная панель, аккумулятор и инвертор приобретаются отдельно, а контроллер заряда MPPT разработан и изготовлен солнечными рыцарями. ЖК-экран предназначен для отображения заряда аккумулятора и других предупреждающих сообщений.Выходное напряжение изменяется с помощью широтно-импульсной модуляции от микроконтроллера к драйверам MOSFET. Способ отслеживания точки максимальной мощности с использованием реализации алгоритма MPPT в контроллере гарантирует, что аккумулятор заряжается на максимальной мощности от солнечной панели.

Так можно сделать зарядное устройство для мобильных телефонов. Два упомянутых здесь примера могут облегчить вам процесс. Более того, если у вас есть какие-либо сомнения и вам нужна помощь в реализации проектов в реальном времени и схем промышленных зарядных устройств, вы можете оставить комментарий в разделе комментариев ниже.

Фото

  • Схема зарядного устройства для мобильных аккумуляторов от ggpht
  • Контроллер заряда фотоэлектрических MPPT от eecs

Что такое биобатарея - принцип работы, типы, применение и потенциал

Аккумулятор - это электрическое устройство, которое используется для преобразования химической энергии в электрическую. Батареи подразделяются на разные типы в зависимости от области применения, и они используются в нескольких электрических, а также электронных устройствах.Электрическая батарея содержит определенные химические вещества, такие как соединения ртути, свинца и т. Д., А свинец батареи чрезвычайно опасен по своей природе и не является экологически чистым. Помимо этого, существует вероятность утечки химикатов, а в некоторых случаях - взрыва батареи. Чтобы решить эту проблему, исследователи изобрели био-батарею, которая уменьшила воздействие этих химикатов и уменьшила вред окружающей среде, что дает большое преимущество людям.

Что такое био-батарея?

Батарея Bio - это накопитель электроэнергии, который используется в нескольких приложениях.Эта батарея может питаться с помощью органических соединений, которые доступны в форме глюкозы, которая используется в организме человека.

В процессе пищеварения человеческого тела, когда ферменты расщепляют глюкозу, высвобождаются электроны и протоны. Таким образом, используя ферменты для расщепления глюкозы, эти батареи будут получать энергию напрямую из глюкозы. Тогда эти батареи будут хранить энергию для будущих целей.

Эта идея примерно идентична тому, как растения и животные получают энергию.Хотя эти батареи все еще проходят проверку перед продажей. Многие исследователи и инженеры работают над будущей разработкой этих батарей.

Биобатарея

Конструкция биобатареи

Конструкция биологической батареи может быть выполнена с использованием четырех компонентов, таких как анод, катод, электролит и сепаратор.

Все эти четыре компонента покрыты друг другом, поэтому они складываются вместе. Как и в других батареях, в этих батареях анод заряжен отрицательно, а катод - положительно.Основное различие между анодом и катодом позволяет электронам течь внутри и от них. В конструкции биобатареи анодный вывод размещается в верхней части батареи, тогда как катодный вывод размещается в нижней части батареи. Между этими двумя выводами помещен электролит, который включает сепаратор.

Здесь сепаратор играет ключевую роль, отделяя анодные и катодные выводы друг от друга, что позволяет избежать короткого замыкания, иначе вся батарея будет повреждена.В этой системе электричество будет генерироваться потоком электронов, а также протонов. Поскольку основным источником энергии биобатареи является глюкоза, для выработки электроэнергии требуется большое количество глюкозы. В био-батарее расщепление глюкозы может происходить по тому же правилу, в то время как в организме человека она расщепляется на мелкие кусочки.

Конструкция биологической батареи

Принцип работы биологической батареи

Работа биологической батареи показана под диаграммой.Эта система использует поток электронов, а также протоны для выработки электричества. Движение протона может происходить из-за движущей силы, известной как ток. Электроны могут течь от анода к катоду, тогда как ток может течь от катода к аноду. Рабочий процесс биобатареи обсуждается ниже.

  • На приведенном выше рисунке глюкоза используется на стороне анода, тогда как фермент используется на стороне катода
  • Глюкоза расщепляется на электроны и протоны
  • Поток протонов может перемещаться на сторону катода через сепаратор и Электроны потока могут перемещаться к катодной стороне через посредник.
  • На катодной стороне используются ферменты, которые генерируют воду как протонами, так и электронами, движущимися со стороны анода. Здесь используется реакция восстановления кислорода.
  • Вышеуказанные реакции будут генерировать как электроны, так и протоны в системе. Наконец, будет производиться электроэнергия.
Работающие дио-батареи

Типы биобатарей

Биобатареи подразделяются на несколько типов, например ферментативные биобатареи, микробные биобатареи, биобатареи на основе биологических жидкостей, биобатареи на основе целлюлозы и т.Но обычно используются ферментативные биобатареи и микробные биобатареи.

1) Ферментная биобатарея: В батареях этого типа биохимические агенты (ферменты) используются для разложения субстрата.

2) Микробная биобатарея: В батареях этого типа для разрушения субстрата используются такие микроорганизмы, как Escherichia coli, электрические бактерии.

Преимущества биобатареи

  • Биобатареи намного быстрее заряжают устройства из-за быстрого действия ферментов по сравнению с другими батареями.
  • Биобатареи не требуют внешнего источника питания из-за постоянной подачи глюкозы или сахара.
  • Биобатареи отличаются высокой плотностью энергии и могут легко использоваться при комнатной температуре.
  • Биобатареи абсолютно не загрязняют окружающую среду, являются возобновляемыми и экологически чистыми.
  • Биобатареи очень безопасны в использовании из-за отсутствия утечек и взрывов, как химические батареи.

Недостатки биобатареи

  • Биобатареи сохраняют меньше энергии по сравнению с электрическими батареями на литиевой основе.
  • Эти батареи нельзя использовать как для длительного хранения, так и для хранения.

Области применения биобатареи

Области применения биобатареи включают следующее.

  • Биобатареи используются в медицинских имплантатах, таких как кардиостимуляторы, инсулиновые помпы и т. Д.
  • Его можно использовать в качестве зарядного устройства для электронных устройств, таких как сотовые телефоны, планшеты, блоки питания и т. Д.
  • Можно использовать биобатареи для игрушек, а также для поздравительных открыток
  • Биобатареи используются в оборонной сфере в устройствах дистанционного зондирования, шпионских устройствах, а также для наблюдения.

Таким образом, это все о конструкции биобатареи, работе, преимуществах и недостатках биологической батареи и ее применениях. В последние дни производство этих батарей, а также исследования были увеличены благодаря многим функциям, таким как экологичность и отсутствие использования металлов или опасных химикатов. Вот вам вопрос, как сделать био-батарею?

Биполярные переходные транзисторы (BJT) и их применение

BJT был изобретен в 1948 году Уильямом Шокли, Браттейном и Джоном Бардином, который изменил не только мир электроники, но и нашу повседневную жизнь.В транзисторах с биполярным переходом используются как электронные, так и дырочные носители заряда. Безразлично, что униполярные транзисторы, такие как полевые транзисторы, используют только один вид носителей заряда. Для работы BJT использует два полупроводника n-типа и p-типа между двумя переходами. Основная основная функция BJT - усиление тока, что позволит использовать BJT в качестве усилителей или переключателей для обеспечения широкого применения в электронном оборудовании, включая мобильные телефоны, промышленное управление, телевидение и радиопередатчики.Доступны два разных типа BJT: NPN и PNP.

Что такое BJT?

Транзистор с биполярным переходом является твердотельным устройством, и в BJT ток течет по двум клеммам, они эмиттер и коллектор, а величина тока контролируется третьим контактом, то есть базовым контактом. Он отличается от другого типа транзистора, то есть полевого транзистора, выходной ток которого регулируется входным напряжением. Базовый символ БЮТ n-типа и p-типа показан ниже.


Биполярные переходные транзисторы

Типы биполярных переходных транзисторов

Как мы видели, полупроводник предлагает меньшее сопротивление протеканию тока в одном направлении, а высокое сопротивление - в другом направлении, и мы можем назвать транзистор режимом устройства полупроводника. Транзисторы с биполярным переходом состоят из транзисторов двух типов. Который нам дал

  • Точечный контакт
  • Соединительный транзистор

При сравнении двух транзисторов, переходных транзисторов используется больше, чем точечных транзисторов.Далее, переходные транзисторы подразделяются на два типа, которые приведены ниже. Для каждого переходного транзистора имеется по три электрода: эмиттер, коллектор и база

  • Переходные транзисторы PNP
  • Переходные транзисторы NPN

Переходный транзистор PNP

В транзисторах PNP эмиттер более положительный с базой, а также с респект коллекционеру. Транзистор PNP представляет собой трехконтактное устройство, изготовленное из полупроводникового материала.Три клеммы - это коллектор, база и эмиттер, а транзистор используется для коммутации и усиления. Работа транзистора PNP показана ниже.

Обычно клемма коллектора соединяется с положительной клеммой, а эмиттер - с отрицательной цепью питания с помощью резистора либо цепи эмиттера, либо цепи коллектора. К клемме базы подается напряжение, и транзистор работает в состоянии ВКЛ / ВЫКЛ. Транзистор находится в выключенном состоянии, когда базовое напряжение совпадает с напряжением эмиттера.Режим транзистора находится в состоянии ВКЛ, когда напряжение базы уменьшается по отношению к эмиттеру. Используя это свойство, транзистор может работать как с переключателем, так и с усилителем. Базовая схема транзистора PNP показана ниже.


Переходный транзистор NPN

Транзистор NPN прямо противоположен транзистору PNP. Транзистор NPN содержит три вывода, которые аналогичны транзистору PNP: эмиттер, коллектор и база. Работа NPN-транзистора:

Обычно положительное питание подается на вывод коллектора, а отрицательное питание - на вывод эмиттера с помощью резистора в цепи эмиттера, коллектора или эмиттера.К клемме базы подается напряжение, и она работает как состояние ВКЛ / ВЫКЛ транзистора. Транзистор находится в выключенном состоянии, когда напряжение базы такое же, как и на эмиттере. Если напряжение базы увеличивается относительно эмиттера, то транзисторный режим находится в состоянии ВКЛ. Используя это условие, транзистор может работать как в усилителе, так и в переключателе. Основной символ и диаграмма конфигурации NPN, как показано ниже.

PNP и NPN переходной транзистор

Гетеро-биполярный переход

Гетеро-биполярный переходный транзистор также является типом биполярного переходного транзистора.Он использует различные полупроводниковые материалы для эмиттерной и базовой области и создает гетеропереход. HBT может обрабатывать одиночные сигналы очень высоких частот в несколько сотен ГГц, как правило, он используется в сверхбыстрых цепях и в основном используется в радиочастотах. Его приложения используются в сотовых телефонах и усилителях мощности RF.

Принцип работы BJT

Переход BE имеет прямое смещение, а CB - соединение обратного смещения. Ширина обедненной области CB-перехода больше, чем BE-перехода.Прямое смещение в BE-переходе снижает барьерный потенциал и заставляет электроны течь от эмиттера к базе, а база тонкая и слегка легированная, в ней очень мало дырок и меньше электронов от эмиттера, около 2% он рекомбинирует в область основания с отверстиями, и из клеммы основания он потечет. Это инициирует ток базы из-за комбинации электронов и дырок. Оставшееся большое количество электронов пройдет через коллекторный переход обратного смещения, чтобы инициировать ток коллектора.Используя KCL, мы можем наблюдать математическое уравнение

I E = I B + I C

Базовый ток очень меньше по сравнению с током эмиттера и коллектора

I E ~ I C

Здесь работа транзистора PNP такая же, как и у транзистора NPN, единственная разница - только дырки вместо электронов. На приведенной ниже диаграмме показан PNP-транзистор области активного режима.

Принцип работы BJT
Преимущества BJT
  • Высокая управляемость
  • Работа на высоких частотах
  • Семейство цифровых логических схем имеет логику с эмиттерной связью, используемую в BJT в качестве цифрового переключателя
Применения BJT

Ниже приведены Два разных типа приложений в BJT - это

В этой статье дается информация о том, что такое биполярный переходной транзистор, типах BJT, преимуществах, применениях и характеристиках биполярных переходных транзисторов.Я надеюсь, что приведенная в статье информация будет полезна для получения хорошей информации и понимания проекта. Кроме того, если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи или проектов в области электротехники и электроники, вы можете оставить комментарий в разделе ниже. Вот вам вопрос, если транзисторы используются в цифровых схемах, они вообще работают в каком регионе?

Фото:

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *