Как работает аккумулятор – Как работает автомобильный аккумулятор 🚩 аккумулятор принцип работы 🚩 Запчасти и аксессуары

Зарядные устройства для аккумуляторов. Как устроены и работают

   Аккумуляторами в электротехнике приято называть химические источники тока, которые могут пополнять, восстанавливать израсходованную энергию за счет приложения внешнего электрического поля. Устройства, которыми подают электроэнергию на пластины аккумулятора, называют зарядные устройства для аккумуляторов: они приводят источник тока в рабочее состояние, заряжают его. Чтобы правильно эксплуатировать АКБ, необходимо представлять принципы их работы и зарядного устройства.

Как работает аккумулятор

   Химический рециркулируемый источник тока при эксплуатации может:

1. Питать подключенную нагрузку, например, лампочку, двигатель, мобильный телефон и другие приборы, расходуя свой запас электрической энергии
2. Потреблять подключенную к нему внешнюю электроэнергию, расходуя ее на восстановление резерва своей емкости

   В первом случае аккумулятор разряжается, а во втором — получает заряд. Существует много конструкций аккумуляторов, но, принципы работы у них общие. Разберем этот вопрос на примере никель-кадмиевых пластин, помещенных в раствор электролита.

 

 

Разряд аккумулятора

   Одновременно работают две электрические цепочки:

1. внешняя, приложенная на выходные клеммы
2. внутренняя

   При разряде на нагрузку во внешней приложенной схеме из проводов и допустим нити накала от лампочки протекает ток, образованный движением электронов в металлах, а во внутренней части — перемещаются анионы и катионы через электролит.

   Окислы никеля с добавлением графита составляют основу положительно заряженной пластины, а губчатый кадмий используется на отрицательном электроде.

   При разряде аккумулятора часть активного кислорода окислов никеля перемещается в электролит и движется на пластину с кадмием, где окисляет его, снижая общую емкость.

Заряд аккумулятора

   Нагрузку с выходных клемм для зарядки чаще всего снимают, хотя на практике используется метод при подключенной нагрузке, как на аккумуляторе движущегося автомобиля или поставленного на зарядку мобильного телефона, по которому ведется разговор. На клеммы аккумулятора подводится напряжение от постороннего источника более высокой мощности. Оно имеет вид постоянной или сглаженной, пульсирующей формы, превышает разность потенциалов между электродами, однополярно с ними направлено.

   Эта энергия заставляет течь ток во внутренней цепочке аккумулятора в направлении, противоположном разряду, когда частицы активного кислорода «выдавливаются» из губчатого кадмия и через электролит поступают на свое прежнее место. За счет этого происходит восстановление израсходованной емкости.

   Во время заряда и разряда изменяется химический состав пластин, а электролит служит передаточной средой для прохождения анионов и катионов. Интенсивность проходящего во внутренней цепи электрического тока влияет на скорость восстановления свойств пластин при заряде и быстроту разряда. Ускоренное протекание процессов ведет к бурному выделению газов, излишнему нагреву, способному деформировать конструкцию пластин, нарушить их механическое состояние.

   Слишком маленькие токи при зарядке значительно удлиняют время восстановления израсходованной емкости. При частом применении замедленного заряда повышается сульфатация пластин, снижается емкость. Поэтому приложенную к аккумулятору нагрузку и мощность зарядного устройства всегда учитывают для создания оптимального режима.

Как работают зарядные устройства для аккумуляторов

   Современный ассортимент аккумуляторов доволен обширен. Для каждой модели подбираются оптимальные технологии, которые могут не подойти, быть вредными для других. Производители электронного и электротехнического оборудования опытным путем исследуют условия работы химических источников тока и создают под них собственные изделия, отличающиеся внешним видом, конструкцией, выходными электрическими характеристиками.

Зарядные конструкции для мобильных электронных приборов

   Габариты зарядных устройств для мобильных изделий разной мощности значительно отличаются друг от друга. Они создают специальные условия работы каждой модели. Даже для однотипных аккумуляторов типоразмеров АА или ААА разной емкости рекомендуется использовать свое время зарядки, зависящее от емкости и характеристик источника тока. Его величины указываются в сопроводительной технической документации.

 

На картинке выше, зарядные устройства для аккумуляторов «пальчиков»

   Определенная часть зарядных устройств и аккумуляторов для мобильников снабжаются автоматической защитой, отключающей питание по завершении процесса. Но, контроль за их работой все же следует осуществлять визуально.

Зарядные конструкции для автомобильных АКБ

   Особенно точно соблюдать технологию зарядки следует при эксплуатации автомобильных аккумуляторов, призванных работать в сложных условиях. Например, зимой в мороз с их помощью необходимо раскрутить через промежуточный электродвигатель — стартер холодный ротор двигателя внутреннего сгорания с загустевшей смазкой.

 Вот как выглядят зарядные устройства для аккумуляторов авто

   Разряженные либо неправильно подготовленные аккумуляторы с этой задачей обычно не справляются. Эмпирическими методами выявлена взаимосвязь тока зарядки для свинцовых кислотных и щелочных аккумуляторов. Принято считать оптимальным значением заряда (амперы) в 0,1 величину емкости (амперчасы) для первого вида и 0,25 — для второго.

   Например, АКБ имеет емкость 25 ампер часов. Если он кислотный, то его необходимо заряжать током 0,1∙25=2,5 А, а для щелочного — 0,25∙25=6,25 А. Чтобы создавать такие условия потребуется использовать разные приборы или применить один универсальный с большим количеством функций.

   Современное зарядное устройство для кислотных свинцовых батарей должно поддерживать ряд задач:

• контролировать и стабилизировать ток заряда
• учитывать температуру электролита и не допускать его нагрева более 45 градусов прекращением питания

   Возможность проведения контрольно-тренировочного цикла для кислотной батареи автомобиля с помощью зарядного устройства является необходимой функцией, включающей три этапа:

1. полный заряд аккумулятора до набора максимальной емкости
2. десятичасовой разряд током 9÷10% от номинальной емкости (эмпирическая зависимость)
3. повторный заряд разряженного аккумулятора

   При проведении КТЦ контролируют изменение плотности электролита и время завершения второго этапа. По его величине судят о степени износа пластин, длительности оставшегося ресурса. Зарядные устройства для щелочных батарей можно применять менее сложных конструкций, ибо такие источники тока не так чувствительны к режимам недостаточной зарядки и перезаряда.

   В начале технологического процесса зарядки рекомендуется поддерживать ток на максимально допустимом значении, а затем снижать его величину до минимальной для окончательного завершения физико-химических реакций, осуществляющих восстановление емкости. Даже в этом случае требуется контролировать температуру электролита, вводить поправки на окружающую среду.

   Полное завершение цикла зарядки свинцовых кислотных аккумуляторов контролируют по:

• восстановлению напряжения на каждой банке 2,5÷2,6 вольта
• достижению максимальной плотности электролита, которая перестает изменяться
• образованию бурного газовыделения, когда электролит начинает «закипать»
• достижению емкости батареи, превышающей на 15÷20% величины, отданной при разряде

Зарядные устройства для аккумуляторов и формы токов для них

   Условие зарядки аккумулятора состоит в том, что на его пластины должно подводиться напряжение, создающее ток во внутренней цепи определенного направления. Он может:

1. иметь постоянную величину
2. или изменяться во времени по определенному закону

   В первом случае физико-химические процессы внутренней цепи идут неизменно, а во втором — по предлагаемым алгоритмам с цикличным нарастанием и затуханием, создающим колебательные воздействия на анионы и катионы. Последний вариант технологии применяется для борьбы с сульфатацией пластин.

Принципы создания схем для зарядных устройств

   Для питания оборудования зарядных устройств обычно используется однофазная сеть 220 вольт. Это напряжение преобразуется в безопасное пониженное, которое прикладывается на входные клеммы аккумулятора через различные электронные и полупроводниковые детали.

   Существует три схемы преобразования промышленного синусоидального напряжения в зарядных устройствах за счет:

1. использования электромеханических трансформаторов напряжения, работающих по принципу электромагнитной индукции
2. применения электронных трансформаторов
3. без использования трансформаторных устройств, основанных на делителях напряжения

   Технически возможно инверторное преобразование напряжения, которое стало широко применяться для инверторных сварочных аппаратов, частотных преобразователей, осуществляющих управление электродвигателями. Но, для зарядки аккумуляторов это довольно дорогое оборудование.

Зарядные устройства для аккумуляторов, схемы с трансформаторным разделением

   Электромагнитный принцип передачи электрической энергии из первичной обмотки 220 вольт во вторичную полностью обеспечивает отделение потенциалов питающей цепи от потребляемой, исключает попадание ее на аккумулятор и повреждение при возникновении неисправностей изоляции. Этот метод наиболее безопасен.

   Схемы силовых частей устройств с трансформатором имеют много разных разработок. Рассмотрим три принципа создания разных токов силовой части от зарядных устройств за счет использования:

1. диодного моста со сглаживающим пульсации конденсатором
2. диодного моста без сглаживания пульсаций
3. одиночного диода, срезающего отрицательную полуволну

   Каждая из этих схем может применяться самостоятельно, но, обычно одна из них является основой, базой для создания другой, более удобной для эксплуатации и управления по величине выходного тока. Применение комплектов силовых транзисторов с цепочками управления позволяет уменьшать выходное напряжение на контактах вывода цепи зарядного устройства, что обеспечивает регулировку величин постоянных токов, пропускаемых через подключенные аккумуляторы.

   Эффективно работает схема при замене в диодном мосту двух противоположных диодов тиристорами, одинаково регулирующими силу тока в каждом чередующемся полупериоде. А устранение отрицательных полугармоник возложено на оставшиеся силовые диоды.

   Для третьего варианта, замена единичного диода полупроводниковым тиристором с отдельной электронной схемой для управляющего электрода, позволяет уменьшать импульсы тока за счет более позднего их открытия, что тоже используется для различных способов зарядки аккумуляторов.

   Среди автолюбителей пользуются популярностью устройства, позволяющие не только заряжать аккумуляторы, но еще и использовать энергию питающей сети 220 вольт для параллельного подключения ее к запуску двигателя автомобиля. Их называют пусковыми или пускозарядными. Они обладают еще более сложной электронной и силовой схемой.

Схемы с электронным трансформатором

   Такие устройства выпускаются производителями для питания галогенных ламп напряжением 24 или 12 вольт. Они стоят относительно дёшево. Отдельные энтузиасты пытаются подключить их для зарядки маломощных аккумуляторов. Однако, эта технология широко не отработана, имеет существенные недостатки.

Схемы зарядных устройств без трансформаторного разделения

   При последовательном подключении нескольких нагрузок к источнику тока общее напряжение входа делится по составным участкам. За счет этого способа работают делители, создающие понижение напряжения до определённой величины на рабочем элементе.

   На этом принципе создаются многочисленные зарядные устройства с резистивно-емкостными сопротивлениями для маломощных аккумуляторов. Благодаря маленьким габаритам составных деталей их встраивают непосредственно внутрь фонарика. Внутренняя электрическая схема полностью помещена в заводской изолированный корпус, исключающий контакт человека с потенциалом сети при зарядке.

   Этот же принцип пытаются реализовать многочисленные экспериментаторы для зарядки автомобильных аккумуляторов, предлагая схему подключения от бытовой сети через конденсаторную сборку или лампочку накаливания мощностью в 150 ватт и силовой диод, пропускающий импульсы тока одной полярности.

   Подобные конструкции можно встретить на сайтах мастеров «сделай сам», расхваливающих простоту схемы, дешевизну деталей, возможность восстановления емкости разряженного аккумулятора.

Но, они молчат о том, что:

• открытая проводка 220 представляет опасность для жизни человека
• нить накала лампы под напряжением нагревается, меняет свое сопротивление по закону, неблагоприятному для прохождения оптимальных токов через аккумулятор

   При включении под нагрузку через холодную нить и всю последовательно подключенную цепочку проходят очень большие токи. Кроме того, завершать зарядку следует маленькими токами, что тоже не выполняется. Поэтому аккумулятор, подвергшийся нескольким сериям подобных циклов, быстро теряет свою емкость и работоспособность.

   Наш совет: не пользуйтесь этим методом!

   Зарядные устройства для аккумуляторов создаются для работы с определёнными типами аккумуляторов, учитывают их характеристики и условия восстановления емкости. При использовании универсальных, многофункциональных приборов следует выбирать тот режим заряда, который оптимально подходит конкретному аккумулятору.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Как работает автомобильный аккумулятор 🚩 аккумулятор принцип работы 🚩 Запчасти и аксессуары

Устройство аккумулятора

Автомобильный аккумулятор или аккумуляторная батарея (АКБ) обычно состоит из 6 элементов. Общее напряжение АКБ — 12 вольт. Соответственно каждый элемент вырабатывает по 2 вольта.

Каждый элемент аккумулятора это свинцовая пластина, которая покрыта специальным активным веществом.

В аккумуляторе есть отрицательные и положительные пластины. Разница между ними заключается в веществе, которым они покрыты. Положительные обычно покрываются двуокисью свинца, а отрицательные мелкопористым или губчатым свинцом.

Ёмкость аккумуляторной батареи заполнена специальным электролитом на основе серной кислоты. Свинцовые элементы погружены в этот электролит.

Работа аккумулятора

Когда к АКБ подключают какую-либо нагрузку, она начинает вырабатывать электрический ток. Происходит это в результате химической реакции между серной кислотой и активным веществом, которым покрыты пластины.

В процессе химической реакции электролитический раствор становится менее концентрированным, а на пластинах выпадает в осадок соль, а именно, сульфат свинца.

Чем больше соли осело на пластинах и чем меньше концентрация электролита, тем меньший электрический ток вырабатывает аккумулятор. Чтобы восстановить его нормальную работу, аккумулятор необходимо подключить к зарядному устройству.

Когда аккумулятор заряжается химическая реакция проходит в обратном направлении. Соль растворяется в электролите, что возвращает его концентрацию, а активное вещество на пластинах восстанавливается.

После зарядки АКБ возвращает свою способность вырабатывать электрический ток.

Выход из строя аккумуляторной батареи

В принципе, в аккумуляторе нет элементов, которые могли бы сломаться. Обычно его неисправности связаны не с его собственными дефектами, а с малым зарядом.

Аккумулятор быстро разряжается, если на нем имеются дополнительные нагрузки во время стоянки: оставленные включенными габариты или автомагнитола, ток утечки, который является частым явлением на старых автомобилях.

Сама АКБ в процессе службы, конечно же, изнашивается. Рано или поздно пластины подвергаются коррозии, активное покрытие на них обедняется, происходит истощение электролита.

Когда аккумулятор находится долгое время в разряженном состоянии, износ его элементов происходит намного быстрее.

Для увеличения срока службы аккумулятора его всегда необходимо поддерживать в заряженном состоянии.

Наибольший износ аккумуляторных батарей происходит при воздействии высоких температур, то есть летом, однако сказывается этот износ только в зимнее время.

Для чего нужны аккумуляторы? Применение аккумуляторов :: SYL.ru

Аккумуляторы – это устройства, с помощью которых можно хранить энергию в химической форме, а затем использовать как электричество. Они работают потому, что разные металлы в кислотном растворе способны вырабатывать электроэнергию. В данной статье мы рассмотрим применение аккумуляторов.

Что это такое?

Само слово имеет латинское происхождение и означает «собирать». В электротехнике таким термином называют устройство, способное накапливать энергию. Именно это и есть основное применение аккумуляторов – накопление и последующее применение электрической энергии. Есть несколько основных характеристик такого прибора – ток саморазряда, емкость и внутреннее сопротивление.

Емкость

Емкостью называется количество энергии, которой обладает заряженный полностью аккумулятор. Это наиболее важный параметр, чем он больше – тем дольше сможет работать прибор без подзарядки. Емкость измеряется в миллиампер-часах. В процессе эксплуатации этот параметр обычно уменьшается в зависимости от некоторых факторов: срока и условий использования, качества обслуживания и тому подобное.

Сопротивление внутреннее

Это еще один крайне важный параметр, который измеряется в миллиомах и зависит от возраста, условий эксплуатации, емкости и электрохимического состава накопителя. Если эта характеристика становится выше необходимой нормы, то время работы прибора существенно уменьшается, он разряжается быстрее и функционирует менее качественно. Применение аккумуляторов в быту требует тщательного и своевременного контроля этого параметра.

Саморазряд

Этим термином именуется постепенная потеря запасенной энергии после зарядки. Такое явление возможно для любых типов накопителей. Этот процесс влияет также и на срок службы устройства, характеризующийся циклами разряда и зарядки, которые он выдерживает без ухудшения основных параметров.

Свинцовый накопитель

В таких приборах реагентами служат свинец и его диоксид, а электролитом является серная кислота. Аккумуляторы автомобильные применяют для стартера – с их помощью производится запуск двигателя внутреннего сгорания и электрическое обеспечение работы машины. В качестве недостатка можно назвать плохую сохранность заряда. Используют их также на телефонных станциях, в системах телекоммуникации, в качестве аварийных источников тока, для электромобилей, подъемников, электрокаров, аварийного освещения.

Никель-кадмиевый накопитель

В данном виде рассматриваемого устройства реагентами служат кадмий и гидроксид никеля. Применение аккумуляторов никель-кадмиевых достаточно широко: это и питание электровозов, и средства связи, и запуск дизелей, и старт двигателей самолетов, и заряд электронных приборов. Есть несколько основных видов таких устройств: негерметичные (со спеченными или ламельными электродами) и герметичные. К плюсам можно отнести высокий ресурс до отказа и большую устойчивость к аварийным и поставарийным режимам.

Никель-железный накопитель

В этом устройстве используется вместо кадмия железо. Применение аккумуляторов подобного типа возможно на электрокарах, электровозах и подъемниках, так как они имеют высокий запас механической прочности и длительный срок службы. К недостаткам можно отнести повышенную требовательность к окружающей температуре.

Литий-ионный накопитель

В этом приборе в качестве электрода отрицательного используют углеродистые материалы, в которые внедряют ионы лития. Активный материал электрода положительного – оксид кобальта. Электролит – раствор литиевой соли. Устройство обладает высокой удельной энергией, отличным ресурсом и способностью работать при отрицательных температурах. Применение аккумуляторы литий-ионные нашли в основном в портативных устройствах: ноутбуки, нетбуки, мобильные телефоны и смартфоны.

Как устроен аккумулятор 🚩 Запчасти и аксессуары

В качестве источника энергии в современных автомобилях используются аккумуляторные батареи, предназначенные для электропитания системы зажигания, наружного и внутреннего освещения, а также ряда других систем и устройств, штатно либо опционально устанавливаемых на автомобиле. Конструктивно аккумуляторная батарея состоит из отдельных накапливающих элементов, помещенных в единый герметичный корпус.

Корпус автомобильного аккумулятора изготавливается из полипропилена и состоит из основания и крышки. Крышка фиксируется с помощью специальных зажимов. На крышке корпуса расположены предохранительные клапаны, предназначенные для стравливания газа, который может образоваться в результате химических реакций, вызванных аварийными ситуациями. Аварийный выпуск газа необходим для выравнивания давления внутри корпуса, чтобы не допустить взрыва аккумулятора.

Внутреннее пространство корпуса разбито на отдельные ячейки, в каждой из которых расположен пакет из металлических пластин, чередующихся в зависимости от полярности заряда. В современных аккумуляторах пластины изготовлены из фольги небольшой толщины.

Положительно заряженные пластины контактируют с отрицательно заряженными, а суммарная площадь контактной поверхности определяет максимальную емкость аккумулятора. В зависимости от используемого материала пластин и их покрытий различают свинцовые, никель-кадмиевые, литий-полимерные и другие типы автомобильных аккумуляторов. В современных моделях автомобилей в основном применяются литий-ионные аккумуляторные батареи.

Контактирующие пластины разделены между собой сепараторами, в полостях которых содержится реагент на основе щелочей или кислот. Каждый пакет пластин и размещенных между них сепараторов стянут с помощью бандажа, препятствующего их взаимным перемещениям во время движения автомобиля.

К положительно и отрицательно заряженным пластинам припаяны выводные провода, соединенные с соответствующими токосборниками. К токосборникам подводятся клеммы, с помощью которых выполняется подключение аккумулятора к электрической системе автомобиля либо зарядному устройству.

Некоторые модели автомобильных аккумуляторов могут комплектоваться встроенным инвертором, который предназначен для преобразования постоянного тока в переменный, используемый для работы некоторых систем автомобиля.

Зачем нужны аккумуляторы 🚩 зачем нужен эпхх 🚩 Запчасти и аксессуары

Чтобы автомобиль мог начать движение, его необходимо завести. Для этого нужен ток довольно большого напряжения. В этот момент генератор еще не может его вырабатывать. Поэтому необходимо устройство, накапливающее энергию и затем ее постепенно отдающее. Таким устройством и является автомобильный аккумулятор. Только с его помощью можно получить искру. Как только генератор заработал — аккумулятор становится на зарядку.

Автомобильный аккумулятор служит не только для того, чтобы запустить мотор. В современном автомобиле довольно много устройств, которым требуется электричество. Чем современнее и комфортабельнее машина — тем больше в ней электроприборов, и в дальнейшем количество их будет расти. Осветительные приборы, кондиционеры и стеклоподъемники, как и магнитолы, во время движения работают от генератора электрического тока. Однако всегда ли он может справиться с нагрузкой? При нормальной дорожной ситуации, конечно, должен справляться. Но пробок на трассах становится все больше, поэтому нередко автовладельцу требуется дополнительный источник энергии.

Кроме всего прочего, аккумулятор позволяет не отключать энергопотребляющие устройства, когда двигатель выключен. Например, вы садитесь в автомобиль и включаете освещение. Или вам захотелось послушать музыку в ожидании знакомого, который еще только собирается в поездку. Держать двигатель включенным в такой ситуации нет никакого смысла, соответственно, генератор не работает. Если отказаться от аккумулятора, пользование автомобилем несколько усложнится, потому что для выполнения почти любого действия вам придется заводить мотор.

Потребность в аккумуляторах постоянно растет. Пока еще автомобили с электродвигателями не получили широкого распространения. Однако исследования, равно как и испытания, идут. Одна из главных проблем — увеличение емкости аккумуляторов и возможность быстрой их зарядки. Пока еще недостаточно развита инфраструктура, позволяющая менять накопители электроэнергии на каждой заправочной станции. В электромобиле на аккумуляторах работает практически все. Однако и владельца обычного автомобиля с бензиновым или газовым двигателем накопитель электроэнергии может очень выручить, если генератор выйдет из строя. Очень далеко, конечно, вы на нем не уедете, но добраться до ближайшей станции техобслуживания — задача абсолютно реальная.

При пользовании аккумулятором самое главное — своевременно его заряжать. Нельзя давать ему полностью разряжаться. Иначе столь необходимое вам устройство накопления энергии неизбежно потеряет часть своих качеств.