Jak se nabíjí baterie? Je obvod tohoto zařízení komplikovaný nebo ne, aby bylo možné vyrobit zařízení vlastníma rukama? Liší se zásadně nabíječka autobaterií od té, která se používá u mobilních telefonů? Pokusíme se odpovědět na všechny otázky položené dále v článku.
Obecné informace
Baterie hraje velmi důležitou roli ve fungování zařízení, jednotek a mechanismů, které ke svému provozu vyžadují elektřinu. Takže ve vozidlech pomáhá nastartovat motor auta. A v mobilních telefonech nám baterie umožňují telefonovat.
Nabíjení baterie, schéma a principy fungování tohoto zařízení jsou zohledněny i ve školním kurzu fyziky. Ale bohužel, v době vydání bylo mnoho z těchto znalostí zapomenuto. Spěcháme proto připomenout, že činnost baterie je založena na principu vzniku rozdílu napětí (potenciálů) mezi dvěma deskami, které jsou speciálně ponořeny do roztoku elektrolytu.
První baterie byly měděno-zinkové. Ale od té doby se výrazně zlepšily a modernizovaly.
Jak to fungujebaterie
Jediným viditelným prvkem jakéhokoli zařízení je pouzdro. Zajišťuje obecnost a integritu designu. Je třeba poznamenat, že název "baterie" lze plně použít pouze pro jeden článek baterie (nazývají se také banky) a ve stejné standardní 12V autobaterii je jich pouze šest.
Zpět k tělu. Podléhá přísným požadavkům. Takže by to mělo být:
- odolné vůči agresivním chemikáliím;
- schopný odolat velkým výkyvům teplot;
- s dobrou odolností vůči vibracím.
Všechny tyto požadavky splňuje moderní syntetický materiál - polypropylen. Podrobnější rozdíly by měly být zvýrazněny pouze při práci s konkrétními vzorky.
Funkční princip
Vezměme si jako příklad olověné baterie.
Při zatížení terminálu začne docházet k chemické reakci, která je doprovázena uvolněním elektřiny. Časem se baterie vybije. Jak se zotavuje? Existuje jednoduchý obvod?
Nabíjení baterie není obtížné. Je nutné provést opačný proces - na svorky je přivedena elektřina, dochází opět k chemickým reakcím (obnoví se čisté olovo), což umožní použití baterie v budoucnu.
Během nabíjení se také zvyšuje hustotaelektrolyt. Baterie tak obnoví své původní vlastnosti. Čím lepší technologie a materiály použité při výrobě, tím více cyklů nabíjení/vybíjení baterie vydrží.
Jaké jsou nabíjecí obvody baterie
Klasické zařízení se skládá z usměrňovače a transformátoru. Pokud vezmeme v úvahu všechny stejné autobaterie s napětím 12 V, pak nabíjení pro ně má konstantní proud asi 14 V.
Proč je to tak? Toto napětí je nutné k tomu, aby proud mohl protékat vybitou autobaterií. Pokud má sám 12 V, pak mu zařízení o stejném výkonu nepomůže, proto berou vyšší hodnoty. Ve všem ale potřebujete znát míru: pokud příliš nadhodnotíte napětí, nepříznivě to ovlivní životnost zařízení.
Pokud si tedy chcete vyrobit zařízení vlastníma rukama, je nutné, aby auta hledala vhodná schémata nabíjení autobaterií. Totéž platí pro další technologie. Pokud potřebujete nabíjecí obvod lithium-iontové baterie, potřebujete 4V zařízení a nic víc.
Proces obnovy
Řekněme, že máte obvod pro nabíjení baterie z generátoru, podle kterého bylo zařízení sestaveno. Baterie je připojena a okamžitě se spustí proces obnovy. S jeho prouděním se zvýší vnitřní odpor zařízení. Spolu s tím klesne nabíjecí proud.
Když se napětí blíží maximální možné hodnotěhodnotu, pak tento proces prakticky vůbec neprobíhá. A to znamená, že se zařízení úspěšně nabilo a lze jej vypnout.
Technologická doporučení
Je nutné zajistit, aby proud baterie dosahoval pouze 10 % její kapacity. Navíc se nedoporučuje tento ukazatel překračovat ani snižovat. Pokud se tedy budete držet první cesty, elektrolyt se začne odpařovat, což výrazně ovlivní maximální kapacitu a životnost baterie. Na druhé cestě nenastanou potřebné procesy v požadované intenzitě, díky čemuž budou negativní procesy pokračovat, i když v poněkud menší míře.
Nabíjení
Popsané zařízení lze zakoupit nebo sestavit ručně. Pro druhou možnost potřebujeme elektrické obvody pro nabíjení baterií. Volba technologie, kterou to bude provedeno, by měla záviset na tom, které baterie jsou cílem. Budete potřebovat následující součásti:
- Omezovač proudu (navržený na předřadných kondenzátorech a transformátoru). Čím většího indikátoru lze dosáhnout, tím větší bude velikost proudu. Obecně by to mělo stačit, aby nabíjení fungovalo. Spolehlivost tohoto zařízení je ale velmi nízká. Pokud tedy přerušíte kontakty nebo něco spletete, dojde k selhání transformátoru i kondenzátorů.
- Ochrana v případě připojení "špatných" pólů. Chcete-li to provést, můžete navrhnout relé. Ano, podmíněnéna bázi diody. Pokud si pletete plus a mínus, pak to neprojde proudem. A protože je k němu připojeno relé, bude bez napětí. Navíc můžete tento obvod použít se zařízením na bázi tyristorů i tranzistorů. Musí být připojen k přerušení vodičů, pomocí kterých je samotné nabíjení připojeno k baterii.
- Automatický, který by měl mít nabíjení baterie. Obvod v tomto případě musí zajistit, že zařízení bude fungovat pouze tehdy, když je to skutečně potřeba. K tomu se pomocí odporů mění práh odezvy řídící diody. 12V baterie jsou považovány za plné, když je jejich napětí v rozmezí 12,8 V. Proto je tento údaj pro tento obvod žádoucí.
Závěr
Podívali jsme se tedy na to, co znamená nabíjení baterie. Obvod tohoto zařízení lze vyrobit na jedné desce, ale je třeba poznamenat, že je to poměrně obtížné. Proto jsou vyrobeny vícevrstvé.
V rámci tohoto článku vám byly předloženy různé schematické diagramy, které jasně ukazují, jak se baterie ve skutečnosti nabíjejí. Musíte však pochopit, že toto jsou pouze obecné obrázky a podrobnější obrázky s indikacemi probíhajících chemických reakcí jsou pro každý typ baterie speciální.
