|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Fonctionnement des batteries Ni-Cd scellées
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Chargeurs, batteries, cellules galvaniques L'utilisation généralisée des batteries Ni-Cd étanches (disques et cylindriques) a également suscité un grand intérêt pour leur fonctionnement, leurs méthodes et leurs dispositifs de charge. De nombreux articles ont été publiés sur ces sujets, notamment dans le magazine Radio. Ces dernières années, en raison de l'émergence de nouveaux appareils électroménagers alimentés par des batteries rechargeables (AB), l'intérêt pour ce sujet a considérablement augmenté. Cependant, il n'y a pas tellement d'articles sur le fonctionnement des batteries. La raison de cette situation est assez objective : mener des recherches sur le fonctionnement d'AB est une tâche très longue et laborieuse. Et en plein c'est insupportable pour les radioamateurs. Cela, bien sûr, ne signifie pas que les radioamateurs ne doivent pas s'engager dans ce type de travail - juste que les résultats obtenus doivent être pris de manière critique et non généralisés sur la base de résultats uniques. Un exemple typique est la méthode bien connue de charge des batteries avec un courant asymétrique [1, 2]. Tout le monde était bien conscient de ses mérites, une seule chose restait floue - d'où venait-elle, quelle était la source principale. Mais une telle "bagatelle" ne dérangeait évidemment personne, car après deux ou trois publications basées sur cette méthode de chargeurs, on pouvait écrire en toute sécurité: "... comme on le sait, charger des batteries avec un courant asymétrique permet ..." et plus loin dans le texte. Un autre exemple est la méthode Woodbridge, à laquelle on se réfère si souvent. Il a été développé au cours des années où la production de masse de batteries a commencé pour les besoins de l'industrie automobile en développement et les problèmes de leur fonctionnement sont devenus si pertinents qu'ils ont nécessité l'implication de la science. Cette méthodologie a été créée pour des batteries (acides) spécifiques, et la justification de l'élargissement de son champ d'application est inconnue. En d'autres termes, l'utilisation de cette technique pour d'autres batteries n'est pas justifiée. En conséquence, la situation actuelle est devenue si confuse qu'il est devenu tout simplement irréaliste de la comprendre. Ceci est confirmé par des revues consciencieusement menées sur le sujet par certains auteurs et tente de tirer des conclusions pratiques sur sa base - les auteurs ne remarquent même pas les contradictions dans les sources auxquelles ils se réfèrent. Les publications vraiment sérieuses sont beaucoup plus rares, et l'une d'elles est [3]. L'article définit une tâche plus modeste et donc bien réelle - présenter l'expérience accumulée par l'auteur sur ce sujet. Rappelons une fois de plus que l'article est consacré uniquement aux batteries Ni-Cd scellées de production nationale, par conséquent, lors de l'application de toutes ses dispositions à d'autres batteries, la criticité et la prudence doivent être exercées. La principale caractéristique des batteries électriques est la quantité d'énergie qui y est stockée, pour la mesure de laquelle une unité de mesure hors système est généralement utilisée - kWh ou multiples de celle-ci. En pratique, il est plus pratique d'utiliser une autre caractéristique des batteries - la charge qui y est stockée. Elle est communément appelée capacité. Dans le système SI, la charge est mesurée en coulombs (1 C = 1A x 1 s), mais le plus souvent, ils utilisent également une unité de mesure hors système - Ah, et pour les batteries de petite capacité - mAh. Ils sont tellement habitués à ce paramètre qu'ils oublient souvent (ou ne savent pas du tout) que l'indicateur principal d'une batterie est la quantité d'énergie stockée, pas la capacité. La relation entre l'énergie E de la batterie et la capacité C est déterminée par la formule la plus simple: E \uXNUMXd C x Ucp, où Ucp est la tension moyenne de la batterie. Cette expression offre une précision suffisante pour la pratique. Plus précisément, l'énergie est calculée par l'intégrale. La capacité nominale est une valeur typique donnée dans les caractéristiques des batteries. Il est principalement déterminé par la conception de la batterie et la technologie de fabrication. C'est cette dernière raison (plus précisément, la variation technologique dans la fabrication) qui conduit au fait que la capacité des batteries, même dans un lot de production, a une variation qui atteint deux fois ou plus. Dans la littérature, il est parfois indiqué que les AB sont assemblés à partir de batteries de capacités similaires, mais dans des conditions de production de masse, cela est bien sûr tout simplement irréaliste. En URSS, la capacité nominale était souvent déterminée sur la base du principe du "moins que moins", qui offrait une marge permettant au fil du temps "d'augmenter" la capacité des AB 7D-0,1 et d'autres batteries simplement en changeant le numéros sur l'étiquette. Maintenant 7D-0,1 est devenu 7D-0,125. Il est important de noter que la capacité est une valeur multifactorielle, car même pour un cas précis, elle dépend de nombreux paramètres : température ambiante, modes de charge et de décharge, etc. Par conséquent, en ce qui concerne la capacité de la batterie, la méthode de son définitions, car ce n'est qu'en changeant la méthodologie qu'il est facile de "changer" la capacité plusieurs fois. Mais généralement c'est la méthodologie qui n'est pas donnée. Pendant le fonctionnement, la tension de la batterie diminue du maximum au minimum. La tension minimale est la tension à laquelle l'énergie restante (charge) de la batterie est insignifiante et un fonctionnement ultérieur n'est pas pratique, car la tension diminue également fortement (lorsqu'elle est complètement déchargée, elle est égale à zéro). Pour les batteries Ni-Cd, la tension minimale est d'environ 1 V, et cette valeur est un critère clair pour l'achèvement d'une décharge. Ainsi, la zone de travail de la batterie est la plage de tension du maximum au minimum. Dans la zone de travail, l'énergie restante (charge) peut être approximativement déterminée par la tension de la batterie. La tension nominale est la moyenne entre le maximum et le minimum ; c'est lui qui est généralement donné dans les données de référence pour la batterie. Pour les batteries Ni-Cd, cette tension est d'environ 1,2 V. La tension nominale de la batterie, comme toute autre cellule galvanique, est déterminée uniquement par son système électrochimique, c'est-à-dire un couple galvanique et un électrolyte. Il est structurellement ou technologiquement impossible de modifier cette valeur. À la fin de la charge et de l'arrêt du chargeur, la tension de la batterie (UM3) est maximale et est d'environ 1,43 ... 1,45 V. Elle diminue rapidement et après 10 ... 25 minutes atteint une valeur stable de UMP égale à 1,37 . .. 1,39 V. La propagation de ces valeurs est principalement due à l'erreur de mesure, mais une plus grande précision n'est pas requise. Le principal problème dans le fonctionnement des batteries est lié à leur charge et est dû à l'absence d'un critère fiable pour son achèvement. L'utilisation de la tension de la batterie pour cela est inefficace, car elle peut être atteinte avant même qu'elle ne soit complètement chargée. Ce critère a souvent été utilisé dans les conceptions amateurs. Des publications récentes indiquent qu'un critère ne suffit pas, il en faut d'autres, et comme l'un d'eux, ils suggèrent de mesurer la température de la batterie. La température est un paramètre important, car elle vous permet de déterminer où "va" l'électricité - pour la charge ou pour le chauffage, c'est-à-dire qu'elle vous permet de déterminer l'état de la batterie, mais en aucun cas le degré de sa charge. On peut également ajouter que, toutes choses égales par ailleurs, l'influence de la température ambiante se manifestera dans une large mesure. De ce qui précède, on peut tirer une conclusion pas trop réconfortante - il n'existe aujourd'hui aucun critère fiable pour la fin de la charge. Plus précisément, il existe un tel critère, et il sera discuté ci-dessous, mais malgré toute sa simplicité extérieure, sa mise en œuvre est très problématique. L'absence de critères de fin de charge fiables est bien sûr décevante, car elle ne permet pas une charge complète de la batterie. Mais après tout, les batteries sont utilisées avec succès depuis des décennies. Et la première question qui se pose est de savoir combien faut-il vraiment, vraiment, une charge complète ? Dans des conditions réelles, la différence de capacité jusqu'à 15% est pratiquement imperceptible, et c'est beaucoup moins que la variation de capacité pour différents spécimens. Les accumulateurs étanches sont conçus de manière à ce que l'étanchéité soit assurée par la pression du gaz à l'intérieur du boîtier. Lors de la charge, cette pression augmente et si elle atteint la limite d'élasticité du matériau du boîtier, la batterie gonfle. Dans ce cas, les contacts sont rompus, ce qui entraîne une panne complète de la batterie. Pour les batteries à disque, il est parfois possible de restaurer la capacité de travail - elles doivent être comprimées dans un étau (à travers un joint isolant) à leurs dimensions antérieures. Dans les cas les plus graves, les batteries sont ouvertes (explosion silencieuse), et il est impossible de les restaurer. La pression du gaz peut servir de critère fiable de fin de charge, dans tous les cas, elle permet de déterminer la limite au-delà de laquelle la poursuite de la charge devient dangereuse. Mais la mise en œuvre pratique de cette méthode est problématique même pour les batteries de grande capacité, et pour une petite, elle est tout simplement irréaliste. Pendant la décharge, la pression chute et si la tension est inférieure au minimum, elle peut chuter à un niveau qui n'assure pas l'étanchéité, entraînant une fuite d'électrolyte. Entre autres problèmes, l'électrolyte qui fuit shunte les électrodes de la batterie, après quoi, en raison de fuites de surface, le courant d'autodécharge augmente. Le stockage à long terme d'une batterie déchargée l'endommagera. On sait que les batteries qui n'ont pas fonctionné pendant longtemps perdent en capacité et en performance. Vous pouvez les restaurer en plusieurs cycles de charge-décharge. Peu importe comment le faire exactement - le "réveil" se produira dans tous les cas. Au fil du temps, des processus de vieillissement naturels se produisent et les performances de la batterie se détériorent. Les batteries ont généralement une durée de vie de 3 à 5 ans, mais avec une utilisation normale, elles fonctionnent de manière fiable pendant 10 ans ou plus. En pratique, le mode de charge dit standard est le plus courant - 150% de la capacité nominale est "pompée" dans la batterie, la chargeant pendant 15 heures avec un courant de 0,1 C. L'efficacité des batteries, c'est-à-dire le rapport entre l'énergie produite et l'énergie reçue, est très difficile à déterminer pour un certain nombre de raisons, de sorte que cet indicateur n'est généralement pas donné. Pour les petites batteries, elle est généralement insignifiante, puisque les pertes dans le chargeur sont évidemment plus importantes. Il peut être déterminé de manière purement approximative sur la base du mode de charge standard ci-dessus - 0,65 (65%). Le mode standard a fait ses preuves dans la pratique, et il peut être considéré comme une référence. Le chargeur qui le met en oeuvre peut être extrêmement simple et contenir une diode redresseuse et une résistance d'extinction. L'avantage de la méthode est qu'elle est capable de charger même des batteries "à moitié mortes". Cependant, il présente également deux inconvénients importants : un temps de charge long et le danger de surcharge. Certes, ce dernier n'est plus lié à la méthode, mais à la personne - souvent, ils oublient simplement d'éteindre le chargeur à temps. Cette méthode n'a qu'un seul point peu clair - d'où vient ce 0,1C ? Il n'y a pas de réponse claire, et il n'est guère possible d'en obtenir une en raison de la prescription des années, il ne reste donc qu'à supposer qu'un tel régime a été choisi simplement pour des raisons de compromis. Avec un courant de charge inférieur, le temps de charge a augmenté de manière inacceptable (à 0.05C - 30 heures), et avec un plus grand, il était nécessaire d'augmenter la puissance du chargeur et, par conséquent, ses dimensions, son poids et son prix. Des expériences menées par l'auteur avec AB 7D... ont montré que charger avec un courant égal à la capacité de la batterie ne l'endommage pas. Une méthode très intéressante et prometteuse est la méthode de charge des batteries à partir d'une source de tension stable. Pour plus de précision, appelons cela une charge de tension stable (ZSN). Il est possible d'éliminer complètement la surcharge en utilisant la méthode ZSN égale à la tension maximale de la batterie. Certes, on ne sait pas exactement quelle devrait être cette tension: UM3 ou UMP, et pour l'assurance, il vaut mieux prendre le plus petit d'entre eux - UMP. Au début de la charge, le courant est maximum, après un court instant, dans la plupart des cas, il augmente un peu plus (apparemment, la résistance interne de la batterie diminue). Puis, au fur et à mesure que la batterie se charge et que sa tension augmente, le courant diminue et en fin de charge se rapproche asymptotiquement de zéro, plus précisément, du courant d'autodécharge de la batterie. Lors de la charge d'une batterie complètement déchargée, la pointe de courant initiale peut être trop importante et doit être limitée, par exemple, en incluant une résistance de limitation de courant dans le circuit de charge. Le principal inconvénient de cette méthode est qu'elle fournit une charge de 60 ... 70% de la capacité nominale. Par conséquent, il est conseillé de l'utiliser pour les piles de secours, par exemple dans les montres électroniques. Une légère diminution de la capacité de la batterie pour de tels appareils n'est pas significative, il est beaucoup plus important d'assurer son fonctionnement long et fiable. Il est également conseillé d'utiliser cette méthode lorsqu'il est nécessaire de mettre la batterie en état de fonctionnement en 15 ... 20 minutes. La raison pour laquelle ce mode ne charge pas complètement les batteries est assez évidente - il est nécessaire d'augmenter la tension d'alimentation. Dans ce cas, le courant de charge tend asymptotiquement non vers zéro, mais vers une certaine valeur minimale. Cette stabilisation du courant de charge peut essentiellement servir de critère de fin de charge. Il existe un autre critère, plus fiable et facile à mettre en œuvre, celui de réduire le courant de charge à une valeur proche du minimum. Pour la mise en œuvre pratique de la méthode proposée, il est nécessaire de sélectionner expérimentalement le mode de charge pour une batterie particulière : déterminer la tension de charge et le courant de fin de charge. Le schéma d'un chargeur automatique (chargeur) est illustré à la fig. 1. Il vous permet de charger des batteries avec n'importe quel degré de décharge, y compris celles qui sont complètement déchargées. Le temps de charge nominal de AB 7D-0.125, déchargé à 1 V par batterie, est d'environ 1,5 heure.Pour AB avec un degré de décharge inférieur, il est réduit en conséquence. La capacité à laquelle la batterie peut être chargée est approximativement égale à 0,85 ... 0,95 de la valeur nominale. Cela dépend de l'état de la batterie et de la précision du réglage du courant auquel l'appareil est éteint.
Travailler avec le chargeur est extrêmement simple - après avoir connecté l'alimentation et la batterie en cours de chargement, appuyez brièvement sur le bouton SB1. Cela allume le signal LED HL1 et commence la charge. Lorsque la batterie est chargée, l'appareil s'éteint automatiquement, ce qui élimine complètement le risque de surcharge, et le signal LED s'éteint. La base de la mémoire est le régulateur de tension DA1. La valeur exacte de la tension de sortie est définie par la résistance d'accord R9. La diode VD1 empêche la batterie de se décharger après l'arrêt du chargeur. Pour réduire les pertes, une diode Schottky est utilisée, qui a une chute de tension inférieure à celle des diodes au silicium conventionnelles. Un indicateur - LED HL10 - est connecté à la sortie de la mémoire via une résistance de limitation de courant R1. Le condensateur C2 lisse l'ondulation d'une alimentation non stabilisée à l'entrée du stabilisateur et empêche également son auto-excitation. L'unité d'arrêt est un déclencheur monté sur des transistors VT1 et VT2 de structures différentes. Dans l'état initial, après avoir connecté la source d'alimentation et chargé la batterie, le déclencheur est éteint. Pour l'allumer, il suffit d'appuyer brièvement sur le bouton SB1. Cela ouvre le transistor VT1 et son courant de collecteur à travers la résistance R2 ouvre le transistor VT2 - la mémoire commence à fonctionner. Le courant traversant le dispositif crée une chute de tension à travers la résistance R5, qui est alimentée à travers la résistance R6 et le diviseur de tension résistif R3R4 à la base du transistor VT1. La gâchette s'allume et l'appareil continue de fonctionner même après avoir relâché le bouton SB1. "Concurremment" la résistance R5 remplit la fonction de limiteur de courant maximal au début de la charge d'une batterie complètement déchargée. Pendant la charge, la tension sur la batterie augmente, ce qui entraîne une diminution du courant de charge, et lorsqu'elle atteint la valeur minimale définie, la chute de tension aux bornes de la résistance R5 devient insuffisante pour maintenir le déclencheur activé - le chargeur s'éteint et charge s'arrête. La valeur exacte du courant minimum est fixée par la résistance d'accord R4. Le condensateur C1 atténue l'ondulation de tension à travers la résistance R5 qui apparaît lorsque le chargeur est alimenté à partir d'une source d'alimentation non stabilisée. Dans la version de l'auteur, une source non stabilisée de production nationale BPN-12-1 avec une tension de sortie en circuit ouvert de 18 V est utilisée pour alimenter la mémoire. D'autres alimentations, y compris stabilisées, avec une tension de sortie d'environ 15 V (pour alimentations stabilisées, il peut être légèrement inférieur) à un courant d'au moins 0,2 A. L'appareil est monté sur une carte de circuit imprimé en fibre de verre à une face de 1,5 mm d'épaisseur. Le dessin du circuit imprimé est illustré à la fig. 2.
L'appareil utilise des résistances d'accord SPZ-19a. Résistance R5 - MLT-0,5 ou MT-0,5, R2 - MLT-0,25 ou MT-0,25 ; ils sont installés perpendiculairement à la planche. Les autres résistances fixes sont sans plomb pour montage en surface, taille 1206. Elles sont installées du côté des conducteurs imprimés. Condensateurs - K50-35 ou similaires importés. À la place de la diode VD1, vous pouvez utiliser n'importe quelle diode Schottky avec un courant admissible d'au moins 1 A. LED - n'importe laquelle. Bouton SB1 - tout non verrouillable. Le connecteur pour connecter l'alimentation peut également être n'importe lequel - surtout, il doit correspondre au connecteur de l'alimentation. Pour établir, vous aurez besoin d'une résistance variable bobinée d'une résistance de 560 ohms et d'une puissance de 1 W. Elle est connectée à la sortie du chargeur et la résistance est progressivement réduite jusqu'à ce que la gâchette soit bien maintenue après le bouton SB1 est libérée. Avec une résistance accordée R9, la tension de sortie est réglée (elle est mesurée directement à la sortie du stabilisateur) égale à 10,9 V. Il est un peu plus difficile de régler le courant de coupure. Étant donné que le shunt du milliampèremètre introduit une erreur importante dans la mesure du courant de charge, le milliampèremètre doit être connecté à l'entrée de l'appareil. Et bien que dans ce cas, le courant consommé par le chargeur lui-même soit ajouté au courant de charge réel, le résultat est plus précis. Pour ce faire, mesurez le courant à l'entrée de la mémoire en position médiane de la résistance ajustable R4, puis réglez-le sur environ 43 mA. Ces opérations devront être effectuées plusieurs fois jusqu'à ce que le résultat souhaité soit obtenu, car il est impossible de "capter" le courant de coupure à la fois. Un réglage plus précis peut être effectué lors d'un travail direct avec la batterie, après plusieurs cycles de contrôle de charge-décharge. Il est permis de remplacer le stabilisateur KR142EN22 par KR142EN12A ou KR142EN12B. Dans ce cas, la tension d'alimentation du chargeur doit être augmentée à 16 ... 17 V. littérature
Auteur : A. Mezhlumyan, Moscou
Cuir artificiel pour émulation tactile
15.04.2024 Litière pour chat Petgugu Global
15.04.2024 L’attractivité des hommes attentionnés
14.04.2024
▪ L'IA a appris à faire la distinction entre les yeux des vivants et des morts ▪ La science exige des sacrifices ▪ Un transistor en plastique amplifie le signal biochimique ▪ Carburant pour fusée au peroxyde d'hydrogène
▪ section du site Appareils informatiques. Sélection d'articles ▪ article Olympe. Expression populaire ▪ article Remorque pour moto avec side-car. Transport personnel
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page