Nabíjateľné elektrické batérie s kyselinou Pb; Elektronika - dnes
Hybridná batéria: Pb-Acid + Ultracapacitor = Ultrabattery
Elektrická batéria je úložné zariadenie
elektrina vo forme chemickej energie. Tento proces je reverzibilný, takže keď je spotrebiteľ pripojený k pólom batérie, chemická energia sa uvoľňuje vo forme elektriny. Primárna elektrická batéria je batéria na jedno použitie, ktorú je možné nabíjať až po vybití. Sekundárna elektrická batéria, ktorá sa tiež nazýva batéria, je nabíjateľná. Batéria môže mať štruktúru založenú na jednom alebo viacerých článkoch. Veľké batérie sú tvorené menšími batériami, ktoré sú zapojené do série za účelom dosiahnutia vysokého napätia alebo sú paralelne zapojené za účelom vybitia vysokého prúdu. Zapojenie viacerých batérií do série alebo do paralelného zapojenia sa deje pri dodržaní pravidla: batérie sú nové, na prvé nabitie a rovnakého typu (kapacita, napätie) .
Olovené batérie sú najpoužívanejšie batérie v rôznych aplikáciách, pretože sú robustné, poskytujú vysoký výkon alebo energiu za rozumnú cenu a v súčasnosti sa vyrábajú v uzavretých verziách s bezpečnostnými ventilmi a nevyžadujú žiadnu údržbu. V roku 1859 francúzsky fyzik Gaston Plante vynašiel praktickú verziu batérie Pb-Acid používanú vo vozidlách dodnes. Olovené batérie pozostávajú z radu doštičiek na báze olova alebo zliatin na báze olova ponorených v roztoku kyseliny sírovej a vody. Každá doska má mriežku, ku ktorej je pripojený aktívny materiál. Oxid olovnatý je pripojený k negatívnej doštičke ako aktívny materiál a olovo je pripojené k pozitívnej doštičke. Všetky negatívne dosky sú spojené
spolu na elektróde (-) a všetky kladné platne sú navzájom spojené na elektróde (+). Množstvo akumulovanej energie je úmerné povrchu a vodivosti elektród. Vedci v oblasti nanotechnológií zväčšili povrchovú plochu pomocou uhlíkových nanorúrok viac ako 10-krát (projekt pod vedením Joela Schindalla, profesora elektrotechniky na MIT - Massachusetts Institute of Technology, september 2009). Jeden cm2 vodivej platne, ak je pokrytý nanorúrkami, má plochu cca. 50 000 cm2, v porovnaní s 2 000 cm2 s použitím uhlíka v komerčnom ultrakondenzátore. Extrémne čisté uhlíkové nanorúrky sú tiež mimoriadne vodivé, a preto by sa mal výstupný výkon zvyšovať v porovnaní s výkonom existujúcich ultrakondenzátorov. Technológia uhlíkových nanorúrok prispieva k vývoju plochých a flexibilných batérií od veľkosti ihlového lôžka po veľkosť koberca pomocou štandardných elektrochemikálií a procesu valcovania pasty na výrobu elektród (NJIT - New Jersey Institute of Technology, november 2013. ). Základné použitie je v týchto oblastiach: auto (štartovacie a hnacie batérie elektromotorov, bezpečnostný zdroj energie (v UPS), solárna energia).
Typy Pb-kyselinových batérií
Poznámka.
Technológia UltraBattery®, ktorú vynašla Organizácia pre vedecký a priemyselný výskum Commonwealthu (CSIRO), bola licencovaná pre automobilové aplikácie vo Furukawa Battery Co Ltd v Japonsku a spoločnosti Eastern Penn Manufacturing Co. Inc. v Severnej Amerike. www.ultrabattery.com
Charakteristiky nabíjateľných batérií založené na výbere aplikácie:
(1) Napätie svorky otvoreného obvodu (V)
(2) Napätie na svorkách záťaže (V)
(3) Minimálne dostupné napätie (V)
(4) Kapacita (Ah)
(5) Maximálny vybíjací prúd (A)
(6) Počet cyklov vykládky/nakládky
(7) Špecifická energia (Wh/kg)
(8) Odhadovaná životnosť
(9) Stupeň utesnenia
(10) Pracovná poloha
(11) Rozsah pracovných teplôt
(12) Rozmery, hmotnosť
(13) Požiadavky na údržbu
Iné typy nabíjateľných batérií
Ak je batéria odpojená, nabíjanie sa uskutoční v 2 krokoch.
Po odpojení od nabíjačky, asi po 15 minútach, má 12V batéria uskladnená pri štandardnej teplote 20 ° C a bez nabíjania napätie na svorkách, ktoré indikuje skutočný stav nabitia: 100% - 12,65 V, 75% - 12,45 V, 50 % - 12,25 V, 25% - 12,05 V, 0% - 11,90 V. Napätie batérie závisí aj od teploty.
Poznámka. Ak je batéria odpojená od nabíjačky, uskladnená alebo ponechaná v nepoužívanom prístroji dlhší čas, vybije sa (za 2 - 3 mesiace) aj bez nabitia. Batérie v dlho odstavených vozidlách (autá, člny atď.) Musia byť udržiavané na nabitú energiu, ktorú je možné dosiahnuť pomocou malého solárneho panelu ako fotovoltaického generátora (menej ako 4 W), ktorý je trvale pripojený k batérii pomocou zapaľovača cigariet.
Krok 3. Plávajúci náboj: Ak batéria zostáva pripojená k nabíjačke, prepnite na nabíjaciu nabíjačku.
Nabíjacie napätie sa zníži medzi 13,0 V a 13,8 V a zostane konštantné, zatiaľ čo prúd sa zníži pod 10% kapacity batérie. Tento režim je možné použiť na dlhodobé udržanie plne nabitej batérie.
8-krokové načítanie je optimalizované načítanie. V kroku 1 sa použije súčasné impulzné nabíjanie na obnovenie chemických vlastností dlho nepoužívanej batérie (desulfatácia). Po krokoch 2, 3, 4 (hromadný prúd, konštantný prúd, konštantné napätie - špecifické pre nabíjanie v 3 krokoch) sa presunieme do fázy 5 analýzy, v ktorej sa po 2 minútach nabíjania určí stav batérie meraním zmeny napätia. Napríklad. na 12 V batérii, ak je napätie po 2 minútach nižšie ako 12,6 V, pokračujte krokom 6 obnovy pomocou vysokého napätia (Vboost = 14,4 V). Krok 7 je dosiahnuť 100% zaťaženie (plávajúca úroveň). Krok 8 je údržba. Z 8-stupňového zaťaženia sa odvodzuje optimalizované 5-stupňové zaťaženie.
Osobitná poznámka.
Batérie s elektródami zo zliatiny vápnika a olova sú odolnejšie voči vibráciám a nárazom, ale pridaním vápnika do zliatiny sa zvyšuje napätie, pri ktorom dochádza k vzniku plynného vodíka, asi o 0,4 V, respektíve sa zvyšuje zo 14,4 V na 14,8 V. To znamená, že nabíjacie napätie by sa malo zvýšiť na 14,8 V, ale skutočný problém existuje v aplikáciách pre automobily, kde je napätie dané alternátorom nastavené na 14,4V. Pri výmene batérií Pb-Acid za nové batérie Pb-Calcium-Acid alebo Pb-Silver-Calcium-Acid nemusí byť napätie 14,4 V v súčasnom systéme nabíjania automobilu dostatočné na úplné nabitie batérie. Ukazuje sa, že batéria zostane v permanentnom stave vybitia, čo povedie k sulfatácii batérie a možnosti stratifikácie tekutého elektrolytu. Batéria nakoniec neposkytne uvedený maximálny prúd ani kapacitu Ah, na ktorej je aplikácia založená. Preto vníma používateľov, že: batérie s modernými technológiami nevydržia tak dlho, ako sa odhaduje. Príčina je v skutočnosti pod chronickým zaťažením.
c) Solárny panel a regulátor nabíjania batérie. Vysoko výkonné nabíjacie systémy je možné dosiahnuť kombináciou solárneho regulátora nabíjania Steca Tarom (pre hybridné fotovoltaické systémy) so spaľovacím článkom Steca EFOY Pro ako záložným generátorom v oblastiach bez prístupu k elektrickej sieti. Sínusové meniče Meanwell TN-1500 a TN-3500 majú tiež funkciu nabíjania Pb-kyselinových batérií zo siete (100Ah - 400Ah batérie: 12V/24V/48V nabíjanie pri 25A/12A/6A) alebo zo solárneho panelu (25V)/45 V/75 V, max. 30 A).
e) USB 2.0 porty, ktoré poskytujú 500 mA a USB 3.0, poskytujú 900 mA z PC zdroja. V mnohých počítačoch s rozhraním USB 2.0 je obmedzené na celkový prúd 500 mA, sčítaný pre všetky porty v počítači. Od roku 2010 sa súčasné limity zvýšili pre USB porty, ktoré detekujú a nabíjajú batérie, čo umožňuje vysokorýchlostnú komunikáciu súčasne s dodávkou prúdu 1,5 A (maximálne 5 A).
• Profil 1: 5V @ 2,0A
• Profil 2: 5V @ 2,0A alebo 12v @ 1,5A
• Profil 3: 5V @ 2,0A, 12V @ 3A
• Profil 4: 5V @ 2,0A, 12V alebo 20V @ 3A
• Profil 5: 5V @ 2,0A, 12V alebo 20V @ 5A
f) Prenos nabíjacej energie pomocou magnetického alebo elektrického poľa (bezdrôtový). Prenos je založený na Faradayovom zákone indukcie, ktorý vytvára väzbu buď prostredníctvom premenného magnetického poľa medzi dvoma cievkami, alebo prostredníctvom premenlivého elektrického poľa medzi doskami kondenzátora. Silové impulzy emitované zdrojom energie prijíma blízky spotrebiteľ, potom sú usmernené a kondicionované tak, aby produkovali jednosmerný prúd na nabíjanie batérií v prenosných zariadeniach s nízkym výkonom (5… 10 W).
Výber nabíjačky batérií
Správne nabíjanie sa vykonáva pri konštantnom prúde, postupne, riadiacich napätie a teplotu batérie, aby sa maximalizovala kapacita a životnosť batérie. Mnoho aplikácií vyžaduje použitie batérie na napájanie spotrebiteľa a súčasne zaistenie nabitia batérie (napr. Nabíjanie pomocou solárneho panelu alebo palivového článku zariadenia pracujúceho v teréne). Preto nabíjačka môže obsahovať aj sledovanie funkčnosti obvodu, z ktorého odoberá energiu na jeho vybitie k batérii.
PB-600 Meanwell, 600 W nabíjačka, v 2/3/8 stupňoch pre Pb-Acid 12V, 24V, 48V batérie. variácie:
PB-600-12, výstup 14,4 V, 0… 40,0 A, účinnosť 86%
PB-600-24, výstup 28,8 V, 0… 21,0 A, účinnosť 87%
PB-600-48, výstup 57,6 V, 0… 10,5 A, účinnosť 89%
PB-1000 je možné použiť pre vyššie prúdy
Meanwell, 1000 W nabíjačka, v 2/3/8 stupňoch pre 12V, 24V, 48V Pb-kyselinové batérie. variácie:
PB-1000-12, výstup 14,4 V, 0… 60,0 A, účinnosť 85%
PB-1000-24, výstup 28,8 V, 0… 34,7 A, účinnosť 88%
PB-1000-48, výstup 57,6 V, 0… 17,4 A, účinnosť 89%
Schéma aplikácie, ktorá obsahuje nabíjateľnú batériu, sa musí vypočítať tak, aby sa súčasne zaistil prúd požadovaný spotrebiteľom a zároveň sa udržala batéria v stave nabitia takmer na 100% kapacity. Batéria v podstate vyhladzuje spotrebu energie. Jedným z takýchto prípadov je napájanie DC/AC invertora zo solárneho panelu.
Stacionárne nabíjačky:
vážne PB-300/PB-360/PB-360P/PB-600/PB-1000
vážne ESC-120/ESP-120/ESC-240/ESP-240 .
Prenosné nabíjačky:
vážne PA-120/PB-120/PB-230,
vážne GC30B/GC30U/GC30E/GC120/GC160/GC220/GC330
Správa záťaže je riadená mikroprocesorom. Univerzálny vstup 90… 264 Vac, PFC. Ochrana na: prepólovanie, skrat, prepätie a prehriatie (dodáva sa snímač NTC).
Graf nabíjania je možné meniť, je signalizovaný stav diaľkového ovládania, má diaľkové zapínanie/vypínanie, ventilátor s otáčkami riadenými nabíjacím prúdom, pracovná teplota -20 ... + 60 ° C. Spĺňa bezpečnostné a EMC štandardy, 3 ročná záruka.
Dôležitá poznámka.
Batérie môžu explodovať
Toto je nebezpečná situácia, ak dôjde k jednej z príčin:
1. Skratujte batériu. Ak dôjde k skratu v batériách, energia sa rýchlo uvoľní. Tepelný šok na doskách starej batérie ich rozbije a navzájom skratujú. Elektrolyt bude vrieť a batéria exploduje.
2. Preťaženie batérie. Keď je batéria prebitá, nabíjacie napätie stúpne nad napätie plynovania a dôjde k prebytku vodíka. Napätie plynu olovnatej batérie 12V je pri izbovej teplote blízke 14,3 V. Poškodená alebo zhoršujúca sa bunka má menšiu odolnosť ako dobré bunky. Takže vyššie napätie sa vyskytuje pozdĺž dobrých článkov a môže zvýšiť napätie nad hladinu napätia plynu. Vodík, ktorý sa z neho vyrobí, sa bude rekombinovať, ak sú batérie utesnené, ale niekedy môže vodík uniknúť z olovnatých batérií s tekutým elektrolytom, čo vedie k požiaru a výbuchu, ak sa objaví iskra.
ECAS
ELEKTRO poskytuje dodávku a technickú podporu pre všetky typy solárnych zariadení a komponentov: generátory, regulátory nabíjania, nabíjateľné batérie, invertory, káble a konektory, polovodiče (diódy a integrované obvody špecifické pre solárne pole), LED a osvetľovacie zariadenia LED- nenávisť.
ECAS
ELEKTRO je autorizovaný distribútor produktov MEAN WELL.