Pb-Acid акумулаторни електрически батерии; Електроника-днес
Хибридна батерия: Pb-Acid + Ultracapacitor = Ultrabattery
Електрическата батерия е устройство за съхранение
електричество под формата на химическа енергия. Процесът е обратим, така че когато потребителят е свързан към клемите на батерията, химическата енергия се освобождава под формата на електричество. Основната електрическа батерия е батерия за еднократна употреба и не може да се презарежда, като се използва до изчерпване. Вторичната електрическа батерия, наричана още батерия, е акумулаторна. Батерията може да има структура, базирана на една или повече клетки. Големите батерии са съставени от по-малки батерии, които са свързани последователно, за да се получи високо напрежение или са свързани паралелно за разреждане на висок ток. Свързването на няколко батерии последователно или паралелно се извършва при спазване на правилото: батериите трябва да са нови, при първото зареждане и от същия тип (капацитет, напрежение) .
Оловно-киселинните батерии са най-използваните батерии в различни приложения, тъй като са здрави, дават висока мощност или енергия, на разумна цена, в момента се произвеждат в затворени версии, с предпазни клапани и не изискват поддръжка. През 1859 г. френският физик Гастон Планте изобретил практическата версия на Pb-Acid батерията, използвана в автомобилите и до днес. Оловно-киселинните батерии се състоят от поредица от оловни плочи или оловни сплави, потопени в разтвор на сярна киселина и вода. Всяка плоча има решетка, към която е прикрепен активният материал. Оловен оксид е прикрепен към отрицателната плоча като активен материал, а оловото е прикрепен към положителната плоча. Всички отрицателни платки са свързани
заедно на електрода (-) и всички положителни плочи са свързани заедно на електрода (+). Количеството на съхранената енергия е пропорционално на повърхността и проводимостта на електродите. Изследователите на нанотехнологиите са увеличили повърхността повече от 10 пъти с помощта на въглеродни нанотръби (проект, ръководен от Джоел Шиндал, професор по електротехника в MIT - Масачузетски технологичен институт, септември 2009 г.). Един cm2 проводима плоча, когато е покрит с нанотръби, има площ от около. 50 000 cm2, в сравнение с 2 000 cm2 при използване на въглерод в търговския ултракондензатор. Изключително чистите въглеродни нанотръби също са изключително проводими и по този начин изходната мощност трябва да се увеличи спрямо мощността на съществуващите ултракондензатори. Технологията с въглеродни нанотръби допринася за развитието на плоски и гъвкави батерии, от размера на купчината игла до размера на килим, използвайки стандартни електрохимикали и процеса на навиване на паста за направата на електроди (NJIT - Ню Джърси технологичен институт, ноември 2013 г. ). Основните приложения са в областите: автомобил (стартови и задвижващи батерии на електродвигатели, безопасно захранване (в UPS), съхранение на слънчева енергия.
Видове Pb-Acid батерии
Забележка.
Технологията UltraBattery®, изобретена от Организацията за научни и индустриални изследвания на Британската общност (CSIRO), е лицензирана за автомобилни приложения от Furukawa Battery Co Ltd в Япония и Eastern Penn Manufacturing Co. Инк. в Северна Америка. www.ultrabattery.com
Характеристики на акумулаторните батерии въз основа на избора на приложение:
(1) Напрежение на клемата в отворена верига (V)
(2) Напрежение на товарните клеми (V)
(3) Минимално налично напрежение (V)
(4) Капацитет (Ah)
(5) Максимален разряден ток (A)
(6) Брой цикли на разтоварване/товарене
(7) Специфична енергия (Wh/kg)
(8) Очакван експлоатационен живот
(9) Степен на запечатване
(10) Работна позиция
(11) Работен температурен диапазон
(12) Размери, тегло
(13) Изисквания за поддръжка
Други видове акумулаторни батерии
Ако батерията е изключена, зареждането се извършва в 2 стъпки.
След изключване от зарядното устройство, след около 15 минути, 12V батерия, съхранявана при стандартна температура от 20 ° C и без зареждане, има напрежение на клемите, което показва действителното състояние на зареждане: 100% - 12,65V, 75% - 12,45V, 50 % - 12.25V, 25% - 12.05V, 0% - 11.90V. Напрежението на батерията също зависи от температурата.
Забележка. Ако батерията е изключена от зарядното устройство, съхранена или оставена в неизползвано устройство за дълго време, тя ще се разреди (след 2-3 месеца) дори без зареждане. Батериите на дълго паркираните превозни средства (автомобили, лодки и др.) Трябва да се поддържат с плаващ заряд, което може да се направи с малък слънчев панел като фотоволтаичен генератор (под 4W), постоянно свързан към акумулатора чрез запалката.
Стъпка 3. Плаващ заряд: Ако батерията остане прикрепена към зарядното устройство, превключете на плаващ заряд.
Зарядното напрежение е намалено между 13.0V и 13.8V и остава постоянно, докато токът е намален под 10% от капацитета на батерията. Този режим може да се използва за поддържане на напълно заредена батерия за дълго време.
Зареждането с 8 стъпки е оптимизирано зареждане. В стъпка 1 се прилага текущо импулсно зареждане, за да се възстановят химичните свойства на дълго неизползвана батерия (десулфатизация). След стъпки 2, 3, 4 (насипно състояние, постоянен ток, постоянно напрежение - специфично за зареждане в 3 стъпки) преминаваме към етап 5 от анализа, при който след 2 минути зареждане състоянието на батерията се определя чрез измерване на вариацията на напрежението. Например. на 12V батерия, ако напрежението е под 12,6V след 2 минути, преминете към етап 6 на възстановяване, като приложите високо напрежение (Vboost = 14,4V). Стъпка 7 е да доведете до 100% натоварване (плаващо ниво). Стъпка 8 е поддръжка. От 8-стъпковото зареждане произлиза оптимизираното 5-стъпково зареждане.
Специална бележка.
Батериите с електроди от калциево-оловни сплави са по-устойчиви на вибрации и удари, но добавянето на калций към сплавта увеличава напрежението, при което водородният газ се появява с около 0.4V, съответно се увеличава от 14.4V на 14.8V. Това означава, че зареждащото напрежение трябва да бъде увеличено до 14.8V, но истинският проблем съществува в автомобилните приложения, където напрежението, дадено от алтернатор, е зададено на 14.4V. Замяната на Pb-Acid батерии с нови Pb-Calcium-Acid или Pb-Silver-Calcium-Acid батерии, напрежението 14.4V в настоящата система за зареждане на автомобили може да не е достатъчно за пълно зареждане на батерията. Оказва се, че батерията ще остане в постоянно състояние на разреждане и това ще доведе до сулфатиране на батерията и възможност за разслояване на течния електролит. В крайна сметка батерията няма да осигури посочения максимален ток, нито капацитета на Ah, на който се основава приложението. Оттук и възприятието на потребителите, че: батериите със съвременни технологии не издържат толкова дълго, колкото е оценено. Причината всъщност е при хронично натоварване.
в. Соларен панел и контролер за зареждане на батерията. Високоефективните системи за зареждане могат да бъдат постигнати чрез комбинация от контролера на слънчевия заряд Steca Tarom (за хибридни фотоволтаични системи) с горивна клетка Steca EFOY Pro като резервен генератор в зони без достъп до електрическата мрежа. Синусоидалните инвертори Meanwell TN-1500 и TN-3500 също имат функцията за зареждане на Pb-Acid батерии от променливотоковото захранване (100Ah - 400Ah батерии: 12V/24V/48V зареждане при 25A/12A/6A) или от слънчевия панел (25V/45V/75V, макс. 30A).
д. USB 2.0 портове, които осигуряват 500mA, а USB 3.0 осигурява 900mA от компютър източник. В много компютри за USB 2.0 ограничението е до общия ток от 500mA, сумиран за всички портове в компютъра. От 2010 г. текущите ограничения са увеличени за USB портове, които откриват и зареждат батерии, като са възможни високоскоростни комуникации едновременно с подаване на ток от 1,5 А (максимум 5 А).
• Профил 1: 5V @ 2.0A
• Профил 2: 5V @ 2.0A или 12v @ 1.5A
• Профил 3: 5V @ 2.0A, 12V @ 3A
• Профил 4: 5V @ 2.0A, 12V или 20V @ 3A
• Профил 5: 5V @ 2.0A, 12V или 20V @ 5A
е. Прехвърляне на зареждаща мощност чрез магнитно или електрическо поле (безжично). Прехвърлянето се основава на закона на Фарадей за индукцията, като се свързва или чрез променливо магнитно поле между две намотки, или чрез променливо електрическо поле между плочите на кондензатор. Импулсите на захранването, излъчвани от източника на захранване, се получават от близкия потребител, след което се коригират и кондиционират, за да се получи постоянна енергия за зареждане на батерии в преносими устройства с ниска мощност (5 ... 10W).
Избор на зарядно устройство за батерии
Правилното зареждане се извършва при постоянен ток, поетапно, контролирайки напрежението и температурата на батерията, за да се увеличи максимално капацитетът и живота на батерията. Много приложения изискват използването на батерията за захранване на потребител и в същото време да се гарантира, че батерията се зарежда (например зареждане от слънчев панел или горивна клетка на устройство, работещо в полето). Следователно зарядното устройство може също да включва наблюдение на функционалността на веригата, от която се захранва, за да я разреди към батерията.
PB-600 Meanwell, зарядно устройство от 600 W, на 2/3/8 степени за Pb-Acid 12V, 24V, 48V батерии. вариации:
PB-600-12, изход 14.4V, 0… 40.0A, ефективност 86%
PB-600-24, изход 28.8V, 0 ... 21.0A, ефективност 87%
PB-600-48, изход 57.6V, 0… 10.5A, ефективност 89%
PB-1000 може да се използва за по-високи токове
Meanwell, зарядно устройство от 1000 W, на 2/3/8 етапа за 12V, 24V, 48V Pb-Acid батерии. вариации:
PB-1000-12, изход 14.4V, 0… 60.0A, ефективност 85%
PB-1000-24, изход 28,8V, 0 ... 34,7A, ефективност 88%
PB-1000-48, изход 57.6V, 0… 17.4A, ефективност 89%
Схемата на приложението, включваща акумулаторна батерия, трябва да бъде изчислена, за да осигури едновременно тока, изискван от потребителя, както и поддържане на батерията в състояние на заряд близо до 100% от капацитета. По принцип батерията изглажда консумацията на енергия. Един такъв случай е захранването на DC/AC инвертор от слънчев панел.
Стационарни зарядни устройства:
серия PB-300/PB-360/PB-360P/PB-600/PB-1000
серия ESC-120/ESP-120/ESC-240/ESP-240 .
Преносими зарядни устройства:
серия PA-120/PB-120/PB-230,
серия GC30B/GC30U/GC30E/GC120/GC160/GC220/GC330
Управлението на натоварването се контролира от микропроцесор. Универсален вход 90… 264Vac, PFC. Защити при: обръщане на полярността, късо съединение, пренапрежение и прегряване (предоставен NTC сензор).
Графиката на зареждане може да се променя, сигнализира се състоянието на дистанционното работно състояние, има дистанционно стартиране/спиране, вентилатор със скорост, контролирана от тока на зареждане, работна температура -20 ... + 60 ° C. Отговаря на стандартите за безопасност и EMC, 3 години гаранция.
Важна забележка.
Батериите могат да експлодират
Това е опасна ситуация, ако възникне една от причините:
1. Късо съединение на батерията. Ако батериите в батерията са късо съединение, захранването ще се освободи бързо. Термичният шок върху плочите на стара батерия ги разчупва и късо съединение. Електролитът ще заври и батерията ще експлодира.
2. Претоварване на батерията. Когато батерията е презаредена, зареждащото напрежение се повишава над обгазяващото напрежение и ще възникне излишък на водород. Газовото напрежение на 12V оловно-киселинна батерия е близо до 14.3V - при стайна температура. Повредената или влошена клетка има по-малко съпротивление от добрите клетки. Така че по-високото напрежение възниква покрай добрите клетки и може да увеличи напрежението над нивото на газовото напрежение. Водородът, получен от това, ще се рекомбинира, ако батериите са запечатани, но понякога водородът може да излезе от оловните батерии с течен електролит, което води до пожар и експлозия, ако възникне искра.
ECAS
ЕЛЕКТРО осигурява доставка и техническа поддръжка за всички видове слънчеви устройства и компоненти: генератори, контролери за зареждане, акумулаторни батерии, инвертори, кабели и съединители, полупроводници (диоди и интегрални схеми, специфични за слънчевото поле), светодиоди и LED осветителни устройства- омраза.
ECAS
ЕЛЕКТРО е оторизиран дистрибутор на продукти MEAN WELL.