Okej, jag borde nog veta det, men jag vet inte. För ett skolprojekt måste jag kunna ladda ett 12v batteri från en generator Vad jag sitter fast vid är metoden för hur batterier (allmänt sett) laddas. Är det bara gammal spänning som går in i batteriet? Eller är det något mer?
Kommentarer
- Här ’ är ett bra ställe att börja: batteryuniversity.com/learn
- Wow, det är minst sagt en start. 🙂 tack
Svar
Metoden att ladda ett batteri samtidigt som det är effektivt men utan att göra skada varierar beroende på batterikemi.
Eftersom du har ett” 12V ”batteri, antar jag att det är en blysyra-typ som du hittar i bilar. Blysyra är ganska förlåtande i hur de kan laddas, till skillnad från andra kemier, särskilt vissa typer av litium. Ladda i grunden en blysyra med effekt som är både ström och spänningsbegränsad. Spänningsgränsen är vanligtvis 13,6 V för bilbatterier. Den maximala strömmen beror på batteriets storlek. Ett vanligt bilbatteri kan enkelt ta flera ampere. Till exempel kommer en strömförsörjning som är begränsad till 5 A och 13,6 V att fungera bra för att ladda vanliga bilbatterier, även om det inte trycker på den maximala tillåtna strömmen. Det betyder att den tappar spänningen för att inte överstiga 5 A eller sjunker strömmen får inte överstiga 13,6 V, beroende på vilket som är lägre. Hårdvaru- och fordonsbutiker säljer laddare för bilbatterier som har allt detta inbyggt. Den enda gotcha är en laddare som annonseras som ”snabb” kan missbruka batteriet. En full laddning bör ta en några timmar, även om batteriet för det mesta inte borde bli tillräckligt lågt för att kräva det.
Om ditt batteri är mindre måste du gräva upp databladet eller på något sätt få specifikationer för det och se till att laddaren producerar inte för mycket ström.
Om ditt batteri inte är blysyra kan saker och ting vara helt annorlunda. I så fall måste du verkligen få specifikationerna, som bör innehålla den nödvändiga laddningsprofilen. Att få detta fel, särskilt med vissa typer av litium, kan leda till pyroteknik.
Kommentarer
- Okej, det är vettigt. Så finns det något enkelt sätt att reglera spänningen som kommer ut från en generator?
- Tumregel: begränsa strömmen till 1/10 av kapaciteten i Ah. Så för en 40Ah-batteribegränsning till 4A.
- Du kan använda en smps (switchat strömförsörjning) för att reglera spänningen. Jag föreslår att du köper en snarare än att göra eftersom de kan vara ganska svåra att finjustera
- @Shungun: switcher-IC: er är mycket lätta att använda idag. De behöver ofta bara fyra externa komponenter. Det enda när du inte ’ inte väljer de mest optimala delarna är att effektiviteten blir något lägre.
- Okej, ” original ” fokus för denna fråga var att se vad som krävdes för att ladda ett batteri i termer av som om något mer än ren ström krävs för att ladda ett batteri. ..
Svar
batterier är källa till elektrisk kraft och denna effekt kännetecknas av två saker Spänning (volt ) och ström (ampere) nu när du tittar närmare på batteriet (i det här fallet 12V), vad det betyder är att batteriet kan ge en maximal potentialskillnad på 12V mellan sina kontakter .. det finns också ett effektvärde tillgängligt med samma .. ett mobiltelefonbatteri kan läsa 1300mAh @ 3.2V vilket innebär att batteriet kan leverera 1300mA ström i 1 timme vid 3,2V. Kemikalierna inne i batteriet genomgår en viss reaktion och producerar en potentiell skillnad, reaktionen stannar vid en viss potentiell skillnad, en spänning över vilken reaktionen inte kan fortsätta (i ditt fall är den 12V) även om det inte innebär att batteriet är svagt! när du drar ström från batteriet ger du ett sätt för dessa elektroner att röra sig från ena änden och nå den andra terminalen, vilket ger ett sätt för reaktionen att inträffa, reaktionen fortsätter tills den tid någon strömförbrukande enhet ansluts till terminalerna och kemikalierna används i reaktionen. när batteriet är urladdat identifieras det av fallande polspänning i ditt fall ska spänningsnivåerna sjunka under 12V.
kommer nu laddning: under laddning ger vi en spänning (12V eller mer i ditt fall) motsatt riktning, det är + ve för din laddningskälla till -ve för batteri och -ve för din laddningskälla för + ve för batteri detta skapar en elektronväg i motsatt riktning för batteriet som laddas, detta reverserar den kemiska reaktionen (detta är skillnaden mellan uppladdningsbara batterier och icke-uppladdningsbara batterier, den senare har ingen reversibel reaktion) och tar kemikalierna inuti till ett tillstånd när de laddades och producerade en potentiell skillnad på 12V.
på ett sätt som vi återställer kemikalierna inuti till ett tidigare tillstånd, lagrar vi inga elektroner inuti … också baserat på elektronernas drivhastighet är det ganska omöjligt för elektronerna från uttaget för att nå ditt batteri innan det är fulladdat.
Kommentarer
- Sällsynt bra förklaring
Svar
För praktisk laddning kan en vanlig strömförsörjning förstöra ditt batteri (konstant spänningsförsörjning.)
Istället är den enklaste metoden sippra -laddning med konstant liten ström. Den exakta strömmen beror på typen av batteri och dess kapacitet. (Röra inte heller med DIY-laddare för explodering av litium, använd NiCd eller blysyra. Eller köp bara en laddningsenhet för Li-laddningsbara batterier.)
Jag har laddat batterier med hjälp av en laboratorietillförsel med en överströmsknapp.
Ställ in matningsspänningen över batteriets arbetsspänning (så, 14V för en 12V batt.) Ställ sedan in konstantströmsknappen till en hög ström för snabb laddning av batterier som har för låg spänning. Eftersom batterispänningen snabbt stiger sjunker den höga strömmen tillbaka till ett litet värde för långvarig sippra-laddning.
Teori:
Ett batteri är en laddningspump. Den drar in elektrisk laddning genom den ena terminalen, pumpar den genom sig själv och spottar den ut genom den andra terminalen. Ingen laddning byggs någonsin inuti. Det här är vettigt, eftersom batteriets elektrolyt är en bra ledare och allt batterier fungerar som ”kortslutningar” med mycket lågt internt motstånd. Batterierna är gjorda av ledande material och vägen för ström är genom batteriet , genom elen trolyte mellan plattorna och sedan ut igen. Ingen laddning byggs någonsin inuti.
Och med vattenpumpar byggs inget vatten inuti: vägen för strömmen är genom och tillbaka igen, samma som för laddpumpar .
Så när vi ”laddar” ett batteri lagrar vi inte någon laddning? Ja, det stämmer. Den totala elektriska laddningen i ett batteri ändras aldrig.
Men något ändras. Batterier är laddpumpar, kemiskt drivna laddningspumpar. De kan bara ”springa” tills deras kemiska bränsle är förbrukat. När det är borta stannar pumpåtgärden. Det betyder att ditt helt nya ficklampa batteri är fullt med kemiskt bränsle. Och ett ”dött” batteri har tappat sitt bränsle och innehåller bara avfallsprodukter, så vi skickar ut det för att vara marken och återvinnas.
Vad är då ”laddning” av batterier?
Ah, nu har vi upptäckt ett ordproblem. Batterier laddas aldrig med elektrisk laddning. De ”laddas” bara med energi, energi i form av kemiskt bränsle. Ordet ”laddning” har mer än en betydelse. (Och kanoner får en laddning av krut. En helt ”laddad” kanon, det gör det inte ” t involverar spänning eller förstärkare, eller till och med coulombs!)
Laddning och urladdning av ett batteri innebär förflyttning av ”laddningar” av energi mätt i joule, eller wattimmar etc. Inte coulombs. När någon energi flyter in i ett batteri eller ur ett batteri rinner coulomberna bara igenom.
Uppladdningsbara batterier gör något väldigt konstigt. Om vi kör deras ”elpump” bakåt, till exempel genom att ansluta batteriet till en generator … omvandlas avfallsprodukterna tillbaka till kemiskt bränsle igen! Zinkkloriden i ficklampans batterier konverteras tillbaka till zinkmetall. Eller kadmiumhydroxiden i NiCd-batteriet konverteras tillbaka till kadmiummetall. Detta är motsatsen till normal batteridrift, där metallplattorna ger energi när de löses upp medan ”elpumpen” är igång. En metallplatta kan ge energi genom korrodering. Och om vi vill ”korrodera” en metallplatta tar det energi som tillförs från batteriet utanför.
Så under batteriets urladdning är själva metallplattorna det ”kemiska bränslet” som driver den nuvarande pumpningen drift. Plattorna korroderar när batteriet går och metallen förvandlas till upplösta kemiska avfallsprodukter. För att ”ladda” ett batteri tvingar vi bara strömmen i motsatt riktning. Metallplattorna blir elektropläterade. De tjocknar upp och blir idealiskt samma som när de är nya. Och helst om metallplattan levererar en viss mängd energi, måste samma energi injiceras i batteriet när vi lossar metallplattan. ”Laddar” ett batteri löser upp metallplattan. ”Urladdning” korroderar sin metallplatta för att driva en extern enhet.
Batterier är små metallförbränningsgeneratorer, inga ångturbiner behövs! Men med normala kraftverk, om vi driver turbinerna bakåt medan vi skjuter röken tillbaka till pannan, skapar det inget nytt kol eller olja!
När man matematiskt analyserar batterier blir allt ganska enkelt att beräkna eftersom batterispänningen är nästan konstant.
Det betyder att om batteriet producerar en variabel elektrisk ström i en extern krets skickar den också variabel energi in i den kretsen, och energiflödeshastigheten kommer att vara proportionell mot ampere. Och den totala energin i ett batteri kommer att vara proportionell mot den elektriska laddning som pumpas genom det. En laddning motsvarar en ampere-sekund. (En förstärkare som flyter i en sekund betyder att en laddning har passerat genom batteriet.)
Detta betyder att vi (tillfälligt) kan ignorera spänningen och sedan uppskatta energin i batterierna i termer av ampere-sekunder, amp -timmar etc. (Observera att det är förstärkare- gånger -sekunder, inte förstärkare- per -sekund.)
Men … lagrades några förstärkare någonsin i batteriet? Eller några amp-timmar lagrade? Nej. Amp-timmar (om de multipliceras med den konstanta spänningen) är bara en förenklad förkortning för energi och elektrisk energi baseras alltid på spänning och coulomb. Eftersom vi vill inte arbeta med coulombs av elektrisk laddning, och föredrar ampere istället, … och eftersom spänningen förblir konstant under laddning eller urladdning, … då blir AH ampere-timmar vår huvudsakliga energiklass. Ja, det är ganska snett och svårt att förstå.
Energi är faktiskt volt-coulomb, vilket är detsamma som volt-amp-sekunder, vilket är detsamma som volt gånger AH gånger 3600. Men om volt förblir detsamma och 3600 förblir detsamma, så sker alla förändringar bara i Amp-Hours-värdena. I slutändan betygsätter vi batterierna i Amp-timmar. Ändå är de sanna värdena bakom detta: volt, gånger det totala coulombs som kan pumpas av batteriet, genom batteriet.
För att beräkna den faktiska lagrade energin, multiplicera amp-sekunder gånger volt. Eller använd amp-timmar gånger 3600sec / tim, gånger volt. Det ger oss de totala joule kemisk energi som lagras i ett batteri.
Men tyvärr övertygar användningen av amp-timmar alla att ampere-timmar är en form av energi, eller att AH får lagras inuti batteriet. Eller att batterier laddas med elektrisk laddning, när de faktiskt bara laddas med joule elektrisk energi. Den elektriska laddningen i ett batteri blir aldrig större eller mindre.
Kommentarer
- Vilken laddningsspänning rekommenderar du?