Okay, ich sollte das wahrscheinlich wissen, aber ich weiß es nicht. Für ein Schulprojekt muss ich in der Lage sein, eine 12-V-Batterie von einer Lichtmaschine aufzuladen Was ich festhalte, ist die Art und Weise, wie Batterien (im Allgemeinen) geladen werden. Geht es nur um alte Spannung, die in die Batterie fließt? Oder ist es etwas anderes?
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- Hier ist ‚ ein guter Ausgangspunkt: batterieuniversity.com/learn
- Wow, das ist, gelinde gesagt, ein verdammter Anfang. 🙂 Danke
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Die Methode zum Laden einer Batterie, während sie effektiv ist, aber keinen Schaden anrichtet, hängt von der Batteriechemie ab.
Da Sie eine“ 12V „-Batterie haben, handelt es sich vermutlich um einen Blei-Säure-Typ wie man es in Autos findet. Blei-Säure ist im Gegensatz zu anderen Chemikalien, insbesondere bestimmten Arten von Lithium, ziemlich verzeihend, wie sie geladen werden können. Laden Sie eine Blei-Säure grundsätzlich mit strom- und spannungsbegrenzter Leistung auf. Die Spannungsgrenze für Autobatterien beträgt normalerweise 13,6 V. Der maximale Strom hängt von der Größe der Batterie ab. Eine normale Autobatterie kann problemlos mehrere Ampere aufnehmen. Zum Beispiel funktioniert ein Netzteil, das auf 5 A und 13,6 V begrenzt ist, zum Laden normaler Autobatterien einwandfrei, obwohl dadurch nicht der maximal zulässige Strom gedrückt wird. Dies bedeutet, dass die Spannung auf 5 A oder mehr abfällt Der Strom darf 13,6 V nicht überschreiten, je nachdem, welcher Wert niedriger ist. Baumärkte und Autohäuser verkaufen Ladegeräte für Autobatterien, in die all dies eingebaut ist. Das einzige Problem ist, dass ein Ladegerät, das als „schnell“ beworben wird, die Batterie missbrauchen kann Einige Stunden, obwohl die Batterie die meiste Zeit nicht schwach genug sein sollte, um dies zu erfordern.
Wenn Ihre Batterie kleiner ist, müssen Sie das Datenblatt ausgraben oder irgendwie Spezifikationen dafür abrufen und sicherstellen, dass die Das Ladegerät erzeugt nicht zu viel Strom.
Wenn Ihr Akku keine Blei-Säure enthält, können die Dinge ganz anders aussehen. In diesem Fall müssen Sie wirklich die Spezifikationen erhalten, die das erforderliche Ladeprofil enthalten sollten. Wenn Sie dies falsch verstehen, insbesondere bei einigen Arten von Lithium, kann dies zu Pyrotechnik führen.
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- Okay, das ist sinnvoll. Gibt es eine einfache Möglichkeit, die von einem Generator ausgehende Spannung zu regulieren?
- Faustregel: Begrenzen Sie den Strom auf 1/10 der Kapazität in Ah. Für eine 40-Ah-Batterielimit auf 4A.
- Sie können ein smps (Schaltnetzteil) verwenden, um die Spannung zu regeln. Ich würde Ihnen empfehlen, eine zu kaufen, anstatt sie herzustellen, da die Feinabstimmung ziemlich schwierig sein kann.
- @Shungun: Switcher-ICs sind heutzutage sehr einfach zu verwenden. Sie benötigen oft nur 4 externe Komponenten. Das einzige, wenn Sie ‚ nicht die optimalsten Teile auswählen, ist, dass die Effizienz etwas geringer ist.
- Okay, die “ original “ Bei dieser Frage ging es darum zu sehen, was zum Laden einer Batterie erforderlich ist, um festzustellen, ob zum Laden einer Batterie mehr als reine Energie erforderlich ist. ..
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Batterien sind eine Stromquelle, und diese Leistung ist durch zwei Dinge gekennzeichnet: Spannung (Volt) ) und Strom (Ampere) Wenn Sie sich die Batterie (in diesem Fall 12 V) genauer ansehen, bedeutet dies, dass die Batterie eine maximale Potentialdifferenz von 12 V zwischen ihren Kontakten bereitstellen kann. Es ist auch eine Nennleistung verfügbar mit dem gleichen .. kann ein Handy-Akku 1300mAh bei 3,2V anzeigen, was bedeutet, dass der Akku 1 Stunde lang 1300mA Strom bei 3,2V liefern kann. Die Chemikalien in der Batterie reagieren etwas und erzeugen eine Potentialdifferenz. Die Reaktion stoppt bei einer bestimmten Potentialdifferenz, einer Spannung, über der die Reaktion nicht ablaufen kann (in Ihrem Fall sind es 12 V), obwohl dies nicht bedeutet, dass die Batterie schwach ist! Wenn Sie Strom aus der Batterie ziehen, bieten Sie diesen Elektronen die Möglichkeit, sich von einem Ende zum anderen Anschluss zu bewegen und so die Reaktion zu ermöglichen. Die Reaktion wird so lange fortgesetzt, bis ein Stromverbrauchsgerät an die Anschlüsse angeschlossen wird und die Chemikalien werden in der Reaktion verbraucht. Wenn die Batterie leer ist, wird dies durch eine fallende Klemmenspannung in Ihrem Fall identifiziert. Die Spannungspegel müssen unter 12 V fallen.
wird jetzt aufgeladen: Während des Ladevorgangs stellen wir eine entgegengesetzte Spannung (in Ihrem Fall 12 V oder mehr) bereit Richtung, dh die + ve Ihrer Ladequelle zu -ve der Batterie und -ve Ihrer Ladequelle zu + ve der Batterie, dies erzeugt einen Elektronenpfad in entgegengesetzter Richtung für die zu ladende Batterie, dies kehrt die chemische Reaktion um (dies ist Der Unterschied zwischen wiederaufladbaren und nicht wiederaufladbaren Batterien (letzterer hat keine reversible Reaktion) und bringt die Chemikalien in einen Zustand, in dem sie geladen wurden und eine Potentialdifferenz von 12 V erzeugten.
Auf eine Weise, dass wir die Chemikalien im Inneren in einen früheren Zustand zurückversetzen, speichern wir keine Elektronen im Inneren … auch aufgrund der Driftgeschwindigkeit der Elektronen ist es für die Elektronen aus dem Sockel ziemlich unmöglich um Ihren Akku zu erreichen, bevor er vollständig aufgeladen ist.
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- Selten gute Erklärung
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Zum praktischen Laden kann ein Standardnetzteil Ihre Batterie zerstören (Konstantspannungsversorgung).
Stattdessen ist die einfachste Methode das Rinnsal -Ladung mit einem konstant kleinen Strom. Der genaue Strom hängt vom Batterietyp und der Nennleistung ab. (Spielen Sie auch nicht mit DIY-Ladegeräten, um Lithium zu explodieren, verwenden Sie NiCd oder Blei-Säure. Oder kaufen Sie einfach ein Ladegerät für Li-Akkus.)
Ich habe Batterien mit einem Laborgerät mit aufgeladen einen Überstromknopf.
Stellen Sie die Versorgungsspannung über der Arbeitsspannung der Batterie ein (also 14 V für eine 12-V-Spannung). Stellen Sie dann den Konstantstromknopf auf einen hohen Strom ein, um Batterien schnell aufzuladen zu niedrige Spannung. Wenn die Batteriespannung schnell ansteigt, fällt der hohe Strom für eine langfristige Erhaltungsladung auf einen kleinen Wert zurück.
Theorie:
Eine Batterie ist eine Ladungspumpe. Sie zieht elektrische Ladung durch einen Anschluss, pumpt sie durch sich selbst und spuckt sie dann durch den anderen Anschluss aus. Im Inneren baut sich nie eine Ladung auf. Dies ist sinnvoll, da der Batterieelektrolyt ein guter Leiter ist Batterien wirken wie „Kurzschlüsse“ mit sehr geringem Innenwiderstand. Batterien bestehen aus leitfähigen Materialien, und der Strompfad verläuft durch die Batterie , durch den Strom Trolyte zwischen den Platten, dann wieder raus. Im Inneren baut sich nie eine Ladung auf.
Und bei Wasserpumpen baut sich im Inneren kein Wasser auf: Der Pfad für den Strom führt durch und wieder heraus, genau wie bei Ladungspumpen .
Wenn wir also einen Akku „aufladen“, speichern wir keine Ladung? Ja, das ist richtig. Die gesamte elektrische Ladung in einer Batterie ändert sich nie.
Aber etwas ändert sich. Batterien sind Ladepumpen, chemisch betriebene Ladepumpen. Sie können nur „rennen“, bis ihr chemischer Kraftstoff aufgebraucht ist. Wenn es weg ist, stoppt der Pumpvorgang. Das bedeutet, dass Ihre brandneue Taschenlampenbatterie voll mit chemischem Kraftstoff ist. Und eine „tote“ Batterie hat ihren Kraftstoff verloren und enthält nur Abfallprodukte, also senden wir sie aus gemahlen und recycelt.
Was ist dann „Aufladen“ von Batterien?
Ah, jetzt haben wir ein Problem mit Worten aufgedeckt. Batterien werden niemals mit elektrischer Ladung „aufgeladen“. Sie „werden nur“ mit Energie „aufgeladen“, Energie in Form von chemischem Brennstoff. Das Wort „Ladung“ hat mehr als eine Bedeutung. (Und Kanonen erhalten eine Ladung Schießpulver. Eine vollständig „geladene“ Kanone, das tut sie nicht. “ Keine Spannung oder Ampere oder sogar Coulomb!)
Das Laden und Entladen einer Batterie beinhaltet die Bewegung von „Ladungen“ von Energie, gemessen in Joule oder Wattstunden usw. Nicht Coulomb. Immer wenn etwas Energie in eine Batterie oder aus einer Batterie fließt, fließen die Coulomb einfach durch.
Wiederaufladbare Batterien bewirken etwas sehr Seltsames. Wenn wir ihre „Strompumpe“ rückwärts laufen lassen, zum Beispiel indem wir die Batterie an einen Generator anschließen … dann werden die Abfallprodukte wieder in chemischen Kraftstoff umgewandelt! Das Zinkchlorid in Taschenlampenbatterien wird wieder in Zinkmetall umgewandelt. Oder das Cadmiumhydroxid in Ihrem NiCd-Akku wird wieder in Cadmiummetall umgewandelt. Dies ist die Umkehrung des normalen Batteriebetriebs, bei dem die Metallplatten Energie liefern, wenn sie sich auflösen, während die „Strompumpe“ in Betrieb ist. Eine Metallplatte kann durch Korrosion Energie liefern. Und wenn wir eine Metallplatte „entkorrodieren“ wollen, wird Energie von außerhalb der Batterie zugeführt.
Während der Batterieentladung sind die Metallplatten selbst der „chemische Brennstoff“, der das Strompumpen antreibt Operation. Die Platten korrodieren bei laufender Batterie und das Metall verwandelt sich in gelöste chemische Abfallprodukte. Um eine Batterie „aufzuladen“, zwingen wir den Strom einfach in die entgegengesetzte Richtung. Die Metallplatten werden galvanisiert. Sie verdichten sich und werden im Idealfall die gleichen wie im Neuzustand. Und idealerweise muss, wenn die Metallplatte eine bestimmte Energiemenge liefert, dieselbe Energie in die Batterie eingespeist werden, wenn wir die Metallplatte auflösen. Das „Laden“ eines Akkus löst seine Metallplatte auf. Das „Entladen“ einer Batterie korrodiert ihre Metallplatte, um ein externes Gerät mit Strom zu versorgen.
Batterien sind kleine metallgenerierende elektrische Generatoren, es werden keine Dampfturbinen benötigt! Wenn wir jedoch bei normalen Kraftwerken die Turbinen rückwärts laufen lassen, während der Rauch zurück in den Kessel gedrückt wird, entsteht keine neue Kohle oder Öl!
Bei der mathematischen Analyse von Batterien ist alles recht einfach zu berechnen weil die Batteriespannung fast konstant ist.
Das heißt, wenn die Batterie in einem externen Stromkreis einen variablen elektrischen Strom erzeugt, sendet sie auch variable Energie in diesen Stromkreis, und die Energieflussrate ist proportional zu den Ampere. Die in einer Batterie enthaltene Gesamtenergie ist proportional zur durch sie gepumpten elektrischen Ladung. Ein Coulomb Ladung entspricht einer Ampere-Sekunde. (Ein Ampere, der eine Sekunde lang fließt, bedeutet, dass ein Coulomb Ladung durch die Batterie gelangt ist.)
Dies bedeutet, dass wir die Spannung (vorübergehend) ignorieren und dann die Energie in den Batterien in Ampere-Sekunden (Ampere) schätzen können -Stunden usw. (Beachten Sie, dass es Ampere- mal -Sekunden sind, nicht Ampere- pro -Sekunde.)
Aber … Wurden jemals Ampere in der Batterie gespeichert? Oder wurden Ampere-Stunden gespeichert? Nein. Ampere-Stunden (multipliziert mit der konstanten Spannung) sind nur eine vereinfachte Abkürzung für Energie, und elektrische Energie basiert immer auf Spannung und Coulomb. Seit wir Ich möchte nicht mit Coulomb elektrischer Ladung arbeiten und bevorzuge stattdessen Ampere. Da die Spannung während des Ladens oder Entladens konstant bleibt, werden AH-Amperestunden zu unserer Hauptenergiebewertung. Ja, es ist ziemlich verdreht und schwer zu verstehen.
Energie ist tatsächlich Volt-Coulomb, was gleich Volt-Ampere-Sekunden ist, was gleich Volt mal AH mal 3600 ist. Aber Wenn die Volt gleich bleiben und 3600 gleich bleiben, werden alle Änderungen nur in den Ampere-Stunden-Werten vorgenommen. Am Ende bewerten wir die Batterien in Ampere-Stunden. Die wahren Werte dahinter sind jedoch: Volt, mal die Summe Coulomb, die von der Batterie gepumpt werden können, durch die Batterie.
Um die tatsächlich gespeicherte Energie zu berechnen, multiplizieren Sie Ampere-Sekunden mal Volt. Oder verwenden Sie Ampere-Stunden mal 3600 Sekunden / h, mal Volt. Das gibt uns die Gesamtmenge an Joule chemischer Energie, die in einer Batterie gespeichert ist.
Leider überzeugt die Verwendung von Amperestunden jeden davon, dass Amperestunden eine Form von Energie sind oder dass AH sie erhält in der Batterie gespeichert. Oder dass Batterien mit elektrischer Ladung aufgeladen werden, obwohl sie tatsächlich nur mit Joule elektrischer Energie aufgeladen werden. Die elektrische Ladung in einer Batterie wird niemals größer oder kleiner.
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- Welche Erhaltungsladespannung empfehlen Sie?