شاحن بطارية ميكروتكس نيوس
Contents in this article

شاحن البطارية - يشحن بطارية الرصاص الحمضية

يمكن تعريف البطارية على أنها جهاز كهروكيميائي يمكنه تحويل الطاقة الكيميائية في المواد الفعالة إلى طاقة كهربائية. إذا كان التفاعل الذي يؤدي إلى مثل هذا التحويل لشكل من أشكال الطاقة إلى الآخر قابلًا للعكس ، فعندئذٍ لدينا خلية قابلة لإعادة الشحن أو ثانوية أو تخزين. يمكن إعادة شحن هذه الخلايا بشكل متكرر بعد كل تفريغ لعكس اتجاه التفاعل. لكي تدوم البطارية العمر الافتراضي المصمم لها ، يجب أن تتلقى الشحن المناسب عند الضرورة.

تسمى تلك الخلايا ذات التفاعلات غير القابلة للعكس بالخلايا الأولية.
تتكون بطارية الرصاص الحمضية من أقطاب موجبة وسالبة مفصولة بأغشية عازلة تسمى الفواصل. يستخدم محلول مخفف من حامض الكبريتيك كإلكتروليت. المادة الفعالة الإيجابية هي ثاني أكسيد الرصاص (PbO2) والمادة النشطة السلبية هي الرصاص.
قبل الخوض في تفاصيل شاحن البطارية ، من الضروري أن نفهم بإيجاز بعض الأمور المتعلقة بالبطارية.

الأمبير هو وحدة التيار (التي تُعرَّف على أنها تدفق مستمر للإلكترونات). عندما يتحرك كولوم واحد (أو واحد أمبير بالثانية) بعد نقطة في ثانية واحدة ، يتم تعريف التيار على أنه 1 أمبير.

يمكن اعتبار الجهد كقوة دافعة لتدفق الإلكترونات في موصل إلكتروني والوحدة هي فولت. عندما يحتوي 1 أمبير في الثانية على 1 جول من الطاقة ، نقول إنه يحتوي على 1 فولت من فرق الجهد الكهربائي.

يمكن تشبيه هذين المصطلحين بخزان المياه العلوي في المبنى. كلما زاد ارتفاع خزان المياه ، زادت القوة التي يتدفق بها الماء. وبالمثل ، كلما زاد قطر الأنبوب الذي يحمل الماء من الخزان إلى نقاط المستخدم ، زاد حجم المياه التي يتلقاها المستخدم. يمكن مقارنة تدفق المياه في الأنبوب بمعدل تدفق المياه.

ساعة الأمبير (آه) هي كمية الكهرباء ، وهي نتاج التيار والوقت.
1 آه = 1 أ * 1 ساعة.
الوات (W) هي القوة ، وهي نتاج التيار والفولت. الوحدات الأعلى هي كيلوواط (= 1000 واط).

ميغا واط ، ميغاواط (= 1000 كيلوواط) وجيغا واط ، جيجاواط (مليار واط (1،000،000،000 واط) .1 W = 1 A * 1 V = VA.

الطاقة (Wh) هي مقدار الطاقة التي يتم توفيرها بوحدة الوقت. الوحدات الأعلى هي كيلوواط ساعة (= 1000 واط)

ميغاواط في الساعة ، ميغاواط ساعة (= 1000 كيلو واط في الساعة) وجيجا واط في الساعة ، جيغاواط ساعة (= (مليار واط في الساعة (1،000،000،000 واط في الساعة).

تستخدم وحدات GW للإشارة إلى الإخراج من محطات الطاقة الكبيرة. يستخدم GWh للإشارة إلى القدرة الإنتاجية لصناعات بطاريات المركبات الكهربائية الكبيرة (EV) وأنظمة تخزين البطاريات ذات السعة الكبيرة Wh = 1 W * 1 h = 1 Wh
بلغة البطارية ، يمكن القول أن البطارية تمتلك 1200 واط (أو 1.2 كيلو واط في الساعة) إذا كان جهدها 12 وسعتها في آه 100.
12 فولت * 100 أمبير = 1200 واط في الساعة أو 1.2 كيلو واط في الساعة.

يُطلق على الطاقة التي توفرها كتلة الوحدة للبطارية طاقة محددة والوحدة W لكل كجم.
القوة المحددة r = W / kg و kW / kg.
وبالمثل ، فإن الطاقة التي توفرها وحدة كتلة البطارية تسمى طاقة محددة والوحدة هي Wh لكل كجم.
الطاقة النوعية = Wh / kg و kWh / kg. (مكتوب أيضًا كـ Wh kg-1)
وبالمثل ، فإن الطاقة التي توفرها وحدة حجم البطارية تسمى كثافة الطاقة والوحدة W لكل لتر.
كثافة القدرة = W / لتر و kW / لتر.
الطاقة التي توفرها وحدة حجم البطارية تسمى كثافة الطاقة والوحدة Wh لكل لتر.
1 W = 1 J في الثانية

كثافة الطاقة = Wh / لتر و kWh / لتر. (مكتوب أيضًا كـ WL -1 أو W l -1 )

تفاعل شحنة التفريغ لخلية حمض الرصاص هو

Pb (NP) + PbO 2 (PP) + 2H 2 SO 4 التفريغ ⇔ شحن PbSO 4 (PP) + PbSO 4 (NP) + 2H 2 O (بالقرب من PP)

ملحوظة: NP = لوحة سالبة = أنود أثناء التفريغ = مانح للإلكترونات أثناء التفريغ. PP = لوحة موجبة = كاثود أثناء التفريغ = متقبل للإلكترونات أثناء التفريغ

سيتم عكس أدوار الأقطاب الكهربائية أثناء الشحن ؛ سوف يعمل الأنود كقطب كاثود والعكس صحيح. سيطلق متقبل الإلكترون الآن الإلكترونات وسيستقبلها المتبرع.

مصطلح الطاقة الحرارية الديناميكية الحرة هو مقياس للعمل الذي يمكن استخراجه من النظام. في حالة الخلية الجلفانية ، يتم العمل الكهربائي من خلال حركة الجسيمات المشحونة بسبب التفاعل الكيميائي بين المواد المتفاعلة لإنتاج النواتج (المنتجات).

ومن ثم ، تُعطى الطاقة من حيث Δ G ، التغير في الطاقة الحرة لـ Gibb ، والتي تمثل الحد الأقصى لمقدار الطاقة الكيميائية التي يمكن استخلاصها من عمليات تحويل الطاقة.

إذا E هي emf (القوة الدافعة الكهربائية أو الجهد أو الجهد) للخلية والعملية التي تحدث (أي ، تصريف خلية حمض الرصاص ) ، يرتبط بمرور n Faradays ( F ) لكل مول من المواد المتفاعلة من قطب كهربائي إلى آخر ، ثم يُعطى الشغل الكهربائي الذي تقوم به الخلية nFE . الزيادة المقابلة في الطاقة الحرة تساوي الشغل الكهربائي المنجز على النظام. لذلك،

ΔG = nFE أو

ΔG = -nFE أو

-ΔG ° = nFE °

(في ظل الظروف القياسية ؛ يشير E ° إلى جهد القطب القياسي أو جهد الخلية القياسي).

معادلة جيبس

(ما المقصود بالظروف القياسية؟: 25 درجة مئوية أو مئوية (298.1 درجة كلفن) ، ضغط 1 بار ، والنشاط (الذي يمكن اعتباره تقريبًا قيمة التركيز) للأنواع المتفاعلة ، Pb 2+ ، هو واحد).

هذه المعادلة تسمى معادلة جيبس.

تربط معادلة جيبس جهد الخلية بالتغير في الطاقة الحرة (DG). إذا حدث التفاعل تلقائيًا (على سبيل المثال ، تفريغ خلية حمض الرصاص ) ، تكون Δ G سالبة (يتم تحرير الطاقة) وتكون emf موجبة ، أي أن شحنة nF ستتدفق تلقائيًا في الاتجاه كما هو مفترض في تفاعل الخلية.

من ناحية أخرى ، إذا كانت Δ G موجبة ، فإنها تمكن النظام من أداء ظاهرة التحليل الكهربائي (أي أثناء شحن خلية حمض الرصاص ).

EMF للخلية

إن emf للخلية هو خاصية ديناميكية حرارية مكثفة ، أي مستقلة عن كل من كتلة المواد المتفاعلة وحجم الخلية. لا تعتمد الخاصية المكثفة (على عكس الخاصية الواسعة ) على كتلة المواد المتفاعلة وبالتالي حجم البطارية. سواء كان لديك بضعة مليغرامات أو بضعة كيلوغرامات من المواد ، سيُظهر النظام نفس الجهد ولا يمكن زيادته عن طريق زيادة كتلة المادة. جهد القطب الفردي هو خاصية كهروكيميائية متأصلة في مادة القطب ، ولا يمكن تغيير قيمتها في ظل ظروف مماثلة.

ومن أمثلة الخصائص المكثفة جهد الأقطاب الكهربائية والخلايا ؛ من ناحية أخرى ، تعتمد الخاصية الشاملة على كمية المادة ، على سبيل المثال ، الكتلة والحجم والطاقة وساعة الأمبير والواط في الساعة. وبالتالي ، فإن 4.5 جرام من مادة نشطة لثاني أكسيد الرصاص في خلية حمض الرصاص ستوفر ساعة أمبير واحدة (آه) نظريًا ، ولكن إذا كان لديك 45 جرامًا ، فسوف تقدم عشرة أضعاف آه. لذلك ، فهي ملكية واسعة النطاق ؛ في كلتا الحالتين ، ستكون إمكانات القطب هي نفسها ، أي 1.69 V. يمكن طرح حجج مماثلة للمواد الفعالة من الرصاص وحمض الكبريتيك.

ترتبط إمكانات الخلية القياسية (E °) بالتغير القياسي في الطاقة الحرة (DG °) كما هو مذكور أعلاه.

يمكن تحديد emf لخلية حمض الرصاص من التعبير

ΣΔGº من المنتجات – ΣΔGº من المواد المتفاعلة

حيث ΔG ° ƒ تشير إلى الطاقة الحرة القياسية لتكوين الأنواع المتفاعلة.

الطاقة القياسية الحرة للتكوين

الجدول 1

الطاقة القياسية الحرة للتكوين ، ΔG ° ƒ للأنواع الكيميائية المشاركة في تفاعل الخلية

( هانز بود ، بطاريات الرصاص الحمضية ، جون وايلي ، نيويورك ، 1977 ، الملحق الرابع ، ص 366. )

المتفاعلات / المنتجات القيمة العددية (ك كال مول 1)
PbO2 -52.34
الرصاص 0
H2SO4 -177.34
PbSO4 -193.8
H2O -56.69

رد الفعل العام مكتوب كـ

Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 2PbSO 4 + 2H 2 O E ° = 2.04 V.

ΔG ° = ΣΔGº ƒ من المنتجات – ΣΔGº من المواد المتفاعلة

من خلال استبدال القيم ذات الصلة (التي نحصل عليها من الكتب المدرسية القياسية ، على سبيل المثال ، [1. Hans Bode ، بطاريات الرصاص الحمضية ، جون وايلي ، نيويورك ، 1977 ، الملحق الرابع ، ص 366 ]

= [2 ( 193.89 ) + 2 ( 56.69)] [0 ( 52. 34 ) + 2 ( 177. 34 ) ]

= 94 . 14 كيلو كالوري مول 1

= 94 . 14 كيلو كالوري مول 1 × 4 . 184 كيلو جول مول 1 (لتحويل كيلو كالوري إلى كيلو جول اضرب في 4.184)

= 393 . 88 كيلو جول لكل مول

E ° = -G ° / nF

= ( 393.88 × 1000 ) / 2 × 96485

= 2 . 04 V لخلية حمض الرصاص

جهد الخلية القياسي لخلية حمض الرصاص هو 2.04 فولت

ويتم كتابة تفاعل الخلية الكلي أو الكلي لخلية حمض الرصاص على النحو التالي:

Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 التفريغ شحن PbSO 4 (PP) + PbSO 4 (NP) + 2H 2 O (بالقرب من PP)

قبل أن ندخل في تفاصيل شحن خلية حمض الرصاص وتفريغها ، يجب أن يكون لدينا بعض المعرفة ببعض المصطلحات المستخدمة في الكيمياء الكهربائية.

نحن نعلم بالفعل معنى الشروط المعيارية .

عندما نشوش تفاعل الخلية (سواء في الاتجاه الأمامي أو الاتجاه العكسي) ، نقول أن الخلية في حالة مضطربة وليست في حالة توازن.

عندما يتم إزعاج نظام كهروكيميائي ، سيكون هناك دائمًا اختلاف عن الجهد القياسي. وبالتالي ، إذا تم دفع خلية حمض الرصاص في اتجاه التفريغ ، فإن جهد الخلية يتناقص بقيمة معينة ، والتي تعتمد على حجم التيار. كلما زادت القيمة الحالية ، زاد الانحراف عن القيمة القياسية.

الآن سيكون جهد الخلية

قرص E = E ° – δV .

ستكون قيمة E Disch أقل من قيمة E °.

على العكس من ذلك ، إذا تم إجبار الخلية على الاتجاه العكسي (أي وضع الشحن) ، فإن جهد الخلية سيزداد بقيمة معينة والتي تعتمد مرة أخرى على حجم التيار.

E Ch = E ° + δV.

تسمى قيمة δV الجهد الزائد أو الجهد الزائد ويشار إليها بالرمز η .

ستكون قيمة δV سالبة لتفاعل التفريغ وإيجابية لتفاعل الشحنة.

تسمى ظاهرة الوفاة أو الزيادة في جهد الخلية بالاستقطاب ويقال إن الأقطاب الكهربائية في حالة الاستقطاب.

لذلك ، نعيد كتابة المعادلات على النحو التالي:

قرص E = E ° – η.

E Ch = E ° + η.

هكذا يتبين أنه أثناء التفريغ

القرص الإلكتروني< E ° و

أثناء الشحن

E الفصل> ه °.

ما هي أسباب هذا الانحراف في الجهد؟

هناك عدة أسباب لهذا الانحراف:

  1. الخسارة بسبب المقاومة الداخلية (IR) ( أوم )
  2. التنشيط الاستقطاب بسبب نقل الشحنة على القطبين أثناء بدء العملية η ر .
  3. استقطاب التركيز بسبب استنفاد المنحل بالكهرباء والأنواع الأخرى المشاركة (η ج ).

يمكن التخفيف من الخسائر الناتجة عن استقطاب الأشعة تحت الحمراء باستخدام مجمعات التيار الكهربائي والإلكتروليت التي لها موصلات أفضل. سيساعد أيضًا الفاصل ذو المقاومة المنخفضة.

يرتبط استقطاب التنشيط بنقل حاملات الشحنة عبر حدود الطور للإلكترود ويتم تعيين هذه العملية على أنها تفاعل نقل. يمكن تقليل الجهد الزائد للنقل بسبب تفاعلات نقل الشحنة على القطبين بشكل كبير في أقطاب البطارية من خلال وجود بنية مسامية متوافقة. يزيد هذا الأخير من مساحة السطح الداخلية الفعلية (مساحة سطح BET ، والتي تشمل مناطق المسام والشقوق والشقوق) بدلاً من مساحة السطح الظاهرة التي تم الحصول عليها من خلال مضاعفة الأبعاد والطول والعرض) المتاحة للتفاعلات.

كثافة التيار

وهذا بدوره يقلل من كثافة التيار (أي الأمبير لكل سم مربع). وبالتالي ، فإن الصفيحة ذات المسامية الكلية بنسبة 40٪ ستؤدي إلى خسائر أعلى بسبب استقطاب التنشيط أكثر من لوحة ذات مسامية بنسبة 50٪.

استقطاب التركيز (η c) سيكون أكثر إذا لم يتم نقل منتجات التفاعل (كبريتات الرصاص وجزيئات الماء ، في حالة خلية حمض الرصاص) بعيدًا عن أسطح القطب لإفساح المجال للمواد المتفاعلة الجديدة (مثل أيونات الرصاص من كل من الأقطاب الكهربائية وأيونات الكبريتات من المنحل بالكهرباء في حالة خلية حمض الرصاص). ηسيكون ج أكثر وضوحًا في نهاية تفاعل التفريغ. داخل الخلية ، يتم نقل الأيونات عن طريق الانتشار والهجرة .

يحدث الانتشار بسبب الاختلافات في التركيز ، في حين أن الهجرة ناتجة عن قوى المجال الكهربائي.

يمكن أن يحدث الانتشار في الجزء الأكبر من المنحل بالكهرباء أو الفاصل: نظرًا لأن الأيونات تتولد في أحد القطبين وتستهلك في القطب الآخر ، يجب أن تتحرك الأيونات بين الأقطاب الكهربائية.

يحدث أيضًا في الأقطاب المسامية أثناء استمرار التفاعل الكهروكيميائي. يمكن أن تنتقل نواتج التفاعل داخل الكتلة النشطة إلى موقعها النهائي عن طريق الانتشار.

إن الحصة من إجمالي التيار الذي تحمله الأنواع الأيونية المعينة (الجسيمات المشحونة) عن طريق الهجرة هي دالة على رقم انتقالها. في المنحل بالكهرباء الثنائي ، المنفصل إلى الكاتيونات والأنيونات ، ترتبط أرقام التحويل بالمعادلة

ɩ ج + ɩ أ = 1 ،

حيث ɩ C + ɩ A تشير إلى عدد نقل الكاتيونات والأنيونات.

تعتمد أرقام التحويل على تركيز الأيونات ودرجة الحرارة. في محاليل الملح الثنائية تقترب من 0.5. وبالتالي فإن كلا النوعين الأيونيين يشتركان بالتساوي في الموصلية الأيونية.

تحدث انحرافات كبيرة في الأحماض والقلويات القوية بسبب الحركة الأيونية العالية للبروتونات (H + ) وأيونات الهيدروكسيل (OH ). وترد أدناه قيم حامض الكبريتيك بالكهرباء بالبطارية (المنفصلة إلى H + و H SO 2- 4 ) وهيدروكسيد البوتاسيوم (المنفصل إلى K + و OH ). 4

ι ح + = 0 . 9 ؛ ɩ HSO4 2- = 0 . 1 ؛ ι ك + = 0 . 22 ؛ ι أوه- = 0 . 78

رقم التحويل هو مقياس لمدى تأثر تركيز أيون معين بالهجرة بسبب التدفق الحالي. تشير القيمة الأصغر إلى تأثير أقل على عمليات الهجرة وتشير القيمة الأعلى إلى تأثير أكبر على عملية الهجرة.

2. د. بيرندت ، في كتيب تكنولوجيا البطاريات ، محرر. HA Kiehne، Second Edition، 2003، Marcel Dekker، Inc.، New York، Table 1.2.
3. شبيبة نيومان. الأنظمة الكهروكيميائية. إنجليوود كليفس: برنتيس هول ، 1991 ، ص 255.
4. سو فالك ، إيه جي سالكيند. بطاريات تخزين قلوية. نيويورك: John Wiley & Sons، 1969، p 598

لتوضيح ذلك ، يجب أن نفهم كيف يسير رد فعل التفريغ. بمجرد توصيل أطراف البطارية بالجهاز المستهلك ، تبدأ الإلكترونات في التدفق من اللوحة السالبة إلى الطرف الموجب عبر الدائرة الخارجية. داخل الخلية ، من واجب الجسيمات المشحونة الاهتمام بالتدفق الحالي. الجسيمات المشحونة هي البروتونات (H + ) وأيونات ثنائي كبريتات (H SO¯4).

أثناء التفريغ ، تتحرك أيونات H SO4 سالبة (في هذه الحالة ، أيونات ثنائي كبريتات من حامض الكبريتيك المنحل بالكهرباء والذي ينفصل كـ H + و H SO4) نحو اللوحة السالبة. يتم دمج هذه الأيونات السالبة مع المادة الفعالة ، Pb ، المنتج ، كبريتات الرصاص ، PbSO 4 . ينتج التفاعل أيضًا أيون هيدروجين موجب الشحنة يسمى البروتون) والذي يهاجر بعيدًا. يصل الإلكترونان اللذان يتم إطلاقهما نتيجة تفاعل أنوديك للمادة النشطة الرصاص إلى الطرف الموجب عبر الدائرة الخارجية.

لوحة سلبية أو تفاعل نصف خلية سلبي: Pb + HSO¯4 ⇄ Pb 2+ + SO4 2- + H + + 2e E ° = -0.35 V

تتحد أيونات الرصاص ثنائية التكافؤ وأيونات الكبريتات على الفور لتشكل كبريتات الرصاص وتتراكم على الصفيحة السالبة على شكل كبريتات الرصاص.

حتى الآن ، رأينا صورة تفاعلات الصفائح السلبية.

الآن دعونا نرى ما يحدث في نفس الوقت على اللوحة الموجبة.

تتفاعل الإلكترونات من اللوحة السالبة ، بعد وصولها إلى الطرف الموجب ، مع النشاط العسكري الإيجابي النشط ، PbO 2 ، لتكوين كبريتات الرصاص واثنين من جزيئات الماء.

لوحة إيجابية أو تفاعل نصف خلية إيجابي: PbO 2 + 3H + + HSO¯4 + 2e ⇄ Pb 2+ + SO 4 2- + 2H 2 O E ° = 1.69 V

تتحد أيونات الرصاص ثنائية التكافؤ (Pb 2+ ) وأيونات الكبريتات () على الفور لتشكيل كبريتات الرصاص وترسب على اللوحة الموجبة على شكل كبريتات الرصاص.

آلية الذوبان-الترسيب أو الذوبان-الترسيب

يحدث هذا النوع من التفاعل ، حيث يذوب الرصاص وثاني أكسيد الرصاص كأيونات الرصاص ويتراكمان فورًا على شكل كبريتات الرصاص على الأقطاب الكهربائية المعنية من خلال آلية الترسيب أو الانحلال أو الترسيب.

الآن من خلال الجمع بين تفاعلين نصف الخلية ، لدينا

لوحة سلبية أو تفاعل نصف خلية سلبي: Pb + HSO¯4 ⇄ Pb 2+ + SO4 2- + H + + 2e

لوحة إيجابية أو تفاعل نصف خلية إيجابي: PbO 2 + 3H + + HSO¯4 + 2e Pb 2+ + SO4 2- + 2H 2 O

إجمالي أو التفاعل الكلي: Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 Discharge⇔Charge 2PbSO 4 + 2H 2 O

تم اقتراح نظرية التفاعل هذه بواسطة Gladstone and Tribe في عام 1881 ، ولكن تم اختراع خلية حمض الرصاص في عام 1859 بواسطة عالم الفيزياء الفرنسي ريموند جاستون بلانتي.

JH Gladstone and A. Tribe ، كيمياء بطاريات بلانت وفوريه ، الطبيعة ، 25 (1881) 221 و 461.

JH Gladstone and A. Tribe ، كيمياء بطاريات بلانت وفوريه ، الطبيعة ، 26 (1882) 251 ، 342 و 602 ؛ 27 (1883) 583

سيستمر تفاعل التفريغ حتى يتم تحويل حوالي نصف المواد الفعالة إلى كبريتات الرصاص لمعدل تصريف بطيء ، مثل معدلات 20 أو 10 ساعات. بحلول هذا الوقت ، ستزداد مقاومة المواد النشطة إلى هذه القيمة بحيث يؤدي المزيد من التفريغ إلى انخفاض سريع جدًا في جهد الخلية. عادة ، لا يُسمح لجهد الخلية بالانتقال إلى أقل من 1.75 فولت لكل خلية.

التصريفات العميقة التي تتجاوز 80٪ عمق التفريغ (DOD) ستجعل إعادة الشحن اللاحقة أكثر صعوبة.

بمجرد أن يذوب الرصاص كأيونات الرصاص أثناء تفاعل التفريغ ، فإنه يتحد مع أيونات الكبريتات ويترسب على الصفيحة السالبة. لا تبتعد أيونات الرصاص أو جزيء كبريتات الرصاص بعيدًا عن الصفيحة السالبة. وذلك لأن قابلية ذوبان كبريتات الرصاص في محاليل حامض الكبريتيك المخفف منخفضة للغاية. من الترتيب الذي يزيد عن 1 مجم لكل لتر ، سيكون ترسيب أيونات الرصاص ثنائية التكافؤ إلى كبريتات الرصاص أسرع في الأماكن التي توجد بها تركيزات عالية من الإلكتروليت. مع استمرار التفريغ ، تزداد قابلية ذوبان كبريتات الرصاص في الإلكتروليت حتى 4 مجم لكل لتر.

وذلك لأن الحمض يصبح أكثر تمييعًا بسبب المزيد من التفريغ وفي مثل هذه الأحماض المخففة ، تكون قابلية ذوبان كبريتات الرصاص أعلى ، حتى 4 مجم لكل لتر ..
ستستمر كبريتات الرصاص المترسبة في النمو إلى أحجام مختلفة من البلورات على السطح والشقوق والشقوق. . الفيلم سيكون متقطع في الهيكل. أثناء عملية التفريغ البطيئة ، يساعد هذا الشكل غير المستمر من هيكل كبريتات الرصاص الأجزاء الداخلية من المواد الفعالة على المشاركة في التفاعل حيث يوفر هيكلًا مفتوحًا يسهل دخول الأيونات بسهولة. لذلك ، يمكن أن تستمر عملية التفريغ في عمق الجزء الداخلي من اللوحة.

على العكس من ذلك ، في معدلات التفريغ العالية ، يتم حظر السطح بواسطة منتج التفريغ ، PbSO 4 ، والذي يشكل هيكلًا مستمرًا دون أي انقطاع. وبالتالي ، يتم إعاقة المزيد من التفاعلات في الأجزاء الداخلية للألواح وهذا هو السبب في أننا لا نستطيع الحصول على السعة المتوقعة بمعدلات تفريغ أعلى.

شحن بطاريات الرصاص الحمضية

أثناء تفاعل الشحن ، تحدث الظواهر العكسية ، وعكس تدفق التيار وتأخذ الأكسدة
ضع في القطب الموجب والحد من القطب السالب.

الجدول 2

خصائص القطبين أثناء الشحن والتفريغ

قطب كهربائي التفريغ الشحن
لوحة سلبية الرصاص المسامي (الإسفنجي)
الأنود
يعطي 2 إلكترون
Pb -2e- → Pb2 +
انخفاض الجهد (يصبح أقل إيجابية).
تم تحويله إلى PbSO4
~ 40٪ Pb + ~ 60٪ PbSO4
كاثود
تمتص 2 إلكترون
يأخذ Pb2 + في PbSO4 إلكترونين
ينخفض الجهد (يصبح أكثر سلبية)
تعافى إلى معدن الرصاص
H2 تطورت أثناء الشحن الزائد
لوحة إيجابية ثاني أكسيد الرصاص المسامي
كاثود
تمتص 2 إلكترون
Pb4 + (من PbO2) + 2e- → Pb2 +
انخفاض الجهد (يصبح أقل إيجابية).
تم تحويله إلى PbSO4
~ 50٪ PbO2 + ~ 50٪ PbSO4
الأنود
يطلق 2 إلكترون
يتحول Pb2 + في PbSO4 إلى PbO2
معاد تحويله إلى PbO2
يزيد الجهد
تطور O2 أثناء الشحن الزائد

شكل 1
تغيير القيم المحتملة لخلية الرصاص الحمضية أثناء تفاعلات الشحن والتفريغ
جهد الخلية هو مزيج من قيمتين في أي مرحلة من مراحل عمل الخلية الجلفانية
هكذا
جهد الخلية = جهد القطب الموجب – جهد القطب السالب
وبالتالي
جهد الدائرة المفتوحة لخلية الرصاص الحمضية أو جهد التوازن = 1.69 – (-0.35) = 2.04 فولت
عند أو بالقرب من نهاية التفريغ ، جهد الخلية ، EDisch = 1.50 – (- 0.20) = 1.70 V
عند أو بالقرب من نهايتها ، جهد الخلية ، ECh = 2.05 – (-0.65) = 2.70 V

Change-value-of-potential.jpg

شاحن البطارية - معامل الشحن

تتطلب البطاريات القابلة لإعادة الشحن شحنها لاستعادة سعة آه التي تم إنفاقها في التفريغ السابق.

كمية آه المطلوبة لإحضار البطارية إلى الحالة السابقة المشحونة بالكامل مقارنة بالإخراج السابق ستكون 10 إلى 15٪ أكثر. تسمى هذه النسبة من مدخلات الشحنة إلى الناتج السابق بمعامل الشحن

معامل الشحن = المدخلات Ah / المخرجات السابقة Ah = ~ 1.1 إلى 1.2.

أي أنه يجب وضع حوالي 10 إلى 20٪ آه إضافية للتعويض عن التفاعلات الثانوية ، التي تتكون من تفاعلات الشحن الزائد لتقسيم الماء وتفاعلات تآكل الشبكة. أيضًا ، سيتم فقد جزء صغير بسبب المقاومة الداخلية.

شاحن البطارية - كفاءة الشحن لبطارية الرصاص الحمضية

أمبير ساعة الكفاءة

(ساعة بسيطة أو كفاءة كولومبية وطاقة أو كفاءة وات ساعة )

من الحجج السابقة ، يمكن ملاحظة أنه يتعين علينا تحديد ما يسمى “كفاءة الشحن”.

أمبير ساعة الكفاءة

يصف المعيار الهندي IS 1651 إجراء الاختبار على النحو التالي:

  1. يجب أن تتعرض البطارية المشحونة بالكامل لتفريغ بمعدل عشر ساعات لجهد نهاية 1.85 فولت لكل خلية.
  2. يجب حساب ناتج آه الدقيق.
  3. يُعاد شحن البطارية الآن بنفس عدد ساعات أمبير بالتيار نفسه.
  4. تتعرض البطارية الآن لتفريغ ثاني كما كان من قبل.
  5. كفاءة Ah (Coulombic) = η Ah = Ah تم تسليمها أثناء التفريغ الثاني / إدخال Ah.

كفاءة الطاقة أو واط ساعة

يتم حساب كفاءة الوات-ساعة بضرب كفاءة ساعة الأمبير التي تم الحصول عليها كما هو موصوف أعلاه بنسبة متوسط التفريغ وجهد التغذية.

كفاءة الطاقة أو وات ساعة = η Wh = η Ah * (متوسط جهد التفريغ / متوسط جهد الشحن)

إن كفاءة ساعة الأمبير (أو الكولومبية) لشحن خلية حمض الرصاص في حالة إدخال يساوي 100٪ من التفريغ السابق بنفس المعدل تساوي تقريبًا 95٪ وكفاءة الطاقة أو وات ساعة حوالي 85 -90٪. تحدد المعايير الهندية (IS 1651) أيضًا حدًا أدنى من كفاءة ساعة الأمبير بنسبة 90٪ وكفاءة واط في الساعة بحد أدنى 75٪.

كفاءة الشحن محدودة بواسطة اللوحة الموجبة بدلاً من اللوحة السلبية. عندما يتم تحويل حوالي ثلاثة أرباع كبريتات الرصاص الموجودة على القطب الموجب إلى ثاني أكسيد الرصاص ولا يمكن أن ينتشر الماء بسرعة كافية في هيكل مسامي اللوحة الداخلية ، تحدث تفاعلات ثانوية مثل تطور الأكسجين. لبعض الوقت ، يتم توزيع تيار الشحن بين العملية الأولية لتحويل PbSO 4 إلى PbO 2 وتفاعلات الشحن الزائد الثانوية. إذا استمر الشحن لفترة طويلة بما فيه الكفاية بحيث يتم تحويل كل كبريتات الرصاص تقريبًا إلى ثاني أكسيد الرصاص ، فإن كل تيار الشحن يذهب للتفاعلات الثانوية.

شحن الجهد لشاحن البطارية

كما أوضحنا سابقًا

E الفصل> ه °.

لذلك ، علينا توفير جهد أعلى قليلاً من أجل تسهيل هذا التفاعل. عادة ، يتم تصميم شاحن جيد بمصدر جهد أعلى بدرجة كافية للشحن. من القواعد الجيدة أنه بالنسبة لخلية 2 فولت ، يجب أن يوفر المرء 3 فولت على الأقل حتى تتمكن الخلية من الحصول على شحنة كاملة عن طريق الوصول إلى جهد 2.7 فولت لكل خلية. لكن يجب أن نأخذ في الاعتبار الخسائر في الكابل ، وما إلى ذلك.

ومن ثم بالنسبة لبطارية 12 فولت ، يجب أن يوفر شاحن البطارية ما لا يقل عن 18 إلى 20 فولت.

إذا تم تقليل هذا الجهد إلى أقل من 15 فولت ، فلن تتمكن البطارية من الوصول إلى حالة الشحن الكامل.

أثناء إعادة الشحن: 2PbSO 4 + 2H 2 O → PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4
تتحلل كبريتات الرصاص الموجودة على كلا القطبين كأيونات الرصاص ويتم ترسيبها فورًا كرصاص على اللوحة السالبة و PbO2 على القطب الموجب.

في اللوحة الإيجابية

PbSO 4 + 2H 2 O → PbO 2 + 4H + + SO 4 ²- + 2e

تنتقل الإلكترونات إلى اللوحة السالبة لمزيد من التفاعل

في اللوحة السلبية

PbSO 4 + 2e → Pb + SO 4 ²-

نظرًا لتكاثر أيونات الكبريتات على كلا الصفيحتين ، فإنها تتحد مع البروتونات لتكوين حمض الكبريتيك وبالتالي تزداد الجاذبية النوعية للإلكتروليت.

غازات البطارية

حتى الآن ، رأينا فقط ردود الفعل المفيدة أثناء عملية الشحن. ولكن هناك بعض التفاعلات الجانبية أو التفاعلات الثانوية التي تحدث في فترات الشحن الزائد. رد الفعل الثانويين أو الجانبيين الرئيسيين هما:

  1. التحليل الكهربائي للماء و
  2. تآكل الشبكات الإيجابية

يمكن تمثيل ردود الفعل هذه على النحو التالي:

التحليل الكهربائي للماء

2H 2 O → O 2 + 2H 2 (على كلا الصفيحتين من خلايا الرصاص الحمضية المغمورة بالكهرباء الزائدة)

يتطور الأكسجين من الصفيحة الموجبة والهيدروجين من الصفائح السالبة ويتم تنفيسه إلى الغلاف الجوي من خلال فتحات سدادة التهوية.

ولكن في خلية بطارية حمض الرصاص التي ينظمها الصمام (VRLA) ، يتطور الأكسجين ، ولكن ليس الهيدروجين. لا يُسمح أيضًا للأكسجين المتطور بالخروج ولكنه ينتشر عبر الفراغات المتوفرة في فاصل الحصيرة الزجاجية (AGM) ويتفاعل مع المادة النشطة السلبية لتجديد جزيئات الماء. هذه هي الخطوة التي تجعل من الممكن لخلية VRLA أن تزدهر دون أن تغمرها المياه.

2H 2 O → O 2 + 4H + 4e – على اللوحة الإيجابية لخلايا المنحل بالكهرباء الجائعة أو خلايا VRLA

تآكل الشبكات الموجبة في بطارية الرصاص الحمضية

يحدث تآكل الشبكة الإيجابي في كلا النوعين من خلايا الرصاص الحمضية بالطريقة نفسها:

تآكل الشبكة: Pb + 2H 2 O → PbO 2 + 4H + + 4e

إذا تم صنع قطب بلاتيني بلاتيني كاثود ، فإن الهيدروجين يتطور تقريبًا عند انعكاسه

إمكانات الهيدروجين للمحلول. مع الأقطاب الكهربائية الأخرى ، مثل الرصاص ، يلزم وجود جهد سلبي أكبر

ليحدث هذا التفاعل.

حتى يصل جهد الخلية إلى قيمة 2.3 فولت ، هناك غاز ضئيل. لكن بدأ استخدام الغاز عند 2.4 فولت لكل خلية. بعد 2.4 فولت ، يكون استخدام الغاز أكبر وبالتالي ستنخفض كفاءة الشحن. عند 2.5 فولت ، سيكون الغاز غزيرًا ، وستبدأ درجة حرارة إلكتروليت البطارية في الارتفاع. يوجد الآن ما يكفي من الغازات لإثارة المنحل بالكهرباء وتبدأ الجاذبية النوعية في التعادل. عندما تكون البطارية في وضع الخمول ، ستكون الثقل النوعي للإلكتروليت أعلى قليلاً في الأسفل منها في المستوى العلوي. يتفاقم هذا إذا كانت الخلايا أطول.

يمكن شحن بطارية الرصاص الحمضية بأي معدل لا يؤدي إلى الإفراط في استخدام الغازات وارتفاع درجة الحرارة والجهد العالي جدًا في الأطراف. يمكن للبطارية التي تم تفريغها بالكامل امتصاص معدل شحن مرتفع في بداية الشحن بدون استخدام الغازات وأي ارتفاع ملموس في الجهد ودرجة الحرارة.

في وقت ما من عملية الشحن ، عندما يتم تحويل كل كبريتات الرصاص تقريبًا إلى ثاني أكسيد الرصاص في اللوح الموجب ، تسود التفاعلات الثانوية. هذه هي تفاعل التحليل الكهربائي للماء وتآكل الشبكة الإيجابي ، كما ورد سابقًا.

يبدأ تآكل الشبكة الإيجابي هذا مباشرة من مرحلة التكوين (أو في حالة تكوين الجرة) من الشحنة الأولى. هذا التآكل هو الجانب الأكثر ضررًا في عمر بطارية الرصاص الحمضية. نظرًا لأن تآكل الشبكة الموجبة يحدث عندما تدخل الخلية في منطقة الشحن ، يتم تحويل جزء من بنية الشبكة إلى ثاني أكسيد الرصاص وبالتالي ينخفض وزن الشبكة قليلاً في كل فترة تآكل. في النهاية ، سيتم الوصول إلى مرحلة عندما لا تستطيع الإلكترونات من مواقع التفاعل على الشبكات الانتقال إلى شريط الناقل ، بسبب عدم توفر بنية الشبكة المستمرة

نتيجة لذلك ، لا يمكن لجزء من المادة النشطة المشاركة في عملية إنتاج الطاقة وتنخفض السعة ، مما يؤدي إلى نهاية عمر البطارية.

يحاول مصنعو خلايا الرصاص الحمضية التخفيف من هذه المشكلة عن طريق تضمين عناصر السبائك التي تزيد من مقاومة التآكل لسبائك الرصاص. بعض مكونات صناعة السبائك هذه هي الزرنيخ (As) والفضة (Ag) بنسب مئوية كسرية. كقاعدة ، ستكون كمية As حوالي 0.2٪ و Ag حوالي 0.03 إلى 0.05٪ في السبائك الموجبة.

شاحن البطارية - معنى القبول الحالي

يتم تحديد القبول الحالي من خلال تصميم الخلية. على سبيل المثال ، يمكن لبطارية آه مماثلة مجمعة بعدد أكبر من اللوحات (أي أن الألواح ستكون أرق) ، أن تقبل تيار شحن أعلى بسبب مساحة السطح المحسّنة. للحصول على إجراءات مفصلة لقياس كفاءات شحن اللوحات الفردية ، تتم إحالة القراء إلى مقال كتبه K. Peters. [8]

يكون قبول الشحنة للوحة السالبة أكبر من تلك الموجودة في اللوحة الموجبة (انظر الشكل 1) والذي يرجع أساسًا إلى هيكلها الأكثر خشونة ، والأكثر انفتاحًا والمسام الذي يسمح بسهولة بانتشار الحمض في داخل اللوحة. يبدأ الموجب في زيادة الشحن عند 70-80٪ SOC ، اعتمادًا على عدة عوامل تصميم. بعض عوامل التصميم الداخلي البارامترية هي هيكل المسام ، مساحة السطح الحقيقية ، إلخ. المعلمات الخارجية الأخرى هي تيار الشحن بالأمبير ، ودرجة حرارة المنحل بالكهرباء ، إلخ.

يكون قبول شحن اللوحة السالبة أعلى ويذهب إلى منطقة الشحن الزائد في فترة لاحقة نسبيًا ، 90٪ SOC [8. K. Peters، AI Harrison، WH Durant، Power Sources 2. Research and Development in Non-Mechanical Electrochemical Power Sources، Pergamon Press، New York، USA، 1970، pp.1-16.]

[9. صباحا هاردمان ، مجلة مصادر الطاقة المجلد. 23 ، سنة 1988 ، ص ، 128].

Coulombic-efficiency.jpg

ومع ذلك ، في مرحلة ما ، تبدأ التفاعلات الثانوية عند القطب السالب ، في المقام الأول اختزال أيون الهيدروجين (بروتون) إلى غاز الهيدروجين عن طريق النقل البسيط للإلكترون (يحدث عند إمكانات أقل بكثير من -350 ملي فولت وهي قدرة عكس اللوحة السالبة ، E ° القيمة.) ، عند حوالي -0.6 إلى 0.95 فولت:

2H + + 2e → H 2

أحد هذه الشوائب الهامة المتراكمة على الصفيحة السالبة هو الأنتيمون (Sb) ، والذي يترسب بسبب ظاهرة تسمى هجرة الأنتيمون في الخلايا التي تحتوي على كمية أعلى نسبيًا من الأنتيمون في الشبكات. على الرغم من أن الأنتيمون عنصر أساسي في سبيكة الشبكة لمعظم خلايا حمض الرصاص ، إلا أنه له تأثير سلبي على أداء الخلية.

أثناء مرحلة التآكل في الشحن (قرب نهاية الشحن لكل دورة) ، تتعرض الشبكة الإيجابية لهجوم أنوديك ويمر الأنتيمون إلى محلول مثل أيونات Sb 5+ ، والتي يتم امتصاص جزء منها بواسطة المادة النشطة الإيجابية حيث تعزز التفريغ الذاتي بسبب تكوين الخلايا المحلية. يتم ترسيب ما تبقى من الأنتيمون الذائب على شكل Sb 3+ على سطح الكاثود (سطح الصفيحة السالبة) (“هجرة الأنتيمون” ) وبسبب انخفاض الهيدروجين على إمكاناته عن الرصاص ، فإنه يتسبب في التطور المبكر للهيدروجين. في وقت لاحق ، خلال فترات تطور الغاز الغزيرة ، قد يتم إطلاق الأنتيمون ، في ظل ظروف مواتية ، إلى حد ما كغاز ستيبين (SbH 3 ) ، عندما يتحد مع البروتونات.

في ظل ظروف مواتية ، قد يحدث تفاعل مشابه مع الزرنيخ (As) مع إطلاق الزرنيخ (AsH 3 ) ، وهو غاز سام. لذلك ، يتم بشكل طبيعي تجنب مكون السبائك هذا حيث يتم استخدام الخلايا في محيط مغلق ، مثل الغواصة.

من الناحية الديناميكية الحرارية ، يحدث هذا عند جهد أقل من تفاعل الشحن الأولي ، ولكن ، كما هو الحال مع توليد الأكسجين في القطب الموجب ، يكون الجهد الزائد لتوليد الهيدروجين على قطب الرصاص كبيرًا نسبيًا (حوالي -0.650 فولت) وبالتالي يمكن إكمال إعادة الشحن إلى حد كبير من قبل يبدأ تطور الهيدروجين بالكامل.

يتم تنفيس هذه الغازات من الخلية من خلال فتحات سدادة التهوية. كلا الصفيحتين تتأثران بتأثير الشوائب على الجهد الزائد ، وبالتالي فإن إعادة الشحن الفعال لكلا الصفيحتين غير ممكن. على سبيل المثال ، إذا قمت بدمج إمكانات تفاعل تطور الأكسجين مع إمكانات تطور الهيدروجين ، لدينا

1.95 + (-0.95) = 2.9 فولت لتطور الغاز الغزير.

هناك نقطة أخرى يجب ملاحظتها وهي أنه وفقًا للقوانين الأساسية ، يجب أن يتحلل الماء عند 1.23 فولت ويجب أن يتطور الأكسجين على قطب كهربائي موجب عند هذا الجهد. لكن هذا ليس هو الحال في الخلية العملية. إذا حدث ذلك ، فسيكون استقرار خلية حمض الرصاص نفسها سؤالًا. يبلغ جهد اللوحة الموجبة القياسي (E ° = 1.69 فولت) حوالي 0.46 فولت فوق الجهد الذي يجب أن يتحلل فيه الماء (1.23 فولت). والسبب هو الجهد الزائد مرة أخرى. أي أن الجهد لتطور الأكسجين على ثاني أكسيد الرصاص في محلول حامض الكبريتيك يقع أعلى بكثير من قيمة E للوحة الموجبة عند 1.95 فولت.

وبالتالي فإن تفاعل تطور الأكسجين على ثاني أكسيد الرصاص في محلول حامض الكبريتيك يُثبط ، حيث يكون 0.26 فولت (1.95-1.69 = 0.26) أعلى من قيمة E ° للوحة الموجبة وحوالي 0.72 فولت فوق إمكانية تحلل الماء (1.95-1.23 = 0.72 فولت) و ومن ثم لا يتطور الأكسجين حتى يتم الوصول إلى قيمة الجهد الزائد في محلول نقي تمامًا.

وبالمثل ، فإن تطور الهيدروجين على الرصاص في محلول حامض الكبريتيك يُثبط بشدة بسبب فرط تركيز الهيدروجين على الرصاص. هذه القيمة الزائدة هي حوالي 0.6 فولت أكثر سلبية وهي أقل من جهد القطب القياسي للرصاص في محلول حامض الكبريتيك ، E ° = -0.35V. ومن ثم فإن تفاعل تطور الهيدروجين لن يعيق الشحن الكامل للوحة السالبة حتى تصل قيمة القطب إلى -0.95V في محلول نقي تمامًا. هذا هو السبب في أن اللوحة السالبة تتمتع بكفاءة شحن أفضل من اللوحة الموجبة.

ولكن ، في خلية عملية ، يتم الوصول إلى هذه المرحلة قبل هذا الجهد بكثير. في الواقع ، لم يتم تحقيق هذا 2.9 فولت على الإطلاق في الخلايا العملية ، لأن التفاعلات الناتجة عن الشوائب تسود وبالتالي تطور الغاز بالكامل حسب الحجم (H 2 : O 2 = 2: 1) عند حوالي 2.6 فولت. ومع ذلك ، إذا كان جهد الشحن المبهر مرتفعًا بشكل مفرط ، فيمكن الوصول إلى هذه القيمة 2.9 فولت ، على وجه الخصوص ، قد تصل البطاريات المصنوعة من السبائك الخالية من السبائك إلى 2.8 فولت مع الأنتيمون الخلايا ستكون القيمة أقل بمقدار 0.2 فولت ، على سبيل المثال 2.6 فولت.

مع استمرار الدورة ، ستنخفض قيمة الغاز كثيرًا في حالة الخلايا الأنتيمونية ، بينما تكون الخلية الأخرى خالية تقريبًا من هذا التأثير. يرجع هذا الانخفاض الحاد إلى ظاهرة تسمى “هجرة الأنتيمون” كما أوضحنا سابقًا.

وبطبيعة الحال ، يزيد فرق الجهد بين البطاريات الجديدة والمدورة من 250 مللي فولت إلى 400 مللي فولت. سيؤدي هذا إلى عدم قدرة المواد الفعالة على قبول الشحنة وتقريبًا كل التيار يولد الهيدروجين والأكسجين. يوضح الشكل 3 هذا الجانب [10. هانز توفورن ، الفصل 17 ، الشكل 17.2 في كتيب تقنية البطارية ، محرر. HA Kiehne، Second Edition، 2003، Marcel Dekker، Inc.، New York.]

Battery-Charging-Duration-Hours.jpg

كيف يعمل شاحن بطارية 12 فولت؟

لشحن البطارية ، يتم توصيل طرف الخرج الموجب بالطرف الموجب للبطارية وبالتالي يتم توصيل السالب بالطرف السالب. ثم يتم توصيل الشاحن بمصدر التيار المتردد بطريقة مناسبة.

يتم تحويل مدخل التيار المتردد إلى تيار مستمر بواسطة دائرة مقوم بها محول تنحي للتحويل إلى الجهد المطلوب. يقوم المعدل بتحويل التدفق المتناوب ثنائي الاتجاه للتيار (AC) إلى تدفق أحادي الاتجاه. وبالتالي ، فإنه يحافظ على قطبية ثابتة عبر الحمل. يتم استخدام تكوين مقوم الجسر لتصحيح التيار المتردد المنخفض الجهد المتدرج إلى تيار مستمر ويتم تنعيمه بواسطة مكثف إلكتروليتي عالي القيمة (دائرة ترشيح).

يتم تغذية هذا التيار المستمر المفلتر إلى دائرة إلكترونية تنظم الجهد إلى مستوى ثابت ويتم تطبيقه على البطارية التي تتطلب شحنًا ،

يحتوي الشاحن على مؤشرات للتيار (مقياس التيار) والجهد (الفولتميتر) وأيضًا في حالات خاصة جهاز ضبط الوقت ومتر أمبير ساعة.

يتم شحن البطارية حسب تعليمات الشركة المصنعة

إجراءات شحن البطارية - شاحن البطارية

يجب تنظيف البطارية المراد شحنها جيدًا في الخارج ، ويجب بعد إزالة منتج التآكل ، إن وجد ، طلاء أطرافها بطبقة رقيقة من الفازلين الأبيض. سيتم أيضًا فحص مستوى المنحل بالكهرباء. لا يلزم إجراء إعادة التعبئة في هذا الوقت ما لم يكن المستوى أقل من ارتفاع الفواصل.

يجب أن يكون للشاحن المخصص لشحن البطارية مواصفات مناسبة ، مثل الفولتية ومخارج التيار. على سبيل المثال ، تحتاج بطارية 12 فولت إلى جهد إخراج C لا يقل عن 18 فولت. يعتمد التيار المطلوب على سعة البطارية وعلى الوقت الذي يلزم شحن البطارية خلاله. عادة ، سيتم شحن البطارية عند 0 أمبير من عشرة أمبير من سعة البطارية آه. وبالتالي ، تتطلب بطارية 100 أمبير في الساعة إخراج 10 أمبير على الأقل للشحن العادي. إذا كان سيتم شحنها بسرعة ، فسيلزم إخراج 15 أمبير.

يلزم إدخال حوالي 110٪ من السعة لبطارية فارغة الشحن بالكامل. ولكن ، إذا كانت البطارية مشحونة جزئيًا بالفعل ، فيجب أن نعرف SOC. مهما كان ، فإن الجهد والجاذبية النوعية هما العاملان المهمان اللذان يجب رصدهما لتحديد حالة الشحنة. يجب قراءة قيمة الجاذبية النوعية من الملصق الموجود على البطارية. عادةً ما تصل البطارية المشحونة بالكامل إلى 16.5 فولت وأكثر ، إذا كانت في حالة جيدة. إذا كانت بطارية قديمة ، فلا يمكن الوصول إلى هذا الجهد بسهولة.

هذا في الغالب بسبب التفاعلات الثانوية مثل تطور الغاز بسبب التحليل الكهربائي للماء في المنحل بالكهرباء وتأثيرات التسخين بسبب المقاومة المتراكمة بالفعل بسبب تراكم كبريتات الرصاص.

البطارية موضوعة على مادة عازلة مثل لوح مطاطي أو مقعد خشبي. يجب أن يكون لسلك الشاحن سعة كافية لتحمل التيار. عادة ، يمكن أن يحمل سلك نحاسي مربع 1 مم 3 أمبير تيار مباشر (DC) بأمان. بعد التأكد من أن الشاحن في وضع إيقاف التشغيل ، سيتم توصيل أسلاك توصيل الشاحن بالأطراف المعنية ، أي الموجب إلى الموجب والسالب إلى السالب. سيتم تسجيل قراءات الجهد والجاذبية النوعية ودرجة الحرارة في ورقة تسجيل ، ونموذج يرد أدناه:

نموذج سجل شحن البطارية

Log-sheet-for-charging-a-battery-1.jpg

يجب تسجيل القراءات كل ساعة.

ستشير قراءات الكادميوم إلى ما إذا كانت صفيحة معينة قد بلغت الشحن الكامل أم لا. القطب المرجعي للكادميوم هو قضيب كادميوم معزول بسلك نحاسي ملحوم حتى الطرف العلوي. سيتم غمر الطرف السفلي في الإلكتروليت ، بحيث يلامس السائل فقط ، ويجب ألا يتلامس مع الألواح أو أجزاء الرصاص الأخرى بالداخل.

بالنسبة للوحة موجبة مشحونة بالكامل ، ستكون قراءة الكادميوم 2.4 فولت وأكثر ، وبالنسبة للوحة السالبة ، ناقص 0.2 فولت وأقل.

الجدول 4

التفاعلات في خلية حمض الرصاص وقراءات الكادميوم المحتملة

قراءات الكادميوم المحتملة

تفاعلات القيم المحتملة قراءات الكادميوم
إمكانات تطور الأكسجين 2 H2O → O2 + 4 H + + 4e- 1.95 إلى 2.00 فولت 2.00 - (-0.4) = 2.4 فولت
جهد القطب القياسي للوحة الموجبة PbO2 / PbSO4 / H2SO4 1.69 فولت [1.69 - (-0.4) = 2.09 فولت]
نهاية تفريغ الصفيحة الموجبة 1.40 إلى 1.5 فولت 1.40 - (-0.4) = 1.8 فولت
1.50 - (-0.4) = 1.9 فولت
جهد قطب الهيدروجين القياسي (SHE) 2H + + 2e- → H2 0.00 فولت 0.00 فولت
نهاية تفريغ الصفيحة السلبية -0.15، -0.20، -0.25 V (لكثافات التيار المختلفة) -0.15 - (-0.4) = 0.25 فولت -0.20 - (-0.4) = 0.20 فولت -0.25 - (-0.4) = 0.15 فولت
القدرة القياسية للقطب الكهربي للوحة السلبية الرصاص / PbSO4 / H2SO4 -0.35 فولت [-0.35 - (-0.4) = 0.05 فولت]
القطب المرجعي للكادميوم E ° القيمة Cd / Cd2 + -0.40 فولت -0.40 فولت
إمكانات تطور الهيدروجين 2H + + 2e− → H2 (لخلية تجارية) -0.60 فولت -0.60 - (-0.4) = -0.20
إمكانات تطور الهيدروجين 2H + + 2e− → H2 لخلية تجريبية نقية -0.95 فولت -0.95 - (-0.4) = -0.55

مبدأ عمل شاحن البطارية

في نهاية الشحن ، قد تصل بطارية 12 فولت إلى جهد طرفي يبلغ 16.5 وما فوق. بعد الحفاظ على الجهد الطرفي عند هذا المستوى لمدة ساعة ، يمكن إنهاء الشحن. عندما تقترب البطارية من 16. 0 فولت ، يمكن إضافة الماء المعتمد ، إذا لزم الأمر.

بالقرب من نهاية الشحن ، ستلاحظ وجود غازات ثقيلة من البطارية. لا ينبغي إحضار ألسنة اللهب المكشوفة بالقرب من غرفة الشحن. تتطور الغازات في نسبة مزيجها ، أي جزء الهيدروجين 2 وجزء الأكسجين 1. ومن ثم ، إذا سمح لهذه الغازات بالتراكم في منطقة الشحن دون تهوية مناسبة ، فمن المحتمل أن تؤدي شرارة أو لهب مكشوف إلى اشتعال الغازات وسوف تتحد مع العنف المتفجر ، مما يؤدي إلى إتلاف البطارية ومحيطها وإلحاق الضرر أيضًا بالأشخاص القريبين .

الحد الأدنى لخليط الهيدروجين المتفجر في الهواء هو 4.1٪ ، ولكن لدواعي السلامة يجب ألا يتجاوز الهيدروجين 2٪ من حيث الحجم. الحد الأعلى 74٪. يحدث انفجار شديد بعنف عندما يحتوي الخليط على نسبة متكافئة من هذه الغازات (جزئين من الهيدروجين إلى جزء واحد من الأكسجين). يتم الحصول على هذه الحالة داخل بطارية زائدة الشحن مع سدادات تهوية مثبتة بإحكام بالغطاء. ومن ثم يُنصح بإبقاء سدادات التهوية فضفاضة فوق فتحات التهوية وعدم ربطها بإحكام.

طرق مختلفة لشحن البطاريات وأنواع مختلفة من شواحن البطاريات

على الرغم من وجود طرق مختلفة لشحن خلايا الرصاص الحمضية ، إلا أن جميعها لها هدف واحد مشترك يتمثل في تحويل نواتج التفاعل ، أي كبريتات الرصاص على كلا الصفيحتين إلى المواد الفعالة ذات الصلة ، و PbO 2 على القطب الموجب و Pb على القطب السالب .

2 PbSO 4 + 2 H 2 O → PbO 2 + Pb + 2 H 2 SO 4

هناك عدد من المتغيرات في أنظمة الشحن. ولكن في كل هذه الطرق ، يتم استخدام مبدأين أساسيين فقط: التيار المستمر وطرق الشحن للجهد الثابت. تجمع الطرق العديدة المتاحة بين هذين المبدأين لتحقيق أهدافهما.

يعتمد اختيار طريقة الشحن المناسبة على النوع والتصميم وظروف الخدمة والوقت المتاح للشحن. تستخدم كل طرق الشحن هذه العديد من الطرق للتحكم في عملية الشحن وإنهائها.

يمكن تصنيف هذه الطرق إلى ما يلي:

الجدول 5

تصنيف طرق شحن البطاريات المختلفة وطرق شحن البطارية

طرق شحن البطارية المختلفة

الأساليب القائمة على التيار الثابت (CC) الطرق القائمة على الجهد الثابت (CV أو CP) طرق الجمع شحن مستدق طرق خاصة
طريقة شحن CC بخطوة واحدة طريقة الجهد الثابت طريقة CC-CV طريقة الشحن المستدقة من خطوة واحدة 1. الشحن الأولي
2. تهمة المعادلة
3. فرض رسوم
4. الشحن التي تسيطر عليها الغاز
5. هزيلة الشحن
6. زيادة الشحن
7. نبض الشحن
8. الشحن السريع أو السريع
طريقة شحن CC من خطوتين طريقة السيرة الذاتية الحالية المحدودة أو المعدلة طريقة الشحن المستدقة من خطوتين

طريقة الشحن ذات التيار المستمر بخطوة واحدة (طريقة CC) شاحن البطارية

عندما يلزم الانتهاء من إعادة الشحن لفترة قصيرة وعندما يريد المستخدم معرفة الإدخال من حيث آه ، يمكن استخدام طريقة الشحن بالتيار الثابت. يُفضل الشحن بالتيار الثابت عندما يُعرف الإخراج السابق ، لذلك يمكن أن يكون الشحن الزائد بنسبة 5-10٪ فعالاً لإعادة البطارية إلى 100٪ SOC. سيضمن هذا أيضًا تقديم الإدخال الصحيح حتى لا يتأثر عمر البطارية سلبًا بالشحن الزائد غير المبرر. وقت إعادة الشحن العادي لهذه الطريقة هو 15 إلى 20 ساعة.

في هذه الطريقة ، يتم الحفاظ على التيار ثابتًا طوال فترة الشحن.

يوصى بشحن تيار من 5 إلى 10٪ من سعة 20 ساعة.

للتعويض عن الزيادة في emf الخلفي للبطارية أثناء الشحن ، يجب الحفاظ على تيار الشحن ثابتًا إما عن طريق تغيير مقاومة السلسلة المستخدمة أو عن طريق زيادة جهد المحول. عادة ، تتنوع مقاومة السلسلة للحفاظ على التيار المستمر.

هذه الطريقة هي أبسط وأرخص طريقة للشحن. لكن لها عيوب انخفاض كفاءة الشحن. هذا بسبب تبديد بعض الطاقة في المقاومة وأيضًا جزئيًا بسبب التيار المستخدم لتقسيم الماء بمجرد وصول البطارية إلى 2.5 فولت لكل خلية. تبدأ البطارية في إطلاق الغازات حيث يتم شحن البطارية بحوالي 70 إلى 75٪. تؤدي طريقة الشحن هذه دائمًا إلى زيادة طفيفة في الشحن وغازات شديدة خاصة في نهاية الشحن.

ويرد في الشكل 5 صورة عامة لطريقة الشحن بالتيار الثابت. ترد خصائص الشحن في الشكل 6

Figure-5.jpg
Figure-6.jpg

طريقة شحن التيار المستمر بخطوتين

يتم استخدام معدلي شحن ، معدل البدء ومعدل الانتهاء ، في طريقة الشحن المستمر ذات الخطوتين. معدل التشطيب هو عادة نصف معدل البداية. يبدأ معدل الإنهاء عندما تبدأ البطارية في إنتاج الغازات. هذه طريقة مفضلة عمومًا لشحن البطاريات على مقاعد البدلاء. يمكن رؤية خاصية الشحن في الشكل 7 [11. PG Balakrishnan ، بطاريات تخزين الرصاص ، منشورات سايتك (الهند) الجندي. المحدودة ، تشيناي ، 2011 ، صفحة 12.8].

Figure-7.jpg

الجهد المستمر أو طرق الشحن المحتملة شاحن البطارية

تستخدم طريقة شحن الجهد الثابت أو الجهد (CV أو CP) جهد مصدر يتم الحفاظ عليه عند مستوى ثابت طوال فترة الشحن. عادة ، سيكون هذا الجهد بين 2.25 و 2.4 فولت لكل خلية.

هذه الطريقة هي الطريقة الموصى بها لشحن خلايا وبطاريات حمض الرصاص التي ينظمها الصمام (VRLA). لا داعي للقلق بشأن عمق التفريغ (DOD) للتفريغ السابق عند شحن بطارية VRLA بطريقة السيرة الذاتية. يمكن شحن بطاريات VRLA دون أي آثار ضارة باستخدام جهد شحن السيرة الذاتية الموصى به من الشركة المصنعة. يوصي جميع مصنعي VRLAB تقريبًا ببدء تيار من 0.25 إلى 0.30 درجة مئوية.

أي بالنسبة لبطارية 100 آه ، يمكن تحديد تيار أولي من 25 إلى 30 أمبير. يستخدم التيار الأعلى لشحن البطاريات شديدة التفريغ بينما يستخدم التيار السفلي لشحن البطاريات التي يتم تفريغها بشكل طبيعي. إن تأثير جهد الشحن المنخفض هو أن ارتفاع درجة الحرارة سيكون أقل مقارنة ببطارية مشحونة ، مع تيار أعلى ، لكن الوقت المستغرق لشحن كامل سيكون أكثر.

في نهاية الشحن ، يبلغ جهد البطارية التكافؤ مع الجهد المعهود ، حيث يتناقص تيار الشحن إلى قيمة منخفضة للغاية. عالميًا ، قد يصل التيار في النهاية إلى قيمة من 2 إلى 4 مللي أمبير لكل آه من سعة البطارية. عند 2.25 إلى 2.3 فولت لكل خلية ، لم يلاحظ أي تطور للغاز في البطاريات المصنعة بشكل صحيح. ومع ذلك ، سيكون الغاز واضحًا عند 2.4 فولت لكل خلية. يبلغ حجم الغاز المتطور عند 2.4 فولت لكل خلية حوالي 1000 مللي في 40-50 دقيقة لـ 6V / 1500 Ah VRLAB

وفقًا للبند 6.1.a. للمعيار الصناعي الياباني ، JIS 8702-1: 1998 ، ستكون مدة الشحن حوالي 16 ساعة أو حتى لا يتغير التيار بأكثر من 10٪ من تيار معدل 20 ساعة (I 20 ) أمبير خلال ساعتين متتاليتين[JIS 8702-1:1998] . على سبيل المثال ، إذا كانت سعة البطارية البالغة 20 ساعة (بغض النظر عن جهد البطارية) هي 60 أمبير20 ، فإن الشحنة كانت ستكتمل إذا لم يتغير التيار بأكثر من 300 مللي أمبير (أي I20 = 60 آه / 20 أ = 3 أ لذلك ، 0.1 من أنا20 = 0.3 أ)

تفاصيل شحن CP لبطاريات VR موضحة في الأشكال

كفاءة الشحن أفضل من طريقة التيار المستمر. عيب هذه الطريقة هو أنها تتطلب جهدًا مستقرًا عند استنزاف تيار مرتفع ، وهو أمر مكلف. تُستخدم هذه الطريقة للتشغيل العائم للخلايا الثابتة لتطبيقات الاتصالات السلكية واللاسلكية وتطبيقات UPS.

Figure-8.jpg
Figure-9.jpg

إمكانية الشحن المستمر المعدل - شاحن البطارية

في التطبيقات الصناعية ، يتم استخدام مثل هذه الطريقة حيث تكون دائرة الشحن جزءًا لا يتجزأ من النظام. الأمثلة هي السيارات ، UPS ، إلخ. يتم تضمين مقاومة سلسلة للحد من التيار في الدائرة ، والتي يتم الحفاظ على قيمتها حتى يتم الوصول إلى جهد محدد مسبقًا. بعد ذلك ، يتم الحفاظ على الجهد ثابتًا حتى يتم استدعاء البطارية لأداء واجبها في توفير تيار البدء ، وقوة الطوارئ ، إلخ.

يعتمد اختيار مقاومة السلسلة الثابتة على عدد الخلايا في البطاريات وقدرتها على ساعة الأمبير والمدة المتاحة للشحن. يتم الحفاظ على الجهد المطبق ثابتًا عند حوالي 2.6 إلى 2.65 فولت لكل خلية.

مع تقدم الشحن ، يبدأ تيار الشحن في الانخفاض من القيمة الأولية. عندما يرتفع الجهد تدريجياً حتى 2.35 إلى 2.40 فولت لكل خلية ، يميل جهد الغاز إلى الارتفاع بسرعة وبالتالي ينخفض تيار الشحن بمعدل أسرع.

يعد الشحن الثابت المعدل شائعًا لبطاريات الدورات العميقة مثل بطاريات الجر. تستخدم المصانع عادةً ملف تعريف وقت شحن وتفريغ ثابت مثل تشغيل 6 ساعات لشاحنة الرافعة الشوكية حتى عمق تفريغ (DOD) بنسبة 80٪ وإعادة شحن لمدة 8 ساعات. تم ضبط الشاحن على جهد الغاز ويقتصر تيار البدء على 15 إلى 20 أمبير لكل 100 أمبير. يبدأ التيار في التناقص بجهد ثابت إلى معدل الانتهاء من 4.5 إلى 5 أمبير لكل 100 هكتار ، والذي يتم الحفاظ عليه بعد ذلك حتى نهاية الشحنة. يتم التحكم في وقت الشحن الإجمالي بواسطة جهاز توقيت.

يوجد شاحن بطارية به شروط لإبقاء البطاريات متصلة به حتى بعد اكتمال الشحن للحفاظ على البطاريات في حالة مشحونة بالكامل. يتم تحقيق ذلك من خلال توفير فترات قصيرة من تجديد الشحن كل 6 ساعات للحفاظ على حالته

ترد التفاصيل في الشكل 12 [ 12. إصدار خاص بشأن بطاريات الرصاص الحمضية ، J. Power Sources 2 (1) (1977/1978) 96-98]

Figure-10.jpg

طرق الجمع (طرق CC-CV) - شاحن البطارية

في هذه الطريقة ، يتم الجمع بين الشحن المستمر والتيار الثابت معًا. تُعرف هذه الطريقة أيضًا باسم طريقة الشحن (IU) (I للتيار و U للجهد الكهربائي). في فترة الشحن الأولية ، يتم شحن البطارية في وضع التيار المستمر حتى تصل البطارية إلى جهد الغاز ثم يتم تحويلها إلى وضع الجهد الثابت. هذه الطريقة تلغي التأثير الضار لطريقة الشحن الحالية الثابتة في نهاية الشحن.

تظهر خصائص الشحن لهذه الطريقة في الشكل 11 على اليمين.

Figure-11.jpg

شحن مستدق - شاحن بطارية

معنى الاستدقاق هو الانحدار. كما يشير المصطلح بوضوح ، يُسمح للتيار بالانخفاض من قيمة أعلى إلى قيمة أقل ، عن طريق تثبيت جهد شحنة البداية عند حوالي 2.1 فولت لكل خلية وينتهي عند 2.6 فولت لكل خلية. يشار إلى نسبة القيم الحالية عند هذه الفولتية بقيمة تفتق.

وبالتالي ، فإن الشاحن بمخرج 50 أمبير عند 2.1 فولت لكل خلية و 25 أمبير عند 2.6 فولت لكل خلية ، يوصف بأنه يمتلك خاصية تفتق 2: لتر.

هناك طريقة شحن مستدقة من خطوة واحدة وطرق شحن مستدقة من خطوتين

خطوة واحدة تفتق الشحن - شاحن البطارية

في هذا النوع من الشحن ، يتناقص التدريجي الحالي من قيمة بداية أعلى إلى قيمة أقل لمعدل الانتهاء ، والذي يكون عادةً حوالي 4 إلى 5٪ من سعة البطارية بمعدل 20 ساعة. يعتبر استخدام الغازات ظاهرة مطلوبة لأنه يساعد على معادلة تدرج كثافة الإلكتروليت. أي أنه يحيد ظاهرة التقسيم الطبقي. ومن ثم ، فإن معدل التشطيب ثابت بقيمة عالية بما يكفي للسماح بحدوث هذه العملية وفي نفس الوقت لا يؤدي إلى تآكل الشبكات الإيجابية بشكل غير ملائم. هنا ، يتم ضبط جهد خرج الشاحن على حوالي 2.7 فولت لكل خلية في البداية ويتم خفضه إلى حوالي 2.1 إلى 2.2 فولت لكل خلية في نهاية فترة الشحن.

يتم إجراء تيار الشحن ليتناقص ببطء حتى يتم الوصول إلى جهد الغاز (حوالي 2.4 فولت لكل خلية) (SOC = 75 إلى 80٪) ويتناقص التدريجي بمعدل أسرع بعد ذلك. عادة ، يتم تثبيت نسبة الاستدقاق عند 2: 1 أو بنسبة 1.7 إلى 1. الوقت المستغرق لإكمال الشحن حوالي 12 ساعة. يتم التحكم في فترة الشحن بعد الوصول إلى جهد الغاز من خلال دمج جهاز توقيت يبدأ العمل عند الوصول إلى جهد الغاز.

يمكن تقليل فترة الشحن إلى 8 إلى 10 ساعات ، ولكن يجب تعزيز تيار البدء ، وهو ما لا يمكن القيام به دون مراعاة الاقتصاديات المعنية والقدرة على تحمل تكاليف المستهلك.

Figure-12.jpg

يتم عرض خصائص الشحن لعملية الشحن المستدقة أحادية الخطوة في الشكل 12

Figure-13.jpg

خطوتين للشحن المستدقة - شاحن البطارية

تشبه طريقة الشحن هذه طريقة الشحن المستدقة أحادية الخطوة باستثناء حقيقة أن إجمالي وقت الشحن قد تم تقليله إلى حوالي 8 إلى 10 ساعات. نظرًا لأن البطارية قادرة على قبول الشحن بمعدل أسرع عندما يتم تفريغها بعمق ، يتم استخدام تيار عالٍ في الخطوة الأولى حتى تصل البطارية إلى مرحلة الغاز. يتم إعطاء ما يقرب من 70 إلى 80٪ من ساعات الأمبير المراد إرجاعها إلى البطارية للبطارية في الخطوة الأولى بمعدل أسرع ويتم تغذية ساعات الأمبير المتبقية في الخطوة الثانية.

يوضح الشكل 13 خصائص الشحن لبطارية بقدرة 12 فولت و 500 أمبير عن طريق الشحن المستدقة بخطوة واحدة

تعتبر طرق الشحن المستدقة أكثر شيوعًا لشحن بطاريات الجر التي عادة ما يتم تفريغها بعمق. يحتاج مشغلو أسطول المركبات الكهربائية ، على سبيل المثال شاحنات التوصيل البريدية ومركبات توصيل الحليب ، إلى شاحن بطارية متطور للحصول على أفضل أداء ممكن من البطاريات ولحماية الاستثمار النقدي الكبير المتضمن.

التهمة الاولية

تحتاج بطارية الرصاص الحمضية الجديدة إلى التنشيط وتسمى عملية الشحن هذه لأول مرة شحن التعبئة الأولي. تمتلئ البطارية بالكمية المطلوبة من الإلكتروليت وهي مشحونة بالكامل قبل إرسالها للشحن. عادةً ما يتم هذا الشحن الأولي بواسطة طريقة الشحن الحالية الثابتة بتيار منخفض لفترة طويلة حتى تصل البطارية إلى جهد 16.5 فولت أو أكثر لشحنها بالكامل.

في الوقت الحاضر ، أصبحت هذه العملية زائدة عن الحاجة حيث نحصل على بطاريات مشحونة في المصنع جاهزة للاستخدام أو بطاريات مشحونة جافة والتي لا تتطلب سوى إضافة الإلكتروليت.

تهمة المعادلة

معادلة الشحنة الاختلافات بين الخلية والخلية هي حقيقة يجب على المرء قبولها. لا يمكن أن تكون خليتان متماثلتان في جميع الجوانب. الاختلافات في أوزان المادة النشطة ، والاختلافات الطفيفة في الثقل النوعي للكهرباء ، ومسامية الأقطاب الكهربائية ، وما إلى ذلك هي بعض الاختلافات. لهذه الأسباب ، كل خلية في البطارية لها خصائصها الخاصة ؛ يتطلب كل منها مقدارًا مختلفًا قليلاً من الشحن. معادلة الشحن بين الحين والآخر تبقي نهاية عمر البطارية بعيدًا. تطفو بطاريات السيارات 12 فولت عند 14.4 فولت. تتطلب البطارية المشحونة بالكامل مستويات جهد تبلغ 16.5 فولت ، وهو ما لا يتحقق أبدًا أثناء الخدمة على متن السيارة.

ومن ثم فإن معادلة الشحنة (وتسمى أيضًا شحن مقاعد البدلاء) مطلوبة لإطالة عمر بطارية السيارة. وبالتالي ، فإن البطارية التي تتلقى شحنة دورية كل ستة أشهر قد تدوم أكثر من البطاريات التي لا تتلقى شحنة مقاعد البدلاء ، على الأقل من 10 إلى 12 شهرًا. يجب مناقشة تواتر ومدى معادلة الشحنات مع الشركة المصنعة للبطارية. مع أجهزة الشحن المبرمجة مسبقًا ، تتوفر أحيانًا “شحنة معادلة” عبر مفتاح يوفر تيارًا منخفضًا مستمرًا يستخدم لتثبيت الجهد والكثافة النسبية للإلكتروليت في الخلايا.

وبالمثل ، فإن بطاريات الإمداد بالطاقة في حالات الطوارئ وبطاريات الرافعة الشوكية تتطلب أيضًا مثل هذه الرسوم المعادلة. يتم شحن البطارية المستخدمة في العاكس فقط حتى 13.8 إلى 14.4 فولت. كما ذكرنا سابقًا ، هذا لا يكفي لمعادلة عدم التوازن بين الخلايا في البطارية. ستستمر هذه البطاريات ، إذا أعطيت رسوم معادلة دورية ، لفترة أطول.

يجب أن تحصل البطاريات على رسوم معادلة كل ستة أشهر. لكن بطاريات الجر المستخدمة في بطاريات الرافعة الشوكية يجب أن تعطى شحنة معادلة مرة كل سادس أو 11 دورة ، اعتمادًا على ما إذا كانت البطاريات جديدة أو قديمة. يمكن إعطاء البطاريات الأحدث شحنة معادلة مرة كل 11 دورة وأقدم منها كل 6 دورة . إذا كانت البطاريات تتلقى شحنًا كاملاً بشكل منتظم يوميًا ، فيمكن تقليل تواتر رسوم المعادلة إلى 10 و 20. يجب إنهاء شحنة المعادلة عندما لا تظهر الخلايا زيادة أخرى في قراءات الجهد والجاذبية النوعية على مدى فترة تتراوح من 2 إلى 3 ساعات.

اقرأ مقالاً مفصلاً عن رسوم المعادلة هنا.

فرض رسوم

عندما يتم تشغيل سيارة كهربائية على الطرق الوعرة أو على الطرق الوعرة بشكل مكثف ، فإن توصيل الشاحن أثناء فترات الراحة وفترات الراحة القصيرة الأخرى يمكن أن يساعد أيضًا في إطالة نوبة العمل الفعالة للسيارة وبالتالي تقليل وقت تعطل المركبات الكهربائية. رسوم الفرصة هو المصطلح المعطى لمثل هذا الشحن الجزئي أثناء وقت الغداء أو فترة الراحة.

تميل رسوم الفرصة هذه إلى تقليل عمر البطاريات. تحسب البطارية مثل هذا الشحن والتفريغ اللاحق كدورة واحدة ضحلة. يجب تجنب رسوم الفرصة بقدر الإمكان. يوفر الشحن العادي من 15 إلى 20 أمبير لكل 100 أمبير في الساعة ، بينما توفر رسوم الفرصة تيارات أعلى قليلاً تبلغ 25 أمبير لكل 100 أمبير في السعة. يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة ويسرع تآكل الشبكات الإيجابية. ومن ثم ستنخفض الحياة.

الشحن المتحكم فيه بالغاز

يتم استخدام الموصلية الحرارية لغاز الهيدروجين المتطور لمراقبة تيار الشحن. غاز الهيدروجين ، مبرد جيد جدا يستخدم لتبريد عنصر ساخن. يستخدم تغيير مقاومة عنصر التسخين لتنظيم التيار. يمكن أيضًا استخدام الثرمستور لتنظيم التيار. في بعض الأحيان ، يتم استخدام تأثير التسخين الناتج عن إعادة اتحاد غاز الهيدروجين وغاز الأكسجين المتطور في الخلية على محفز مناسب لتشغيل مفتاح حراري لتنظيم التيار.

هزيلة الشحن

في حالة الشحن المستمر ، يقوم الشاحن بمعادلة الخسائر الناتجة عن التفريغ الذاتي والتفريغ المتقطع. تعوض رسوم الصيانة عن التفريغ الذاتي. تتميز وضعي التشغيل بجهد طرفي ثابت:

رسوم الصيانة 2.20 إلى 2.25 فولت لكل خلية

الشحن المستمر 2.25 إلى 2.35 فولت لكل خلية

اعتمادًا على عمر البطارية وحالتها ، قد تكون الكثافة الحالية من 40 إلى 100 مللي أمبير / 100 أمبير في السعة الاسمية ضرورية أثناء شحن الصيانة (الشحن النقطي).

يعتمد تيار الشحن المستمر إلى حد كبير على ملف تعريف الحمل. يجب إعادة شحن البطاريات الخاضعة لرسوم الصيانة بعد كل انقطاع للتيار الكهربائي. وينطبق الشيء نفسه على البطاريات التي يتم شحنها باستمرار بعد الأحمال غير المخطط لها.

زيادة الشحن

يتم اللجوء إلى الشحن المعزز عند الحاجة إلى بطارية فارغة لاستخدامها في حالات الطوارئ عندما لا تتوفر بطارية أخرى ويكون SOC غير كافٍ لأعمال الطوارئ. وبالتالي ، يمكن شحن بطارية الرصاص الحمضية بتيارات عالية اعتمادًا على الوقت المتاح و SOC للبطارية. نظرًا لتوفر أجهزة الشحن السريعة في الوقت الحاضر ، أصبح تعزيز الشحن أمرًا مألوفًا اليوم. عادةً ما تبدأ شواحن التعزيز هذه في الشحن عند 100 أمبير وتتناقص التدريجي إلى 80 أمبير. والشيء الأكثر أهمية هو أنه لا ينبغي السماح لدرجة الحرارة بتجاوز 48-50 درجة مئوية.

شحن نبضي

ما هو شحن التيار النبضي؟

يتم الشحن لمدة قصيرة جدًا ، أي في الوقت الحالي بالمللي ثانية (مللي ثانية) ، وتتبع فترة الخمول (وقت التوقف بالمللي ثانية). في بعض الأحيان قد يسبق التفريغ أيضًا شحن النبض.

تم تطبيق تقنية التيار النبضي من أجل الشحن السريع لخلايا حمض الرصاص في السيارات. تم التوصل إلى الاستنتاجات التالية:

  • يمكن أن يكون لتقنية التيار النبضي تأثيرات مفيدة للغاية.
  • يحسن معدل إعادة الشحن.
  • لها فائدة على أداء دورة الحياة لبطاريات الرصاص / الحمضية ، خاصة عند استخدام أكثر من 100 مللي ثانية في الوقت المحدد.
  • علاوة على ذلك ، يمكن لهذه التقنية أيضًا تجديد الخلايا التي تم تدويرها بشحن تيار مستمر.
  • يمكن تقليل وقت إعادة الشحن بترتيب من حيث الحجم ، أي من ~ 10 ساعات إلى ~ 1 ساعة
  • يمكن زيادة دورة الحياة بمعامل من ثلاثة إلى أربعة.
Figure-14.jpg
  • يمكن أن يؤدي تطبيق الشحن بالتيار النبضي على بطارية مُدورة (السعة = 80٪ القيمة الأولية) إلى استعادة سعة البطارية.
  • يحدث فقدان السعة المبكرة في كل من خلايا Pb-Sb و Pb-Ca-Sn بمعدلات عالية من التفريغ مع الشحن الحالي المستمر.

لمزيد من التفاصيل ، يمكن للقراء الرجوع إلى مقال لام وغيره من المقالات المذكورة أعلاه.

كانت الخلايا الغواصة موضوع شحن النبض [14. ميلفين جيمس ، جوك جروميت ، مارتن روان وجيريمي نيومان ، مجلة مصادر الطاقة 162 (2006) 878-883 879]. وقد خلص الكتاب إلى أن

  1. يمكن تحسين السعة من خلال الشحن النبضي. هذا التحسين القدرة

كانت دراماتيكية بالنسبة للخلايا الأحدث الجديدة نسبيًا. ولكن بالنسبة للخلايا الأكبر سنًا (4-5 سنوات) ، كانت هناك حاجة إلى 15 دورة شحن نبضية أو أكثر قبل الحصول على تحسينات في السعة.

  • كلما عانت الخلايا الأكبر سنًا من كبريتات شديدة ، والتي تستغرق دورات أكثر للتحلل.
  • من المستحيل عكس بعض الكبريتات.
  • أشار استخدام الشحن النبضي أيضًا إلى أنه يمكن تقليل شحنة الغاز بشكل كبير.
  • ينخفض تطور الغاز مع زيادة تردد النبض. يكون هذا أكثر وضوحًا مع تطور الأكسجين ، وهو عامل مهم للبطاريات الغواصة التي تعاني من تآكل اللوحة الإيجابي لأن الأكسجين يتطور من اللوحة الإيجابية أثناء شحن الغاز.
  • بعد تطبيق شحن النبض على الخلية ، تظل التأثيرات المفيدة على الرغم من استئناف إجراءات الشحن التقليدية.

يتم عرض برنامج شحن النبض النموذجي أدناه:

Figure-15.jpg
Figure-16.jpg

يمكن أن يساعد تطبيق الشحن النبضي في منع تراكم الكبريت بمرور الوقت. قد يكون قادرًا على تقليل تراكم الكبريتات في الخلايا من خلال الشحن والصيانة المناسبين إذا تم استخدام شحن النبض من البداية. لا يمكن عكس تراكم الكبريتات الذي حدث بالفعل بهذه الطريقة. إذا تم معادلة الخلايا أو زيادة شحنها باستمرار ، فإن هذا يضر بالخلايا ويقلل من قدرتها وحياتها. توصي ميكروتكس باختبار الثقل النوعي لبطارياتك بانتظام لمعرفة المدة التي ستستمر فيها ، وتحديد أي خلايا ضعيفة أو فاشلة ، وتأكيد حالة شحنها. يمكن اتباع الخطوات التالية في حالة تراكم الكبريتات أو عدم توازن الشحنة.

شحن سريع أو سريع - شاحن بطارية

قبل خمسة وعشرين عامًا ، كان يُعتقد أنه لا ينبغي شحن بطاريات الرصاص الحمضية بمعدلات عالية لأن المادة النشطة الإيجابية ستتضرر بشكل لا يمكن إصلاحه. كان من المعتقد أن الشحن السريع سيؤدي إلى مستويات مفرطة من تآكل الشبكة والغازات ، مما يؤدي إلى فشل مبكر وسريع لبطاريات VRLA.

يثبت الشحن السريع أنه ليس فقط توفيرًا للوقت والطاقة ، ولكنه أيضًا يزيل الغازات ويقلل من الصيانة. تم اقتراح الشحن السريع لأول مرة بواسطة Kordesch في عام 1972 لخلايا Ni-Cd المختومة ، [17. K. Kordesch ، J. Electrochem. تم تطوير Soc.، 113 (1972) 1053] لاحقًا في عام 1993 بواسطة Norvik Technologies في كندا لبطاريات VRLA.

أثبت برنامج Minitcharger ™ أن إعادة شحن بطاريات Ni-Cd شديدة التفريغ يمكن تحقيقها في غضون 5 إلى 10 دقائق [18. جي كي نور ، براءة الاختراع الأمريكية 5،202،617 (1993)].

في الجزء الأول من التسعينيات ، طورت Valeriote و Nor و Ettel من Cominco ، كندا ، هذه التكنولوجيا إلى بطاريات حمض الرصاص التقليدية [19. إي إم فاليريوت ، جيه نور ، فيرجينيا إيتيل ، بروك. الندوة الدولية الخامسة لبطاريات الرصاص الحمضية ، فيينا ، فيرجينيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 17-19 أبريل 1991 ، ص 93-122]. في عام 1994 ، أثبت Valeriote و Chang و Jochim أن العملية كانت مناسبة أيضًا لبطاريات VRLA ذات الألواح الرقيقة [ M. Valeriote و TG Chang و DM Jochim و Proc. المؤتمر السنوي التاسع للبطاريات حول التطبيقات والتطورات ، لونج بيتش ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، يناير 1994 ، ص 33-38 ] .

منذ أوائل التسعينيات تم تطبيق هذه التقنية على بطاريات الجر بجميع أنواعها [20. K. Nor و JL Vogt ، Proc. المؤتمر السنوي الثالث عشر للبطاريات حول التطبيق والتقدم ، 13-16 يناير 1998 ، لونج بيتش ، كاليفورنيا ، 191-197].

تمت دراسة تأثيرات الشحن السريع جدًا على النوعين التاليين من بطاريات الرصاص / الحمضية الهجينة العميقة في عام 1994 باستخدام MinitchargerÔ (Norvik Traction Inc. ، كندا) [21. TG Chang، EM Valeriote and DM Jochim، J. Power Sources 48 (1994) 163-175].

  • تحتوي البطاريات الهجينة المغمورة (المشار إليها باسم “AP” في هذا العمل) على شبكات موجبة مصنوعة من سبيكة أنتيمون بنسبة 4.7٪ وشبكات سالبة من النوع الموسع المصنوع من سبيكة عالية الكالسيوم منخفضة القصدير (Pb- 0.1 بالوزن٪ Ca -0.3 بالوزن٪ Sn). كان وزن PAM حوالي 800 جرام ، و NAM ~ 540 جم في كل خلية. كان نوع التفريغ العميق وبسعة 80 آه 20 و 54.4 آه 5 و 50.9 آه 3 )
  • تم تصنيع البطاريات التي ينظمها الصمام مع شبكات موجبة الجاذبية من سبيكة منخفضة الأنتيمون (Pb -1.5wt.٪ Sb-0.3wt.٪ Sn (يشار إلى هذه البطارية باسم بطاريات “ST” في هذا العمل). كان التكوين 5P + 6N . تم صب الشبكات السالبة من سبيكة Pb-O.12wt. %Ca-O.4wt.% Sn. كانت هذه البطاريات مخصصة لتطبيقات التدوير العميق. كانت سعة البطاريات 54.5 آه5 و 52.5 آه 3

وجد أنه يمكن تحقيق معدلات شحن 5 دقائق / 50٪ وشحن 15 دقيقة / 80٪ ، في حالة بطارية غارقة ، مع ارتفاع مقبول في درجة الحرارة. بعد 80٪ من عمق التفريغ ، كان المصدر السائد للحرارة أوم خلال أول 40٪ من الشحنة المرتجعة بمعدلات عالية جدًا ، 300 أمبير (5 إلى 6 ج 3 أمبير). تم توزيع درجات الحرارة بشكل غير متجانس داخل البطارية. بعد ذلك ، أصبح الاستقطاب غير الأومي أكثر أهمية بشكل تدريجي. بالنسبة لبطارية إعادة التركيب الهجين ، تعد دورة الأكسجين مصدرًا أساسيًا للحرارة خلال المراحل المتأخرة من الشحن ، لا سيما بالمقارنة مع البطاريات السابقة غير الأنتيمونية التي تم فحصها [21 TG Chang و EM Valeriote و DM Jochim و J. Power المصادر 48 (1994) 163-175].

شحن سريع للبطاريات المغمورة و VRLA

الجدول 6.

[21. TG Chang، EM Valeriote and DM Jochim، J. Power Sources 48 (1994) 163-175].]

بطارية مغمورة بطارية ينظمها الصمام
5 دقائق / 50٪ -شحن و 15 دقيقة / 80٪ -معدلات شحن نعم نعم
ارتفاع درجة الحرارة مقبول مقبول
مصدر الحرارة أوميك (حتى 40٪ من الشحن) تعد دورة الأكسجين مصدرًا كبيرًا للحرارة خلال المراحل المتأخرة من الشحن
الشحن مشحون بجهد ثابت خالٍ من المقاومة يبلغ 2.45 فولت / خلية (14.7 فولت / بطارية) مشحون بجهد ثابت خالٍ من المقاومة يبلغ 2.45 فولت / خلية (14.7 فولت / بطارية)
تيار 250 إلى 300 أمبير (5 إلى 6 C3 أمبير) 250 إلى 300 أمبير (5 إلى 6 C3 أمبير)
في أول 3 دقائق 1 فولت أعلى من VRB
الحد الحالي بدأ في الانخفاض من مستوى 300-A بعد 3 دقائق من الشحن بدأ في الانخفاض من مستوى 300-A بعد 3 دقائق من الشحن
درجة حرارة تسخين أومي أعلى ومعدل أعلى بكثير من زيادة درجة الحرارة ؛ بدأت في الانخفاض بعد 4 دقائق بدأ التيار في الانخفاض فقط بعد 4 دقائق من الشحن ، وكان أعلى من النوع المغمور طوال فترة الشحن المتبقية.
عندما انخفض التيار لبطارية VR ، أصبح معدل زيادة درجة الحرارة أكبر. بعد 6 دقائق ، وعلى الرغم من استمرار ارتفاع درجة الحرارة ، بدأ معدل الزيادة في الانخفاض. بدأت درجة الحرارة في الانخفاض البطيء فقط بعد حوالي 20 دقيقة من الشحن ؛ مع نفس الجهد الثابت الخالي من المقاومة ، تقبل بطارية VR تيارًا أعلى ، مما أدى إلى توليد المزيد من الحرارة. يتم تحويل الطاقة المستهلكة في دورة الأكسجين بالكامل (100٪) إلى حرارة ، مقارنة بحوالي 40٪ لتحلل الماء وحده.

الشكل 17. الشحن: المرجع الخامس = 2.45 فولت / خلية ؛ الحالي ، I ، = 3OO A max ؛ وزارة الدفاع = 80٪. [21. TG Chang، EM Valeriote and DM Jochim، J. Power Sources 48 (1994) 163-175.]

مقارنة بين الشحن السريع للبطاريات المغمورة بالمياه وبطاريات VRLA.

Figure-17.jpg

الجدول 7. عمر البطارية مع MinitCharger ®

[22. K. Tomantschger ، EV Valeriote ، JS Klarchuk ، TG Chang ، MJ Dewar ، V. فروني ، و DM Jochim ، بروك. 13المؤتمر السنوي الثالث للبطاريات حول التطبيق والتقدم ، 13-16 يناير ، 1998 ، لونج بيتش ، كاليفورنيا ، 173-178.]

نوع البطارية عمر دورة البطارية
شاحن بطارية تقليدي MinitCharger® مصدر
خلايا Ni-Cd ، اكتب أ 500 1400 INCO (1989)
خلايا Ni-Cd ، اكتب ب 450 1900 INCO (1996)
خلايا Ni-MH ، من النوع أ 400 1600 INCO (1996)
خلايا Ni-MH ، اكتب ب 1500 أكثر من 4000 INCO (1996)
بطارية الرصاص الحمضية الجر ، نوع VRLA 250 1500 كومينكو (1997)

حصل Chang و Jochim أيضًا على نتائج مماثلة. لقد أخضعوا بطاريات VRLA بجهد 12 فولت (نوع ملفوف حلزونيًا) لشحن تقليدي واختبارات دورة الشحن السريع [21. TG Chang، EM Valeriote and DM Jochim، J. Power Sources 48 (1994) 163-175. 23. Chang، TG، Jochim، DM، J. Power Sources، 91 (2000) 177-192]. كانت دورة الحياة 250 دورة لنظام الشحن التقليدي و 1000 دورة لنظام الشحن السريع.

لقد حقق الشحن السريع جدًا نجاحًا كبيرًا وأدى إلى عمر أطول. أظهر مسح أن فريق أبحاث Cominco [22. K. Tomantschger و EV Valeriote و JS Klarchuk و TG Chang و MJ Dewar و V. Ferrone و DM Jochim و Proc. 13ذ أجرى المؤتمر السنوي للبطاريات حول التطبيق والتقدم ، 13-16 يناير 1998 ، لونج بيتش ، كاليفورنيا ، 173-178.] مسحًا ووجد الفريق أن ثلاثين نوعًا متاحًا تجاريًا من بطاريات حمض الرصاص يمكن إعادة شحنها بنسبة 50٪ في 5 دقائق و 80٪ في 15 دقيقة و 100٪ في 30 دقيقة. في هذا الصدد ، فإن أداء VRLAB أفضل من بطاريات SLI المغمورة.

تتميز المواد النشطة الموجبة المشحونة تقليديًا بجزيئات أكبر والعديد من المسام الكبيرة. في الصفائح سريعة الشحن لم يلاحظ أي جزيئات كبيرة أو مسام أو فراغات. عرضت الألواح المشحونة تقليديًا 2 م 2 / جم من مساحة سطح PAM وتلك المشحونة عند التيار العالي أظهرت قيمة مساحة سطح 3 م 2 / جم حتى بعد 900 دورة [22. K. Tomantschger و EV Valeriote و JS Klarchuk و TG Chang و MJ Dewar و V. Ferrone و DM Jochim و Proc. المؤتمر السنوي الثالث عشر للبطاريات حول التطبيق والتقدم ، 13-16 يناير 1998 ، لونج بيتش ، كاليفورنيا ، 173-178 ] .

تمدد PAM في الحالة الأخيرة ببطء فقط وبالتالي تم ممارسة ضغط أقل على الفاصل واللوحة السلبية ، مما يقلل من خطر “النقع من خلال” القصور في الفواصل وتكثيف NAM. التأثير الدراماتيكي للشحن السريع هو أنه عند الخضوع لاختبار دورة الحياة 12 فولت / 50 أمبير في الساعة VR LAB (عند اختبار أنظمة الشحن أقل من 10 ساعات و 15 دقيقة) ، يمكن أن تعطي البطاريات المشحونة تقليديًا 250 دورة فقط (إلى 80٪ من السعة الأولية) أولئك الذين يخضعون لنظام الشحن السريع يمكن أن يعطوا حوالي أربع مرات أكثر من الدورات.

صور SEM لـ PAM & NAM للوحات التقليدية والشحن السريع

Figure-18.jpg

تم الحصول على نتيجة مماثلة في أعمال PT Moseley [Journal of Power Sources 73 _1998. 122-126] رقم مشروع ALABC-CSIRO. AMC-009). يستعيد شحن البطارية عالي السرعة لبطاريات VRLA المادة النشطة الإيجابية في شكل مساحة سطح عالية تتميز بعادة تشبه الإبرة وعندما يتم إعادة شحن البطارية بمعدلات منخفضة ، تشكل المادة النشطة الإيجابية جزيئات أكبر.

Figure-19.jpg

مخطط شاحن البطارية

Figure-20-1.jpg
Figure-21.jpg
Figure-22.jpg
Figure-23.jpg
Figure-24.jpg
Figure-25.jpg
Figure-26.jpg

كم من الوقت يمكنك ترك شاحن بطارية على البطارية؟

هذا يعتمد على عاملين:

  1. هل الشاحن يعمل أم لا؟
  2. ما إذا كان هناك شرط لإعطاء شحنة تحديث متقطعة في الشاحن؟

إذا تم إيقاف تشغيل الشاحن ، فمن المحتمل ألا يكون هناك ضرر في ترك البطارية متصلة بالشاحن ، بشرط عدم وجود خلل في أي جزء من الشحن ، مثل التوصيل الخاطئ لأسلاك التيار المتردد المؤدية إلى أجهزة الشحن.

ومع ذلك ، في حالة تشغيل الشاحن ، يفضل فصل البطارية حتى لا تقلل الآثار الضارة للشحن الزائد من عمر البطارية.

في حالة وجود شرط لإعطاء شحنة تحديث متقطعة في الشاحن ، يمكن للمرء أن يترك البطارية متصلة بالشاحن. سيساعد ذلك في الحفاظ على البطارية مشحونة بالكامل ويمكن استخدامها في أي وقت تكون فيه البطارية مطلوبة.

كيف يعمل شاحن بطارية السيارة؟

يتكون النظام الكهربائي للسيارة من المكونات التالية:

يحتوي نظام التشغيل والإضاءة والإشعال (نظام SLI) على مكونات / معدات ميكانيكية وكهربائية تعمل في انسجام تام لتشغيل المحرك والحفاظ على تشغيل السيارة بشكل جيد.

المكونات الرئيسية هي:

  1. مفتاح الإشعال
  2. بطارية 12 فولت أو 24 فولت.
  3. محرك DC Starter عالي العزم (أو محرك التدوير) مع المكونات المرتبطة به
  4. ترتيب المولد المعدل
  5. أجهزة التحكم في الجهد أو المنظمات (مرحلات القطع والقطع)

عندما يقوم السائق بتشغيل مفتاح الإشعال ، يتدفق تيار ثقيل من البطارية إلى محرك بدء التشغيل عبر دائرة تحكم ويمكن لمحرك بدء التشغيل تشغيل العجلات ومن ثم تبدأ السيارة في التحرك.

الغرض من المحرك البادئ هو مساعدة المحرك على تحقيق بعض السرعة حتى يتمكن من العمل. وبالتالي يساعد المبدئ المحرك على بلوغ السرعة المطلوبة لتشغيل السيارة. بعد الانتهاء من ذلك ، لا يعد المبدئ مفيدًا وبالتالي يتم إيقاف تشغيله.

في شاحن البطارية الأوتوماتيكي ، يتم دمج دائرة استشعار الجهد لاستشعار جهد البطارية تحت الشحن. يتم إيقاف تشغيل الشاحن تلقائيًا عندما يصل جهد البطارية إلى المستوى الأمثل المطلوب.

يتدفق التيار على طول كابل واحد من الطرف الموجب للبطارية إلى المكون الذي يتم تشغيله ، والعودة إلى البطارية من خلال جسم السيارة المعدني (الذي يتكون من الأرض ، ويتم توصيل الطرف السالب للبطارية بجسم السيارة). الجسم متصل بالطرف الأرضي (الطرف السالب) للبطارية بواسطة كابل سميك.

التيار الذي توفره البطارية للمحرك البادئ هو 3 إلى 4 أضعاف سعة البطارية ، 150 إلى 400 أمبير). أي أن البطارية توفر تيارًا من 3C إلى 4C أمبير لمحرك بدء التشغيل. لذلك ، يجب أن يكون الكبل الذي يحمل هذا التيار مصممًا بشكل مناسب لأقل انخفاض في الجهد. تتمثل الوظيفتان الرئيسيتان لنظام إشعال السيارة في إنتاج جهد كافي بحيث يمكنه بسهولة إنشاء شرارة لحرق خليط الهواء / الوقود وثانيًا يمارس التحكم في توقيت الشرارة ونقله إلى الأسطوانة المناسبة. ينتج نظام إشعال السيارة النموذجي جهدًا في مكان ما بين 20000 فولت و 50000 فولت من مصدر 12 فولت.

يختلف حجم البطارية حسب سعة السيارة. وبالتالي ، بالنسبة لسيارة صغيرة مثل Maruti 800 أو Alto ، يتم استخدام بطارية 12V / 33 Ah ، بينما يتم استخدام بطارية لشاحنة Tata أو Benz 12V أو 24 V / 180 Ah.

يولد نظام شحن السيارات بشكل عام جهدًا يتراوح بين 13.5 و 14.4 فولت عندما يعمل المحرك. ينتج تيارًا كهربائيًا لتشغيل أضواء السيارات ، وأنظمة الموسيقى ، والتدفئة ، والنظام الكهربائي للمحرك. ظهر طويل ، تم استخدام مولدات التيار المستمر في السيارات. في أوائل الستينيات من القرن الماضي ، استبدل نظام المولد المعدل مولد التيار المستمر بسبب مزاياه على الآخر. ولكن مع التقدم في مجال الكهرباء والإلكترونيات ، تستخدم جميع السيارات ترتيبًا لمحول التيار المتردد (يتم إنشاء التيار المتردد وتحويله إلى التيار المستمر).

في محركات الاشتعال بالشرارة ، يلزم وجود جهاز لإشعال خليط الوقود والهواء المضغوط في نهاية شوط الانضغاط. يفي نظام الإشعال بهذا المطلب. إنه جزء من النظام الكهربائي الذي يحمل التيار الكهربائي بالجهد المطلوب إلى شمعة الإشعال التي تولد شرارة في الوقت الصحيح. وتتكون من بطارية ومفتاح وملف إشعال للموزع وشمعات احتراق وأسلاك ضرورية.

محرك الاشتعال بالضغط ، أي محرك الديزل لا يتطلب أي نظام إشعال ، لأن الاشتعال الذاتي لخليط الوقود والهواء يحدث عندما يتم حقن الديزل في الهواء المضغوط عند درجة حرارة عالية في نهاية شوط الانضغاط.

لمنع البطارية من النفاد ، يستخدم المصنعون منظم جهد / انقطاع التيار الكهربائي. يقوم بتوصيل / فصل المولد عن البطارية.

عندما يكون خرج المولد أقل من جهد البطارية ، فإنه يفصل المولد عن البطارية. في المقابل ، عندما يكون الناتج أعلى ، يقوم بتوصيل المولد بالبطارية مرة أخرى. وبالتالي ، فإنه يمنع البطارية من التفريغ بسرعات بطيئة للمحرك. عندما يصل جهد طرف البطارية إلى حوالي 14.0 إلى 14.4 فولت ، يقوم مرحل القطع بفصل البطارية عن دائرة الشحن.

هل يمكنني بدء تشغيل السيارة مع توصيل شاحن البطارية؟

إذا لم يتمكن المرء من تشغيل السيارة بالبطارية الموجودة ، فيمكن توفير جهد التيار المستمر المناسب من الشاحن عن طريق توصيل أسلاك الشاحن كما لو كانت أطرافًا لبطارية أخرى مماثلة. هذا تمامًا مثل بدء تشغيل السيارة عن طريق البدء السريع. يجب اتخاذ الاحتياطات المناسبة قبل القيام بهذا العمل. يجب طلب المساعدة من محترف.

ما هي أفضل أجهزة الشحن حسب التطبيق؟

شاحن بطارية عاكس

العواكس هي الأجهزة الكهربائية / الإلكترونية التي تحول التيار المستمر من البطاريات إلى التيار المتردد لتلبية احتياجات المنازل أو المنشآت الصغيرة. يقوم المعدل بوظيفة عكسية. هذا هو المعدل الذي يحول التيار المتردد إلى تيار مستمر. DC هو نوع التيار الكهربائي المطلوب لشحن البطارية ولتشغيل بعض الأجهزة.

عادة ما تحتوي محولات المنزل على بطارية واحدة أو اثنتين 12 فولت اعتمادًا على متطلبات الطاقة للمنازل الفردية.

يعتبر مصدر الطاقة غير المنقطع (UPS) جهازًا مشابهًا ، ولكن الفاصل الزمني بين انقطاع التيار الكهربائي والاستئناف بواسطة UPS فوري (تأخير الوقت الصفري) ، بينما في العاكس يكون التأخير الزمني من 10 إلى 20 مللي ثانية. في بعض وحدات الإنتاج والبنوك سيؤدي هذا التأخير إلى خسارة كبيرة وإحراج للعملاء والمصرفيين. على سبيل المثال ، في كمبيوتر سطح المكتب المنزلي ، سيتم تعتيم الشاشة عند الاتصال بعاكس ، بينما لا تشعر بانقطاع التيار الكهربائي في حالة UPS.

كما نعلم جيدًا إذا كانت البطاريات مشحونة بجهد أعلى من 14.4 فولت لكل بطارية 12 فولت ، فإن الأبخرة الكريهة ذات الرائحة الكريهة ورائحة البيض الفاسد غير المرغوب فيها ستنبعث من البطاريات ، بصرف النظر عن تكوين منتج تآكل حول المحطات والموصلات. والتي يمكن أن تكون غير مريحة للمستخدمين ، وبالتالي ، لا يُسمح لهذه البطاريات بالحصول على جهد شحن يزيد عن 14.0 فولت تقريبًا وقيمة الإعداد المفضلة هي 13.8 فولت. نظرًا لجهد الشحن المنخفض ، فإن فقدان الماء بسبب التحليل الكهربائي أيضًا تم تقليله ، مما يؤدي إلى فترات طويلة بين عمليتي تعبئة مع مياه معتمدة. ويعد التصحيح الكامل للموجة مع المرشحات إضافة جيدة.

شاحن بطارية للسيارات

يعتني النظام الكهربائي للسيارة بشحن بطارية SLI المدمجة. كما تمت مناقشته في إطار الشحن المحتمل الثابت المعدل ، فإن النظام لديه مقاومة مدرجة في سلسلة للحفاظ على تيار التدفق الأولي ضمن الحد المسموح به. الحد الأقصى لجهد الشحن هو 14.0 إلى 14.4 فولت لبطارية 12 فولت. يتم شحن بطارية SLI باعتبارها بطارية ضحلة التدوير عندما ينخفض الجهد إلى مستوى محدد مسبقًا.

للشحن ، يتم توصيل البطارية بالجزء الثابت للمولد من خلال جهاز إلكتروني يسمى الصمام الثنائي ، والذي يسمح بالتدفق في اتجاه واحد فقط ، أي التيار من الجزء الثابت إلى البطارية وليس في الاتجاه العكسي عندما يكون المولد خاملاً .

لذلك ، يمنع التفريغ غير المرغوب فيه لحزمة البطارية.

يعمل مرحل القطع كقاطع دائرة بين نظام الشحن والبطارية عندما لا يولد المولد أي تيار. يمنع تفريغ البطارية في حالة عدم عمل المولد أو تشغيله بسرعات منخفضة للغاية.

تعد إضافة الماء الدورية أحد متطلبات الصيانة في الإصدارات السابقة من البطاريات. لكن البطاريات المتقدمة ذات مستويات منخفضة من الغازات ويتم التخلص تقريبًا من إضافة الماء ، أو مرة واحدة كل 12 إلى 18 شهرًا.

شاحن بطارية للتطبيقات الثابتة

البطارية الثابتة هي مصدر إمداد الطاقة في حالات الطوارئ في العديد من التركيبات ، حيث لا يُحتمل انقطاع التيار الكهربائي حتى لجزء من الثانية. تسمى التركيبات الكبيرة للبطاريات التي يتم استدعاؤها فقط لفترة قصيرة جدًا لتزويد الطاقة بالإمدادات الثابتة أو الاحتياطية أو إمدادات الطاقة في حالات الطوارئ. يتم استخدامها في المرافق ، والمفاتيح الكهربائية ، والبيئات الصناعية الأخرى. تُستخدم هذه البطاريات لتوفير الطاقة للفترة الأولية حتى يتمكنوا من بدء تشغيل مولد حتى يتمكن من تولي الوظيفة.

على الرغم من وجود عدة أنواع من بطاريات الرصاص الحمضية (البطاريات المسطحة ، وبطاريات Planté ، والبطاريات المخروطية ، وما إلى ذلك) وبطاريات النيكل والكادميوم (Ni-Cd) المتاحة لهذا التطبيق ، فإن معظم المستخدمين يفضلون البطاريات الثابتة الأنبوبية من النوع المغمور ، على وجه الخصوص ، نوع OPzS ، لهذا الغرض.

أهم ميزة لبنك البطارية الثابت هي الإمداد الفوري لطاقة البطارية في حالة فشل التيار الكهربائي العادي. لهذا السبب ، يجب أن تكون البطارية دائمًا في حالة جاهزة للعمل مشحونة بالكامل. لذلك ، فإن نظام الشحن يكتسب أهمية. الاعتماد عليها أمر بالغ الأهمية.

يتم شحن هذه البطاريات بالعوامة عن طريق وضع الجهد المستمر. إنها تأتي في مجموعات جهد من 24 ، 48 ، 72 ، 120 ، 130 فولت. قد تتراوح السعة من 40 آه إلى بضعة آلاف من ساعات الأمبير.

من 6 إلى 50 أمبير تيار مستمر. يتم تضمين أجهزة الإنذار المدمجة للجهد المستمر للتيار المستمر ، والجهد المنخفض للتيار المستمر ، والخطأ الأرضي الموجب والسالب ، ونهاية التفريغ. شاحن البطارية الصناعي به ضوابط رقمية وشاشة LCD. يتم تضمين عدد من ميزات الأمان مثل حماية الأسلاك في جميع المحطات الميدانية ومدخل التيار المتردد الكامل وحماية خرج التيار المستمر

إرشادات بسيطة لشراء شاحن بطارية

فيما يلي إرشادات اختيار شاحن البطارية:

  • تعرف على جهد البطارية المراد شحنها. لخلية حمض الرصاص ، لكل خلية ، يلزم 3 فولت لشحن مرضي وعادي. وبالتالي ، بالنسبة لبطارية 12 فولت ، قم بشراء شاحن بإخراج 20 فولت تيار مستمر في المحطات.
  • عند الوصول إلى تفاصيل الأمبير (أي التيار): من ملصق البطارية ، اكتشف سعة البطارية. إذا كانت السعة 100 آه بمعدل 10 ساعات ، فإن الناتج الحالي بنسبة 10٪ يكون كافياً. لذلك ، تم اقتراح 10 شاحن. ولكن يمكنك أيضًا الحصول على شاحن 15 أمبير ؛ ثم ستكون التكلفة أعلى. الميزة هي أنه يمكن شحن البطارية في وقت أقل. يمكن للبطاريات امتصاص تيارات أعلى في الفترات الأولية. لذلك ، يمكنك شحنها عند 15 أ لأول 50٪ من المدخلات ثم تقليل التيار إلى 10 %.
  • قد يكون الشاحن مزودًا بجهاز قياس الفولتميتر الرقمي أو التناظري. مرفق إضافي سيكون مقياس آه رقمي. أيضا ، يمكن إضافة حماية قطبية عكسية. هذا سوف يحمي كلاً من البطارية والشاحن.
  • مقوم الموجة الكاملة مع المرشحات مفيد للحصول على عمر أطول للبطاريات. سينتج عن هذا الشاحن تموجات منخفضة للتيار المتردد ، وبالتالي فإن تآكل الشبكات الإيجابية وارتفاع درجة حرارة المنحل بالكهرباء أثناء الشحن سيكون أقل.
  • للتلخيص ، بالنسبة لبطارية 12 V / 100 Ah ، فإن الشاحن المصنف عند 20V / 10 أمبير مع عدادات رقمية وفلاتر مع تصحيح كامل الموجة وحماية قطبية عكسية يعد شراءًا جيدًا.

شاحن بطارية للقطارات

[المراجع: كتيب عن 25 kW / 4.5kW الإلكترونية وحدة منظم نائب الرئيس (ERRU) لمدربي SG TL & AC ،) سبتمبر 2019. “الخدمات العامة: إضاءة القطار” ، من قبل معهد المهندسين الكهربائيين للسكك الحديدية (IREE) ، حكومة الهند ، وزارة السكك الحديدية ، سبتمبر 2010.]

أينما تذهب الكهرباء مطلوبة ولا تُعفى حافلات السكك الحديدية من تشغيل الأضواء والمراوح. بالنسبة للمدربين المكيفين ، يلزم قدر كبير من الكهرباء لتشغيل وحدات تكييف الهواء المثبتة داخل الحافلة.

تتمثل إحدى الطرق التقليدية لتوليد الكهرباء في استخدام مولدات يتم تشغيلها بواسطة محاور حافلات السكك الحديدية مع بطارية ذات سعة كافية لساعة الأمبير متصلة بالتوازي لتغذية الحافلة بالطاقة أثناء ظروف الجهد المنخفض. تسمى هذه الأنواع من المدربين بمدربين “التوليد الذاتي (SG)”.

في حافلات SG هذه ، تُستخدم وحدات منظم المعدل بوضع المعدل (RRUs) التي يتحكم فيها مكبر مغناطيسي مبدئيًا لتحويل خرج التيار المتردد من المولد إلى تيار مستمر وتنظيم / التحكم في جهد التيار المستمر المتولد من خلال تنظيم تيار المجال للمولد. يمنع هذا أيضًا التدفق العكسي للتيار من البطارية إلى المولد أثناء فترات عدم التوليد.

تُستخدم طاقة التيار المستمر المصححة والمنظمة لتشغيل المعدات الكهربائية المتنوعة والملحقات داخل الحافلة وشحن البطاريات.

يتم ترتيب بطاريات الرصاص الحمضية بسعة 110 فولت / 120 أمبير في الساعة 10 من 3 وحدات أحادية الكتلة في العربات ذات المقياس العريض (BG) في الصناديق السفلية. يتم توفير أربعة أرقام من صناديق محطات التغذية في حالات الطوارئ لـ BG ورقم واحد لمركبة MG على كل جدار طرفي لربط الحافلة بالحافلة المجاورة لتلقي الطاقة ، في حالة فشل التوليد.

يتم توفير صندوق طرفي للطوارئ ذو رقم واحد مركزيًا على كل جانب من الإطار السفلي لتسهيل شحن البطارية من مصدر خارجي. (على سبيل المثال ، عندما يكون القطار خاملاً على أرصفة تقاطع السكك الحديدية). بالنسبة لحافلات BG AC ، يتم استخدام مولدات بدون فرش 18 kW / 25 kW. يتم استخدام اثنين من هذه المولدات في سيارات AC-2 Tier / AC-3 Tier / Chair ويتم استخدام المولد فقط في أول مدرب AC. تستخدم البطاريات التي تبلغ سعتها 800/1100 أمبير في تصنيف 10 ساعات في I AC / AC-2 Tier / AC-3 Tier / سيارة كرسي من BG Coaches.

على الرغم من أن القطار الأول في الهند سافر 34 كم مع 400 شخص في 16 أبريل 1883 من بوري بندر (أعيدت تسميته الآن مومباي CST) إلى ثين ، فإن نظام إضاءة القطار (TL) من خلال دينامو مدفوعة المحور ابتكره M / s. جاء جيه ستون وشركاه إلى شركة السكك الحديدية الهندية فقط في عام 1930. مولدات دينامو / بدون فرش يتم تشغيلها من المحور عبر أحزمة مسطحة / “V” ، وتزود الحمولة عندما يكون القطار في حالة حركة وشحن البطاريات. توفر البطاريات الحمولة عندما يكون القطار خاملاً على المنصات وفي أي مكان آخر.

الأنظمة التالية لإضاءة القطار قيد الاستخدام حاليًا –

1) نظام يحركه المحور يعمل على إمداد 110 فولت تيار مستمر.

2) منتصف التوليد مع 415 فولت ، 3 مراحل توليد تيار متردد 110 فولت.

3) إنهاء التوليد باستخدام 3 مراحل من التوليد 415 فولت واستخدام تيار متردد 110 فولت

4) إنهاء التوليد باستخدام 3 مراحل من التوليد 750 فولت واستخدام تيار متردد 110 فولت

جميع الحافلات التي يتم بناؤها مزودة بنظام 110 فولت فقط. تم بالفعل تحويل الحافلات التي تعمل بأنظمة 24 فولت إلى نظام 110 فولت.

فيما يلي التصنيف القياسي في أطراف خرج التيار المباشر لوحدة ERRU لتصنيفات مختلفة لمولد التيار المتردد:

(ط) 25 كيلوواط ، 130 فولت ، 193 أمبير

(2) 4.5 كيلوواط 128.5 فولت 35 أمبير

تم تركيب ERRU في الإطار السفلي للحافلة وهي مصممة للعمل بشكل مرضٍ في درجات حرارة تتراوح من -5 درجة إلى 55 درجة مئوية و 98٪ رطوبة نسبية. وهي مصممة أيضًا للعمل في منطقة شديدة الغبار ، لتحمل اهتزازات الخدمة وصدمات التحويل.

يتم نقل الطاقة من خلال سيور V. مجموع 12 عدد (6 على كل جانب) و 4 عدد. (جانب واحد فقط) من حجم C-122 متوفر في مولدات التيار المتردد و TL على التوالي. تتراوح سرعة المولد من 0 إلى 2500 دورة في الدقيقة. يبلغ قطر عجلة الحافلة 915 مم عندما تكون جديدة و 813 مم عند التآكل الكامل ، يجب أخذ قطر العجلة الجديدة في الاعتبار لإجراء حسابات لسرعة القطار بالكيلو متر في الساعة المقابلة لسرعة القطع والحد الأدنى للسرعة للإخراج الكامل (MFO) سرعات المولد.

خصائص الإخراج لوحدة منظم نائب الرئيس الإلكترونية (ERRU) (كلاً من 25 كيلو واط و 4.5 كيلو واط) موضحة أدناه:

جهد خرج التيار المستمر بدون حمل هو 135 فولت كحد أقصى ، والذي يمكن ضبطه على 128 ± 0.5 فولت ، 97 أمبير (للبطاريات 1100 و 650 آه ) و 128 ± 0.5 ، 19 أمبير لبطاريات 120 أمبير في الساعة) عند 1500 دورة في الدقيقة (في المنتصف بين السرعات الدنيا والقصوى) ، ويكون تنظيم الجهد ± 2 %, والكفاءة 95٪ (الحد الأدنى). يتم الاحتفاظ بتموج الجهد في حدود 2 %. يتراوح تباين الحمل من 10 أ إلى 193 أمبير بسرعات من 400 دورة في الدقيقة إلى 2500 دورة في الدقيقة (لبطاريات 1100 و 650 أمبير في الدقيقة) و 350 دورة في الدقيقة إلى 2500 دورة في الدقيقة (بطاريات 120 أمبير في الدقيقة).

بالنسبة للبطاريات ذات السعة الأعلى ، يكون الجهد عند التحميل الزائد بنسبة 15٪ 120 فولت (كحد أدنى) عند 222 أمبير ، والتيار يقتصر على 230 أمبير (الحد الأقصى). بالنسبة لبطارية 120 أمبير ، يتم ضبط الجهد عند التحميل الزائد 40 أمبير على 115 فولت (كحد أدنى).

حد شحن البطارية الحالي هو 220 أمبير للبطارية 1100 أمبير ، 130 أمبير للبطارية 650 أمبير و 24 أمبير للبطارية 120 أمبير (الحد الأقصى). يمكن تعيين المعلمتين الأخيرتين من Universal Voltage Controller (UVC) وكذلك من لوحة إشارة المدرب (CIP).

بالنسبة لـ 4.5 كيلوواط EERU ، سيكون تباين الحمل من 1 أ إلى 37.5 أ عند 350 دورة في الدقيقة إلى 2500 دورة في الدقيقة. الجهد عند التحميل الزائد 40 A هو 115 فولت (كحد أدنى) ، والتيار يقتصر على 43A (كحد أقصى).

يمكننا أن نرى أن تيار الشحن هو 1100/220 = 5 ؛ 650/130 = 5 و 120/24 = 5. إن تيار الشحن محدود لجميع هذه البطاريات هو C / 5 أمبير ، والحد الأقصى للجهد هو 128 فولت (أي 16٪ أعلى من OCV لبنك البطارية).

لمزيد من التفاصيل حول الرسوم البيانية للكتلة للمدرب العام ، ستكون الأسلاك مثل الرسم التخطيطي التالي ومخطط الكتلة لنظام المولد- ERRU ، يمكن الرجوع إلى الرابط الوارد أدناه:

شاحن بطارية الجر

يتأثر أداء وعمر بطاريات الرافعة الشوكية بشاحن بطارية الجر وطرق الشحن المستخدمة. يجب اختيار شاحن بطارية الرافعة الشوكية وفقًا للجهد الكهربائي و Ah للبطاريات.

شاحن بطارية رافعة شوكية جيد

    • يجب أن يحد من ارتفاع درجة الحرارة أثناء الشحن
    • بدون الشحن الزائد غير المبرر ، يجب أن يتوقف الشاحن عن إمداد البطارية بالتيار في الوقت المناسب
    • يجب أن يكون لديه مرفق رسوم معادلة (أي الشحن عند التيارات العالية).
    • في حالة المواقف الخطيرة ، يجب توفير مرفق إغلاق تلقائي.
    • يجب أن تكون قابلة للبرمجة عبر معالج دقيق أو كمبيوتر شخصي.
    • في بعض أجهزة الشحن ، يتم أيضًا توفير تهيج الهواء عبر أنابيب الهواء الرقيقة في الزنازين.

يتراوح نطاق جهد الشحن من 24 فولت إلى 96 فولت.

يعتمد التيار على سعة البطارية التي تتراوح من 250 أمبير إلى 4000 أمبير

طرق شحن بطارية الجر

الشحن المستدعي بخطوة واحدة: يبدأ الشاحن عمله عند حوالي 16 أمبير / 100 أمبير في الساعة ويتناقص التدريجي الحالي مع ارتفاع جهد الخلية. عندما يصل جهد الخلية إلى 2.4 فولت / خلية ، يتناقص التيار إلى 8 أمبير / 100 أمبير ثم يصل إلى معدل الانتهاء من 3 إلى 4 أمبير / 100 أمبير. تم إيقاف الشحن بواسطة جهاز توقيت. قد يستغرق الأمر حوالي 11 إلى 13 ساعة (Ah عامل إدخال 1.20) لبطاريات فارغة بنسبة 80٪ بدون تهيج هوائي.

يرجع الاختلاف في وقت الشحن إلى اختلاف تيار البدء ، أي إذا كان تيار البدء هو 16 أمبير / 100 أمبير ، تكون المدة أقل وإذا كانت 12 أمبير / 100 أمبير ، تكون المدة أكثر. مع مرفق التحريك الهوائي ، يتم تقليل المدة إلى 9 إلى 11 ساعة (عامل الإدخال آه 1.10).

الشحن المستدعي من خطوتين (وضع CC-CV-CC): إنه تحسن عن الطريقة السابقة. يبدأ الشاحن بتيار أعلى يبلغ 32 أمبير / 100 أمبير. عندما يصل جهد الخلية إلى 2.4 فولت لكل خلية ، يتحول الشاحن تلقائيًا إلى وضع الاستدقاق ويستمر التيار في التناقص حتى يتم الوصول إلى 2.6 فولت لكل خلية وينتقل التيار إلى معدل إنهاء من 3 إلى 4 أمبير / 100 أمبير ويستمر لمدة 3 إلى 4 ساعات. قد يستغرق الأمر حوالي 8 إلى 9 ساعات (Ah عامل إدخال 1.20) لبطاريات مفرغة 80٪ بدون تهيج هوائي. مع مرفق التحريك الهوائي ، يتم تقليل المدة إلى 7 إلى 8 ساعات (Ah عامل إدخال 1.10).

شحن بطاريات Gelled VRLA: (وضع CC-CV-CC):

يبدأ الشاحن بتيار 15 أمبير / 100 أمبير. عندما يصل جهد الخلية إلى 2.35 فولت لكل خلية ، يتحول الشاحن تلقائيًا إلى وضع التناقص التدريجي وينتقل الشاحن إلى وضع CV بنفس الجهد. يستغرق هذا 12 ساعة كحد أقصى. تظل خطوة السيرة الذاتية ثابتة طالما أن تيار الشحن ينخفض إلى قيمة محدودة تبلغ 1.4 أمبير / 100 أمبير. قد تستمر المرحلة الثانية لبضع ساعات ، بحد أقصى 4 ساعات. هذه المدة تعتمد على مدة المرحلة الأولى.

شاحن بطارية رافعة شوكية عالية التردد

تتكون الشواحن الحالية بشكل عام من نوعين: مقوم للرنين الحديدي والسيليكون المتحكم فيه (SCR). إنها بأسعار معقولة ، لكنها أقل كفاءة أيضًا.
شاحن البطارية الذي يشتمل على أجهزة طاقة التبديل عالية التردد ، على سبيل المثال ، يعمل MOSFET (ترانزستور التأثير الميداني لأشباه الموصلات بأكسيد المعادن) و IGBT (الترانزستور ثنائي القطب المعزول بالبوابة) على ترددات أعلى بكثير من ترددات الخط (بضعة كيلو هرتز إلى بضع مئات كيلو هرتز). في المقابل ، يمكن التحكم في MOSFETs و IGBT ، بقدرتها الكاملة على التشغيل / الإيقاف ، بدقة في أي لحظة للسماح للشاحن بإنتاج الإخراج المطلوب. SCRs هي أجهزة نصف تحكم مع إيقاف تشغيل لا يمكن السيطرة عليه.

تعمل شواحن HF بمثابة تبديل لمصادر الطاقة ، مما يعني أنها تقوم بتشغيل وإيقاف المفاتيح الإلكترونية عند ترددات عالية (50-170 كيلو هرتز).

تشمل مزايا تقنية التردد العالي (HF) ما يلي:

شاحن بطارية عالي التردد
تردد عالي يصل إلى 170 كيلو هرتز الخسائر من التحويل أقل
كفاءة شحن مُحسّنة (87 إلى 95٪) انخفاض تكلفة الطاقة (حتى 20٪) بسبب توفير الطاقة
انخفاض تموج التيار المتردد عمر أطول بسبب ارتفاع درجة الحرارة المنخفضة. انخفاض تكاليف الصيانة بسبب انخفاض فاقد المياه
إنه قابل للتكيف عالميا يمكن شحن جميع البطاريات المغمورة ، والبطاريات AGM ، والجيل دون أي شحن زائد أو نقص في الشحن.
حجم أصغر وأخف وزنًا وتوفير مساحة أكبر تتميز بمساحة قدم أصغر ويمكن تركيبها بسهولة على متنها
تتوفر هذه الشواحن في نطاقات مختلفة من أجهزة الشحن لبطاريات 24 فولت إلى 80 فولت مع تيار شحن من 40 إلى 300 أمبير.

شاحن بطارية لتطبيقات بطارية التعدين تحت الأرض

بطاريات التعدين تحت الأرض هي في الأساس بطاريات الرصاص الحمضية ذات الدورة العميقة. يتراوح الجهد النموذجي بين 48 و 440 فولت ، وتتراوح السعة من 700 أمبير إلى 1550 أمبير.

شحن هذه البطاريات مشابه لشحن بطاريات الجر. البطاريات مشحونة في
2.6 فولت مبدئيًا بتيار 21 أمبير إلى 17 أمبير لكل 100 أمبير وأخيراً 4.5 أمبير لكل 100 أمبير كمعدل إنهاء. يمكن إتمام الشحن في 6 إلى 8 ساعات.

تتوافق البطاريات مع IS 5154: 2013 الجزء 1 (IEC 60254-2006)

شاحن بطارية بحري

يمكن تصنيف بطاريات التطبيقات البحرية إلى نوعين. تتميز بطاريات بدء التشغيل بألواح أرق ويمكنها توفير دفعات كبيرة من الطاقة لفترة قصيرة. النوع الآخر عبارة عن بطارية ذات دورة عميقة تستخدم في التطبيقات البحرية الأخرى مثل الملحقات الإلكترونية ومحرك التصيد والأجهزة الكهربائية والإلكترونية على متن الطائرة. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل البطاريات المزدوجة الوظيفة كبطاريات SLI وبطاريات عميقة الدورة. تستخدم شواحن محددة لبطاريات معينة. يجب استخدام وضع CC-CV على بطاريات VR الرصاص الحمضية.

هناك أيضًا شواحن يمكنها شحن ما يصل إلى أربع بطاريات في وقت واحد. يمكن شحن جميع أنواع البطاريات البحرية وبطاريات VR (كل من AGM والهلام) وكذلك البطاريات المغمورة منخفضة الصيانة.

نظرًا لاستخدام البطاريات وأجهزة الشحن في القوارب ، يجب أن تظل جافة وأن تتمتع بتهوية وافرة. يجب أن تكون أيضًا مقاومة للماء والصدمات والاهتزازات ومختومة تمامًا إذا لزم الأمر. بالإضافة إلى ذلك ، يجب عليك التأكد من أن أجهزة الشحن لديها ميزة حماية قطبية عكسية وقدرات مقاومة للشرر.

شاحن بطارية لتطبيقات الطاقة الشمسية

نظرًا للاختلافات في التشعيع الشمسي ، يتذبذب ناتج ألواح SPV. نتيجة لذلك ، يتم توصيل جهاز تعقب رقمي لأقصى طاقة (MPPT) بين لوحة SPV والبطارية لضمان عملية شحن خالية من القلق. MPPT عبارة عن محول إلكتروني من DC إلى DC مصمم لتحسين التوافق بين المصفوفة الشمسية (الألواح الكهروضوئية) وبنك البطارية. إنه يستشعر إخراج التيار المستمر من الألواح الشمسية ، ويغيره إلى تيار متردد عالي التردد وينخفض إلى جهد تيار مستمر مختلف وتيار لمطابقة متطلبات الطاقة للبطاريات تمامًا. يتم شرح فائدة وجود MPPT أدناه.

تم تصميم معظم الألواح الكهروضوئية لإخراج من 16 إلى 18 فولت ، على الرغم من أن معدل الجهد الاسمي للوحة SPV هو 12 فولت ، لكن البطارية الاسمية 12 فولت قد يكون لها نطاق جهد فعلي من 11.5 إلى 12.5 فولت (OCV) اعتمادًا على حالة الشحن (SOC). في ظل ظروف الشحن ، يجب توصيل مكون جهد إضافي إلى البطارية. في أجهزة التحكم بالشحن العادي ، يتم تبديد الطاقة الإضافية التي تنتجها لوحة SPV كحرارة ، بينما تستشعر MPPT متطلبات البطارية وتعطي طاقة أعلى إذا تم إنتاج طاقة أعلى بواسطة لوحة SPV. وبالتالي ، يتم تجنب الفاقد والشحن الزائد والشحن الزائد باستخدام MPPT.

تؤثر درجة الحرارة على أداء لوحة SPV. عندما ترتفع درجة الحرارة تنخفض كفاءة لوحة SPV. (ملاحظة: عندما تتعرض لوحة SPV لدرجة حرارة أعلى ، سيزداد التيار الناتج عن لوحة SPV ، بينما سينخفض الجهد. نظرًا لأن الانخفاض في الجهد يكون أسرع من الزيادة في التيار ، تقل كفاءة لوحة SPV.). على العكس من ذلك ، في درجات الحرارة المنخفضة ، تزداد الكفاءة. في درجات حرارة أقل من 25 درجة مئوية (وهي درجة حرارة ظروف الاختبار القياسية ( STC ) ، تزداد الكفاءة. لكن الكفاءة سوف تتوازن على المدى الطويل.

Please share if you liked this article!

Did you like this article? Any errors? Can you help us improve this article & add some points we missed?

Please email us at webmaster @ microtexindia. com

On Key

Hand picked articles for you!

بطارية عربة الجولف

ما هي بطارية عربة الجولف؟

بطارية عربة الجولف دليل لبطارية عربة الجولف الكهربائية يغطي مصطلح بطارية عربة الغولف الكهربائية عددًا كبيرًا من التطبيقات ، بدءًا من إضاءة عربة سكن متنقلة

بطارية محطة الطاقة النووية

بطارية محطة الطاقة النووية

الأوقات المبكرة – بطارية محطة الطاقة النووية بطارية بلانت عالية الأداء في الفترة من الحرب العالمية الثانية إلى الستينيات ، تم استخدام الخلايا النباتية المفتوحة

اتصال متسلسل ومتوازي

سلسلة البطارية والتوصيل المتوازي

سلسلة البطارية والاتصال المتوازي تحديد اتصال متوازي ووصلة متسلسلة يتم إجراء سلسلة البطارية والتوصيل المتوازي لزيادة الجهد الكلي وزيادة سعة آه. تتم توصيلات السلسلة لزيادة

ما هي بطارية VRLA؟

ما هي بطارية VRLA؟

ما هي بطارية VRLA؟ إن بطارية حمض الرصاص المنظم بالصمام (VRLA) هي ببساطة بطارية حمض الرصاص حيث تم تجميد الإلكتروليت من أجل إعادة تجميع الهيدروجين

اشترك في صحيفتنا الإخبارية!

انضم إلى قائمتنا البريدية التي تضم 8890 شخصًا رائعًا في حلقة تحديثاتنا الأخيرة حول تقنية البطاريات

اقرأ سياسة الخصوصية الخاصة بنا هنا – نعدك بأننا لن نشارك بريدك الإلكتروني مع أي شخص ولن نرسل لك بريدًا عشوائيًا. يمكنك الغاء الاشتراك في اي وقت.

Do you want a quick quotation for your battery?

Please share your email or mobile to reach you.

We promise to give you the price in a few minutes

(during IST working hours).

You can also speak with our VP of Sales, Balraj on +919902030022