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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 아마추어 무선 실습에서 봉인된 납산 배터리. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 충전기, 배터리, 갈바니 전지 1. 먼저 진저브레드, 그 다음 채찍질... 밀봉형 납산 배터리(SLA)는 가장 저렴한 6차(충전식) 전원입니다. 현재 경제에서 저렴하다는 것은 첫째, 12V 및 1V 전압, 1.5~6Ah 용량의 표준 배터리 판매 가능성, 두 번째로 XNUMX에버그린 cu용 배터리의 판매 가능성을 의미합니다. XNUMX~XNUMXWh의 공칭 용량을 구입할 수 있습니다. 숫자가 작을수록 소형 배터리에 해당하고, 숫자가 클수록 대형 배터리에 해당합니다. 또 다른 장점은 무엇입니까? 상대적으로 느린 자체 방전(상온에서 월별 용량의 5% 이하), 상대적 내구성은 얕은 방전 주기에 따라 달라질 수 있습니다. "메모리" 부족(일반적인 니켈-카드뮴 배터리) 대기 모드에서 지속적인 "부동" 재충전이 허용됩니다(이것이 자동차 배터리의 작동 방식입니다). 액체 전해질을 사용하는 납축 배터리와 비교하여 밀폐형 배터리는 당연히 작동 안전성이 뛰어납니다(유해한 연기가 없으며 어떤 위치에서든 작동 가능). 또한 밀봉된 배터리는 충전 조건에 덜 중요하며 부적합한 충전으로 배터리를 죽이기가 더 어렵습니다. 사실 젤 전해질은 (화학자의 관점에서) 배터리가 완전히 충전되지 않는 방식으로 선택됩니다. 따라서 단순히 재충전이 없기 때문에 재충전 중에 가스 발생이 발생하지 않습니다. 그렇다고 충전 모드 제어를 잊을 수 있다는 의미는 아닙니다. 그것은 금지되어 있습니다. 이에 대해서는 나중에 자세히 설명합니다. 단점은 무엇입니까? 첫째, 낮은 특정 용량 - 질량 킬로그램 당 25..35Wh 또는 부피 리터당 60..100Wh. 둘째, 심방전 주기와 고전류로 체계적으로 방전하는 동안 배터리 수명이 크게 감소합니다. 셋째, 사이클 깊이에 대한 전압 및 내부 저항의 상당한 의존성이 있습니다. 2. 조로에 대해서 용어: 실제로는 지정하는 것이 관례입니다. 방전강도 무차원 "C 단위" 형태입니다. 1C(one-tse)는 20시간 동안 직류로 방전했을 때의 배터리 용량과 수치적으로 동일합니다. 완전 방전은 실온에서 셀당 최대 1.8V의 방전으로 정의됩니다(예: 5.4V 및 10.8V 배터리의 경우 최대 6V 및 12V). 1.8V의 값은 경험적으로 하한으로 설정되었으며, 0.05C의 전류로 이 값 아래로 방전되면 배터리의 돌이킬 수 없는 조기 노화가 시작됩니다. 따라서 완전히 충전된 상태(셀당 20-2.1V)에서 셀당 2.3V까지 1.8시간 내에 방전하려면 150mA의 방전 전류가 필요한 배터리에 대해 실험적으로 결정된 경우 공칭 배터리 용량은 3.0A*h(=0.15A * 20h)로 설정됩니다. 주어진 배터리의 전류 강도 1C는 방전 전류 3A에 해당하고, 2C는 방전 전류 6A에 해당합니다. 주어진 최소 전압인 동일한 10.8V에 도달하여 방전을 제한하면 1C 전류에서 실제 용량이 공칭 용량에 비해 약 절반으로 감소하는 것으로 나타났습니다(그래프 참조). 그러나 반대로 높은 방전 강도(1C 이상)에서 비가역적 노화에 대한 임계값은 8V로 크게 감소합니다.
점선 아래의 전압으로 배터리를 반복적으로 방전하면 배터리 고장이 발생합니다. 실제로 SLA는 버퍼 모드와 순환 모드의 두 가지 모드로 작동합니다. 버퍼 모드에서는 배터리가 충전기에 지속적으로 연결되어 있습니다. 전기 네트워크에 전압이 있으면 충전 후 배터리가 오랫동안 최종 충전 전압에 노출됩니다. 배터리를 통해 흐르는 낮은 전류는 배터리의 자체 방전을 보상하고 배터리를 항상 완전히 충전된 상태로 유지합니다. 정전이 발생하면 배터리는 연결된 부하로 방전됩니다. 버퍼 작동 모드는 컴퓨터, 통신 및 연속 생산에 널리 사용되는 직류 및 교류의 무정전 전원 공급 시스템에 일반적입니다. 또한 - 자동차를 정기적으로 사용하는 동안 자동차 배터리. 주기적 작동에서는 배터리가 충전된 다음 충전기에서 분리됩니다. 배터리는 필요에 따라 방전됩니다. 순환 작동 모드는 전등, 통신 장비, 측정 장비 등 다양한 휴대용 장치를 작동할 때 사용됩니다. 배터리 제조업체는 일반적으로 특정 배터리의 작동 모드를 기술적 특성 목록에 표시합니다. 따라서 진공관 증폭기의 필라멘트 배터리에 전원을 공급하기로 결정했다면 이는 순환 모드입니다(당신이 평생 산문으로 연설했다는 것을 아는 것이 얼마나 좋은지...). 그러나 이것은 단순히 배터리를 허용되는 최대치까지 방전할 수 있다는 것을 의미합니까? 램프 5.7 또는 11.4V? 실제로 이 모드가 "비상" 5.4 또는 10.8V로 방전하는 것보다 확실히 안전하더라도 배터리를 잘못 선택하면 방전 주기가 상당히 길어지고 이로 인해 서비스 수명이 단축됩니다.. 주기 깊이 방전은 비가역적 노화 임계값에 대한 방전에 해당하는 암페어 시간에 대해 실제로 부하에 전달된 암페어 시간의 비율로 정의됩니다. 분모의 암페어 시간은 방전 강도가 0.05C인 경우에만 정격 용량과 일치합니다. 실제로 분모로 사용되는 것은 공칭 용량입니다(특히 일정한 방전 전류는 이상적인 근사치에 불과하므로).
주기의 깊이(주기마다 반복되는 경우)에 따라 배터리 수명이 결정됩니다. 100% 주기 깊이에서 SLA 서비스 수명은 200-300주기를 초과하지 않습니다. 참고로 액체 전해질을 사용하는 자동차 배터리는 20회 이상의 딥 사이클을 견디는 경우가 거의 없습니다. 30% 사이클 깊이에서는 그 수가 100배로 늘어납니다. 유명한 Optima는 XNUMX번의 제로 사이클 사이클 동안 생존을 보장합니다(저자는 XNUMX년 동안 그러한 배터리를 가지고 있었지만 단 한 번의 깊은 제로 사이클 사이클도 없었습니다...). 3. 실생활의 예 이제 세어 봅시다. 앰프의 각 채널에는 한 쌍의 6C4C 램프(6V, 2A)가 포함되어 있습니다. 충전 간 최소 작동 시간은 8시간이 보장되어야 합니다. 이 경우 전압은 (램프 사양에 따라) 5.7V 아래로 떨어지지 않아야 하며, 주기 깊이는 50%를 초과해서는 안 됩니다. 마지막 요구 사항에 따르면 배터리 용량은 채널당 최소 32A*h(= 2A * 8h / 50%)입니다. 이러한 배터리의 방전율은 0.06C(= 32A*h / 2)입니다. 그래프에 따르면 8시간 후에 전압은 12.0-12.2V로 떨어집니다. 재고가 있습니다! 하지만 새 배터리만 사용하면 됩니다. 제때에 충전하는 것을 잊지 않으면 약 500사이클(일상적인 즐거움의 8년 반) 후에 5.7시간의 전압이 동일한 32V 또는 그보다 더 나쁜 수준으로 떨어집니다... 반드시 설정하세요. 전압이 부족하면 자동으로 꺼지는 기능! 그런데 50A*h는 의심스러울 정도로 자동차 배터리 용량(65-2A*h)에 가깝습니다. 따라서 XNUMXA 이상의 전류의 경우 유지 관리가 필요 없는 자동차 배터리는 (가격 측면에서) 완전히 합리적인 대안입니다. 환경과 안전에 문제가 있습니다. 반면에 대형 배터리가 설계에 맞지 않는 경우 여러 개의 소형 배터리를 완전히 안전하게 병렬화할 수 있습니다(반드시 동일한 시리즈, 동일한 제조업체, 작동 시작부터 동일한 "연령"). . 아니면 자동화 없이 지속적으로 충전하기 위해 버퍼(대기) 모드를 사용해 볼 수도 있나요? 스위치를 위로 올리세요 - 배터리가 방전 중이고, 램프가 작동 중입니다. 스위치를 아래로 토글하세요 - 충전이 진행 중이고, 램프가... 배터리에서 분리되어 있습니다! 일반 충전 모드 - 병당 2.4-2.5V의 일정한 전압으로 충전합니다. 6V 배터리 단자에서는 최대 7.5V가 발생합니다. 램프는 오래 지속되지 않습니다(특히 양극 전원이 꺼진 경우). 버퍼 모드에서 배터리 수명은 온도에 따라 크게 달라집니다. 배터리에 가장 적합한 온도는 섭씨 15~20도입니다. 온도가 10도 올라가면 배터리 수명이 절반으로 줄어듭니다. 그림은 예상 서비스 수명이 5~7년인 배터리의 온도에 따른 서비스 수명의 일반적인 의존성을 보여줍니다. 요약 - 배터리를 램프, 펜티엄 등과 같은 케이스에 넣지 마세요. 뜨거운 물체. 자동차의 후드 아래는 어떻습니까? 첫째, 자동차 배터리는 광범위한 온도에 맞게 특별히 설계되었으며, 둘째, 배터리의 열 용량이 너무 높아서 쉽게 사용할 수 없습니다. 후드 아래에서도 상당히 따뜻해집니다.
위의 예에서 백열등 배터리의 일일 50% 주기 사용 수명은 5년 반입니다. 더 많은 일을 할 수 있나요? 고정형 배터리의 실제 작동 조건에서는 테스트한 방전 횟수가 많아 배터리 수명이 단축된다는 점을 고려해야 합니다. 3년 배터리의 경우 배터리가 하루 평균 30% 방전되거나 일주일에 한 번 완전 방전되면 실제 수명은 XNUMX년을 넘지 않습니다. 4. 요금에 대해 자세히 알아보기 작은(75% 이하) 방전 깊이에 가장 적합한 배터리 충전 모드는 지속적인 충전입니다. 전압. 제조업체마다 약간씩 다른 값을 제공하지만 일반적으로 허용되는 전압은 사이클링 시 셀당 2.4V입니다(14.4V 배터리의 경우 12V). 버퍼 모드에서는 전압이 셀당 2.3V로 낮아질 수 있습니다. 완전히 방전된 배터리를 충전하는 경우 이 모드는 초기 전류 과부하로 이어지므로 전류 및 전압 결합 제한 모드가 사용됩니다. 일반적으로 IU 충전 모드라고 합니다. 방전된 배터리는 먼저 공칭 배터리 용량(암페어-시)의 0.1-0.3을 초과하지 않는 수치(암페어)의 직류로 충전됩니다. 예를 들어, 100A*시간 용량의 배터리의 경우 충전 전류는 10~30암페어를 초과해서는 안 됩니다. 배터리가 충전되면 배터리 양단의 전압이 증가합니다(정전류에서). 배터리의 전압이 최종 충전 전압에 도달하면 충전 전류가 감소하기 시작하여 전압을 일정하게 유지합니다. 섭씨 20도에서의 최종 충전 전압은 배터리 셀당 2.25~2.3V입니다. 공칭 전압이 12V(6셀)인 배터리의 경우 최종 충전 전압은 13.5~13.8V입니다. 배터리가 다른 온도에서 작동하는 경우 배터리 수명을 늘리려면 최종 충전 전압을 다음으로 낮추는 것이 좋습니다. 2.2도 온도에서 2.25~40V/셀, 2.35도 온도에서 최대 2.4~0V까지 전압이 증가합니다. 이러한 충전 전압의 온도 보상을 사용하면 섭씨 40도에서 배터리 수명을 15% 늘릴 수 있습니다. 방전된 배터리를 완전히 충전하려면 24시간 동안 충전하는 것이 좋습니다. 순환 작동 시 더 빠른(8~10시간 이내) 배터리 충전이 필요한 경우 최종 충전 전압은 2.4~2.48V/el(섭씨 20도 기준)로 증가하며 충전 시간은 다음 사항에 따라 제한되어야 합니다. 충전 전 배터리 잔량. 다음은 Fiamm GS 배터리에 대한 유사한 지침의 예입니다(출처 - slt.ru): 정전압 충전기 배터리의 초기 충전 단계에서는 비교적 큰 전류가 적용됩니다. 배터리 전압이 설정된 수준에 도달하면 충전기는 정전류 모드에서 정전압 모드로 전환됩니다. 이 단계에서 충전 전류는 부동 전류라고 알려진 최소 충전 전류 수준으로 감소하기 시작하며 표에 제공된 값이 표준으로 사용됩니다. 일정한 충전 전압을 갖는 충전기의 전기량 표준 값
참고 사항 : 순환 모드로 사용되는 배터리의 경우 미리 설정된 전압 값에 도달하면 충전 프로세스를 중단할 수 있는 센서나 타이머를 사용하는 것이 좋습니다. 배터리가 아래 온도에서 충전되는 경우 온도 계수를 고려해야 합니다. +100+30 이상0С 급속 충전 시스템(사이클릭 모드에서 작동하는 배터리에만 해당)배터리 충전을 가속할 때는 배터리가 저온에서 과충전되거나 높은 주변 온도에서 과열되는 것을 방지하기 위해 온도 보상 장치와 온도 퓨즈가 장착된 장치를 사용해야 합니다. 가속 배터리 충전 모드의 표준 전기량 값은 표에 나와 있습니다.
참고 사항 : 배터리에는 온도 조절 장치나 온도 퓨즈가 설치되어 있어야 하며, 타이머를 사용하여 적시에 충전 프로세스를 중지해야 합니다. 10Ah보다 큰 용량의 배터리에 대한 최대 초기 충전 전류는 다음 비율에 해당해야 합니다: I = C 최대 마지막 단락에 주목하세요. 그는 그만한 가치가 있습니다. 특히 통풍이 잘 되지 않는 상자에 많은 배터리를 넣어두면 일반(가속 아님) 충전을 사용해도 과열이 발생할 수 있지만 치명적이지는 않지만 여전히 배터리 수명이 단축됩니다. 5. 간편충전기(완속충전IU) 소형 배터리 충전을 위해 가장 편리한 표준 회로는 IC 제품군 LM117, LM 196, LM317(142EN12, 1151EN1, 1157EN1)을 기반으로 합니다. 출처 - "선형 전원 공급 장치용 마이크로회로", M, Dodeka, 1998, pp. 97, 122 등).
전류 제한 임계값은 R4에 의해 설정됩니다(마이크로 회로의 허용 전류 및 전력 손실을 고려). 실제로 특정 유형의 배터리용 전원 공급 장치가 장비에 직접 내장된 경우 전류 제한 조정이 필요하지 않으며 전류 제한 회로(T2)를 완전히 제거하여 이 기능을 전원 공급 장치의 출력 저항에 전달할 수 있습니다. 필터. 고전류에서는 통합 안정기로 제어되는 통과 N-MDS 또는 복합 npn 트랜지스터가 있는 개별 안정기를 사용하는 것이 더 편리합니다. 저전력 충전기에서 상대적으로 높은 임계 전압인 MIS의 불편함은 주(단일) 전원의 전압을 강력한 전원(그림 참조)으로 두 배로 높여 해결됩니다.
전압 안정기 분배기(IC1)의 정격은 6V 배터리에 대해 표시되고, 필터 커패시턴스 및 전류 안정기 저항기(T2)의 정격은 2.5A 이하의 충전 전류에 대한 것입니다. 이는 최대 용량의 배터리에 충분합니다. 10-15 A*h. 출력 전압 9V xx, 전류 5A용 변압기. T2 베이스 이미터 회로의 전환 가능한 션트가 최대 충전 전류를 설정합니다. 전류가 11A 이상인 쇼트키 다이오드인 다이오드 D10은 배터리 역극성을 방지합니다. 설정은 10Ω(R6)의 부하에서 안정화 전압을 설정하고 션트 R5를 선택하는 것으로 요약됩니다. 6. 자동차의 음전압원 크로스오버 등에 전원 공급용 직접 커플링을 사용하는 연산 증폭기 장치의 경우 간단한 펄스형 음전압 소스를 공급할 수 있습니다. 아니면 배터리가 더 좋습니다. 훨씬 낫다! 하지만 이 배터리는 12볼트가 아니라 6볼트여야 합니다. 설명하겠습니다. 아마도 이 배터리는 엔진이 작동 중일 때 거의 항상 전류를 공급할 것입니다. 그리고 주차중에만 충전이 가능합니다. 그러나 다른 12V 배터리로 12V 납 배터리를 충전하는 것은 불가능합니다. 이것은 완충체제도 아니고 단식투쟁이다. 14V를 생산하는 발전기가 필요하지만 주차장에서 어디서 구할 수 있나요?
20mA의 전류 소비로 크로스오버에 전원을 공급하려면 6V, 1.2Ah 배터리(담배 한 갑보다 약간 큰 크기)이면 충분합니다. 충전 모드 IU(200mA, 7.2V). REMOTE 신호가 꺼지면 배터리는 온보드 네트워크에서 지속적으로 충전됩니다(접지에서 마이너스, 안정기 출력에서 - 옵토커플러의 상태는 다이어그램에 표시됨). REMOTE 신호가 켜지면 배터리는 접지로 양극으로 전환되고 부하(연산 증폭기 전원 버스)로 음극으로 전환됩니다. 충전 전류는 3mA에서 저항 R75에 의해 제한됩니다. 이 모드에서 완전히 충전된 Fiamm 10121 배터리는 실온에서 온보드 네트워크로부터 약 15mA를 소비합니다. R7-T1 체인은 온보드 네트워크에서 연결이 해제될 때 R5-R6 분배기로의 배터리 방전을 차단합니다(물론 REM IN이 제거되고 배터리 부하가 연결 해제된다고 가정). REMOTE 버스 20mA를 통한 전류 소비. 타이머 D1-C1-R1-IC1-IC2-FU1은 REM IN 신호의 출력 전송을 2초 지연시킵니다. 저항 R0은 타이머 커패시턴스를 방전하는 데에만 필요하며 실제 회로에서는 이를 제거하거나 LED가 있는 표시 회로로 교체할 수 있습니다. 다이오드 D1-3 - 직류 1A용 모두. 옵토커플러 KR293KP9A, KR293KP3A는 전류가 최소 200mA(문자 A가 있는 293KP)인 모든 MIS 옵토커플러로 교체할 수 있습니다. 한 경우에는 "역위상" 스위치가 있는 KR293KP9A 옵토커플러로 배터리를 전환할 때 전환 중에 통과 전류가 관찰되지 않았으며, 다른 옵토커플러로 교체할 때는 통과 전류가 없는지 확인해야 합니다. 퓨즈 FU1, FU2는 작동 전류가 200mA인 자가 복원 퓨즈입니다. -6V 소스 출력의 전원 필터에서는 스위칭 중에 광커플러에 과부하가 걸리지 않도록 최소 커패시턴스로 제한해야 합니다. 그런데 배터리의 출력 저항에 10Ω이 추가됩니다. 시리즈 293은 암페어 전류용이 아닙니다! 이는 "성인용" 릴레이용입니다. 이것이 완전 배터리 구동 DAC라는 다음 프로젝트의 주제입니다. 하지만 그러기에는 너무 이르습니다... 발행: klausmobile.narod.ru
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