Схема акб: Схема автомобильного аккумулятора, его устройство и принцип действия — Renaultstory

Схемы соединения аккумуляторных батарей.. Статьи компании «ООО «Энерджи ГМБХ»

Схемы соединения аккумуляторных батарей АКБ.

Принятые обозначения:

·         V – напряжение, В

·         C – ёмкость, А/ч

Ёмкость аккумулятора — это тот промежуток времени аккумулятор АКБ сможет обеспечивать питание подключенной к нему нагрузки. Ёмкость аккумулятора измеряют в ампер-часах, а для небольших аккумуляторов – в миллиампер-часах.

1.     Последовательное соединение АКБ.

Для последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого  аккумулятора АКБ, используя перемычку. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора АКБ и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы (см. рис. 1).

Рис. 1 Электрическая схема последовательного соединения аккумуляторов.

Рис. 2 Последовательно соединенные аккумуляторы.

                                                          

Рис. 3 Последовательно соединенные аккумуляторы двойной перемычкой.

Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее (см. рис. 4).

Эквивалентное внутреннее сопротивление последовательно соединенных аккумуляторов равно сумме их внутренних сопротивлений.

Рис. 4 Последовательное соединение 4-х аккумуляторных батарей.

В рассматриваемом примере (рис. 4) четыре аккумуляторных батареи V=12 В, С=100 А/ч при последовательном соединении дают:

·         общее напряжение V_Σ = 48 В

·         общая ёмкость C_Σ = 100 А/ч.

2.     Параллельное соединение АКБ.

При параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″) (см. рис. 5).

Рис. 5 Электрическая схема параллельного соединения аккумуляторов

Рис. 6 Параллельно соединенные аккумуляторы.

Получившаяся при параллельном соединении аккумуляторная батарея АКБ имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а ёмкость такой аккумуляторной батареи равна сумме ёмкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые ёмкости, то емкость аккумуляторной батареи равна ёмкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.

В примере (рис. 6) две аккумуляторных батареи V=12 В, С=100 А/ч при параллельном соединении дают:

•             общее напряжение V_Σ = 12 В

•             общая ёмкость C_Σ = 200 А/ч.

3.     Последовательно-параллельное соединение АКБ.

Очень часто возникают ситуации, когда необходимо увеличивать и ёмкость и напряжение. В таком случае используют последовательно-параллельные соединения АКБ.

Рис. 7 Пример последовательно-параллельного соединения АКБ

В рассматриваемом примере (рис. 7) восемь аккумуляторных батарей V=12 В, С=100 А/ч по четыре АКБ соединены последовательно в Цепь А и Цепь В, а Цепь А

и Цепь В соединены параллельно, соответственно при такой схеме:

·         общее напряжение V_Σ = 48 В

·         общая ёмкость C_Σ = 200 А/ч.

 

Наши специалисты изготавливают перемычки, соединительные провода для аккумуляторов АКБ.

 

Схема аккумулятора ноутбука

Относительно простая схема аккумулятора ноутбука позволяет восстановить его своими силами, заменив поврежденные элементы питания на новые. Эта работа позволяет восстановить емкость аккумулятора и при этом обойтись без больших затрат на покупку новой батареи питания. Чтобы разобраться в схеме, нужно понять, как работает аккумуляторная батарея ноутбука и какие элементы чаще всего нуждаются в замене.

Устройство АКБ ноутбука

Аккумуляторная батарея ноутбука состоит из нескольких групп «банок» – литий-ионных аккумуляторов, соединенных последовательно-параллельным подключением. Емкость элементов питания со временем уменьшается, что приводит к уменьшению времени автономной работы и необходимости ремонта. Кроме того, их приходится менять после глубокого разряда, когда аккумулятор некоторое время лежит без дела.

В схему заряда аккумулятора ноутбука также входит контроллер – это микросхема, обеспечивающая равномерное распределение заряда, а также защиту от перезаряда, перегрева и других нарушений работы. Литий-ионные аккумуляторы считаются достаточно капризными: любое отклонение в процессе зарядки может привести к возгоранию и взрыву. Контроллер также хранит информацию о количестве циклов зарядки и разрядки.

Для ремонта аккумуляторной батареи необходимо выявить, какие элементы питания в схеме вышли из строя, и провести замену пострадавших аккумуляторов на новые. Для этого необходимо приобрести элементы питания того же типа с аналогичными характеристиками. Ремонт контроллера чаще всего не проводится – это сложная работа, не гарантирующая успешного результата. Если сгорел именно он, его проще заменить целиком или купить новую АКБ.

Ремонт аккумуляторной батареи

Схема аккумулятора ноутбука Asus и других современных переносных компьютеров включает в себя 4, 6, 9 или 12 элементов питания, при замене необходимо обеспечить их правильное положение. Неверная сборка приводит к нарушению работы и перегреву аккумулятора – это может даже привести к взрыву и возгоранию. Процесс ремонта аккумуляторной батареи:

• Батарею предварительно нужно разрядить. Она отключается от ноутбука, после чего нужно аккуратно разобрать клееный корпус с помощью острого инструмента.
• Необходимо замерить тестером напряжение на каждом элементе. Чаще всего приходится менять все элементы питания, а не только те, на которых наименьшее напряжение. Это необходимо для одинакового заряда с учетом меняющейся во время длительного использования емкости аккумуляторов.
• Элементы по очереди отсоединяются от системы и заменяются новыми, их устанавливают от «минуса» к «плюсу». Необходимо проверить правильность сборки, после чего крышка батареи закрывается.

Одним из важных этапов при восстановлении становится калибровка батареи. После включения ее нужно зарядить полностью, разрядить до нуля и зарядить снова. Эта работа позволяет устранить неполадки контроллера и обеспечить максимальную емкость установленных аккумуляторов.

Стоит ли проводить ремонт самостоятельно?

Хотя схема аккумулятора ноутбука HP и других востребованных марок кажется достаточно простой, самостоятельный ремонт может привести к неприятным последствиям. Любые ошибки при соединении элементов питания или сбои в работе контроллера способны привести к перезаряду, в результате которого установленные элементы питания могут просто взорваться.

Намного более надежное решение – покупка нового оригинального аккумулятора, который гарантированно проработает не один месяц. В нашем магазине вы найдете все необходимое для замены батареи питания на любом современном ноутбуке.

Схема подключения двух аккумуляторов.

Способы соединения двух аккумуляторов: последовательное и параллельное

Достаточно большое количество охотников, рыболовов и путешественников, в виду своего хобби, зачастую устанавливают на свои транспортные средства дополнительный аккумулятор. Это необходимо для того, чтобы энергия основного аккумулятора сохранялась, и в дальнейшем можно было уехать с места дислокации без приключений.

Зачем необходим второй аккумулятор ?

Областей применения второго аккумулятора великое множество:

1. Обеспечение работы дополнительных электроприборов, необходимых для комфортного времяпрепровождения на природе (например таких как холодильник, световые приборы, музыкальное оборудование).
2. Автомобиль, имеющий в своем оснащении электролебедку в любом случаи должен оснащаться периферийным аккумулятором.
3. Автотранспорт представительского класса «по умолчанию» оснащаются видеоплеером, телевизором, кофеваркой, микроволновкой и прочими электроприборами, обеспечивающими повышенный комфорт при путешествии.
4. Охранные системы видеонаблюдения, противоугонные системы, всевозможные радиосигнализации, а также устройства, предназначенные для активной защиты транспортного средства, также должны оснащаться своим отдельным элементом питания.

Как правильно соединить два аккумулятора?

Для успешного осуществления данной операции стоит следовать следующим советам:

1. Необходимо, чтобы и первый и второй аккумулятор были в идеальном состоянии. Как известно, аккумуляторные батареи, после определенного числа циклов заряда и разряда, начинают портиться, приходить в негодность, и как следствие, быстрее разряжаться.
   Если подключить к новому аккумулятору старый, то старый аккумулятор будет «поглощать» энергию из нового, и в конечном итоге оба элемента питания будут разряжены. Это же, в свою очередь, не позволит завести силовой агрегат.
2. Следует использовать коммутатор для второго аккумулятора. Это устройство позволит использовать энергию первого аккумулятора, но позволит сохранить заряд второй зарядной емкости. Это же позволит всегда оставаться уверенным в том, что можно будет спокойно «сесть и уехать».
3. Для того, чтобы не пострадала электропроводка транспортного средства, стоит использовать более мощный генератор, или же установить еще один.
4. Аккумуляторные батареи должны быть примерно одинаковой мощности, если же батареи будут разной мощности, то это может привести к выходу из строя элементов питания.
5. Необходимо использовать короткие шнуры для соединения аккумуляторных батарей, тогда процесс работы этих аккумуляторов будет наиболее эффективным.

Итак, постаравшись соблюсти данные рекомендации, можно cделать свой досуг на природе, на рыбалке, в походе или на охоте поистине красочным и незабываемым.

Однако, нужно определиться со способами подключения двух аккумуляторов друг к другу.

Первый способ: последовательное соединение: перемычка накидывается на клеммы: своя перемычка на «минусовые», своя перемычка на «плюсовые», далее оставшиеся две «противоположные» клеммы двух аккумуляторов соединяются между собой, ну а «плюсовые» и «минусовые» провода подключаются к остальной электрической системе транспортного средства.

Второй способ: параллельное соединение: при данном виде соединения двух аккумуляторов, перемычка накидывается следующим образом: соединяются «минусовые» и «плюсовые» клеммы аккумуляторных батарей, далее отводятся от спаренных элементов питания провода, которые подключаются ко всей остальной электрической системе автомобиля.

После того, как аккумуляторы были подключены между собой, следует сделать установить между ними либо коммутатор, либо переключатель.

Этот шаг позволит использовать энергетический ресурс только одного аккумулятора. Например, при выключенном двигателе, будет работать свет автомобиля, или же аудиосистема.

Если же двигатель транспортного средства включен, то энергия, необходимая для работы электроприборов в автомобиле, вырабатывается особым генератором. Но, правда, гораздо сильнее тратится топливо в транспортном средстве, а это, в свою очередь, приводит к возникновению неимоверных расходов на топливо.

Заключение

Подытоживая вышесказанное, стоит сказать о том, что установка периферийного элемента питания в автомобиль, станет прекраснейшим решением. Теперь можно не бояться внезапной разрядки аккумулятора, и последующих проблем с получением искры для зажигания.

Но второй аккумулятор будет эффективен лишь тогда, когда он был установлен и соединен с первым в соответствии с общепризнанными рекомендациями и нормами. Неверно подключенные батареи, станут настоящей головной болью для автолюбителя. При выборе аккумулятора, необходимо ориентироваться не только на размер, емкость и бренд, а также четко понимать назначение аккумулятора и сферу его применения. Например существуют стартерные и тяговые аккумуляторы, предназначенные для разных целей.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Электровоз ВЛ11 | Схема питания цепей управления и заряда аккумуляторной батареи

Источником стабилизированного напряжения для питания цепей управления служат аккумуляторные батареи и генераторы управления с агрегатом управления АПУ-287 (устройство У12). Номинальное напряжение цепей управления 50±2 В, а заряда аккумуляторной батареи 33 В. Питание цепей управления осуществляется от генератора управления НБ-110, а при неработающем генераторе управления — от аккумуляторной батареи (см. рис. 148*).

Аккумуляторная батарея состоит из 40 элементов КН-125, разделенных на две группы по 20 элементов в каждой, и подключена к шине, к которой подводится напряжение 33 В. Один генератор любой секции электровоза работает на цепь заряда аккумуляторных батарей, остальные питают цепи управления. Нагрузка равномерно распределяется с помощью блоков выравнивания напряжения генераторов (БВНГ). При заряде группы аккумуляторных батарей включаются через балластные резисторы Я16 и ЯП параллельно, а при разряде — последовательно. Токи заряда батарей контролируются амперметрами А2 и АЗ. Амперметр А1 показывает ток генератора управления и используется для контроля параллельности работы генераторов на нагрузку. Ток в начале заряда равен 18-20 А, а в конце 3—3.5 А. В любой из секций электровоза генератор управления может работать как на цепь управления, так и на цепь заряда. Это достигается переключением перемычек XI-Х5 соответственно в вертикальное или горизонтальное положение.

При установке перемычек в горизонтальное положение замыкаются контакты XI/1 и XI/3, шунтируя часть резистора ЯЗ блока БрН (бесконтактный регулятор напряжения), при этом уставка БрН переводится с 50 на 33 В. Контакты Х2/1 и Х2/2 размыкаются, обесточивая катушки реле К1 и К2 БВНГ, в результате чего генератор отсоединяется от параллельной работы с остальными. Потенциометром Я13 регулируют напряжение срабатывания контактора К1 на 40 В.

До момента запуска мотор-вентилятора (точнее до момента достижения на генераторе напряжения, равного 40 В) обе группы аккумуляторной батареи соединены последовательно и питают цепи управления. При включении мотор-вентилятора, когда срабатывает реле РТЗЗ, его замыкающий контакт подключает катушку контактора К1 к полюсу генератора через контакты 5 и 2 переключателя В2. При достижении на зажимах генератора напряжения 40 В контактор К1 срабатывает, при этом его главный контакт размыкается, а вспомогательный контакт в цепи катушки контактора К2 замыкается. В результате этого аккумуляторная батарея (две параллельные группы) оказывается подключенной на заряд к шине 33 В через диод Д15.

В случае отказа цепи заряда, связанного с исчезновением напряжения, произойдет автоматическое переключение всех 40 элементов аккумуляторных батарей каждой секции электровоза на последовательное соединение и подключение их к цепям управления на «буферный» режим через диод Діб. В секции с генератором, работающим на цепь заряда, переключение аккумуляторной батареи произойдет из-за потери питания катушек контактора К1 и К2, а в любой другой секции — в результате перекоммутации тока, ранее протекающего по катушке контактора К1, в следующую цепь: общая шина заряда, зажим П5/8 (агрегата, работающего на заряд), зажимы Х4Ц и Х4/3, контакты 5, 2 переключателя В2, диод ДП, якорь генератора, минус цепи. Диод Д17 необходим для обеспечения цепи коммутации в случае перегорания предохранителя Пр16. Для заряда аккумуляторных батарей от постороннего источника, подключенного к цепям управления, необходимо переключатель В2 на всех секциях переключить в нижнее положение.

Для обеспечения самовозбуждения генератора управления при запуске предусмотрена подпитка обмотки возбуждения от цепей управления через резистор R18 по цепи: провод 18, размыкающий вспомогательный контакт К2, провод 71, зажим П5/7, наружный провод 329, замыкающий вспомогательный контакт контактора K5J, включающий цепь мотор-вентилятора, провод 330, зажим ПЗ/2, провод 70. От резистора R18 через транзистор Т2 регулятора БрН и резистор R8 ток течет в обмотку возбуждения генератора. Когда напряжение генератора достигнет 40 В и сработают контакторы К1 и К2. размыкающий вспомогательный контакт К2 разомкнётся и разорвет цепь подпитки обмотки возбуждения.

Диоды Д15 и Діб предотвращают подзаряд аккумуляторных батарей друг от друга, исключая тем самым протекание больших уравнительных токов по межсекционному проводу Э301 и проводу 18 в агрегатах панелей управления.

Батареи включают рубильником ВЗ. При разряде напряжение от батареи подается на плюсовую шину 18 агрегата АПУ-287 и межсекционный провод Э301 по цепи: плюс группы элементов В2, провод 328, зажим П5/13, провод 51, предохранитель Пр14 на 50 А батареи, левый нож рубильника ВЗ, шунт амперметра А2, диод Діб, провод 18, зажимы П5/14 и ПЗ/8. Далее по проводу Э301, объединяющему плюсовые шины 18 панелей управления всех секций, подается питание к выключателям управления ВУ20, кнопкам Локомотивная сигнализация на выключателе БлКнб пультов помощника машиниста и выключателям В4, В14 блока питания радиостанции каждой секции.

От плюсовой шины 18 в каждой секции образуется цепь: резистор Я12, провод 32, размыкающий вспомогательный контакт электромагнитного контактора К2 (при неработающем генераторе управления контактор К2 выключен), провод 63, зажим П5/1, провод Э322, лампа ГУ (ЛС81), провод 800, корпус электровоза, зажим П5/15 панели управления, соединенный проводом 300 с зажимом Кл7 на заземляющей шине, провод G, средний нож переключателя ВЗ, предохранитель Пр15 (на 50 А) батарей, провод 53, зажим П5/12, провод 327, группа элементов Б1 батареи, провод 325, зажим П5/10, провод 56, размыкающий главный контакт электромагнитного контактора К1, провод 54, зажим П5/11, провод 326, минус группы Б2 батареи. На пультах помощника машиниста всех секций загораются лампы ГУ, сигнализирующие, что генераторы управления не работают. В режиме разряда напряжение на батареях контролируют по вольтметру VI, а их токи — по амперметру А2.

Одновременно от плюсовой шины 18 через предохранители и автоматические выключатели цепей управления подается напряжениє к зажимам пластин П1-П5, от них в цепи управления, освещения и сигнализации. При включении в этих цепях тумблеров, кнопок, выключателей управления или контроллера машиниста ток пойдет в эти цепи, а затем на минус группы Б1 элементов батарей по цепи, аналогичной цепи лампы ГУ. При включении мотор-вентиляторов от плюсовой шины 18, как описано выше, получают подпитку обмотки возбуждения Ш-ШШ генераторов управления. До достижения на генераторе напряжения 40 В обе группы аккумуляторной батареи соединены последовательно и питают цепи управления электровоза.

В момент, когда напряжение на генераторе достигнет 40 В, от провода 22 через замыкающий контакт токового реле РТЗЗ, провод 310, зажим П2/1, провод 27, регулируемый резистор Я13 включается контактор К1. При этом через замыкающие контакты контактора /<«/ от провода 27 получает питание катушка контактора К.2. Он включается и размыкает цепи между проводами 18, 71 и 32, 63. Подпитка обмотки возбуждения генератора Г прекращается, а также теряет питание провод Э322. Лампа ГУ гаснет, что свидетельствует о наличии напряжения на генераторе управления.

При возрастании э. д. с. генератора до значения большего, чем напряжение на батарее, ток генератора пойдет по следующей цепи: зажим Я генератора Г, провод 324, зажим П5/9, провод 64, предохранитель Пр18, шунт амперметра А1, средний нож переключателя В2, провод 22, резисторы Р14, Я15, диоды Д13 яД14, шина 18. (Диоды Д13 и Д14 исключают разряд батарей на генератор управления при неработающих мотор-вентиляторах, т. е. выполняют функции реле обратного тока.) От шины 18 ток протекает по следующим параллельным цепям.

Первая цепь: шунт амперметра А2, левый нож рубильника ВЗ, предохранитель Пр14, провод 51, зажим П5/13, провод 328, группа Б2 элементов батареи, провод 326, зажим П5/11, провод 54, главный контакт контактора К2, резистор Р17, провод 53, предохранитель Пр15, средний нож рубильника ВЗ, провод С, заземляющий зажим П5/15, провод 300, корпус электровоза, зажим ЯЯ (минус) генератора Г.

Вторая цепь: шунт амперметра АЗ, правый нож переключателя ВЗ, предохранитель Пр16 (на 50 А), главный контакт контактора К1, резистор Р16, провод 56, зажим П5/10, провод 325, группа Б1 элементов батареи, провод 327, зажим П5/12, провод 53, предохранитель Пр15 и далее аналогично описанному выше на зажим ЯЯ генератора Г.

Третья цепь: включенные потребители в цепях управления, освещения, сигнализации, радиостанции, корпус электровоза, провод 300, зажим ЯЯ генератора Г.

Таким образом, обе группы элементов батарей главными контактами контакторов К1 и К2 подключены параллельно на подза-ряд к генератору. Демпферные резисторы Р16 и Р17 служат для ограничения первоначального тока заряда каждой группы батареи.

Регулирование напряжения генератора управления осуществляется бесконтактным регулятором напряжения (БРН). Для защиты цепей управления от опасного повышения напряжения при неисправности БРН установлен блок защиты (БЗ). Генераторы управления всех сцепленных секций локомотива соединены параллельно. Для выравнивания их нагрузок (напряжений) служат блоки выравнивания напряжений генератора.

Работа цепей панели управления при высокой и низкой частоте вращения вентиляторов аналогична. Разница состоит в том, что в режиме низкой частоты вращения вентилятора контактами ПкВ1 переключателя вентилятора в проводах 312, 311 закорачивается резистор Р. 9 цепи обмотки возбуждения генератора с целью увеличения его э. д. с.

Диоды ДІЇ я Д12, включенные параллельно катушкам контакторов К1 и К2, улучшают дугогашение вспомогательных контактов К1 и токового реле РТЗЗ. Резисторы Р14 и Я15 обеспечивают равенство токов, протекающих через диоды Д13 и Д14 при расхождении их внутренних сопротивлений в проводящем направлении.

По вольтметру VI контролируют напряжение на генераторе и на батарее с помощью переключателя В4. По вольтметру V2, установленному на пульте помощника машиниста, контролируют напряжение цепи управления. При остановке мотор-вентилятора отключаются контакторы К1 и К2, и группы аккумуляторных батарей соединяются последовательно. Данные автоматических выключателей и плавких предохранителей цепей управления приведены в приложении 3.

Бесконтактный регулятор напряжения. Основными элементами БРН (рис. 167, а) являются измерительное устройство, выполненное по схеме нелинейного моста с транзистором 77 и кремниевым

Рис. 167. Электрические схемы БЗ и БРН (а) и БВНГ (б)

стабилитроном Ш, и регулирующее, выполненное на транзисторе Т2. Потенциометром Я2 схему настраивают так, чтобы при номинальном напряжении генератора управления, равном 50 В, падение напряжения, приложенное к стабилитрону Д1, было равно «напряжению пробоя».

При напряжении генератора управления меньше номинального стабилитрон Д1 заперт, сопротивление его велико, ток базы транзистора 77 мал (практически равен нулю), т. е. он заперт. При этом транзистор Т2 открыт, обмотка возбуждения получает питание и напряжение генератора растет.

Как только напряжение генератора станет больше номинального, стабилитрон Д1 пробивается, базовый ток транзистора 77 возрастает и он открывается. Одновременно транзистор Т2 закрывается, в результате чего отключается обмотка возбуждения генератора и ток в ней плавно убывает через шунтирующий диод Д9. Напряжение генератора уменьшается до определенного значения, при котором стабилитрон Д1 восстанавливается. Процесс непрерывно повторяется в описанной последовательности. Таким образом, напряжение генератора будет пульсировать около номинального значения, а его среднее значение будет поддерживаться постоянным. Для сглаживания пульсации параллельно зажимам якоря генератора включен конденсатор С2 (см. рис. 148* и 167, а).

Через резистор Я5, включенный в эмиттерную цепь транзистора ТІ, осуществляется обратная связь по току возбуждения, компенсирующая изменение регулируемого напряжения от изменения частоты вращения и нагрузки генератора. Транзисторы работают в режиме переключения, и наибольшая мгновенная мощность, рассеиваемая в транзисторе, получается в момент переключения.

Для ускорения процесса переключения с целью уменьшения рассеиваемой в транзисторе мощности в схему введена ускоряющая цепочка Я6-С1, увеличивающая крутизну фронтов импульсов транзисторов. Работа этой цепи происходит следующим образом: при достижении на зажимах генераторов номинального напряжения стабилитрон Д1 пробивается, в цепи базы транзистора 77 проходит ток и конденсатор С7 заряжается. Во время заряда конденсатора С7 транзистор ТІ открыт, транзистор Т2 закрыт. По мере заряда (до 50 В) и уменьшения тока заряда транзистор 77 начинает закрываться, а Т2 — открываться. Конденсатор С7 разряжается, создавая положительное смещение на базе транзистора 77 и тем самым надежно закрывая его. Переход из состояния насыщения в состояние отсечки и обратно у транзистора Т2 происходит лавинообразно.

При работе транзистора в режиме ключа каждое переключение его из состояния «открыт» в состояние «закрыт» сопровождается большими перенапряжениями, обусловленными значительной индуктивностью нагрузки (обмотки возбуждения). В эти моменты напряжение цени эмиттер-коллектор силового транзистора может достигать значения, значительно превышающего предельно допустимое. Для предотвращения подобных перенапряжений обмотка возбуждения зашунтирована диодом Д9.

Резистор Я4, включенный между базой транзистора ТІ и плюсом генератора, предотвращает положение так называемого «обрыва базы» при закрытом стабилитроне Д1 и обеспечивает подачу положительного смещения на базу открытого транзистора Т2 благодаря падению напряжения на резисторе Я5. Тем самым транзистор 77 надежно запирается.

При выходе из строя измерительного органа БРН, когда транзистор Т2 теряет способность закрываться (обрыв в цепи базы транзистора 77, повреждение его эмиттер-коллекторного перехода), напряжение соответствующего генератора управления резко возрастает, и если своевременно его не отключить, может произойти повреждение аппаратуры цепей управления. Нарастание напряжения в этом случае происходит так быстро, что предохранители с плавкими вставками в силу инерционности практически не успевают предотвратить аварию. Установленное бесконтактное защитное устройство размыкает цепи обмотки возбуждения.

Блок защиты. Для защиты цепей управления и электронной аппаратуры панели управления от перенапряжений генератора при возникновении каких-либо неисправностей в цепи возбуждения генератора служит блок защиты (см. рис. 167, а).

Блок защиты содержит входную измерительную цепь, состоящую из резисторов Я1-ЯЗ, транзистора 77 типа МП26Б и стабилитрона Д2 типа Д815Г. В коллекторной цепи транзистора 77 в качестве нагрузки включена катушка реле К1 на напряжение 24 В н резистор Я5. Входные зажимы блока Ш2/1,2 и Ш2/6,7 подключены к зажимам якоря генератора.

Стабилитрон Д2 предназначен для обеспечения надежного запирания транзистора 77. Для создания предварительного смещения на стабилитроне Д2 имеется цепочка, состоящая из резистора Я4 и диода Д4, подключенная между анодом стабилитрона Д2 и резистором Я5. В коллекторной цепи транзистора ТІ включен диод ДЗ, предотвращающий попадание положительного потенциала на его коллектор после срабатывания блока. С целью предотвращения возникновения опасных перенапряжений катушки реле К1 и К2 зашунтированы диодами Д1 и Д5. Размыкающий контакт реле К2 включен в цепь обмотки возбуждения контролируемого генератора Ш2/12-14 и Ш2/8-10.

Блок защиты работает следующим образом. При напряжении генератора меньшем уставки (65-70 В, устанавливается потенциометром Я1) транзистор 77 заперт благодаря падению напряжения на стабилитроне Д2. Вследствие этого реле К1 обесточено, его замыкающий контакт разомкнут, поэтому реле К2 также обесточено, а его размыкающий контакт замыкает цепь тока возбуждения генератора.

Когда напряжение генератора на зажимах Ш2/1,2 и 1112/3,4 становится больше напряжения уставки, отпирается транзистор ТІ, реле К1 срабатывает и замыкает цепь катушки контактора К2.

Последнее срабатывает и размыкает цепь возбуждения генератора. Напряжение генератора уменьшится до остаточного, а поскольку это напряжение приложено к зажимам Ш2/1,2 и Ш2/6,7 входной цепи блока, то транзистор 77 запирается, но катушка реле К1 продолжает получать питание через собственный замыкающий контакт и кнопку Кн1. Если бы отсутствовала цепь подпитки катушки Л7 через собственные контакты, то возникла бы «звонковая» работа системы генератор-блок защиты.

Разрешается трижды восстанавливать работу генератора кнопкой Кн1. Если генератор не запускается, необходимо выяснить причину неисправности и устранить ее, в противном случае выключить рубильник В2.

После устранения неисправности необходимо нажать на кнопку Кн1. При этом прекращается подпитка от цепей управления катушки реле Л7, якорь реле отпадает и размыкаются замыкающие контакты, обесточивая цепь катушки реле К2. Размыкающие контакты реле К2 замыкаются, и цепь возбуждения генератора восстанавливается.

При отпускании реле К1 размыкаются его контакты в цепи подпитки собственной катушки, и хотя после того, как кнопка Кн1 будет отпущена и ее размыкающий контакт вновь замкнется, цепь подпитки катушки реле К1 будет разомкнутой.

При изменении температуры окружающей среды от -50 до + 50° С изменение уставки составляет не более 3%, коэффициент возврата всей входной цепи совместно с реле К1 — около 0,985.

Блок выравнивания напряжения генераторов. Для выравнивания напряжений генераторов управления двух и более секций служит блок выравнивания напряжения. В каждой секции установлено по одному БВНГ. Блок состоит из двух транзисторов 77 и Т2 (рис. 167, б), эмиттеры которых через разъем ШЗ/1 подключены к якорю генератора одноименной секции, а выводы базы — к якорям генераторов соседних секций через разъемы ШЗ/4 и ШЗ/5. Резисторы Я1 и Я4 ограничивают ток базы транзисторов. Коллекторы транзисторов 77 и Т2 через диоды Д1 и Д4 и разъемы ШЗ/3 и ШЗ/6 подключены к резисторам ЯЗ БВНГ соседних секций.

Резистор ЯЗ БВНГ через диод ДЗ и разъем ШЗ/8 подключен параллельно резистору ЯЗ измерительного органа БРН. Когда на генераторах напряжения равны, делитель напряжения измерительного органа БРН состоит из резисторов Я1 и Я2, параллельно подключенных резистора ЯЗ, размещенного в БРН, и цепочки ДЗ-ЯЗ, размещенной в БВНГ. Если между генераторами появляется разность напряжений, соответствующий транзистор открывается и запирает диод ДЗ БВНГ, в результате чего из вышеупомянутого делителя напряжения БРН исключается резистор ЯЗ, размещенный в БВНГ. Благодаря изменению параметров делителя БРН напряжение на соответствующем генераторе управления будет возрастать до тех пор, пока оно не сравняется с напряжениями на остальных генераторах управления. При любом числе секций

Рис. 168. Схема соединения блоков выравнивания напряжения генераторов управления электровозов ВЛ11

напряжения всех генераторов управления выравниваются по уровню большего из них.

Параметры резистора ЯЗ БВНГ выбраны такими, чтобы обеспечить выравнивание нагрузок между параллельно работающими генераторами при условии разности напряжений на них, не превышающей 5 В. Реле К1 и К2 служат для автоматизации процессов переключений в БВНГ в случае отказа генератора управления соответствующей секции. Катушки этих реле включены последовательно и подсоединены к генератору. При отказе генератора якоря реле отпадают и контакты реле переключают цепи, предотвращая нарушения в системе выравнивания напряжения генераторов. При этом нагрузка равномерно распределяется между оставшимися в работе генераторами.

Схемы соединения блоков выравнивания напряжений генераторов управления электровозов приведены на рис. 168.

| Измерительные приборы | | Цепи управления токоприемниками |

Сборка аккумулятора для электровелосипеда

Статья обновлена: 17.12.2020

---

Аккумуляторную батарею для е-байка можно купить готовую, заказать ее изготовление «под себя» с нужными вам характеристиками или собрать своими руками. В каталоге Virtustec есть разные варианты аккумуляторных батарей, и мы собираем их на заказ в полном соответствии с пожеланиями клиента – из выбранных элементов питания, по заданной схеме, с необходимыми значениями емкости и напряжения. Технология сборки батарей на нашем производстве отработана до мелочей, и заказчики всегда получают продукцию отличного качества.

Но при желании вы можете собрать батарею для электро велосипеда самостоятельно. Сделать Li-ion батарею можно из элементов питания разной формы и размеров: цилиндрических или призматических, стандартного форм-фактора 18650 или другого типоразмера. Для соединения цилиндрических аккумуляторов используется точечная сварка и никелевая полоса. Призматические аккумуляторы типа LiFePO4 обычно имеют клеммы с резьбой и легко собираются в батарею при помощи соединительных перемычек и болтов.

Необходимые компоненты и инструменты

Для сборки батареи электровелосипеда применяются:

• Li-ion аккумы 18650 или другого формата – их количество рассчитывается в зависимости от схемы сборки, которая в свою очередь зависит от заданных величин емкости и напряжения АКБ;
• BMS плата – обязательное дополнение литиевой батареи, обеспечивающее ее безопасную работу и долговечность;
• соединительные и балансирные провода, штекеры;
• никелевая лента и оборудование для точечной сварки (в крайнем случае – паяльник мощностью не менее 60–80 Вт) – для соединения элементов;
• холдеры – удобные держатели для ячеек;
• если используются элементы с резьбовыми клеммами – соединительные перемычки и болты;
• противопожарные пакеты;
• диэлектрические перчатки;
• защитные очки;
• амперметр;
• мультиметр;
• зарядное устройство;
• термоусадочная трубка большого диаметра – для герметизации готовой батареи;
• бокс, кейс, чехол или сумка для установки АКБ на электровелосипед (лучше использовать прочный и жесткий корпус).

Схема сборки АКБ для е-байка

Сборка АКБ для электрического велосипеда начинается с выбора схемы соединения «банок». Для суммирования напряжения элементы соединяются последовательно, а для суммирования емкости – параллельно. Например, LiFePO4 батарея из 12 последовательно соединенных ячеек по 2 в параллели имеет схему сборки 12S2P. Цилиндрические ячейки LiFePO4 типоразмера 32650 имеют вольтаж 3 В и емкость 5 Ач. Батарея из таких аккумуляторов, собранная по схеме 12S2P, имеет номинальное напряжение 36 В и емкость 10 Ач.

Для сборки батареи вольтажом 36 В из Li-ion ячеек напряжением 3,6–3,7 В используется схема 10S, а для получения 48-вольтной сборки – 13S. Количество таких параллелей зависит от заданной емкости. Аналогично определяется схема сборки литиевой аккумуляторной батареи с любыми заданными параметрами.

Последовательность сборки батареи

Процесс сборки АКБ для электровелосипеда из аккумуляторов литий-ионного типа включает следующие шаги:

1. Подготовка ячеек с идентичными характеристиками в количестве, соответствующем схеме сборки.
2. Соединение ячеек по выбранной схеме – с учетом полярности, несколько параллелей для набора емкости и последовательно для суммирования напряжения. Никелевая лента нарезается с запасом в 10 мм, кладется на контакты для создания соединений элементов и приваривается при помощи контактной сварки.
3. Присоединение силовых и балансирных проводов.
4. Вывод разъемов с использованием удлинителей.
5. Последовательное соединение балансирующих проводов.
6. Герметизация АКБ при помощи термоусадочной трубки.
7. Погружение АКБ в корпус с выполненными заранее прорезями для проводов.
8. Присоединение БМС платы – она защищает батарею от токовых перегрузок, избыточного заряда, глубокого разряда, КЗ, разбаланса по ячейкам и других негативных факторов.
9. Вывод проводов, присоединение разъема для зарядного устройства.
10. Герметизация выполненных в корпусе отверстий.

Правила безопасности

Собрать аккумулятор для электровелосипеда несложно, но нужно ответственно относиться к процессу сборки и четко соблюдать правила безопасности. Элементы питания и собранную из них батарею нельзя ронять, ударять, нагревать, деформировать и подвергать другим воздействиям. Недопустимо использовать ячейки сомнительного качества или имеющие явные повреждения.

Необходимо беречь аккумуляторы от смены полярности, перезарядки, глубокого разряда, короткого замыкания, прямого воздействия солнечных лучей. Если используете паяльник, его воздействие на ячейки должно быть коротким – до 2 секунд, чтобы не допустить перегрева. Лучше использовать легкоплавкий припой и достаточно мощный паяльник с тепловой стабилизацией, чтобы быстро прогреть место пайки. Еще лучше – применять контактную сварку.

Выводы

Для качественной сборки Li-ion батареи используйте проверенные аккумуляторы с идентичными характеристиками. Для их соединения воспользуйтесь никелевыми полосами и аппаратом точечной сварки. При использовании «банок» с резьбовыми клеммами соединение выполняется с применением перемычек и болтов. Если вы не хотите экспериментировать с самостоятельным созданием аккумуляторной батареи, поручите ее изготовление специалистам нашей компании.

Предыдущая статья блога Virtustec посвящена выбору аккумуляторной батареи для лодочного мотора.

Схема правильного заряда свинцового аккумулятора (АКБ)? — Хабр Q&A

Попробуем описать проблему и решение.
1. АКБ в бесперебойниках и в автомобилях физически одинаковы, но функции разные. Для автомобиля нужно крутануть стартер и подать искру, а далее можно АКБ даже выкинуть и двигатель все равно будет работать (если конечно не очень умный автомобиль). Для бесперебойника АКБ должно компенсировать отключение питания в продолжительный период времени. Если в первом случаи ток требуется большой но кратковременный, то во втором случае требуется поддержание достаточно большого тока длительный период. Отсюда различия и следовательно зарядки к автомобильным АКБ не совсем подходят для АКБ бесперебойника. Менять АКБ можно. Ищите статью установка АКБ автомобиля к бесперебойнику. Там и минусы были описаны.
2. Восстанавливать АКБ можно, но не все.
Причины не работоспособности (По памяти, может что забыл):
— Сульфатация
— Осыпание пластин
— Выкипание электролита

Осыпание пластин — вы никак не восстановите. Там где пластины крепятся к основному «электроду» произошло разрушение и они отвалились.
Сульфатация — Соли свинца и цинка выпали в осадок. Возможно даже закоротили пластины. Возможно восстановление при не значительной Сульфатации.
Выкипание электролита — Тут проще. Понятно что надо добавить электролит и возможно частично восстановить АКБ.

3. Востановление (по памяти).
а) Для автомобильных. АКБ состоят из банок и банки изолированы друг от друга. Механическим путем удаляем банку и меняем на другую, но это для советских АКБ.
б) добавляем электролит (плотность 1,29) в надежде что он растворит соли и отслеживаем при зарядке плотность электролита (в автомобильных 1,27 — 1,28 — не совсем помню).
в) Восстанавливают АКБ током 0,01-0,02 от емкости., те АКБ 60 АЧас = ток 0,6-0,12 Ампер.

Заключение. Восстановление АКБ это чисто «физическое» воздействие. Растворить соли, заменить пластины (банки), восстановить электролит. Количество затраченного времени становится не соизмеримо дорогим по сравнению покупки нового АКБ.
С автомобильными АКБ можно наверно найти информацию 1960-1980 годов. Но с АКБ от беспербойника … Какая плотность электролита? Какой режим тока для восстановления? Например, в режиме постоянного использования напряжение на АКБ беспербойника 15В, но автомобильный АКБ таким напряжением вы убьете.
Режим работы АКБ беспербойника очень жесткий, поэтому «если доктор сказал в морг, значит в морг».
К сведенью, есть автоматические зарядки для автомобильных АКБ — но заряжается АКБ только на 75-80%, потому что там стоит контроль (контроллер) входного сопротивления АКБ и как только доходит до определенного порога автомат считает АКБ заряженным, но АКБ не до конца заряжен.

для ПРАВИЛЬНОГО заряда/восстановления АКБ.

Если вы хотите ПРАВИЛЬНО, то не пользуйтесь автоматикой )))

Схема подключения акб в буферном режиме. Необслуживаемые свинцовые кислотные аккумуляторы

Рассмотрены вопросы применения и эксплуатации кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторных батарей, наиболее широко используемых для резервирования аппаратуры охранно-пожарной сигнализации (ОПС)

* Все рисунки и технические характеристики, использованные в данной статье, приведены из документации для аккумуляторов фирмы «Fiamm», а также полностью соответствуют техническим характеристикам параметров аккумуляторов, производимых фирмами «Cobe» и «Yuasa».

Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов кислотно-свинцовые герметичные аккумуляторные батареи (далее — аккумуляторы), предназначенные для использования в качестве источников постоянного тока для электропитания или резервирования аппаратуры ОПС, связи и видеонаблюдения, в короткий срок завоевали популярность у пользователей и разработчиков. Наиболее широкое применение получили аккумуляторы, производимые фирмами: «Power Sonic», «CSB», «Fiamm», «Sonnenschein», «Cobe», «Yuasa», «Panasonic», «Vision».

Аккумуляторы такого типа имеют следующие достоинства:

Рисунок 1 — Зависимость времени разряда аккумулятора от тока разряда

• герметичность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
• не требуются замена электролита и доливка воды;
• возможность эксплуатации в любом положении;
• не вызывает коррозии аппаратуры ОПС;
• устойчивость без повреждений к глубокому разряду;
• малый саморазряд (менее 0,1%) от номинальной ёмкости в сутки при температуре окружающей среды плюс 20 °С;
• сохранение работоспособности при более чем 1000 циклов 30% разряда и свыше 200 циклов полного разряда;
• возможность складирования в заряженном состоянии без подзаряда в течение двух лет при температуре окружающей среды плюс 20 °С;
• возможность быстрого восстановления ёмкости (до 70% за два часа) при заряде полностью разряженного аккумулятора;
• простота заряда;
• при обращении с изделиями не требуется соблюдение каких-либо мер предосторожности (так как электролит находится в виде геля, отсутствует утечка кислоты при повреждении корпуса).

Рисунок 2 — Зависимость емкости аккумулятора от температуры окружающей среды

Одной из основных характеристик является ёмкость аккумулятора С (произведение тока разряда А на время разряда ч). Номинальная ёмкость (значение указано на батарее) равна ёмкости, которую отдает аккумулятор при 20-часовом разряде до напряжения 1,75 В на каждой ячейке. Для 12-вольтового аккумулятора, содержащего шесть ячеек, это напряжение равно 10,5 В. Например, аккумулятор с номинальной ёмкостью 7 Ач обеспечивает работу в течение 20 ч при токе разряда 0,35 А. При расчете времени работы аккумулятора при токе разряда, отличном от 20-часового, реальная ёмкость его будет отличаться от номинальной. Так, при более 20-часовом токе разряда реальная ёмкость аккумулятора будет меньше номинальной (рисунок 1 ).

Ёмкость аккумулятора также зависит от температуры окружающей среды (рисунок 2 ).
Все фирмы-производители выпускают аккумуляторы двух номиналов: 6 и 12 В с номинальной ёмкостью 1,2 … 65,0 А*ч.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРОВ

При эксплуатации аккумуляторов необходимо соблюдать требования, предъявляемые к их разряду, заряду и хранению.

1. Разряд аккумулятора

При разряде аккумулятора температура окружающей среды должна поддерживаться в пределах от минус 20 (для некоторых типов аккумуляторов от минус 30 °С) до плюс 50 °С. Такой широкий температурный диапазон позволяет устанавливать аккумуляторы в неотапливаемых помещениях без дополнительного подогрева.
Не рекомендуется подвергать аккумулятор «глубокому» разряду, так как это может привести к его порче. В таблице 1 приведены значения допустимого напряжения разряда для различных значений тока разряда.

Таблица 1

Аккумулятор после разряда следует немедленно зарядить. Это особенно касается аккумулятора, который был подвергнут «глубокому» разряду. Если аккумулятор в течение длительного периода времени находится в разряженном состоянии, то возможна ситуация, при которой восстановить полностью его ёмкость будет невозможно.

Некоторые разработчики источников питания со встроенным аккумулятором устанавливают напряжение отключения батареи при ее разряде предельно низким (9,5…10,0 В), пытаясь увеличить время работы в резерве. На самом деле увеличение продолжительности ее работы в этом случае незначительно. Например, остаточная ёмкость батареи при ее разряде током 0,05 С до 11 В составляет 10% от номинальной, а при разряде большим током это значение уменьшается.

2. Соединение нескольких аккумуляторов

Для получения номиналов напряжений свыше 12 В (например, 24 В), используемых для резервирования приемно-контрольных приборов и извещателей для открытых площадок, допускается последовательное соединение нескольких аккумуляторов. При этом следует соблюдать следующие правила:

• Необходимо использовать одинаковый тип аккумуляторов, производимых одной фирмой-изготовителем.
• Не рекомендуется соединять аккумуляторы с разницей даты времени изготовления больше чем 1 месяц.
• Необходимо поддерживать разницу температур между аккумуляторами в пределах 3 °С.
• Рекомендуется соблюдать необходимое расстояние (10 мм) между батареями.

3. Хранение

Допускается хранить аккумуляторы при температуре окружающей среды от минус 20 до плюс 40 °С.

Рисунок 3 — Зависимость изменения емкости аккумулятора от времени хранения при различной температур

Аккумуляторы, поставляемые фирмами-изготовителями в полностью заряженном состоянии, имеют достаточно малый ток саморазряда, однако при длительном хранении или использовании циклического режима заряда возможно уменьшение их емкости (рисунок 3 ). Во время хранения аккумуляторов рекомендуется перезаряжать их не реже 1 раза в 6 месяцев.

4. Заряд аккумулятора

Рисунок 4 — Зависимость срока службы аккумулятора от температуры окружающей среды

Заряд аккумулятора можно осуществлять при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40 °С.
При заряде аккумулятора нельзя помещать его в герметично закрытую емкость, так как возможно выделение газов (при заряде большим током).

ВЫБОР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА

Рисунок 5 — Зависимость изменения относительной емкости аккумулятора от срока службы в буферном режиме заряда

Необходимость правильного выбора зарядного устройства продиктована тем, что чрезмерный заряд будет не только уменьшать количество электролита, а приведет к быстрому выходу из строя элементов аккумулятора. В то же время уменьшение тока заряда приводит к увеличению продолжительности заряда. Это не всегда желательно, особенно при резервировании аппаратуры ОПС на объектах, где часто происходят отключения электроэнергии,
Срок службы аккумулятора существенно зависит от методов заряда и температуры окружающей среды (рисунки 4, 5, 6 ).

Буферный режим заряда

Рисунок 6 — Зависимость количества циклов разряда аккумулятора от глубины разряда* % показывает глубину разряда на каждый цикл номинальной емкости, взятой как 100%

При буферном режиме заряда аккумулятор всегда подключен к источнику постоянного тока. В начале заряда источник работает как ограничитель тока, в конце (когда напряжение на батарее достигает необходимого значения) — начинает работать как ограничитель напряжения. С этого момента ток заряда начинает падать и достигает величины, компенсирующей саморазряд аккумулятора.

Циклический режим заряда

При циклическом режиме заряда производится заряд аккумулятора, затем он отключается от зарядного устройства. Следующий цикл заряда осуществляется только после разряда аккумулятора или через определенное время для компенсации саморазряда. Характеристики заряда аккумулятора приведены в таблице 2 .

Таблица 2

Примечание — Температурный коэффициент не следует принимать во внимание, если заряд протекает при температуре окружающей среды 10…30° С.

На рисунке 6 показано количество циклов разряда, которым можно подвергнуть аккумулятор в зависимости от глубины разряда.

Ускоренный заряд аккумулятора

Допускается проведение ускоренного заряда аккумулятора (только для циклического режима заряда). Для данного режима характерно наличие цепей температурной компенсации и встроенных температурных защитных устройств, так как при протекании большого тока заряда возможен разогрев аккумулятора. Характеристики ускоренного заряда аккумулятора приведены в таблице 3.

Таблица 3

Примечание — следует использовать таймер, чтобы предотвратить заряд аккумулятора.

Для аккумуляторов, имеющих ёмкость более чем 10 Ач, начальный ток не должен превышать 1C.
Срок службы кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторов может составлять 4…6 лет (при соблюдении требований, предъявляемых к заряду, хранению и эксплуатации аккумуляторов). При этом в течение указанного срока их эксплуатации никакого дополнительного обслуживания не требуется.

Продолжить чтение

Эксплуатационный ресурс герметичных свинцовых аккумуляторных батарей в составе электронного оборудования Мерунко Александр Анатольевич Технический директор ООО «Диск», г.Томск В настоящее время на потребительском рынке вторичных источников тока лидирующее положения (вследствие относительно низкой стоимости) занимают герметичные свинцовые аккумуляторные батареи. Их применяют…

Какая емкость АБ Вам нужна? При расчете системы автономного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Специалисты компании «Ваш Солнечный Дом» помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ для вашей энергосистемы. Для предварительного расчета Вы можете руководствоваться следующими простыми…

П ри циклическом режиме работы батарею заряжают, а затем отключают от зарядного устройства. Разряд батареи производится по мере необходимости.

В большинстве UPS (не только в on-line UPS) аккумулятор работает в буферном режиме. Однако в некоторых UPS зарядное устройство отключают после полной — аккумулятор UPS в этом случае ближе к к циклическому режиму работы. Производители декларируют увеличение срока службы аккумуляторов в таких UPS. Буферный режим работы характерен также для систем бесперебойного питания постоянного тока, которые широко применяются для коммуникаций (связи), систем сигнализации, электростанций и других непрерывных производств.

Ц иклический режим работы аккумуляторных батарей используется при работе различных переносных или перевозимых устройств: электрических фонарей, средств коммуникаций, измерительных приборов.

П роизводители аккумуляторов иногда указывают в перечне технических характеристик, для какого режима работы предназначен тот или иной аккумулятор. Но в последнее время, большинство могут применяться и в буферном и в циклическом режимах.

Аккумуляторы для всех

С амые распространенные — это 5-летние аккумуляторы общего применения. Они могут использоваться для буферного и циклического режима работы, имеют расчетный ресурс 5 лет. Они могут применяться как аккумуляторы для UPS или других систем резервного питания. Другое их применение — для моделей, переносных приборов, игрушек, вроде детского мотороллера. У фирмы CSB они имеют марку GP (от англ. general purpose — общего назначения). Аккумуляторы GP неприхотливы, практически герметичны (допускается использование в любом положении, кроме клеммами вниз). Как аккумуляторы для UPS, они могут работать от 2 до 7 лет, в зависимости от условий эксплуатации (прежде всего, температуры).

HR аккумуляторы для UPS

Н екоторые аккумуляторы специально позиционируются производителем, как аккумуляторы для UPS. При той же массе (а иногда и тех же размерах) эти аккумуляторы во время коротких (10-30 минут) разрядов отдают большую , чем обычные аккумуляторы. Прирост времени работы UPS может быть больше 50% (при временах разряда около 10 минут). При длительных разрядах эти «аккумуляторы для UPS» не имеют преимуществ по сравнению с обычными.

У фирмы CSB и некоторых других производителей такие аккумуляторы имеют обозначение HR (от английского high rate — высокий темп, большая мощность). Эти аккумуляторы можно, конечно, использовать не только, как аккумуляторы для UPS. Их выгодно применять во всех случаях, когда требуется компактная система питания с небольшими временами работы от батареи.

L аккумуляторы. Для UPS и не только.

Н аиболее распространены аккумуляторы со сроком службы в буферном режиме 5 лет. Но выпускаются также аккумуляторы со сроком службы увеличенным до 10 лет. Они часто имеют те же размеры и вес, что и 5-летние батареи, но заметно дороже. В их названии часто есть буква L (от англ. Long — продолжительный). В частности у фирмы CSB есть серия 10-летних аккумуляторов GPL. Батареи UPS, составленные из таких аккумуляторов, действительно работают заметно дольше — их замедлено. Но, как любые аккумуляторы для UPS (или других систем питания) GPL любят правильную , не любят повышенные температуры и частые разряды.

Перед установкой аккумулятора в UPS.

П риобретая аккумулятор, убедитесь, что на его верхней поверхности . имеется такая наклейка. Она является свидетельством предпродажной проверки аккумулятора . Наклейка является гарантией того, что в момент продажи аккумулятор полностью исправен и при правильной эксплуатации прослужит многие годы.

Буферный режим работы аккумуляторных батарей является самым «любимым» — батарея находится на постоянной подзарядке и очень редко получает глубокий разряд. В таком режиме аккумулятор прослужит вам максимально долго.

Примером использования аккумулятора в буферном режиме может быть источник бесперебойного питания: когда присутствует сеть, аккумулятор постоянно держит заряд, а в момент, когда сеть пропадает, аккумулятор начинает отдавать накопленную энергию. В компьютерных источниках бесперебойного питания обычно используют аккумуляторы 12 В ёмкостью от 7 до 26 А-ч, это даёт возможность компьютеру проработать от аккумулятора дополнительных 10-15 минут при отключении электричества.

Сфера применения при буферном режиме:

• накопители солнечной энергии
• источники бесперебойного питания (ИБП)
• системы аварийного освещения
• лифты
• пожарные и охранные системы
• контрольно-кассовые аппараты
• аварийные системы

Циклический режим

Циклический режим работы является самым «жёстким» для аккумуляторной батареи. В таком режиме её полностью разряжают, потом ставят на зарядку и снова полностью разряжают. Срок службы в таком случае будет зависеть от глубины разряда аккумулятора.

Большинство свинцово-кислотных аккумуляторов AGM-типа имеют циклический ресурс не более 300 циклов 100% разряда, но уже существуют аккумуляторы нового поколения, циклический ресурс которых составляет 600 циклов 100% разряда.

Сфера применения при циклическом режиме:

• поломоечные машины
• лодочные моторы
• электромобили
• погрузочная техника и т.д.

Буферное зарядное устройства (БЗУ) представляет собой стабилизированный источник напряжения, имеющий ограничитель выходного тока. Напряжение на выходе БЗУ соответствует напряжению на заряженном аккумуляторе. Если к такому устройству подключить требующую подзарядки аккумуляторную батарею, то зарядный ток будет определяться разностью напряжений на батарее и на выходе БЗУ, а также внутренним сопротивлением аккумулятора. В процессе зарядки зарядный ток уменьшается, пока не станет равным току саморазряда аккумулятора. В таком состоянии аккумулятор может находиться неограниченно долго — в течении всего срока эксплуатации. Если к БЗУ будет подключен сильно разряженный или неисправный (содержащий короткозамкнутые пластины) аккумулятор, то зарядный ток может существенно возрасти. Чтобы он не мог превысить безопасные значения в БЗУ имеется ограничитель выходного тока.

Буферный режим зарядки свинцовых аккумуляторных батарей широко используется в источниках бесперебойного питания. Опыт эксплуатации таких источников, а также рекомендации изготовителей аккумуляторов для них, говорят о том, что буферная зарядка весьма благотворно сказывается на сроке службы свинцовых аккумуляторов.

Буферная зарядка автомобильных аккумуляторов не получила широкого распространения по нескольким причинам. Полная зарядка от БЗУ сильно разряженного аккумулятора занимает больше времени, чем обычная зарядка. Существенные изменения зарядного тока, характерные для буферной зарядки, не соответствуют рекомендациям изготовителей аккумуляторов, которые обычно предлагают заряжать аккумулятор стабильным током, численно равным одной десятой ёмкости батареи. Главным препятствием на пути изготовления и использования БЗУ является то, что данное устройство должно работать постоянно, если автомобиль, на котором установлен заряжаемый аккумулятор, находится в гараже. Это требование накладывает на схемотехнику и конструкцию БЗУ повышенные требования по надёжности, а также электро и пожаробезопасности.

Вопросы, связанные с целесообразностью использования БЗУ с автомобильными аккумуляторами и зависимостью их срока службы от режима зарядки, выходят за рамки данной статьи. Отметим только, что режим БЗУ используется во многих фирменных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов. Они автоматически переходят в режим БЗУ по окончании зарядки аккумулятора стабильным током и находятся в этом режиме пока аккумулятор не будет отключен. Также, по мнению автора, производители аккумуляторов не слишком заинтересованы в продлении сроков эксплуатации их продукции. В связи с этим рекомендуемый ими режим зарядки не следует воспринимать как единственно возможный.

У автора аккумуляторная батарея 6СТ-55 Подольского аккумуляторного завода прослужила 13 лет. Автомобиль, на котором она была установлена, эксплуатировался круглый год и хранился в неотапливаемом гараже. В течении всего срока эксплуатации батарея была подключена к БЗУ, которое отключалось только на время поездок.

Внешний вид БЗУ представлен на фотографии.

На верхней панели устройства имеется кнопка выключателя сетевого питания. Справа от кнопки под завинчивающейся крышкой находится ось переменного резистора, позволяющего регулировать выходное напряжение БЗУ. Далее, справа от переменного резистора, расположен выходной разъём. На передней панели имеется закрытое оргстеклом окно, за которым находится табло измерителя выходного тока и напряжения, а также два зелёных светодиода, сигнализирующих об исправности БЗУ. Справа от окна имеется таблица, содержащая ряд значений выходного напряжения БЗУ, которые следует устанавливать в зависимости от температуры в гараже. Свойства свинцовых аккумуляторов таковы, что при повышенных температурах напряжение на выходе БЗУ следует уменьшать, а при пониженных — увеличивать. Температурный коэффициент для свинцового аккумулятора с номинальным напряжением 12 Вольт по разным источникам составляет от — 30 до -15 мВ/°С. Таблица составлена исходя из значения -20 мВ/°С.

На следующем рисунке представлена схема электрическая принципиальная БЗУ.

Автор неоднократно убеждался в том, что надёжность работы моточных изделий — электромоторов, трансформаторов, реле и т.п., эксплуатируемых в неотапливаемых помещениях, существенно снижается. Как правило причиной отказов является образование короткозамкнутых витков. Видимо это связано с повышенной влажностью и большими перепадами температуры, способствующими разрушению лаковой изоляции обмоточного провода. В данном устройстве для повышения надёжности используются два силовых трансформатора, обмотки которых включены последовательно. При таком соединении межвитковое замыкание в любом из трансформаторов не вызывает аварийной ситуации — существенного повышения токов в обмотках, перегрева и т.п. Более того — БЗУ в этом случае не теряет работоспособность — продолжает поддерживать аккумулятор в заряженном состоянии. Светодиоды HL1 и HL2 сигнализируют об исправности трансформаторов. Если один из них перестаёт светиться, то соответствующий трансформатор нуждается в ремонте или замене. Если неисправность произойдёт в обеих трансформаторах, то может увеличиться потребляемый ток. Также может произойти перегрев обмоток трансформаторов. В этом случае сработают плавкие предохранители FU2,3 или тепловые предохранители FU1, FU4.

Стабилизацию напряжения и ограничение зарядного тока обеспечивает микросхема DA1 — LM317. Микросхемы данного типа имеют встроенную защиту от повышения выходного тока до значений свыше 2.5 А, защиту от короткого замыкания выхода, а также защиту от перегрева. Схема включения DA1 отличается от типовой только способом регулирования выходного напряжения. В данном случае выходное напряжение регулируется в диапазоне 11…17 Вольт с помощью резистора R7. В случае потери контакта в этом резисторе ток на выходе БЗУ уменьшится до нуля, а не возрастёт до уровня срабатывания токовой защиты, как это случилось бы при обычном способе регулирования выходного напряжения (переменный резистор между 1-м выводом микросхемы и общим проводом).

При эксплуатации БЗУ может произойти отключение питающей сети. В этом случае ток разряда аккумулятора через БЗУ должен быть минимальным — существенно ниже тока саморазряда. Это обеспечивается с помощью ключа VT1 и диода VD5. При отключении сетевого питания как транзистор VT1, так и диод VD5 запираются. Ключ VT1 разрывает цепь для тока разряда через делитель R5 — R8, а диод VD5 отключает от аккумулятора электролитический конденсатор C2, имеющий значительную ёмкость и, возможно, заметный ток утечки. В результате ток разряда аккумулятора на отключенное от сети БЗУ составляет около 20 мкА. Этот ток определяется главным образом входным сопротивлением вольтметра, подключенного к выходу БЗУ.

Диод VD8 защищает БЗУ в случае ошибки с полярностью подключенного аккумулятора. В этом случае сгорит предохранитель FU5, после замены которого работоспособность устройства восстановится. Если такая ошибка исключена, то данный диод можно не устанавливать.

Вспомогательный источник питания с выходным напряжением около 8 В, собранный на элементах VD3 и С3, служит для питания цифрового измерителя тока и напряжения, подключенного к выходу ЗУ. Также он формирует сигнал, открывающий ключ VT1 при наличии напряжения в питающей сети. Если сетевое напряжение отключается, то конденсатор C3 быстро разряжается до нуля благодаря резистору R4.

В качестве цифрового измерителя тока и напряжения автор использовал широко распространённое устройство, продающееся в интернет-магазинах под названием «100V 10A Voltmeter Amperemeter LED Dual Digital Volt Amp Meter». Поскольку изготовители не всегда приводят схему подключения и цветовая маркировка выводов может отличается от той, которая приводится в описании, предлагается подключить измеритель к БЗУ в соответствии с нумерацией выводов, приведенной на следующей фотографии.

При пользовании измерителем следует учитывать его особенность. Если измеряемый ток менее 50 мА, то на цифровом табло будет нулевой отсчёт «0.00 А». По мнению автора этот недостаток в значительной мере компенсируется доступностью устройства и его невысокой ценой — около 3-х USD. В продаже имеются также более точные измерители не имеющие указанного недостатка, но их стоимость заметно выше.

Внешний вид устройства со снятой крышкой приведен на следующей фотографии.

Все элементы находятся внутри металлического корпуса. Тепловые предохранители FU1 и FU4 приклеены термостойким клеем к трансформаторам Т1 и Т2 соответственно. Плавкие предохранители FU2 и FU3 размещены в сетевой вилке. Для повышения надёжности все плавкие предохранители установлены без арматуры — впаяны в разрывы соответствующих проводов с последующей изоляцией термоусадочной трубкой. Радиатором для микросхемы DA1 и диодного моста VD4 является алюминиевая пластина. Между микросхемой и пластинной следует проложить слюду или иной изолятор, обладающий низким тепловым сопротивлением. Алюминиевая пластина в свою очередь прикручена винтами к металлическому корпусу. Для дополнительного снижения теплового сопротивления использована паста КПТ-8. Резистор R7, с помощью которого регулируется выходное напряжение, должен быть защищён от случайных воздействий. Автор использовал в качестве R7 проволочный резистор типа ПП3-40.

Отладка устройства заключается в подборе резисторов R1 и R2, чтобы обеспечить одинаковую яркость светодиодов HL1 и HL2. Подбор этих резисторов может потребоваться если параметры трансформаторов Т1 и Т2 существенно отличаются. В этом случае напряжения между ними в режиме холостого хода могут распределяться неравномерно. С ростом нагрузки напряжения на трансформаторах выравниваются.

Обязательным условием безопасной эксплуатации БЗУ является надёжное заземление его корпуса.

Для подключения БЗУ к автомобильному аккумулятору удобно использовать разъём прикуривателя, если он не отключается при извлечении ключа зажигания. В противном случае потребуется установить специальный разъём для БЗУ. Конструкция разъёма должна исключать подключение с неправильной полярностью. В провод, соединяющий плюсовую клемму аккумулятора с разъёмом, следует установить плавкий предохранитель на ток 5 А.

Правильный выбор выходного напряжения, на которое настроено БЗУ, очень важен для успешной эксплуатации аккумулятора и зарядного устройства. Если напряжение ниже оптимального значения, то аккумулятор будет заряжен не полностью. Повышенное напряжение может вызвать постепенное выкипание электролита и привести к сокращению срока службы аккумулятора. Изготовители обычно не указывают оптимальное напряжение для буферного режима зарядки автомобильных аккумуляторных батарей. Можно сделать выбор на основе напряжения в автомобильной бортсети — от 13.8 В до 14.5 В. Для буферной зарядки лучше выбрать значение вблизи нижней границы этого диапазона. Также можно взять за основу параметры режима хранения (буферного режима) одного из автоматических зарядных устройств, выпускаемых промышленностью. Например в описании зарядных устройств семейства «Вымпел», фрагмент таблицы из которого приведен в приложении к данной статье, указано напряжение 13.4 — 13.8 В. В настоящее время автор использует БЗУ с необслуживаемой аккумуляторной батареей обычного типа (не AGM). При температуре 20°C напряжение выставлено на 13.7 В. Значения напряжений для других температур можно взять из таблицы, находящейся на передней панели устройства (см. 1-ю фотографию).

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
T1, T2	Трансформатор	ТН46	2			В блокнот
FU1, FU4	Термопредохранитель	TZ D 105	2			В блокнот
FU2, FU3	Предохранитель плавкий	1 А Т	2			В блокнот
FU5	Предохранитель плавкий	5А	1			В блокнот
SB1	Выключатель	П2КА3	1	кнопка		В блокнот
VD1, VD2, VD6, VD7	Выпрямительный диод	1N4007	4			В блокнот
VD3	Диодный мост	RC207	1	мост		В блокнот
VD4	Выпрямительный диод	KBU6B	1	мост		В блокнот
VD5, VD8	Диод	КД213А	2			В блокнот
HL1, HL2	Светодиод	L1154GT	2			В блокнот
VT1	MOSFET-транзистор	BS170	1			В блокнот
DA1	Линейный регулятор	LM317	1			В блокнот
R1, R2, R8	Резистор

Самым важным условием для правильной работы и высоких показателей отдачи и срока службы аккумулятора является его правильный заряд. И совершенно неважно, о какой именно модели мы говорим. Это касается как батарей высокой мощности, которые применяются в промышленности, так и небольших батарей, размещенных в плеерах и смартфонах.

Увы, не все пользователи подобных устройств знают эти правила. Наша статья направлена на повышение технической грамотности клиентов и выступает в роли своеобразной инструкции по применению аккумуляторных батарей. И когда вы столкнетесь с проблемами, в наличии будет качественный материал с описанием всех важных этапов.

Производители выпускают большое количество аккумуляторных батарей: каждая из них обладает своими уникальными особенностями. Это касается как режима эксплуатации, так и процесса заряда. Качественные модели ведущих производителей всегда снабжаются подробной инструкцией, но бывают редкие случаи, когда подобные документы попросту не включают в комплект поставки. Искать нужные статьи на просторах Интернета — не самое увлекательное занятие, да и времени на это попросту не хватает.

А потому в этой статье мы опишем основные моменты правильной зарядки герметизированных , свинцово-кислотных аккумуляторов необслуживаемого типа. Они применяются как в бытовых приборах, так и в источниках бесперебойного питания. Кроме того, все модели автомобильных аккумуляторов исполнены по тому же принципу. Гелевые и AGM аккумуляторы заряжаются согласно этой инструкции. Можно с успехом применять представленные правила для стартерных аккумуляторов , которые требуют обслуживания. Но здесь есть некоторые особенности, которые мы укажем в представленной статье.

Самый главный вопрос — как именно заряжать аккумулятор?

В этом разделе мы расскажем об основных моментах правильного заряда аккумуляторной батареи. Существует очень важное правило: оно касается всех моделей, которые присутствуют на рынке, без исключения. Чем меньшее количество раз аккумуляторная батарея разряжается и чем ниже глубина разряда, тем больше срок ее эксплуатации.

Существует немало мифов, которые касаются процесса заряда. Чаще всего «специалисты» утверждают, что нужно разрядить аккумулятор полностью и заряжать его до максимальных отметок. Более того, подобные «знатоки» уверены, что периодически разряжая аккумулятор, вы увеличиваете срок его эксплуатации. Это все неправильно: если ваш консультант предлагает купить товар и пересказывает подобные басни — не заходите больше в этот магазин.

Если мы рассматриваем батареи низкого качества, которые изготовлены неизвестным производителем, то для них периодический процесс заряда и разряда действительно важен. Если этого не делать, то подобные аккумуляторные батареи попросту выходят из строя (пластины растворяются в серной кислоте и образуются сульфаты). Но для качественных моделей наиболее оптимальным режимом работы является буферный. Во время него разряды полностью исключаются, а батарея находится под постоянной нагрузкой.

Чтобы понять правила заряда аккумулятора, следует разбираться в основных понятиях о режимах его работы.

Наиболее оптимальный — буферный режим работы.

Нет более яркого примера такого режима — как источник бесперебойного питания. В ИБП аккумулятор все время заряжается и начинает отдавать энергию лишь в тех случаях, когда пропадает питание в электрической сети. Как только питание восстанавливается, происходит процесс подзарядки. Это самый правильный режим эксплуатации: использование аккумулятора в таком режиме приводит к длительному сроку службы. Самые продвинутые модели могут служить более 12 лет. И это далеко не предел для AGM аккумуляторов нового поколения.

Давайте рассмотрим циклический режим работы.

Стандартный пример циклического режима применения аккумуляторной батареи — это игрушечный автомобиль, домашние системы автоматического электрического питания. При таком типе работы происходит процесс разряда и заряда, причем это происходит 1 раз в сутки. Это самый тяжелый режим эксплуатации: в таких случаях не говорят о сроках службы во временном эквиваленте. В этих случаях рассматривают ресурс циклов работы. Обычные AGM аккумуляторные батареи работают не более 300 циклов, а новые модели — 600 циклов.

Мы часто удивляемся «техникам», которые для циклического режима работы применяют автомобильные аккумуляторы, предназначенные для запуска стартера. Сразу же предупреждаем: данные модели рассчитаны лишь на один процесс — запуск двигателя. А после этого генератор должен подавать питание самостоятельно. Если вы планируете применять циклический режим работы, пластины достаточно быстро выйдут из строя, и ваша «экономия средств» закончится провалом.

Как следует заряжать аккумуляторные батареи в буферном режиме работы.

Как известно, номинальное напряжение каждого элемента в АКБ свинцово — кислотного типа составляет 2В. Чаще всего для бытовых нужд используют трехэлементные и шестиэлементные батареи.

Во время буферного режима работы, напряжение должно составлять 2,3 В на один элемент аккумулятора. Если рассматривать 12- вольтовые модели, то этот показатель составляет 13,8 В а 6-вольтовые модели — 6,9В.

Параметры тока для заряда должны составлять 30 процентов от 10-часовой емкости аккумулятора. Если мы говорим о гелевых моделях, то эти показатели равны 20 процентам. В качестве примера рассмотрим обычную аккумуляторную батарею С10. Ее емкость 100 Ач, а значит, ток заряда не должен превышать 30А.

Давайте рассмотрим правильный процесс заряда аккумуляторов, которые работают в циклическом режиме: Параметры напряжения 2,45 В/эл, ток заряда равен 20 процентам для С10.

Длительность заряда батареи.

Длительность процесса заряда батареи зависит от ряда факторов: в первую очередь, от изначальной заряженности. В первые минуты происходит быстрая зарядка (ускоренная), но спустя некоторое время потребление тока снижается и прекращается в тот момент, когда АКБ достигает полной заряженности. Самый главный критерий заряженности — это снижение потребление тока батареей, до показателей 1,5 мА на каждый Ач емкости аккумулятора. Если мы рассмотрим батарею С20, то снижение тока зарядки до 200 — 300мА говорит о том, что аккумулятор практически полностью заряжен. Чтобы повысить заряд до 100 процентов, нужно продолжить процесс зарядки таким током в течении 1 часа.

Разряженный аккумулятор заряжается за 10 — 12 часов при циклическом режиме работы. При буферном режиме работы эти цифры достигают 40 часов. Для полного заряда АКБ ей нужно подать на 20 процентов энергии больше, чем указано в номинальных значениях. Здесь срабатывают стандартные физические законы. И эти параметры совершенно не зависят от марки производителя и типа батареи. Выражаясь простым языком, отсутствие перенасыщения не завершит все химические и электрические реакции, которые протекают в батарее.

Оптимальные температурные показатели для процесса зарядки — 20 градусов по Цельсию. Если температура снижена, то время зарядки следует увеличивать. Когда вы пытаетесь зарядить аккумулятор при низких температурах, то все ваши усилия стремятся к нулю.

Как сделать простую схему

Для этого проекта вы создадите простую схему с переключателем, который позволит вам контролировать поток электричества. Затем отдельные части можно использовать для других экспериментов.

Материалы, которые вам понадобятся:

• Energizer _® Power Pack
• Деревянная или пластиковая прищепка с пружинным растяжением
• Изолированный медный провод звонка номер 22
• Небольшой деревянный брусок
• Гвоздь, канцелярские кнопки и канцелярская скрепка
• 3-вольтовая лампа для фонарика

Как собрать схему:

1. 1.Оберните один провод от блока питания Energizer _® вокруг кнопки. Оберните скрепку вокруг кнопки и вдавите ее в деревянный брусок. Отрежьте новую проволоку, зачистите оба конца и оберните каждый конец еще двумя канцелярскими кнопками. Вдавите одну канцелярскую кнопку в дерево так, чтобы при вращении скрепки она касалась и замыкала переключатель. Вдавите другую кнопку в то место, где будет держаться лампочка. Оберните другой провод от блока питания Energizer вокруг лампочки.
2. 2. Расположите прищепку так, чтобы лампа держалась прямо над кнопкой, а затем прибейте ее к деревянному бруску. Вставьте лампочку в прищепку так, чтобы она касалась кнопки. Когда переключатель цепи разомкнут (Рисунок 2), ток не течет к лампочке.
3. 3. Когда вы поворачиваете скрепку и касаетесь второй канцелярской кнопки, вы замыкаете и замыкаете цепь, ток течет по цепи и загорается лампочка. (Рисунок 3).
4. Выключатель, патрон и переносной блок питания представляют собой законченную схему и расположение проводов; они пропускают электрический ток по проводу. Металлические предметы — лучшие проводники. Медь, латунь, сталь или полоска олова могут иметь много свободных электронов, способных перемещаться под действием электродвижущей силы, такой как как напряжение от АКБ. В изоляторах, таких как покрытие проводов, электроны не перемещаются легко, поэтому вы можете безопасно работать с электричеством.

Альтернативный вариант: рубильники для научных исследований, лампочки, держатели для ламп и держатели ячеек имеются в продаже. Они используются для иллюстрации большинства других экспериментов на этом сайте (рис. 4).

% PDF-1.5 % 89 0 obj> эндобдж xref 89 76 0000000016 00000 н. 0000002452 00000 н. 0000001816 00000 н. 0000002530 00000 н. 0000002654 00000 н. 0000003177 00000 н. 0000003526 00000 н. 0000004058 00000 н. 0000004584 00000 н. 0000005115 00000 п. 0000005400 00000 н. 0000006025 00000 н. 0000006090 00000 н. 0000006295 00000 н. 0000006622 00000 н. 0000006686 00000 н. 0000006846 00000 н. 0000006893 00000 н. 0000006957 00000 н. 0000007004 00000 н. 0000007288 00000 н. 0000007374 00000 н. 0000007876 00000 н. 0000013412 00000 п. 0000013798 00000 п. 0000014167 00000 п. 0000014455 00000 п. 0000014830 00000 н. 0000020351 00000 п. 0000020768 00000 п. 0000020882 00000 п. 0000021224 00000 п. 0000022475 00000 п. 0000022733 00000 п. 0000022934 00000 п. 0000023287 00000 п. 0000026956 00000 п. 0000027571 00000 п. 0000032829 00000 п. 0000038520 00000 п. 0000043730 00000 п. 0000048792 00000 п. 0000053797 00000 п. 0000058856 00000 п. 0000059151 00000 п. 0000060917 00000 п. 0000061282 00000 п. 0000061436 00000 п. 0000061661 00000 п. 0000062031 00000 п. 0000065753 00000 п. 0000066124 00000 п. 0000066193 00000 п. 0000066257 00000 п. 0000066982 00000 п. 0000067609 00000 п. 0000069621 00000 п. 0000069908 00000 н. 0000069976 00000 п. 0000070495 00000 п. 0000070588 00000 п. 0000075741 00000 п. 0000081716 00000 п. 0000082560 00000 п. 0000083366 00000 п. 0000084220 00000 п. 0000085167 00000 п. 0000085730 00000 п. 0000086082 00000 п. 0000086173 00000 п. 0000086492 00000 п. 0000087091 00000 п. 0000087328 00000 п. 0000087489 00000 п. 0000087852 00000 п. 0000089428 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 91 0 obj> поток xb«b«Oc`g`cdd @

Три правила работы схемы | ОРЕЛ

Приветствую новых инженеров.Это прекрасное место для начала, с простой схемы, которая является строительным блоком для каждого элемента электроники в нашем мире. Когда вы полностью поймете это, вы будете готовы начать собственное путешествие по их проектированию и устранению неисправностей.

Строительные блоки схемы

Перед тем, как погрузиться в полную схему, разумно сначала поразмыслить над отдельными частями, составляющими единое целое: потоком, нагрузкой и проводимостью. Мы разбили эти принципы на три основных правила:

• Правило 1 — Электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.
• Правило 2 — Электричество всегда требует работы.
• Правило 3 — Электричество всегда требует дороги.

Правило 1. Все дело в потоке

Каждой электронной схеме нужен источник питания, будь то батарея AA, которую можно вставить в контроллер Xbox One, или что-то с большей силой, например настенная розетка, которая может питать большое количество устройств. Электричество, исходящее от этих источников, измеряется напряжением, вольтами или просто В.

Да, мы говорим о таком напряжении! Когда он будет достаточно высоким, это может нанести серьезный ущерб.

Независимо от того, откуда течет эта энергия, ее цель всегда одна — переходить из одной области в другую и в процессе выполнять некоторую работу, например, заряжать компьютер или включать свет.

Основным компонентом этого потока энергии является то, что всегда хочет перетекать электричество с более высокого напряжения на более низкое.Всегда. Это называется потенциалом . Можно сказать, что это потенциальное электричество должно перемещаться из одного района в другой.

Поток высокого (положительного) напряжения в низкое (отрицательное) напряжение.

Как это соотносится с нашим реальным миром? Возьмем для примера простую батарею:

• Батарея имеет две стороны, отрицательная сторона — это низкое напряжение, измеряемое при 0 В, положительная сторона — высокое напряжение, при измерении при 1,5 В.
• Энергия всегда должна вытекать из положительной стороны батареи, чтобы перейти к отрицательной стороне, чтобы найти баланс.
• Для этого он должен протекать по чему-то, обычно по медному проводу, и в процессе выполнять некоторую работу, например включать свет или вращать двигатель.

В конце концов, все электричество хочет найти равновесие на земле (0 В). Единственный способ сделать это в батарее — сместить положительный полюс на отрицательный. Мы извлекаем выгоду из этого естественного стремления к энергии, размещая некоторые объекты так, чтобы они проходили через них, что позволяет нам включать свет, двигатели, а также включать и выключать транзисторы в компьютере.

Все это составляет Правило 1 — Электричество всегда будет хотеть течь от более высокого напряжения к более низкому напряжению. Запомните это; это никогда не изменится.

Правило 2 — Начало работы

Итак, у вас может быть электричество, которое хочет перетекать с более высокого напряжения на более низкое, но какой в ​​этом смысл? Единственная причина заставить электричество течь — это немного поработать. Этот процесс, когда электричество выполняет работу в цепи, называется нагрузка .Без нагрузки или работы с электричеством нет смысла иметь электрическую цепь. Нагрузка может быть чем угодно, например:

• Spinning Двигатель, вращающий пропеллеры дрона.
• Включение светодиода на кабеле для зарядки, чтобы указать, что ваш ноутбук подключен к сети.
• Подключение гарнитуры по беспроводной сети к ноутбуку для прослушивания музыки.

В это время года электрическая нагрузка бывает разных форм, одна из которых питает эти светодиоды.(Источник изображения)

Обратите внимание, что все эти нагрузки являются действиями. Электричество всегда заставляет происходить что-то физическое, даже если мы не можем увидеть это собственными глазами. Но почему это называется нагрузкой? Вы можете думать об этом как об обузе для всего, что питает вашу схему. Для вращения мотора требуется электричество, а это забирает у вашего источника питания энергию, которая у него когда-то была.

Помните Правило 2 — У электричества всегда есть работы, которые необходимо выполнить . Без работы схема бесполезна.

Правило 3 — Следование по пути

Третье и последнее правило — вот что делает возможными первые два правила — электричеству нужен путь для передвижения. Этот путь действует как своего рода посредник. Допустим, вы подключаете зарядное устройство ноутбука к розетке, а затем к ноутбуку. Разумеется, он заряжается, но без этого шнура между компьютером и розеткой ничего бы не произошло.

Это связано с тем, что электричеству нужен путь, по которому можно добраться из одного пункта назначения в другой.И путь всегда одинаковый:

• Электроэнергия — Электричество всегда исходит от источника, такого как батарея или розетка.
• Путешествие — Затем он путешествует по тропе, выполняя свою работу по пути.
• Пункт назначения — Затем он прибывает в свой конечный пункт назначения, находя покой в ​​точке с самым низким напряжением.

Этот путь, по которому проходит электричество, состоит из так называемого проводящего материала, который состоит из обычных металлов, таких как медь, серебро, золото или алюминий.Электроэнергетика любит ездить на этой фигне. Электричество также очень избирательно, и оно не мешает путешествовать по дорожкам, сделанным из индуктивных материалов. Сюда входят такие вещи, как резина, стекло и даже воздух.

Видите все эти медные провода? Электричество любит путешествовать по этому проводящему материалу.

Помните Правило 3 — Электричеству всегда нужен путь для прохождения по . Без пути он никуда не денется.

Собираем все вместе — полная схема

Давайте теперь объединим все эти правила в полное определение схемы.

Цепь — это просто путь, по которому может течь электричество.

И с этой простой концепцией мужчины и женщины продолжили строить безумно сложные цепи, которые отправили человечество в космос и в глубины наших самых глубоких океанов. А пока постараемся упростить задачу и составим нашу первую схему. Вот что вам понадобится, если вы хотите продолжить:

• (1) аккумулятор 9 В
• (1) Резистор 470 Ом
• (1) Стандартный светодиод
• (3) Измерительные провода с зажимами типа «крокодил»

Шаг 1 — Добавление источника питания

Возвращаясь к нашему правилу трех, первое гласит, что электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.Итак, это означает, что нам нужен какой-то источник питания в этой цепи, мы добавим нашу батарею на 9 В.

Начало нашей схемы начинается с 9-вольтовой батареи.

Правило 1 теперь выполнено. У нас есть какой-то источник питания, у которого высокое напряжение на положительном конце (+) и 0 В на отрицательном конце (-). Но все это электричество будет потрачено зря, если мы не будем с ним что-то делать, так что давайте дадим ему немного работы (нагрузку).

Шаг 2. Добавление работы

Теперь мы хотим, чтобы электричество поработало за нас, прежде чем оно успокоится, поэтому давайте включим простой светодиодный индикатор.Скорее всего, вы видели их повсюду: на своей елке, фонариках, лампочках и т. Д. Итак, мы возьмем этот светодиод и поместим его с другой стороны нашей батареи.

Единственное, что следует упомянуть о светодиодах, — это то, что они очень чувствительны и не могут пропускать слишком много энергии, поэтому нам нужно добавить так называемый резистор. Мы не будем сейчас вдаваться в подробности, но просто знаем, что резистор будет действовать так, как сказано в его названии, — сопротивляться потоку электричества, достаточному для того, чтобы наш светодиод справился с ним. Поместим этот резистор слева от светодиода.

Добавляем немного работы в нашу схему с помощью светодиода и резистора.

Отлично, Правило 2 выполнено, и у нашего электричества есть над чем поработать. Но у него нет возможности завершить свою работу без пути, давайте добавим это сейчас.

Шаг 3 — Предоставление пути

Эта деталь проста, нам просто нужно соединить наши зажимы типа «крокодил» между всеми компонентами нашей схемы. Если вы все сделаете правильно, то ваш светодиод будет ярко светить! Помните, что при подключении проводов к батарее всегда подключайте сначала положительный конец, а затем отрицательный.Посмотрите на картинку ниже, чтобы увидеть, как все это должно быть связано вместе.

Теперь у нашего электричества есть проход с добавленными зажимами из крокодиловой кожи

Типы цепей

Теперь, прежде чем вы убежите в дикую природу и построите свои собственные схемы, вам нужно знать о двух способах описания схемы, один из которых может испортить жизнь вашей схемы, они включают:

Закрытый или открытый контур

Цепь считается замкнутой цепью , когда есть полный путь, по которому может проходить электричество.Это также называется полной схемой. Теперь, если ваша цепь не работает должным образом, это означает, что это разомкнутая цепь . Это может быть вызвано несколькими причинами, включая неплотное соединение или обрыв провода.

Вот простой и наглядный способ понять разницу между замкнутой и разомкнутой цепями. Посмотрите на схему ниже и обратите внимание, что это та же самая цепь, которую мы создали выше, только теперь в ней есть переключатель.

Вот схема цепи, которую мы сделали выше.Обратите внимание на добавление переключателя.

Прямо сейчас переключатель поднят, и вы увидите, что электричество не имеет плавного пути, поскольку переключатель разрывает соединение. Это разомкнутая цепь. Но что произойдет, если щелкнуть выключателем?

Теперь наш переключатель срабатывает, замыкая цепь, позволяя электричеству течь к нашему светодиоду!

Ага! Теперь вы только что проложили полный путь для вашего электричества, и ваш светодиод загорится! Это замкнутая схема.

Короткое замыкание

Тогда есть короткое замыкание . Если вы не даете своей схеме никакой работы, но все же обеспечиваете некоторую мощность, приготовьтесь к некоторым проблемам. Посмотрите на нашу схему ниже, мы вынули светодиод, резистор и переключатель, оставив только медный провод и батарею.

Вот цепь, которая скоро станет коротким замыканием! Без выполнения каких-либо действий эта батарея скоро сгорит.

Если мы соединим эту штуку вместе в ее физической форме, то аккумулятор и провод станут очень горячими, и в конечном итоге батарея разрядится.Почему это происходит? Когда вы даете электричеству некоторую работу в цепи, такую ​​как зажигание светодиода или вращение двигателя, это ограничивает количество электричества, которое будет проходить через вашу цепь.

Но в ту минуту, когда вы прекращаете работу своей схемы, электричество сходит с ума и бежит по своему пути на полной скорости, и ничто не сдерживает его. Если вы позволите этому случиться в течение длительного периода времени, то окажетесь с поврежденным источником питания, разряженной батареей или, может быть, что-то еще хуже, например, пожар!

Ух ты! Не пытайтесь делать это дома.Вот здоровенная батарея фонаря на 12 В, замкнутая во имя науки. (Источник изображения)

Итак, если вы когда-либо работали с цепью, и ваш провод или батарея сильно нагреваются, тогда немедленно выключите все, и ищите любые короткие замыкания.

Ты сейчас опасен

Итак, молодой мастер электроники, теперь у вас есть вся информация, необходимая для управления скромной схемой. Понимая, как работает схема, вы скоро сможете выполнять проекты любых форм и размеров.Но прежде чем начать собственное путешествие, запомните Руководящее правило троек:

.

• Правило 1 — Электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.
• Правило 2 — Электричество всегда требует работы.
• Правило 3 — Электричеству всегда нужен путь.

И если ваша схема когда-нибудь станет очень горячей, выключите ее! У вас короткое замыкание.

Готовы построить свою первую схему сегодня? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно.

Простая схема

Простая схема

Понимание основ работы с автомобильной электрической системой важно для ваших базовых навыков и помогает вам выявлять первопричины и устранять электрические неисправности. Следующая информация поможет вам изучить элементы электричества, определить методы понимания цепей, сопротивления, нагрузки, проверить напряжение холостого хода или доступное напряжение, а также падение напряжения.

Помните о трех элементах электричества; напряжение, сила тока и сопротивление.Напряжение (иногда называемое электродвижущей силой) — это представление электрической потенциальной энергии между двумя точками в электрической цепи, выраженное в вольтах. Подумайте о напряжении как об электрическом давлении, которое существует между двумя точками в проводнике, или о силе, которая заставляет электроны двигаться в электрической цепи. Другими словами, это давление или сила, которые заставляют электроны двигаться в определенном направлении внутри проводника. Когда электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную область, это движение электронов между атомами называется электрическим током.Электрический ток — это мера потока этих электронов через проводник или электричества, протекающего в цепи или электрической системе. Если вы подумаете о садовом шланге в качестве примера, ток — это количество воды, протекающей через шланг. Напряжение — это величина давления, под которым вода проходит через шланг.

Этот поток электронов измеряется в единицах, называемых амперами. Амперы или ампер — это единица измерения силы или скорости протекания электрического тока. Электрическое сопротивление описывает величину сопротивления протеканию тока.Чем больше значение сопротивления, тем больше он борется. Все, что препятствует или останавливает прохождение тока, увеличивает сопротивление цепи. Это сопротивление или противодействие тока измеряется в Ом. Один вольт — это величина давления, необходимая для того, чтобы пропустить один ампер тока через один ом сопротивления в цепи.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

Цепь — это законченный путь, по которому течет электричество. Основными элементами базовой электрической цепи являются: источник, нагрузка и заземление.Электричество не может течь без источника питания (батареи), нагрузки (лампочка или резистор-электрическое устройство / компонент) и замкнутого проводящего пути (соединяющих его проводов). Электрические цепи состоят из проводов, соединителей проводов, переключателей, устройств защиты цепей, реле, электрических нагрузок и заземления. Схема, показанная ниже, имеет источник питания, предохранитель, выключатель, лампу и провода, соединяющие их в петлю. Когда соединение завершено, ток течет от положительной клеммы батареи через цепь к отрицательной клемме батареи.

В замкнутой цепи напряжение источника обеспечивает электрическое давление, проталкивающее ток через цепь. Сторона источника цепи включает в себя все части цепи между положительным полюсом батареи и нагрузкой. Нагрузка — это любое устройство в цепи, которое производит свет, тепло, звук или электрическое движение при протекании тока. Нагрузка всегда имеет сопротивление и потребляет напряжение только при протекании тока. В приведенном ниже примере один конец провода от второй лампы возвращает ток в аккумулятор, поскольку он подключен к кузову или раме транспортного средства.Корпус или рама работают как заземление (то есть часть цепи, которая возвращает ток к батарее).

ТРЕБОВАНИЯ К ЦЕПИ

Полная электрическая цепь необходима для практического использования электричества. Электроны должны течь от источника питания и возвращаться к нему. Соединяя отрицательный и положительно заряженный концы источника питания с проводником, мы получаем потенциал движения электронов. Таким образом, полная цепь — это «путь» или петля, которая позволяет электричеству (току) протекать через нее.Но чтобы заставить этот контур или схему работать на нас, нам нужно добавить две вещи: источник питания (аккумулятор или генератор переменного тока) и нагрузку (пример — фары). После того, как электричество выполнило свою работу через Нагрузку, оно должно вернуться обратно к Источнику (Батареи). Если у вас где-то в этой цепи произойдет обрыв, у вас будет разрыв электрического тока. Это также известно как «разомкнутая цепь». Напряжение холостого хода измеряется при отсутствии тока в цепи.

Типы цепей

Существует три основных типа цепей: последовательные, параллельные и последовательно-параллельные.Отдельные электрические цепи обычно объединяют одно или несколько устройств сопротивления или нагрузок. Конструкция автомобильной электрической цепи будет определять, какой тип цепи используется, но все они требуют одинаковых основных компонентов для правильной работы:

1. Источник питания (аккумулятор, генератор, генератор и т. Д.) Необходим для обеспечения потока электронов (электричества).

2. Защитное устройство (предохранитель, плавкая вставка или автоматический выключатель) предотвращает повреждение цепи в случае короткого замыкания.

3. Управляющее устройство (переключатель, реле или транзистор) позволяет пользователю управлять включением или выключением цепи.

4. Нагрузочное устройство (лампа, двигатель, обмотка, резистор и т. Д.). Преобразует электричество в работу.

5. Проводник (обратный путь, заземление) обеспечивает электрический путь к источнику питания и от него.

Цепи серии

Компоненты последовательной цепи соединены встык друг за другом, чтобы образовалась простая петля для прохождения тока через цепь.Последовательная цепь имеет только один путь к земле, все нагрузки размещены последовательно, поэтому ток должен проходить через каждый компонент, чтобы вернуться на землю. Если в цепи есть разрыв (например, перегоревшая лампочка), вся цепь и любые другие лампочки гаснут. Если путь нарушен, ток не течет, и никакая часть цепи не работает. Рождественские огни — хороший тому пример; когда гаснет одна лампочка, вся струна перестает работать.

Параллельные схемы

Параллельная цепь имеет более одного пути для прохождения тока.На каждую ветвь подается одинаковое напряжение. Если сопротивление нагрузки в каждой ветви одинаково, ток в каждой ветви будет одинаковым. Если сопротивление нагрузки в каждой ветви разное, ток в каждой ветви будет разным. Компоненты параллельной цепи соединены бок о бок, поэтому для протекания тока можно выбирать пути в цепи. Если одна ветвь сломана, ток продолжит течь к другим ветвям.

В приведенной ниже параллельной цепи два или более сопротивления (R1, R2 и т. Д.) соединены в цепь следующим образом: один конец каждого сопротивления подключен к положительной стороне цепи, а один конец подключен к отрицательной стороне.

Последовательно-параллельные схемы

Последовательно-параллельная схема включает некоторые компоненты, включенные последовательно, а другие — параллельно. Источник питания и устройства управления или защиты обычно включены последовательно; нагрузки обычно параллельны. Если последовательный участок прерывается, ток перестает течь по всей цепи.Если параллельная ветвь разорвана, ток продолжает течь в последовательной части и оставшихся ветвях.

Внутреннее освещение приборной панели — хороший пример соединения резисторов и ламп в последовательно-параллельную цепь. В этом примере, регулируя реостат, вы можете увеличить или уменьшить яркость света.

Диагностические схемы

Проблемы с электрической цепью обычно вызваны неисправным компонентом или низким или высоким сопротивлением в цепи.

Низкое сопротивление в цепи, как правило, может быть вызвано коротким замыканием компонента или замыканием на землю и, как правило, приводит к перегоранию предохранителя, плавкой вставки или автоматического выключателя.

Высокое сопротивление в цепи может быть вызвано коррозией или разрывом в цепи источника или заземления. Все, что препятствует или останавливает прохождение тока, увеличивает сопротивление цепи.

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ЦЕПИ

Устройства защиты цепей используются для защиты проводов и разъемов от повреждения избыточным током, вызванным перегрузкой по току или коротким замыканием.Избыточный ток вызывает чрезмерное нагревание, что может вызвать «разрыв цепи» защиты цепи. Предохранители, плавкие элементы, плавкие вставки и автоматические выключатели используются в качестве устройств защиты цепей. Устройства защиты цепей доступны в различных типах, формах и определенных номинальных токах.

Предохранители

Предохранитель

A — это наиболее распространенный тип устройства защиты от перегрузки по току. В электрическую цепь вставлен предохранитель, который получает такое же электрическое питание, что и защищаемая цепь.Короткое замыкание или заземление позволяет току течь на землю до того, как он достигнет нагрузки. Поэтому, когда подается слишком большой ток, превышающий номинал предохранителя, он «перегорает» или «перегорает», потому что металлический провод или плавкий элемент в предохранителе плавится. Это размыкает или прерывает цепь и предотвращает повреждение проводов, разъемов и электронных компонентов схемы перегрузкой по току. Размер металлического плавкого элемента (или плавкой вставки) определяет его номинал.

Помните, что чрезмерный ток вызывает избыточное тепло, и именно тепло, а не ток вызывает размыкание цепи защиты.Как только предохранитель «перегорел», его необходимо заменить новым. После того, как вы определили, что предохранитель перегорел, наиболее важным элементом является обеспечение замены предохранителя с той же номинальной силой тока, что и перегоревший. Максимальная нагрузка на один предохранитель не должна превышать семидесяти процентов от номинала предохранителя. Обычно следует выбирать предохранитель с номиналом, немного превышающим нормальный рабочий ток (сила тока), который может использоваться при любом напряжении ниже номинального напряжения предохранителя. Если новый предохранитель тоже перегорел, значит, в цепи что-то не так.Проверьте проводку к компонентам, которые выходят из строя сгоревшим предохранителем. Ищите плохие соединения, порезы, разрывы или шорты.

Предохранители

имеют разные время-токовые нагрузочные характеристики для конечного времени работы при использовании и для скорости, с которой плавкий элемент перегорает в ответ на состояние перегрузки по току. Со временем нормальные скачки напряжения могут вызвать усталость предохранителей, что может привести к перегоранию предохранителя даже при отсутствии неисправности. На предохранителях всегда указывается номинальный ток в амперах, на который они рассчитаны в непрерывном режиме при стандартной температуре.

Расположение предохранителей

Предохранители расположены по всему автомобилю. Обычное расположение включает в себя моторный отсек, под приборной панелью за левой или правой панелью для ног или под IPDM. Предохранители обычно сгруппированы вместе и часто смешиваются с другими компонентами, такими как реле, автоматические выключатели и плавкие элементы.

Крышки блока предохранителей

Крышки блока предохранителей / реле обычно маркируют расположение и положение каждого предохранителя, реле и элемента предохранителя, содержащегося внутри.

Типы предохранителей

Предохранители подразделяются на основные категории: предохранители ножевого типа и патронные предохранители старого образца. Используются несколько вариаций каждого из них.

Общие типы предохранителей

Лопастной предохранитель и плавкий элемент на сегодняшний день являются наиболее часто используемыми. Предохранители ножевого типа имеют пластиковый корпус и два штыря, которые вставляются в гнезда и могут быть установлены в блоки предохранителей, встроенные держатели предохранителей или зажимы предохранителей. Существуют три различных типа плавких предохранителей; предохранитель Maxi, предохранитель Standard Auto и предохранитель Mini.

Базовая конструкция

Предохранитель плоского типа представляет собой компактную конструкцию с металлическим элементом и прозрачным изоляционным корпусом, который имеет цветовую кодировку для каждого номинального тока. (Стандартный автоматический режим показан ниже; однако конструкция предохранителей Mini и Maxi одинакова.)

Номинальный ток предохранителя, сила тока

Номинальные значения силы тока предохранителя для предохранителей Mini и Standard Auto идентичны. Однако для определения номинальной силы тока предохранителей макси используется другая схема цветовой кодировки.

Плавкие вставки и элементы предохранителей

Плавкие вставки делятся на две категории: патрон плавкого элемента и плавкая вставка. Конструкция и принцип действия плавких вставок и элементов предохранителей аналогичны плавким предохранителям. Основное отличие состоит в том, что плавкая вставка и плавкий элемент используются для защиты электрических цепей с более высоким током, обычно цепей на 30 ампер или более. Как и в случае с предохранителями, при перегорании плавкой вставки или плавкого элемента его необходимо заменить новым.Плавкие вставки защищают цепи между аккумулятором и блоком предохранителей.

Плавкие вставки

Плавкие вставки — это короткие отрезки проволоки меньшего диаметра, предназначенные для плавления при перегрузке по току. Плавкая вставка обычно на четыре (4) сечения провода меньше, чем цепь, которую она защищает. Изоляция плавкой вставки — специальный негорючий материал. Это позволяет проводу расплавиться, но изоляция останется нетронутой в целях безопасности. Некоторые плавкие ссылки имеют на одном конце тег, который указывает их рейтинг.Как и предохранители, плавкие вставки необходимо заменять после того, как они «перегорели» или расплавились. Многие производители заменили плавкие вставки предохранителями или предохранителями Maxi.

Картридж с предохранителем

Предохранители, плавкая вставка картриджного типа, также известна как предохранители Pacific. Элемент имеет клеммную и плавкую части как единое целое. Элементы предохранителя почти заменили плавкую перемычку. Они состоят из корпуса, в котором находятся клемма и предохранитель.Картриджи с плавкими предохранителями имеют цветовую маркировку для каждой силы тока. Хотя элементы предохранителей доступны в двух физических размерах и могут быть вставлены или закреплены на болтах, вставной тип является наиболее популярным.

Конструкция картриджа с предохранителем

Конструкция элемента предохранителя довольно проста. Цветной пластиковый корпус содержит элемент термозакрепления, который виден через прозрачный верх. Номиналы предохранителей также указаны на корпусе.

Цветовая маркировка элемента предохранителя

Номинальные значения силы тока предохранителя

приведены ниже.Плавкая часть элемента предохранителя видна через прозрачное окошко. Номинальные значения силы тока также указаны на предохранительном элементе.

Плавкие элементы

Плавкие элементы часто располагаются рядом с аккумулятором сами по себе.

Плавкие элементы также могут располагаться в блоках реле / ​​предохранителей в моторном отсеке.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели используются вместо предохранителей для защиты сложных силовых цепей, таких как электрические стеклоподъемники, люки на крыше и цепи обогревателя.Существует три типа автоматических выключателей: тип с ручным сбросом — механический, тип с автоматическим сбросом — механический и твердотельный с автоматическим сбросом — PTC. Автоматические выключатели обычно располагаются в блоках реле / ​​предохранителей; однако в некоторые компоненты, такие как двигатели стеклоподъемников, встроены автоматические выключатели.

Конструкция автоматического выключателя (ручного типа)

Автоматический выключатель в основном состоит из биметаллической ленты, соединенной с двумя выводами и контактом между ними.Ручной автоматический выключатель при срабатывании (ток превышает номинальный) размыкается и должен быть сброшен вручную. Эти ручные автоматические выключатели называются «нециклическими» автоматическими выключателями.

Автоматический выключатель (ручной тип)

Автоматический выключатель содержит металлическую полосу, состоящую из двух разных металлов, соединенных вместе, называемую биметаллической полосой. Эта полоса имеет форму диска и вогнута вниз. Когда тепло от чрезмерного тока превышает номинальный ток автоматического выключателя, два металла меняют форму неравномерно.Полоса изгибается или деформируется вверх, и контакты размыкаются, чтобы остановить прохождение тока. Автоматический выключатель можно сбросить после срабатывания.

Ручной сброс Тип

Когда автоматический выключатель размыкается из-за перегрузки по току, автоматический выключатель требует сброса. Для этого вставьте небольшой стержень (канцелярскую скрепку), чтобы установить биметаллическую пластину в исходное положение, как показано на рисунке.

Тип с автоматическим сбросом — механический

Автоматические выключатели с автоматическим сбросом называются «циклическими» выключателями.Этот тип автоматического выключателя используется для защиты силовых цепей, таких как дверные замки с электроприводом, электрические стеклоподъемники, кондиционер и т. Д. Автоматический выключатель с автоматическим возвратом в исходное положение содержит биметаллическую полосу. Биметаллическая полоса будет перегреваться и открываться из-за перегрузки по току в условиях перегрузки по току и автоматически сбрасывается, когда температура биметаллической ленты остывает.

Устройство и работа с автоматическим сбросом

Циклический автоматический выключатель содержит металлическую полосу, состоящую из двух разных металлов, соединенных вместе, называемую биметаллической полосой.Когда тепло от чрезмерного тока превышает номинальный ток автоматического выключателя, два металла меняют форму неравномерно. Полоса изгибается вверх, и набор контактов размыкается, чтобы остановить прохождение тока. При отсутствии тока биметаллическая полоса охлаждается и возвращается к своей нормальной форме, замыкая контакты и возобновляя прохождение тока. Автоматические выключатели с автоматическим сбросом называются «циклическими», потому что они циклически размыкаются и замыкаются до тех пор, пока ток не вернется к нормальному уровню.

Тип твердотельного накопителя с автоматическим сбросом — PTC

Полимерный прибор с положительным температурным коэффициентом (PTC) известен как самовосстанавливающийся предохранитель.

Полимерный PTC — это специальный тип автоматического выключателя, называемый термистором (или терморезистором). Термистор PTC увеличивает сопротивление при повышении температуры. PTC, которые сделаны из проводящего полимера, представляют собой твердотельные устройства, что означает, что они не имеют движущихся частей. PTC обычно используются для защиты электрических цепей стеклоподъемников и дверных замков.

Конструкция и эксплуатация полимеров PTC

В нормальном состоянии материал в полимерном ПТК имеет форму плотного кристалла с множеством частиц углерода, упакованных вместе.Углеродные частицы обеспечивают проводящие пути для прохождения тока. Это сопротивление низкое. Когда материал нагревается от чрезмерного тока, полимер расширяется, разрывая углеродные цепи. В этом расширенном «отключенном» состоянии есть несколько путей для тока. Когда ток превышает порог срабатывания, устройство остается в состоянии «разомкнутой цепи» до тех пор, пока на цепь остается поданное напряжение. Он сбрасывается только при снятии напряжения и остывании полимера. PTC используются для защиты электрических цепей стеклоподъемников и дверных замков.

УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ

Управляющие устройства используются для «включения» или «выключения» протекания тока в электрической цепи. Устройства управления включают в себя различные переключатели, реле и соленоиды. Электронные устройства управления включают конденсаторы, диоды и переключающие транзисторы. Коммутационные транзисторы действуют как переключатель или реле с электронным управлением. Преимущество транзистора — это скорость открытия и закрытия цепи.

Управляющие устройства необходимы для запуска, остановки или перенаправления тока в электрической цепи.Устройство управления или переключатель позволяет включать или выключать электричество в цепи. Выключатель — это просто соединение в цепи, которое можно разомкнуть или замкнуть. Большинству переключателей для работы требуется физическое движение, в то время как реле и соленоиды работают с электромагнетизмом.

Коммутаторы

• Однополюсный односторонний (SPST)
• Однополюсный, двусторонний (SPDT)
• Многополюсный многопозиционный переключатель (MPMT или групповой переключатель)
• Мгновенный контакт
• Меркурий
• Температура (биметалл)
• Задержка по времени
• Мигалка
• РЕЛЕ
• СОЛЕНОИДЫ

Переключатель — это наиболее распространенное устройство управления цепями.Переключатели обычно имеют два или более набора контактов. Размыкание этих контактов называется «разрывом» или «размыканием» цепи, замыкание контактов называется «замыканием» или «завершением» цепи.

Переключатели описываются количеством полюсов и ходов, которые они имеют. «Полюса» относятся к количеству клемм входной цепи, а «Броски» относятся к количеству клемм выходной цепи. Переключатели называются SPST (однополюсные, одноходовые), SPDT (однополюсные, двухпозиционные) или MPMT (многополюсные, многоходовые).

Однополюсный одинарный бросок (SPST)

Самый простой тип переключателя — переключатель «шарнирная защелка» или «лезвие ножа». Он либо «завершает» (включает), либо «размыкает» (выключает) цепь в одной цепи. Этот переключатель имеет один входной полюс и один выходной ход.

Однополюсный, двойной бросок (SPDT)

Однополюсный входной двухпозиционный выходной переключатель имеет один провод, идущий к нему, и два выходных провода. Переключатель света фар является хорошим примером однополюсного двухпозиционного переключателя.Переключатель диммера фары посылает ток либо в дальний, либо в ближний свет цепи фары.

Многополюсная многоточечная (MPMT)

Многополюсный вход, многополюсные выходные переключатели, также известные как «групповые» переключатели, имеют подвижные контакты, подключенные параллельно. Эти переключатели перемещаются вместе для подачи тока на разные наборы выходных контактов. Выключатель зажигания — хороший пример многополюсного многопозиционного переключателя. Каждый переключатель посылает ток от разных источников к разным выходным цепям одновременно в зависимости от положения.Пунктирная линия между переключателями указывает, что они движутся вместе; один не будет двигаться без движения другого.

Мгновенный контакт

Переключатель мгновенного действия имеет подпружиненный контакт, который не позволяет ему замкнуть цепь, кроме случаев, когда на кнопку прикладывается давление. Это «нормально открытый» тип (показан ниже). Выключатель звукового сигнала является хорошим примером переключателя с мгновенным контактом. Нажмите кнопку звукового сигнала и раздастся звуковой сигнал; отпустите кнопку, и звуковой сигнал прекратится.

Вариантом этого типа является нормально закрытый (не показан), который работает наоборот, как описано выше. Пружина удерживает контакты в замкнутом состоянии, кроме случаев, когда кнопка нажата. Другими словами, цепь находится в состоянии «ВКЛ» до тех пор, пока не будет нажата кнопка для разрыва цепи.

Меркурий

Ртутный выключатель представляет собой герметичную капсулу, частично заполненную ртутью. На одном конце капсулы расположены два электрических контакта. Когда переключатель вращается (перемещается из истинной вертикали), ртуть течет к противоположному концу капсулы с контактами, замыкая цепь.Ртутные переключатели часто используются для обнаружения движения, например, тот, который используется в моторном отсеке на светофоре. Другие применения включают отключение подачи топлива при опрокидывании и некоторые приложения для датчиков подушки безопасности. Ртуть — опасные отходы, с которыми следует обращаться осторожно.

Температурный биметаллический

Термочувствительный переключатель, также известный как «биметаллический» переключатель, обычно содержит биметаллический элемент, который изгибается при нагревании, замыкая контакт, замыкая цепь, или размыкая контакт, размыкая цепь.В реле температуры охлаждающей жидкости двигателя, когда охлаждающая жидкость достигает предельной температуры, биметаллический элемент изгибается, вызывая замыкание контактов в переключателе. Это замыкает цепь и загорается предупреждающий индикатор на панели приборов.

Время задержки

Выключатель с выдержкой времени содержит биметаллическую полосу, контакты и нагревательный элемент. Переключатель задержки времени нормально замкнут. Когда ток течет через переключатель, ток течет через нагревательный элемент, вызывая его нагрев, в результате чего биметаллическая полоса изгибается и размыкает контакты.Поскольку ток продолжает течь через нагревательный элемент, биметаллическая полоса остается горячей, сохраняя контакты переключателя открытыми. Время задержки перед размыканием контактов определяется характеристиками биметаллической ленты и количеством тепла, выделяемого нагревательным элементом. Когда питание выключателя отключается, нагревательный элемент охлаждается, и биметаллическая полоса возвращается в исходное положение, а контакты замыкаются. Обычное применение переключателя с задержкой времени — это обогреватель заднего стекла.

Мигалка

Мигающий сигнал работает в основном так же, как переключатель задержки времени; кроме случаев, когда контакты размыкаются, ток перестает течь через нагревательный элемент. Это вызывает охлаждение нагревательного элемента и биметаллической ленты. Биметаллическая полоса возвращается в исходное положение, замыкая контакты, позволяя току снова проходить через контакты и нагревательный элемент. Этот цикл повторяется снова и снова, пока не будет отключено питание мигающего устройства. Обычно этот тип переключателя используется для включения сигналов поворота или четырехпозиционного указателя поворота (аварийных фонарей).

Реле

Реле — это просто переключатель дистанционного управления, который использует небольшой ток для управления большим током. Типичное реле имеет как цепь управления, так и цепь питания. Конструкция реле содержит железный сердечник, электромагнитную катушку и якорь (набор подвижных контактов). Существует два типа реле: нормально разомкнутые (показаны ниже) и нормально замкнутые (НЕ показаны). У нормально разомкнутого (Н.C.) реле имеет контакты, которые «замкнуты» до тех пор, пока реле не сработает.

Работа реле

Ток протекает через управляющую катушку, которая намотана на железный сердечник. Железный сердечник усиливает магнитное поле. Магнитное поле притягивает верхний контактный рычаг и тянет его вниз, замыкая контакты и позволяя мощности от источника питания поступать на нагрузку. Когда катушка не находится под напряжением, контакты разомкнуты, и питание на нагрузку не поступает.Однако, когда переключатель схемы управления замкнут, ток течет к реле и питает катушку. Возникающее магнитное поле тянет якорь вниз, замыкая контакты и позволяя подавать питание на нагрузку. Многие реле используются для управления большим током в одной цепи и низким током в другой цепи. Примером может служить компьютер, который управляет реле, а реле управляет цепью более высокого тока.

Соленоиды — тянущие, тип

Соленоид — это электромагнитный переключатель, который преобразует ток в механическое движение.Когда ток течет через обмотку, создается магнитное поле. Магнитное поле притянет подвижный железный сердечник к центру обмотки. Этот тип соленоида называется соленоидом «тянущего» типа, поскольку магнитное поле втягивает подвижный железный сердечник в катушку. Обычно тянущие соленоиды используются в пусковой системе. Соленоид стартера соединяет стартер с маховиком.

Работа вытяжного типа

Когда ток течет через обмотку, создается магнитное поле.Эти магнитные силовые линии должны быть как можно меньше. Если рядом с катушкой, по которой течет ток, поместить железный сердечник, магнитное поле будет растягиваться, как резинка, вытягивая и втягивая железный стержень в центр катушки.

Работа толкающего / толкающего типа

В соленоиде двухтактного типа в качестве сердечника используется постоянный магнит. Поскольку «одинаковые» магнитные заряды отталкиваются, а «непохожие» магнитные заряды притягиваются, при изменении направления тока, протекающего через катушку, сердечник либо «втягивается», либо «выталкивается наружу».«Обычно этот тип соленоида используется в электрических дверных замках.

УСТРОЙСТВА НАГРУЗКИ

Любое устройство, такое как лампа, звуковой сигнал, электродвигатель стеклоочистителя или обогреватель заднего стекла, потребляющее электричество, называется нагрузкой. В электрической цепи все нагрузки считаются сопротивлением. Нагрузки расходуют напряжение и контролируют величину тока, протекающего в цепи. Нагрузки с высоким сопротивлением вызывают протекание меньшего тока, в то время как нагрузки с более низким сопротивлением позволяют протекать большим токам.

Фары

Фонари бывают разной мощности, чтобы излучать больше или меньше света. Когда лампы соединяются последовательно, они разделяют доступное напряжение в системе, и излучаемый свет уменьшается. Когда лампочки расположены параллельно, каждая лампочка имеет одинаковое количество напряжения, поэтому свет будет ярче.

Двигатели

Двигатели используются в различных системах автомобиля, включая сиденья с электроприводом, дворники, систему охлаждения, системы отопления и кондиционирования воздуха.Двигатели могут работать на одной скорости, например, сиденья с электроприводом, или на нескольких скоростях, например, двигатель вентилятора системы отопления и кондиционирования воздуха. Когда двигатели работают на одной скорости, на них обычно подается системное напряжение. Однако, когда двигатели работают с разной скоростью, входное напряжение может быть в разных точках якоря, чтобы уменьшить, чтобы увеличить скорость двигателя, аналогично тому, как спроектирован двигатель стеклоочистителя, или они могут делить напряжение с резистором, который находится в серия с двигателем, как двигатель вентилятора для системы отопления и кондиционирования воздуха.

Нагревательные элементы

Нагревательные элементы установлены в наружных зеркалах, заднем стекле и сиденьях. На нагревательные элементы обычно подается напряжение системы в течение определенного времени для нагрева компонента по запросу.

ЧТО ТАКОЕ ЗАКОН ОМА?

Понимание взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением в электрических цепях важно для быстрой и точной диагностики и ремонта электрических проблем.Закон Ома гласит: ток в цепи всегда будет пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален величине имеющегося сопротивления. Это означает, что если напряжение повышается, ток будет расти, и наоборот. Кроме того, когда сопротивление растет, ток падает, и наоборот. Закон Ома можно найти хорошее применение при поиске и устранении неисправностей в электросети. Но вычисление точных значений напряжения, тока и сопротивления не всегда практично … да и действительно необходимо. Однако вы должны быть в состоянии предсказать, что должно происходить в цепи, в отличие от того, что происходит в аварийном транспортном средстве.

Source Voltage не зависит ни от тока, ни от сопротивления. Он либо слишком низкий, либо нормальный, либо слишком высокий. Если он слишком низкий, ток будет низким. Если это нормально, ток будет высоким, если сопротивление низкое, или ток будет низким, если сопротивление высокое. Если напряжение слишком высокое, ток будет большим.

На ток влияет напряжение или сопротивление. Если напряжение высокое или сопротивление низкое, ток будет высоким. Если напряжение низкое или сопротивление велико, ток будет низким.Ток увеличивается, когда сопротивление падает.

На сопротивление не влияют ни напряжение, ни ток. Он либо слишком низкий, хорошо, либо слишком высокий. Если сопротивление слишком низкое, ток будет высоким при любом напряжении. Если сопротивление слишком велико, ток будет низким, если напряжение в норме. Мера сопротивления — насколько сложно протолкнуть поток электрического заряда.

Хорошее сопротивление: для правильной работы некоторым цепям требуется «ограничение» протекания тока. В этом случае используются «резисторы».Резисторы имеют разные номиналы в зависимости от того, насколько ток должен быть ограничен.

Плохое сопротивление: в большинстве случаев слишком большое сопротивление снижает ток и может привести к неправильной работе системы. Обычно причиной является грязь или коррозия на электрических разъемах или заземляющих соединениях.

Схема защиты литий-ионной батареи 4,5 мкА

На рисунке 1 показана прецизионная схема блокировки при пониженном напряжении со сверхнизким энергопотреблением. Схема контролирует напряжение литий-ионной батареи и отключает нагрузку, чтобы защитить батарею от глубокого разряда, когда напряжение батареи падает ниже порога блокировки.Хранение продукта с батарейным питанием в разряженном состоянии подвергает батарею риску полной разрядки. В разряженном состоянии ток в схеме защиты непрерывно разряжает аккумулятор. Если батарея разряжается ниже рекомендуемого напряжения в конце разряда, общая производительность батареи снижается, срок службы сокращается, и батарея может выйти из строя преждевременно. Напротив, если напряжение блокировки установлено слишком высоким, максимальная емкость батареи не достигается.

Рисунок 1.Схема блокировки минимального напряжения

Режим работы с низким уровнем заряда батареи отображается, когда, например, сотовый телефон автоматически отключается после того, как индикатор разряда батареи мигает в течение некоторого времени. Если телефон окажется в таком состоянии неуместным и найден через несколько месяцев, схема защиты, показанная на Рисунке 1, не приведет к чрезмерному разряду и повреждению аккумулятора, поскольку схема защиты потребляет ток менее 4,5 мкА. При таком низком токе время, необходимое литий-ионной батарее для достижения конечного напряжения разряда, значительно увеличивается.Для других схем защиты, которые обычно требуют более высокого тока, скорость разряда выше, что позволяет напряжению батареи упасть ниже безопасного предела за более короткое время. Обратите внимание, что если позволить батарее разрядиться ниже безопасного предела, произойдет безвозвратная потеря емкости.

LT1389 — это не просто еще один источник опорного напряжения. Его очень низкое потребление тока делает его идеальным выбором для приложений, требующих максимального времени автономной работы и высокой точности. Он требует тока всего 800 нА и обеспечивает 0.Погрешность начального напряжения 05% и максимальный температурный дрейф 20 ppm / ° C, что соответствует абсолютной точности 0,19% в промышленном температурном диапазоне и 0,3% в промышленном температурном диапазоне. LT1389 работает на уровне одной пятнадцатой от тока, требуемого для стандартных эталонов, со сравнимой точностью. Прецизионный шунтирующий источник опорного напряжения LT1389 доступен в четырех версиях с фиксированным напряжением: 1,25 В, 2,5 В, 4,096 В и 5,0 В. Он доступен в корпусе SO с 8 выводами, в коммерческом и промышленном температурных классах.

Низкое энергопотребление (I _S <1,5 мкА) и прецизионные характеристики делают операционный усилитель ввода-вывода LT1495 Rail-to-Rail идеальным компаньоном для LT1389. Чрезвычайно низкий ток питания сочетается с превосходными характеристиками усилителя: входное напряжение смещения составляет максимум 375 мкВ с типичным дрейфом всего 0,4 мкВ / ° C, входной ток смещения составляет максимум 100 пА, а входной ток смещения составляет максимум 1 нА. Характеристики устройства мало меняются в диапазоне питания от 2,2 В до ± 15 В. Низкие токи смещения и ток смещения усилителя позволяют использовать резисторы источника мегаомного уровня без внесения значительных ошибок.LT1495 выпускается в пластиковых 8-контактных корпусах PDIP и SO-8 со стандартной распиновкой для двух операционных усилителей.

Практически не потребляя тока, LT1389 и LT1495 являются идеальным выбором для схемы UVLO и многих других аккумуляторных приложений.

Схема настроена для одноэлементной литий-ионной батареи, где напряжение блокировки — напряжение, когда схема защиты отключает нагрузку от батареи — составляет 3,0 В. Это напряжение, установленное соотношением R1 и R2, измеряется в узле A. Когда напряжение батареи падает ниже 3.0 В, узел A падает ниже порога в узле B, который определяется как:

Затем выходной сигнал U1 будет иметь высокий уровень, выключая SW1 и отсоединяя нагрузку от батареи. Однако, как только нагрузка снимается, напряжение батареи восстанавливается и заставляет узел A подниматься выше опорного напряжения. Затем выход U1 переключится на низкий уровень, снова подключив нагрузку к батарее, и напряжение батареи снова упадет ниже 3,0 В. Цикл повторяется, и возникает колебание.

Чтобы избежать этого условия, добавлен R5, чтобы обеспечить некоторый гистерезис вокруг точки срабатывания. Когда выходной сигнал U1 достигает высокого уровня для отключения SW1, узел B поднимается на 42 мВ выше узла A, предотвращая колебания вокруг точки срабатывания. Используя приведенную ниже формулу, величина гистерезиса для цепи рассчитывается как 92 мВ. Следовательно, V _BATT должен снова подняться выше 3,092 В, прежде чем батарея будет подключена.

Проконсультируйтесь с производителем аккумулятора относительно максимального значения ESR при максимальном рекомендуемом токе разряда.Умножьте два значения, чтобы получить минимальный требуемый гистерезис.

Наихудший случай погрешности монитора напряжения лучше 0,4%. Интересно, что долговечность и емкость аккумулятора напрямую связаны с глубиной разряда. Больше циклов можно получить, частично, а не полностью разрядив литий-ионную батарею, и, наоборот, большее время использования можно получить, полностью разрядив литий-ионную батарею. Отключение нагрузки при идеальном напряжении в конце разряда в идеале приведет к наилучшему из обоих случаев.Для выполнения этой задачи требуется точная общая система. Например, если оптимальное напряжение блокировки должно быть установлено на уровне 3,1 В, система с общей точностью 5% выдаст ± 155 мВ с отключением при 2,945 В или 3,255 В. При напряжении блокировки 3,255 В максимальная емкость не достигается. Кроме того, сокращается рабочий диапазон, при полностью заряженном аккумуляторе напряжение составляет 4,1 В. Для системы с общей точностью 0,4% напряжение блокировки будет на уровне 3,088 В или 3,112 В, что более чем в двенадцать раз превышает точность и оптимально обеспечивает максимальную пропускную способность.Кроме того, нагрузка остается отключенной с током всего 4,5 мкА на схему защиты. Таким образом, схема защиты работает, предотвращая глубокую разрядку аккумулятора.

Рисунок 2. V _BATT и V _A с гистерезисом

Нет необходимости выбирать между производительностью и потребляемым током. Прецизионный шунтирующий источник опорного напряжения наномощности LT1389 и прецизионный операционный усилитель ввода / вывода LT1495 1,5 мкА обеспечивают высочайшую производительность при практически нулевом потреблении тока.

электрических цепей | HowStuffWorks

Когда вы вставляете аккумулятор в электронное устройство, вы не просто высвобождаете электричество и отправляете его для выполнения задачи. Отрицательно заряженные электроны хотят попасть в положительную часть батареи — и если им придется увеличить скорость вашей личной электробритвы, чтобы добраться туда, они это сделают. На очень простом уровне это очень похоже на воду, текущую по ручью и вынужденную вращать водяное колесо, чтобы добраться из точки А в точку Б.

Используете ли вы аккумулятор, топливный элемент или солнечный элемент для производства электроэнергии, три вещи всегда одинаковы:

1. Источник электричества должен иметь две клеммы: положительную клемму и отрицательную клемму.
2. Источник электричества (будь то генератор, батарея или что-то еще) захочет вытолкнуть электроны из своего отрицательного вывода при определенном напряжении. Например, одна батарейка AA обычно выталкивает электроны при напряжении 1,5 вольт.
3. Электроны должны пройти от отрицательной клеммы к положительной через медный провод или другой провод.Когда есть путь, который идет от отрицательной клеммы к положительной, у вас есть цепь , и электроны могут течь через провод.

К середине цепи можно подключить нагрузку любого типа, например, лампочку или двигатель. Источник электричества питает нагрузку, и нагрузка будет выполнять любую задачу, для которой она предназначена, от вращения вала до генерации света.

Электрические цепи могут быть довольно сложными, но в основном у вас всегда есть источник электричества (например, батарея), нагрузка и два провода для передачи электричества между ними.Электроны движутся от источника через нагрузку и обратно к источнику.

Движущиеся электроны обладают энергией. Когда электроны перемещаются из одной точки в другую, они могут выполнять свою работу. Например, в лампе накаливания энергия электронов используется для создания тепла, а оно, в свою очередь, создает свет. В электродвигателе энергия электронов создает магнитное поле, и это поле может взаимодействовать с другими магнитами (посредством магнитного притяжения и отталкивания), создавая движение. Поскольку двигатели так важны для повседневной деятельности и поскольку они, по сути, являются генератором, работающим в обратном направлении, мы рассмотрим их более подробно в следующем разделе.

Понимание вашей схемы

Теперь, когда вы построили схему, пришло время изучить, как она работает.

Обычно схема состоит из источника питания, такого как батарея, который подключен через проводящий материал — материал, через который легко проходит электричество — к другой электронике, такой как фонари, двигатели, переключатели или датчики. В построенной вами схеме вы использовали батарейку типа «таблетка», светодиодную лампу и мягкую проводящую нить для соединения.

ТОК, НАПРЯЖЕНИЕ И ЭНЕРГИЯ

Светодиод в вашей цепи включается, когда через нее проходит электричество. Этот поток называется электрическим током . Электрический ток измеряется в амперах. В вашей цепи ток течет со стороны (+) батареи через проводящую нить, затем через светодиод, затем через проводящую нить и, наконец, обратно к стороне (-) батареи.

Все батареи имеют два важных номинала. У них есть номинальное напряжение и номинальная мощность в ампер-часах.Номинальное напряжение говорит вам, сколько вольт может подавать ваш аккумулятор, а рейтинг в ампер-часах говорит вам, какой ток он может обеспечивать в течение какого времени. Вместе эти два рейтинга говорят вам, сколько энергии хранится в батарее.

Батарея типа «таблетка», которую вы используете для этого проекта, представляет собой 3-вольтовую батарею с номинальной мощностью 0,25 ампер-часа. Этот
означает, что батарея может обеспечивать ток 0,25 А при напряжении 3 В в течение 1 часа, прежде чем она разрядится. Созданная вами схема потребляет около 0,025 ампер тока во включенном состоянии (1/10 от номинала).25 ампер). Это означает, что вашей батареи должно хватить примерно на 10 часов. Если вы используете батарею большего размера с более высоким номиналом ампер-часов — например, аккумулятор камеры с номинальной мощностью 0,75 ампер-час — она ​​прослужит дольше. Вот таблица, показывающая их сравнение:

Если вы умножите номинальную мощность в ампер-часах на номинальное напряжение, вы получите меру общего количества энергии , хранящейся в батарее. Энергия измеряется в ватт-часах. Батарейка типа «таблетка» накапливает 0,75 ватт-часа энергии (3 вольт *.25 ампер-часов), а аккумулятор камеры хранит 2,25 ватт-часа энергии. Для сравнения: типичный автомобильный аккумулятор имеет номинал 50-100 ампер-часов и напряжение 12 вольт. Он может хранить 1200 ватт-часов энергии — в 1600 раз больше, чем ваша монетная ячейка!

НОМИНАЛЬНЫЕ ЭНЕРГИИ ДЛЯ РАЗНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Номинальное напряжение батареи показывает разницу в напряжении на ее (+) и (-) сторонах. Сторона (-) любой батареи всегда находится под напряжением 0 вольт. Когда аккумулятор полностью заряжен, на стороне (+) должно быть номинальное напряжение.Таким образом, на стороне (+) заряженной батареи типа «таблетка» должно быть 3 вольта, на стороне (+) автомобильного аккумулятора должно быть 12 вольт, а на стороне (+) батареи AA должно быть 1,5 вольт.

НАПРЯЖЕНИЕ: СИМВОЛЫ, ЗНАЧЕНИЯ И НАЗВАНИЯ ДЛЯ АККУМУЛЯТОРА 3 В

На языке электроники сторона (+) батареи называется power или HIGH . Сторона (-) называется земля или LOW . Красный цвет используется для обозначения мощности, а черный — для обозначения заземления на электрических схемах.

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ

Что произойдет, если вы подключите (+) и (-) стороны аккумулятора напрямую? То есть, что, если вы пришили токопроводящую нить прямо через выступы светодиодов (+) и (-).

Представьте, что вы соединяете (+) и (-) стороны автомобильного аккумулятора вместе. Или, что еще хуже, подключите два разъема к розетке на стене. Когда стороны (+) и (-) источника питания, такого как батарея или электрическая розетка, напрямую соединены друг с другом с помощью проводящего материала, такого как соединительный кабель, шпилька или кусок проводящей нити, это называется короткое замыкание или просто короткое замыкание .Когда происходит короткое замыкание, источник питания схемы выделяет огромный всплеск энергии. Когда это происходит, большая часть энергии, хранящейся в батарее, сразу высвобождается. Если вы «закоротите» батарейку типа «таблетка»,
полностью разрядит 0,75 ватт-часа в мгновение ока.

Этот взрыв может быть очень опасным и разрушительным. Это может разрушить вашу батарею, так как она очень быстро истощает всю энергию батареи и может привести к поражению электрическим током или ожогу, если источник питания достаточно мощный (например, автомобильный аккумулятор или розетка).
К счастью, батарейки, которые вы используете для проектов, описанных в этой книге, не сотрясут и не сожгут вас, даже если вы создадите короткое замыкание. Но если вы его создадите, напрямую соединив стороны (+) и (-) батареи, ваш проект не будет работать, и вы быстро испортите батарею.

Короткие замыкания в коммутационных цепях легко создать. Ослабленная нить, распутывающийся узел, неряшливая строчка или сложенный кусок ткани могут привести к соприкосновению (+) и (-) аккумулятора друг с другом.

При разработке, шитье и устранении неполадок в проектах важно продумывать и проверять наличие коротких замыканий.