Электротранспорт

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Расширенный поиск    

Новости:

Страницы: 1Вниз

Автор Тема: Азбука про Li-Ion элементы.  (Прочитано 12283 раз)

0 Пользователи и 1 Гость просматривают эту тему.

варп

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +46/-0
  • :
  • Сообщений: 1889
  • Казахстан
  • Ездю на батарейках!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Азбука про Li-Ion элементы.
« : 23 Июн 2012 в 06:01 »
Не нашёл в разделе " источники питанмя " очень важную , на мой взгляд , информацию ....Может плохо искал , если что , тните носом...Но то , о чём напишу , мне кажется должно быть сразу навиду, иначе понять , что такое Li-Ion батарея и особенности её экплуатации очень трудно.Мои буквы адресованы в первую очередь тем , кто далёк от электроники , но вынужден грамотно эксплуатировать Li-Ion батарею.
Рассмотрим ОДИН Li-Ion элемент на примере аккумулятора сотового  телефона....Что там внутри? - собственно Li-Ion элемент и контроллер к нему.Чем так хорош Li-Ion элемент? Большая емкость ( количество сораняемой энергии ), маленькие размеры и вес , большие допустимые зарядные и  разрядные токи , очень маленькие токи саморазряда ( можно зарядить элемент , а начать использовать его через несколько месяцев ) .Сколько он вольт и какой ток он может дать , и как долго?Об этом чуть позже, сначала пара слов о КОНТРОЛЛЕРЕ...Для чего он там и из чего состоит ? Он очень прост - содержит два силовых ключа на полевых транзисторах и специализированную микросхему управления этими ключами.Для безопасной (не вредной )экплуатации Li-Ion элемента , абсолютно необходимо , чтобы при зарядке , напряжение на нём не превысило 4,2 Вольта .Если об этом не позаботиться , начнётся бурное газовыдиление , элемент раздуется , как воздушный шарик и прикажет долго жить, причём не когда-то потом, а практически сразу ...Li-Ion элемента так же не любит разряжаться ниже 2.4 Вольта , это для него тоже смерти подобно ...Вот  за этими двумя парметрами и следит контроллер - не допустить превышение выше 4,2 Вольта при зарядке , и снижение напряжения ниже 2.4 Вольта при разрядке...
Остально позже - на работу надо бежать.

Вроде не пнули пока, можно продолжить....
Никаких других фунций у такого контроллера нет, и скорей всего быть не может - уж слишком мал приемлемый объём...
Зная лишь это , уже становится понятно, что эксплуатировать даже один Li-Ion (голый, без контроллера ) элемент уже проблематично - непонятно как зарядить , чтоб не перезарядить и как разрядить, чтоб не переразрядить....А если речь идёт о целой батарее из десятков таких элементов , проблемы возрастают многократно и " тут, барин , без помощника не управишься..."Да , вот ещё что...Вы спросите - какое напряжение выдаёт один элемент? Мой ответ прозвучит несколько странно - где-то так 3,7 Вольта ...Почему где-то-так?Дело в том , что полностью заряженный элемент на холостом ходу ( без нагрузки ) составляет 4,2 Вольта...И это важно ,тк при зарядке , выходное напряжение на выходе зарядного устройства как минимум на 0,8 Вольта превышать именно 4,2 вольта , а не те средние 3,7 Вольт , которые указывает производитель ...
Чуть позже о том как можно элементы соединить и что из этого выйдет....
Прежде чем соединять элементы в батарею из нескольких элементов , напомню , что такое последовательное и параллельное соединение , и что такое ёмкость ...
Кто никак не может запомнить как выглядит последовательное соединение , вспомните как выглядит поезд ( он огромный  - его легко запомнить... :-D )....
Параллельное соединение  очень похоже на забор из досточек... :laugh:
   

    ( вынужденное лиричесое отступление .....Сначала меня не покидало ощущение , что я впадаю в маразм...., пришлось успокоить себя мыслью , что - писатель , пишуший детские стихи , не всегда обязательно идиот... )


Прежде чем соединять элементы в батарею , все-таки придётся понять что такое ток и напряжение...Многие не видят большой разницы между этими понятиями и пытаются прибором померить сколько тока в розетке...( настоятельно не рекомендую.... сначала надо понять - что такое сила тока , а уже потом решить, стоит её мерить, или таки нет...).Если Вы спросите у профессионала, что такое электрический ток, Вы получите более или менее вразумительный ответ типа - " направленное движение заряженных частиц ( электронов - в проводнике, ионов - в растворе электролита), здесь , слава Создателю , вроде всё понятно...
С понятием НАПРЯЖЕНИЕ , всё гораздо хуже - классическое определение про " работу по перемещению элементарного заряда откуда-там , куда-то там " по сути ничего не объясняет, и у профессионалов можно не спрашивать - услышите в ответ ещё более бредовую отсебятину...А  как же понимать ? А так - в электричестве , аналогии с водой часто выручают...Представте две водонапорные башни , одна 5 метров восотой , другая - 10 метров ...Вопрос - какая из них потенциально способна сильнее вытолкнуть воду из шланга ?Вопрос -риторический , отвечать не буду...Вот где-то так , с понятием НАПРЯЖЕНИЕ...меняйте метры на Вольты , и для повседневных нужд Вам уже достатчно...
Азбука что-то несовсем про ТО получается , но без этого видимо - никак...Усваиваете пока электрические понятия - без этого не подружитесь с электричеством никогда...Даже каламбур родился - не имея понятия о понятиях так и останетесь без понятия....
Что напряжение измеряют в Вольтах знают ( или думают, что знают ) все...В чём разница , между двенадцатью и двестидвадцатью вольтами , хоть раз в жизни почуял каждый , поэтому на этом долго останавливаться не будем - уже имеете представлени...Лучше про силу тока поговорим ....Потом про мощность и элетрическую ёмкость на закуску....Во , чуть главное не забыл - закон Ома надо понять - изумительно полезная , незаменимая , потрясающая ВЕЩЬ ....самый ГЛАВНЫЙ ЗАКОН в моей жизни ( после КОНСТИТУЦИИ , конечно...).
Про силу тока...Сила тока определяет количество элекричества проходящее через поперечное сечение проводника .Легко найти данные - сколько электронов пробежит через определённое сечение при определённых уловиях ...., но не в этом суть , главное понять - есть проводник , по нему бежит толпа электронов ( как вода по трубе ) и.....бьются своими электроновыми головами о кристалическую решётку проводника....Проводнику , оказывается, не нравится , что по нему бегут электроны , и он ,естественно , сопротивлятся ....сука...
Вот и всплыло ещё одно важное понятие - электрическое сопротивление...Оно
характеризует способность материала проводить электрический ток.Способность проводить  электрический ток , есть у тех материалов , которые обладают свободными ( не
связанными жёстко со своими атомами ) носителями зарядов.В металлах , это ,
естественно - свободные электроны.Чем больше свободных электронов - тем меньше
сопротивление электрическому току .Сопротивление измеряется в единицах Ом .
Понятие Сопротивление , наряду с ранее рассмотренными ( Напряжение и Электрический
Ток) - это ключевые понятия и они очень тесно , но очень просто связаны между собой
Законом Ома.Вы скажите - эка невидаль , ктож его не знает...Согласен - знают
многие,понимают и с пониманием используют, далеко не все знающие ...знание без
понимания - мало чего стоят...
Вы спросите - ...и когда кончится это словоблудие ?Да скоро уже ...Немного поговорим о
понятии Мощность , может , чуть позже о понятии Ёмкость ...Вспомним , как буквами
выглядит закон Ома , рассмотрим с десяток примеров его применения...И , вуаля - будем
ждать озарения....
Нет, нихрена не вуаля...Мы ещё из отдельных баночек батарею не собрали , как эту суку заряжать не разобрались...Короче - дофига ещё, не расслабляйтесь....
Давайте будем заряжать уже один литий-ионный элемент подручными средствами...Зачем?Ну, мало - ли ...Может фонарик сделаем на мощном светодиоде...Или лучше - ёмкость его проверим , и узнаем , заодно - что это такое...А то , вроде знаем, но хорошо бы ещё узнать...
Что для этого у нас есть ...Вольтметр , блок питания на 5 Вольт ( можно на болшее напряжение, но об этом чуть позже ),сам литий ионный элемент разряженный до трёх вольт ( можно хоть как разряженный ,но пусть пока до трёх, чтоб красоту расчётов не нарушать ) и резистор (это тот , который сопротивление ).Этот резистор в процессе зарядки и будет определять величину тока зарядки.
Напрямую, просто параллельно , подключить заряжаемый элемент к блоку питания нельзя , так как напряжение с блока питания на два вольта выше , чем напряжение на элементе , сразу возникнет электрический ток в напралении более низкого напряжения ( низкого потенциала , правельнее говорить, но мы пока не будем новые понятия вводить,а то мы его до пенсии не зарядим)...И этот зарядный ток, поверьте , будет очень большим ,так как он ограничен только очень маленьким внутренним сопротивлением элемента ( про внутреннее сопротивление позже подробно поговорим , и даже его помериим, точнее - расчитаем , используя  всё тот же закон Ома)...голодный литий-ионный элемент попытается созжрать сразу сразу весь ток, который ему сможет дать блок питания , и он , таки этим током подавится....
Не дадим ему умереть, ограничив зарядный ток дополнительным сопротивлением ( резистором ).Каким он будет, нам предстоит расчитать.
  [ Вам не разрешено просматривать вложения ]
Вот сейчас самое время вспомнить закон Ома.Он гласит - падение напряжения на участке цепи прямо пропорционально току , протекающему по этому участку и цепи прямо пропорционально его сопритивлению.
  Проще это записать так :

           U = I * R

Если мы подключим блок питания к аккумулятору через резистор , как изображено на рисунке , по цепи  ( + блока питания,резистор,+аккумулятора , "-" аккумулятора ,"-" блока питания ) потечёт ток .Резистор в этой цепи похож на узкие двери на выходе из кинотеатра - он не позволит толпе электронов хлынуть в огромном количестве и растоптать наш аккумулятор.Давайте считать , сколько Ом нам неоходим резистор, чтобы ток зарядки аккумулятора составил 1Ампер.
  Считаем сначала - сколько Вольт " падает " на резисторе :
 5 - 3 = 2 Вольта ,
Ток через резистор нам тоже известен - мы его ранее опредилили сами - 1Ампер ,теперь , записав формулу закона Ома чуть по-другому , считаем :
    R = U/I = 2/1 = 2 Ом;
Вот и все дела - задача по арифметике для первого класса.....
Попробуем разобраться - 1 Ом это сколько ? Много это или мало ?Постараюсь привести пару примеров, и, надеюсь, подобных вопросов у Вас больше не возникнет...
Если Вы возмёте цифровой Ом- метр и замкнёте его щупы друг с другом , он покажет сопротивление где-то 0,3-0,6 Ом...Да ведь это практически короткое замыкание,скажите Вы...Так-то оно так , да не совсем...
Рассмотрим немного утрированный, но очень наглядный пример - допустим Вы сделали нечто , которое приводиться в движение электромотором питающимся от аккумулятора 12.6 Вольта и потреблящий от него ток в 10 Ампер....И взяли пару первых попавшихся проводов для соединения мотора с аккумулятором , измерять их сопротивление Вы не стали , так как Закон Ома не знали , а потом - вообще забыли.Пусть сопротивление этих проводов оказалось равным  0,1 Ом , мизер , казалось бы, их даже цифровым омметром путем не замериешь - непонятно, толи это сопротивление проводов, толи - погрешность прибора...Пойдёт , решили Вы ...., но потом вспомнили Закон Ома и решили посчитать ....
Вопрос - сколько вольт " упадёт" ( пропадет даром на ускорение глобального потепления ) на проводах при сопротивлении проводов 0,1 Ом ( а провод ,  он и есть - тот же резистор ) , при токе 10 Ампер .
Ууууууу, это мы уже умеем....

     U=I*R=10*0,1=1 Вольт !!!!!!   Нихрена себе.... До мотора дойдёт - 12,6 минус 1 = 11,6 Вольт ... То есть - мы ещё никуда не ехали , а мотор будет думать , что аккумулятор уже сел...
Нужно понять , что при большом токе , даже очень незначительное сопротивление вносит большие потери...Снизить потери есть два уже очевидных пути , и третий ,пока - неочевидный, но о нём позже  поговорим ,  когда  будем  понимать  понятие - " мощность".Первый очевидный - до предела уменьшить длину СИЛОВЫХ проводов , разместив источник питния как можно ближе к двигателю , а коммутацию осущестлять электрическим реле , включенным в разрыв одного из силовых проводов...Второй путь - увеличение сечения силовых проводов...., но здесь тоже есть разумный предел - смешно делать провода с руку толщиной...
Чтобы лучше понять СУТЬ  какого-то ещё непривычного понятия , бывает очень полезно масштабировать его в бесконечность...Пример приведу , а то башку сломаете....Электрический провод , допустим , одного метра в длинну , обладает каким-то сопротивлением....Если взять провод бесконечной длинны, его сопротивление , тоже будет стремиться к бесконечности...А что такое бесконечно большое сопротивление ? Это изолятор..или разрыв цепи , как больше нравится...

Про понятие МОЩНОСТЬ уже можно и давно пора поговорить.... По определению , мощность характеризует способность совершать работу в единицу времени...Понятно , конечно, но как-то смутно...Не на пальцах ,а на лопатах её будем понимать....
Вот если Вам и , к примеру - лошади , дать по лопатете и заставить копать яму в течение часа , то очевидно, что яма лошади получится раз в десять больше Вашей.Почему? Потому, что способность лошади совершать работу ( т.е. МОЩНОСТЬ) в десять раз выше Вашей...
Когда речь идёт об электрическом токе , мощность расчитывается по очень простой формуле -
   P = U * I  ;
Формула проста , но польза от неё - немеренная....На примерах покажу...
На кухне электрическая плитка (или конфорка в плите ) в каждого есть ...Мощность её ,допустим , 2200 Ватт (  Ватт - единица измерения мощности , догадались уже ) .Вопрос - какой ток потребляет ваша плитка от сети 220 вольт ?
 Считаем легко -

   I = P/U = 2200 Ватт/ 220 Вольт = 10 Ампер ....Вот, зная ток, можно теперь можно и провод подходящий по сечению подобрать...

Второй вопрос - какое сопротивление имеет конфорка ? Тоже уже можем посчитать -

 Вспоминаем - U = I*R
    R =U/I = 220 Вольт/ 10 Ампер = 22 Ом...Можете посчитать свои примеры и проверить прибором - уверяю , что насчитали, то и намеряете , как в аптеке...
« Последнее редактирование: 06 Апр 2014 в 20:48 от варп »

Страницы: 1Вверх