Baterije

Dregermajster - Baterije (Official Vertical Video) (November 2018).

Anonim

Baterije

Osnovna električna energija


Vprašanje 1

Če bi želel zgraditi baterijsko napajano električno vrtanje, bi bilo bolje uporabiti primarne celične baterije ali sekundarne celične baterije "# 1"> Razkriti odgovor Skriti odgovor

"Sekundarne" celične baterije bi bilo bolje uporabiti za aplikacijo, kot je električni vrtalnik, ker bi bilo potratno, da bi moralo zavreči toliko primarnih baterij, kolikor bi jih "porabili", ki napajajo takšno napravo.

Opombe:

V bistvu je točka tega vprašanja, da se študentom razišče, kakšna je razlika med primarno in sekundarno celico. Vprašanje v praktičnem okviru postavlja vprašanje, ki je bolj zanimivo in vključuje tudi druga praktična vprašanja (ekonomija, ohranjanje itd.).

Vprašanje 2

Določite nekaj običajnih "primarnih" tipov celic, kot tudi nekatere običajne "sekundarne" celične tipe. Za vsako od teh tipov akumulatorjev določite njihove standardne izhodne napetosti.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Primarne vrste celic in napetosti:

• ogljikov-cink: 1, 5 volta
• Alkalna: 1, 5 volta
• Litij: 1, 8 do 3, 65 voltov, odvisno od natančne kemične sestave
• Merkur-oksid: 1, 35 do 1, 4 voltov

Tipi sekundarnih celic in napetosti:

• Svinčeva kislina: 2, 1 volta
• Nikelj-kadmij: 1, 2 volta
• Silver-cink: 1, 5 volta

Nadaljnje vprašanje: kakšne so varnostne in okoljske skrbi glede kemičnih snovi, ki se uporabljajo v baterijah, tako primarnih kot sekundarnih?

Opombe:

Izzivajte svoje učence, da naštejejo nekaj vrst celic, ki niso navedene v odseku odgovora.

Opomba: podatki za značilne napetosti celičnih izhodov iz poglavja 20 referenčnega priročnika elektronskega inženirja, 5. izdaja (ki ga je uredil F. Mazda).

Vprašanje 3

Baterije hranijo energijo v obliki kemičnih vezi med atomi. Ko je celotno vezje priključeno na sponke akumulatorja, se tok začne znotraj akumulatorja in skozi tokokrog. Kemične reakcije se začnejo znotraj akumulatorja, hkrati pa se oblikuje tokokrog, ki napaja ta tok. Ko pa so vse kemikalije izpraznjene, se bo tok ustavil. To se zgodi, ko baterija "umre".

Pojasnite, kaj se zgodi, ko je baterija napolnjena, in katere električne naprave morate priključiti na baterijo, da jo napolnite. Bodite čim natančnejši v svojem odgovoru.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Polnjenje je preobrat kemičnih reakcij med izpraznitvijo akumulatorja. Da bi se to zgodilo, mora zunanji vir energije trajno nazaj skozi akumulator.

Opombe:

Pomembno je, da vašim študentom opozorimo, da niso vsi tipi akumulatorjev primerni za polnjenje, čeprav je veliko "primarnih" celic mogoče pomladiti malo, tako da jih napolnimo s ciklusom polnjenja (povratnega toka).

Vprašanje 4

Nariši shematski diagram, ki prikazuje enosmerni generator, ki polni baterijo, in še eno shemo, ki prikazuje baterijo, ki se praznuje v uporovno obremenitev. V risbo obvezno vključite puščice, ki kažejo smer polnjenja.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Nadaljnje vprašanje # 1: kako se morajo napetosti akumulatorja in generatorja primerjati, da bi imela baterija trenutni prisilni "nazaj" skozi "beleži skrite"> Opombe:

Za študente je zelo pomembno, da razumejo smer toka skozi baterijo, tako pri polnjenju kot tudi pri praznjenju. Pomemben pogled na to temo je zamisliti baterijo bodisi kot vir električne energije kot obremenitev . Pod katerimi pogoji (polnjenje ali praznjenje) je baterija, ki igra vlogo vira nasproti obremenitvi?

Vprašanje 5

Kaj predstavlja amp-čas zmogljivosti kemične baterije? Kaj to pomeni, če je baterija ocenjena na, recimo, 150 amp-ur?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Ocena akumulatorja na bateriji je približna oznaka življenjske dobe baterije.

Naslednje vprašanje: zakaj ne merite samo baterije glede na uro, namesto amp-ur? Ker je čas vrednost, za katero smo najverjetneje zanima, zakaj se sploh sklicevati na trenutne (ojačevalnike)?

Opombe:

Čeprav je osnovni koncept ocene amp-urnega akumulatorja preprost, je pomembno, da se zavedamo, da so dejanske karakteristike praznjenja akumulatorja zelo nelinearne, zato lahko preprost pristop "amps times hours" privede do skrajno netočnih napovedi glede življenjske dobe baterije.

Vprašanje 6

Kakšna je danes najbolj učinkovita sekundarna celična tehnologija v smislu energije, shranjene na enoto mase?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Ni smisla, da bi odgovorili tukaj, saj se bo to spremenilo, ko se bo tehnologija baterije razvijala. Vendar morate v svojem odgovoru navesti dejansko številčno številko gostote energije za primerjavo z drugimi sošolci!

Opombe:

Vprašanja, kot je to, so zabavna, saj študentom omogočajo raziskovanje najsodobnejše tehnologije. Vprašajte jih, kje dobijo svoje podatke za odgovor!

Vprašanje 7

Recimo, da želim žarnice napajati v oddaljeni kabini s sončno energijo in polniti veliko baterijsko baterijo. Baterija akumulatorja mora biti sposobna napajati desetih 60-žarčnih žarnic osem ur, ne da bi bila ponovno napolnjena. Napetost sistema je 115 V. Koliko bi morala biti banka akumulatorja, skupaj amp-ur?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Potrebno je vsaj 41, 7 amp-ur zmogljivosti na 115 voltov.

Opombe:

Vprašajte svoje učence, kaj bi priporočali za zmogljivost baterije, če bi projektirali ta sistem. Ali bi natančno določili 41, 7 amp-ur? Zakaj ali zakaj ne?

Vprašanje 8

Recimo, da ima 12-voltna svinčev akumulator notranji upor 20 milijonov ohmov (20 mΩ):

Če je bilo prek sponk te velike baterije nameščeno kratek stik, bi bil tok napake precej velik: 600 amperov!

Predvidevamo, da so bile tri od teh baterij priključene neposredno vzporedno med seboj:

To mrežo vzporedno priključenih akumulatorjev zmanjšajte v enakovredno vezje Thévenin ali Norton, nato pa v primeru neposrednega kratkega stika znova izračunajte tok napake, ki je na voljo pri sponkah akumulatorja tri baterije.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Jaz kriv = 1800 amperov

Nadaljnje vprašanje: pojasnite, kakšen praktični pomen ima to vprašanje za vzporedno povezane akumulatorje in kako teoretične Théveninove ali Nortonove teorije lažje pojasnijo nekemu drugemu pojmu. Katere varnostne težave lahko povzroči vzporedna povezava velikih baterij, kot so ti "skriti beležki"> Opombe:

Vprašajte svoje učence, ali so uporabili Théveninov teorem ali Nortonov izrek, da bi rešili napako. Ali študentje predstavijo analizo na dva načina, da vidite, kateri je najlažje razumeti.

Vprašanje 9

Zdi se, da ima to težko testno vezje baterij problem. Namesto zaprtja voltmetra, ko je preskusno stikalo zaprto, ostaja stabilno ne glede na stikalno stanje. To se zgodi tudi, če je testna baterija znana kot šibka:

Druge ugotovitve problema vključujejo dejstvo, da nastavitev reostata ne kaže nobene razlike v indikaciji voltmetra in da se pri pritisku stikala ne prižge motor hladilnega ventilatorja.

Ugotovite morebitne napake v tem vezju, ki bi lahko pomenile simptome, navedene tukaj. Prav tako pojasnite, zakaj bi vsaka od vaših napak povzročila opazne simptome.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Možne napake vključujejo zdrobljene žice ali odprte povezave na naslednjih točkah vezja (označeno z "X"):

Opomba: obstaja še ena možnost napake, ki je tukaj ni navedena!

Opombe:

Pogovarjajte se o tem preprostem krogu s svojimi učenci in jim sprašujte, kako so diagnosticirali težavo in kakšne morebitne napake bi lahko odgovorile na to. Spodbujajte jih, naj raziščejo več kot eno možnost v svojih diagnozah!

Če se učenec zgodi, da vpraša, kaj je hladilni ventilator tam, jim povejte, da je tam, da se ohladi na reostat, ko je v uporabi.

Vprašanje 10

Nekatere blagovne znamke suhih celic so opremljene z vgrajenim indikatorjem polnjenja v obliki termičnega traku na eni strani. Stiskanje dveh bele pike zapre vezje, ki segreje trak in nakazuje polnjenje baterije s spremembo barve.

Primerjajte natančnost indikatorja napolnjenosti tega splošnega modela z uporabo voltmetra za merjenje napetosti akumulatorja na odprtem krogu. Katera metoda merjenja je natančnejša oznaka napolnjenosti baterije in zakaj "# 10"> Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Indikator polnjenja s termičnim trakom je dejansko bolj natančen prikaz polnjenja akumulatorja kot napetostni preskus na odprtem krogu.

Izziv: če takega "indikatorja napolnjenosti" na strani baterije ni, kako lahko natančno ocenite polnjenje baterije?

Opombe:

To vprašanje je praktično, ker sem videl študente, da merijo napetost odprtega krogotoka na akumulatorju in jo razglasijo za "dobro", ko je resnično mimo dobe koristnosti. To ne pomeni, da je navaden voltmeter neuporaben za določanje polnjenja akumulatorja. Očitno, če napetostni preskus na odprtem krogu povzroči nenormalno nizko napetost, vemo, da je baterija mrtva. Vprašanje je, pod kakšnimi pogoji je "dobro" merjenje napetosti zanesljiv kazalnik ustreznega polnjenja akumulatorja?

Vprašanje 11

Kaj to pomeni, če baterija ali banka baterij prejmejo plavajočo polnjenje? Kaj to pomeni, če akumulator ali baterijska baterija prejme izravnalno dajatev?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

"Plavajoča" polnitev je zelo nizka hitrost polnjenja, kar zadostuje za vzdrževanje stanja polne obremenitve kljub normalnim nihanjem obremenitve na napajalnem vodilu. "Izenačevalna" polnitev je stanje prekomerne napetosti, ki se naredi za izenačitev kemije v vseh celicah baterije.

Naslednje vprašanje: Kvalitativno gledano, pri kakšni napetosti bi bilo treba napajanje nastaviti tako, da bi "plavalo" akumulatorsko banko, v nasprotju s tem, da bi "izenačili" akumulatorsko baterijo?

Opombe:

Pomembno je, da lahko identificiramo te vrste strategij polnjenja, saj je veliko baterijskih sistemov s samodejnimi polnilniki zasnovanih tako, da se lahko napolnijo na določen način ali imajo možnost preklopa med različnimi načini polnjenja. Če ne boste pravilno napolnili baterije ali akumulatorja, boste zmanjšali učinkovitost in / ali zmanjšali življenjsko dobo.

Vprašanje 12

Pomembna enačba pri napovedovanju kapacitete svinčeve celice se imenuje Peukertova formula :

I n t = C

Kje,

I = Tok napajanja, v ojačevalnikih

n = Konstanta, zlasti v celico (običajno med 1, 1 in 1, 8)

t = čas praznjenja

C = Konstantna, zlasti na baterijo (spreminja se z zmogljivostjo amp-ur)

Pojasnite, kako se formula Peukert nanaša na preprostejšo formulo amp-ur.

Izračunajte tudi čas praznjenja akumulatorja z vrednostjo n 1, 2 in vrednostjo C 200, glede na tok praznjenja 25 amperov.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Formula "amp-čas" je linearna, medtem ko formula Peukerta ni (vsaj za vrednosti n ni enaka enotnosti).

Čas praznjenja za primer težave je 4, 2 ure.

Opombe:

Povprašajte enega od vaših učencev, da napišete Peukertovo enačbo na tablo pred razredom, skupaj s standardno amp-časovno formulo. Gledano vzporedno, obstaja le ena razlika med dvema enačbama in je eksponent n.

Vprašanje 13

Baterija ima oglaševano kapaciteto 600 amp-ur, vzeta iz testov, opravljenih v 8-urnem obdobju (kjer je zmogljivost v amp-urah = It). V skladu s formulo Peukertta, katera stopnja tekočega praznjenja bo povzročila, da se baterija polni v 3 urah (prevzame n vrednost 1, 35)?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

155 ojačevalcev

Opombe:

Vprašajte svoje učence, da izračunajo količino toka, ki jo predvideva "enostavna" amp-ura enačba za čas praznjenja 3 ure. Pri ocenjevanju vaših študentov, ki je bolj realistična napoved, Peukertova formula ali formula amp-hour (It)?

Vprašanje 14

Pogosto ponavljajoče se trditev je, da se svinčeve akumulatorje samorazkladajo z večjo hitrostjo, medtem ko sedijo na betonskem dnu, kot če so nameščeni v avtomobilu ali na polici ali na drugem kraju, kjer ni neposrednega stika z betonska površina. Ali je ta trditev resnična ali ne?

Oblikujte poskus, s katerim preverite verodostojnost te trditve in ga oblikujte tako, da en primer napačne baterije ne preoblikuje rezultatov preskusa.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

To je zabavna tema za razpravo! Naredite svoje raziskave in pridi v razpravo, pripravljeno z idejami o tem, kako testirati to trditev.

Opombe:

To trditev sem slišal veliko, večkrat, vendar še nisem bil v takem položaju, kjer bi ga sam lahko preizkusil. Tudi če bi ga testiral, še vedno ne bi dal odgovor! Obstaja veliko praktičnih vprašanj, ki jih je treba upoštevati pri namestitvi in ​​preskušanju baterij za samopraznitev. To vprašanje predstavlja odlično priložnost za razpravo o znanstveni metodi s svojimi učenci, vključno z načeli dvojno slepih testiranj, testnih in kontrolnih skupin ter statistično korelacijo.

  • ← Prejšnji delovni list

  • Delovni listi

  • Naslednji delovni list →