Baterii

TEST BATERII - KTÓRE NAJLEPSZE? (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Baterii

Electricitate de bază


Intrebarea 1

Dacă aș fi vrut să construiesc o mașină de găurit electrică alimentată de baterii, ar fi mai bine să folosiți baterii de celule primare sau baterii secundare celulare "# 1"> Dezvăluiți răspunsul Ascundeți răspunsul

Bateriile celulare "secundare" ar fi mai bine de utilizat pentru o aplicație cum ar fi o mașină de găurit electrice, deoarece ar fi risipă să renunțe la atât de multe baterii de celule primare la rata de "consumare" a alimentării unui astfel de dispozitiv.

Note:

Practic, punctul de vedere al acestei întrebări este de a face pe studenți să studieze diferența dintre o celulă primară și cea secundară. Încadrarea întrebării într-un context practic o face mai interesantă și implică și alte aspecte practice (economie, conservare, etc.).

intrebarea 2

Identificați câteva tipuri comune de celule "primare", precum și unele tipuri de celule "secundare" comune. Pentru fiecare dintre aceste tipuri de baterii, identificați tensiunile de ieșire standard.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Tipuri și tensiuni de celule primare:

• Carbon-zinc: 1, 5 volți
• Alcaline: 1, 5 volți
• Litiu: 1, 8 până la 3, 65 volți, în funcție de compoziția chimică exactă
• Oxid de mercur: 1, 35 până la 1, 4 volți

Tipuri de celule și tensiuni secundare:

• Acid de plumb: 2, 1 volți
• Nichel-cadmiu: 1, 2 volți
• Argint-zinc: 1, 5 volți

Următoarele întrebări: care sunt unele dintre preocupările legate de siguranță și de mediu legate de substanțele chimice utilizate în baterii, atât cele primare cât și cele secundare?

Note:

Provocați elevilor să prezinte câteva tipuri de celule, altele decât cele enumerate în secțiunea răspuns.

Notă: datele pentru tensiunile tipice de ieșire a celulelor luate din capitolul 20 din Cartea de referință a inginerului electronic, ediția a 5-a (editat de F. Mazda).

Întrebarea 3

Bateriile stochează energie sub formă de legături chimice între atomi. Când un circuit complet este conectat la bornele unei baterii, un curent începe în interiorul bateriei și în circuit. Reacțiile chimice încep în interiorul bateriei în același timp în care se formează circuitul, alimentând acest curent. Totuși, când toate substanțele chimice au fost epuizate, curentul va înceta. Asta se întâmplă atunci când o baterie "moare".

Explicați ce are loc atunci când o baterie este reîncărcată și ce dispozitiv (e) trebuie conectat la o baterie pentru ao reîncărca. Fiți cât mai concret posibil în răspunsul dvs.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Reîncărcarea este o inversare a reacțiilor chimice care au loc în timpul descărcării bateriei. Pentru ca acest lucru să apară, o sursă externă de energie trebuie să forțeze curentul înapoi prin baterie.

Note:

Este important să rețineți studenților că nu toate tipurile de baterii se pretează la reîncărcare, deși multe celule "primare" pot fi întinse într-o mică măsură prin trecerea printr-un ciclu de încărcare (curent invers).

Întrebarea 4

Desenați o diagramă schematică prezentând un generator de curent continuu care încarcă o baterie și o altă schemă care arată o descărcare a unei baterii într-o sarcină rezistivă. Asigurați-vă că includeți săgeți în desen, care arată direcția curentului de încărcare.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Următoarea întrebare nr. 1: cum trebuie comparate tensiunile acumulatorului și ale generatorului, pentru ca acumulatorul să fie curent forțat "înapoi" prin "notele ascunse"> Note:

Este foarte important pentru studenți să înțeleagă direcția curentului prin intermediul unei baterii, atât la încărcare cât și la descărcare. O perspectivă utilă pe această temă este să se gândească la bateria fie ca o sursă de energie electrică, fie că este o sarcină . În ce condiții (încărcarea sau descărcarea) este bateria jucând rolul sursei versus încărcare?

Întrebarea 5

Ce reprezintă capacitatea amp-oră a unei baterii chimice? Ce înseamnă dacă o baterie este evaluată la, de exemplu, 150 amperi?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Evaluarea amperioasă a unei baterii reprezintă o indicație aproximativă a duratei de viață utilă per încărcare.

Următoarele întrebări: de ce nu doar să ratați bateriile în termeni de ore, în loc de amperi? Din moment ce este valoarea de care suntem cel mai probabil interesați, de ce deranjez să vă referim la curent (amperi) la toate?

Note:

Deși conceptul de bază al unei evaluări a bateriei cu amperi este simplu, este important să se înțeleagă că caracteristicile reale de descărcare a acumulatorului sunt foarte neliniare și, prin urmare, abordarea simplă a "orelor de ore" poate genera predicții inexacte în ceea ce privește durata de viață a bateriei.

Întrebarea 6

Care este cea mai performantă tehnologie celulară secundară de astăzi, în ceea ce privește energia stocată pe unitate de masă?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Nu are rost să dați un răspuns aici, deoarece se va schimba pe măsură ce tehnologia acumulatorului va evolua. Cu toate acestea, în răspunsul dvs. trebuie să specificați o cifră numerică reală pentru densitatea energetică, pentru comparație cu cercetările celorlalți colegi!

Note:

Întrebări precum acest lucru sunt distractive, deoarece permit studenților să facă cercetări privind tehnologia de ultimă oră. Întrebați-i de unde au obținut informațiile necesare pentru a răspunde!

Întrebarea 7

Să presupunem că am vrut să aprind becurile într-o cabină la distanță cu energie solară, încărcând o bancă de baterii mari. Bateria bateriei trebuie să poată alimenta zece becuri de 60 de wați timp de opt ore fără a fi reîncărcată. Tensiunea sistemului este de 115 volți. Cât de mare trebuie să fie banca bateriei, în total amperi?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Sunt necesare cel puțin 41, 7 amperi de capacitate, la 115 volți.

Note:

Întrebați elevilor dvs. ce ar recomanda pentru o capacitate a băncii de baterii dacă ar fi proiectat acest sistem. Ar fi specificat exact 41, 7 amperi? De ce sau de ce nu?

Întrebarea 8

Să presupunem că o baterie cu plumb de 12 volți are o rezistență internă de 20 milliohmi (20 mΩ):

Dacă un scurt-circuit a fost plasat pe bornele acestei baterii mari, curentul de eroare ar fi destul de mare: 600 amperi!

Acum, presupunem că trei dintre aceste baterii au fost conectate direct în paralel unul cu celălalt:

Reduceți această rețea de baterii conectate în paralel fie într-un circuit Thévenin, fie într-un circuit echivalent Norton, apoi recalculați curentul de eroare disponibil la bornele "bancului" cu trei baterii în cazul unui scurtcircuit direct.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Am defect = 1800 amperi

Următoarea întrebare: explicați importanța practică a acestei întrebări pentru bateriile conectate paralel și cum teoremele lui Thévenin sau Norton fac mai ușor acest concept pentru a explica altcuiva. Ce probleme de siguranță ar putea apărea prin conectarea paralelă a bateriilor mari, cum ar fi aceste "note ascunse"> Note:

Întrebați elevii dvs. dacă au folosit Teorema lui Thévenin sau teorema lui Norton pentru a rezolva problema curentului de eroare. Obțineți studenților demonstrarea analizei în ambele moduri de a vedea care este cel mai ușor de înțeles.

Întrebarea 9

Acest circuit de testare a bateriilor grele pare să aibă o problemă. În loc de oprirea voltmetrului când comutatorul de testare este închis, acesta rămâne constant, indiferent de starea comutatorului. Acest lucru se întâmplă chiar și atunci când bateria testată este cunoscută ca fiind slabă:

Alte indicii ale problemei includ faptul că setarea reostatului nu pare să influențeze indicația voltmetrului și, de asemenea, că motorul ventilatorului de răcire nu se aprinde când este apăsat comutatorul.

Identificați posibilele defecte în acest circuit care ar putea explica simptomele enumerate aici. De asemenea, explicați de ce fiecare dintre defecțiunile propuse ar provoca simptomele observate.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Defecțiunile posibile includ fire sparte sau conexiuni deschise la următoarele puncte ale circuitului (marcate cu "X"):

Notă: există încă o posibilitate de eroare pe care nu am enumerat-o aici!

Note:

Discutați acest circuit simplu cu elevii dvs., întrebându-i cum au diagnosticat problema și ce posibile defecțiuni ar putea să o reprezinte. Încurajați-i să exploreze mai multe posibilități în diagnosticarea lor!

În cazul în care un student se întâmplă să întrebe ce este ventilatorul de răcire acolo, spune-i că este acolo pentru a oferi răcire la reostat în timpul utilizării.

Întrebarea 10

Unele mărci de baterii uscate sunt dotate cu un indicator încorporat de încărcare sub forma unei benzi termice de-a lungul unei părți. Prin apăsarea a două puncte albe se închide un circuit care încălzește banda și indică încărcarea bateriei schimbând culoarea.

Comparați acuratețea unui indicator de încărcare al acestui design general cu utilizarea unui voltmetru pentru măsurarea tensiunii bateriei în circuit deschis. Ce metodă de măsurare este o indicație mai precisă a încărcării bateriei și de ce "# 10"> Dezvăluiți răspunsul Ascundeți răspunsul

Indicatorul de încărcare a benzii termice este de fapt o indicație mai precisă a încărcării bateriei decât o testare a tensiunii în circuit deschis.

Întrebare la întrebare: în lipsa unui astfel de "indicator de încărcare" pe partea bateriei, cum ați putea efectua o evaluare exactă a încărcării bateriei?

Note:

Această întrebare este practică pentru că am văzut elevii măsurați tensiunea deschisă a unei baterii și declarați-o "bună" când este cu adevărat trecută de sfârșitul duratei sale de viață utilă. Acest lucru nu înseamnă că un voltmetru simplu este inutil pentru a determina încărcarea bateriei. Evident, dacă un test de tensiune în circuit deschis produce o tensiune anormal de mică, știm că bateria este moartă. Întrebarea este în ce condiții este o măsurare a tensiunii "bune" un indicator fiabil al încărcării adecvate a acumulatorului?

Întrebarea 11

Ce înseamnă dacă o baterie sau o baterie de baterii primesc o încărcătură plutitoare ? Ce înseamnă dacă o baterie sau o baterie de baterii primește o încărcătură egalizatoare ?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

O sarcină "plutitoare" este o rată de încărcare foarte mică, suficientă pentru a menține o stare de încărcare completă în ciuda fluctuațiilor normale de sarcină pe magistrala de alimentare. O încărcare "egalizatoare" este o stare de supraîncărcare, făcută pentru a egaliza chimia în toate celulele unei baterii.

Întrebare de urmat: din punct de vedere calitativ, la ce tensiune ar trebui să fie setată sursa de alimentare pentru a "pluti" o bancă de baterii, versus pentru a "egaliza" o baterie de baterii?

Note:

Capacitatea de a identifica aceste tipuri de strategii de încărcare este importantă, deoarece multe sisteme alimentate de la baterie cu încărcătoare automate sunt fie proiectate să se încarce într-un anumit mod, fie au capacitatea de a comuta între diferite moduri de încărcare. Neîncărcarea corectă a unei baterii sau a unei baterii de baterii va duce la scăderea performanțelor și / sau la reducerea duratei de viață.

Întrebarea 12

O ecuație importantă în prezicerea capacității unei celule plumb-acid este numită formula lui Peukert :

I n t = C

Unde,

I = curent de descărcare, în amperi

n = constantă, particulară pentru celulă (de obicei între 1, 1 și 1, 8)

t = timpul de descărcare

C = constant, în special pentru baterie (variază în funcție de capacitatea ampermetrului)

Explicați modul în care formula lui Peukert se referă la formula simplă "amp-hour".

De asemenea, calculați timpul de descărcare pentru o baterie cu o valoare n de 1, 2 și o valoare C de 200, având un curent de descărcare de 25 amperi.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Formula "ampermetru" este liniară, în timp ce formula lui Peukert nu este (cel puțin pentru valorile lui n nu egale cu unitatea).

Timpul de descărcare pentru problema de exemplu este de 4, 2 ore.

Note:

Cereți elevului să scrie ecuația lui Peukert pe tabla din fața clasei, împreună cu formula standard de amp-ore. Privite una lângă alta, există doar o diferență între cele două ecuații și este exponentul n.

Întrebarea 13

O baterie are o capacitate anunțată de 600 amperi, luată din teste efectuate pe o perioadă de 8 ore (în cazul în care capacitatea în amperi = It). Potrivit formulei lui Peukert, ce rată de descărcare curentă va duce la descărcarea completă a bateriei în 3 ore (presupunem o valoare n de 1, 35)?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

155 de amperi

Note:

Cereți elevilor să calculeze cantitatea de curent prevăzută de ecuația "simplă" amp-oră pentru un timp de descărcare de 3 ore. În estimarea elevilor dvs., care este o predicție mai realistă, formula lui Peukert sau formula amp-hour (It)?

Întrebarea 14

O afirmație repetată este că bateriile plumb cu auto-descărcare de gestiune la o viteză mai mare în timp ce stau pe o podea de beton decât atunci când sunt instalate într-un automobil sau pe un raft sau în alt loc unde nu există un contact direct cu suprafata betonului. Este aceasta afirmație adevărată sau nu?

Proiectați un experiment pentru a testa veridicitatea acestei afirmații și proiectați-o astfel încât o singură instanță a unei baterii defecte să nu deranjeze rezultatele testului.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Acesta este un subiect distractiv de discutat! Faceți-vă cercetarea și ajungeți la timpul de discuție pregătit cu idei despre cum să testați această afirmație.

Note:

Am auzit această afirmație de multe ori, dar nu am fost încă într-o poziție în care aș putea să o testez singură. Chiar dacă aș fi testat-o, încă nu aș da răspunsul! Există multe aspecte practice care trebuie abordate în configurarea și testarea bateriilor pentru auto-descărcare. Această întrebare oferă o oportunitate excelentă de a discuta cu elevii dvs. o metodă științifică, inclusiv despre principii precum grupurile de testare, test și control dublu-orb și corelarea statistică.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →