Гальванический элемент. Устройство батарейки и её работа. Батарейка на схеме

Постоянные конденсаторы

В принципиальных электрических схемах широко используются графические обозначения конденсаторов с постоянной емкостью. Они изображаются в виде двух параллельных отрезков и выводов из середины каждого из них. Возле значка проставляется буква С, после нее – порядковый номер элемента и с небольшим интервалом – числовое обозначение номинальной емкости.

При использовании в схеме конденсатора с ориентировочной емкостью, вместо его порядкового номера наносится звездочка. Значение номинального напряжения указывается лишь для цепей с высоким напряжением. Это касается всех конденсаторов, кроме электролитических. Цифровой символ напряжения проставляется после обозначения емкости.

Соединение многих электролитических конденсаторов требует соблюдения полярности. На схемах для обозначения положительной обкладки используется значок «+» либо узкий прямоугольник. При отсутствии полярности узкими прямоугольниками помечаются обе обкладки.

Выбор номинала резистора

Выбор номинала резистора должен быть сделан с осторожностью, чтобы вдруг не перезарядить аккумулятор. Чтобы выяснить, с каким номиналом надо использовать резистор, необходимо в первую очередь рассмотреть источник питания

Когда вы работаете с нестабилизированным источником питания, выходное напряжение не неизменно. Когда схема, которая питается от него, выключается или отключается, напряжение на выходных клеммах источника увеличивается. Это напряжение холостого хода может достигать значения в полтора раза выше, чем то напряжение, которое указано на корпусе блока питания. Чтобы проверить это, возьмите мультиметр и измерьте напряжение на выходных клеммах источника питания, когда к нему ничего не подключено. Это и будет максимальное напряжение источника питания.

NiMH аккумулятор может безопасно заряжаться при токе заряда C/10, или одна десятая емкости аккумулятора в час. Однако прикладывание тока такой же величины после того, как аккумулятор был полностью заряжен, может привести к его повреждению. Если предполагается, что аккумулятор будет непрерывно заряжаться в течение неопределенного периода времени (как, например, в аккумуляторной системе резервного питания), то ток заряда должен быть очень низким. В идеале, ток заряда должен быть равен C/300 или еще меньше.

В моем случае, я буду использовать аккумуляторный отсек размера AA с аккумуляторами емкостью 2500 мАч. В целях безопасности мне нужен ток заряда 8 мА или меньше. Исходя из этого, можно рассчитать, резистор какого номинала нам нужен.

Чтобы рассчитать необходимое сопротивление вашего резистора, начните с определения напряжения холостого хода источника питания, затем вычтите из него напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи. Это даст вам напряжение на резисторе. Чтобы определить сопротивление, разделите разность напряжений на значение максимального тока. В моем случае, напряжение холостого хода источника питания равно 9В, а напряжение на аккумуляторной батарее равно около 6В. Это дает разность напряжений 3В. Деление этих 3 вольт на ток 0,008 ампер дает значение сопротивления 375 Ом. Поэтому номинал нашего резистора должен быть не менее 375 Ом. Для дополнительной безопасности я использовал резистор 1 кОм. Однако имейте в виду, что использование резистора с большим сопротивлением значительно замедлит заряд аккумулятора. Но это не проблема, если система резервного питания используется очень редко.

Резервный аккумуляторный источник питания

При использовании данной схемы резервного питания вы можете подключить к ней ваш блок питания через разъем питания «папа». Этот разъем подключен к схеме резервного питания от аккумулятора. Тогда на выходе схемы резервного питания устанавливается разъем «мама», в который может быть подключено электронное устройство, которое вы хотите запитать. Этот простой встраиваемый дизайн избавит вас от необходимости модифицировать источник питания или ваше устройство.

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять
комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

Схема подключения батарей отопления и ее взаимосвязь с типом отопительной системы

Существуют три основных способа прокладки магистральных трубопроводов, обеспечивающих работу системы отопления – их выбор в большинстве случаев обусловлен размерами системы отопления. Рассмотрим их подробнее и разберемся, к какой из них лучше подходит та или иная схема обвязки отопительных приборов.

  1. Система отопления со стояками – это идеальный вариант для отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Благодаря законам природы горячая вода поднимается вверх (например, на чердак здания) и оттуда под действием силы гравитации опускается вниз по стоякам, где и собирается в обратный трубопровод, по которому возвращается к котлу на очередной цикл подогрева. Для такой системы отопления наилучшими вариантами считается боковое или диагональное подключение батарей. Естественно, лучше выбрать диагональный вариант, но он не всегда уместен. К примеру, если строение имеет несколько этажей – при такой схеме получается смещение стояка, а возврат его в исходную точку затрудняет естественный ток теплоносителя. Так что в такой комбинации диагональное подключение возможно только в одноэтажных строениях. О нижнем подключении батарей в такие системы не может быть и речи.

  2. Двухтрубное подключение радиаторов отопления. Это, можно сказать, стандартная схема подключения радиаторов отопления для одноярусных отопительных систем – она широко распространена как в одноэтажных частных строениях, так и в многоэтажных постройках. Такая схема представляет собой два магистральных трубопровода, один из которых отвечает за подачу теплоносителя в батарею, а другой за отвод охлажденной жидкости. Преимуществ у такой системы хоть отбавляй – она прекрасно регулируется отсекающими кранами, легко совмещается со стояковой системой и способна обеспечивать подачу теплоносителя на довольно большие расстояния. Одна ветвь подобного трубопровода может достигать 50м. Для такой системы наиболее подходящим вариантом подсоединения батарей является и нижняя схема обвязки, и диагональная. Обе схемы работают отлично, и выбор между ними зависит не от типа системы, а от виды используемых радиаторов. К примеру, если планируется установка секционных батарей, то лучше смонтировать диагональную схему подключения. Ну а для конвекторов оптимальным решением будет схема с нижними подводками.

В общем, подводя итоги всему вышесказанному, можно сказать только одно – вопрос, как правильно подключить радиаторы отопления, однозначно решить нельзя. Не существует универсального решения – выбирать нужно исходя из обстоятельств, как говорится, по месту.

Боковое подключение радиаторов отопления фото

И в заключение остается добавить лишь одно – зачастую при монтаже отопительных систем применяется так называемая комбинированная схема подключения радиаторов отопления. В основном они используются для теплоснабжения двух-, трех- и более этажных строений. В определенном месте дома прокладываются центральные стояки, проходящие сквозь все этажи дома – впоследствии от них запитывается каждый этаж в отдельности. Устанавливается распределительная гребенка (коллектор), к ней может подсоединяться несколько отдельных веток, в каждой из которых может использоваться своя определенная схема подключения радиаторов (какая именно из систем, описанных выше, определяется расчетами).

Автор статьи Александр Куликов

ПИ или ИБП

В наши дни компьютерный импульсный блок питания (ИБП) может оказаться доступнее трансформатора на железе; вдруг он просто в хламе валяется. ИБП часто переделывают в лабораторные БП, но, вообще говоря, это плохой вариант. Выходное напряжение по каналу +12 В удается задрать максимум до 16-17 В, чего для конструкторско-исследовательских целей маловато. А уровень импульсных помех на выходе тогда, мягко говоря, великоват. Как налаживать УМЗЧ с собственными шумами в –66 дБ (что еще очень скромненько), если по питанию «шерсти прет» на –44 дБ или хуже того? Но вот зарядка для аккумулятора автомобиля на 60 А/ч из ИБП получается отличная, и отдельную защиту городить не надо, все уже есть. Переделывают ИБП в авто ЗУ в целом след. образом:

  1. Удаляют выходные провода кроме желтых (+12 В), черных (общий, масса, GND) и зеленого провода логического включения PC ON;
  2. Провод PC ON закорачивают на массу (соединяют с любым из черных);
  3. Ставят механический выключатель сети, если нет штатного сзади;
  4. По схеме или руководствуясь собственным опытом, ищут в обвязке стабилизатора +12 В резистор в цепи обратной связи Rcs;
  5. Заменяют его потенциометром на 10 кОм Rн;
  6. Вращая движок Rн, устанавливают в канале +12 В напряжение +14,4 В;
  7. Замеряют полученное значение Rн и вместо Rcs впаивают постоянный резистор ближайшего номинала из стандартного ряда, допуск на разброс до 2%;
  8. По возможности встраивают в ИБП универсальный указатель напряжения и тока (см. далее) для контроля заряда, питание его – от цепи заряда или +5 В (красный провод);
  9. Сводят желтые и черные провода в отдельные жгуты, надежно присоединяют к ним токовые шланги с зажимами для подключения к АКБ – зарядка готова!

Переменные резисторы

Начинающие радиолюбители нередко путают переменный резистор с конденсатором переменной емкости, поскольку внешне они очень похожи друг на друга. Тем не менее, у них совершенно разные функции, а также имеются существенные отличия в отображении на принципиальных схемах.

В конструкцию переменного резистора входит ползунок, вращающийся по резистивной поверхности. Его основной функцией является подстройка параметров, заключающаяся в изменении внутреннего сопротивления до нужного значения. На этом принципе основана работа регулятора звука в аудиотехнике и других аналогичных устройствах. Все регулировки осуществляются за счет плавного изменения напряжения и тока в электронных устройствах.

Основным параметром переменного резистора является сопротивление, способное изменяться в определенных пределах. Кроме того, он обладает установленной мощностью, которую должен выдерживать. Этими качествами обладают все типы резисторов.

На отечественных принципиальных схемах элементы переменного типа обозначаются в виде прямоугольника, на котором отмечены два основных и один дополнительный вывод, располагающийся вертикально или проходящих сквозь значок по диагонали.

На зарубежных схемах прямоугольник заменен изогнутой линией с обозначением дополнительного вывода. Рядом с обозначением ставится английская буква R с порядковым номером того или иного элемента. Рядом проставляется значение номинального сопротивления.

Буквенное обозначение узо на электрических схемах

Любому элементу на электрических схемах присваивается не только графическое обозначение, но и буквенное с указанием позиционного номера. Такой стандарт регулируется ГОСТ 2.710-81 «Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах» и обязателен для применения ко всем элементам в электрических схемах.

Так, например, согласно ГОСТ 2.710-81 автоматические выключатели принято обозначать путем специальногобуквенно-цифрового позиционного обозначения таким образом: QF1, QF2, QF3 и т.д. Рубильники (разъединители) обозначаются как QS1, QS2, QS3 и т.д. Предохранители на схемах обозначаются как FU с соответствующим порядковым номером.

Аналогично, как и с графическими обозначениями, в ГОСТ 2.710-81 нет конкретных данных, как выполнять буквенно-цифровое обозначение УЗО и дифференциальных автоматов на схемах.

Как быть в таком случае? В этом случае многие мастера используют два варианта обозначений.

Первый вариант воспользоваться самым удобным буквенно-цифровым обозначением Q1 (для УЗО) и QF1 (для АВДТ), которые обозначают функции выключателей и указывают на порядковый номер аппарата, находящегося в схеме.

То есть кодировка буквы Q означает – «выключатель или рубильник в силовых цепях», что вполне может быть применима к обозначению УЗО.

Кодовая комбинация QF расшифровывается как Q – «выключатель или рубильник в силовых цепях», F – «защитный», что вполне может быть применима не только к обычным автоматам, но и к диф.автоматам.

Второй вариант это использовать буквенно-цифровую комбинацию Q1D — для УЗО и комбинацию QF1D — для дифференциального автомата. По приложению 2 таблицы 1 ГОСТ 2.710 функциональное значение буквы D означает – «дифференцирующий».

Я очень часто встречал на реальных схемах такое обозначение QD1 – для устройств защитного отключения, QFD1 – для дифференциальных автоматов.

Какие можно сделать выводы из вышеописанного?

Ввиду того что обозначение УЗО и дифференциальных автоматов по ГОСТ отсутствует, информация рассмотренная в данной статье, не относится к нормативным документам обязательным для исполнения, а является всего лишь РЕКОМЕНДАЦИЕЙ. Каждый проектировщик может изображать на схемах эти элементы по своему усмотрению. Для этого нужно всего лишь привести условно графические обозначения (УГО) элементов, их расшифровку и пояснения к схеме. Все эти действия предусматриваются в ГОСТ 2.702-2011.

Как обозначается узо на однолинейной схеме — пример реального проекта

Как говорится в известной пословице «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», поэтому давайте рассмотрим на реальном примере.

Предположим, что перед нами находится однолинейная схема электроснабжения квартиры. Из всех этих графических обозначение можно выделить следующее:

Вводное устройство защитного отключения расположено сразу после счетчика. Кстати как вы могли заметить буквенное обозначение УЗО – QD. Еще один пример как обозначается узо:

Заметьте, что на схеме помимо УГО элементов также наносится их маркировка, то есть: тип устройства по роду тока (А, АС), номинальный ток, дифференциальный ток утечки, количество полюсов. Далее переходим к УГО и маркировке дифференциальных автоматов:

Розеточные линии на схеме подключаются через диф.автоматы. Буквенное обозначение дифавтомата на схеме QFD1, QFD2, QFD3 и т.д.

Еще один пример как обозначаются диф.автоматы на однолинейной схеме магазина.

Составляющие принудительного характера

Для расчета системы отопления принудительного характера будут использоваться следующие символы:

  • «СТ» – водяной стояк ОС;
  • «ГСТ» – основной водяной стояк ОС;
  • «ГВ» – ветвь горизонтальная;
  • «К» – компенсатор.

Отопительную систему в целом будем называть «ОС».

Схемы представляют нам отопительную систему с вышеперечисленными маркировками. На плане ОС изображены точками.

Их диаметр около 2 мм. Отопительные системы в разрезе, ее чертежи или схемы воспроизводятся в следующих масштабах:

  1. Вентиляционно-отопительные установки
    1. Схема-размещение, план – 1 к 400, 1 к 800
    2. Разрезы и планы – 1 к 50, 1 к 100;
  2. Вентиляционное сообщение и ОС:
    1. Разрезы и планы – 1 к 100, 1 к 200
    2. Фрагменты разрезов и планов – 1 к 50, 1 к 100;
    3. Узлы системы – 1 к 20, 1 к 50;
    4. Схемы – 1 к 100, 1 к 200;

Принципиальная схема отопления

При проектировании вышеперечисленных данных детально, используются масштабы – 1 к 2, 1 к 5, 1 к 10. ОС не проектируются отдельно. Точнее отдельное их изображение не встречается. Чаще всего один чертеж, схема совмещают в себе изображение системы отопления, вентиляционной системы и системы кондиционирования воздуха в помещении.

Графические обозначения в электрических схемах

В части графических обозначений в электрических схемах ГОСТ 2.702-2011 ссылается на три других ГОСТ:

  • ГОСТ 2.709-89 «ЕСКД. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах».
  • ГОСТ 2.721-74 «ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения»
  • ГОСТ 2.755-87 «ЕСКД. Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения».

Условные графические обозначения (УГО) автоматов, рубильников, контакторов, тепловых реле и прочего коммутационного оборудования, которое используется в однолинейных схемах электрических щитов, определены в ГОСТ 2.755-87.

Однако, обозначение УЗО и дифавтоматов в ГОСТ отсутствует. Думаю, в скором времени он будет перевыпущен и обозначение УЗО будет добавлено. А пока, каждый проектировщик изображает УЗО по собственному вкусу, тем более, что ГОСТ 2.702-2011 это предусматривает. Достаточно привести обозначение УГО и его расшифровку в пояснениях к схеме.

Дополнительно к ГОСТ 2.755-87 для полноты схемы понадобится использование изображений из ГОСТ 2.721-74 (в основном для вторичных цепей).

Все обозначения коммутационных аппаратов построены на четырех базовых изображениях:

с использованием девяти функциональных признаков:

Наименование Изображение
1. Функция контактора
2. Функция выключателя
3. Функция разъединителя
4. Функция выключателя-разъединителя
5. Автоматическое срабатывание
6. Функция путевого или концевого выключателя
7. Самовозврат
8. Отсутствие самовозврата
9. Дугогашение
Примечание: Обозначения, приведенные в пп. 1 — 4, 7 — 9, помещают на неподвижных контактах, а обозначения в пп. 5 и 6 — на подвижных контактах.

Основные условные графические обозначения, используемые в однолинейных схемах электрических щитов:

Наименование Изображение
Автоматический выключатель (автомат)
Выключатель нагрузки (рубильник)
Контакт контактора
Тепловое реле
УЗО
Дифференциальный автомат
Предохранитель
Автоматический выключатель для защиты двигателя (автомат со встроенным тепловым реле)
Выключатель нагрузки с предохранителем (рубильник с предохранителем)
Трансформатор тока
Трансформатор напряжения
Счетчик электрической энергии
Частотный преобразователь
Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления автоматически
Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством вторичного нажатия кнопки
Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством вытягивания кнопки
Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством отдельного привода (например, нажатия кнопки-сброс)
Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании
Контакт замыкающий с замедлением, действующим при возврате
Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании и возврате
Контакт размыкающий с замедлением, действующим при срабатывании  
 Контакт размыкающий с замедлением, действующим при возврате  
 Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании и возврате
Катушка контактора, общее обозначение катушки реле
Катушка импульсного реле
Катушка фотореле
Катушка реле времени
Мотор-привод
Лампа осветительная, световая индикация (лампочка)
Нагревательный элемент
Разъемное соединение (розетка):гнездоштырь
Разрядник
Ограничитель перенапряжения (ОПН), варистор
Разборное соединение (клемма)
Амперметр
Вольтметр
Ваттметр
Частотометр

Обозначения проводов, шин в электрических щитах определяется ГОСТ 2.721-74.

Наименование Изображение
Линия электрической связи, провода, кабели, шины, линия групповой связи
Защитный проводник (PE) допускается изображать штрихпунктирной линией
Графическое разветвление (слияние) линий групповой связи
Пересечение линий электрической связи, линий групповой связи электрически не соединенных проводов, кабелей, шин, электрически не соединенных
Линия электрической связи с одним ответвлением
Линия электрической связи с двумя ответвлениями
Шина (если необходимо графически отделить от изображения линии электрической связи)
Ответвление шины
Шины, графически пересекающиеся и электрически не соединенные
Отводы (отпайки) от шины

Гальванический элемент. Устройство батарейки и её работа.

Тема: Как устроена и работает обычная батарейка, гальванический элемент.

В отличие от электростанций, гальванический элемент или привычней говоря — батарейка, огромную мощность не способна дать нам, но без неё невозможно обойтись в тех случаях, когда обычная сеть не доступна либо не целесообразна, так например электронные наручные часы или карманный радиоприёмник. Гальванический элемент — это источник электричества, который основан на химическом взаимодействии некоторых веществ между собой. Он был впервые придуман известным учёным Алессандро Вольта. И так давайте посмотрим, как же на самом деле всё происходит, и разберём устройство батарейки.

Представим, у нас есть стеклянный сосуд, а в него налита серная кислота и опущен цинковый стержень. Поскольку на поверхности пластины находятся положительно заряженные атомы цинка, то в растворе вокруг стержня собираются отрицательные ионы раствора, а положительные ионы раствора выталкиваются в не эту область. Притяжение раствора отрывает ионы цинка, и они становятся уже частью этого раствора. В результате цинковый стержень становится отрицательно заряженным, а раствор положительно. Вот и получили разность потенциалов. И так что получается? При соприкосновении металла и раствора на границе возникает электрическое поле. В момент образования этого поля и происходит непосредственно само превращение химической энергии в электрическую.Что даёт нам возможность её использовать.

Теперь вернёмся к понятию гальванический элемент и устройство батарейки. Мы выяснили, что для преобразования химической энергии в электрическую, необходимо наличие двух разнородных проводника с электронной проводимостью и раствор с ионной проводимостью.

Элемент Вольта состоит из двух разных пластин меди и цинка, опущенных в слабый раствор серной кислоты. Медная пластина становится плюсом, а цинковая, минусом, с разность потенциала этого элемента в 1 вольт. Нужно заметить, что это вырабатываемое в итоге ЭДС, полностью зависит только от материала и от самих химических процессов внутри.

Подсоединив гальванический элемент к обычной лампочке, мы увидим  что внутри электроны с цинка начнут переходить на медь, тем самым нарушая равновесие. В итоге на медной пластине начнет, выделятся газообразный водород. Это образование газа весьма негативно влияет на дальнейшую работу элемента, не давая ионам водорода заряжаться, поскольку собой они делают барьер между границей меди и раствора. И это поляризация.

Для борьбы с этим недостатком было придумано иное устройство батарейки. Он получил название — элемент Лекланше. В сосуде с раствором нашатыря, разбавленного водой помещены цинковый стержень и графитовый, для борьбы с поляризацией, графитовый стержень вокруг себя имеет слой двуокиси марганца, назначение которого сводится как раз для поглощения нежелательного газа.

Таким образом гальванический элемент становится намного эффективнее. Именно на таком принципе и делаются большинство батареек, которыми мы с Вами пользуемся. Разница заключается в том, что в различных видах производимых батареек, отличие только в используемых веществах и материалах. Кстати именно эта разница и даёт определённые параметры и характеристики гальваническим элементам. Например, одни могут терять свой заряд постепенно и при этом ЭДС, так же будет, понижаться, а другие батарейки более равномерно отдают энергию и лишь в конце резко теряют заряд.

В настоящее время существует множество различных типов гальванических элементов, к примеру: Марганцево — цинковый, Марганцево — оловянный, Марганцево — магниевый, Свинцово — цинковый, Свинцово — кадмиевый, Свинцово — хлорный, Хром — цинковый, Окисно — ртутно-оловянный, Ртутно — цинковый, Ртутно — кадмиевый и т.д. Кроме внутреннего состава, батарейки также отличаются размерам и, следовательно, ёмкостью заряда.

Не стоит путать гальванический элемент и батарейку с аккумуляторной батареей, в ней совсем иной принцип работы, о котором мы обязательно поговорим в подходящей теме. Ну, а с этой, в общих чертах, думаю разобрались. На этом закончу тему, гальванический элемент, устройство и работа батарейки.

P.S. Сколько полезного может сделать эта карманная электростанция, под названием батарейка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector