baterias - principios

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Baterias Tipos, Vantagens e Principios de funcionamento

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Pilhas e bateriasUma pilha ou bateria um dispositivo que transforma energia qumica em energia elctrica. Os termos so usados indistintamente, no entanto, Pilha constituda por dois nicos elctrodos, Bateria um conjunto de pilhas agrupadas em srie ou paralelo. A pilha tem trs partes: os elctrodos, o electrlito e o recipiente. - Os elctrodos so os condutores de corrente da pilha. - O electrlito a soluo que age sobre os elctrodos. - O recipiente guarda o electrlito e suporta os elctrodos.

Existem dois tipos bsicos de pilhas.A pilha primria uma pilha na qual a reaco qumica acaba por destruir um dos elctrodos, normalmente o negativo. A pilha primria no pode ser recarregada. A pilha secundria uma pilha na qual as aces qumicas alteram os elctrodos e o electrlito. Os elctrodos e o electrlito podem ser restaurados sua condio original pela recarga da pilha. Aco Electroqumica o processo de converso de energia qumica em energia elctrica. - O nodo o elctrodo positivo de uma pilha. - O ctodo o elctrodo negativo de uma pilha.

Capacidade de uma bateriaA capacidade de uma bateria define a sua capacidade energtica e expressa em ampere-hora (1 Ah = 3600 coulombs). Se uma bateria debita um ampere (1 A) de corrente (fluxo) por uma hora, tem uma capacidade de 1 Ah. Se puder fornecer 1 A por 10 horas, sua capacidade 10 Ah.

Associao BateriasA maior parte dos aparelhos que usa pilhas necessita, quase sempre, mais uma pilha. As pilhas podem associar-se em srie e paralelo. Nas ligaes em srie a tenso aumenta, nas ligaes em paralelo a bateria pode fornecer maior corrente mas a tenso mantm-se igual a cada uma delas individualmente.

Baterias AlcalinasAs pilhas alcalinas so as usadas normalmente em lanternas, rdios, etc... Vantagens: custo baixo, so vulgares podem-se encontrar com facilidade em qualquer lugar, durabilidade e potencia elevada para seu tamanho/peso. Desvantagens: a grande maioria dos modelos comercializados no pode ser recarregada e geralmente necessria a utilizao de suportes para utilizao nos diversos dispositivos.

Baterias de ChumboAs Baterias chumbo-cido foram inventadas no Sc. XIX, tem como componentes bsicos o chumbo ou xido de chumbo e o cido sulfrico. Vantagens: custo relativamente baixo, resistncia a grandes variaes de temperatura e grande durabilidade. Desvantagens: pesada, demora bastante tempo a ser carregada, descarrega-se rapidamente, sofre uma diminuio (pequena, mas constante) de voltagem durante sua utilizao e no pode ser recarregada totalmente com tanta frequncia como os outros tipos. A sua melhor utilizao espordica, uma vez que este tipo de bateria desenhado para ser constantemente carregada e eventualmente descarregada (ex.: o tipo utilizado em automveis, sendo carregada com o motor em funcionamento e descarrega nos arrancas ou no funcionamento de dispositivos com o veiculo desligado).

Bateria de LtioA pilha de Ltio popularizou-se com o aparecimento de micro circuitos electrnicos utilizados em relgios, jogos, etc... Vantagens: destaca-se entre os demais tipos por descarregar-se muito lentamente quando armazenada carregada (em mdia 10% ao ms), e pelo tempo de recarga baixo. Entre todos os outros tipos, so as mais leves. Oferecem cerca do dobro da capacidade de uma bateria do tipo NiMH com o mesmo tamanho. O tempo de recarga tambm o mais rpido quando comparado aos demais tipos. Desvantagens: custo elevado.

Bateria Nquel-cdmio (NiCd)A bateria de nquel-cdmio (NiCd) foi inventada no Sc.XX. Vantagens: potencial energtico maior do que o da de chumbo-cido, o que faz com que seja de 20 a 50% mais leve, proporcionando um tempo de utilizao superior para o mesmo peso. No sofre queda de voltagem durante a utilizao. Desvantagens: custo mais alto do que o da de chumbo-cido, muito txica para o meio ambiente (devido ao cdmio). Alm disto, este tipo de bateria sofre mais com extremos de temperatura, descarregandose muito rapidamente em temperaturas muito baixas e no se carregando totalmente em temperaturas muito elevadas.

Bateria de Nquel Hidreto Metlico (NiMH)A bateria de nquel-metal-hidreto (NiMH) possui algumas vantagens em relao aos outros tipos: resiste a um nmero maior de cargas/descargas na sua vida til do que as de NiCad, possuindo um potencial energtico ligeiramente superior (20% em mdia); ainda em comparao com as de NiCd, possui custo apenas ligeiramente superior, tempo de recarga inferior e maior resistncia a variaes de temperatura. Tem praticamente o mesmo peso que as de NiCd. Ambientalmente mais amigvel do que a de NiCD. Desvantagem: custo superior ao das de nquel-cdmio.

Bateria de Zinco ArAs pilhas de zinco-ar so a mais recente tecnologia desenvolvida para o armazenamento de energia. Este tipo de bateria funciona extraindo o oxignio existente no ar para reagir com o zinco e produzir electricidade. Seu princpio de funcionamento semelhante ao das baterias alcalinas, que tambm possui zinco no seu interior reagindo com o oxignio para produzir energia. Porm, nestas baterias o oxignio fornecido por um componente interno (dixido de mangans), nas baterias do tipo zinco-ar , o oxignio vem da atmosfera, a bateria tem vrias aberturas. Existem dois tipos de baterias zinco-ar: as que podem ser recarregadas e as descartveis. Baterias deste tipo recarregveis (onde clulas de zinco so substitudas) so utilizadas em aplicaes como veculos elctricos movidos a bateria. A grande vantagem deste tipo de bateria sua durabilidade (tempo de descarga), muito maior do que a dos outros tipos at hoje existentes.

Baterias de GelAs baterias de gel substituem as baterias de chumbo permitindo uma vida til mais prolongada. Basicamente no tm evaporao electroltica e suas consequncias, como acontece com as baterias cidas. Existem baterias de reduzidas dimenses especialmente concebidas para aplicaes RFID. Vantagens - No tm evaporao electroltica, maior resistncia a temperatura elevadas, choque e vibrao. Desvantagens - Preo mais elevado do que as baterias de chumbo.

Mtodos de Carga BateriasBaterias e pilhas recarregveis necessitam de carga, existem vrios mtodos para carregar uma bateria

Tenso Constante:Tambm conhecido como carga em "flutuao", este mtodo aplica uma tenso constante nos plos da bateria. A corrente de carga ser determinada pelas caractersticas elctricas e qumicas da bateria em carga. Isso no recomendvel uma vez que se a bateria estiver com suas grelhas internas em curto circuito a corrente circulante pelo sistema ser elevadissima. Esse mtodo tem um inconveniente que o elevado tempo de carga, uma vez que quando mais energia a bateria absorve, menor a corrente de carga aplicada.

Tenso Constante-Limite Corrente:Mtodo semelhante ao anterior mas com a proteco de sobre-carga evitando assim problemas de correntes elevadas no sistema Corrente Constante seguido de Tenso Constante: A bateria carregada com uma corrente constante at que atinja a sua tenso de flutuao (aprox:10% acima da tenso nominal ), ao que aps, o carregador passa a actuar no modo de tenso constante, evitando assim sobrecarga e mesmo a auto-descarga.

Corrente Constante p/ Tempo Definido:Este tipo de carga aplica uma corrente controlada constante pela bateria por um perodo determinado limitando o tempo de carga Corrente Constante seguido de Tenso Corrigida: A corrente constante durante a carga at que a bateria atinja sua tenso de carga (20% acima da sua tenso nominal ) ento, o carregador comuta para a tenso de flutuao mantendo a bateria neste estado indefinidamente.

Corrente Constante seguido de Tenso Corrigida e Queda de Corrente:Idntico ao anterior, a diferena que quando atinge a tenso de carga, espera at que a corrente da bateria caia abaixo de 1% da sua capacidade nominal para que ento comute para a tenso de flutuao, o que garante uma carga mais eficiente. o mtodo que melhor carrega a bateria, sem nenhum risco de dano.

Delta de Tenso Zero ou Negativo:Aplica-se uma corrente constante pela bateria de forma a que sua tenso v subindo (absorvendo energia) ate um ponto em que a subida de tenso termina. Neste ponto, em que a tenso parou de subir, termina-se a carga sob a condio de Delta V Zero. Em alguns tipos de bateria, aps o ponto de delta de tenso zero, a tenso comea a cair produzindo uma variao de tenso para baixo, caracterizando o termino por Delta V Negativo.

Temperatura Mxima:A corrente de carga bastante elevada, limitada apenas pela temperatura da bateria. Necessita de refrigerao para que se mantenha a temperatura da bateria sempre constante no seu limite mximo

Esquemas Carregadores de BateriasCarregador de Baterias Alcalinas

Carregador baterias alcalinas, ajustes e funcionamento Este circuito foi especificamente concebido para recarregar pilhas alcalinas. A invulgar ligao do transstor em cada unidade de carga far com que oscile, em off e on, e assim transferir a carga acumulada no condensador de cada clula. O led laranja piscar de 5 vezes por segundo para uma clula 1.37V. Para uma clula totalmente descarregada pisca mais rapidamente mas a frequncia vai diminuir at que a clula fica com carga completa. Pode deixar a pilha no carregador, uma vez que a tenso se ir manter em 1.6V. Para definir a voltagem correcta tem que ligar de novo, clulas no utilizadas clulas e ajustar o potencimetro at oscilaes. Deve-se usar apenas os transstores especificados, LED cores (pode alterar as cores), zener tenso e potncia porque ir definir o final tenso em toda a clula. Dois terminais de carga de 9V tambm esto includos no circuito : vai cobrar at cerca de 9.3V e, em seguida, mantendo-o em carga: o LED verde ser desligado quando a tenso da bateria estiver prxima da tenso final de carga completa.

Carregador baterias cidasEste carregador carrega rapidamente a maior parte das baterias de chumbo. O carregador debita corrente completa at aos 150mA e imediatamente aps, uma voltagem inferior enviada at a carga estar compl