Напряжение зарядки никель кадмиевых аккумуляторов: Заряд никель-кадмиевых аккумуляторов Ni-Cd

Содержание

Заряд никель-кадмиевых аккумуляторов Ni-Cd

: Категория: Поддержка по зарядным устройствам; Опубликовано 07.05.2016 13:21; Автор: Abramova Olesya

Производители рекомендуют заряжать новые аккумуляторы медленно, в течение 16-24 часов непосредственно перед использованием. Медленная зарядка позволяет равномерно зарядить все элементы аккумулятора. Это важно потому, что каждый элемент никель-кадмиевого аккумулятора может иметь свою собственную скорость саморазряда. Кроме того, при длительном хранении электролит имеет тенденцию оседать на дно элемента, и первоначальная медленная зарядка помогает устранять сухие пятна на сепараторе. (Смотрите BU-803c: Потери электролита).

Поставляемые новые аккумуляторы на основе свинца и никеля требуют первоначального обслуживания. Оно заключается в нескольких циклах полной зарядки/разрядки, после которых аккумуляторы достигнут оптимальных значений производительности.

Эти манипуляции являются частью нормальной эксплуатации; также их можно провести не вручную, а используя возможности специального устройства — аккумуляторного анализатора. Известно, что аккумуляторным батареям необходимы 5-7 циклов зарядки/разрядки для приобретения заявленных характеристик (некоторым моделям для этого нужно около 50-100 циклов). Наилучшие свои показатели аккумулятор показывает в диапазоне 100-300 циклов, после чего его производительность начинает постепенно ухудшаться.

Большинство перезаряжаемых электрических элементов имеют в составе предохранительный клапан, который сбрасывает избыточное давление, возникающее вследствие неправильной зарядки. Клапан NiCd элементов срабатывает при давлении 1000-1400 кПа. Сброс давления не вызывает какого-либо повреждения элемента, но тем не менее, при каждом таком сбросе теряется небольшая часть электролита, и клапан может начать подтекать. Об этом будет свидетельствовать формирование на клапане налета из белого порошка. Постоянное срабатывание клапана в конечном итоге приведет к высыханию электролита, поэтому желательно не доводить аккумулятор до состояния повышенного внутреннего давления.

Аккумуляторы EverExceed

OPzS	NI-CD	OPzV

20 лет / 1500 циклов	25 лет / 2000 циклов	20 лет / 1500 циклов
для промышленного и частного применения: телекоммуникации, аварийное освещение, солнечные электростанции, системы безопасности, (UPS) источники бесперебойного питания и т.д.

Обнаружение полного заряда герметичных никелевых аккумуляторов является несколько более сложным, чем у свинцово-кислотных или литий-ионных. Недорогие зарядные устройства часто руководствуются измерением температуры для фиксации окончания быстрой зарядки, но этот метод несет в себе некоторые недостатки. Ядро элемента имеет температуру на несколько градусов большую, чем измеряемая температура внешней оболочки, и это может послужить причиной перезаряда.

Производители зарядных устройств используют температуру отсечки 50°С. Хотя любое длительное влияние температуры выше 45°С вредно для аккумулятора, кратковременное воздействие допустимо.

Продвинутые зарядные устройства в отличие от простых полагаются не на просто достижение аккумулятором некоторого порогового значения температуры, в расчет берется повышение температуры в течение всего зарядного процесса — такой метод известен как отношение дельты температуры к дельте времени, или просто dT/dt. Вместо того, чтобы ожидать значения абсолютной температуры, этот метод использует быстрое ее повышение в конце зарядки. Этот дельта температурный метод зарядки позволяет держать аккумуляторы более холодными, чем при методе фиксированной температурной отсечки, но ток зарядки должен быть достаточно сильным, чтобы вызывать фиксируемое повышение температуры. Окончание зарядки происходит при скорости повышения температуры 1°С в минуту. Если аккумулятор не может достичь этой скорости, установленная абсолютная температура отсечки 60°С принудительно прекращает зарядку.

Зарядные устройства, использующие температурные показатели, могут привести к нежелательному вредному перезаряду в случае необходимости извлечения и переподключения аккумулятора. К примеру, такая ситуация может возникнуть в транспортных средствах. Повторное подключение инициирует новый цикл зарядки, который приведет к повторному нагреву аккумулятора.

Литий-ионная электрохимическая система имеет преимущество в том, что состоянием заряда управляет напряжение. Повторное подключение полностью заряженного литий-ионного аккумулятора к зарядному устройству сразу же обнаружит пороговое напряжение полного заряда, ток упадет и зарядное устройство вскоре отключится без необходимости анализа температуры.

2. Обнаружение полного заряда с помощью напряжения

Продвинутые зарядные устройства могут прекращать зарядный процесс при определенных изменениях в напряжении аккумулятора. Этот метод обеспечивает более точное обнаружение полного заряда в сравнении с температурными методами. Зарядное устройство фиксирует некоторое падение напряжения которое происходит при достижении аккумулятором полного заряда. Этот метод называется “минус дельта ВЭ” или “дельта пик” или -dV.

“Дельта пик” является рекомендуемым методом обнаружения полного заряда для зарядных устройств, применяющих скорость заряда 0,3С и выше. Он обладает быстрым временем отклика и хорошо работает с частично или полностью заряженными аккумуляторами. При подключении полностью заряженного аккумулятора напряжение на клеммах быстро повышается, а потом резко падает, приводя к индикации полного заряда. Такая зарядка длится всего несколько минут и аккумулятор остается холодным. Зарядные устройства с методом -dV, как правило, реагируют на падение напряжения значением 5 мВ на элемент.

Для достижения надежной фиксации изменения напряжения скорость зарядки должна быть 0,5С и выше. При более медленных скоростях происходит менее рельефное падение напряжения, особенно, если элементы не соответствуют друг другу и каждый из них достигает полного заряда в разный момент времени.

Для обеспечения более надежного обнаружения полного заряда большинство зарядных устройств с -dV также используют плату детекции напряжения, которая прерывает заряд, если напряжение остается в одном значении в течение заданного времени. Такие зарядные устройства обычно также имеют функцию детекции дельта температуры, абсолютной температуры и таймер отключения.

Чем выше скорость зарядки, тем она эффективнее. При скорости 1С эффективность стандартного NiCd составляет 91 процент, а время — около часа (66 минут для 91%). При медленной зарядке эффективность падает до 71 процента, увеличивая время до 14 часов при 0,1С.

При заполнении первых 70 процентов заряда аккумулятора, КПД NiCd близок к 100 процентам. Аккумулятор поглощает почти всю энергии, тепловые потери отсутствуют. Никель-кадмиевые аккумуляторы, оптимизированные под быструю зарядку, могут быть заряжены токами, в несколько раз превышающими их емкость, без значительного выделения тепла. В действительности, только никель-кадмиевая электрохимическая система может быть подвергнута ультрабыстрой зарядке с минимальных стрессом. Элементы, оптимизированные под ультрабыструю зарядку, заряжаются до 70 процентов всего за несколько минут.

Зарядные устройства Victron Energy (Голландия)

Phoenix Charger	Skylla-i	Skylla-TG

12/24В, 16-200А	24В, 80-500А	24/48В, 30-500А
Мощные профессиональные зарядные устройства для яхт, катеров и другого вида транспорта. Предлагаются однофазные и трехфазные зарядные устройства высокой мощности. Многостадийный адаптивный заряд с возможностью ручного управления.

На рисунке 1 показана зависимость напряжения элемента, давления и температуры от степени заряда. Все идет хорошо примерно до 70 процентов заряда, после чего эффективность зарядки падает. В элементах начинает происходить газообразование, быстро повышается температура.

Некоторые зарядные устройства даже снижают скорость заряда после 70 процентов для уменьшения стресса аккумулятора.

Рисунок 1: Зарядные характеристики NiCd элемента. Эффективность зарядки высока до 70 процентов, после чего идет проседание характеристик. Никель-металл-гидридная электрохимическая система имеет схожее поведение. Эффективность зарядки подразумевает способность аккумулятора принимать заряд и имеет сходство с кулоновской эффективностью.

Никель-кадмиевые аккумуляторы с ультравысокой емкостью, как правило, нагреваются больше стандартных в случае зарядки скоростью 1С и больше, отчасти это вызвано большим внутренним сопротивлением. Применение высокого тока на начальном этапе зарядки с дальнейшим его уменьшением по мере заряда аккумулятора, является рекомендуемым методом быстрой зарядки для этих более хрупких версий. (Смотрите BU-208: Производительность циклического режима работы).

Перемежая разрядные импульсы с импульсами зарядки, можно улучшить восприимчивость к зарядке аккумуляторов на основе никеля. Такой метод называют “обратной нагрузкой”, и его использование помогает процессу рекомбинации газов, образующихся во время зарядки. Как результат, аккумулятор остается более холодным и получает более эффективный заряд в сравнении с методами обычных зарядных устройств постоянного тока. Также есть информация, что этот метод препятствует “эффекту памяти”, так как зарядка производится импульсным током. (Смотрите BU-807: Как восстановить аккумулятор на основе никеля). В то время как импульсная зарядка представляется весьма интересной в отношении никель-кадмиевой и никель-металл-гидридной электрохимической системы, для других типов систем она не применима.

После полной зарядки к NiCd аккумуляторам необходимо применить капельную подзарядку силой в 0,05-0,1С для компенсации саморазряда. Производители зарядных устройств стараются сделать силу тока как можно меньшей во избежание вредных эффектов перезаряда. Лучше всего не оставлять NiCd аккумулятор подключенным к зарядному устройству более чем на несколько дней. Лучше всего заряжать их перед самой эксплуатацией.

3. Зарядка затопленных никель-кадмиевых аккумуляторов

Затопленные NiCd аккумуляторы заряжаются постоянным напряжением значением примерно 1,55 В на элемент. Затем ток снижают до 0,1С и продолжают зарядку до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение 1,55 В на элемент. После зарядное устройство переходит в режим капельной подзарядки. Возможна зарядка и большим напряжением, но это приводит к чрезмерному газообразованию и, как следствие, истощению воды. Обнаружение полного заряда по методу “дельта пик” не используется, так как затопленный NiCd не герметичный и не поглощает газы.

Последнее обновление 2016-02-29

Зарядка аккумуляторов

Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, стакивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы может существенно снизиться.

В данной статье мы Вам расскажем о том, как нужно правильно заряжать каждый тип аккумулятора.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать постоянным током, величина которого (А) не более 10% показателя емкости батареи (А•ч). Данный способ зарядки является наиболее безопасным и уже стал традиционным. Тем не менее, многие производители сегодня стремятся указывать точный допустимый показатель для определенного аккумулятора. Как правило, данный показатель достигает 30% от показателя емкости. Важно помнить о том, что показатель напряжения 1-ой ячейки такого типа аккумулятора не должен превышать 2,3 В. То есть, при заряде батареи необходимо отслеживать напряжение Приведем пример: двенадцативольтовая батарея включает в себя шесть ячеек, следовательно, общий показатель напряжения в конце подзарядки не должен переступать порог в 13,8 В.

В случае, если емкость аккумулятора равняется 100 (А•ч), а постоянный ток подзарядки – 20 А, то спустя около шести-семи часов 90% заряда будет достигнуто. После достижения данного показателя нужно перейти на режим постоянного напряжения и по истечении 17 часов процесс зарядки будет закончен. Возникает вопрос – почему так много времени уходит на заряд? Все потому, что ток постепенно будет понижаться, а напряжение при этом медленно, но верно будет идти к показателю в 13,8 В. В итоге, аккумулятор будет безопасно заряжен и надежен и для буферной эксплуатации, и для цикличной.

Другой метод заряда свинцово-кислотных аккумуляторов позволяет достигнуть 100% емкости за короткое время (около шести часов) и подходит для цикличного режима использования.

Заключается данный способ в следующем: сила тока заряда устанавливается на 20% от емкости батареи, а напряжение фиксируется на 14,5 В.

Последние модели зарядных устройств от надежных производителей не допускают возникновения критических ситуаций при осуществлении заряда аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Никель-кадмиевый аккумулятор требует к себе очень осторожной подзарядки, поскольку нельзя допускать возникновения перезаряда. Перезаряд провоцирует образование кислорода, а использование тока при этом медленно понижается. Таким образом, заряд никель-кадмиевого аккумулятора характеризуется ростом его давления внутри корпуса. Специалисты советуют заряжать данный тип аккумулятора при температурном режиме +10 — +30 градусов по Цельсию. При таких показателях происходит поглощение выделяемого кислорода кадмиевым электродом.

Цилиндрические рулонные НК-аккумуляторы допускают заряд при быстрой скорости, ведь электроды внутри них расположены очень плотно друг к другу. При стандартном режиме заряда в течение 16 ч происходит полный заряд от 1В до 1,35В. Сила тока при этом равняется 0,1С.

Для того, чтобы увеличить скорость заряда современные НК-аккумуляторы имеют возможность использования тока постоянной величины. Но в таком случае нужен постоянный контроль во избежание перезарядов.

Как правило, никель-кадмиевые аккумуляторы заряжаются при постоянном токе величиной 0,2С-0,3С в течение трех-шести часов. При этом допускается перезаряд до 140%.

Важно отметить, что никель-кадмиевые аккумуляторы отличаются эффектом памяти, то есть обратимая потеря емкости. Именно поэтому заряжать необходимо полностью разрядившийся аккумулятор до 0%. Иначе в следствие возникнувшего «недозаряда2 аккумулятор лишается возможности отдавать полноценно заряд. Хранение НК-аккумуляторов происходит в абсолютно разряженном состоянии. В осуществлении заряда никель-кадмиевого аккумулятора применяются специальные зарядные устройства.

Никель-металл-гидридный аккумулятор

Никель-металл-гидридный аккумулятор – современная разработка, которая признана служить заменой выше описанных никель-кадмиевых аккумуляторов. При аналогичных габаритах данные аналоги отличаются большей емкостью (на 20%) и не имеют эффекта памяти. То есть, возможно осуществление дозаряда. Особенность данного типа аккумулятора заключается в том, что для заряда никель-металл-гидридного аккумулятора, хранившегося частично разряженным больше тридцати суток, его нужно полностью разрядить. При этом хранение осуществляется при неполном заряде – до 40%. Новый никель-металл-гидридный аккумулятор, который ранее не использовался, перед зарядом необходимо «потренировать». То есть, нужно осуществить полный заряд и полный разряд устройства около четырех-пяти раз. Такая «тренировка» позволит увеличить емкость аккумулятора.

Никель-металл-гидридныеаккумуляторы очень чувствительны к повышению температуры, поэтому не следует допускать их перегрева более 50 градусов по Цельсию. Заряжать данные аккумуляторы необходимо постоянным током с напряжением 1,4В-1,6В на одну ячейку. Разряженным никель-металл-гидридный аккумулятор считается при достижении напряжения 0,9В. В дальнейшем разряд характеризуется как вредный. При полноценной зарядке таких аккумуляторов начинается их сильный нагрев из-за того, что выделяемая энергия не расходуется на процесс заряда. Благодаря использованию специального температурного датчика осуществляется контроль заряда. Допустимый показатель температуры при этом не должен превышать 60 градусов по Цельсию.

Никель-цинковый аккумулятор

Номинальный показатель напряжения такого типа аккумулятора – 1,6В, ток – 0,25С. Специально предназначенное для таких аккумуляторов зарядное устройство способно за 12 часов осуществить 100%-ую зарядку. Кроме того, никель-цинковые батареи не имеют эффекта памяти. При этом заряжать аккумулятор нужно до 90%. Такая особенность позволяет увеличить число рабочих циклов и продлить период службы. Допустимая температура нагрева – 40 градусов по Цельсию.

Литий-ионный аккумулятор

Постоянный ток заряда таких аккумуляторов равняется 0,2-1С с напряжением 4-4,2В. При таких показателях заряд происходит в течение 40 минут. По истечении этого времени аккумулятор заряжают при напряжении 4,2В. При заряде током 1С 100%-ая зарядка достигается за два-три часа. При выходе напряжения за обозначенные границы (более 4,2В) потенциальные свойства батареи существенно сокращаются. Важно знать, что литий-ионные батареи ни в коем случае нельзя подвергать перезаряду, поскольку это чревато скоплением на отрицательном электроде металлического лития. На аноде, кстати, осуществляется активное выделение кислорода. В результате всего этого возникает высокая вероятность теплового разгона, роста давления в корпусе и, как следствие, разгерметизация. Наиболее целесообразным и с наименьшими рисками опасности является подзарядка, напряжение которой не превышает рекомендованное.

Современные модели ЛИ-аккумуляторов имеют схемы защиты, предназначенные для предотвращения перезаряда. Данная защита приходит в действие при достижении температуры до 900. Существуют модели, которые оснащены встроенным механическим выключателем, который реагирует на рост давления в корпусе. Но даже современные способы безопасности не умоляют возникновения чрезвычайных ситуаций. Именно поэтому к процессу зарядки стоит относиться очень осторожно. Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, сталкивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы могут существенно снизиться.

Торговая сеть «Планета Электрика» имеет в своем ассортименте широкий выбор аккумуляторов и батареек.

Методы заряда Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Источники питания и зарядные устройства

Методы заряда Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов

Существует много различных методов заряда NiCd или NiMH аккумуляторов. Но все их можно разделить на 4 основные группы:

• – стандартный заряд – заряд постоянным током, равным 1/10 от величины номинальной емкости аккумулятора, в течение примерно 15 часов.

• – быстрый заряд – заряд постоянным током, равным 1/3 от величины номинальной емкости аккумулятора в течение примерно 5 часов.

• – ускоренный или дельта V заряд – заряд с начальным током заряда, равным величине номинальной емкости аккумулятора, при котором постоянно измеряется напряжение на аккумулятора и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда примерно 1 час.

• – реверсивный заряд – импульсный метод заряда, при котором короткие импульсы разряда распределяются между длинными зарядными импульсами.

Несколько слов о терминологии. Емкость аккумулятора часто обозначается буквой “C”, и Вы часто будете видеть ссылки подобные 1/20 C или C/20. Когда говорят о разряде, равном 1/10 C, то это означает разряд током, равным десятой части от величины номинальной емкости аккумулятора.

Так например, для аккумулятора емкостью 600 мА*час это будет разряд током 600/10 = 60mA.

Теоретически аккумулятор емкостью 600 мА*час может отдавать ток 600mA в течение одного часа, 60 мА в течение 10 часов, или 6mA в течение 100 часов. Практически же, при высоких значениях тока разряда номинальная емкость никогда не достигается, а при низких токах превышается.

Аналогично при заряде аккумуляторов, значение 1/10 C означает заряд током, равным десятой части заявленной емкости аккумулятора. Медленный заряд в 1/10 C – обычно безопасен для любого аккумулятора.

Стандартный (или медленный) метод заряда

Этот метод подразумевает заряд током приблизительно равным 50 мА (для AA элементов) в течение 15 часов. При таком токе, диффузия кислорода более чем достаточна, чтобы предпринимать какие-либо меры для уменьшения тока после достижения полного заряда.

Безусловно, что в этом случае существует риск получить уменьшение напряжения при перезаряде.

Рис. 3

На графике (Рис.3) ток заряда поддерживается постоянно равным 0. 1C в течение 16 часов. Во время заряда наблюдается повышение напряжения на элементе аккумулятора. (По окончании заряда и при перезаряде напряжение начинает уменьшаться. Примеч. Переводчика.)

Следует отметить, что NiCd и NiMH аккумуляторы всегда заряжаются постоянным током, в отличие от свинцово-кислотных, которые заряжаются при постоянном напряжении.

Метод быстрого заряда.

Разновидностью медленного заряда является метод быстрого заряда, при котором используется ток заряда от 0.3 до 1.0C. В этом случае существенно важно, чтобы аккумулятор был полностью разряжен перед зарядом, так что такие зарядные устройства часто начинают заряд с цикла разряда для того, чтобы зарядить аккумулятор до его максимальной емкости.

Рис. 4

На графике (Рис.4) заряд током в 1/3 C поддерживался от 4 до 5 часов. Этот метод заряда имеет тенденцию к перегреву аккумулятора, особенно при заряде током близком к 1 C.

Метод D V заряда

Наилучший метод заряда NiCd и NiMH аккумуляторов – так называемый метод дельта V (метод измерения изменения напряжения). Если измерять напряжение на выводах элемента в течение заряда постоянным током, то можно заметить, что напряжение медленно повышается во время заряда. В точке полного заряда, напряжение на элементе будет кратковременно уменьшаться.

Величина уменьшения небольшая, примерно 10 mV на элемент для NiCd и меньше для NiMH, но явно выражена. Метод дельта V заряда почти всегда сопровождается измерением температуры, что обеспечивает дополнительный критерий оценки степени заряда аккумулятора (а для верности зарядные устройства для больших аккумуляторов высокой емкости обычно имеют кроме этого и таймеры безопасности).

Рис. 5

На графике (Рис.5) использовался ток заряда равный 1 C и после достижения полного заряда, ток заряда уменьшился до 1/30 … 1/50 C для компенсации явления саморазряда аккумулятора.

Существуют электронные схемы, разработанные специально для реализации метода дельта V заряда. Например MAX712 и 713. Реализация этого метода более дорога, чем другие, но дает хорошо воспроизводимые результаты.

Следует отметить, что в аккумуляторе с хотя бы одним плохим элементом из цепочки последовательно соединенных, метод дельта V заряда может не работать и привести к разрушению остальных элементов, поэтому необходимо быть осторожным.

Другой экономичный путь обнаружения момента полного заряда аккумулятора заключается в измерении температуры элемента. Температура элемента резко повышается при достижении полного заряда. И когда она повысится на 10° С или значительно выше окружающей среды, прекратите заряд, или перейдите в режим тонкоструйного заряда. При любом методе заряда, если применяются большие токи заряда, требуется предохранительный таймер. На всякий случай не допускайте ток заряда более, чем значение двойной емкости элемента,. (т.е. для элемента емкостью 800 мА*час, не более, чем 1600 мА*часа заряд).

NiMH аккумуляторы имеют специфические проблемы с зарядом. Величина дельта V очень мала (примерно 2mV на элемент) и ее более трудно обнаружить, чем в случае NiCd аккумуляторов.

Поэтому NiMH аккумуляторы для сотовых телефонов имеют температурные датчики в качестве резервного средства для обнаружения дельта V .

Одна из специфических проблем, связанных с зарядом по этому методу заключается в том, что при использовании в автомобилях электрические шумы и помехи маскируют обнаружение дельта V, и телефоны более склонные к управлению зарядом по температурному ограничению. Это может привести к порче аккумулятора в автомобиле, где телефон постоянно подключен (например автомобильный комплект) и многократные запуски и остановки двигателя имеет место. Каждый раз, когда зажигание выключается на несколько минут и затем включается обратно, новый цикл заряда инициируется.

Итак, какой же ток заряда следует считать правильным?

При использовании нерегулируемого зарядного устройства, которое не обеспечивает обнаружение момента наступления полного заряда любым известным способом, необходимо ограничить ток заряда. Практически все NiCd элементы могут заряжаться током C/10 (приблизительно 50 мА для AA элемента) неопределенно долго без охлаждения. При этом, естественно, не удасться избежать уменьшения напряжения после полного заряда, но и аккумулятор не испортится. Все зарядные устройства, непосредственно встроенные в телефоны, имеют электронные схемы обнаружения полного заряда.

Если хотите ускорить процесс, то заряд током величиной C/3 зарядит элементы примерно через 4 часа, и при таком токе большинство элементов лишь немного перезарядится без больших неприятностей. То есть, если Вы заканчиваете процесс заряда в течение часа после достижения полного заряда, то это – хорошо. Исключение перезаряда – вот к чему необходимо стремиться. При токе заряда более C/2 необходимо использовать только зарядные устройства с автоматическими средствами обнаружения полного заряда. При таком токе и выше, элементы аккумулятора могут быть при перезаряде легко повреждены. Те элементы, которые содержат в своем составе поглотители кислорода, могут не охлаждаться, но будут весьма горячими.

С хорошей электронной схемой управления зарядом могут быть использованы токи заряда более 1C – проблемой в этом случае становится уменьшение эффективности заряда и внутреннее нагревание от потерь на внутреннем сопротивлении. Однако, если Вы не спешите, избегайте заряд током большим, чем 1C.

Реверсивный метод заряда

В анализаторах аккумуляторов Cadex 7000 и CASP/2000L (H) используются реверсивные импульсные методы заряда, при котором короткие импульсы разряда распределяются между длинными зарядными импульсами. Считается, что такой метод заряда улучшает рекомбинацию газов, возникающих в процессе заряда, и позволяет проводить заряд большим током за меньшее время. Кроме того, восстанавливается кристаллическая структура кадмиевых анодов, устраняя тем самым «эффект памяти».

На рис.6 схематично изображена временная диаграмма реверсивного метода заряда NiCd и NiMH аккумуляторов, реализованная в анализаторе Cadex 7000. Цифрой 1 обозначен нагрузочный импульс, а цифрой 2 – зарядный.

Рис. 6

Величина обратного импульса нагрузки определяется в процентах от тока заряда в диапазоне от 5 до 12 %. Оптимальное значение 9 %. Так например, для NiCd аккумулятора емкостью 1800 мА*час, зарядный ток величиной в 1С равен 1800 мА. Тогда импульс нагрузочного тока будет равен 1800 мА * 0.09 = 162 мА. Выбирайте значение равное 5 % для NiCd емкостью 500 мА*час и менее.

Примечание переводчика:

Был проведен единичный эксперимент по измерению параметров метода реверсивного заряда NiCd и NiMH аккумуляторов емкостью 1000 мА*час.

Измерения проводились с помощью осциллографа, путем измерения параметров импульса напряжения на резисторе С5 -16В – 0.2 Ом +-1%, последовательно включенном в положительную цепь заряда аккумулятора. По результатам измерений получилось:

• длительность импульса «1» составляет ~30 мс, а период следования ~200 мс;

• амплитуды импульсов тока «1» и «2» примерно одинаковы и равны значению тока заряда.

Дополнительная информация:

Быстрый заряд NiMH аккумуляторов осуществляется постоянным током с отслеживанием момента полного заряда по моменту начала уменьшения напряжения на и (или) максимально допустимому приращению температуры. Типовые характеристики быстрого заряда NiMH аккумуляторов в зависимости от тока заряда приведены на Рис. 7. Дополнительно на рисунке приведены график изменения температуры внутри аккумулятора и изменения тока в процессе заряда.

Рис. 7. Типовые характеристики быстрого заряда NiMH аккумуляторов

Никелевые аккумуляторы в Томске

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Герметичные Ni-Cd аккумуляторы характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокими скоростями разряда и способностью действовать при низких температурах. Применяются для питания портативной аппаратуры, электроинструмента, бытовых приборов, игрушек и т.д. Это тип аккумуляторов, которые способны работать в самых жестких условиях.

Для никель-кадмиевых аккумуляторов необходим полный периодический разряд: если его не делать, на пластинах элементов формируются крупные кристаллы, значительно снижающие их емкость (так называемый «эффект памяти»).
Номинальное напряжение герметичных Ni-Cd аккумуляторов – 1,2 В.
Номинальный (стандартный) режим заряда – током 0,1С в течение 16 ч.
Номинальный режим разряда – током 0,2С до напряжения 1 В.

Сразу после зарядки никель-кадмиевые аккумуляторы могут иметь напряжение вплоть до 1,44 В., но довольно быстро оно падает и доходит до стационарных 1,2 В. Такие элементы питания способны выдерживать 1000 циклов заряд-разряд, но только при правильном режиме заряда. Преимущества Ni-Cd аккумуляторных батарей:

возможность быстрого и простого заряда, даже после длительного хранения аккумулятора;
большое количество циклов заряд/разряд: при правильной эксплуатации — более 1000 циклов;
хорошая нагрузочная способность и возможность эксплуатации при низких температурах;
продолжительные сроки хранения при любой степени заряда;
сохранение стандартной емкости при низких температурах;
диапазон рабочих температур от -40 до +60 ?C.
наибольшая приспособленность для использования в жестких условиях эксплуатации;
низкая стоимость;

Недостатки Ni-Cd аккумуляторных батарей:

относительно низкая по сравнению с другими типами аккумуляторных батарей энергетическая плотность;
присущий этим аккумуляторам эффект памяти и необходимость проведения периодических работ по его устранению;
токсичность применяемых материалов, что отрицательно сказывается на экологии, и некоторые страны ограничивают использование аккумуляторов этого типа;
относительно высокий саморазряд — после хранения необходим цикл заряда.

Современные цилиндрические Ni-Cd аккумуляторы с рулонными электродами допускают высокие разрядные токи, для некоторых типов аккумуляторов максимальный долговременный ток составляет 7-10С.

Работоспособность герметичных Ni-Cd при эксплуатации определяется постепенными изменениями, которые происходят в аккумуляторах при циклировании и приводят к неминуемому уменьшению разрядной емкости и напряжения. Температура окружающей среды является одним из самых значительных факторов внешнего воздействия, определяющим длительность работоспособного состояния герметичных аккумуляторов. На процессы старения аккумуляторов наибольшее влияние оказывает высокая температура, при которой ускоряются все химические реакции (в 2-4 раза на каждые 10 °С), в том числе и ведущие к порче аккумулятора. При низких температурах во время заряда увеличивается опасность выделения водорода. Сильное воздействие оказывает режим эксплуатации: режим и глубина разряда, режим заряда, длительность паузы между зарядом и разрядом при непрерывном циклировании, периоды эксплуатации и хранения.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Удельная емкость и энергия никель-металлогидридных аккумуляторов в 1,5-2 раза выше удельной энергии никель-кадмиевых аккумуляторов, кроме того они не содержат токсичный кадмий, что позволяет им существенно потеснить никель-кадмиевые во многих областях техники. Изготавливаются в герметичном исполнении цилиндрической, призматической и дисковой форм. Применяются для питания портативных приборов и аппаратуры, как бытового, так и промышленного назначения.
Номинальное напряжение аккумуляторов – 1,2-1,25 В.
Номинальный (стандартный) режим заряда – током 0,1С в течение 15 ч.
Номинальный режим разряда – током 0,1-0,2С до напряжения 1 В.
У Ni-MH аккумуляторов нет «эффекта памяти», свойственного Ni-Cd, однако эффекты, связанные с перезарядом, сохраняются. Уменьшение разрядного напряжения, наблюдаемое при частых и долгих перезарядах так же, как и у Ni-Cd аккумуляторов, может быть устранено при периодическом осуществлении нескольких разрядов до 1 В. Такие разряды достаточно проводить 1 раз в месяц. В зависимости от типа Ni-MH аккумуляторов, режима работы и условий эксплуатации аккумуляторы обеспечивают от 500 до 1000 разрядно-зарядных циклов при глубине разряда 80% и имеют срок службы от 3 до 5 лет.

Однако никель-металлогидридные аккумуляторы уступают никель-кадмиевым по некоторым эксплуатационным характеристикам:

Ni-MH аккумуляторы эффективно работают в более узком интервале рабочих токов.
Ni-MH аккумуляторы имеют более узкий температурный диапазон эксплуатации: большая их часть неработоспособна при температуре ниже -10 °С и выше +40 °С, хотя в отдельных сериях аккумуляторов обеспечено расширение температурных границ.
в течении заряда Ni-MH аккумуляторов выделяется больше теплоты, чем при заряде Ni-Cd аккумуляторов, поэтому в целях предупреждения перегрева батареи из Ni-MH аккумуляторов в процессе быстрого заряда и/или значительного перезаряда в них устанавливают термо-предохранители или термо-реле, которые располагают на стенке одного из аккумуляторов в центральной части батареи.
Ni-MH аккумуляторы имеют повышенный саморазряд.
опасность перегрева при заряде одного из Ni-MH аккумуляторов батареи, а также переполюсования аккумулятора с меньшей емкостью при разряде батареи, возрастает с рассогласованием параметров аккумуляторов в результате продолжительного циклирования, поэтому создание батарей более чем из 10 аккумуляторов не рекомендуется всеми производителями.
более жесткие требования к подбору аккумуляторов в батарее и контролю процесса разряда, чем в случае использования Ni-Cd аккумуляторов.

Наработка (число разрядно-зарядных циклов) и срок службы Ni-MH аккумулятора также в значительной мере определяются условиями эксплуатации. Наработка понижается с увеличением глубины и скорости разряда. Наработка зависит от скорости заряда и способа контроля его окончания. Наибольшее внимание следует уделить температурному режиму, избегать переразрядов (ниже 1В) и коротких замыканий. Рекомендуется использовать Ni-MH аккумуляторы по назначению, избегать сочетания бывших в употреблении и неиспользованных аккумуляторов, не припаивать непосредственно к аккумулятору провода или прочие части. При хранении происходит саморазряд Ni-MH аккумулятора. По прошествии месяца при комнатной температуре потеря емкости составляет 20-30%, а при дальнейшем хранении потери уменьшаются до 3-7% в месяц.

Заряд никелевых аккумуляторов

При заряде герметичного аккумулятора кроме проблемы восстановления истраченной энергии, важным является ограничение его перезаряда, поскольку процесс заряда сопровождается повышением давления внутри аккумулятора. Существенным фактором внешнего влияния на электрические характеристики аккумуляторов является температура окружающей среды. Емкость, которая может быть получена от аккумулятора при 20°С, наибольшая. Она почти не уменьшается и при разряде при более высокой температуре. Но при температуре ниже 0°С разрядная емкость уменьшается, и тем больше, чем больше разрядный ток.

Номинальным (стандартным) режимом заряда является режим, при котором аккумулятор, разряженный до 1В, заряжается током 0,1С в течение 16ч (для Ni-Mh 15ч.). Аккумуляторы могут быть заряжены при температуре от 0 до +40°С, наиболее эффективно в интервале температур от +10 до +30 °С. Ускоренный (за 4 — 5 часов) и быстрый (за 1 час) заряды возможны для Ni-MH аккумуляторов, имеющих высокоактивные электроды. При таких зарядах процесс контролируется по изменению температуры ?Т и напряжения ?U и другим параметрам. Рекомендуется также трехступенчатый способ заряда: первый этап быстрого заряда (ток до 1С), заряд со скоростью 0,1С в течение 0,5-1 ч для заключительной подзарядки, и заряд со скоростью 0,05-0,02С в качестве компенсационного подзаряда. Зарядное напряжение Uз при Iз=0,3-1С лежит в интервале 1,4-1,5В. Для исключения перезаряда аккумуляторных батарей могут применятся следующие методы контроля заряда с соответствующими датчиками, устанавливаемыми в аккумуляторные батареи или зарядные устройства:

метод прекращения заряда по абсолютной температуре Тmax.
метод прекращения заряда по скорости изменения температуры ?T/?t.
метод прекращения заряда по отрицательной дельте напряжения -?U.
метод прекращения заряда по максимальному времени заряда t.
метод прекращения заряда по максимальному давлению Pmax. (0,05-0,8 Мпа).
метод прекращения заряда по максимальному напряжению Umax.

Для Ni-MH аккумуляторов не рекомендуется заряд при постоянном напряжении, так как может произойти «тепловой выход из строя» аккумуляторов. Тепловыделение в герметичном Ni-Cd аккумуляторе зависит от уровня его заряженности. К концу заряда в стандартном режиме температура аккумулятора может взрасти на 10-15 °С. При быстром заряде разогрев больше (до 40-45 °С).

Правила эксплуатации NiCd/NiMh аккумуляторов

Старайтесь использовать только штатные зарядные устройства
При использовании неавтоматических зарядных устройств, не заряжайте аккумулятор больше времени, указанного в инструкции. Перезаряд значительно ускоряет процесс старения аккумулятора
Не оставляйте разряженный аккумулятор во включенной аппаратуре. Дальнейший бесконтрольный разряд* полностью выводит аккумулятор из строя.
Избегайте зарядки не полностью разряженного аккумулятора.
Каждые 3-4 недели производите полную разрядку* аккумулятора в аппаратуре
Соблюдайте температурный диапазон эксплуатации
Перед хранением более 1 месяца NiCd аккумулятор необходимо разрядить*. NiMh аккумулятор хранить при 30-50% уровне заряда. Храните при температуре +5°С…+20°С. Срок хранения — до 4 лет.
Каждые 6 месяцев для NiMh и 12 месяцев для NiCd хранения рекомендуется сделать не менее 3 циклов заряда-разряда в стандартном режиме.

*Примечание: Аккумулятор является полностью разряженным, когда его напряжение падает до 83% от номинального. Например, аккумулятор с номиналом 1,2В будет полностью разряжен, когда при работающей аппаратуре напряжение на нем станет равным 1 В. Обычно этот уровень напряжения совпадает с порогом отключения аппаратуры.

ВНИМАНИЕ! В процессе эксплуатации НЕ ДОПУСКАТЬ:

применения зарядных устройств, не предназначенных для заряда аккумуляторов данной химической системы
короткого замыкания между контактами аккумулятора
внешнего нагрева выше 100°С и воздействия открытого огня
любых физических повреждений корпуса аккумулятора
зарядки холодного аккумулятора (ниже 0°С)
проникновения жидкости в корпус аккумулятора.

Правила эксплуатации и зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов, как правильно заряжать никель-кадмиевые АКБ

Никель-кадмиевые аккумуляторы, как правило, используют в качестве стандартного гальванического элемента. Их удобно применять для питания электрокаров, в данном случае они выступают в качестве тягового механизма, который характеризуется надежностью. Помимо этого никель-кадмиевые аккумуляторы можно использовать на вертолетах, самолетах, а также в трамваях и троллейбусах. Батареи являются незаменимыми для питания автономного строительного оборудования, например:

дрелей;
шуруповертов;
перфораторов.

При эксплуатации данного типа АКБ следует помнить о том, им необходим полный разряд. В противном случае на пластинах возможно образование кристаллов, значительно снижающих емкость. То есть, при использовании никель-кадмиевых аккумуляторов важно не забывать об «эффекте памяти».

Определенную сложность при использовании может вызвать тот факт, что таким АКБ требуются особые условия утилизации. Традиционно их разрушают в специальных печах при достаточно высоких температурах. В таких условиях кадмий становится летучим. Соответственно, в печи должен присутствовать особый фильтр, способный улавливать токсичные вещества, образующиеся при плавке. В противном случае продукты плавления станут отравлять окружающую среду.

Как заряжать АКБ?

Номинальное напряжение заряженного аккумулятора никель-кадмиевого типа равно 1,2В или 1, 36В, а для разряженного оно составляет 1В. Данные значения являются пороговыми, об этом следует помнить при эксплуатации. Для восстановления параметров, подходящих для использования аккумулятора, необходимо на срок в 16 часов подключить зарядное устройство, которое обеспечивает ток, равный 10% от емкости АКБ. Цена такого устройства зависит от марки и модели.

Еще информация по теме

Каталог зарядных устройств для аккумуляторов по выгодным ценам. Убедитесь сами!

Russian HamRadio — Зарядное устройство для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов.

Oпубликовано множество схем устройств для зарядки никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторов. В одних упор делается на простоту, в других — на широкие эксплуатационные возможности и т. д. В предлагаемой конструкции акцент сделан на безопасность зарядки. Устройство проверяет правильность подключения аккумулятора, автоматически отключает его по окончании зарядки, прекращает зарядку при нагревании аккумулятора выше заданной температуры.
Известно, что даже алгоритм быстрой зарядки (током 1 …2С, где С — емкость аккумулятора) предполагает длительность процесса зарядки 1…5 ч [1]. Трудно представить, что все это время за процессом будет вестись наблюдение. И это притом, что именно быстрая зарядка является наиболее опасной. Даже при небольшом несоблюдении режима возможен разрыв корпуса аккумулятора со всеми вытекающими последствиями. Существенно более безопасна стандартная зарядка током 0,1 С, но она длится чересчур долго (до 14…16ч).
Описываемое устройство обеспечивает ускоренную зарядку (4…7 ч) одного Ni-Cd или Ni-MH аккумулятора емкостью от 250 до 1000 мА-ч. Широкий интервал тока зарядки отнюдь не способствует безопасности работы устройства из-за возможных ошибок пользователя при установке тока зарядки, поэтому предусмотрены различные способы

защиты аккумулятора и самого зарядного блока. В результате получилось устройство, которое может показаться излишне сложным. Однако эта сложность окупится продленным сроком службы аккумулятора и спокойствием за противопожарную обстановку в квартире.

Возможность зарядки лишь одного аккумулятора обусловлена желанием обеспечить полную и, опять же, безопасную зарядку. Из технических характеристик устройства следует отметить «мягкий» режим ускоренной зарядки, автоматическое отключение аккумулятора после окончания зарядки, защиту от неверной полярности его подключения и от перегрева, индикацию режимов, звуковое оповещение об аварийном режиме и, наконец, довольно низкое напряжение питания (от 3,5 В), что в некоторых случаях может оказаться весьма желательным.

Принципиальная схема устройства изображена на рис. 1. Его основная часть — стабилизатор тока — состоит из трех узлов: задающего стабилизатора напряжения и двух идентичных по схеме регуляторов тока. Основной регулятор (DA6.1, VT3) обеспечивает ток зарядки, равный 0,1C, и работает на протяжении всего цикла.

Второй регулятор (DA6.2, VT4) — его можно назвать форсированным — выдает ток, равный 0,ЗС, и включается, когда напряжение на аккумуляторе больше 0,6В, но не достигло 1,4 В. В это время работают оба регулятора и, будучи включенными параллельно, питают аккумулятор суммарным током 0,4С. Это и есть «мягкий» режим ускоренной зарядки. Ограничения на работу форсированного регулятора тока обусловлены следующим.

Если аккумулятор сильно разряжен (напряжение на нем Uакк < 0,6 В), заряжать его большим током небезопасно, поэтому зарядка производится током 0,1C с участием только основного регулятора тока. Когда же напряжение Uaкк достигает 1,4В, форсированный регулятор отключается, так как это напряжение близко к предельному, и дальнейшую зарядку целесообразно производить стандартным током 0,1C.

По достижении Uaкк = 1,48В отключается и основной регулятор — зарядка прекращается. При этом светодиод HL3 («Зарядка») гаснет, a HL1 («Зарядка окончена») загорается. Диоды VD1, VD2 предотвращают разрядку аккумулятора после прекращения зарядки.

Оба регулятора являются источниками тока, управляемыми напряжением. Управляющее напряжение (относительно плюсового провода питания) формируется задающим стабилизатором напряжения DA3 и регулируется переменным резистором R23 (им устанавливают необходимый ток зарядки в зависимости от емкости аккумулятора).

Особенность примененных в регуляторах тока ОУ КР1446УД1А [2] — способность работать при низких напряжениях питания (от 2,5 В при однополярном), а главное, в том, что размах входных и выходных сигналов у них практически равен сумме напряжений питания. В нашем случае DA6.1 работает с входным напряжением, равным Us — Ur25 , где Us — положительное напряжение питания, a Ur25 — падение напряжения на измерительном резисторе R25. Последнее, по сути, является «копией» управляющего напряжения (как известно, напряжения на обоих входах ОУ, охваченного ООС, совпадают с точностью до напряжения смещения нуля). Таким образом, при зарядном токе 25 мА (для аккумулятора емкостью 250 мА-ч) Ur25 = 0,2 В. Это значит, что входное напряжение может быть всего на 0,2В меньше положительного напряжения питания ОУ DA6.1. Распространенные ОУ допускают работу с входными напряжениями не более (Us- 1,5…2) В.

То же можно сказать и о выходных напряжениях. В процессе зарядки DA6.1 обеспечивает выходное напряжение, равное Us — Ur25 — Uбэ VT3, где Uбэ VT3 — прямое напряжение на эмиттерном переходе VT3 (0,6…0,8 В). Для прекращения работы регулятора тока ОУ обеспечивает напряжение, равное Us, закрывая, таким образом, транзистор.

Все сказанное выше относится и к форсированному регулятору на DA6.2. Выключаются оба регулятора транзисторами VT1 и VT2 соответственно (точнее, это делает VT1, так как открывшись, он шунтирует резисторы R21, R23, с которых подается напряжение на входы обоих ОУ).

В выключенном состоянии выходной ток регулятора не равен нулю, так как не равно нулю напряжение на резисторе R25. Тому две причины. Во-первых, отлично от нуля сопротивление канала открытого полевого транзистора VT1, поэтому и напряжение Ucи VT1 составляет несколько милливольт. Вторая причина — напряжение смещения нуля ОУ DA6.1. В результате напряжение на резисторе R25 зависит от знака напряжения смещения нуля и равно Ucи VT3 ± Ucм DA6.1. В данном случае лучше использовать ОУ КР1446УД1А, у него напряжение смещения не превышает ±3 мВ, поэтому в выключенном состоянии регулятор выдает небольшой остаточный ток 1…3мА.

Точно так же ведет себя и форсированный регулятор тока. В результате после окончания зарядки стабилизатор тока поддерживает на аккумуляторе некоторое напряжение, препятствующее его разрядке за счет саморазрядки и тока утечки через цепи устройства. Причинить аккумулятору вред столь малый ток не может. Кроме того, такая особенность обеспечивает устройству стабильность при извлечении аккумулятора и поданном входном напряжении.

Ток, задаваемый основным регулятором, равен Uper/R25, где Uper — падение напряжения на резисторах R21+R23 (без учета напряжения смещения нуля ОУ DA6.1, его входного тока и тока утечки закрытого канала VT1). Uрег зависит от напряжения стабилизации DA3 (2,5 В) и коэффициента деления делителя напряжения R21—R23 (как отмечалось, оно отсчитывается от «плюса» питания). Ток, задаваемый форсированным регулятором, определяется аналогично. Обратимся теперь ко второй части устройства, состоящей из формирователя образцовых напряжений, компараторов, в качестве которых использованы ОУ микросхем DA4, DA5, и логического узла.

Как видно из схемы, напряжение с аккумулятора подается на входы компараторов DA4.1—DA4.4 не непосредственно, а через резисторы R14, R16—R18, чтобы избежать повреждения ОУ при вставленном аккумуляторе и отключенном питании зарядного устройства. Резисторы на «образцовых» входах устраняют погрешность, вызванную входными токами ОУ (но не разностью входных токов). «Образцовый» вход ОУ DA4.3 такого резистора не имеет, так как от этого компаратора высокой точности не требуется.

Компаратор DA4.1 определяет момент отключения форсированного регулятора тока (при достижении напряжения на аккумуляторе 1,4 В), DA4.2 — момент окончания зарядки и выдает сигнал на отключение основного регулятора тока. Резистор R24, создающий положительную обратную связь, формирует небольшой (около 40 мВ) гистерезис, позволяющий избежать неустойчивого состояния компаратора после прекращения зарядки.

Компаратор DA4.3 выдает сигнал на включение форсированного регулятора тока, когда напряжение на аккумуляторе превысит 0,6В, a DA4.4 «проверяет» правильность подключения аккумулятора: при неверной полярности регуляторы тока отключаются и пьезоэлектрический звонок НА1 выдает предупреждающий звуковой сигнал. Для определения полярности использована способность ОУ КР1401УД2А работать с входными напряжениями, меньшими напряжения питания отрицательной полярности.

Важная особенность описываемого устройства — контроль температурного режима заряжаемого аккумулятора. Он осуществляется с помощью датчика температуры DA2 и ОУ DA5.1. LM335Z — интегральный стабилизатор напряжения с линейной температурной характеристикой: его выходное напряжение увеличивается на 10 мВ при повышении температуры на каждый градус Цельсия. При температуре +25°С (298 К) выходное напряжение равно 2,98В. При разогреве аккумулятора примерно до +33°С срабатывает компаратор DA5.1, зарядка прекращается, загорается светодиод HL2 («Перегрев») и раздается звуковой сигнал (такой же, как и при неправильной полярности подключения аккумулятора). Образцовые напряжения на компараторы поступают с формирователя, выполненного на DA1.

Логическое устройство на элементах микросхемы DD1 обрабатывает сигналы, поступающие с компараторов, управляет светодиодными индикаторами, звонком и регуляторами тока. Вместо К1401УД2А в устройстве можно применить микросхему К1401УД2Б, а также ее зарубежный аналог LM124. КР1446УД1А заменима микросхемой этой серии с индексом Б или В, однако при этом не исключена ситуация, когда остаточный ток (после отключения регуляторов тока) либо будет слишком большим, либо его не будет вовсе. И

то, и другое нежелательно. КР142ЕН19А можно заменить зарубежным аналогом TL431 в любом исполнении.

Кроме указанных на схеме, в устройстве допустимо использование полевых транзисторов серии КПЗ0З с другими буквенными индексами, однако их напряжение отсечки должно быть не более 3 и, желательно, не менее 0,5 В. КТ814А могут быть заменены транзисторами этой серии с индексами Б, В. Экземпляр, который будет использоваться в форсированном регуляторе тока (VT4), должен иметь статический коэффициент передачи тока базы не менее 70 при токе эмиттера 300 мА. При соблюдении этого условия возможно применение транзистора серии КТ816. КТ3107А заменимы любыми из этой серии.

Диоды КД212 — с любым буквенным индексом. Светодиоды L-53LYD (желтого цвета свечения) и L-53LID (красного) фирмы Kingbright характеризуются малым рабочим током (светотехнические параметры нормированы при токе 2 мА) и могут быть заменены аналогичными с предельно допустимым прямым током не менее 7 мА. HL3 — любой светодиод зеленого цвета свечения. Пьезоэлектрический излучатель НА1 — НРМ14АХ фирмы JL World с встроенным генератором 34 (потребляемый ток — не более 7 мА). Для установки зарядного тока (R23) рекомендуется использовать проволочный переменный резистор, например, ППЗ-40, ППЗ-41, а для установки образцовых напряжений (R3, R6, R11) — проволочные многооборотные СП5-2, СП5-3 и им подобные.

Рис.2.

Детали зарядного устройства смонтированы на печатной плате, помещенной в пластмассовый корпус. Отсек для заряжаемого аккумулятора — открытый, в качестве контактов использованы контакты того же назначения от отечественного авометра М4317. Особое внимание необходимо уделить креплению термодатчика DA2 (рис. 2, поз. 4). Микросхема LM335Z имеет пластмассовый

«транзисторный» корпус КТ-26 (ТО-92).

Его крепят плоской стороной к положительному контакту 2 аккумуляторного отсека через тонкий слой невысыхающей теплопроводящей пасты. Если между положительным выводом аккумулятора 1 и контактом 2 обеспечено низкое электрическое сопротивление, то и тепловой контакт будет хорошим. Необходимо помнить, что масса и площадь поверхности контакта и примыкающих к нему металлических частей должны быть как можно меньше.

Это обеспечит меньшую потерю тепла «по пути» от аккумулятора к датчику и, следовательно, увеличит точность определения температуры. Именно с этой целью под головки винтов 6, крепящих контакт 2 к основанию 8, подложены шайбы 7 из диэлектрика. Датчик 4 «прихвачен» к контакту отрезком провода МГТФ 5 (его концы припаяны к контакту) и по периметру корпуса залит тонким слоем эпоксидного клея. Стенка корпуса 3 служит упором, ограничивая отгиб контакта 2.

При зарядке на транзисторе VT4 выделяется мощность до 1,5 Вт, поэтому он установлен вертикально на дюралюминиевой пластине размерами 20x30x0,8 мм. На верхней стенке корпуса устройства расположены светодиоды HL1 — HL3 и переменный резистор R23, ручка управления которого снабжена круглой шкалой установки зарядного тока. В авторском варианте шкала проградуирована в значениях емкости (от 250 до 1000 мА-ч), так проще избежать ошибок в установке тока. Пьезоэлектрический звонок НА1 имеет небольшие размеры и жесткие выводы, поэтому установлен на плате без какого-либо дополнительного крепления.

Налаживание устройства начинают с калибровки термодатчика DA2. Вначале устанавливают на выводе 3 DA5.1 образцовое напряжение UT. Для этого подают на вход постоянное напряжение 4,5…5,5В, измеряют температуру Т (в градусах Кельвина) в месте установки зарядного устройства и вычисляют образцовое напряжение Uо6p = Т/100, соответствующее этой температуре. Напомним, что температура в градусах Кельвина равна температуре в градусах Цельсия + 273. Затем измеряют реальное напряжение Uизм на выводе 2 DA2 (или, что то же самое, на одноименном выводе DA5.

1) и рассчитывают сдвиг температурной характеристики DA2 по формуле ∆ = Uo6p — Uизм . После этого резистором R3 устанавливают образцовое напряжение Uт = 3,06 — А (с учетом знака сдвига).

Затем подстроечными резисторами R6 и R11 последовательно устанавливают образцовые напряжения 1,4 и 1,48В соответственно (допустимое отклонение — не более ±0,02 В).

В заключение градуируют шкалу переменного резистора R23. Для этого к контактам аккумуляторного отсека подключают амперметр, подают на вход напряжение 4,5…5,5В и поворотом движка резистора R23 добиваются тока, равного 25 мА. На шкале отметку, соответствующую этому значению тока, обозначают как 250 мА-ч. Аналогично калибруют отметки 350, 500, 750 и 1000 мА-ч.

М. Богданов

Литература:

1. Виноградов Ю. А. Радиолюбителю-конструктору: Си-Би связь, дозиметрия, ИК техника, электронные приборы, средства связи. — М.: ДМК, 1999.

2. Бирюков С. Применение микросхем серии КР1446. — Радио, 2001, № 8, с. 47.

Материал подготовил С. Струганов (UA9XСN).

BU-407: Никель-кадмиевая зарядка — Battery University

Узнайте, как увеличить заряд, уменьшить нагрев и уменьшить объем памяти.

Никелевые аккумуляторы сложнее заряжать, чем литий-ионные и свинцово-кислотные. Системы на основе лития и свинца заряжаются регулируемым током, чтобы довести напряжение до установленного предела, после чего батарея насыщается до полной зарядки. Этот метод называется постоянным током постоянного напряжения (CCCV). Батареи на основе никеля также заряжаются постоянным током, но напряжение может расти свободно.Обнаружение полного заряда происходит по небольшому падению напряжения после устойчивого роста. Это может быть связано с периодом плато и повышением температуры со временем (подробнее ниже).

Производители аккумуляторов рекомендуют медленно заряжать новые аккумуляторы в течение 16–24 часов перед использованием. Медленная зарядка приводит к одинаковому уровню заряда всех ячеек аккумуляторной батареи. Это важно, потому что каждая ячейка в никель-кадмиевой батарее может саморазрядиться со своей скоростью. Кроме того, во время длительного хранения электролит имеет тенденцию притягиваться ко дну ячейки, и начальный медленный заряд помогает в перераспределении, чтобы устранить сухие пятна на сепараторе.(См. Также BU-803a: Потеря электролита.)

Производители аккумуляторов не полностью форматируют никелевые и свинцовые аккумуляторы перед отправкой. Ячейки достигают оптимальной производительности после заливки, которая включает несколько циклов зарядки / разрядки. Это часть нормального использования; это также можно сделать с помощью анализатора батареи. Известно, что качественные ячейки работают в полном соответствии со спецификациями всего после 5-7 циклов; другим может потребоваться 50–100 циклов. Пиковая мощность приходится на 100–300 циклов, после чего производительность начинает постепенно падать.

Большинство перезаряжаемых элементов имеют предохранительный клапан, сбрасывающий избыточное давление в случае неправильной зарядки. Вентиляционное отверстие на элементе NiCd открывается при давлении 1000–1400 кПа (150–200 фунтов на квадратный дюйм). Давление, выпущенное через повторно закрываемое вентиляционное отверстие, не вызывает повреждений; тем не менее, при каждой вентиляции некоторое количество электролита может вытечь, и уплотнение может начать протекать. Это заметно благодаря образованию белого порошка у вентиляционного отверстия. Многократная вентиляция в конечном итоге приводит к высыханию. Аккумулятор никогда не должен быть нагружен до выхода воздуха.

Обнаружение полного заряда по температуре

Обнаружение полного заряда герметичных никелевых аккумуляторов сложнее, чем у свинцово-кислотных и литий-ионных. В недорогих зарядных устройствах для завершения быстрой зарядки часто используется измерение температуры, но это может быть неточно. Ядро элемента на несколько градусов теплее, чем кожа, на которой измеряется температура, и возникающая задержка вызывает перезаряд. Производители зарядных устройств используют температуру 50 ° C (122 ° F) в качестве предельного значения температуры. Хотя любая длительная температура выше 45 ° C (113 ° F) опасна для аккумулятора, кратковременное превышение допустимого значения допустимо, если температура аккумулятора быстро падает, когда появляется индикатор готовности.

Усовершенствованные зарядные устройства больше не полагаются на фиксированный температурный порог, но определяют скорость увеличения температуры с течением времени, также известную как дельта-температура по дельта-времени, или dT / dt. Вместо того, чтобы ждать достижения абсолютной температуры, dT / dt использует быстрое повышение температуры к концу заряда для включения индикатора готовности. Метод дельта-температуры поддерживает более низкую температуру батареи, чем фиксированная отсечка температуры, но элементы должны заряжаться достаточно быстро, чтобы вызвать повышение температуры.Прекращение зарядки происходит, когда температура повышается на 1 ° C (1,8 ° F) в минуту. Если аккумулятор не может достичь необходимого повышения температуры, отключение абсолютной температуры, установленное на 60 ° C (140 ° F), прекращает заряд.

Зарядные устройства, зависящие от температуры, вызывают опасную перезарядку, когда полностью заряженный аккумулятор многократно извлекается и снова вставляется. Так обстоит дело с зарядными устройствами в транспортных средствах и настольных станциях, где двусторонняя радиосвязь отключается при каждом использовании. Повторное подключение инициирует новый цикл зарядки, требующий повторного нагрева батареи.

Литий-ионные системы имеют преимущество в том, что напряжение определяет состояние заряда. Повторная установка полностью заряженного литий-ионного аккумулятора немедленно повышает напряжение до порога полной зарядки, ток падает, и зарядное устройство вскоре выключается без необходимости создания температурной сигнатуры.

Обнаружение полной зарядки по сигнатуре напряжения

Усовершенствованные зарядные устройства прекращают заряд при возникновении определенной сигнатуры напряжения. Это обеспечивает более точное определение полного заряда никелевых аккумуляторов, чем методы, основанные на температуре.Зарядное устройство отслеживает падение напряжения, которое возникает, когда аккумулятор полностью заряжен. Этот метод называется отрицательным дельта V (NDV ).

NDV — рекомендуемый метод обнаружения полного заряда для зарядных устройств, применяющих зарядку 0,3 ° C и выше. Он обеспечивает быстрое время отклика и хорошо работает с частично или полностью заряженным аккумулятором. При установке полностью заряженной батареи напряжение на клеммах быстро возрастает, а затем резко падает, что приводит к переходу в состояние готовности.Заряд длится всего несколько минут, а батареи остаются холодными. Зарядные устройства NiCd с обнаружением NDV обычно реагируют на падение напряжения 5 мВ на элемент.

Для получения надежной сигнатуры напряжения скорость заряда должна быть 0,5 ° C и выше. Более медленная зарядка приводит к менее выраженному падению напряжения, особенно если ячейки не соответствуют друг другу, и в этом случае каждая ячейка достигает полного заряда в разный момент времени. Чтобы гарантировать надежное обнаружение полного заряда, большинство зарядных устройств NDV также используют детектор плато напряжения, который прекращает заряд, когда напряжение остается в стабильном состоянии в течение заданного времени.Эти зарядные устройства также включают дельта-температуру, абсолютную температуру и таймер тайм-аута.

Быстрая зарядка повышает эффективность зарядки. При скорости заряда 1С эффективность стандартного NiCd составляет 91 процент, а время зарядки составляет около часа (66 минут при 91 процентах). При медленном зарядном устройстве эффективность падает до 71 процента, увеличивая время зарядки примерно до 14 часов при 0,1 ° C.

Во время первых 70 процентов заряда эффективность NiCd близка к 100 процентам. Аккумулятор поглощает почти всю энергию, и аккумулятор остается прохладным.Никель-кадмиевые аккумуляторы, предназначенные для быстрой зарядки, можно заряжать токами, в несколько раз превышающими номинальные значения C, без значительного тепловыделения. Фактически, NiCd — единственный аккумулятор, который можно сверхбыстро заряжать с минимальной нагрузкой. Аккумуляторы, предназначенные для сверхбыстрой зарядки, можно зарядить до 70 процентов за считанные минуты.

На рисунке 1 показано соотношение напряжения элемента, давления и температуры заряжаемого NiCd. Все идет хорошо примерно до 70 процентов заряда, когда эффективность заряда падает. Ячейки начинают выделять газы, давление повышается, а температура быстро увеличивается.Чтобы снизить нагрузку на аккумулятор, некоторые зарядные устройства снижают скорость заряда до отметки 70 процентов.

Рисунок 1: Характеристики заряда никель-кадмиевого элемента.
Эффективность заряда высока до 70% SoC *, а затем приемы заряда падают. NiMH похож на NiCd. Эффективность заряда измеряет способность батареи принимать заряд и имеет сходство с кулоновской эффективностью.

* SoC относится к относительному состоянию заряда (RSoC), отражающему фактическую энергию, которую может хранить аккумулятор.Полная зарядка будет показывать 100%, даже если емкость уменьшилась. (См. BU-105: Определение батарей и их значение)

^{Источник: Cadex}

Никель-кадмиевые батареи сверхвысокой емкости имеют тенденцию нагреваться больше, чем стандартные никель-кадмиевые, при зарядке при 1С и выше, и это Отчасти это связано с повышенным внутренним сопротивлением. Применение высокого тока при начальной зарядке с последующим постепенным снижением скорости по мере уменьшения приемлемости заряда является рекомендуемым методом быстрой зарядки для этих более хрупких батарей.(См. BU-208: Характеристики цикла.)

Известно, что перераспределение импульсов разряда между импульсами заряда улучшает прием заряда никелевых аккумуляторов. Этот метод, обычно называемый зарядом «отрыжка» или «обратная нагрузка», способствует рекомбинации газов, образующихся во время заряда. В результате получается более холодный и эффективный заряд, чем при использовании обычных зарядных устройств постоянного тока. Также говорят, что этот метод уменьшает эффект «памяти», поскольку батарея работает с импульсами. (См. BU-807: Как восстановить никелевые батареи.) Хотя импульсная зарядка может быть полезной для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, этот метод не применим к системам на основе свинца и лития. Эти батареи лучше всего работают с чистым постоянным напряжением.

После полной зарядки никель-кадмиевый аккумулятор получает постоянный заряд 0,05–0,1 ° C для компенсации саморазряда. Чтобы уменьшить возможную перезарядку, разработчики зарядных устройств стремятся к минимально возможному току непрерывного заряда. Несмотря на это, лучше не оставлять никелевые батареи в зарядном устройстве более чем на несколько дней.Снимите их и зарядите перед использованием.

Зарядка заливных никель-кадмиевых аккумуляторов

Никель-кадмиевые залитые аккумуляторные батареи заряжаются постоянным током примерно до 1,55 В / элемент. Затем ток снижается до 0,1 ° C, и заряд продолжается до тех пор, пока снова не будет достигнуто значение 1,55 В / элемент. В этот момент применяется постоянный заряд, и напряжение может свободно плавать. Возможны более высокие зарядные напряжения, но при этом образуется избыточный газ и происходит быстрое истощение воды. NDV не применяется, поскольку заливной NiCd не поглощает газы, потому что он не находится под давлением.

Батареи в портативном мире

Материал по Battery University основан на обязательном новом 4-м издании « Batteries in a Portable World — A Handbook on Batteries for Non-Engineers », которое доступно для заказа через Amazon.com.

Как правильно зарядить NiCd аккумулятор?

У никель-кадмиевых аккумуляторов есть два метода зарядки: один — постоянным напряжением (повышающий + плавающий), а другой — постоянным током.Рекомендуется использовать метод зарядки с постоянным напряжением для никель-кадмиевых батарей, обычно с ограничением тока до C / 5 или C / 10. Напряжение зарядки необходимо регулярно проверять. Чтобы оптимизировать работу аккумулятора, необходимо убедиться, что напряжение поддерживается в определенных пределах.

Основы зарядки NiCd:

Обычно элементы заряжаются со скоростью около C / 5. Другими словами, если их емкость составляет 1 ампер-час, они будут заряжаться со скоростью 200 мА.Время зарядки обычно превышает 10 часов, потому что не вся энергия, поступающая в элемент, преобразуется в накопленную электрическую энергию.

Установлено, что во время первой стадии зарядки, до примерно 70% от полной зарядки, процесс зарядки почти на 100% эффективен. После этого он падает.

Подготовка перед первоначальной зарядкой:
После установки и подключения аккумулятор необходимо как можно скорее полностью зарядить. Желательно, чтобы весь заряд проводился при постоянном токе.Время зарядки обратно пропорционально току, который устанавливается ограничением тока зарядного оборудования.
Рекомендуемые значения для первой зарядки: 0,2 C5A в течение 10 часов
0,1 C5A в течение 20 часов

Зарядка:

Каждую ячейку следует заряжать в соответствии со стандартным током 0,2C5 A для зарядки 8 часов, элементы одной модели можно заряжать вместе, в то время как разные модели нельзя заряжать вместе. Во время зарядки температура электролита медленно повышается.Если температура поднимется выше 45 ℃, это будет вредно для аккумулятора, зарядку следует немедленно прекратить, когда температура опустится ниже 45 ℃, продолжайте зарядку. Запишите подробности зарядки.

Лечение после первоначальной зарядки:

Проверьте, в норме ли уровень электролита после зарядки, если он намного ниже макс. уровень, пожалуйста, залейте электролит до нужного уровня.

Быстрая зарядка NiCd:

Иногда оборудование, использующее никель-кадмиевые элементы, требует использования методов быстрой зарядки.Обычно зарядка происходит со скоростью около C. Однако необходимо убедиться, что зарядка NiCd выполняется правильно, и зарядка прекращается сразу после завершения зарядки.
Поскольку эффективность зарядки составляет почти 100% до примерно 70% полной зарядки, зарядка на полной скорости поддерживается до этого момента, после чего скорость зарядки снижается по мере увеличения температуры по мере снижения эффективности заряда.
Обнаружено, что быстрая зарядка никель-кадмиевых элементов также повышает эффективность заряда.Рекомендуется для быстрой зарядки: 0,4 C5 A в течение 2,5 часов на 0,2 C5 A в течение 2,5 часов.

Когда дело доходит до зарядки любых аккумуляторов извне, всегда разумно использовать хорошее зарядное устройство. EverExceed предлагает интегрированные высококачественные зарядные устройства для промышленных выпрямителей с уникальным дизайном и такими интеллектуальными функциями, как:

• Тиристорная технология с фазовым управлением
• Гибкое обслуживание и сокращение MTTR
• Длительный расчетный срок службы до 20+ лет
• Полная совместимость со свинцово-кислотными и никель-кадмиевыми батареями, герметичными или вентилируемыми
• Интеллектуальная связь и удаленный мониторинг

Вы ищете высококачественные никель-кадмиевые батареи или подходящие зарядные устройства для этих батарей? Пожалуйста, ознакомьтесь с нашим широким ассортиментом продукции в соответствии с вашим подходящим применением.По любым вопросам обращайтесь к нам через форму ниже.

Линейное зарядное устройство для никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей сокращает количество деталей

Хотя перезаряжаемый литий-ионный и литий-полимерные батареи имеют в последнее время был предпочтительным аккумулятором в высоком производительность портативных продуктов, старая рабочая лошадка никель кадмий (NiCd) и новый никель-металлгидрид (NiMH) батареи по-прежнему важны источники портативного питания. Никель аккумуляторы на базе прочные, способные высокой скорости разряда, хорошего срока службы и относительно недороги.NiMH батареи заменяют NiCd во многих приложений из-за более высокого номинальная мощность (на 40-50% выше) и из-за экологических проблем кадмий, содержащийся в элементах NiCd. В этой статье рассказывается о батареях NiCd / NiMH. основы зарядки и знакомит с Линейное зарядное устройство LTC4060.

Различные способы зарядки Батареи на никелевой основе делятся на категории по скорости: медленно, быстро и быстро. В Самый простой тип зарядного устройства — медленный зарядное устройство с таймером, относительно низкий ток заряда около 14 часов.Это тоже может быть долго для многих портативных приложений. Для более короткого времени зарядки, быстрой и быстрые зарядные устройства применяют постоянный ток при мониторинге напряжения аккумуляторной батареи и / или температуру для определения когда прекратить или прекратить заряд цикл. Время зарядки обычно варьируется от 3 до 4 часов (быстро зарядки) примерно до 0,75–1,5 часов (быстрая зарядка).

Зарядные устройства для быстрой и быстрой зарядки постоянный ток заряда и разрешить напряжение батареи подняться до уровня требуется (в определенных пределах) заставить это Текущий.Во время цикла зарядки зарядное устройство измеряет напряжение аккумулятора через регулярные промежутки времени, чтобы определить, когда для завершения цикла зарядки. В течение цикл заряда, напряжение аккумулятора повышается по мере принятия заряда (см. рисунок 1). Ближе к концу цикла зарядки напряжение батареи начинает сильно расти быстрее достигает пика, затем начинает падать. Когда напряжение аккумулятора упало фиксированное количество мВ от пика (–ΔV), аккумулятор полностью заряжен и цикл зарядки заканчивается.

Рисунок 1.Типичный профиль заряда для 4-элементного никель-металлгидридного аккумулятора емкостью 2000 мАч, заряжаемого со скоростью 1С.

Аккумулятор имеет внутреннюю защиту против завышения. В то время как напряжение на ячейке падает со своего пика, температура батареи и внутренняя давление быстро повышается. Если быстрая зарядка продолжается в течение значительного количества время после достижения полной зарядки герметичное уплотнение аккумулятора может на мгновение открываются, вызывая выход газа. Этот не обязательно катастрофичен для батарея, но когда ячейка вентилирует, некоторые также выделяется электролит.Если вентиляция происходит часто, клетка со временем неудача. Кроме того, после вентиляции уплотнение может закрываться неправильно, и электролит может высохнуть.

Напряжение холостого хода (номинальное 1,2 В) и напряжение в конце срока службы (от 0,9 В до 1 В) почти идентичны между двумя типы аккумуляторов, но характеристики зарядки несколько отличаются. Все элементы NiCd может заряжаться непрерывно, но некоторые NiMH-элементы не могут и могут быть поврежденным, если капельный заряд продолжается после достижения полной зарядки.Также профиль напряжения батареи во время цикл быстрой зарядки различается между два типа батарей.

Для NiMH ячеек снижение напряжение аккумуляторной батареи (–ΔV) после достижения пик составляет примерно половину NiCd ячеек, таким образом заряжая прекращение на основе –ΔV слегка труднее. Кроме того, NiMH повышение температуры батареи во время цикл заряда выше, чем у NiCd, и чем выше температура, тем выше уменьшает величину –ΔV, которая возникает при достижении полной зарядки. Для Ячейки NiMH, –ΔV практически не существует при высоких температурах для зарядки ставки меньше, чем C / 2.(См. Боковую панель для определение «C»). Старые батареи и несоответствие элементов еще больше сокращают уже минута падает в батарее Напряжение.

Другие различия между двумя химия включает более высокую энергию плотность и значительно пониженное напряжение депрессия или «эффект памяти» для NiMH ячеек, хотя никель-кадмиевые по-прежнему предпочтительны для приложений с большим током утечки. NiCd-элементы также обладают более низким саморазрядом. характеристики, но NiMH технологиям есть куда совершенствоваться в этом отношении, в то время как технология NiCd довольно зрелый.

LTC4060 — это полностью NiCd или Контроллер линейного зарядного устройства NiMH что обеспечивает постоянный ток заряда и прекращение заряда для быстрого зарядка до четырех последовательно соединенных клетки. Простой в использовании и требующий минимум внешних компонентов, IC управляет недорогим внешним PNP транзистор для обеспечения тока заряда. Базовая конфигурация требует только пять внешних компонентов, хотя включены дополнительные функции, такие as, вход NTC для температуры батареи квалификация, регулируемое напряжение перезарядки, выходы состояния, способные управлять светодиод и входы выключения и паузы.Выбор химического состава аккумулятора и количество заряжаемых ячеек достигнуто закрепив булавки, а ток заряда программируется с помощью резистор стандартного номинала. При адекватном тепловое управление, ток заряда возможно до 2А, а то и выше ток при использовании внешнего тока чувствительный резистор параллельно с внутренний резистор считывания.

Как только аккумуляторная химия и количество ячеек установлено, необходимо определить правильный ток заряда. LTC4060 разработан для быстрого зарядка никелевых аккумуляторов и использует –ΔV в качестве окончания заряда метод.Температура батареи может также следует контролировать, чтобы избежать чрезмерного температура аккумулятора во время зарядки, а таймер безопасности отключает зарядное устройство, если прекращение заряда не происходит. Типичное напряжение быстрой зарядки профиль (быстрый подъем, затем падение по напряжению батареи (–ΔV) ближе к концу цикла заряда) происходит только при относительно высокий ток заряда. Если ток заряда слишком низкий, аккумулятор напряжение не дает необходимого падение напряжения аккумуляторной батареи после достижения пик, необходимый для LTC4060 для завершения цикла зарядки.При очень низком токе заряда –ΔV делает не происходит вообще. С другой стороны, если ток заряда слишком велик, аккумулятор может сильно нагреться требует наличия термистора NTC, расположенного рядом с аккумулятором, чтобы приостановить заряд цикл, позволяющий батарее остыть перед возобновлением цикла зарядки.

При достаточном входном напряжении батарея не подключена и правильный ток заряда, время заряда и соединения термистора на месте, выходное напряжение зарядного устройства очень близко к входному напряжению.Подключение разряженный аккумулятор к зарядному устройству тянет понизить выходное напряжение зарядного устройства ниже 1,9 • V _CELL (V _CELL — общее напряжение батареи, деленное на количество заряжаемых ячеек) цикл зарядки.

Если температура АКБ, как измеряется термистором NTC, составляет вне окна от 5 ° C до 45 ° C, цикл зарядки приостанавливается и не заряжается ток течет до приемлемого температура достигнута. Когда температура АКБ в допустимых пределах, напряжение батареи измеряется и должно быть ниже максимального предела.

Если напряжение V _CELL ниже 900 мВ, зарядное устройство начинает капельный заряд 20% от запрограммированный ток заряда до напряжение превышает 900 мВ, после чего полный запрограммированный ток заряда начинается. Несколько сотен миллисекунд после начала цикла зарядки, если напряжение аккумулятора превышает 1,95 В, цикл зарядки прекращается. Это перенапряжение состояние обычно означает аккумулятор неисправен, требуется, чтобы зарядное устройство сбросить вручную, заменив аккумулятор, переключая контакт выключения, или снятие и повторное включение питания.

После запрограммированной константы ток заряда начинает течь, период времени, известное как «время задержки». Это время задержки колеблется от 4 минут до 15 минут в зависимости от ток заряда и время заряда настройки. Во время задержки окончание –ΔV отключено, чтобы предотвратить ложное прекращение начисления. А аккумулятор, который сильно разряжен или не был заряжен в последнее время может демонстрируют падение напряжения батареи во время ранняя часть цикла зарядки, который может быть ошибочно принят за действительный –ΔV прекращение.

Во время цикла зарядки аккумулятор напряжение медленно повышается. Когда аккумулятор приближается к полной зарядке, напряжение аккумулятора начинает расти быстрее, достигает пика, затем начинает падать. Зарядное устройство непрерывно измеряет напряжение батареи каждые 15-40 секунд, в зависимости от тока заряда и таймера настройки. Если каждое измеренное значение напряжения меньше, чем предыдущее значение, для четырех последовательных чтений, а общее падение напряжения батареи превышает 8 мВ / элемент для NiMH или 16 мВ / элемент для NiCd, ток заряда прекращается, окончание цикл зарядки.Открытый сток выходной штифт «CHRG», который был вытащен низкий во время цикла зарядки, теперь становится высоким импедансом.

Подзарядка, программируемая пользователем функция запускает новый цикл зарядки, если напряжение аккумулятора падает ниже установленного уровень напряжения из-за саморазряда или нагрузка на аккумулятор. Кроме того, если полностью заряженный аккумулятор более 1,3 В подключенный к зарядному устройству, клемма –ΔV схема обнаружения включена немедленно, без задержки, таким образом сокращая цикл зарядки для аккумулятор, который уже почти полностью заряжен плата.

Если батарея достигает примерно 55 ° C во время цикла зарядки зарядное устройство останавливается, пока температура падает до 45 ° C, затем возобновляет зарядку пока окончание –ΔV не закончит цикл зарядки. Если нет прекращения –ΔV происходит, таймер безопасности останавливается цикл зарядки. Если таймер остановит цикл зарядки, считается неисправностью состояние и зарядное устройство должно быть сбросить, удалив и заменив аккумулятор, переключение контакта SHDN или переключение входная мощность зарядного устройства.

Правильный ток заряда всегда зависит от емкости аккумулятора или просто «C».Буква «C» — это термин, используемый для обозначения заявленной производителем разрядной емкости аккумулятора, которая измеряется в мА • час. Например, батарея с номиналом 2000 мАч может обеспечивать нагрузку 2000 мА в течение одного часа, прежде чем напряжение элемента упадет до 0,9 В или нулевой емкости. В том же примере зарядка той же батареи со скоростью C / 2 будет означать зарядку с током 1000 мА (1 А).

Правильный ток заряда для быстрой зарядки никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов составляет примерно от C / 2 до 2C . Этот уровень тока необходим для того, чтобы элемент демонстрировал необходимый изгиб –ΔV, который возникает, когда элемент достигает полного заряда, хотя зарядка при 2 ° C может вызвать чрезмерное повышение температуры аккумулятора, особенно с небольшими NiMH элементами большой емкости.Из-за химических различий между двумя химическими составами аккумуляторов NiMH-элементы выделяют больше тепла при быстрой зарядке.

Не подключайте нагрузку напрямую к аккумулятор при зарядке. Заряд ток должен оставаться относительно постоянным для прекращения заряда –ΔV чтобы быть эффективной. Нагрузки с изменением текущие уровни приводят к небольшим изменениям в напряжении батареи, которое может сработать ложное прекращение заряда –ΔV. Для приложения, требующие нагрузки, см. к показанным компонентам силового тракта на рисунке 2.Когда входное напряжение в настоящее время нагрузка питается от входное питание через диод Шоттки D1 и аккумулятор изолирован от Загрузка. Снятие входного напряжения тянет ворота Q2 на низкий уровень, включая его обеспечение пути тока с низким сопротивлением между аккумулятором и нагрузкой.

Рис. 2. Зарядное устройство для 4-элементных никель-металлгидридных аккумуляторов 2A с термистором NTC и управлением цепью питания

Минимизируйте сопротивление постоянному току между зарядное устройство и аккумулятор. Некоторые держатели батарей имеют пружины и контакты с чрезмерным сопротивлением.Повышенное сопротивление в серия с аккумулятором может предотвратить цикл зарядки с момента запуска из-за состояние перенапряжения аккумулятора один раз начинается полный зарядный ток. Плохо сконструированные держатели аккумуляторных батарей также могут произвести ложное прекращение начисления, если движение батареи вызывает преждевременное –ΔV чтение.

В отличие от литий-ионных элементов, которые могут быть параллельно для увеличения емкости, NiCd или никель-металлгидридные элементы не должны подключаться параллельно, особенно при быстрой зарядке. Взаимодействие между ячейками мешает правильному прекращение заряда.Если больше емкости требуется, выберите ячейки большего размера.

Не все батареи NiCd или NiMH ведут себя так же при зарядке. Производители различаются материалами и строительство, приводящее к некоторому различные профили напряжения заряда или количество выделяемого тепла. Аккумулятор может быть разработан для общего назначения использовать или оптимизировать для большой емкости, быстрая зарядка или высокая температура операция. Некоторые батареи могут не разработан для сильноточного (2C) заряда скорости, приводящие к высокой температуре ячейки при зарядке.Кроме того, самые новые клетки сформированы не полностью и требуют некоторой подготовки, прежде чем они достигают своей номинальной мощности. Кондиционирование состоит из многократного заряда и циклы разряда.

Термистор, установленный рядом с аккумулятором упаковка, желательно контактирующая с одной или несколькими ячейками, очень рекомендуется, как в целях безопасности и для увеличения срока службы батареи. В отличие от литий-ионных батарей, которые очень небольшое повышение температуры при зарядке, Никелевые батареи нагреваются во время цикл зарядки, особенно NiMH батареи.Минимизация продолжительности времени аккумулятор подвергается воздействию повышенной температуры продлевает срок службы батареи.

NiCd и NiMH батареи идеально подходят источники аккумуляторной энергии для многие портативные продукты и резервное копирование Приложения. Эта статья помогает ознакомить пользователя с некоторыми из зарядные характеристики никеля на основе аккумуляторов и как они применяются к зарядному устройству LTC4060. Зарядка Аккумуляторы NiCd и NiMH правильно и безопасность упрощается с помощью LTC4060 линейный контроллер зарядного устройства.

Никель-кадмиевый аккумулятор

— обзор

24,1

Во многих электронных калькуляторах используются аккумуляторные никель-кадмиевые батареи. Общее уравнение для спонтанной реакции в этих ячейках:

Cd (s) + NiO2 (s) + 2h3O → KOHCd (OH) 2 (s) + Ni (OH) 2 (s)

Каковы степени окисления Cd в (а) Cd и (б) Cd (OH) ₂ и Ni в (в) NiO ₂ и (г) Ni (OH) ₂? Что такое (e) окислитель, (f) восстановитель, (g) окисленное вещество и (h) восстановленное вещество? Напишите сокращенное обозначение (i) редукционных пар и (j) всей ячейки.Во время экзамена калькулятор студента дал сбой. (K) Что произошло химически? (l) Напишите общее уравнение для цикла перезарядки этого элемента. (m) Является ли КОН в этой ячейке катализатором?

24,2

Какие утверждения верны? Перепишите любое ложное утверждение, сделав его правильным.

(a): Гальванический элемент вырабатывает электрическую энергию в результате спонтанной реакции окисления-восстановления.
(б): Анод — это электрод, на котором происходит восстановление.
(c): Электродом, который является источником электронов, является отрицательный электрод.
(d): Катионы всегда заряжены положительно и движутся к катоду.
(e): Ячейки, разработанные в начале истории электрохимии, известны как первичные ячейки.
(f): Во время быстрой зарядки может быть доставлено такое же количество кулонов, как и во время медленной зарядки свинцовой аккумуляторной батареи.

24,3

Проведите четкое различие между терминами анод и катод . В ячейке какого типа анод может быть отрицательным по отношению к катоду? Может ли анод быть положительным по отношению к катоду?

24,4

Подготовьте простой эскиз гальванической ячейки, показывающий анод, катод, знаки электродов и направление потока ионов для ячейки, представленной обозначением Ag ( s ) | AgCl ( с ) | HCl ( водн. ) | Cl ₂ ( г ) | (графит).Необходим ли солевой мостик для этой реакции в этих условиях?

24,5

Подготовьте простой эскиз электролитической ячейки, показывающий анод, катод, знаки электродов и направление потока ионов для реакции, заданной уравнением

MgF2 (l) → Mg (s ) + F2 (g)

24,6

Различают первичные и вторичные (накопительные) ячейки. Назовите ячейку каждого типа, который играет важную роль в нашей повседневной жизни.Напишите реакции полуэлементов и общую реакцию клетки для каждого примера.

24,7

* Ячейка Эдисона, представленная Fe | Fe (OH) ₂ | LiOH, KOH | Ni (OH) ₂ | NiO ° OH, иногда используется вместо свинцовых аккумуляторных батарей, когда важен вес. Напишите полуреакции, описывающие процессы окисления и восстановления, и напишите общую реакцию клетки.

24,8

Определите E º и E для реакции

Fe + 2Fe3 + → 3Fe2 +

, учитывая, что E º = −0.409 В для Fe ²⁺ / Fe и 0,770 В для Fe ³⁺ / Fe ²⁺ при 25 ° C. Предположим, что концентрации иона железа (II) и иона железа (III) равны 1,0 × 10 ⁻³ M и 1,5 M , соответственно.

24,9

Рассмотрим ячейку, представленную обозначением Zn | ZnCl ₂ ( водн. ) | Cl ₂ (1 атм) | (графит). (a) Нарисуйте ячейку, показывающую анод, катод, направление потока электронов, потока ионов и т. д. (b) Стандартные потенциалы восстановления равны -0.7628 В для Zn ²⁺ / Zn и 1,3583 В для Cl ₂ / Cl ^— при 25 ° C. Рассчитайте ЭДС для ячейки при стандартных условиях состояния. (c) Найдите E для ячейки, когда концентрация ZnCl ₂ равна 0,1 M .

24.10

Изобразите экспериментальную схему для ячейки, заданную формулой (Pt) | H ₂ ( г ) | HCl ( водн. ) | Fe ³⁺ ( водн. ), Fe ²⁺ ( водн. ) | (Pt).Обязательно укажите обозначения электродов, названия электродов и т. Д. При 25ºC, E º = 0,770 В для Fe ^3– / Fe ²⁺. Напишите общую реакцию и вычислите E , если [H ⁺] = 0,1 M , [Fe ³⁺] = 0,1 M , [Fe ²⁺] = 0,01 M и P _{H ₂} = 1,33 атм.

24,11

Напишите сбалансированное уравнение для полуреакции, которая происходит на каждом электроде при пропускании электрического тока через водный раствор 1 M следующих веществ с использованием инертных электродов: (a) AgNO ₃, б — CuBr ₂, в — H ₂ SO ₄, г — NaOH.Вы можете обратиться к Приложению C, чтобы решить, какая половина реакции наиболее благоприятна.

24.12

Какую массу расплавленного натрия и массу брома при стандартных условиях можно получить при электролизе расплавленного бромида натрия с использованием тока 15 ампер в течение 3 часов?

24,13

Сколько времени потребуется, чтобы покрыть железный диск 5,0 г серебра, используя раствор, содержащий ион Ag (CN) ₂ ^— и ток 1.5 ампер?

24,14

Сколько ампер электрического тока необходимо пропустить через раствор CuSO ₄, чтобы покрыть 1,0 кг меди за 8,0 часов?

24,15

Напишите химическое уравнение электролиза достаточно концентрированного солевого раствора. Если в течение 5,0 часов пропустить 1,5 ампера, какой объем газообразного хлора будет образован, если его измерить при 745 торр и 85 ° C, если предположить, что процесс будет эффективен на 80%?

24.16

* Рассмотрим гальванический элемент, представленный Zn | Zn ²⁺ || Fe ³⁺ | Fe. (а) Запишите полуракции и общую реакцию клетки. (b) Стандартные потенциалы восстановления для Zn ²⁺ / Zn и Fe ³⁺ / Fe составляют -0,7628 В и -0,036 В, соответственно, при 25 ° C. Определите стандартное напряжение для реакции. (c) Определите E для ячейки, когда концентрация Fe ³⁺ составляет 10 M , а Zn ²⁺ составляет 1 × 10 ⁻³ M .(d) Если из этой ячейки необходимо снять 150 миллиампер в течение 15 минут, какова минимальная масса цинкового электрода?

24,17

* Рассмотрим следующее несбалансированное уравнение:

Hg (l) + Fe3 + (водный) → Hg22 + (водный) + Fe2 + (водный)

(a): Запишите половинные реакции и общая реакция клетки.
(b): Подготовьте простой эскиз электрохимической ячейки, предназначенной для получения работы от этой реакции.Напишите сокращенное обозначение для этой ячейки. (c) Стандартные потенциалы восстановления при 25 ° C составляют 0,7961 В для Hg ₂ ²⁺ / Hg и 0,770 В для Fe ³⁺ / Fe ²⁺. Найдите для реакции E º. Самопроизвольная реакция в стандартных государственных условиях? (d) Когда [Hg ₂ ²⁺] = 0,001 M , [Fe ²⁺] = 0,1 M и [Fe ³⁺] = 1,00 M , что составляет Е за реакцию? Является ли реакция более, менее или такой же спонтанной в этих условиях, чем в стандартных условиях?

24.18

* Ток, последовательно протекающий через 0,5 M водных растворов Ag (CN) ₂ ^—, In ₂ (SO ₄) ₃, и NiSO ₄ высвобождает 112 мл газообразного водорода, измеренного при стандартных условиях из водного раствора KCl. Рассчитайте вес нанесенного Ag, In и Ni, принимая в каждом случае 100% эффективность.

24,19

* Рассчитайте ток, необходимый для внесения депозита (a) 0.50 эквивалентов, (b) 0,50 моля и (c) 0,50 г элементарной платины из раствора, содержащего ион PtCl ₆ ^2- в течение 5,0 часов.

24.20

* Через слабокислый водный раствор в течение 5,0 мин пропускали ток 250 миллиампер. (а) Напишите уравнения реакций, протекающих на аноде и катоде, и общей реакции. (b) Какие объемы газов будут собираться при 25ºC и 1,00 атм над водой? Давление паров воды при этой температуре составляет 23.756 торр.

24,21

* Образец Al ₂ O ₃ (растворенный в криолите) подвергается электролизу с использованием тока 1,00 ампер. а) Какова скорость производства Al в граммах в час? (b) Кислород, выделяющийся на положительном углеродном электроде, реагирует с углеродом с образованием CO ₂. Какая масса CO ₂ производится в час?

24,22

* То же количество электричества, которое нанесло 0,583 г серебра, было пропущено через раствор соли золота и 0.Образовалось 355 г золота. (а) Рассчитайте эквивалентный вес золота. б) Какова степень окисления золота в этой соли? (c) Если использовался ток 1,0 ампер, как долго длился этот электролиз?

24,23

* Производство U из очищенной руды UO ₂ состоит из следующих этапов:

UO2 + 4HF → UF4 + 2h3OUF4 + 2Mg → U + 2MgF2

Какова степень окисления U в ( а) UO ₂, (б) UF ₄ и (в) U? Определите (d) окислитель и (e) восстановленное вещество.(f) Если вторая реакция была проведена электрохимически, прогнозируйте E º для реакции с учетом E º = — 1,50 В для U ⁴⁺ / U и −2,375 В для Mg ²⁺ / Mg. . (g) Какой ток может генерировать вторая реакция, если 1,00 г UF ₄ реагирует каждую минуту? (h) Какой объем HF при 25ºC и 10,0 атм потребуется для производства 1,00 фунта урана? (i) Достаточно ли 1 фунта магния для производства 1 фунта урана?

Никель-кадмиевые батареи — обзор

9 Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевые (Ni-Cd) батареи в заряженном состоянии имеют положительные пластины с оксигидроксидом никеля (NiOOH) в качестве активного материала, отрицательные пластины с мелкодисперсными пластинами. металлический кадмий в качестве активного материала и электролит гидроксида калия (КОН) в воде (20–35% по весу).При разряде NiOOH положительной пластины преобразуется в Ni (OH) ₂, а металлический кадмий отрицательной пластины превращается в Cd (OH) ₂.

Основные реакции:

Всего: 2NiOOH + Cd + заряжено 2h3O⇔2NI (OH) 2 + Cd (OH) 2 разряжено

На положительной пластине: NiOOH + h3O + chargede − ⇔Ni (OH) 2 + OH − разряжено

На отрицательной пластине : Cd + 2OH — заряженный Cd (OH) 2 + 2e — разряженный

Обратите внимание, что в никель-кадмиевой батарее электролит KOH не участвует в реакциях заряда или разряда.Это означает, что концентрация электролита не изменяется при зарядке и разрядке, и при этом для реакции разряда не требуется адекватное поступление ионов из электролита, чтобы гарантировать достижение полной емкости. Оба эти явления отличаются от поведения свинцово-кислотной батареи.

Система никель-кадмиевых батарей имеет номинальное напряжение 1,2 В / элемент. Типичное конечное напряжение для разряда в фотоэлектрических системах составляет 0,9–1,0 В / элемент, а типичное конечное напряжение для зарядки в фотоэлектрических системах варьируется от 1.45 и 1,6 В / элемент, в зависимости от батареи, контроллера и типа системы. Нет никакой связи между напряжением холостого хода и SOC.

В фотоэлектрических системах никель-кадмиевые батареи обычно выбирают вместо свинцово-кислотных аккумуляторов, когда они работают при очень низких (минусовых) или очень высоких (более 40 ° C) температурах, когда свинцово-кислотные батареи могут пострадать от замораживание или значительно сокращенный срок службы соответственно. Промышленные никель-кадмиевые батареи открытого типа обычно в 3–4 раза дороже на киловатт-час хранимой энергии, чем промышленные свинцово-кислотные батареи открытого типа.

Хотя одиночный никель-кадмиевый элемент может быть полностью разряжен (до 0 В) без ущерба, не рекомендуется позволять всей батарее разряжаться до очень низкого напряжения. Это связано с тем, что некоторые элементы неизбежно будут иметь меньшую емкость, чем другие, и если разряд батареи превышает их предел емкости, элементы с низкой емкостью могут быть переведены в обратную полярность (т. Е. Будут иметь напряжение менее 0 В), что может сократить свою жизнь. Поэтому обычно указывается, что никель-кадмиевый аккумулятор в фотоэлектрической системе имеет максимальную глубину разряда 90%.

Промышленные никель-кадмиевые батареи, используемые в фотоэлектрических системах, обычно открытого типа, предназначенные для использования в режиме ожидания при низкой скорости разряда. Они могут быть типа карманных пластин или волоконных пластин. Во всем мире настаивают на запрете никель-кадмиевых батарей из-за проблем с токсичными отходами, и это уже произошло в ЕС [5] в отношении небольших герметичных батарей потребительского типа, для которых доступны альтернативные типы батарей. Однако для более крупных батарей в настоящее время нет альтернативной системы с аналогичными свойствами, и трудно понять, как их можно запретить, прежде чем такая альтернативная система станет доступной.Следует иметь в виду, что любые никель-кадмиевые батареи, предназначенные для фотоэлектрической системы, должны утилизироваться надлежащим образом по окончании срока службы (путем возврата производителю для утилизации или через утвержденную организацию по утилизации батарей).

Эффект памяти — это явление, которое наблюдается в некоторых типах никель-кадмиевых аккумуляторов при неглубоких циклах эксплуатации, но не в открытых типах карманных пластин, используемых в более крупных стационарных фотоэлектрических системах, о которых идет речь в этой главе. Эффект памяти описывает потерю батареей способности обеспечивать полную емкость при нормальном напряжении при регулярном неглубоком цикле без полной разрядки.Оставшаяся мощность, которая не использовалась регулярно, будет доступна, но при более низком напряжении. Считается, что причина этого эффекта памяти связана с образованием крупных кристаллов в кадмиевом электроде в присутствии большой площади поверхности металлического никеля. Следовательно, это происходит в основном в никель-кадмиевых батареях с спеченными пластинами (как открытых, так и вентилируемых), но не в типах карманных пластин или волоконных пластин, используемых в более крупных автономных фотоэлектрических системах в экстремальных температурных условиях.

Большинство промышленных никель-кадмиевых резервных аккумуляторов стандартно поставляются с 20% -ным электролитом КОН.Температура замерзания составляет -25 ° C. Если причина выбора никель-кадмиевой батареи, а не свинцово-кислотной, состоит в том, чтобы предотвратить проблемы с замерзанием, эта точка замерзания может быть недостаточно низкой, и может потребоваться использование 30% -ного электролита KOH с точкой замерзания -58. ° C.

Обслуживание батарей

Обслуживание батарей. . .

Джим Юинг, Модельный центр Восточного побережья

Я также хотел бы воспользоваться моментом, чтобы поблагодарить Red Scholefield за предоставленную дополнительную информацию.Мы внесли некоторые изменения в эту статью по состоянию на 17 апреля 1997 г. Если вы не просматривали статью с этой даты, пожалуйста, сделайте это.

Большинство батарей, которые мы используем сегодня в нашем хобби, являются перезаряжаемыми. Существует несколько видов перезаряжаемых батарей, среди которых никель-кадмиевые (никель-кадмиевые), свинцово-кислотные, герметичные свинцово-кислотные и гелевые, среди прочего. Никель-кадмиевые батареи используются для работы наших радиосистем, а также для питания наших моделей автомобилей, лодок и самолетов. Обычно они соединяются вместе в пакеты по четыре или более ячеек, в зависимости от применения.Батареи других типов обычно рассчитаны на 6 или 12 вольт и используются для питания летных ящиков и крупногабаритных лодок.

Никель-кадмиевые батареи Никель-кадмиевые батареи используются практически в каждой радиосистеме, которая поставляется с перезаряжаемыми батареями, и они питают почти каждый электромобиль, лодку и самолет в вашем хобби. Ячейка NiCd, независимо от емкости, имеет номинальное напряжение 1,2 В. Когда он полностью заряжен, он будет иметь немного более высокое напряжение, и он считается полностью разряженным, когда оно падает до 1.1В.

Емкость никель-кадмиевых батарей измеряется в миллиампер-часах (мА · ч), средний потребляемый ток умножается на время в часах. Элемент NiCd емкостью 1000 мАч в идеале будет обеспечивать ток 1000 мА в течение одного часа, хотя эффективность обычно несколько ниже (примерно на 5-8% меньше). Также в идеале он будет обеспечивать ток 2000 мА в течение получаса или 500 мА в течение 2 часов (опять же, менее 5-8%). Поставляемая мощность в некоторой степени зависит от тарифа. Чем быстрее вы разряжаете элемент, тем меньше мАч вы можете получить при любом заданном напряжении отключения.Это связано с внутренним сопротивлением отдельных ячеек. NiCd можно найти с емкостью от 50 до 4400 мАч в корпусах разного размера и формы.

Большинство радиосистем имеют аккумуляторные батареи, состоящие из ячеек размера AA, емкостью 600 мАч. Батарейный блок бортовой системы, как правило, будет иметь 4 последовательно соединенных элемента, обеспечивающих 4,8 В, а передатчик будет иметь 8 элементов, обеспечивающих номинальное напряжение 9,6 В. Только напряжения добавляются, когда ячейки соединяются последовательно; емкость остается 600 мАч.

Батарейные блоки для моделей питания обычно состоят из элементов размера Sub-C. Когда-то они были рассчитаны на емкость 1200 мАч, но с развитием технологий обычно встречаются Sub-C емкостью 1400, 1500 и даже 1700 мАч. Эти блоки обычно имеют конфигурацию с 6 ячейками (7,2 В) или с 7 элементами (8,4 В), но некоторые модели, особенно большие самолеты, могут иметь 28 или более ячеек, соединенных последовательно, чтобы сформировать батарею.

Параллельная работа NiCd — хороший способ получить дополнительную емкость.Должны использоваться пакеты с одинаковым количеством ячеек, они могут быть упаковками разной вместимости. хотя они могут разряжаться параллельно (емкость двух блоков будет суммой их индивидуальных емкостей), вы должны иметь возможность заряжать их по отдельности. Многие разработчики моделей используют двойной набор жгутов переключателей, которые соединяют батареи параллельно во время полета, но разделяют их для индивидуальной зарядки. Это значительно увеличивает надежность системы, поскольку неисправные переключатели и разъемы составляют гораздо больше «инцидентов», чем неисправные батареи (при условии, что кто-то периодически проверяет свои батареи).

При эксплуатации системы радиоуправления очень важно знать состояние батарей, питающих ее. От этого зависит жизнь вашей модели и безопасность окружающих. Перед началом эксплуатации своей модели убедитесь, что аккумуляторные батареи передатчика и приемника полностью заряжены. В вашем передатчике обычно есть измеритель, показывающий текущее состояние батареи передатчика, которое можно легко контролировать во время работы. Однако единственный способ определить состояние батареи приемника — это подключить к батарее вольтметр с расширенной шкалой и измерить напряжение под нагрузкой.делать это после каждого полета во время сеанса полета — хорошая привычка.

Никель-кадмиевые батареи разряжаются иначе, чем щелочные или другие неперезаряжаемые. Когда элемент впервые разряжается, он обычно показывает довольно высокое напряжение (возможно, 1,4 В). Оно будет быстро снижаться по мере разряда элемента, близкого к номинальному напряжению 1,2 В. Затем напряжение будет медленно падать на протяжении большей части разряда. Однако, как только элемент почти полностью разряжен, он снова очень быстро упадет.Обратитесь к рисунку, показывающему напряжение элемента в течение времени разряда для типичного элемента NiCd.

Хотя это спорно, многие считают, что никель-кадмиевые батареи имеют одну плохую характеристику — они могут создавать память. Если никель-кадмиевый аккумулятор неоднократно полностью заряжался, а затем использовался на уровне, меньшем, чем полная емкость (допустим, вы заряжаете и регулярно совершаете три или четыре полета за сеанс), по прошествии определенного периода времени он не сможет доставить никаких больше, чем часто используемая емкость.Это называется памятью NiCd. Довольно часто это очевидное состояние памяти может быть просто понижением напряжения, когда напряжение элемента немного ниже номинального. Это может произойти по нескольким причинам, таким как работа при более высоких температурах, длительная перезарядка, работа при температуре ниже 0 ° C и т. Д. Элемент может фактически работать на полной или близкой к ней мощности, но напряжение кажется немного меньшим.

Способ избежать этой «памяти» — это перезарядить батареи. Цикл — это когда аккумулятор полностью разряжается в контролируемых условиях, как описано ниже, а затем перезаряжается.При частой полной разрядке упаковки таким образом ячейки в упаковке не будут развивать память и будут оставаться на максимально возможной емкости.

Также рекомендуется время от времени измерять емкость ваших аккумуляторных блоков. Это покажет вам, как долго вы можете безопасно управлять своей моделью за один сеанс. Вы также узнаете, когда необходимо заменить батареи, не повредив при этом хорошую модель.

Можно проверить емкость аккумулятора во время езды на велосипеде.Если вы разряжаете аккумулятор с постоянной известной скоростью и измеряете напряжение аккумулятора в различные интервалы времени во время разряда, вы можете определить емкость, умножив скорость разрядного тока на время, необходимое для полной разрядки. Ваш аккумулятор считается разряженным, когда он достигает значения от 1,0 до 1,1 вольт на элемент. Например, если вы разряжаете 4-элементный блок приемника, он будет полностью разряжен при напряжении от 4,0 до 4,4 вольт (4 элемента x от 1,0 до 1,1 вольт на элемент). Не разряжайте батарею ниже этого уровня, иначе может произойти переворот батареи.Если аккумулятор разрядился до очень низкого уровня из-за случайного оставления переключателя включенным, он должен получить 24-часовую зарядку с помощью системного зарядного устройства, чтобы вернуть все элементы в равновесие.

Велосипедисты для аккумуляторов — полезные инструменты как для циклирования аккумуляторов, так и для определения их емкости. Они могут автоматически обслуживать аккумулятор за вас. Вы найдете эти электронные устройства в каталоге ECMC в разделе «Электроника и аксессуары». Однозначно стоит инвестировать в одно из этих устройств, так как один сбой из-за плохого обслуживания батареи обычно обходится вам дороже, чем циклер, не говоря уже о часах, которые вы потратили на создание своей модели.

Обычная скорость заряда для NiCd составляет C / 10 или емкость NiCd, деленная на 10. Например, аккумулятор на 600 мАч должен заряжаться при 600/10 или 60 мА. Это известно как ставка овернайт. Хотя в идеале аккумулятор должен быть полностью заряжен за 10 часов, из-за неэффективности это, вероятно, займет от 12 до 15 часов.

После зарядки в течение ночи аккумулятор следует либо вынуть из зарядного устройства, либо снизить скорость заряда до C / 100 (емкость, деленная на 100).Это известно как скорость тонкой струйки. Пачка в нашем примере будет иметь скорость утечки примерно 6 мА. Батарея может оставаться в режиме непрерывного тока неограниченное время. Поддержание постоянной подзарядки аккумуляторов вашей системы — отличная идея, поскольку это гарантирует, что ваши аккумуляторы будут полностью заряжены, когда вы отправитесь в поле. Если вы просто сидите без дела, то, вероятно, каждый день теряет 1% заряда.

Большинство никель-кадмиевых аккумуляторов также можно заряжать с более высокой скоростью, например, быстрая зарядка C (скорость заряда равна емкости) или быстрая зарядка 4C или в четыре раза больше емкости.Это нормальная практика с батареями, используемыми в электрических моделях. Некоторые ячейки лучше воспринимают быструю зарядку, чем другие, и они обычно обозначаются как ячейка типа R или SCR. Однако при быстрой зарядке NiCd нужно быть очень осторожным, чтобы не допустить перезарядки. Применение этих высоких зарядных токов к полностью заряженной батарее может как минимум разрушить батарею, а в худшем — привести к взрыву батареи. По этой причине быстрые зарядные устройства оснащены схемой разряда и таймером.

Разрядник используется для полной разрядки аккумулятора перед зарядкой, поэтому текущее состояние заряда аккумулятора известно. Ставка заряда применяется при включении таймера. Таймеры обычно рассчитаны на 15 минут, хотя для полной зарядки аккумулятора, вероятно, потребуется от 20 до 25 минут.

Второй тип быстрого зарядного устройства — это зарядное устройство для определения пикового напряжения, которое может автоматически заряжать аккумуляторные батареи без использования таймера. Схема контролирует напряжение вашего аккумулятора во время зарядки.Когда NiCd заряжается, напряжение будет расти медленно. Однако, как только аккумулятор полностью заряжен, напряжение на самом деле немного упадет. Схема обнаруживает это падение и снижает скорость заряда до тонкой струйки. Вы можете безопасно заряжать свои аккумуляторы с помощью этого зарядного устройства, и нет необходимости в их первоначальной разрядке.

Несмотря на то, что никель-кадмиевые батареи можно быстро заряжать, важно периодически или примерно каждые 5 зарядок медленно заряжать аккумуляторы в ночное время.Это помогает стабилизировать клетки для сохранения их полной емкости и продлит их жизнь.

Полевые аккумуляторные батареи Батареи другого типа, такие как свинцово-кислотные (герметичные и негерметичные) и гелевые батареи, также следует заряжать с осторожностью. Не заряжайте аккумулятор полевой коробки автомобильным зарядным устройством или любым другим «быстрым зарядным устройством». Эти батареи могут высохнуть и выйти из строя из-за высокого уровня заряда или перезарядки. Используйте зарядное устройство, предназначенное для работы, по суточной ставке C / 10.

% PDF-1.2 % 45 0 объект > эндобдж xref 45 76 0000000016 00000 н. 0000001868 00000 н. 0000002247 00000 н. 0000002455 00000 н. 0000003005 00000 н. 0000003451 00000 н. 0000003808 00000 п. 0000006765 00000 н. 0000007078 00000 п. 0000007258 00000 н. 0000007439 00000 п. 0000007636 00000 н. 0000008027 00000 н. 0000008208 00000 н. 0000008318 00000 н. 0000008605 00000 н. 0000008682 00000 н. 0000008817 00000 н. 0000009092 00000 н. 0000009514 00000 н. 0000011413 00000 п. 0000011722 00000 п. 0000012093 00000 п. 0000012114 00000 п. 0000013016 00000 п. 0000013496 00000 п. 0000014218 00000 п. 0000014403 00000 п. 0000014582 00000 п. 0000019940 00000 п. 0000020334 00000 п. 0000020829 00000 п. 0000020850 00000 п. 0000021616 00000 п. 0000021835 00000 п. 0000025106 00000 п. 0000025465 00000 п. 0000025831 00000 п. 0000026418 00000 п. 0000026439 00000 н. 0000027219 00000 п. 0000027240 00000 п. 0000027883 00000 п. 0000027904 00000 н. 0000028353 00000 п. 0000028374 00000 п. 0000028816 00000 п. 0000028837 00000 п. 0000029260 00000 п. 0000029489 00000 н. 0000029697 00000 п. 0000029930 00000 н. 0000030138 00000 п.

Журнал "Дизайнер"

Журнал "Дизайнер"