Современный автомобиль оснащен множеством функций, делающих его эксплуатацию более комфортной. Системы кондиционирования, мини-бар, и навигатор – это уже давно не новшество, однако все они бессильны перед одним из важнейших приборов в авто – аккумулятором. Его задача не только подавать заряд в мотор, чтобы тот запустился, но и обеспечивать электричеством многие другие приборы (фары, вентилятор, прикуриватель), использование которых приходится на незаведенный автомобиль.
Даже самые мощные аккумуляторы требуют периодической подзарядки
.
Это объясняется невозможностью постоянного сохранения электричества, которое в авто расходуется довольно быстро. Какие способы зарядки АКБ существуют, а также в чем особенности и преимущества импульсной зарядки, разберем далее.
Задача зарядного устройства
Несложно догадаться, что если устройство зарядное, значит, его основная функция заряжать аккумулятор, чтобы последний мог работать в автономном режиме. Срок службы аккумуляторов невелик, максимум 5-6 лет, и приходиться его менять. Быстрый износ, а также продолжительность эксплуатации зависят от таких факторов, как:
- марка авто и его технические характеристики (особенно играет роль, какое количество дополнительных функций оно имеет);
- длительный простой машины с включенными фарами, магнитолой или другими приборами, работающими от электричества;
- преобладание сильных морозов, которые снижают проводимость электролита в аккумуляторе, делая его заряд доступным не более 30 минут.
Но самым важным, и, пожалуй, ключевым фактором специалисты выделяют именно особенности и частота зарядки.
Неправильный процесс снижает эффективность АКБ на 20-30% , поэтому проблема не долгосрочного использования аккумуляторов может перестать быть проблемой, зная особенности и типы зарядных устройств.Предлагаем посмотреть обзор на одно из импульсных зарядных устройств
Виды и типы
Выделяют три основных метода, благодаря которым, собственно и происходит зарядка аккумуляторов:
- Зарядка постоянным напряжением – производится при помощи непосредственного контакта АКБ и электросети. С помощью такого зарядного устройства можно не только полностью заряжать аккумулятор, но и частично его подзаряжать, когда требуется его максимальный запас энергии. Важно контролировать процесс, а также для обеспечения безопасности рекомендуется изъять аккумулятор из авто.
- Зарядка постоянным током – сила тока не должна превышать десятой части от емкости аккумулятора, иначе процесс может иметь массу нежелательных явлений, таких как кипение электролита, либо выделение обильных клубов пара. Чтобы этого не допустить, также важно знать уровень заряда самого аккумулятора. Главным недостатком метода является именно самостоятельный контроль за ходом всех процессов. Каждые 30-50 минут придется замерять силу тока и регулировать ее, относительно емкости заряжаемого аккумулятора.
- Комбинированный метод — его принцип крайне прост: вначале подается постоянное напряжение, сила которого регулируется автоматически. Спустя какое-то время завершение происходит при помощи воздействия постоянного тока. Это удобно, поскольку все процессы автоматизированы, и нет необходимости постоянно контролировать, на каком этапе находится процесс.
В зависимости от этого зарядные устройства принято делить на две группы:
- зарядные или зарядно-предпусковые – осуществляют подзарядку непосредственно от сети, при этом аккумулятор в это время может свободно использоваться
- зарядно-пусковые – зарядка происходит в автономном режиме, независимо от места нахождения автомобиля.
В первом случае аккумулятор удобно заряжать лишь тем, кто имеет в своем распоряжении большой просторный гараж, к которому подведено электричество. Если же аккумулятор подвел в заснеженной пробке, то второй вариант более удобен и практичен, позволяет отправиться в путь уже через 15-20 минут.
Читайте так же: Рассматриваем сварочные аппараты марки Аврора
Зарядно-пусковые зарядные устройства по принципу работы могут быть двух видов:
- Импульсные – воздействуют токами высоких частот, имеют небольшие габариты.
- Трансформаторные – громоздкие машины, 90% объема и веса которых занимает сам трансформатор. В автопрактике используются редко, поскольку неудобны в транспортировке.
Разберем, чем же так полюбились зарядники импульсного типа, оценив модельный ряд, среднюю стоимость и рейтинг наиболее удачных моделей.
Характеристики и преимущества
Импульсные ЗУ удобны и просты в эксплуатации. Имеют массу преимуществ, благодаря которым полюбились автовладельцам со всего мира. Чем же вызвана такая любовь и уважение? Попытаемся разобраться.
Особенности
По типу работы импульсные ЗУ подразделяются на следующие виды:
- ручные – требуют контроля, а также самостоятельного регулирования силы тока, напряжения, и продолжительности зарядки;
- автоматические – все процессы осуществляются путем программ, которые самостоятельно определяют все параметры аккумулятора, а также регулируют процесс;
- полуавтоматы – помимо некоторых автоматических процессов, придется самостоятельно следить за продолжительностью зарядки.
Зарядные устройства импульсного типа также могут работать в трех направлениях:
- заряжать аккумулятор при помощи постоянного тока;
- производить зарядку постоянным напряжением;
- использовать комбинированную систему зарядки.
Последний вариант наиболее удачный для зарядки авто и мототехники.
Хорошие отзывы и доступность делает комбинированный способ самым востребованным.Специальный режим
Как и множество других современных видов зарядных устройств, импульсные зарядники имеют специальный режим «BOOST
». Он позволяет заряжать аккумулятор в течении 5-10 минут. Этого вполне достаточно, чтоб завести двигатель, аккумулятор которого был полностью разряжен. Однако, не рекомендуется использовать этот режим для полноценной зарядки, поскольку его пагубное воздействие на электролит приведет батарею в негодность всего за пару месяцев.
Преимущества и недостатки
Самым главным преимуществом зарядников этого типа является мобильность и компактность .
Его легко можно положить в бардачок и забыть о его существовании, вплоть до того момента, как появится в нем необходимость. Это крайне удобно, особенно когда планируется загородный недельный отдых или длительная поездка (что уже говорить о морозах -30 и выше).
Не менее важными эксплуатационными преимуществами можно назвать:
- Автоматизация процессов – не нужно стоять «над душой» автомобиля и ждать, когда же свершиться чудо. Импульсные ЗУ в большинстве своих моделей имеют такое программное обеспечение, позволяющее минимизировать человеческий фактор.
- Усовершенствованная система защиты – зарядка оснащена множеством стабилизаторов и регуляторов напряжения (преобразователей), которые не допустят преждевременных поломок АКБ, а также сведут к минимуму возможные неполадки.
- Существенное увеличение продолжительности эксплуатации аккумулятора – достигается за счет полного контроля процесса зарядки, а также исключения перегрева батареи или разрядки.
- Доступная цена – из-за небольшого веса и компактности, а также принципа передачи заряда, устройство вполне по карману любому владельцу авто.
- «Умные подсказки» — если вы случайно подсоединили что-то не так, или ошиблись с выбором тока, прибор начнет сигнализировать об ошибке, предлагая несколько доступных вариантов решения. Это помогает облегчить пользование прибором, а также упрощает жизнь новичкам.
Среди преимуществ выделяют также один, но крайне важный недостаток. Конструкция прибора, особенно если брать во внимание наиболее новые модели, усложнена всевозможными датчиками контроля процессов. Поэтому, любая поломка зарядного устройства или отказ от работы отдельной его части приводит к тому, что ремонт существенно бьет по карману.
В 95% случаев всех поломок зарядников импульсного типа, автовладельцы предпочитают купить новый агрегат, нежели возиться с поломкой, что в большинстве случаев безрезультатно.Как правильно заряжать?
Зарядка импульсным ЗУ имеет свои особенности, которые рекомендуется соблюдать. Это не только обезопасит от нежелательных преждевременных поломок, но и увеличит срок эксплуатации аккумулятора на несколько лет.
- Извлечь аккумулятор с его места дислокации – даже если производитель гарантирует полную безопасность его использования в момент зарядки, лучше дополнительно перестраховаться.
- Подсоединить клеммы так, как указанно в схеме – не нужно пытаться соединить клеммы интуитивно, поскольку это может спровоцировать замыкание.
- Контролировать (хоть иногда) процесс зарядки – это важно, даже если система полностью автоматизирована.
- Следовать инструкции – использование зарядного устройства по собственному желанию и усмотрению может привести к порче аккумулятора.
Читайте так же: Обзор стабилизаторов напряжения Лидер
Что нужно знать владельцу такого зарядного устройства?
Если ваш выбор пал именно на этот тип автомобильных зарядных устройств, то нужно знать некоторые нюансы:
- Наберитесь терпения – зарядка не может происходить быстро, ведь автомобиль это же мобильный телефон. Средняя ее продолжительность составляет примерно 15-20 часов. Быстрая зарядка, которую так рекламируют и советуют в авто салонах, имеет свои подводные камни, среди которых быстрый износ аккумулятора и недолгий срок эксплуатации самого ЗУ.
- Не введитесь на удочку маркетологов – иногда в магазинах продавцы, обладающие особыми навыками убеждения и навязывания товара, продадут такой агрегат, который не подходит ни по одному из желаемых параметров. Поэтому, перед покупкой точно определите, какими характеристиками должен обладать агрегат, а также проконсультируйтесь о наиболее качественных моделях и добросовестных производителях.
- Учитывайте особенности своего автомобиля и места проживания – температурный режим окружающей среды – это один из самых важных показателей при выборе АКБ. Если средняя температура зимой начинается от -30°С, то наличие импульсного зарядника такое же значимое как и ремни безопасности.
- Место покупки – чтобы избежать подделок, коих сейчас на рынке немало, рекомендуется приобретать такой товар только в сертифицированных точках продаж. Сам же товар должен в обязательном порядке проверяться при покупателе на исправность, а также иметь гарантийный талон на год. За это время любые поломки с устройством должны устраняться мастером бесплатно. Запомните – дешево, не значит качественно, но и завышения цена не дает полной гарантии на беспроблемную эксплуатацию агрегата.
- Внимательно читайте инструкцию – зачастую многие пользователи импульсных зарядных устройств считают, что если принцип работы идентичен, то и управление такое же, но это не так. Каждая модель имеет свои технические особенности и нюансы, от исполнения которых зависит не только исправность зарядного устройства, но и срок годности самого аккумулятора.
Самые популярные модели
Среди самых бюджетных, но крайне удобных и многофункциональных зарядных устройств для автомобиля, были выбраны пять моделей. Рейтинг составлен на основе отзывов о работе, а также зависит от личных убеждений пользователей.
Для начала предлагаем посмотреть видео об устройстве от Inelco, речь о подобном пойдет ниже
Читайте так же: Делаем компрессор из холодильника своими руками
- Voin VL 155-6(12) В – стоимость не превышает 2000 рублей, что вполне доступно. Обладает дисплеем, который помогает полностью контролировать процесс и вносить в него свои коррективы. Имеет несколько режимов работы, а также компактные габариты. Трехуровневая защитная система предотвращает от замыканий и других неприятностей, созданных неопытным пользователем. Медленный заряд позволяет беречь аккумулятор от преждевременного износа электролита.
- Elegant – трехкилограммовый агрегат способен длительное время сохранять статическое напряжение, а также осуществлять медленную зарядку аккумулятора, всего за 3000 рублей. Дополнительные дисплеи отображают общее состояние аккумулятора, а также процессы, происходящие в нем при зарядке.
- Master Watt – украинский агрегат, качество которого проверено не одним поколением аккумуляторов. Поистине универсальное зарядное устройство, которое справляется с любыми новомодными батареями, находя к ним индивидуальный подход. Полуавтомат все же требует определенного контроля. Производитель заявляет о достаточно длительном сроке службы – 15-25 лет. Его цена от 1600 рублей.
- KeepPower Medium – полный автомат и настоящая находка для новичков. Все что потребуется – это правильно подсоединить клеммы и выбрать нужную программу зарядки: быстро, медленно или средне. Относится к более дорогостоящим приборам, цена которого начинается от 3000 рублей.
- Bosh C7 – полуавтомат, стоимость которого не превышает 3000 рублей. Обладает рядом дополнительных функций, а также может выступать в качестве блока питания.
Обзор данного устройство представляем на видео
Некоторые бюджетные модели зарядников не оснащены индикатором, который бы сигнализировал о завершении процесса. Однако об этом можно узнать самостоятельно. Достаточно замерять силу тока. Если она остается неизменной на протяжении 1-2 часов, то зарядка завершена и аккумулятор полностью готов к работе.
Подводя итог, можно сказать, что импульсные зарядные устройства полюбились автовладельцам не только своими компактными габаритами, но и качественным процессом зарядки. Многообразие выбора моделей требует особого внимания со стороны покупателя. Сделать правильный выбор помогут подсказки, указанные выше.
Ниже подборка хороших зарядных устройств, рекомендованных для заказа
Название и описание
Зарядное устройство - устройство для заряда электрических аккумуляторов энергией внешнего источника; как правило, - от сети переменного тока напряжением 220 Вольт.
Зарядное устройство состоит из:
— преобразователя напряжения (трансформатор, импульсный блок питания);
— выпрямителя;
— стабилизатора напряжения;
— устройства контроля силы тока или процесса заряда;
— амперметр или светодиодные индикаторы.
Виды зарядных устройств:
— встроенные;
— внешние.
Типы зарядных устройств
для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей:
1. Зарядные устройства нормального (медленного) заряда
2. Зарядные устройства быстрого заряда
3. Зарядные устройства скоростного заряда
Зарядные устройства нормального (медленного) заряда .
Используют для зарядки только никель-кадмиевых батарей. Зарядные устройства этого типа, иногда называют ночными, они самые дешевые из всех видов батарей Ток нормального заряда составляет 0,1 с, время заряда – 14 — 16 ч., при таком малом токе и длительном времени заряда трудно определить время окончания заряда По этой причине индикатор готовности батареи в зарядных устройствах для нормального заряда обычно отсутствует.
Если зарядный ток установлен правильно, полностью заряженная батарея становится чуть теплой на ощупь, и нет необходимости немедленно отключать ее от зарядного устройства. В нем батарея может оставаться более чем на один день. Но лучше всего отключать зарядное устройство сразу после окончания заряда.
Не следует использовать зарядные устройства медленного заряда для зарядки батарей малой емкости, так как они рассчитаны на работу с более мощными батареями. В таком случае аккумуляторная батарея станет нагреваться уже по достижении 70% своей емкости.
А в случае, если для зарядки мощной аккумуляторной батареи используется недостаточно мощное зарядное устройство, батарея в процессе заряда будет оставаться холодной и никогда не будет заряжена до конца. Тогда она потеряет часть своей емкости.
Зарядные устройства быстрого заряда.
Используют для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Они характеризуются как зарядные устройства среднего класса как по скорости заряда, так и по цене. Заряд аккумуляторов в них происходит в течение 3 — 6 часов током около 0,ЗС. В качестве необходимого элемента эти зарядные устройства имеют схему контроля достижения аккумуляторами определенного напряжения в конце заряда и их отключения в этот момент. Зарядные устройства быстрого заряда обеспечивают лучшее по сравнению с устройствами медленного заряда обслуживание аккумуляторов. В настоящее время они уступили свое место зарядным устройствам скоростного заряда.
Зарядные устройства скоростного заряда .
Используют для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Основное преимущество зарядных устройств скоростного заряда — меньшее время заряда. Хотя из-за большей мощности источника напряжения и необходимости использования специальных узлов контроля и управления такие зарядные устройства имеют наиболее высокие цены. Время заряда в зарядных устройствах такого типа зависит от тока заряда, степени разряда аккумуляторов, их емкости и типа. При токе заряда 1С разряженная никель-кадмиевая батарея заряжается в среднем менее чем за один час. Если же аккумуляторная батарея полностью заряжена, некоторые зарядные устройства переходят в режим подзарядки пониженным током заряда и с отключением по сигналу таймера.
Правила эксплуатации зарядных устройств
— перед включением зарядного устройства поставьте его на ровную поверхность;
— защитите зарядное устройство от воздействия пыли, грязи, продуктов питания, жидкости, перегрева и переохлаждения, а также от прямых солнечных лучей;
— при изменении условий хранения зарядного устройства, которые сопровождаются резким перепадом температуры и влажности, снаружи или внутри него может образоваться конденсат. Прежде чем начать работать с устройством, дайте влаге испариться. Это поможет избежать выхода зарядного устройства из строя.
— при переносе зарядного устройства из холодной среды в более теплую или из теплой в холодную не включайте питание, пока температура устройства не придет в соответствие с температурой среды;
— при отключении кабеля от сети беритесь за специальную петлю на вилке. Не тяните за кабель. Разъединяя разъемы, держите их прямо, чтобы не погнуть контакты. Аналогично, перед подключением кабеля убедитесь в правильной ориентации и соответствии частей разъемов.
Хранение зарядного устройства
Зарядное устройство в заводской упаковке должно храниться в проветриваемых помещениях при температуре воздуха от + 1° до +40° С, относительной влажности до 80%, при отсутствии в воздухе газов и щелочей, паров кислот, вызывающих коррозию.
По принципу работы зарядные устройства для мобильных телефонов разделяются так:
- Аккумуляторные - работают по принципу накопления заряда и последующей передачи заряда устройству.
- Сетевые - питаются от центральной электросети мощностью 220 В и преобразовывают это напряжение в подходящее для устройства.
- Автомобильные - работают от прикуривателя в автомобиле. В качестве питания используют бортовую сеть автомобиля.
- Универсальные - представляют собой провод со специальным разъемом для подключения телефона с одной стороны и с USB-разъемом с другой стороны, что позволяет заряжать телефон от ПК и ноутбука.
- Беспроводные - устройство не контактирует напрямую с электрическим током, а просто кладется на специальную платформу (более подробно принцип их работы мы рассмотрим далее).
Давайте остановимся на сетевых и беспроводных зарядных устройствах.
Сетевое зарядное устройство
Устройство зарядного устройства для мобильного телефона довольно простое. В современном мире существует их огромное количество, в том числе и различающихся по типу электрохимической системы.
У каждого из них своя специфика работы. Для телефонов, как правило, используются аккумуляторы на основе лития - литий-ионные (Li-ion) и литий-полимерные (Li-polymer). У подобных аккумуляторов устройство зарядного устройства для мобильного телефона сводится к тому, что электрическая схема обеспечивает напряжение, превышающее номинальное на 10-15% и позволяющее производить быструю зарядку аккумулятора. Также важным элементом является контроллер заряда, который ограничивает подачу напряжения устройству в критических случаях.
Достоинства и недостатки
Основным преимуществом подобных зарядных устройств является их дешевизна, а также относительно малое время зарядки. К недостаткам же можно отнести наличие провода, который может износиться или оборваться. Поэтому более предпочтительным может оказаться беспроводное устройство.
Как работает беспроводное устройство
Беспроводное зарядное устройство для мобильных телефонов - это панель, на которую помещается телефон, где и происходит его зарядка. Звучит слишком фантастически? Но это правда. В его основе лежит принцип работы электрической катушки, основное свойство которой - это способность передавать электрический ток.
Еще со школы нам известно, что если подключить одну катушку к источнику тока, то в ней возникнет магнитное поле. И если вторую катушку расположить в радиусе действия магнитного поля, то в ней тоже возникнет электрический ток. Единственным важным условием при этом является то, что катушки не должны соприкасаться между собой.
Достоинства и недостатки
Главное достоинство здесь в том, что к мобильному телефону не подключаются никакие провода, следовательно, не будет расшатываться разъем USB. Более того, можно использовать несколько зарядных устройств, что значительно порадует любого пользователя мобильного телефона.
Если же говорить о недостатках, так это, конечно, его стоимость и большее время процесса зарядки. Если у вас телефон полностью разряжен, и вам нужно срочно его зарядить, процентов хотя бы на 20-30, то этот вариант вам явно не подойдет. Поэтому, имея беспроводную зарядку, лучше всегда быть начеку, и, отправляясь куда-то, иметь телефон заряженным.
Итак, как вы могли заметить из статьи, устройство зарядного устройства для мобильного телефона бывает разным, и отдать предпочтение можно любому из типов, в зависимости от личных желаний.
В наше время у каждой семьи в пользовании находится большое количество электронных устройств. Телефоны, смартфоны, фонарики, планшеты, игрушки для детей всех возрастов и многие другие бытовые приборы нуждаются в питании от переносных источников тока: батареек или аккумуляторов.
Источники питания создаются для длительной эксплуатации, но могут быстро выйти из строя по неосторожности. Чтобы максимально использовать заложенный в них ресурс производителя рекомендуем ознакомиться с особенностями работы аккумуляторов различных конструкций, правилами их зарядки и безопасного обращения.
Самым нетерпеливым читателям можно сразу перейти к правилам зарядки, рекомендуемым заводом. Они приведены в конце. Однако, последовательное прочтение материала позволит лучше понять их особенности и правильно применять на практике.
Как устроен и работает аккумулятор
Весь широкий ассортимент аккумуляторной продукции работает по единому принципу преобразования энергии химических процессов в электрическую. Для ее протекания создана специальная конструкция.
Принципы устройства аккумулятора
Герметичный сосуд, который называют банкой, заполняют электролитом. В него помещают две отделенные друг от друга пластины из разных металлов, именуемых электродами. На них образуется разность электрических потенциалов, которая способна совершать полезную работу.
Для повышения мощности энергии банки с пластинами делают увеличенных размеров или подключают параллельными цепочками. Чтобы поднять выходное напряжение их соединяют последовательно. Такие конструкции называют аккумуляторными батареями.
Классификация
По видам электролита аккумуляторы делят на:
- жидкостные;
- гелевые.
По конструктивным особенностям жидкостные аккумуляторы разделяют на:
- кислотные;
- щелочные;
- солевые.
Конструкции кислотных аккумуляторов используются относительно редко. Они могут встретиться в бюджетных моделях фонариков, где работают совместно с зарядным устройством.
Аккумуляторы щелочного типа, как правило, имеют повышенные габариты. Раньше их применяли для освещения в переносных фонарях, но сейчас подобные конструкции не удобны для работы и перестали применяться.
В мобильных устройствах для домашнего применения популярны модели аккумуляторов:
- свинцово-кислотных (Pb+H 2 SO 4);
- никель-кадмиевых (Ni-Cd);
- никель-цинковых (Ni-Zn);
- никель-металл-гидридных (Ni-Mh);
- литий-ионных (Li-ion);
- литий-полимерных (Li-Pol)
Конструктивные особенности различных моделей
Типовое устройство батареи аккумуляторов, состоящей из отдельных банок с набором вставленных в них положительных и отрицательных пластин, последовательность их расположения можно наблюдать на примере кислотной аккумуляторной батареи.
Конструкции цилиндрических или «пальчиковых» моделей представлены разрезанным видом для литий-ионного аккумулятора с поясняющими надписями для каждого слоя.
Внешний вид аккумуляторов
Габариты и форма источников тока создаются для удобного их расположения в гнездах мобильных устройств, надежного питания потребителей, возможности быстрой зарядки.
Аккумуляторы могут иметь форму цилиндра или таблетки, как показано на фотографии для распространенных никель-кадмиевых устройств, которые собираются в блоки специальными перемычками.
Когда по условиям эксплуатации предпочтительнее получать питание от единого блока, то создают общий корпус. В него встраивают отдельные пальчиковые элементы, которыми за счет их параллельного и последовательного подключения, обеспечивают выходные характеристики по току и напряжению.
Такой принцип заложен в создание батареи аккумуляторов для ноутбука.
Для малогабаритных мобильных устройств создаются аккумуляторы в форме небольшого параллепипеда с закругленными краями. На одной из торцевых сторон у него смонтированы латунные площадки, обеспечивающие создание электрического контакта для источника и потребителей тока.
Принцип преобразования химической энергии в интересующую нас электрическую поясняет картинка.
Между двумя рядом расположенными веществами с подобранными свойствами протекает окислительно-восстановительная химическая реакция. Она сопровождается выделением электронов и ионов, которые при движении, как известно, образуют электрический ток.
Чтобы движущиеся заряды создавали электрические потенциалы, а не просто выделяли тепло в окружающую среду при смешивании окислителя с восстановителем, необходимо создать для этого условия.
Этим целям служат:
- анод (положительный заряд), осуществляющий окислительную реакцию;
- катод, восстанавливающий вещество;
- электролит, проводящий ток во время диссоциации рабочей среды на катионы и анионы.
Анод с катодом размещают в отдалённых сосудах, которые соединяются солевым мостиком. По нему движутся анионы и катионы, создавая внутреннюю цепь аккумулятора. Внешняя же цепочка образуется подключением потребителя ко входу, например, вольтметра или другой нагрузки.
На аноде и катоде постоянно происходит переход электронов и ионов в электролит и обратно. Во внутренней цепочке идет движение зарядов через солевой мостик, а во внешней протекает ток с анода к катоду.
Этот принцип является базовым для заряда и разряда всех моделей химических источников тока.
Как работает никель кадмиевый аккумулятор
Существует всего два вида работы:
- разряд;
- заряд.
Можно выделить еще режим хранения, но правильнее его отнести к разряду, который стараются максимально ограничить, хотя полностью избежать его не получается.
Цикл разряда
Накопленная на электродах энергия при подключении к ним нагрузки создает электрический ток во внешней цепи.
Анодом в никель-кадмиевом аккумуляторе работают окислы никеля с включениями частичек графита, снижающими общее электрическое сопротивление. В качестве катода используют губчатый кадмий.
Во время разряда происходит выделение молекул активного кислорода из состава окислов никеля, которые поступают в электролит и дальше на кадмий, окисляя его.
Цикл заряда
Его принято проводить при снятой нагрузке. Тогда можно использовать меньшую мощность зарядного устройства.
Полярность клемм у зарядного и аккумулятора должно совпадать, а внешняя мощность превосходить внутреннюю. Тогда под действием постороннего источника внутри аккумуляторной банки формируется ток с направлением, обратным разряду.
Он переориентирует ход химических процессов в емкости банки, обогащает анод кислородом и восстанавливает кадмий на катоде.
Как работает литий-ионный аккумулятор
Углеродный анод и катод из оксидов металла, содержащих литий, например, состава LiMn 2 O 4 , погружены в органический электролит.
В нем движутся положительно заряженные ионы Li+. Сам литий при этом не переходит в металлическое состояние, а создается обмен его ионов между электродными пластинами. По этой причине аккумуляторы называют литий-ионными.
Цикл заряда
Ионы лития изымаются (процесс деинтеркаляции) из содержащего литий катода и внедряются в анод (интеркаляция).
Цикл разряда
Перемещение ионов идет в обратном заряду направлении, а электроны от анода движутся к катоду и образуют электрический ток.
Если сравнить принципы работы аккумулятора любой конструкции, то можно наблюдать общую закономерность перемещения ионов между электродами по внутренней цепи и электронов по внешней при создании схем заряда и разряда.
Эксплуатационные характеристики аккумулятора
Рабочее напряжение
Его величину определяют на разомкнутых клеммах вольтметром при оптимальном заряде. В процессе работы оно постепенно снижается.
Емкость АКБ
Характеристика, показывающая количество тока в миллиамперах или амперах, которое способен выдать аккумулятор за промежуток времени, выраженный в часах.
Мощность
Параметр, учитывающий способность АКБ совершить работу в единицу времени.
Как работает зарядное устройство аккумуляторов мобильных устройств
Сейчас все дорогие электронные устройства снабжаются собственными приборами питания и зарядки.
Для восстановления рабочих характеристик аккумуляторов, используемых индивидуально, выпускаются отдельные зарядные устройства. К ним прилагаются инструкции и таблицы с указанием рекомендованной продолжительности технологического цикла.
Такие модели обычно выдают стабилизированное напряжение на клеммы аккумулятора, у которого при зарядке постепенно меняется электрическое сопротивление, влияющее на величину протекающего тока. Поэтому подобные рекомендации носят усредненный характер.
Формы токов, создаваемые зарядными устройствами
Для зарядки аккумуляторов могут использоваться не только постоянные токи, но и многих других видов, которые решают специфические задачи.
Чтобы обеспечить их протекание создают различные электронные схемы, которые выдают на клеммы аккумулятора напряжение соответствующего вида.
Принципиальные схемы зарядных устройств
Ввиду их разнообразия приведем для примера некоторые типовые решения.
Схема создания постоянных токов
За счет трансформатора понижается напряжение. Его гармоника выпрямляется диодным мостом и пульсации сглаживаются конденсатором высокой емкости.
На выход в аккумулятор поступают токи постоянной величины.
Схема создания пульсирующих токов
Удалив из предыдущей цепочки конденсатор получаем пульсации напряжения на клеммах аккумулятора, которые формируют токи аналогичной формы.
Схема создания пульсирующих токов с промежутком
Заменив диодный мост единичным диодом получаем пульсации токов повышенной частоты в два раза.
Сервисные зарядные устройства
За счет усложнения внутренней электрической схемы создаются различные дополнительные функции для зарядных устройств.
Во всех расчетах величины зарядного тока Iз в амперах за базовое значение принимается эмпирическое соотношение, отсчитываемое в процентах от значения емкости С, выраженной ампер-часами.
Однако для определенных моделей производитель может указать ток зарядки сразу в числовом выражении амперами, которое не соответствует этому правилу. Понятно, что у него есть для этого серьёзные основания.
Свинцово кислотные АКБ
Принято для зарядки использовать токи, составляющие 10% или 0,1 от емкости С. Их записывают 1С.
Для этих аккумуляторов напряжение на единичной банки не должно превышать 2,3 V, что следует учитывать при зарядке батареи, чтобы не превышать критическую величину.
Набор емкости кислотных аккумуляторов после достижения 90% номинальной величины идет по экспоненте. Поэтому дальнейшую зарядку выполняют уменьшенными токами с контролем напряжения на банках, что увеличивает продолжительность процесса.
Свинцово кислотные АКБ нуждаются в периодическом проведении контрольного тренировочного цикла с полным разрядом и зарядом.
Щелочные АКБ
Для них принято ток заряда поддерживать на уровне 25% от емкости или 0,25С.
Никель-кадмиевые модели аккумуляторов
Оптимальная температура для зарядки, как и для работы, в пределах +10÷30 О С. При ней лучше происходит поглощение кислорода на катоде.
Аккумуляторы цилиндрической формы смонтированы плотной намоткой электродов в рулон. Это позволяет эффективно заряжать их токами в широких пределах 0,1÷1С. Стандартный режим предусматривает токи 0,1С и время 16 часов. На каждом элементе напряжение поднимается с одного до 1,35 V.
Если в зарядное устройство вмонтирована система контроля перезаряда, то применяют повышенные токи постоянной формы величиной 0,2÷0,3С. Это позволяет снижать время зарядки до 6 или 3-х часов. Даже допустим перезаряд в пределах 120÷140%.
Характерный недостаток никель-кадмиевых АКБ - эффект «памяти» или обратимая утеря емкости, которая проявляется при нарушениях технологии заряда, а точнее после начала подзарядки аккумулятора с не полностью израсходованной емкостью.
Аккумулятор «запоминает» границу оставшегося резерва и при последующем разряде на нагрузку сокращает свой ресурс при ее достижении. Эту особенность учитывают при эксплуатации, а для хранения Ni-Cd АКБ их переводят в режим полного разряда.
Никель-металл-гидридные модели аккумуляторов
Они создавались для замены никель-кадмиевых АКБ, лишены эффекта памяти, обладают повышенной емкостью. Но, при подготовке к работе после месячного или более срока хранения, требуется проведения цикла полного разряда с последующей зарядкой. Выполнив 3÷5 таких циклов можно увеличить рабочую емкость.
Для хранения этих аккумуляторов осуществляют перевод их емкости в 40% от номинальной величины.
Зарядка производится по технологии 0,1С для никель-кадмиевых АКБ, но с контролем температуры. Ее превышение более 50 О С недопустимо. Сильный нагрев возникает в конце цикла, когда протекание химических реакций замедляется.
По этим причинам для никель-металл-гидридных аккумуляторов создаются специализированные устройства зарядки с встроенными датчиками температуры.
Никель-цинковые модели аккумуляторов
Напряжение одной банки равно 1,6 V. Сила зарядного тока 0,25С. Время заряда 12 часов. Эффект памяти отсутствует. Рекомендуемый предел достижения емкости при заряде - 90% от номинальной.
Нельзя нагревать более 40 О С. Ограниченный ресурс - в три раза короче, чем у никель-кадмиевых АКБ.
Литий-ионные модели аккумуляторов
Оптимальная зарядка выполняется постоянным током в два этапа с величиной:
- 0,2÷1С с напряжением 4÷4,2 V в первые 40 минут;
- поддержанием постоянного напряжения на банке 4,2 V до окончания цикла.
Допустима зарядка током 1С за время 2÷3 часа.
Ресурс литий-ионных аккумуляторов снижают:
- зарядное напряжение, большее 4,2 V;
- перезаряд, сопровождающий скопление лития на катоде и выделение кислорода на аноде.
В результате происходит бурный выброс тепловой энергии, повышение давления в корпусе, разгерметизация.
В целях повышения безопасности при эксплуатации производители этих АКБ применяют одно или несколько мер защиты при заряде:
- схему отключения зарядного тока при достижении температуры в корпусе 90 О С;
- датчик превышения давления;
- систему контроля напряжения при заряде.
Поскольку литий-ионный аккумулятор работает и заряжается внутри дорогих электронных устройств, то к его зарядке следует относиться аккуратно, применять только специализированные зарядные устройства.
Особенности зарядки по глубине разряда
Особенности зарядки по температуре
Правильный выбор этих параметров позволяет значительно продлить ресурс эксплуатации литий-ионных АКБ.
Литий-полимерные модели аккумуляторов
К ним подходят все правила эксплуатации, разработанные для литий-ионных моделей. Но, поскольку в них отсутствует жидкий электролит, а используется гелеобразный, то при перезарядке либо перегреве исключается взрыв корпуса, который может только раздуться.
Понимание принципов того, как работает аккумулятор и зарядка для мобильных устройств поможет продлить ресурс ваших гаджетов, эксплуатировать их надежно и безопасно.
Для закрепления материала предлагаем посмотреть видеоролик владельца Admiral134 «Как правильно использовать литий-ионные аккумуляторы».
Вам сейчас удобно задать вопрос в комментариях и переслать этот материал друзьям в соц сети.
Зарядные устройства – это оборудование для заряда аккумуляторных батарей от сети переменного тока. Каждая АКБ нуждается в периодической подзарядке, в частности, если это приборы бытового назначения или автомобильные аккумуляторы.
Виды ЗУ по сфере применения
Бытовые ЗУ
Это зарядные устройства для мобильных телефонов, ноутбуков, различных электроинструментов, гальванических элементов.
Этот тип ЗУ может быть, как встроенным в прибор, так и внешним. В бытовых электроприборах в основном используются литиевые аккумуляторы, для которых перезаряд или глубокий разряд может быть причиной сильного износа или поломки АКБ. Поэтому ЗУ такого типа обычно оснащаются контроллерами, которые регулируют силу тока и напряжение на выводах АКБ.
Последнее время популярность приобрели портативные зарядные Power Bank. Они предназначены для подзарядки мобильных телефонов, планшетов, фотоаппаратов и видеокамер. В условиях, когда нет возможности подзарядить АКБ гаджета от сети, эти ЗУ могут давать до 12 полных зарядок.
Промышленные зарядные устройства
Это устройства, оборудованные электроникой. Обычно устанавливаются в специализированных цехах зарядной станции. Особенность таких ЗУ в том, что они могут одновременно работать с несколькими АКБ в автоматическом режиме.
Автомобильные ЗУ
Зарядные устройства для автомобильных АКБ. Существует тип таких устройств, который позволяет запускать двигатель автомобиля при разряженном аккумуляторе. Такие устройства называются пуско-зарядными и могут выдавать большую силу тока, чем обычные ЗУ. Соответственно они их превосходят по весу и размерам.
Как происходит заряд аккумулятора
На клеммы подается более мощное напряжение зарядного устройства. Оно может быть постоянной или сглаженной, пульсирующей формы. Напряжение превышает разность потенциалов между катодом и анодом аккумулятора и направлено однополярно с ними.
Таким образом зарядное устройство меняет направление тока в аккумуляторе. Он начинает двигаться от положительного электрода к отрицательному. Окислительно-восстановительная реакция, которая и служит причиной появления заряженных электронов, действует в обратном направлении.
Методы заряда
Заряд постоянным током
Наиболее быстрый метод заряда, но в то же время быстрее изнашивает аккумулятор. Устройства такого типа обеспечивают постоянную силу тока. При этом сила тока не должна превышать десятую часть номинальной емкости аккумулятора. Чтобы обеспечить такую постоянную силу тока на одном уровне такие ЗУ оборудованы регуляторами.
Заряд постоянным напряжением
Этот метод зарядки занимает намного больше времени, чем предыдущий. Степень заряженности АКБ при применении этого метода зависит от величины заданного напряжения. В процессе заряда сила тока уменьшается, а напряжение на выводах аккумулятора приближается к напряжению ЗУ. Этим методом невозможно зарядить батареи полностью.
Смешанный тип заряда
Устройства с комбинированным методом заряда автоматически отключаются после того как АКБ будет полностью заряжен. Для автолюбителей это особенно удобно, поскольку за такими ЗУ не надо следить. Такие ЗУ используют пульсирующий или ассиметричный ток для зарядки. Это уменьшает сульфатацию пластин и продлевает срок работы батареи, а также увеличивает ее емкость.
Импульсные и трансформаторные ЗУ
В устройстве импульсных и трансформаторных ЗУ присутствует трансформатор. Основное различие в принципе его работы.
Обычные трансформаторные ЗУ – это устройства со сравнительно большой массой и габаритами. Трансформатор в таких устройствах дополнен диодным мостом для выпрямления электрического тока. Трансформаторные ЗУ в эксплуатации не такие удобные в отличии от импульсных. Также их КПД меньше, чем у импульсных, но тем не менее они достаточно эффективны. В автомобильной сфере импульсный вариант активно вытесняет трансформаторные приборы, но в промышленности трансформаторные ЗУ еще актуальны.
В импульсных ЗУ трансформатор обладает меньшими габаритами, что позволяет облегчить и уменьшить всю конструкцию. Они оборудованы автоматикой и множеством защитных механизмов. Входное переменное напряжение в таких устройствах преобразуется в постоянное с ограничением амплитуды пульсаций. Импульсное ЗУ при перенагрузке может сгореть, тогда как трансформаторное остается в строю. Импульсными устройствами для зарядки автомобильных АКБ намного проще пользоваться, устройство показывает правильно ли присоединены клеммы и т.д. Также такое ЗУ экономнее с точки зрения расходования электроэнергии и отличается своей меньшей ценой в сравнении с трансформаторными аналогами.