Как происходит зарядка аккумулятора от зарядного устройства: Как работает зарядное устройство для аккумулятора импульсное, обычное? | Voltmarket

Содержание

Как работает зарядное устройство для аккумулятора импульсное, обычное? | Voltmarket

Автор:
Сергей Куртов

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 20-12-2022

Рейтинг статьи: (298)

Содержание

Каждый так или иначе пользуется зарядными устройствами. Для смартфонов, ноутбуков и, конечно же, автомобильных аккумуляторов. Выбор ЗУ для автомобильной батареи иногда превращается в головную боль из-за разнообразия как самих аккумуляторов и технологий их производства, так и, непосредственно, зарядников. Ошибка в выборе может привести к значительному снижению ресурса работы АКБ.

Чтобы при выборе АКБ принять наиболее целесообразное решение, да и просто из интереса, полезно знать, как работает зарядное устройство для аккумулятора. Мы рассмотрим упрощенные схемы, стараясь абстрагироваться от специфической терминологии.

Старый добрый трансформатор

Если вдруг Вам понадобилось зарядить автомобильный аккумулятор, а своего ЗУ нет, наверняка кто-то из знакомых одолжит прибор. И с высокой долей вероятности это будет старый советский, либо самодельный прибор, собранный из комплектующих старой бытовой электроники. Речь идет о простом трансформаторном зарядном устройстве.

Популярность такого ЗУ высока из-за того, что у многих оно до сих пор работает с советских времен, кочуя из поколения в поколение. Подобные приборы работают десятилетия, так как в них попросту нечему ломаться.

Основой служит понижающий трансформатор, преобразующий 220В переменного тока в 12В. Этого не достаточно, чтобы заряжать АКБ, так как переменный ток меняет свою полярность с частотой 50Гц (50 периодов в секунду). Аккумулятор требует подачу постоянного тока, чтобы плюс всегда оставался плюсом. Для этого нужна схема выпрямления. Обычно используется элемент, называемый диодным мостом.

На выходе мы получаем сигнал с той лишь разницей, что все полуволны синусоиды направлены в одну сторону. То есть полярность сигнала уже не изменяется с частотой 50гц. Таким напряжением уже можно заряжать аккумулятор, тем не менее в идеале сигнал следует отфильтровать, добившись графика, близкого к прямой. Делается это при помощи конденсаторного фильтра. Важно лишь учитывать, что после фильтрации среднее значение напряжения будет выше, так как мы избавимся от тех участков, когда полупериод синусоиды стремится к нулевой оси. Как результат, на выходе напряжение может составлять более 15В (на изображениях — выше 220В). Если Вы используете гелевый или AGM аккумулятор, это может быть проблемой, которая в долгосрочной перспективе приведет к преждевременному истощению ресурса АКБ.

На этом моменте можно перейти к решению проблемы, а именно — к импульсным зарядным устройствам.

Импульсный блок питания

Описанное выше ЗУ, по сути, является блоком питания, преобразующим 220В переменного тока в примерно 12В постоянного. Простейшие импульсные зарядники представляют собой нечто похожее, однако с принципиально иным принципом работы.

Здесь в схеме нет никаких громоздких понижающих трансформаторов, так как импульсный блок питания работает с высокочастотными импульсами, что позволяет использовать куда более компактные компоненты.

Описать, как работает импульсное зарядное устройство, игнорируя сложную терминологию, трудно, да и компонентов здесь достаточно много, поэтому максимально упростим описание схемы. В данном случае не происходит понижение сетевого напряжения, в связи с чем громоздкий и тяжелый понижающий трансформатор не нужен. 220В переменного тока поступает на диодный мост, выпрямляется, а затем преобразуется в серию высокочастотных импульсов. Для регулировки напряжения непосредственно само напряжение трогать не надо. Мы можем его настраивать путем изменения скважности (длительности) импульсов. Кратковременные импульсы являются аналогом низкого напряжения, длительные импульсы — высокого. Таким образом, при помощи транзисторов, которые формируют высокочастотные импульсы, мы получаем то напряжение постоянного тока, которое нам надо.

Простейшие импульсные зарядные устройства обычно настроены примерно на 14,4В, поэтому являются куда более безопасными, чем трансформаторные аналоги. Радиолюбители, кстати, любят собирать такие ЗУ из компьютерных блоков питания, избавляясь от лишних компонентов, оставляя лишь 12-вольтовую шину и повышая ее до 14,4В.

Преимущества современного подхода заключаются в компактности схемы и наличии электронных систем защиты. Таким образом, при прочих равных, импульсный блок питания можно назвать более безопасным.

Автоматическое зарядное устройство

Описанное выше — это, напомним, просто блоки питания. Зарядными устройствами их можно назвать лишь потому что они также способны пополнять заряд АКБ. Настоящие же ЗУ — автоматические — не просто подают питание на батарею, а меняют режим в процессе заряда для достижения максимальной эффективности и безопасности. Разнообразие автоматических ЗУ огромно, некоторые осуществляют процесс заряда более чем в 7 стадий, однако в общем случае можно выделить три стадии:

  • Основной заряд (заряд постоянным током). Аккумулятор заряжается максимально допустимым током. На этой стадии батарея максимально быстро пополняет большую часть емкости. После основного заряда АКБ можно эксплуатировать, однако заряженной она еще не является;
  • Заряд постоянным напряжением. Когда аккумулятор заряжен примерно на 80%, ток заряда следует значительно снизить, уменьшая его по мере заряда вплоть до нуля. Для этого автоматическое ЗУ переключается в режим заряда постоянным напряжением. На клеммы подается фиксированное напряжение, а ток полностью зависит от степени заряда АКБ. Чем выше уровень заряда, тем меньше аккумулятор потребляет ток. К концу заряда ток упадет до нуля;
  • Хранение аккумулятора. Поддерживать максимальное напряжение на клеммах аккумулятора — не лучшая идея. Для хранения оптимальным является 13,2 — 13,7В. Автоматические ЗУ, как правило, после полного заряда АКБ переходят в режим хранения, который подразумевает поддержание на клеммах напряжения из указанного выше диапазона. То есть условное ЗУ ждет, пока напряжение на клеммах в процессе саморазряда упадет с 14,4 до, скажем, 13,2В и поддерживает данный показатель в течение всего хранения. Эти цифры примерные и зависят от конкретной модели.

Ниже представлен пример многостадийной зарядки 6 и 12-вольтовых АКБ на основе зарядного устройства Auto Welle AW05-1204

Таким образом, настоящими зарядными устройствами являются только автоматические, когда как приборы, выдающие фиксированное напряжение — это обычные блоки питания, которые могут применяться как для заряда аккумулятора, так и для работы электроники, требующей на входе 12VDC. Если Вы хотите обеспечить эффективный заряд и длительный срок службы батареи, рекомендуем выбирать именно автоматические приборы. Благо, рынок полон доступных потребительских моделей.

Как происходит зарядка аккумулятора автомобиля

Расскажем как происходит зарядка автомобильного аккумулятора — 2 способа. Сколько времени потребуется, чтобы полностью его зарядить. Вопросы и ответы — как заряжать аккумулятор машины правильно.

Как происходит процесс

  1. Аккумулятор стоит непосредственно в автомобиле, двигатель работает и генератор в рабочем состоянии. В этом случае зарядка идет автоматически. Чем больше держите обороты, а электроприборы по возможности не включаете, тем быстрее идет восстановление заряда. Если ездите мало, то аккумуляторная батарея может не до конца заряжаться от генератора. При длительной поездке по трассе, АКБ машины подзаряжается почти на 100%. Зимой при небольших поездках батарея может не восстановиться и тогда потребуется второй способ.
  1. Вынимается батарея из машины, подключаются к заряднику провода минус к минусу, плюс к плюсу. После включаем прибор в сеть и выставляем (если есть такая возможность) зарядный ток. Чем он меньше, тем больше заряда получит батарея. Не перегибайте и не выставляйте самый минимум, а то аккумулятор не «закипит» очень долго. Далее читаем инструкцию, т.к. сейчас зарядное устройство – это настоящий миникомпьютер с кучей свойств.

Сколько времени потребуется

Аккумулятор считается полностью заряженным на 100%, когда электролит «закипел». В среднем зарядка идет 8-10 часов, но время может изменяться от изначального состояния батареи. После закипания нужно подождать минут 10-15 и отключить зарядное устройство. Современные приборы обладают автоматическим режимом и сами выключаются при полном заряде батареи автомобиля.

Чтобы подсчитать время зарядки полностью разряженной батареи, нужно её емкость разделить на ток зарядного устройства плюс 10% от полученного значения. Например, АКБ емкостью 50 А-ч будет заряжаться с нуля 10-амперным зарядным устройством 6 часов. То же устройство зарядит батарею емкостью 100 А-ч до полной подзарядки 11 часов.

Если аккумулятор был полностью посажен и зарядное устройство позволяет выбрать величину тока заряда, то выбирайте минимальное: от 4 до 6А. Так аккумуляторная батарея будет заряжаться не менее 12 часов, зато восстановиться заметно лучше, чем при быстром заряде.

При ручной регулировки тока, когда напряжение на аккумуляторе достигнет 15 В, то ток автоматически уменьшится. При этом регулятор не позволяет выставить ток больший, чем задает схема автоматики. Если зарядное устройство начало уменьшать ток зарядки, то это говорит о достижении батареи 75-95% заряда. Для полного дозаряда потребуется еще от получаса до нескольких часов.

В режиме дозаряда зарядное устройство переходит в буферный режим, когда саморазряд аккумулятора компенсируется током заряда. Длительность работы в буферном режиме не ограничена. Она даже полезна для старых батарей, т.к. после нескольких десятков часов большинство аккумуляторов улучшают и восстанавливают внутреннее сопротивление и ёмкость. Так что, после полного заряда АКБ его можно спокойно оставлять в режиме зарядки, и не боятся выкипания электролита.

Если на зарядном устройстве не регулируется сила тока заряда и не отключается при полной зарядке, то делаем так. Нужно следить за состоянием электролита, АКБ считается заряженным, когда жидкость начнет кипеть. Нужно подождать 10 минут после закипания и выключать зарядное устройство. Или не допускать напряжение при зарядке свыше 15-16 В.

Если будет кипеть долго, это навредит АКБ — нужно следить внимательно. Заряжать батарею можно любым зарядным устройством, даже мощным, зарядка будет быстрее, но заряд восполнится не на 100 процентов.

Вопросы и ответы

Когда надо заряжать аккумулятор

Есть одна простая проверка, которую можно сделать самому, но понадобится мультиметр или тестер. Нужно измерить напряжение на клеммах аккумулятора. Причём это делать нужно как минимум через 8-10 часов после полной остановки двигателя автомобиля. Напряжение на клеммах АКБ должно составлять 12,6-12,7 В, тогда он считается заряженным. Если значения меньше — пора думать о зарядке или полной смене аккумулятора.

Более подробно как происходит анализ аккумулятора и другие методы его проверки в данной статье.

Какая оптимальная плотность электролита

В аккумуляторных батареях с блоком пробок можно проверить плотность электролита. Понадобится ареометр. Плотность электролита в полностью заряженной АКБ составляет 1,27 г/см3. Это значение оптимально для среднего региона страны. В жарких странах плотность будет составлять 1,25 г/см3, где короткие разряды не важны. Плотность выше 1,27-1,30 г/см3 используется в странах с низкой температурой, например на Крайнем Севере.

Что лучше заряжает — «зарядник» или генератор

Зарядное устройство заряжает постоянным током, а генератор — в режиме постоянного напряжения. Задача «зарядника» — только восстановить батарею, чтобы генератор уже дозарядил на все 100 процентов. При нормальных условиях и хорошего аккумулятора зарядное устройство не нужно.

Как в мороз заряжается АКБ

Чтобы аккумуляторная батарея могла нормально принимать заряд от генератора машины нужна температура от 0 до +25 градусов. И чем холоднее, тем хуже АКБ принимает заряд. Поэтому зимой аккумуляторы за короткую поездку не успевают восстановиться. А происходит это из-за простого замерзания батареи. Чтобы она начала нормально принимать заряд, его нужно сначала отогреть.

Существуют специальные чехлы и сумки для аккумулятора — подробнее в данной статье.

Снимать ли АКБ при заряде

Делать это не обязательно, это больше перестраховка. Например, если заряжаете дома, то для удобства лучше снять с автомобиля, а в гараже — не стоит. Главное во время зарядки аккумулятора не закорачивать клеммы и не курить рядом.

Какой ток выставлять

Если аккумулятор посадили за короткое время (на ночь оставили включенными лампочки в салоне), то её можно быстро зарядить большим током 10-20 А от стационарного зарядника в течение 2-3 часов. Если АКБ постоянно не дозаряжался и «умирала» медленно, то нужен минимальный ток при постоянном напряжении.

Большинство современных зарядников реализуют комбинированный способ, сначала ведётся заряд током одной силы, а когда напряжение доходит до 14,8 В, ток начинает постепенно падать. Теперь считаем оптимальный ток заряда. При напряжении 14,4 В допускается максимальный ток заряда 25% от номинальной ёмкости — для батареи 60А*ч — это 15 А. Если зарядное устройство выдаёт максимальный ток ниже (например, всего 3,2 А), то плотность электролита останется низкой и АКБ не зарядится.

Можно ли «прикуривать»

Для современного авто важно не повредить электронику при методе «прикуривания» от другой машины. Бывали случаи, когда сгорала плата электрооборудования, а вот аккумулятор точно не пострадает. Совет один — следуйте инструкции по эксплуатации. Если не уверены — лучше не делать, а для других автолюбителей поможет статья на нашем сайте — как правильно прикурить от аккумулятора другой машины.

После зарядки желательно промыть и просушить корпус аккумулятора, т.к. на него может попасть кислота. Это приведёт к разряду АКБ, т.к. корпус пропускает напряжение. Для этого нужно измерить напряжение крышки аккумулятора. Если оно отлично от нуля, то батарея пропускает напряжение и ее нужно промыть раствором соды.

Как работают зарядные устройства?

Как работают зарядные устройства? — Объясните этот материал

Вы здесь:
Домашняя страница >
Электричество и электроника >
Зарядные устройства для аккумуляторов

  • Дом
  • индекс А-Я
  • Случайная статья
  • Хронология
  • Учебное пособие
  • О нас
  • Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Сила в пути — разве аккумуляторы не великолепны?
Проблема в том, что они хранят только фиксированную сумму
электрического заряда до полной разрядки, обычно не более
неудобное время. Если вы используете перезаряжаемые батареи, это меньше
проблемы: вставьте батарейки в зарядное устройство, вставьте его в розетку и вставьте
Через несколько часов они как новые и снова готовы к использованию. Типичный
аккумуляторная батарея может быть заряжена сотни раз, может длиться
вам что-нибудь от трех или четырех лет до десяти или более лет, и будет
вероятно, сэкономит вам сотни долларов на покупке одноразовых изделий (так что это
отлично подходит для окружающей среды тоже). Но насколько хорошо ваши батареи
производительность зависит от того, как вы их используете и насколько тщательно вы заряжаете
их. Вот почему приличное зарядное устройство
так же важен, как и батарейки, которые вы в него вставляете. Что такое зарядное устройство для аккумуляторов и как оно работает
это работает? Давайте посмотрим поближе!

Художественное произведение: Зачем использовать сотни батареек сразу, если можно использовать одну батарейку
сотни раз, перезарядив его электрическим зарядом? Аккумуляторы стоят немного дороже для начала, но,
относитесь к ним бережно, и они сэкономят вам целое состояние за те годы, что прослужат.
Они намного лучше для окружающей среды тоже.

Содержание

  1. Что такое батареи и как они работают?
  2. Как работают зарядные устройства
  3. Зарядка аккумуляторов различных типов
  4. Как долго следует заряжать аккумуляторы?
  5. Подбор аккумуляторов к зарядному устройству
  6. Как долго работают перезаряжаемые батареи?
  7. Советы по продлению срока службы батареи
  8. Узнать больше

Что такое батареи и как они работают?

Фото: Обычные батарейки (как эта повседневная угольно-цинковая батарейка)
не предназначены для использования более одного раза, поэтому не пытайтесь перезарядить их. если ты
не любите угольно-цинковые батарейки, не пытайтесь их перезарядить: для начала купите перезаряжаемые.

Если вы читали нашу основную статью о батареях,
вы будете знать все об этих портативных источниках питания
растения. Пример того, что ученые называют электрохимией,
они используют силу химии для высвобождения накопленного электричества очень
постепенно.

Что происходит внутри обычной батарейки, такой как в фонарике?
Когда вы щелкаете выключателем питания, вы
давая зеленый свет химическим реакциям внутри батареи.
Когда ток начинает течь, ячейки (энергетические отсеки)
внутри батареи начинают трансформироваться в поразительные, но
совершенно невидимыми способами. Химические вещества, из которых состоят их компоненты
заставляют начать перестраиваться. Внутри каждой клетки хим.
происходят реакции с участием двух электрических клемм (или
электроды) и химическое вещество, известное как электролит
которые их разделяют. Эти химические реакции приводят к образованию электронов (т.
крошечные частицы внутри атомов, которые несут электричество) для прокачки
цепь, к которой подключена батарея, обеспечивает питание
фонарик. Но
элементы внутри батареи содержат только ограниченные запасы химических веществ, поэтому
реакции не могут продолжаться бесконечно. Как только химические вещества
истощаются, реакции прекращаются, электроны перестают течь через
внешней цепи, батарея фактически разряжена, и ваша лампа перегорает.
вне.

Плохие новости. Хорошей новостью является то, что если вы используете перезаряжаемую батарею, вы можете
Заставьте химические реакции идти в обратном направлении, используя зарядное устройство.
Зарядка аккумулятора — это полная противоположность его разрядке: где
разрядка отдает энергию, зарядка забирает энергию и сохраняет ее
сбросив химические вещества батареи в исходное состояние. В
Теоретически зарядить и разрядить аккумуляторную батарею можно в любом
количество раз; на практике даже перезаряжаемые батареи портятся
со временем, и в конце концов наступает момент, когда они больше не
готов хранить заряд. В этот момент вы должны переработать их или
выкинь их.

Рекламные ссылки

Как работают зарядные устройства

Фото: Это зарядное устройство с функцией быстрой зарядки предназначено для
зарядить четыре цилиндрических никель-кадмиевых (никель-кадмиевых) аккумулятора за пять часов или
одна батарея RX22 квадратной формы за 16 часов. Его легко использовать и так же легко использовать неправильно:
он не выключается, когда батареи полностью заряжены и нечего
сказать вам, когда зарядка завершена. С помощью зарядного устройства, подобного этому, зарядка аккумуляторов
является полной догадкой.

Все зарядные устройства имеют одну общую черту: они работают, питая
электрический ток
через батареи в течение определенного периода времени в надежде, что элементы внутри будут
удерживать часть энергии, проходящей через них. это примерно
где сходство между зарядными устройствами начинается и заканчивается!

Самые дешевые и грубые зарядные устройства используют либо постоянное напряжение, либо
постоянного тока и подавайте его на батареи, пока не выключите их.
Забудьте, и вы перезарядите батареи; отключите зарядное устройство слишком рано, и вы не будете заряжать их
достаточно, так что они будут работать плоский быстрее. Лучшие зарядные устройства используют гораздо более низкую и мягкую «капельную» зарядку (возможно,
3–5 процентов от максимального номинального тока батареи) в течение значительно более длительного времени.
промежуток времени.

Батарейки немного похожи на чемоданы: чем больше вы упаковываете, тем сложнее упаковать еще и тем больше времени это займет. Это легко понять, если вы помните, что зарядка аккумулятора по существу включает в себя
обращая вспять химические реакции, которые происходят, когда он разряжается. В аккумуляторе ноутбука
например, зарядка и разрядка включают шунтирование ионов лития (атомов, у которых отсутствуют электроны) туда и обратно,
с одного электрода (где их много) на другой электрод (где их мало).
Поскольку все ионы несут положительный заряд, их легче вначале переместить на «пустой» электрод. Как
они начинают накапливаться там, становится все труднее упаковать их больше, что делает более поздние этапы зарядки более трудными, чем более ранние.

График: на более поздних стадиях зарядки аккумуляторов становится все труднее. Для зарядки последних 25 процентов аккумулятора (оранжевая область) может потребоваться столько же времени, сколько и для первых 75 процентов (желтая область). Об этом стоит помнить, если вы
имеете ограниченное время для зарядки аккумулятора и беспокоитесь, что это займет слишком много времени: возможно, вы сможете его зарядить
наполовину за гораздо меньшее время, чем вы думаете.

Перезаряд, как правило, хуже, чем недозаряд. Если батареи полностью заряжены и вы
не выключайте зарядное устройство, им придется избавиться от лишних
энергию, которую вы им подаете. Они делают это, нагревая и строя
давление внутри, что может привести к их разрыву, утечке химикатов или
газа, и даже взорваться. (Думайте о перезарядке как о пережаривании
аккумулятор, и вы можете просто не забывать этого делать!)

Фото: Innovations Battery Manager, популярный в 1990-х годах, продавался как интеллектуальное зарядное устройство, способное заряжать даже обычные угольно-цинковые и щелочные батареи. Справа: цифровой дисплей
показывал напряжение каждой батареи по мере ее зарядки (в данном случае 1,39 вольта). После зарядки появилась небольшая гистограмма, показывающая, в каком хорошем состоянии находится батарея (сколько еще раз ее можно зарядить). Было продано много тысяч таких зарядных устройств, но
разные мнения
от того, насколько хорошо они работали.

Чуть более сложные зарядные устройства с таймером отключаются по истечении заданного периода времени.
хотя это не обязательно предотвращает перезарядку или
недозарядка, потому что идеальное время зарядки варьируется для всех видов
причины (сколько заряда держала батарея изначально, насколько она горячая
сколько ей лет, работает ли одна клетка лучше, чем другие,
и так далее). Лучшие зарядные устройства работают разумно, используя
электронные схемы на основе микрочипов, определяющие уровень заряда
хранится в батареях, выясняя такие вещи, как изменения в
напряжение батареи (технически называемое дельта V или ΔV) и температура элемента
(дельта T или ΔT), когда зарядка, вероятно, будет «завершена», а затем
отключение тока или переход на малый подзаряд на
подходящее время; теоретически невозможно перезарядить
интеллектуальное зарядное устройство.

Зарядка различных типов аккумуляторов

Чтобы усложнить ситуацию, разные типы аккумуляторов лучше всего реагируют на разные
типов зарядки, поэтому зарядное устройство, подходящее для одного типа батареи, может
плохо работать с другим.

Батарейки на основе никеля

Фото: Электрическая зубная щетка обычно содержит либо никель-кадмиевые, либо никель-металлгидридные батареи и медленно или медленно заряжается на подставке, которая на самом деле является индукционным зарядным устройством.

Никель-кадмий
(также называемый «никад» или NiCd), самый старый и, возможно, все еще лучший
известный тип перезаряжаемых батарей, лучше всего реагируют либо на довольно
быстрая зарядка (при условии, что они не нагреваются) или медленная струйка
зарядка.

Никель-металлогидридные (NiMH) батареи используют более новую технологию и выглядят точно
то же, что и никады, но они, как правило, дороже, потому что могут хранить
больше заряда (отображается на упаковке батареи как более высокий рейтинг
в мАч или миллиампер-часах). NiMH аккумуляторы можно быстро заряжать (на
большой ток в течение нескольких часов, с риском перегрева), медленный
заряжается (около 12–16 часов при более низком токе) или струйкой
заряжены (значительно меньшим током, чем никад), но они должны
действительно заряжать только с помощью зарядного устройства NiMH: быстрое зарядное устройство NiCad
может привести к перезарядке NiMH аккумуляторов.

Мнения экспертов расходятся во мнениях относительно того, подвержены ли никелевые батареи так называемому эффекту памяти. Это хорошо известное явление, когда невозможно разрядить аккумулятор на основе никеля перед зарядкой (когда вы «доливаете» частично разряженный аккумулятор с помощью
быстрая перезарядка), по общему мнению, вызывает необратимые химические изменения, которые снижают
большой заряд батареи будет принимать в будущем. Некоторые люди клянутся
усилие памяти реально; другие в равной степени настаивают на том, что это миф.
Настоящим объяснением очевидного эффекта памяти является
Падение напряжения , когда аккумулятор не был полностью разряжен перед временной зарядкой
«думает», что у него более низкое напряжение и емкость для накопления заряда, чем должно быть.
Эксперты по аккумуляторам утверждают, что вы можете решить эту проблему путем зарядки и разрядки.
батарея полностью в несколько раз больше.

Принято считать, что аккумуляторы на основе никеля необходимо «заправить».
(полностью заряжены перед первым использованием), поэтому обязательно
точно следуйте тому, что говорят производители, когда вы берете свой новый
батарейки из упаковки.

Как долго следует заряжать аккумуляторы?

Есть две простые причины, по которым существует так много разных размеров и типов батарей:
большая батарея содержит больше химических веществ внутри, поэтому она может хранить больше энергии
и отпустите его дольше; большие батареи, как правило, имеют больше ячеек внутри, поэтому они могут производить более высокое напряжение.
и ток для питания более крупных вещей (ярких фонариков или более мощных двигателей).
Точно так же большие перезаряжаемые батареи требуют более длительной зарядки.
Чем больше энергии вы ожидаете получить от перезаряжаемой батареи
(чем дольше вы ожидаете, что это продлится), тем дольше вам нужно будет заряжать его
(или тем выше зарядный ток, который вам нужно использовать). Основной закон
физики, называемой законом сохранения энергии, говорит нам
Вы не можете получить больше энергии из батареи, чем вложили в нее.

Большинство людей склонны заряжать вещи «на ночь», не обращая особого внимания на то,
что это значит, но ваши батареи будут работать лучше и дольше, если вы будете заряжать их
нужное количество часов. Как долго это? Это может сбивать с толку, особенно если вы используете аккумуляторы, которые не входят в комплект поставки зарядного устройства.
Не бойся! Все, что вам нужно сделать, это прочитать, что написано на ваших батареях, и вы должны найти (часто мелким шрифтом) рекомендуемый зарядный ток и время зарядки. Если у вас есть обычное зарядное устройство, просто проверьте его номинальный ток и соответствующим образом отрегулируйте время зарядки. Однако имейте в виду, что мы говорили в другом месте о согласовании вашего зарядного устройства с вашими батареями.

Фото: Аккумуляторы — это не ракетостроение — заряжать аккумуляторы легко, если следовать инструкциям, обычно написанным на аккумуляторах или упаковке, в которой они поставляются.

Например, эти три обычных 1,2-вольтовых аккумулятора на основе совсем другие рекомендации:

  1. Вверху бело-зеленая никель-кадмиевая батарея рекомендует медленную зарядку 60 мА (миллиампер) в течение 14–16 часов или быструю зарядку 390 мА (более чем в шесть раз больший ток) всего за два часа (2 часа). ). Общий заряд батареи равен току, умноженному на время, поэтому умножьте числа, и вы получите значение около 800–9.00 мАч. Сама батарея заявлена ​​емкостью 0,65 Ач (650 мАч), но не забывайте, что процесс зарядки не на 100 процентов эффективен: батарея не поглотит всю проходящую через нее электрическую энергию. Таким образом, количество заряда, которое вы подаете, и количество, которое поглощает батарея, находятся на одном и том же стадионе.
  2. В середине серебристая NiMH батарея рекомендует зарядку 200 мА (миллиампер) в течение 7 часов, что дает нам заряд около 1400 мАч. Опять же, сама батарея заявляет, что ее емкость ниже этой (1000 мАч).
  3. Внизу зелено-оранжевая батарея NiMH рекомендует зарядку 63 мА (миллиампер) в течение 18 часов, что дает чуть более 1000 мАч. Аккумулятор немного ниже (970 мАч).

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные перезаряжаемые аккумуляторы обычно встраиваются в гаджеты, такие как
сотовые телефоны,
Mp3-плееры,
цифровые фотоаппараты и ноутбуки. Обычно они
поставляются с собственными зарядными устройствами, которые автоматически определяют время зарядки
завершена и отключила электропитание в нужное время.
Литий-ионные батареи могут стать опасно нестабильными, когда
напряжение батареи либо слишком высокое, либо слишком низкое, поэтому они разработаны
никогда не работать в таких условиях. Если напряжение достигает
слишком низкий (если аккумулятор слишком сильно разряжается во время использования),
прибор должен отключиться автоматически; если напряжение становится слишком высоким
(во время зарядки) вместо этого отключится зарядное устройство. Хотя
литий-ионные аккумуляторы не имеют эффекта памяти, они деградируют по мере
они становятся старше. Типичным признаком старения является постепенная разрядка в течение
период времени (может быть, час или около того), за которым следует внезапный, драматический,
и совершенно неожиданное отключение прибора после этого.
Узнайте больше о том, как работают литий-ионные аккумуляторы.

Фото: Надежное зарядное устройство Canon для литий-ионных аккумуляторов. Когда батарея нуждается в зарядке, камера предупреждает вас заблаговременно. Просто извлеките аккумулятор (это очень просто для цифровой камеры), поместите его в отдельное зарядное устройство, и индикатор загорится красным, а когда аккумулятор полностью заряжен, он станет зеленым. Весь процесс автоматизирован и безопасен: камера прекращает использование батареи до того, как ее напряжение станет слишком низким; зарядное устройство перестанет заряжать его до того, как напряжение станет слишком высоким.

Свинцово-кислотные батареи

Самые большие, тяжелые и старые перезаряжаемые батареи получили свое название от
(разбавленный) сернокислотный электролит и электроды на основе свинца. Они больше всего
знакомые нам как автомобильные аккумуляторы (первоначальные источники энергии, которые
заставить двигатель автомобиля провернуться до того, как газ начнет гореть),
хотя немного другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов также используются в таких вещах, как гольф.
багги и электрические инвалидные коляски.

Фото: Свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы были первоначально разработаны в 19веке, задолго до того, как появились перезаряжаемые технологии на основе никеля и лития.

Свинцово-кислотные аккумуляторы популярны, потому что они просты, дешевы, надежны и используют хорошо зарекомендовавшую себя технологию.
который относится к середине 19 века. Как правило, они служат несколько лет, хотя это полностью зависит от того, насколько хорошо
они поддерживаются, другими словами, заряжаются и разряжаются. Для их зарядки требуется довольно много времени (обычно до 16 часов — в несколько раз больше, чем требуется для полной разрядки), и это может привести как к недозарядке, так и к
(если у вас нет времени зарядить их должным образом перед следующим использованием) или перезарядить (если вы поставили их на зарядку и забыли о них). Недостаточная зарядка, зарядка с неправильным напряжением или оставление батарей неиспользованными вызывает проблему, известную как сульфатация (образование твердых кристаллов сульфата свинца), а чрезмерная зарядка вызывает коррозию (постоянное разрушение положительной свинцовой пластины в результате окисления, аналогичное ржавчине в железе и стали). ). И то, и другое повлияет на производительность и срок службы свинцово-кислотного аккумулятора. Перезаряд также приводит к ухудшению состояния электролита, разложению воды (путем электролиза) на водород и кислород, которые выделяются в виде газов и поэтому теряются в аккумуляторе. Это делает кислоту сильнее и с большей вероятностью воздействует на пластины, что снижает производительность батареи. Это также означает, что для взаимодействия с пластинами доступно меньше электролита, что также снижает производительность. Время от времени такие аккумуляторы необходимо доливать дистиллированной водой (не обычной водой), чтобы поддерживать кислоту оптимальной концентрации и достаточно высокого уровня, чтобы покрыть пластины.

Подбор аккумуляторов к зарядному устройству

Различные зарядные устройства предназначены для работы по-разному на разных скоростях.
в основном для разных типов аккумуляторов. Первое правило
зарядка аккумуляторов заключается в том, что зарядное устройство предназначено для одного типа аккумуляторов
может не подходить для зарядки другого: вы не можете зарядить
мобильный телефон с автомобильным зарядным устройством, но вы не должны заряжать
NiMH аккумуляторы с никель-кадмиевым зарядным устройством. Многие современные перезаряжаемые
бытовая техника и гаджеты, такие как ноутбуки, MP3-плееры и
мобильные телефоны — при покупке они поставляются с собственным специальным зарядным устройством, так что вы
не нужно беспокоиться о соответствии зарядного устройства аккумулятору. Но если
вы покупаете в магазине пачку универсальных перезаряжаемых батареек, это
важно, чтобы вы покупали аккумуляторы, которые подходят к зарядному устройству, которое у вас есть, или
соответственно замените зарядное устройство. Обратите внимание на напряжение и ток,
батареи требуют (это будет отмечено на упаковке батареи или на
сами аккумуляторы), обязательно выбирайте зарядное устройство с правильным
напряжение и ток, чтобы идти с ними, и заряд для правильного
количество времени. Если вы хотите купить себе перезаряжаемые
батареи, но вы не совсем уверены, как подобрать батареи и
зарядное устройство, выберите комбинированный комплект — где вы покупаете аккумуляторы и зарядное устройство
в том же пакете.

Фото: Подбор аккумулятора к зарядному устройству. По мере того, как мир переходит на более экологичные электромобили с батарейным питанием, нам потребуется гораздо больше
правильно оборудованные, удобно расположенные зарядные станции. В этом используются фотоэлектрические солнечные элементы (в навесе) для зарядки транспортных средств, припаркованных внизу. Фото Денниса Шредера предоставлено NREL.

Как долго работают перезаряжаемые батареи?

Неудивительно, что это зависит от того, как вы с ними обращаетесь, храните и используете.
Небольшие перезаряжаемые аккумуляторы (такие как NiCd, NiMH и ионно-литиевые) обычно служат сотни «циклов».
(вы можете заряжать и разряжать их столько раз), что может означать от нескольких лет до
от достойной жизни в ноутбуке до десятилетия использования в портативном радио. Хорошо лечили,
свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы обычно рассчитаны на тысячи циклов и могут легко прослужить
5–10 лет в автомобиле, который ездит каждый день. Но если вы оставите аккумуляторные батареи
в продукте, который вы почти никогда не используете, никогда не заряжайте и не разряжайте его, перезаряжайте его,
пусть они перегреваются или хранятся в плохих условиях, не ждите, что они прослужат долго.

Как узнать, что пора заменить батарейки? В чем-то вроде ноутбука вы можете
обратите внимание, что литий-ионный аккумулятор некоторое время нормально разряжается, а затем внезапно теряет все оставшиеся заряды.
заряжать очень быстро. Если вы используете перезаряжаемые никель-кадмиевые или никель-металлогидридные аккумуляторы в таких вещах, как фонарики,
вы увидите очень постепенное снижение емкости и необходимость подзарядки гораздо чаще.

Лучшие советы по увеличению срока службы аккумуляторов

Как максимально эффективно использовать аккумуляторы? Вот несколько советов, которые я нашел
читая различные веб-сайты экспертов по батареям:

  1. Аккумуляторы лучше всего работают при регулярном использовании. Не оставляйте их сидящими
    в вашем сарае, полностью заряженным или полностью разряженным в течение нескольких месяцев.
  2. Эксперты по батареям считают хорошей идеей «кондиционирование» или «восстановление» аккумуляторов.
    ваши батареи. Это означает, что вы регулярно позволяете им разряжаться
    существенно перед перезарядкой, если вы можете (хотя вам не нужно полностью их разряжать).
  3. Подберите зарядное устройство к аккумуляторам. Например, используйте зарядное устройство NiMH для аккумуляторов NiMH.
    и убедитесь, что зарядное устройство использует соответствующее напряжение и силу тока.
  4. Не перезаряжайте аккумуляторы. Вы повредите их.
  5. Не допускайте перегрева или переохлаждения аккумуляторов во время зарядки, хранения и т. д.
    или использовать (это их повреждает). Они будут греться во время зарядки, но если сильно нагреются, то что-то не так.
  6. Не скупитесь на покупку приличного интеллектуального зарядного устройства. Ваши батареи прослужат долго
    дольше, если зарядное устройство относится к ним правильно!
  7. По возможности следуйте инструкциям, прилагаемым к вашему устройству. Например,
    инструкции, которые прилагаются к роботу-пылесосу Roomba®, говорят вам оставить его
    «пристыкован» (сидит на зарядке), на подзарядке, все время не используется. Если ты этого не сделаешь,
    вы обнаружите, что ваш Roomba очень быстро разряжается (даже если вы им не пользуетесь), и вы можете значительно сократить срок службы батареи.
  8. Если вы используете что-то вроде ноутбука, постоянно подключенного к сети, возьмите в привычку
    позволять ему работать от батареи, возможно, раз в неделю или около того, пока он не разрядится почти полностью,
    для поддержания батареи в хорошем состоянии. Вы обнаружите, что это помогает расширить
    срок службы вашего аккумулятора.

Фото: Батареи бывают всех форм и размеров. Вы не всегда можете сказать, какие перезаряжаемые
просто глядя. Из показанных здесь можно заряжать только никель-кадмиевые и литий-ионные аккумуляторы;
все остальные одноразовые. Большая литий-ионная батарея серебристого цвета слева от ноутбука.
а меньший (справа) от iPod. Никель-кадмиевые аккумуляторы — это универсальные перезаряжаемые аккумуляторы,
зарядное устройство, такое как на нашем самом верхнем фото.

Узнайте больше

На этом сайте

  • Батарейки
  • Электричество
  • Индукционные зарядные устройства
  • Литий-ионные аккумуляторы

Книги

  • Свинцово-кислотные аккумуляторы: наука и технология
    Д. Павлов. Эльзевир, 2017.
  • «Батарея: как портативное питание вызвало технологическую революцию», Генри Шлезингер. Smithsonian Books, 2010. «Научно-популярная» книга, посвященная истории батарей от Вольтова столба до новейших литий-ионных аккумуляторов.
  • «Понимание аккумуляторов» Рональда Делла и Дэвида Рэнда. Королевское химическое общество, 2001 г. Очень подробное руководство, описывающее историю батарей, различные типы, выбор батареи для определенного применения и электрохимию зарядки и разрядки.

Статьи

  • Стеклянная батарея, которая становится лучше? Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 30 мая 2019 г. Нарушают ли батареи, улучшающиеся со временем, основной закон физики?
  • Он большой и долговечный, и он не загорится: Ванадиевая окислительно-восстановительная батарея Z. Gary Yang. IEEE Spectrum, 26 октября 2017 г. Являются ли VRFB следующей большой прорывом в аккумуляторных технологиях?
  • Потенциальные опасности на обоих концах литий-ионного жизненного цикла, Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 1 марта 2013 г. Исследует опасности производства и переработки литий-ионных аккумуляторов.
  • Мощный химический коктейль с недостатком Мэтью Вальджан. The New York Times, 17 января 2013 г. Опасность пожара становится все более серьезной проблемой по мере того, как литий-ионные батареи становятся все более распространенными.
  • Аккумуляторы с напылением могут накапливать энергию в любом месте Лиат Кларк, Wired, 2 июля 2012 г. Если бы мы могли превращать компоненты батареи в жидкости, мы могли бы распылять их на любую плоскую поверхность для накопления электроэнергии.
  • Вирусная батарея может «заряжать автомобили»: BBC News, 2 апреля 2009 г. Ученые Массачусетского технологического института создали новую мощную батарею из вирусов.
  • Аккумулятор, который «заряжается за секунды»: BBC News, 11 марта 2009 г. Новый способ изготовления литий-ионных аккумуляторов может привести к значительному сокращению времени зарядки.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2021) Зарядные устройства. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers-work.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте…

  • Связь
  • Компьютеры
  • Электричество и электроника
  • Энергия
  • Машиностроение
  • Окружающая среда
  • Гаджеты
  • Домашняя жизнь
  • Материалы
  • Наука
  • Инструменты и приборы
  • Транспорт

↑ Вернуться к началу

Как работают зарядные устройства?

Как работают зарядные устройства? — Объясните этот материал

Вы здесь:
Домашняя страница >
Электричество и электроника >
Зарядные устройства для аккумуляторов

  • Дом
  • индекс А-Я
  • Случайная статья
  • Хронология
  • Учебное пособие
  • О нас
  • Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Сила в пути — разве аккумуляторы не великолепны?
Проблема в том, что они хранят только фиксированную сумму
электрического заряда до полной разрядки, обычно не более
неудобное время. Если вы используете перезаряжаемые батареи, это меньше
проблемы: вставьте батарейки в зарядное устройство, вставьте его в розетку и вставьте
Через несколько часов они как новые и снова готовы к использованию. Типичный
аккумуляторная батарея может быть заряжена сотни раз, может длиться
вам что-нибудь от трех или четырех лет до десяти или более лет, и будет
вероятно, сэкономит вам сотни долларов на покупке одноразовых изделий (так что это
отлично подходит для окружающей среды тоже). Но насколько хорошо ваши батареи
производительность зависит от того, как вы их используете и насколько тщательно вы заряжаете
их. Вот почему приличное зарядное устройство
так же важен, как и батарейки, которые вы в него вставляете. Что такое зарядное устройство для аккумуляторов и как оно работает
это работает? Давайте посмотрим поближе!

Художественное произведение: Зачем использовать сотни батареек сразу, если можно использовать одну батарейку
сотни раз, перезарядив его электрическим зарядом? Аккумуляторы стоят немного дороже для начала, но,
относитесь к ним бережно, и они сэкономят вам целое состояние за те годы, что прослужат.
Они намного лучше для окружающей среды тоже.

Содержание

  1. Что такое батареи и как они работают?
  2. Как работают зарядные устройства
  3. Зарядка аккумуляторов различных типов
  4. Как долго следует заряжать аккумуляторы?
  5. Подбор аккумуляторов к зарядному устройству
  6. Как долго работают перезаряжаемые батареи?
  7. Советы по продлению срока службы батареи
  8. Узнать больше

Что такое батареи и как они работают?

Фото: Обычные батарейки (как эта повседневная угольно-цинковая батарейка)
не предназначены для использования более одного раза, поэтому не пытайтесь перезарядить их. если ты
не любите угольно-цинковые батарейки, не пытайтесь их перезарядить: для начала купите перезаряжаемые.

Если вы читали нашу основную статью о батареях,
вы будете знать все об этих портативных источниках питания
растения. Пример того, что ученые называют электрохимией,
они используют силу химии для высвобождения накопленного электричества очень
постепенно.

Что происходит внутри обычной батарейки, такой как в фонарике?
Когда вы щелкаете выключателем питания, вы
давая зеленый свет химическим реакциям внутри батареи.
Когда ток начинает течь, ячейки (энергетические отсеки)
внутри батареи начинают трансформироваться в поразительные, но
совершенно невидимыми способами. Химические вещества, из которых состоят их компоненты
заставляют начать перестраиваться. Внутри каждой клетки хим.
происходят реакции с участием двух электрических клемм (или
электроды) и химическое вещество, известное как электролит
которые их разделяют. Эти химические реакции приводят к образованию электронов (т.
крошечные частицы внутри атомов, которые несут электричество) для прокачки
цепь, к которой подключена батарея, обеспечивает питание
фонарик. Но
элементы внутри батареи содержат только ограниченные запасы химических веществ, поэтому
реакции не могут продолжаться бесконечно. Как только химические вещества
истощаются, реакции прекращаются, электроны перестают течь через
внешней цепи, батарея фактически разряжена, и ваша лампа перегорает.
вне.

Плохие новости. Хорошей новостью является то, что если вы используете перезаряжаемую батарею, вы можете
Заставьте химические реакции идти в обратном направлении, используя зарядное устройство.
Зарядка аккумулятора — это полная противоположность его разрядке: где
разрядка отдает энергию, зарядка забирает энергию и сохраняет ее
сбросив химические вещества батареи в исходное состояние. В
Теоретически зарядить и разрядить аккумуляторную батарею можно в любом
количество раз; на практике даже перезаряжаемые батареи портятся
со временем, и в конце концов наступает момент, когда они больше не
готов хранить заряд. В этот момент вы должны переработать их или
выкинь их.

Рекламные ссылки

Как работают зарядные устройства

Фото: Это зарядное устройство с функцией быстрой зарядки предназначено для
зарядить четыре цилиндрических никель-кадмиевых (никель-кадмиевых) аккумулятора за пять часов или
одна батарея RX22 квадратной формы за 16 часов. Его легко использовать и так же легко использовать неправильно:
он не выключается, когда батареи полностью заряжены и нечего
сказать вам, когда зарядка завершена. С помощью зарядного устройства, подобного этому, зарядка аккумуляторов
является полной догадкой.

Все зарядные устройства имеют одну общую черту: они работают, питая
электрический ток
через батареи в течение определенного периода времени в надежде, что элементы внутри будут
удерживать часть энергии, проходящей через них. это примерно
где сходство между зарядными устройствами начинается и заканчивается!

Самые дешевые и грубые зарядные устройства используют либо постоянное напряжение, либо
постоянного тока и подавайте его на батареи, пока не выключите их.
Забудьте, и вы перезарядите батареи; отключите зарядное устройство слишком рано, и вы не будете заряжать их
достаточно, так что они будут работать плоский быстрее. Лучшие зарядные устройства используют гораздо более низкую и мягкую «капельную» зарядку (возможно,
3–5 процентов от максимального номинального тока батареи) в течение значительно более длительного времени.
промежуток времени.

Батарейки немного похожи на чемоданы: чем больше вы упаковываете, тем сложнее упаковать еще и тем больше времени это займет. Это легко понять, если вы помните, что зарядка аккумулятора по существу включает в себя
обращая вспять химические реакции, которые происходят, когда он разряжается. В аккумуляторе ноутбука
например, зарядка и разрядка включают шунтирование ионов лития (атомов, у которых отсутствуют электроны) туда и обратно,
с одного электрода (где их много) на другой электрод (где их мало).
Поскольку все ионы несут положительный заряд, их легче вначале переместить на «пустой» электрод. Как
они начинают накапливаться там, становится все труднее упаковать их больше, что делает более поздние этапы зарядки более трудными, чем более ранние.

График: на более поздних стадиях зарядки аккумуляторов становится все труднее. Для зарядки последних 25 процентов аккумулятора (оранжевая область) может потребоваться столько же времени, сколько и для первых 75 процентов (желтая область). Об этом стоит помнить, если вы
имеете ограниченное время для зарядки аккумулятора и беспокоитесь, что это займет слишком много времени: возможно, вы сможете его зарядить
наполовину за гораздо меньшее время, чем вы думаете.

Перезаряд, как правило, хуже, чем недозаряд. Если батареи полностью заряжены и вы
не выключайте зарядное устройство, им придется избавиться от лишних
энергию, которую вы им подаете. Они делают это, нагревая и строя
давление внутри, что может привести к их разрыву, утечке химикатов или
газа, и даже взорваться. (Думайте о перезарядке как о пережаривании
аккумулятор, и вы можете просто не забывать этого делать!)

Фото: Innovations Battery Manager, популярный в 1990-х годах, продавался как интеллектуальное зарядное устройство, способное заряжать даже обычные угольно-цинковые и щелочные батареи. Справа: цифровой дисплей
показывал напряжение каждой батареи по мере ее зарядки (в данном случае 1,39 вольта). После зарядки появилась небольшая гистограмма, показывающая, в каком хорошем состоянии находится батарея (сколько еще раз ее можно зарядить). Было продано много тысяч таких зарядных устройств, но
разные мнения
от того, насколько хорошо они работали.

Чуть более сложные зарядные устройства с таймером отключаются по истечении заданного периода времени.
хотя это не обязательно предотвращает перезарядку или
недозарядка, потому что идеальное время зарядки варьируется для всех видов
причины (сколько заряда держала батарея изначально, насколько она горячая
сколько ей лет, работает ли одна клетка лучше, чем другие,
и так далее). Лучшие зарядные устройства работают разумно, используя
электронные схемы на основе микрочипов, определяющие уровень заряда
хранится в батареях, выясняя такие вещи, как изменения в
напряжение батареи (технически называемое дельта V или ΔV) и температура элемента
(дельта T или ΔT), когда зарядка, вероятно, будет «завершена», а затем
отключение тока или переход на малый подзаряд на
подходящее время; теоретически невозможно перезарядить
интеллектуальное зарядное устройство.

Зарядка различных типов аккумуляторов

Чтобы усложнить ситуацию, разные типы аккумуляторов лучше всего реагируют на разные
типов зарядки, поэтому зарядное устройство, подходящее для одного типа батареи, может
плохо работать с другим.

Батарейки на основе никеля

Фото: Электрическая зубная щетка обычно содержит либо никель-кадмиевые, либо никель-металлгидридные батареи и медленно или медленно заряжается на подставке, которая на самом деле является индукционным зарядным устройством.

Никель-кадмий
(также называемый «никад» или NiCd), самый старый и, возможно, все еще лучший
известный тип перезаряжаемых батарей, лучше всего реагируют либо на довольно
быстрая зарядка (при условии, что они не нагреваются) или медленная струйка
зарядка.

Никель-металлогидридные (NiMH) батареи используют более новую технологию и выглядят точно
то же, что и никады, но они, как правило, дороже, потому что могут хранить
больше заряда (отображается на упаковке батареи как более высокий рейтинг
в мАч или миллиампер-часах). NiMH аккумуляторы можно быстро заряжать (на
большой ток в течение нескольких часов, с риском перегрева), медленный
заряжается (около 12–16 часов при более низком токе) или струйкой
заряжены (значительно меньшим током, чем никад), но они должны
действительно заряжать только с помощью зарядного устройства NiMH: быстрое зарядное устройство NiCad
может привести к перезарядке NiMH аккумуляторов.

Мнения экспертов расходятся во мнениях относительно того, подвержены ли никелевые батареи так называемому эффекту памяти. Это хорошо известное явление, когда невозможно разрядить аккумулятор на основе никеля перед зарядкой (когда вы «доливаете» частично разряженный аккумулятор с помощью
быстрая перезарядка), по общему мнению, вызывает необратимые химические изменения, которые снижают
большой заряд батареи будет принимать в будущем. Некоторые люди клянутся
усилие памяти реально; другие в равной степени настаивают на том, что это миф.
Настоящим объяснением очевидного эффекта памяти является
Падение напряжения , когда аккумулятор не был полностью разряжен перед временной зарядкой
«думает», что у него более низкое напряжение и емкость для накопления заряда, чем должно быть.
Эксперты по аккумуляторам утверждают, что вы можете решить эту проблему путем зарядки и разрядки.
батарея полностью в несколько раз больше.

Принято считать, что аккумуляторы на основе никеля необходимо «заправить».
(полностью заряжены перед первым использованием), поэтому обязательно
точно следуйте тому, что говорят производители, когда вы берете свой новый
батарейки из упаковки.

Как долго следует заряжать аккумуляторы?

Есть две простые причины, по которым существует так много разных размеров и типов батарей:
большая батарея содержит больше химических веществ внутри, поэтому она может хранить больше энергии
и отпустите его дольше; большие батареи, как правило, имеют больше ячеек внутри, поэтому они могут производить более высокое напряжение.
и ток для питания более крупных вещей (ярких фонариков или более мощных двигателей).
Точно так же большие перезаряжаемые батареи требуют более длительной зарядки.
Чем больше энергии вы ожидаете получить от перезаряжаемой батареи
(чем дольше вы ожидаете, что это продлится), тем дольше вам нужно будет заряжать его
(или тем выше зарядный ток, который вам нужно использовать). Основной закон
физики, называемой законом сохранения энергии, говорит нам
Вы не можете получить больше энергии из батареи, чем вложили в нее.

Большинство людей склонны заряжать вещи «на ночь», не обращая особого внимания на то,
что это значит, но ваши батареи будут работать лучше и дольше, если вы будете заряжать их
нужное количество часов. Как долго это? Это может сбивать с толку, особенно если вы используете аккумуляторы, которые не входят в комплект поставки зарядного устройства.
Не бойся! Все, что вам нужно сделать, это прочитать, что написано на ваших батареях, и вы должны найти (часто мелким шрифтом) рекомендуемый зарядный ток и время зарядки. Если у вас есть обычное зарядное устройство, просто проверьте его номинальный ток и соответствующим образом отрегулируйте время зарядки. Однако имейте в виду, что мы говорили в другом месте о согласовании вашего зарядного устройства с вашими батареями.

Фото: Аккумуляторы — это не ракетостроение — заряжать аккумуляторы легко, если следовать инструкциям, обычно написанным на аккумуляторах или упаковке, в которой они поставляются.

Например, эти три обычных 1,2-вольтовых аккумулятора на основе совсем другие рекомендации:

  1. Вверху бело-зеленая никель-кадмиевая батарея рекомендует медленную зарядку 60 мА (миллиампер) в течение 14–16 часов или быструю зарядку 390 мА (более чем в шесть раз больший ток) всего за два часа (2 часа). ). Общий заряд батареи равен току, умноженному на время, поэтому умножьте числа, и вы получите значение около 800–9.00 мАч. Сама батарея заявлена ​​емкостью 0,65 Ач (650 мАч), но не забывайте, что процесс зарядки не на 100 процентов эффективен: батарея не поглотит всю проходящую через нее электрическую энергию. Таким образом, количество заряда, которое вы подаете, и количество, которое поглощает батарея, находятся на одном и том же стадионе.
  2. В середине серебристая NiMH батарея рекомендует зарядку 200 мА (миллиампер) в течение 7 часов, что дает нам заряд около 1400 мАч. Опять же, сама батарея заявляет, что ее емкость ниже этой (1000 мАч).
  3. Внизу зелено-оранжевая батарея NiMH рекомендует зарядку 63 мА (миллиампер) в течение 18 часов, что дает чуть более 1000 мАч. Аккумулятор немного ниже (970 мАч).

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные перезаряжаемые аккумуляторы обычно встраиваются в гаджеты, такие как
сотовые телефоны,
Mp3-плееры,
цифровые фотоаппараты и ноутбуки. Обычно они
поставляются с собственными зарядными устройствами, которые автоматически определяют время зарядки
завершена и отключила электропитание в нужное время.
Литий-ионные батареи могут стать опасно нестабильными, когда
напряжение батареи либо слишком высокое, либо слишком низкое, поэтому они разработаны
никогда не работать в таких условиях. Если напряжение достигает
слишком низкий (если аккумулятор слишком сильно разряжается во время использования),
прибор должен отключиться автоматически; если напряжение становится слишком высоким
(во время зарядки) вместо этого отключится зарядное устройство. Хотя
литий-ионные аккумуляторы не имеют эффекта памяти, они деградируют по мере
они становятся старше. Типичным признаком старения является постепенная разрядка в течение
период времени (может быть, час или около того), за которым следует внезапный, драматический,
и совершенно неожиданное отключение прибора после этого.
Узнайте больше о том, как работают литий-ионные аккумуляторы.

Фото: Надежное зарядное устройство Canon для литий-ионных аккумуляторов. Когда батарея нуждается в зарядке, камера предупреждает вас заблаговременно. Просто извлеките аккумулятор (это очень просто для цифровой камеры), поместите его в отдельное зарядное устройство, и индикатор загорится красным, а когда аккумулятор полностью заряжен, он станет зеленым. Весь процесс автоматизирован и безопасен: камера прекращает использование батареи до того, как ее напряжение станет слишком низким; зарядное устройство перестанет заряжать его до того, как напряжение станет слишком высоким.

Свинцово-кислотные батареи

Самые большие, тяжелые и старые перезаряжаемые батареи получили свое название от
(разбавленный) сернокислотный электролит и электроды на основе свинца. Они больше всего
знакомые нам как автомобильные аккумуляторы (первоначальные источники энергии, которые
заставить двигатель автомобиля провернуться до того, как газ начнет гореть),
хотя немного другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов также используются в таких вещах, как гольф.
багги и электрические инвалидные коляски.

Фото: Свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы были первоначально разработаны в 19веке, задолго до того, как появились перезаряжаемые технологии на основе никеля и лития.

Свинцово-кислотные аккумуляторы популярны, потому что они просты, дешевы, надежны и используют хорошо зарекомендовавшую себя технологию.
который относится к середине 19 века. Как правило, они служат несколько лет, хотя это полностью зависит от того, насколько хорошо
они поддерживаются, другими словами, заряжаются и разряжаются. Для их зарядки требуется довольно много времени (обычно до 16 часов — в несколько раз больше, чем требуется для полной разрядки), и это может привести как к недозарядке, так и к
(если у вас нет времени зарядить их должным образом перед следующим использованием) или перезарядить (если вы поставили их на зарядку и забыли о них). Недостаточная зарядка, зарядка с неправильным напряжением или оставление батарей неиспользованными вызывает проблему, известную как сульфатация (образование твердых кристаллов сульфата свинца), а чрезмерная зарядка вызывает коррозию (постоянное разрушение положительной свинцовой пластины в результате окисления, аналогичное ржавчине в железе и стали). ). И то, и другое повлияет на производительность и срок службы свинцово-кислотного аккумулятора. Перезаряд также приводит к ухудшению состояния электролита, разложению воды (путем электролиза) на водород и кислород, которые выделяются в виде газов и поэтому теряются в аккумуляторе. Это делает кислоту сильнее и с большей вероятностью воздействует на пластины, что снижает производительность батареи. Это также означает, что для взаимодействия с пластинами доступно меньше электролита, что также снижает производительность. Время от времени такие аккумуляторы необходимо доливать дистиллированной водой (не обычной водой), чтобы поддерживать кислоту оптимальной концентрации и достаточно высокого уровня, чтобы покрыть пластины.

Подбор аккумуляторов к зарядному устройству

Различные зарядные устройства предназначены для работы по-разному на разных скоростях.
в основном для разных типов аккумуляторов. Первое правило
зарядка аккумуляторов заключается в том, что зарядное устройство предназначено для одного типа аккумуляторов
может не подходить для зарядки другого: вы не можете зарядить
мобильный телефон с автомобильным зарядным устройством, но вы не должны заряжать
NiMH аккумуляторы с никель-кадмиевым зарядным устройством. Многие современные перезаряжаемые
бытовая техника и гаджеты, такие как ноутбуки, MP3-плееры и
мобильные телефоны — при покупке они поставляются с собственным специальным зарядным устройством, так что вы
не нужно беспокоиться о соответствии зарядного устройства аккумулятору. Но если
вы покупаете в магазине пачку универсальных перезаряжаемых батареек, это
важно, чтобы вы покупали аккумуляторы, которые подходят к зарядному устройству, которое у вас есть, или
соответственно замените зарядное устройство. Обратите внимание на напряжение и ток,
батареи требуют (это будет отмечено на упаковке батареи или на
сами аккумуляторы), обязательно выбирайте зарядное устройство с правильным
напряжение и ток, чтобы идти с ними, и заряд для правильного
количество времени. Если вы хотите купить себе перезаряжаемые
батареи, но вы не совсем уверены, как подобрать батареи и
зарядное устройство, выберите комбинированный комплект — где вы покупаете аккумуляторы и зарядное устройство
в том же пакете.

Фото: Подбор аккумулятора к зарядному устройству. По мере того, как мир переходит на более экологичные электромобили с батарейным питанием, нам потребуется гораздо больше
правильно оборудованные, удобно расположенные зарядные станции. В этом используются фотоэлектрические солнечные элементы (в навесе) для зарядки транспортных средств, припаркованных внизу. Фото Денниса Шредера предоставлено NREL.

Как долго работают перезаряжаемые батареи?

Неудивительно, что это зависит от того, как вы с ними обращаетесь, храните и используете.
Небольшие перезаряжаемые аккумуляторы (такие как NiCd, NiMH и ионно-литиевые) обычно служат сотни «циклов».
(вы можете заряжать и разряжать их столько раз), что может означать от нескольких лет до
от достойной жизни в ноутбуке до десятилетия использования в портативном радио. Хорошо лечили,
свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы обычно рассчитаны на тысячи циклов и могут легко прослужить
5–10 лет в автомобиле, который ездит каждый день. Но если вы оставите аккумуляторные батареи
в продукте, который вы почти никогда не используете, никогда не заряжайте и не разряжайте его, перезаряжайте его,
пусть они перегреваются или хранятся в плохих условиях, не ждите, что они прослужат долго.

Как узнать, что пора заменить батарейки? В чем-то вроде ноутбука вы можете
обратите внимание, что литий-ионный аккумулятор некоторое время нормально разряжается, а затем внезапно теряет все оставшиеся заряды.
заряжать очень быстро. Если вы используете перезаряжаемые никель-кадмиевые или никель-металлогидридные аккумуляторы в таких вещах, как фонарики,
вы увидите очень постепенное снижение емкости и необходимость подзарядки гораздо чаще.

Лучшие советы по увеличению срока службы аккумуляторов

Как максимально эффективно использовать аккумуляторы? Вот несколько советов, которые я нашел
читая различные веб-сайты экспертов по батареям:

  1. Аккумуляторы лучше всего работают при регулярном использовании. Не оставляйте их сидящими
    в вашем сарае, полностью заряженным или полностью разряженным в течение нескольких месяцев.
  2. Эксперты по батареям считают хорошей идеей «кондиционирование» или «восстановление» аккумуляторов.
    ваши батареи. Это означает, что вы регулярно позволяете им разряжаться
    существенно перед перезарядкой, если вы можете (хотя вам не нужно полностью их разряжать).
  3. Подберите зарядное устройство к аккумуляторам. Например, используйте зарядное устройство NiMH для аккумуляторов NiMH.
    и убедитесь, что зарядное устройство использует соответствующее напряжение и силу тока.
  4. Не перезаряжайте аккумуляторы. Вы повредите их.
  5. Не допускайте перегрева или переохлаждения аккумуляторов во время зарядки, хранения и т. д.
    или использовать (это их повреждает). Они будут греться во время зарядки, но если сильно нагреются, то что-то не так.
  6. Не скупитесь на покупку приличного интеллектуального зарядного устройства. Ваши батареи прослужат долго
    дольше, если зарядное устройство относится к ним правильно!
  7. По возможности следуйте инструкциям, прилагаемым к вашему устройству. Например,
    инструкции, которые прилагаются к роботу-пылесосу Roomba®, говорят вам оставить его
    «пристыкован» (сидит на зарядке), на подзарядке, все время не используется. Если ты этого не сделаешь,
    вы обнаружите, что ваш Roomba очень быстро разряжается (даже если вы им не пользуетесь), и вы можете значительно сократить срок службы батареи.
  8. Если вы используете что-то вроде ноутбука, постоянно подключенного к сети, возьмите в привычку
    позволять ему работать от батареи, возможно, раз в неделю или около того, пока он не разрядится почти полностью,
    для поддержания батареи в хорошем состоянии. Вы обнаружите, что это помогает расширить
    срок службы вашего аккумулятора.

Фото: Батареи бывают всех форм и размеров. Вы не всегда можете сказать, какие перезаряжаемые
просто глядя. Из показанных здесь можно заряжать только никель-кадмиевые и литий-ионные аккумуляторы;
все остальные одноразовые. Большая литий-ионная батарея серебристого цвета слева от ноутбука.
а меньший (справа) от iPod. Никель-кадмиевые аккумуляторы — это универсальные перезаряжаемые аккумуляторы,
зарядное устройство, такое как на нашем самом верхнем фото.

Узнайте больше

На этом сайте

  • Батарейки
  • Электричество
  • Индукционные зарядные устройства
  • Литий-ионные аккумуляторы

Книги

  • Свинцово-кислотные аккумуляторы: наука и технология
    Д. Павлов. Эльзевир, 2017.
  • «Батарея: как портативное питание вызвало технологическую революцию», Генри Шлезингер. Smithsonian Books, 2010. «Научно-популярная» книга, посвященная истории батарей от Вольтова столба до новейших литий-ионных аккумуляторов.
  • «Понимание аккумуляторов» Рональда Делла и Дэвида Рэнда. Королевское химическое общество, 2001 г. Очень подробное руководство, описывающее историю батарей, различные типы, выбор батареи для определенного применения и электрохимию зарядки и разрядки.

Статьи

  • Стеклянная батарея, которая становится лучше? Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 30 мая 2019 г. Нарушают ли батареи, улучшающиеся со временем, основной закон физики?
  • Он большой и долговечный, и он не загорится: Ванадиевая окислительно-восстановительная батарея Z. Gary Yang. IEEE Spectrum, 26 октября 2017 г. Являются ли VRFB следующей большой прорывом в аккумуляторных технологиях?
  • Потенциальные опасности на обоих концах литий-ионного жизненного цикла, Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 1 марта 2013 г. Исследует опасности производства и переработки литий-ионных аккумуляторов.
  • Мощный химический коктейль с недостатком Мэтью Вальджан. The New York Times, 17 января 2013 г. Опасность пожара становится все более серьезной проблемой по мере того, как литий-ионные батареи становятся все более распространенными.
  • Аккумуляторы с напылением могут накапливать энергию в любом месте Лиат Кларк, Wired, 2 июля 2012 г. Если бы мы могли превращать компоненты батареи в жидкости, мы могли бы распылять их на любую плоскую поверхность для накопления электроэнергии.
  • Вирусная батарея может «заряжать автомобили»: BBC News, 2 апреля 2009 г. Ученые Массачусетского технологического института создали новую мощную батарею из вирусов.
  • Аккумулятор, который «заряжается за секунды»: BBC News, 11 марта 2009 г. Новый способ изготовления литий-ионных аккумуляторов может привести к значительному сокращению времени зарядки.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2021) Зарядные устройства.

Back to top