1. Історія виникнення зарядних приладів
2. Типи акумуляторів і їх особливості
3. методи зарядки
4. ЗУ з контролем струму
5. Спосіб контролю напруги
6. Характеристики зарядних пристроїв

Використання звичайних батарейок невигідно, так як їх ресурс роботи дуже сильно обмежений. Тому практичніше скористатися акумуляторами. Їх перевага в неодноразовому застосуванні за умови правильного поводження з ними. Перш за все, це пов'язано з умовами їх підзарядки. Акумулятори, віддаючи накопичену енергію пристроїв, періодично самі потребують зарядки. Для цього і служать зарядні пристрої для батарей.

Історія виникнення зарядних приладів

Відкриття гальванічного електрики призвело до створення першого прототипу акумуляторних батарей. У 1798 році італійський фізик Алессандро Вольта провів експеримент, що полягає в приміщенні послідовно підключених пластин з міді і цинку в кислотний розчин. Він виявив, що при пропущенні струму по пластинах після його переривання на них зберігався залишковий заряд. У наступні часи цими експериментами зацікавилися готерів, Маріаніні, Беккерель. Але тільки в 1859 році Планте створив по-справжньому перший акумулятор.

В основі його досвіду використовувалися смужки зі свинцю з прокладеним між ними шматочком матерії. Потім він скачував смужки і занурював їх підкислену воду. Подаючи і знімаючи струм, він отримував на них різниця потенціалів, тобто накопичення елементом ємності. Подальший розвиток призвело до того, що при покритті пластин оксидами свинцю покращився формування активного шару.

У 1896 році американська компанія National Carbon Company (NCC) перша в світі починає випуск батарей. Сьогодні вона відома під ім'ям Energizer. Спочатку 1901 року вчений Томас Едісон запатентував нікель-кадмієвий тип батарей. У той же час Вальдмар Юнгнер розробляє нікель-залізний тип, званий лужним акумулятором. Лужні батареї знаходять застосування в транспорті і на електростанціях. Паралельно з розвитком акумуляторів розвиваються і технології відновлення заряду.

Типи акумуляторів і їх особливості

Залежно від технології виготовлення акумуляторних батарей (АКБ) застосовуються і різні методи заряду. В першу чергу це залежить від хімічних процесів, що відбуваються всередині елементів батарейок. Використовуючи однаковий принцип роботи, акумулятори поділяються за матеріалами виготовлення і хімічних процесів, які проходять в них.

При цьому важливо для багатьох типів не допускати перезарядження або доводити їх до стану глибокого розряду.

Які батарейки можна заряджати в зарядному пристрої, визначити нескладно по маркуванню. На призначених для перезарядити вказується їх ємність в Ah і номінальну напругу. Головна відмінність полягає в хімічній реакції: для акумуляторів вона оборотна, а для звичайних батарейок, таких як «таблетка», немає. Акумулятори поділяються за такими типами:

1. Нікель-кадмієві (Ni-Cd). Були розроблені в 1899 році. Їх технологія виробництва була далеко не ідеальна, поки в 1947 році не створили елемент з можливістю анігіляції газів, що з'являються в процесі підзарядки. Такі акумулятори не відчувають проблем при заряді в прискореному режимі. Батарейки мають високу здатністю навантаження, невисокою ціною, надійністю і морозостійкістю. Зберігати АКБ можливо при будь-якого ступеня заряду. З недоліків цього типу виділяють: наявність ефекту пам'яті, токсичність, низьку щільність енергії, швидкість саморозряду. В даний час в побутових цілях практично не використовуються через свою токсичність.
2. Літій-іонний (Li-Ion). Перший такого типу акумулятор був випущений на початку 90-х років компанією Sony. Характеризуються високою енергетичною ємністю, низьким значенням саморазряда. Кількість циклів заряд-розряд перевищує тисячу разів. Першого покоління акумулятори через застосування в якості анода металевого літію мали здатність до займання або вибуху в умовах перезаряду і не витримували багаторазові цикли підзарядки. Заміна анода на графіт повністю усунула проблему. Такі акумулятори не люблять перегріву і глибокого розряду.
3. Нікель-метал-гидридні (Ni-Mh). У 1984 році використання хімічної сполуки La-Ni-Co дозволило поглинати водень протягом більше 100 циклів, що призвело до можливості збільшення циклів заряд розряд до 1 тис. Разів. Пристрій для відновлення енергії такого типу контролює закінчення заряду і забезпечує плавність підзарядки.
4. Літій-полімерний (LiPol). Такого типу акумулятор розроблявся для заміни Li-Ion першого покоління. В основі роботи використовується принцип переходу полімерів в напівпровідниковий стан при взаємодії з іонами. Сучасні LiPol батареї виконуються довільної форми з товщиною починаючи від одного міліметра. Ефект пам'яті відсутній, тому не вимагають попередньої розрядки перед зарядом. Для усунення перегріву при зарядці до складу елемента живлення входить контролер, який контролює всі процеси, що відбуваються при відновленні ємності.
5. Гелієві батареї. Ті, хто має мале кількості циклів заряд-розряд, характеризуються низьким саморазрядом. Випускаються за технологією AMG і GEL з електролітом, що знаходяться у зв'язаному вигляді. При відновленні енергії вимагають 10% від номінальної ємності АКБ. При заряді, як і для Li-Ion елементів, першорядне значення має контроль нагріву. Для гелієвих батарей нагрів пов'язаний з переходом гелію в рідкий стан і повна непрацездатність пристрою, тому без контролю їх заряджати не можна.
6. Свинцево-кислотний пристрій накопичення енергії було розроблено в 1859 році. Елемент енергії являє собою гратчасту пластину зі свинцю, покриту активним матеріалом і зануреної в електроліт. Батарея практично не має саморазряда, але її характеристики сильно залежать від навколишньої температури. Володіє ефектом пам'яті, тому ЗУ має перед зарядом розрядити елемент живлення до мінімально можливого рівня, а після зарядити. Самі батареї не люблять глибокого розряду і при ньому дуже швидко деградують.

Хоча насправді у відповідях на питання чи можна заряджати лужні батарейки, слід формально сказати, що так. Це пов'язано з тим, що і в них теж відбуваються хімічні процеси, нехай навіть незворотні, але дозволяють накопичувати ємність. Тут враховується те, що заряд, накопичуючись, з великою швидкістю призводить до швидкого нагрівання батарейки. Тому не слід їх заряджати більше 10-15 хвилин, при цьому бажано контролювати поверхню на нагрів, а прикладена напруга не повинна перевищувати номінальне.

Таким чином, використовувані зарядні пристрої повинні не допускати перезарядження батарейок, контролювати температуру і мати можливість боротися з так званим ефектом пам'яті. Виробники пропонують як універсальні прилади, які підходять для всіх типів батарей, так і індивідуальні. Основна вимога до пристрою - забезпечення безпечного і правильного процесу зарядки.

методи зарядки

Перед тим як зарядити батарею пальчиковую в домашніх умовах, бажано знати, який тип контролю зарядного пристрою знадобиться використовувати. Застосовують два методу контролю заряду:

• по току;
• по напрузі.

Перший спосіб застосовується для NiCd і NiMh акумуляторних батарей, а другий для свинцево-кислотних, LiIon і LiPol батарей. Автоматичні ЗУ для акумуляторів, що використовують спеціалізовані мікроконтролери, дозволяють правильно зарядити будь-який тип елементів енергії, і контролюють етапи відновлення енергії.

ЗУ з контролем струму

Такі пристрої називають гальваностатичного. Головним параметром ЗУ є значення струму батареї. Правильно перезарядити акумулятор і не погіршити його характеристики вийде при підборі величини струму і швидкості заряду. Для того щоб визначити значення струму, використовується рівність I = 0,1C, де C- ємність батарейки. Чому не рекомендується використовувати більше значення, неважко зрозуміти, представляючи хімічні процеси, що проходять в гальванічних пристроях. Крім цього, по-перше, це підвищене нагрівання, а по-друге, присутній ефект пам'яті.

Для уникнення саморазряда зазвичай ЗУ в кінці заряду переключаються на режим підзарядки малим струмом.

Але для лужних акумуляторів такий спосіб неприйнятний, тому перезаряджати їх в такому режимі не можна. Для таких типів застосовується спосіб припинення заряду, коли струм не змінюється протягом кількох годин.

Спосіб контролю напруги

Вид роботи заснований на потенціостатичному режимі відключає процес заряду при досягненні певного напруження. Для такого типу ЗУ використовуються різні швидкості заряду. Для нікель-кадмієвих та нікель-метал-гідридних використовують три швидкості заряду: довгий (0,1), швидкий (0,3С) і надшвидкий (1С). В процесі заряду сила струму зменшується, а напруга на висновках батарейки наближається до напруги ЗУ. Вважається, що таким методом неможливо повністю зарядити батарею.

Характеристики зарядних пристроїв

У магазинах зустрічаються різноманітні пристрої, що застосовуються для заряду в різної цінової категорії. Вони бувають простими, налаштованими на певний струм заряду, або що краще, інтелектуальними. До вибору ЗУ варто поставитися серйозно, так як від цього безпосередньо залежить термін експлуатації акумуляторів. Неякісні прилади заряду призводять до швидкого зниження ємності. При виборі зарядного пристрою для пальчикових батарейок звертається увага на наступні параметри:

1. Канали заряду. Характеризують можливість заряджати кілька батарейок. При цьому існують пристрої, що дозволяють управляти процесом заряду кожної батарейки незалежно.
2. Струм заряду. Гарне зарядний дозволяє регулювати струм заряду. Це може бути як в автоматичному, так і ручному режимі. При цьому для зменшення саморозряду по завершенні етапів відновлення ємності, використовується режим імпульсного заряду. Такий режим ще називається крапельним.
3. Інтелектуальність устрою. Мінімально, що має виконувати ЗУ, це припиняти зарядку при досягненні батарейкою свого номінального значення ємності. При цьому для усунення ефекту пам'яті, властивий Ni-Cd акумуляторів, прилад заряду повинен мати функцію розряду, перед початком циклу зарядки. Деякі пристрої, що використовують складні мікропроцесори, визначають автоматично параметри заряду і відновлюють ємність шляхом послідовності циклів розряд / заряд.
4. Типорозмір. Прилади заряду можуть бути призначені тільки для одного розміру батарейок, наприклад, ААА або «Крона», або поєднувати кілька розмірів відразу.
5. Захист. При заряді важливо контролювати весь процес. Зарядний пристрій забезпечується захистом від короткого замикання і сплесків напруги на вході і виході, а також датчиком контролю від перегріву акумулятора.
6. Час заряду. У самих нескладних зарядний пристрій застосовуються стандартні настройки, що встановлюють виключення заряду через десять годин. Але це в корені неправильно, тому що час зарядки акумуляторних батарей в першу чергу залежить від струму заряду. Наприклад, для того щоб розрахувати самостійно як довго знадобиться заряджати батарею з ємністю 1600 мА / ч, при струмі заряду 400 мА, можна скористатися формулою C / Iзар. Для розглянутого випадку час складе чотири години.
7. Індикація. Найбільш зручними будуть пристрої, що мають в своєму складі графічні індикатори, що відображають наочно всі етапи роботи. Але поряд з ними в пристроях використовується і індикація.

При виборі часто плутається автоматична зарядка з інтелектуальної. Різниця полягає в тому, що першого типу відключає процес заряду після досягнення на клемах акумулятора необхідного значення напруги. А другого типу призначена не тільки для безпосереднього заряду, але і для відновлення ємності акумуляторів. Такі пристрої при включенні вимірюють ємність батарейки і намагаються, проводячи цикли тренування, привести їх характеристики до початкових параметрів.

Найбільш популярні з них наступні

• Panasonic Eneloop BQ-CC17;
• Technoline BC 700;
• La-Crosse BC -1000;
• Opus BT C3100.

Ці пристрої є універсальними, дозволяючи заряджатися різним типам батарейок, і мають кілька незалежних каналів. Весь процес зводиться до установки акумулятора в зарядний пристрій і його включення.