Режим зарядки акумуляторів

Проблеми зарядки нікель-кадмієвих акумуляторів по раніше актуальні. Яке зарядний пристрій краще? Як визначити момент закінчення зарядки? Який режим зарядки перевагу?

Зарядний пристрій зобов'язана, перш за все, передати акумулятора відповідний електричний заряд. Але ця вимога доповнюється зазвичай побажаннями забезпечити швидкість зарядки акумулятора, зберегти протягом тривалого часу його номінальну ємність, зробити зарядку безпечної та ін

У зарядних пристроях будь-якого типу найважливішим є визначення моменту закінчення зарядки акумулятора. Це робиться кількома способами.

1. Під час зарядки акумулятора постійним, що не змінюються в процесі зарядки струмом її припиняють вручну після закінчення певного часу. На такий режим орієнтовані багато найбільш дешеві зарядні пристрою. Зарядний струм в них становить зазвичай I = 0,1 · Е, де I – зарядний струм в амперах, а Е – ємність акумулятора в амперчасах. У цьому режимі ємнісний ККД акумулятора приймають рівним 2 / 3 і, відповідно, тривалість зарядки встановлюють рівній 15-ї години. Режим зарядки малим струмом (він може бути і менше 0,1 · Е при відповідному збільшенні тривалості зарядки) чудовий тим, що навіть при значній перезарядці акумулятор не буде пошкоджений, в усякому разі – не вибухне.

2. Акумулятор заряджають постійним струмом, багаторазово перевищує 0,1 · Е (у 10 … 20 разів). Зарядка припиняється автоматично після закінчення заданого – більш короткого – часу.

У режимі такої інтенсивної зарядки обов'язково повинна дотримуватися наступне. По-перше, завжди попередньо розрядити (зазвичай – до 1 В на банку); по-друге, повинна бути забезпечена сувора залежність тривалості зарядки від встановленого значення зарядного струму і, по-третє, забезпечено аварійне відключення його (наприклад, по перегріву корпусу).

За ідеєю до цієї категорії відносяться багато зарядні пристрої, що з'явилися на нашому ринку, але, на жаль, далеко не всі вони забезпечують належну безпеку.

3. Струм зарядки – не обов'язково постійна. Зарядку акумулятора припиняють при збільшенні його температури. Цей спосіб має серйозні недоліки (акумулятор майже завжди перезаряджається, ненадійний тепловий контакт тощо) і використовується, як правило, лише для аварійного відключення акумулятора.

4. Струм зарядки – фіксований, багаторазово, як правило, перевищує 0,1 · Є. По досягненні на акумуляторі заданого напруги зарядка закінчується автоматично. Цей принцип довгий час використовувався в найкращих зарядних пристроях, потіснивши систему зарядки акумулятора малим струмом.

Установка порогового напруги тут вельми критична. Зазвичай його значення вибирають в межах 1,45 … 1,55 В на акумуляторну банку, частіше – 1,48 В. Межа напруга залежить, до того ж, від температури навколишнього середовища та "віку" акумулятора.

Незмінний струм зарядки тут, взагалі кажучи, не обов'язковий. Але це спрощує облік втрат на підвідних проводах. Якщо з-за їх неврахування на акумуляторі буде встановлено занижене порогове напруга, це обернеться недобором заряду, а встановлене лише на один мілівольт вище реального, призведе до того, що процес зарядки акумулятора ніколи не скінчиться. Вірніше, кінчиться тим, що акумулятор або перегріється – при малому зарядному струмі, або вибухне – при великому.

Щоб уникнути цього деякі зарядні пристрої по досягненні напруги, трохи менше граничного, переходять на дозарядки акумулятора безпечним струмом, яким її і завершують.

5. Процес зарядки контролюють за швидкістю збільшення напруги на акумуляторі: воно швидко збільшується безпосередньо перед її завершенням. Відстеживши цей момент, зарядний пристрій зменшує великий струм зарядки (він доходить в них до 2 · Е) до малого, безпечного, яким зарядка і завершується. З причин, викладеним у п.4, обидва ці струму також краще мати фіксованими, не змінюються в часі.

Цей спосіб став привертати до себе увагу з появою спеціалізованої мікросхеми U2402B.

6. Як і в попередньому випадку, при зарядці постійним струмом стан акумулятора визначають за стрибка напруги. Для отримання гарних характеристик зарядку ведуть струмом не менше 2 · Є.

У таких зарядних пристроях зазвичай використовують аналого-цифрові перетворювачі (наприклад, мікросхему ТЕА1100 фірми Philips), які дозволяють помітити 1%-ний стрибок напруги і під час припинити зарядку. Зарядних пристроїв, зібраним на базі такої мікросхеми, не потрібні регулювання, пов'язані зі зміною числа заряджаються акумуляторів. В якості захисного заходу в них контролюється тривалість зарядки.

Жоден з розглянутих вище способів зарядки сам по собі не є оптимальним. Тому нерідко вони поєднуються.

До найбільш цікавих можна віднести сьогодні зарядний пристрій ULTRA DUO, в якому зарядка закінчується по сплеску напруги на акумуляторі (як у варіанті 6), але зарядний струм в ході її приймає різні значення. У цій процедурі мінімізується час зарядки акумулятора.

У зарядному пристрої MULTI-CHARGE-A-MATIC CG-325 фірми HITEC закінчення зарядки визначається як і в попередньому випадку, але зарядка ведеться встановленим постійним струмом (максимум 4,5 А). Крім таких звичайних функцій, як розрядка акумулятора перед зарядкою, перевірка його ємності, захист від переполюсовкі, контроль тривалості зарядки і звукова сигналізація її закінчення, цей пристрій завдяки вбудованому перетворювача напруги може заряджати від 12-вольтна автомобільного акумулятора десять послідовно з'єднаних нікель-кадмієвих акумуляторів (напруга на яких в зарядженому стані доходить до 16 В). Це оцінять перш за все автомобілісти, що користуються портативними радіостанціями.

За усталеною термінологією зарядка акумулятора може бути дуже швидкою (до 15 хв), швидкої (до 1 год), прискореної (до 3 … 4 год), нормальної (від 12 до 16 год) і повільною. Реальна місткість акумулятора залежить від температури і значень струму зарядки і розрядки. Найбільша виміряна ємність виходить при зарядці акумулятора великим струмом і розрядки малим.

Джерело матеріалу