Чем хороши Ni─mh аккумуляторы

Не секрет, что в любой момент можно оказаться в таких условиях, когда возникнет необходимость подзарядки «севших» батареек. К примеру, широко используемые в быту и на производстве Ni-MH аккумуляторы — как заряжать их правильно? Безусловно, можно воспользоваться простейшим зарядным устройством, входящим в комплектацию к предмету любой бытовой техники.

Ni-MH аккумуляторы: как заряжать их правильно

Однако сила у них весьма невысока, поэтому такой заряд  будет «держаться» очень недолго. Использование более сложных по типу подзарядников помогает добиться того, чтобы АКБ не только работала «на полную мощность», но и использовала при этом все свои возможные ресурсы.

К тому же, батареи бывают разные. Их названия и принцип работы напрямую зависят от того, из какого состава они сделаны.

Распространенные виды никелевых АКБ

Существует много видов аккмуляторов, в состав которых входят различные химические соединения. В бытовом потреблении оптимально использовать никель-металлогидридные, кадмиевые и никель-цинковые элементы. Безусловно, любой батарее нужен определенный уход, поэтому всегда важно соблюдать правила эксплуатации и зарядки.

Ni-MH

Никель-металлогидридные аккумуляторы — это вторичные химические источники тока с гораздо большей емкостью, чем их предшественники — кадмиевые, однако срок службы их меньше. Одна из популярных сфер применения никелевых элементов — моделестроение (кроме авиации, по причине того, что батарея довольно тяжела по весу).

  • Первые разработки этих элементов начались в 70-х годах ХХ века с целью усовершенствовать Сd аккумуляторы.
  • Спустя 10 лет, в конце 80-х, удалось добиться того, что химические соединения, используемые при создании Ni-MH аккумуляторов, стали более стабильными.

К тому же, они гораздо меньше подвержены «эффекту памяти», чем Ni-Cd: не сразу «запоминают» ток заряда, оставшийся внутри в случае, если элемент до использования не был разряжен полностью. Поэтому полный разряд им требуется не так часто.

Ni-Cd

Несмотря на то, что Ni-MH имеют ряд очевидных преимуществ перед Ni-Cd, стоит отметить, что последние не теряют своей популярности. Главным образом потому, что не так сильно нагреваются при зарядке засчет большего сохранения энергии внутри элемента.

Как известно, есть различные типы химических процессов, протекающих между веществами.

Если заряжать Ni-MH, реакции будут экзотермическими, а если кадмиевые аккумуляторы — эндотермическими, что и обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия. Таким образом, Cd можно зарядить более высоким током, не опасаясь перегрева.

Ni-Zn

В последнее время большое внимание обсуждению в Интернете уделяется батарейкам, в состав которых входит цинк. Они не настолько известны потребителям, как предыдущие, но идеально подходят для использования в качестве элементов питания к цифровым фотоаппаратам.

  1. Главная их особенность — это высокое напряжение и сопротивление, благодаря чему даже к концу цикла «заряд-разряд» не наблюдается резкого падения напряжения, как у заряда Ni.
  2. Если в фотоаппарате находятся металлогидридные аккумуляторы, он будет выключаться даже в том случае, если батарея не разряжена до конца, а у Ni-Zn такого нет даже в конце разряда.

В связи со спецификой этих батареек, для них может потребоваться индивидуальное зарядное устройство, либо их можно заряжать на любом универсальном «умном» подзаряднике, например, ImaxB6. Ni-Zn аккумуляторы также прекрасно подходят для применения в электрических детских игрушках и тонометрах.

Быстрая зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов

Лучше проводить зарядку АКБ с помощью более сложных моделей соответствующих устройств. Их алгоритмы токов имеют более сложную последовательность. Конечно, сделать это немного сложнее, чем просто вставить батарею в базовый подзарядник, входящий в комплектацию.

  1. Но и качество зарядки при использовании «умного» устройства будет на порядок выше. Итак, как заряжать Ni-MH аккумуляторы?
  2. Вначале включается ток и осуществляется проверка напряжения на выводах батареи (параметры тока — 0,1 емкости аккумулятора, или С).
  3. Если напряжение превышает 1,8 В, это означает либо отсутствие аккумулятора, либо его повреждение. В данном случае, процесс начинать нельзя. Нужно либо сменить поврежденный элемент на целый, либо вставить в устройство новый.

После проверки напряжения оценивается начальный разряд АКБ. Если U у нее меньше 0,8 В, то нельзя сразу переходить к быстрой зарядке, а если U=0,8 В или больше, то можно. Это так называемая «фаза предзарядки», используемая для подготовки элементов, которые очень сильно разряжены.

Значение тока здесь 0,1-0,3 С, а длительность по времени — полчаса, не меньше. Сразу следует отметить, что на всех этапах важно постоянно контролировать температуру. Особенно, если речь идет о том, каким током и как правильно заряжать Ni-MH АКБ.

Такие аккумуляторы нагреваются гораздо быстрее, особенно, ближе к концу процесса. Их температура не должна превышать 50°С.

  1. Быстрая зарядка проводится только в том случае, если предыдущие проверки были выполнены правильно.
  2. Как зарядить батарею правильно? Итак, изначальное напряжение — 0,8 В или чуть больше. Начинается подача тока.
  3. Она осуществляется плавно и осторожно в течение 2-4 минут — до достижения нужного уровня.
  4. Оптимальный уровень тока для Ni-MH и Ni-Cd аккумуляторов — 0,5-1,0 С, но иногда рекомендуется не превышать больше 0,75.

Важно определить вовремя момент окончания быстрой фазы во избежание выведения батареи из строя. Самым надежным, в данном случае, является dv-метод, который применяется по-разному при заряде никель-кадмиевых и Ni-MH аккумуляторов. У Ni-Cd напряжение становится все больше и падает к концу зарядки, поэтому сигналом для ее окончания служит момент, когда U снижается до уровня 30 мВ.

Поскольку у Ni-MH падение U заряжаемых элементов гораздо менее выражено, в данном случае, применяется метод dv=0. Засекается период времени в 10 минут, в течение которого U батареи остается стабильным — то есть, с установленным нулевым порогом колебаний напряжения.

В заключении следует небольшая фаза дозарядки. Ток — в пределах 0,1-0,3 С, длительность — до получаса. Это необходимо для того, чтобы батарея зарядилась полностью, а также для выравнивая потенциала заряда в ней.

Кроме быстрой, существует еще и капельная зарядка, которая производится токами малой величины. Некоторые считают, что она «продлевает жизнь» элементам питания, но это не так.

По сути, капельная зарядка ничем не отличается от эффекта стандартного зарядного устройства без «серьезной» регулировки показателей тока.

Любой элемент питания, если он не используется, рано или поздно теряет накопившуюся энергию, и ему все равно понадобится полноценный процесс зарядки, невзирая на его длительность и «трудоемкость».

Такой процесс зарядки для многих привлекателен еще и тем, что показатели тока здесь можно не фиксировать ввиду их малости. Однако «продлить жизнь» элементам питания может только серьезный подход к использованию «умных» зарядных устройств. А также правильное их хранение, с учетом особенностей того или иного вида АКБ.

Условия хранения

Современные зарядные устройства бывают снабжены специальной системой «оценивания» условий окружающей среды, в том числе и температурных факторов. Такой «зарядник» может сам определить, проводить зарядку в тех или иных условиях, или нет.

  • Уже упоминалось о том, что уровень КПД внутри батареи бывает самым высоким именно в начале процесса, когда аккумуляторы гидридного плана нагреваются не так сильно.
  • В конце процесса зарядки либо ближе к нему КПД резко падает, и вся энергия, превращаясь в тепло вследствие экзотермических химических реакций, выделяется наружу.

Важно вовремя прекратить заряжать Ni-MH батарею. И, если есть возможность, обзавестись самым новым зарядным устройством, которое будет точно контролировать этот процесс.

В настоящее время все зарядные устройства, в том числе и Сd аккумуляторы, могут заряжаться током до 1С с установлением норм воздушного охлаждения. Оптимальная температура помещения, в котором проводится зарядка — 20°С. Не рекомендуется начинать процесс при температуре меньше +5 и больше 50°С.

Уникальность Ni-Cd состоит в том, что это единственный вид элементов, которые не пострадают в случае, если их хранить полностью разряженными, в отличие от Ni-MH.

Для лучшей отдачи тока заряд никель-кадмиевых аккумуляторов рекомендуется проводить непосредственно перед использованием.

Также после длительного хранения им требуется «раскачка»: следует полностью зарядить и разрядить Ni-Cd АКБ за сутки для оптимальной работы.

Новый Ni-MH аккумулятор нужно перед применением полностью зарядить и разрядить три раза, затем сразу поставить на «базу» в течение 8-12 часов. Позже не будет необходимости долго держать его на зарядке — снимать сразу после указания специального индикатора на зарядном устройстве.

Хотя на смену всем этим элементам питания уже давно пришли более емкие, на основе лития, они активно используются и сейчас. Это и привычнее, и намного дешевле. К тому же, литиевые батареи при низких температурах работают намного хуже.

Источник: https://batteryk.com/ni-mh-akkumulyatory-kak-zaryazhat

Рекомендации по работе с Ni-MH аккумуляторами

Для того чтобы аккумуляторы вышли на свою максимальную емкость, перед первым их необходимо сначала разрядить до напряжения 0,9В, а затем полностью зарядить. Эту процедуру рекомендуется повторить 3-5 раз.

Новые купленные аккумуляторы из упаковки должны иметь напряжение более 1В.

Меньшее напряжение говорит о том, что аккумуляторы хранились слишком долго без подзаряда, либо хранились при неоптимальной температуре и за счет саморазряда их напряжение снизилось.

При снижении напряжения ниже 0,9В в аккумуляторе начинаются необратимые процессы, которые ведут к снижению емкости и увеличению внутреннего сопротивления.

Существуют зарядные устройства с функциями доразряда, тренировки аккумуляторов (циклирования) и измерения емкости и напряжения, например ROBITON ProCharger1000, MasterCharger Pro, MasterCharger 2B/Pro

Номинальная емкость

Номинальная емкость — количество электричества в ампер-часах, которое способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях. Для измерения номинальной емкости производители используют следующую методику: заряд током 0,2С в течение 16 часов (где С — емкость аккумулятора), перерыв 1 час, разряд током 0,15-0,20С до 0,9В. Температура 18-22*С.

Читайте также:  Обслуживаемый и необслуживаемый аккумулятор, в чём разница и какой лучше?

При несоблюдении этих условий емкость ваших аккумуляторов может отличаться от заявленной. Но зачастую хорошие аккумуляторы сохраняют те же показатели емкости и при значительном увеличении тока заряда и разряда.

Точное значение номинальной емкости можно узнать в спецификации на данный аккумулятор. Емкость, указанная на этикетке, может отличаться от номинальной.

Большинство зарядных устройств, которые обладают функцией замера емкости  — не калиброваны и имеют погрешность до 5%. Это означает, что один и тот же аккумулятор емкостью 2500мАч, может показать различную емкость при измерении: от 2375мАч до 2625мАч.

Эффект памяти

Эффект памяти —  потеря емкости, имеющая место в некоторых типах электрических аккумуляторов при подзаряде не полностью разрядившегося аккумулятора.

  1. Когда говорят, что Ni-MH не обладают «эффектом памяти», имеют ввиду, что выражен он значительно слабее, чем у Ni-Cd аккумуляторов.
  2. Так сложилось исторически, так как Ni-Cd аккумуляторы появились первыми и обладали сильновыраженным «эффектом памяти»
  3. Примерно 1 раз в два месяца необходимо полностью разряжать Ni-MH аккумуляторы (до 0,9В), чтобы поддерживать емкость аккумулятора на уровне заявленной производителем.

Название «эффект памяти» связано с внешним проявлением эффекта: аккумулятор как будто «помнит», что в предыдущие циклы работы его ёмкость не была использована полностью, и при разряде отдаёт только до «запомненной границы»

Количество циклов

Ni-MH аккумуляторы могут выдержать более 500 циклов заряд/разряд.
Количество циклов измеряется просто — аккумулятор заряжается/разряжается до тех пор, пока его емкость не снизится до уровня 80% от номинальной емкости. После 500-го цикла аккумулятор не «умирает», а продолжает работать, но его емкость уже будет ниже на 20% от изначальной емкости.

Температура

Зачастую перегрев происходит при заряде аккумуляторов большим током. Температура при заряде током более 0,5С (где С — емкость) может достигать 65*С, поэтому при использовании быстрых зарядных устройств неизбежно ускоренное старение аккумуляторов.

  • Стандартный заряд: От 0 до 45ºС
  • Быстрый заряд: От 10 до 45ºС
  • Разряд: От -20 до 65ºС

Некоторые зарядные устройства имеют охлаждающий куллер, либо систему защиты от перегрева – они прекращают процесс заряда при превышении некоторого температурного порога.

Хранение

Максимальный срок хранения Ni-MH аккумуляторов достигается при уровне заряженности примерно 50%. С производства Ni-MH аккумуляторы выходят именно в таком состоянии. Оптимальная температура хранения от -20 до +30*С.

Саморазряд

Стандартные Ni-MH аккумуляторы, как и все другие элементы питания подвержены саморазряду. Это означает, что с течением времени их запасенная энергия снижается.

Скорость саморазряда стандартных Ni-MH аккумуляторов составляет до 40% в течение месяца.

При этом 15-20% своей запасенной энергии аккумулятор теряет в первые сутки после заряда и по 10-15% от остаточной запасенной энергии теряется в течение каждого следующего месяца.

Это означает, что стандартные Ni-MH аккумуляторы необходимо подзаряжать непосредственно перед использованием.

Существуют Ni-MH аккумуляторы с низким саморазрядом, обычно с отметкой READY To USE или LOW SelfDischarge. За год их запасенная энергия снижается всего на 15%. Такие аккумуляторы выходят с производства полностью заряженными, они готовы к использованию сразу после покупки.

Время заряда Ni-MH аккумуляторов

Для аккумуляторов любой емкости формула расчета времени заряда проста:
Время (в часах) = Емкость аккумулятора (в мАч) * 1,2 / Ток зарядного устройства (в мА)

Например, если аккумулятор емкостью 2500мАч поставить на заряд током 700мА, то время заряда составит: 2500 * 1,2 / 700 = 4,3 часа

Формула применима для полностью разряженных аккумуляторов

Ток заряда Ni-MH аккумуляторов

Все Ni-MH аккумуляторы поддерживают стандартный и быстрый заряд. Некоторые модели аккумуляторов могут поддерживать сверхбыстрый заряд. Ток заряда выражается через С — емкость аккумулятора.

Например, ток заряда 0,3С для аккумулятора 2500мАч это 2500 * 0,3=750мА

Источник: https://www.robiton.ru/article/1543

Аккумуляторы AA (Ni-MH, Ni-Cd) и Правильная зарядка, или восхваление Maha и LaCrosse (TechnoLine)

В современных устройствах — вспышках, фотоаппаратах и пр. широко применяются аккумуляторы формата АА. Они чаще всего бывают никель-металгидридные (Ni-MH), реже никель-кадмиевые (Ni-Cd, Ni-Cad).

У каждого из этих типов есть свои плюсы и минусы:

  • Ni-MH — довольно ёмкие и стабильные, лучше всего подходят для фотоаппаратов, для вспышек же подходят, когда не требуется быстрая зарядка
  • Ni-Cd — менее ёмкие из всех, но зато способные выдавать больший ток, даже при сильном разряде — лучше всего подходящие для вспышек, так как обеспечивают быстрый заряд. Крайне токсичны — кадмий из одного аккумулятора способен отравить огромное количество воды, поэтому сейчас такие аккумуляторы крайне мало производят

Аккумуляторы даже одного типа, например, Ni-MH, даже производимые одной и той же фирмой — очень разные. Например, большая ёмкость практически всегда подразумевает меньшую силу тока.

Зарядить никель-металгидридные и никель-кадмиевые(наиболее распространенные пальчиковые аккумуляторы типоразмера AA) оказывается не так уж и просто:

  • Например, зарядный ток может быть большим или малым. Малый зарядный ток означает очень долгую зарядку, но аккумулятор заряжен будет лучше.Большой зарядный ток означает очень быструю зарядку (с сильным нагревом аккумулятора, посему быстрые зарядные устройства обязательно оборудованы вентиляторами), но неполную зарядку и более быстрый износ аккумулятора. Древнее правило гласит “хорошую зарядку обеспечивает зарядка током равным 0.1 от емкости аккумулятора”. Быстрые зарядки это правило нарушают.
  • Есть ещё и такое плохое явление как “эффект памяти аккумулятора”: неполный разряд аккумулятора с последующим зарядом означает что в следующий раз аккумулятор будет работать до того состояния когда его в прошлый раз не полностью разрядили — то есть теряет ёмкость. Никель-кадмиевые подвержены этому эффекту больше, чем никель-металгидридные. Вот почему так важно полностью разряжать аккумулятор до его следующего заряда (но и тут важно не переусердствовать — ибо разряд аккумулятора до 1 вольта способен безвозвратно испортить аккумулятор).Проблема с потерей ёмкости возникает и при обычной работе аккумулятора — при эксплуатации аккумуляторов долго. Впрочем, “эффект памяти” можно побороть “тренировками” аккумуляторов, то есть многократными полными разрядами и последующим зарядами.

Лично у меня было 2 зарядных устройства — быстрое получасовое зарядной устройство (кстати, есть и ещё более быстрые зарядные устройства, например, пятнадцатиминутные, и стоят недорого и торговая марка, вроде, неплохая — Duracell) и медленное восьмичасовое зарядное устройство.

Оба зарядных устройства — неплохих производителей (Duracell и Annsman). Аккумуляторы, заряженные этими разными зарядными устройствами, вели себя по разному — явное преимущество 8-часовой зарядки ыо хорошо заметно, ибо после зарядки восьмичасовой аккумуляторов хватало заметно на дольше.

Посему большую часть времени я пользовался восьмичасовой, оставляя получасовую зарядку на крайний случай.

Хотя реклама и говорит, что современные аккумуляторы хороших моделей этой проблемы с “потерей ёмкости из-за эффекта памяти аккумулятора” не имеют, но мой опыт (порядка 15 комплектов по 4 штуки аккумуляторов в каждом комплекте, все комплекты самых разных марок — специально разные покупал, как дешёвые так и очень дорогие) говорит об обратном.

  1. То есть у разных моделей действительно в процессе эксплуатации происходит разная потеря ёмкости — у кого то больше, у кого то меньше, но реклама врет — от проблем с “эффектом памяти” современные аккумуляторы полностью не избавлены.
  2. Самое неприятное, что плохие аккумуляторы подводят именно на фотосъёмке.
  3. Проявляется это так — полностью заряженные аккумуляторы издыхают после нескольких десятков кадров (а бывает и после нескольких кадров, даже о десятках речь не идёт).
  4. Иногда срабатывает “закон подлости” — чем меньше у тебя времени на съёмке — тем большее количество негодных комплектов аккумуляторов у тебя обнаруживается. Когда такое со мной приключилось на репортажной съёмке — моменты которой повторить невозможно — после съёмки, я купил несколько новых комплектов аккумуляторов.

Но когда спустя месяца три эксплуатации при умеренных нагрузках (разрядах-зарядах примерно раз в 2 недели на каждый комплект) на неспешной предметной съёмке после нескольких вспышек отказали подряд несколько комплектов, в том числе и новых — я потратил некоторое количество времени на поиск информации о нормальных зарядных устройствах.

  • Выяснил ещё интересную вещь — идеальный зарядный ток, при котором аккумуляторы заряжаются по максимуму и идеальное время зарядки, зависит от ёмкости аккумулятора. А, значит, лучше всего заряжающего полностью автоматического зарядного устройства быть не может.
  • Ведь аккумуляторы типоразмера AA не оснащены механизмом обратной связи, который мог бы передать какую-либо информацию (например, хотя бы информацию о номинальной ёмкости) зарядному устройству.
  • Из наиболее распространенных аккумуляторов подобным приспособлением оснащаются только литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы, но не типоразмера AA.

Получается, что правильно заряжать аккумуляторы без механизма обратной связи совсем не просто. Более того, даже новые аккумуляторы следует перед началом экслуатации “тренировать”. С аккумуляторами лежавшими более 3 месяцев также следует делать “тренировку”. Легкую “тренировку” следует делать и с полежавшими небольшое время (более 2 недель и менее 3 месяцев) аккумуляторами.

Поскольку вручную “тренировать” аккумуляторы очень утомительно выпускаются и умные зарядные устройства.

А поскольку зарядный ток и время и дополнительно необходимые операции по “тренировке” аккумулятора зависит от самого аккумулятора — от его ёмкости номинальной, ёмкости фактической, времени бездействия (времени хранения), особенностей внутренней химии аккумулятора, — то есть очень и очень умные зарядные устройства.

Применение очень умных зарядных устройств позволяет не оказаться на ответственной съёмке с полной сумкой полностью заряженных, но очень быстро разряжающихся аккумулятором, как это несколько раз случалось со мной.

Ну и в целом работа с аккумуляторами станет удобнее — их будет намного дольше хватать, реже понадобится покупать новые. В настоящее время мне известны следующие очень умные зарядные устройства:

  • Maha Energy PowerEx MH-C9000 WizardOne Charger-Analyzer for 4 AA / AAA
  • La Crosse Technology BC-900 AlphaPower Battery Charger (известная также под названиями Techno Line BC900, Techno Line iCharger)
  • La Crosse Technology BC-700 (отличается от BC-900 уменьшенным током заряда, но и этого хватает за глаза)
Читайте также:  Что такое EFB аккумулятор - плюсы и минусы технологии, как правильно обслуживать

Источник: http://strobist.ru/node/48/

Автоматическое зарядно-разрядное устройство Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов

Мой профессиональный и радиолюбительский опыт эксплуатации малогабаритных аккумуляторов показывает, что зачастую нет необходимости конструировать сложные устройства, учитывающие много параметров разрядно-зарядного цикла аккумуляторов.

Достаточно учесть 2—3 параметра и, проводя 1—2 «лечебных» цикла в месяц при активной эксплуатации батареи, можно долгое время поддерживать её в хорошем состоянии, что на практике подтверждает аналогичный вывод, сформулированный в статье.

Выбранные параметры цикла предотвращают избыточную или недостаточную зарядку исправных аккумуляторов.

Устройство разработано для зарядки Ni-Cd аккумуляторной батареи пылесборника GO Duster, которая используется вместо батареи гальванических элементов и обеспечивает заметную экономию средств, учитывая стоимость высококачественных гальванических элементов.

Оно получает питание от нестабилизированного источника с выходным током не менее 100 мА, напряжение которого с учётом пульсаций должно находиться в пределах 11,5…30 В. Микросхема DA1 стабилизирует напряжение питания 9 В для остальных узлов устройства.

  • Основа устройства — триггер Шмитта на транзисторах VT1 и VT2, последний из которых включен как эмиттерный повторитель. Такая схема подробно описана в статье. Петля гистерезиса стабильна во времени и просто регулируется.
  • Конденсатор СЗ предотвращает преждевременное переключение триггера Шмитта от импульсов помех.

Состояние триггера Шмитта зависит от напряжения батареи, подключаемой к выходу устройства. При её напряжении 4 В и менее на эмиттере транзистора VT2 устанавливается высокий уровень напряжения, а при 5,92 В и более — низкий.

Низкий уровень его выходного напряжения не равен нулю, поэтому для исключения влияния нагрузки на нижний порог переключения триггера Шмитта применены развязывающие диоды VD1 и VD2. которые не открываются при таком напряжении.

Транзистор VT3, работающий в ключевом режиме, управляет стабилизатором зарядного тока на транзисторе VT4, светодиоде HL1 и резисторе R11. Светодиод HL1 использован как стабистор и индикатор режима зарядки. Подборкой резистора R11 устанавливают ток зарядки.

Благодаря двойной стабилизации напряжения стабильность коллекторного тока транзистора VT4 весьма высока: он не изменялся при подключении к выходу батареи, состоящей от двух до пяти элементов различной разряженности во время испытаний.

Диод VD4 предотвращает разрядку батареи через стабилизатор тока после отключения питания устройства.

Через транзистор VT5, также работающий в ключевом режиме, и резистор R13 осуществляется разрядка батареи до тех пор, пока тринистор VS1 закрыт. После открывания тринистора VS1 разрядка прекращается. Светодиод HL2 — индикатор режима разрядки.

  • Устройство работает так. К нему подключают батарею и затем подают напряжение питания.
  • Пока напряжение батареи превышает 4 В транзистор VT1 открыт, транзисторы VT2—VT4, диоды VD1—VD4 и тринистор VS1 закрыты.
  • Транзистор VT5 открыт и насыщен, через него и резистор R13 батарея разряжается. Светодиод HL2 включён.
  • Ток разрядки не следует устанавливать больше 1/10 ёмкости батареи.

Когда напряжение батареи в процессе разрядки станет менее 4 В, триггер Шмитта переключится, транзистор VT1 закроется, a VT2 откроется. На выходе триггера Шмитта установится напряжение высокого уровня. Открываются диод VD1 и тринистор VS1. в результате чего откроется диод VD3.

закроется транзистор VT5, светодиод HL2 погаснет, режим разрядки прекратится.

Одновременно напряжение высокого уровня с выхода триггера Шмитта открывает диод VD2 и транзистор VT3, в результате чего включается светодиод HL1, открываются транзистор VT4 и диод VD4, через которые начинается зарядка батареи стабильным током.

Нажимая на кнопку SB1, принудительно переключается устройство из режима разрядки на зарядку. Это необходимо, если заряжается батарея из Ni — MH аккумуляторов, не подверженная «эффекту памяти» и, соответственно, не нуждающаяся в предварительной разрядке.

Когда напряжение батареи в процессе зарядки достигнет 5,92 В, произойдёт переключение триггера Шмитта: транзистор VT1 откроется, a VT2 закроется.

Закрываются диод VD2 и транзистор VT3, светодиод HL1 гаснет, в результате чего закрываются транзистор VT4 и диод VD4, процесс зарядки прекращается. Но тринистор VS1 остаётся открытым, поэтому транзистор VT5 не открывается и режим разрядки не включается.

После выключения питания устройства необходимо отключить от него батарею, в противном случае она будет разряжаться.

Устройство смонтировано на макетной плате и помещено в самодельный пластмассовый корпус размерами 38x126x38 мм. Транзисторы КТ315Б можно заменить транзисторами КТ315Г или КТ315Е.

Можно применить и другие кремниевые маломощные транзисторы структуры п-р-п с максимальным током коллектора не менее 100 мА, но для триггера Шмитта желательно подобрать транзисторы с коэффициентом передачи тока базы не менее 50. Транзисторы VT4 и VT5 — любые из серий КТ814, КТ816.

Они установлены на теплоотводах из полосок мягкого алюминия размерами 28×8 мм и толщиной 1 мм, согнутых в виде буквы «ГГ. Диоды — любые кремниевые маломощные, кроме VD4, который должен выдерживать ток зарядки. Подстроечные резисторы R2 и R5 —многооборотные СП5-2.

  1. Светодиоды HL1 и HL2 желательно применить разного цвета свечения для однозначной индикации режима работы устройства.

Кроме источника питания и заряжаемой батареи для налаживания устройства необходима вспомогательная батарея 9… 12 В, к которой подключён потенциометром переменный резистор сопротивлением несколько килоом.

Для облегчения точной установки необходимого напряжения в разрыв цепи одного из крайних выводов этого резистора желательно включить как реостат другой переменный резистор в десять раз меньшего сопротивления.

Движки подстроечных резисторов R2 и R5 устанавливают в нижнее по схеме положение. Временно разрывают соединение левого по схеме вывода резистора R1 с плюсовым выходом устройства.

На время налаживания этот вывод становится входом устройства, который соединяют с движком переменного резистора. Минусовый вывод вспомогательной батареи соединяют с общим проводом устройства. Заряжаемую батарею к выходу не подключают.

После включения питания необходимо убедиться в наличии стабильного напряжения 9 В на выходе микросхемы DA1 Для этой цели автор использовал прибор DT830.

Затем устанавливают пороги переключения. Вольтметр подключают к эмиттеру транзистора VT2. Вначале движком подстроечного резистора R2 устанавливают нижний порог переключения 4 В.

При снижении входного напряжения ниже этого порога на 0,05…0,1 В должен закрываться транзистор VT1 и устанавливаться высокий уровень напряжения на эмиттере транзистора VT2. Затем движком подстроечного резистора R5 устанавливают верхний порог переключения 5,92 В.

При увеличении входного напряжения выше этого порога на 0,05…0,1 В транзистор VT2 должен открываться и устанавливаться низкий уровень напряжения на эмиттере транзистора VT2. Проверяют оба порога переключения.

Далее проверяют, что после открывания транзистора VT2 тринистор VS1 также открывается. Если это не так, уменьшают сопротивление резистора R6, добиваясь чёткого открывания тринистора. Для выключения тринистора кратковременно отключают напряжение питания.

Наконец, к выходу устройства подключают последовательно соединённые миллиамперметр и заряжаемую батарею. В режиме зарядки подборкой резистора R9 устанавливают желаемую яркость свечения светодиода HL1, а подборкой резистора R11—требуемый ток зарядки.

Далее отключают вспомогательную батарею и восстанавливают соединение левого по схеме вывода резистора R1 с плюсовым выходом устройства. Транзистор VS1 отключают Мультиметр подключают к выходу устройства в режиме измерения напряжения.

Наблюдают процесс зарядки батареи и автоматическое переключение устройства в режим разрядки после достижения выходного напряжения 5,92 В. Далее в режиме разрядки резистором R12 устанавливают яркость свечения светодиода HL2 и начальный ток разрядки подборкой резистора R13.

Затем подключают тринистор VS1 и переключают устройство в режим зарядки. По его окончании необходимо убедиться, что тринистор VS1 открылся и предотвратил включение режима разрядки.

Если батарея в конце зарядки сильно нагревается, это свидетельствует о том, что слишком велик зарядный ток, его необходимо уменьшить, при этом увеличится время зарядки.

Источник: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/akkumulyator-generator-starter/akb/avtomaticheskoe-zaryadno-razryadnoe-ustrojstvo-ni-cd-i-ni-mh-akkumulyatorov/

Эксплуатация NiMH аккумуляторов

NiMH аккумуляторы (далее АКБ) несколько лет назад пришли на замену NiCd и изначально были попыткой преодоления недостатков никель-кадмиевых АКБ, среди которых: так называемый эффект памяти , быстрый заряд, медленный разряд — свойства затрудняющие использование их в модельных целях.

Несмотря на активное освоение модельного рынка АКБ литий-полимерными и литий-феррофосфатными батареями, NiMH всё ещё популярны, в основном благодаря сочетанию неплохих характеристик и доступной цены.

NiMH аккумуляторы: типоразмера АА, бортовой аккумулятор для моделей с ДВС, силовой аккумулятор

Начнём с того, что NiMH АКБ можно разделить на две основные группы: обычные (те, что используются повсеместно во многих электроприборах) и силовые (специально предназначенные для применения в качестве источника питания для моделей). Способы их обслуживания отличаются.Наработка (число разрядно-зарядных циклов) и срок службы Ni-MH аккумулятора в значительной мере определяются условиями эксплуатации.

Наработка зависит от глубины и скорости разряда, скорости заряда и способа контроля его окончания.

В зависимости от режима работы и условий эксплуатации, они обеспечивают от 500 до 1000 разрядно-зарядных циклов при глубине разряда 80% и имеют срок службы от 3 до 5 лет, правда, для модельных АКБ это время заметно меньше.

NiMH аккумуляторы в меньшей степени, чем NiCd, но всё же обладают эффектом памяти . Практический смысл его в том, что аккумулятор привыкает отдавать в процессе разряда ту емкость, которую он получил при последних зарядах.

Если заряжать полуразряженный аккумулятор, просто добивая его до максимума, то со временем он начинает отдавать только эту половину, теряя емкость.

Для продления жизни никелевых аккумуляторов их следует для предотвращения появления этого эффекта циклировать (достаточно хотя бы один раз в месяц). Процесс циклирования заключается в полном разряде аккумулятора с последующим его зарядом.

Если аккумулятор уже старый и уже имеет уменьшенную емкость из-за эффекта памяти, то его характеристики можно реанимировать в пределах 10-20%. Для такой процедуры достаточно сделать 3 цикла, все последующие обычно уже не дают положительного результата.

При разряде есть два основных параметра: ток разряда и напряжение, до которого следует разряжать аккумулятор. С током всё просто — чем меньше ток разряда, тем полнее разряд и эффективнее процесс — ток 0.1А будет правильным выбором.

  1. С напряжением, до которого разряжать аккумулятор, дело обстоит немного сложнее. Смысл в том, чтобы не допустить полного разряда хотя бы одной банки в батарее.
  2. Например, имеем последовательную батарею, состоящую из 4 банок, причем одна из банок имеет несколько меньшую емкость (что встречается очень часто).
  3. При разряде эта банка первая разрядится, и напряжение на ней начнет падать вплоть до нуля, в то время как на остальных банках напряжение будет номинальным.
  4. Если в этот момент не остановить процесс разряда батареи, то по банке, на которой напряжение равно нулю, будет всё также протекать ток разряда остальных банок, перезаряжая ее в обратной полярности.
Читайте также:  Что из себя представляют никель металлогидридные аккумуляторные батареи?

Такой процесс является губительным для самого слабого звена батареи.

Перед хранением NiMH батареи, разрядите ее, как это было описано выше, а затем зарядите. Если вы планируете не использовать ее более недели, зарядите ее примерно на 30-50% перед хранением. Если вы планируете не использовать ее более месяца, тогда зарядите полностью.

Когда вы берете NiMH батарею после хранения, сначала полностью разрядите ее, а затем зарядите для использования. Отдохнувший NiMH элемент может быть описан, как немного не в форме , он требует некоторой тренировки перед тем, как будет обеспечивать полную емкость и отдачу.

Если вы разрядите остаточный заряд в батареях, перед тем как зарядите их, это поможет им лучше работать при первом запуске после хранения. Разрядите батарею, дайте ей отдохнуть около часа и затем зарядите ее.

Многие опытные автомоделисты считают, что NiMH батареи работают лучше при их использовании более одного раза в день, поэтому не бойтесь использовать батарею 2-3 раза, просто убедитесь, что дали ей остыть перед следующим зарядом.

Процесс зарядки для обычных и силовых NiMH АКБ отличается:

Важно, что для достижения наилучших результатов вы должны использовать только зарядные устройства, специально предназначенные для заряда NiMH батарей. Дельта-пик (если вы можете его регулировать) должен быть установлен в 3-5 mV на элемент, если вы не можете установить его настолько точно, тогда 25 mV на 6 элементов и 30 mV на 7 элементов).

Зарядные устройства: простейшее (ночное), специальное ЗУ для NIMH, многофункциональное ЗУ

NiMH аккумуляторы очень плохо относятся к перезаряду! По этой причине их нельзя подпитывать слабым током по окончании заряда (режим trickle charge ).

Дешевые зарядники переходят в этот режим автоматически, когда быстрая зарядка закончилась — долго держать батареи в таких зарядных устройствах нельзя: сразу после окончания зарядки аккумуляторы необходимо вынуть, но лучше использовать более серьезные зарядные устройства, где такая ситуация исключена.

Обычные аккумуляторы (к обычным стоит относить и аккумуляторы бортового питания моделей с ДВС) в большинстве случаев рекомендуется заряжать током 0.1С (где С – ёмкость в А*ч). Более высокие токи заряда, чем указано выше, могут дать только временное улучшение характеристик, и будут сокращать срок службы батарей!

Зарядка модельных силовых NiMH АКБ обычно проводится током от 3 до 5 ампер. Как правило, 5 амперами можно заряжать любые подобные элементы, если нет особых замечаний производителя.

Проводить зарядку NiMH следует в обычном линейном режиме, когда ток заряда остается постоянным на протяжении всего процесса.

Линейный режим установлен по умолчанию во многих дорогих зарядниках, и является единственным во всех дешевых.

Верхняя граница зарядного тока определяется не только типоисполнением, но и условиями охлаждения конкретного аккумулятора.

Как известно, в процессе заряда NiMh аккумуляторы разогреваются тем сильнее, чем больше зарядный ток. Максимальная допустимая температура при заряде для большинства аккумуляторов равна 55-60 градусам, при этом батареям скверного качества свойственно нагреваться сильнее.

Силовые NiMH батареи можно добивать в заряднике повторно, непосредственно за несколько минут до использования. Это позволит максимально полно использовать энергию аккумулятора, но не стоит впадать в крайности — NiMH аккумуляторы очень не любят перезаряда! Помните, что добивку стоит проводить только на хороших зарядниках.Из всего вышесказанного можно сделать несколько простых выводов для тех, кто хочет максимально продлить срок службы NiMH АКБ и сохранить их характеристики:

1. Используйте качественные зарядные устройства для NiMH АКБ с разрядником!

2. Регулярно полностью разряжайте АКБ.

3. Следите за температурой батареи в процессе зарядки и давайте ей остыть перед повторным использованием.

4. Храните аккумуляторы заряженными.

Рекомендации по зарядке/разрядке Ni-Mh аккумуляторной батареи

Для вычисления времени зарядки необходимо использовать следующую формулу:
Время зарядки = (Емкость батарей, мАч + 10%) / Сила тока ЗУ, мА

Для нормальной работы Ni-Mh батареи необходимо соблюдать следующие правила:

  1. Храните Ni-Mh батареи с небольшим количеством заряда (30 — 50%).
  2. Никель-металгидридные батареи более чуствительны к нагреву чем никель-кадмиевые, поэтому не перегружайте их.

Перегрузка может отрицательно сказаться на способности батареи держать и выдавать заряд. Если у вас есть интелектуальное зарядное устройство с технологией DeltaPeak (определение пика напряжения зарядки). то вы можете заряжать аккумуляторы без риска перезарядки и разрушения оных.

  • Никелевые батареи, когда выходят из завода, необходимо подвергать тренировке . Использование 4-6 циклов (количество циклов, необходимое для достижения полной емкости, разное у разных производителей) ЗУ заряда/разряда при нормальном использовании выводит их в рабочий режим.Батареи, собранные из высококачественных элементов японских производителей, достигают показателей после 4-6 циклов. Другие батареи могут потребовать 50-100 циклов для достижения приемлемых уровней емкости. Процесс тренировки требуется только для новых батарей.
  • Всегда давайте остыть батарее до комнатной температуры (

20 o C) перед зарядом. Заряд батарей при температурах ниже 5 o C или выше 50 o C значительно снижает срок службы батарей.

  • Если хотите разрядить Ni-Mh батарею, то не разряжайте её менее чем до 0,9 В для каждого элемента.Когда напряжение никелевых батарей падает ниже 0,9 В на элемент, обычное электронное зарядное устройство (быстрое или медленное (trickle)) может не смочь активировать батарею и завершить успешный заряд.Такие батареи нужно зарядить до напряжения 0,9 В/элемент током 100-150 mA, затем зарядить до полной емкости током 300 mA (для балансировки элементов).

Необходимо периодически полностью разряжать аккумуляторную сборку (один раз в месяц) приблизительно до 0,9 В на элемент (например при 10,8-вольтовой сборке, состоящей из 9 элементов по 1,2 В, разрядить её до

Таблица для медленного (trickle) заряда типовых элементов

Аккумуляторы AA (Ni-MH, Ni-Cd) и Правильная зарядка, или восхваление Maha и LaCrosse (TechnoLine)

В современных устройствах — вспышках, фотоаппаратах и пр. широко применяются аккумуляторы формата АА. Они чаще всего бывают никель-металгидридные (Ni-MH), реже никель-кадмиевые (Ni-Cd, Ni-Cad).

У каждого из этих типов есть свои плюсы и минусы:

  • Ni-MH — довольно ёмкие и стабильные, лучше всего подходят для фотоаппаратов, для вспышек же подходят, когда не требуется быстрая зарядка
  • Ni-Cd — менее ёмкие из всех, но зато способные выдавать больший ток, даже при сильном разряде — лучше всего подходящие для вспышек, так как обеспечивают быстрый заряд. Крайне токсичны — кадмий из одного аккумулятора способен отравить огромное количество воды, поэтому сейчас такие аккумуляторы крайне мало производят

Аккумуляторы даже одного типа, например, Ni-MH, даже производимые одной и той же фирмой — очень разные. Например, большая ёмкость практически всегда подразумевает меньшую силу тока.

Зарядить никель-металгидридные и никель-кадмиевые(наиболее распространенные пальчиковые аккумуляторы типоразмера AA) оказывается не так уж и просто:

  • Например, зарядный ток может быть большим или малым. Малый зарядный ток означает очень долгую зарядку, но аккумулятор заряжен будет лучше.Большой зарядный ток означает очень быструю зарядку (с сильным нагревом аккумулятора, посему быстрые зарядные устройства обязательно оборудованы вентиляторами), но неполную зарядку и более быстрый износ аккумулятора.
  • Древнее правило гласит хорошую зарядку обеспечивает зарядка током равным 0.1 от емкости аккумулятора . Быстрые зарядки это правило нарушают.
  • Есть ещё и такое плохое явление как эффект памяти аккумулятора : неполный разряд аккумулятора с последующим зарядом означает что в следующий раз аккумулятор будет работать до того состояния когда его в прошлый раз не полностью разрядили — то есть теряет ёмкость. Никель-кадмиевые подвержены этому эффекту больше, чем никель-металгидридные.
  • Вот почему так важно полностью разряжать аккумулятор до его следующего заряда (но и тут важно не переусердствовать — ибо разряд аккумулятора до 1 вольта способен безвозвратно испортить аккумулятор).Проблема с потерей ёмкости возникает и при обычной работе аккумулятора — при эксплуатации аккумуляторов долго.
  • Впрочем, эффект памяти можно побороть тренировками аккумуляторов, то есть многократными полными разрядами и последующим зарядами.

Применение очень умных зарядных устройств позволяет не оказаться на ответственной съёмке с полной сумкой полностью заряженных, но очень быстро разряжающихся аккумулятором, как это несколько раз случалось со мной.

Ну и в целом работа с аккумуляторами станет удобнее — их будет намного дольше хватать, реже понадобится покупать новые. В настоящее время мне известны следующие очень умные зарядные устройства:

  • Maha Energy PowerEx MH-C9000 WizardOne Charger-Analyzer for 4 AA / AAA
  • La Crosse Technology BC-900 AlphaPower Battery Charger (известная также под названиями Techno Line BC900, Techno Line iCharger)
  • La Crosse Technology BC-700 (отличается от BC-900 уменьшенным током заряда, но и этого хватает за глаза)

Источник: http://www.kak-sdelatpravilno.ru/kak-pravilno-zarjadit/pravilno-zarjadit-ni-mh-akkumuljator.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector