Аккумуляторы никель кадмиевые зарядка: Заряд никель-кадмиевых аккумуляторов Ni-Cd

Содержание

Заряд никель-кадмиевых аккумуляторов Ni-Cd

Категория: Поддержка по зарядным устройствам
Опубликовано 07.05.2016 13:21
Автор:
Abramova Olesya


Производители рекомендуют заряжать новые аккумуляторы медленно, в течение 16-24 часов непосредственно перед использованием. Медленная зарядка позволяет равномерно зарядить все элементы аккумулятора. Это важно потому, что каждый элемент никель-кадмиевого аккумулятора может иметь свою собственную скорость саморазряда. Кроме того, при длительном хранении электролит имеет тенденцию оседать на дно элемента, и первоначальная медленная зарядка помогает устранять сухие пятна на сепараторе. (Смотрите BU-803c: Потери электролита).

Поставляемые новые аккумуляторы на основе свинца и никеля требуют первоначального обслуживания. Оно заключается в нескольких циклах полной зарядки/разрядки, после которых аккумуляторы достигнут оптимальных значений производительности. Эти манипуляции являются частью нормальной эксплуатации; также их можно провести не вручную, а используя возможности специального устройства — аккумуляторного анализатора. Известно, что аккумуляторным батареям необходимы 5-7 циклов зарядки/разрядки для приобретения заявленных характеристик (некоторым моделям для этого нужно около 50-100 циклов). Наилучшие свои показатели аккумулятор показывает в диапазоне 100-300 циклов, после чего его производительность начинает постепенно ухудшаться.

Большинство перезаряжаемых электрических элементов имеют в составе предохранительный клапан, который сбрасывает избыточное давление, возникающее вследствие неправильной зарядки. Клапан NiCd элементов срабатывает при давлении 1000-1400 кПа. Сброс давления не вызывает какого-либо повреждения элемента, но тем не менее, при каждом таком сбросе теряется небольшая часть электролита, и клапан может начать подтекать. Об этом будет свидетельствовать формирование на клапане налета из белого порошка. Постоянное срабатывание клапана в конечном итоге приведет к высыханию электролита, поэтому желательно не доводить аккумулятор до состояния повышенного внутреннего давления.


Аккумуляторы EverExceed

 





OPzSNI-CDOPzV
20 лет / 1500 циклов25 лет / 2000 циклов20 лет / 1500 циклов
для промышленного и частного применения: телекоммуникации, аварийное освещение, солнечные электростанции, системы безопасности, (UPS) источники бесперебойного питания и т.д.

Обнаружение полного заряда герметичных никелевых аккумуляторов является несколько более сложным, чем у свинцово-кислотных или литий-ионных. Недорогие зарядные устройства часто руководствуются измерением температуры для фиксации окончания быстрой зарядки, но этот метод несет в себе некоторые недостатки. Ядро элемента имеет температуру на несколько градусов большую, чем измеряемая температура внешней оболочки, и это может послужить причиной перезаряда. Производители зарядных устройств используют температуру отсечки 50°С. Хотя любое длительное влияние температуры выше 45°С вредно для аккумулятора, кратковременное воздействие допустимо.

Продвинутые зарядные устройства в отличие от простых полагаются не на просто достижение аккумулятором некоторого порогового значения температуры, в расчет берется повышение температуры в течение всего зарядного процесса — такой метод известен как отношение дельты температуры к дельте времени, или просто dT/dt. Вместо того, чтобы ожидать значения абсолютной температуры, этот метод использует быстрое ее повышение в конце зарядки. Этот дельта температурный метод зарядки позволяет держать аккумуляторы более холодными, чем при методе фиксированной температурной отсечки, но ток зарядки должен быть достаточно сильным, чтобы вызывать фиксируемое повышение температуры. Окончание зарядки происходит при скорости повышения температуры 1°С в минуту. Если аккумулятор не может достичь этой скорости, установленная абсолютная температура отсечки 60°С принудительно прекращает зарядку.

Зарядные устройства, использующие температурные показатели, могут привести к нежелательному вредному перезаряду в случае необходимости извлечения и переподключения аккумулятора. К примеру, такая ситуация может возникнуть в транспортных средствах. Повторное подключение инициирует новый цикл зарядки, который приведет к повторному нагреву аккумулятора.

Литий-ионная электрохимическая система имеет преимущество в том, что состоянием заряда управляет напряжение. Повторное подключение полностью заряженного литий-ионного аккумулятора к зарядному устройству сразу же обнаружит пороговое напряжение полного заряда, ток упадет и зарядное устройство вскоре отключится без необходимости анализа температуры.

2. Обнаружение полного заряда с помощью напряжения

Продвинутые зарядные устройства могут прекращать зарядный процесс при определенных изменениях в напряжении аккумулятора. Этот метод обеспечивает более точное обнаружение полного заряда в сравнении с температурными методами. Зарядное устройство фиксирует некоторое падение напряжения которое происходит при достижении аккумулятором полного заряда. Этот метод называется “минус дельта ВЭ” или “дельта пик” или -dV.

“Дельта пик” является рекомендуемым методом обнаружения полного заряда для зарядных устройств, применяющих скорость заряда 0,3С и выше. Он обладает быстрым временем отклика и хорошо работает с частично или полностью заряженными аккумуляторами. При подключении полностью заряженного аккумулятора напряжение на клеммах быстро повышается, а потом резко падает, приводя к индикации полного заряда. Такая зарядка длится всего несколько минут и аккумулятор остается холодным. Зарядные устройства с методом -dV, как правило, реагируют на падение напряжения значением 5 мВ на элемент.

Для достижения надежной фиксации изменения напряжения скорость зарядки должна быть 0,5С и выше. При более медленных скоростях происходит менее рельефное падение напряжения, особенно, если элементы не соответствуют друг другу и каждый из них достигает полного заряда в разный момент времени. Для обеспечения более надежного обнаружения полного заряда большинство зарядных устройств с -dV также используют плату детекции напряжения, которая прерывает заряд, если напряжение остается в одном значении в течение заданного времени. Такие зарядные устройства обычно также имеют функцию детекции дельта температуры, абсолютной температуры и таймер отключения.

Чем выше скорость зарядки, тем она эффективнее. При скорости 1С эффективность стандартного NiCd составляет 91 процент, а время — около часа (66 минут для 91%). При медленной зарядке эффективность падает до 71 процента, увеличивая время до 14 часов при 0,1С.

При заполнении первых 70 процентов заряда аккумулятора, КПД NiCd близок к 100 процентам. Аккумулятор поглощает почти всю энергии, тепловые потери отсутствуют. Никель-кадмиевые аккумуляторы, оптимизированные под быструю зарядку, могут быть заряжены токами, в несколько раз превышающими их емкость, без значительного выделения тепла. В действительности, только никель-кадмиевая электрохимическая система может быть подвергнута ультрабыстрой зарядке с минимальных стрессом. Элементы, оптимизированные под ультрабыструю зарядку, заряжаются до 70 процентов всего за несколько минут.


Зарядные устройства Victron Energy (Голландия)

 





Phoenix ChargerSkylla-iSkylla-TG
12/24В, 16-200А24В, 80-500А24/48В, 30-500А
Мощные профессиональные зарядные устройства для яхт, катеров и другого вида транспорта. Предлагаются однофазные и трехфазные зарядные устройства высокой мощности. Многостадийный адаптивный заряд с возможностью ручного управления.

На рисунке 1 показана зависимость напряжения элемента, давления и температуры от степени заряда. Все идет хорошо примерно до 70 процентов заряда, после чего эффективность зарядки падает. В элементах начинает происходить газообразование, быстро повышается температура. Некоторые зарядные устройства даже снижают скорость заряда после 70 процентов для уменьшения стресса аккумулятора.

Рисунок 1: Зарядные характеристики NiCd элемента. Эффективность зарядки высока до 70 процентов, после чего идет проседание характеристик. Никель-металл-гидридная электрохимическая система имеет схожее поведение. Эффективность зарядки подразумевает способность аккумулятора принимать заряд и имеет сходство с кулоновской эффективностью.

Никель-кадмиевые аккумуляторы с ультравысокой емкостью, как правило, нагреваются больше стандартных в случае зарядки скоростью 1С и больше, отчасти это вызвано большим внутренним сопротивлением. Применение высокого тока на начальном этапе зарядки с дальнейшим его уменьшением по мере заряда аккумулятора, является рекомендуемым методом быстрой зарядки для этих более хрупких версий. (Смотрите BU-208: Производительность циклического режима работы).

Перемежая разрядные импульсы с импульсами зарядки, можно улучшить восприимчивость к зарядке аккумуляторов на основе никеля. Такой метод называют “обратной нагрузкой”, и его использование помогает процессу рекомбинации газов, образующихся во время зарядки. Как результат, аккумулятор остается более холодным и получает более эффективный заряд в сравнении с методами обычных зарядных устройств постоянного тока. Также есть информация, что этот метод препятствует “эффекту памяти”, так как зарядка производится импульсным током. (Смотрите BU-807: Как восстановить аккумулятор на основе никеля). В то время как импульсная зарядка представляется весьма интересной в отношении никель-кадмиевой и никель-металл-гидридной электрохимической системы, для других типов систем она не применима.

После полной зарядки к NiCd аккумуляторам необходимо применить капельную подзарядку силой в 0,05-0,1С для компенсации саморазряда. Производители зарядных устройств стараются сделать силу тока как можно меньшей во избежание вредных эффектов перезаряда. Лучше всего не оставлять NiCd аккумулятор подключенным к зарядному устройству более чем на несколько дней. Лучше всего заряжать их перед самой эксплуатацией.

3. Зарядка затопленных никель-кадмиевых аккумуляторов

Затопленные NiCd аккумуляторы заряжаются постоянным напряжением значением примерно 1,55 В на элемент. Затем ток снижают до 0,1С и продолжают зарядку до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение 1,55 В на элемент. После зарядное устройство переходит в режим капельной подзарядки. Возможна зарядка и большим напряжением, но это приводит к чрезмерному газообразованию и, как следствие, истощению воды. Обнаружение полного заряда по методу “дельта пик” не используется, так как затопленный NiCd не герметичный и не поглощает газы.

Последнее обновление 2016-02-29

Зарядка аккумуляторов


Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, стакивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы может существенно снизиться.

В данной статье мы Вам расскажем о том, как нужно правильно заряжать каждый тип аккумулятора.



Свинцово-кислотные аккумуляторы


Свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать постоянным током, величина которого (А) не более 10% показателя емкости батареи (А•ч). Данный способ зарядки является наиболее безопасным и уже стал традиционным. Тем не менее, многие производители сегодня стремятся указывать точный допустимый показатель для определенного аккумулятора. Как правило, данный показатель достигает 30% от показателя емкости. Важно помнить о том, что показатель напряжения 1-ой ячейки такого типа аккумулятора не должен превышать 2,3 В. То есть, при заряде батареи необходимо отслеживать напряжение Приведем пример: двенадцативольтовая батарея включает в себя шесть ячеек, следовательно, общий показатель напряжения в конце подзарядки не должен переступать порог в 13,8 В.


В случае, если емкость аккумулятора равняется 100 (А•ч), а постоянный ток подзарядки – 20 А, то спустя около шести-семи часов 90% заряда будет достигнуто. После достижения данного показателя нужно перейти на режим постоянного напряжения и по истечении 17 часов процесс зарядки будет закончен. Возникает вопрос – почему так много времени уходит на заряд? Все потому, что ток постепенно будет понижаться, а напряжение при этом медленно, но верно будет идти к показателю в 13,8 В. В итоге, аккумулятор будет безопасно заряжен и надежен и для буферной эксплуатации, и для цикличной.


Другой метод заряда свинцово-кислотных аккумуляторов позволяет достигнуть 100% емкости за короткое время (около шести часов) и подходит для цикличного режима использования.


Заключается данный способ в следующем: сила тока заряда устанавливается на 20% от емкости батареи, а напряжение фиксируется на 14,5 В.


Последние модели зарядных устройств от надежных производителей не допускают возникновения критических ситуаций при осуществлении заряда аккумулятора.



Никель-кадмиевые аккумуляторы


Никель-кадмиевый аккумулятор требует к себе очень осторожной подзарядки, поскольку нельзя допускать возникновения перезаряда. Перезаряд провоцирует образование кислорода, а использование тока при этом медленно понижается. Таким образом, заряд никель-кадмиевого аккумулятора характеризуется ростом его давления внутри корпуса. Специалисты советуют заряжать данный тип аккумулятора при температурном режиме +10 — +30 градусов по Цельсию. При таких показателях происходит поглощение выделяемого кислорода кадмиевым электродом.


Цилиндрические рулонные НК-аккумуляторы допускают заряд при быстрой скорости, ведь электроды внутри них расположены очень плотно друг к другу. При стандартном режиме заряда в течение 16 ч происходит полный заряд от 1В до 1,35В. Сила тока при этом равняется 0,1С.


Для того, чтобы увеличить скорость заряда современные НК-аккумуляторы имеют возможность использования тока постоянной величины. Но в таком случае нужен постоянный контроль во избежание перезарядов.


Как правило, никель-кадмиевые аккумуляторы заряжаются при постоянном токе величиной 0,2С-0,3С в течение трех-шести часов. При этом допускается перезаряд до 140%.


Важно отметить, что никель-кадмиевые аккумуляторы отличаются эффектом памяти, то есть обратимая потеря емкости. Именно поэтому заряжать необходимо полностью разрядившийся аккумулятор до 0%. Иначе в следствие возникнувшего «недозаряда2 аккумулятор лишается возможности отдавать полноценно заряд. Хранение НК-аккумуляторов происходит в абсолютно разряженном состоянии. В осуществлении заряда никель-кадмиевого аккумулятора применяются специальные зарядные устройства.



Никель-металл-гидридный аккумулятор


Никель-металл-гидридный аккумулятор – современная разработка, которая признана служить заменой выше описанных никель-кадмиевых аккумуляторов. При аналогичных габаритах данные аналоги отличаются большей емкостью (на 20%) и не имеют эффекта памяти. То есть, возможно осуществление дозаряда. Особенность данного типа аккумулятора заключается в том, что для заряда никель-металл-гидридного аккумулятора, хранившегося частично разряженным больше тридцати суток, его нужно полностью разрядить. При этом хранение осуществляется при неполном заряде – до 40%. Новый никель-металл-гидридный аккумулятор, который ранее не использовался, перед зарядом необходимо «потренировать». То есть, нужно осуществить полный заряд и полный разряд устройства около четырех-пяти раз. Такая «тренировка» позволит увеличить емкость аккумулятора. 


Никель-металл-гидридныеаккумуляторы очень чувствительны к повышению температуры, поэтому не следует допускать их перегрева более 50 градусов по Цельсию. Заряжать данные аккумуляторы необходимо постоянным током с напряжением 1,4В-1,6В на одну ячейку. Разряженным никель-металл-гидридный аккумулятор считается при достижении напряжения 0,9В. В дальнейшем разряд характеризуется как вредный. При полноценной зарядке таких аккумуляторов начинается их сильный нагрев из-за того, что выделяемая энергия не расходуется на процесс заряда. Благодаря использованию специального температурного датчика осуществляется контроль заряда. Допустимый показатель температуры при этом не должен превышать 60 градусов по Цельсию. 



Никель-цинковый аккумулятор 


Номинальный показатель напряжения такого типа аккумулятора – 1,6В, ток – 0,25С. Специально предназначенное для таких аккумуляторов зарядное устройство способно за 12 часов осуществить 100%-ую зарядку. Кроме того, никель-цинковые батареи не имеют эффекта памяти. При этом заряжать аккумулятор нужно до 90%. Такая особенность позволяет увеличить число рабочих циклов и продлить период службы. Допустимая температура нагрева – 40 градусов по Цельсию. 



Литий-ионный аккумулятор 


Постоянный ток заряда таких аккумуляторов равняется 0,2-1С с напряжением 4-4,2В. При таких показателях заряд происходит в течение 40 минут. По истечении этого времени аккумулятор заряжают при напряжении 4,2В. При заряде током 1С 100%-ая зарядка достигается за два-три часа. При выходе напряжения за обозначенные границы (более 4,2В) потенциальные свойства батареи существенно сокращаются. Важно знать, что литий-ионные батареи ни в коем случае нельзя подвергать перезаряду, поскольку это чревато скоплением на отрицательном электроде металлического лития. На аноде, кстати, осуществляется активное выделение кислорода. В результате всего этого возникает высокая вероятность теплового разгона, роста давления в корпусе и, как следствие, разгерметизация. Наиболее целесообразным и с наименьшими рисками опасности является подзарядка, напряжение которой не превышает рекомендованное. 


Современные модели ЛИ-аккумуляторов имеют схемы защиты, предназначенные для предотвращения перезаряда. Данная защита приходит в действие при достижении температуры до 900. Существуют модели, которые оснащены встроенным механическим выключателем, который реагирует на рост давления в корпусе. Но даже современные способы безопасности не умоляют возникновения чрезвычайных ситуаций. Именно поэтому к процессу зарядки стоит относиться очень осторожно. Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, сталкивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы могут существенно снизиться.


Торговая сеть «Планета Электрика» имеет в своем ассортименте широкий выбор аккумуляторов и батареек.

как заряжать, параметры и зарядные устройства

Сегодня Ni─Cd аккумуляторы используются в большинстве портативных инструментов и различных электронных устройствах (фотоаппараты, плееры и т. п.). Правда, в последнее время наблюдается тенденция замещения их литий─ионными аккумуляторами. Для того чтобы аккумулятор вашей аппаратуры служил долго, никель─кадмиевые батареи нужно правильно эксплуатировать, вовремя и своевременно заряжать и время от времени проводить циклы разряда-заряда. Тогда Ni─Cd аккумулятор будет служить вам долго. Сегодня мы поговорим о том, как заряжать никель─кадмиевые аккумуляторы по всем правилам.

 

Содержание статьи

Особенности Ni-Cd эксплуатации аккумуляторов

Для того чтобы никель-кадмиевые аккумуляторы работали продолжительное время, нужно их полностью разряжать.

Ni─Cd аккумуляторные батареи имеют ярко выраженный эффект памяти. Если разрядка в процессе эксплуатации будет неполной, то эффективная площадь электродов аккумулятора будет постоянно снижаться.

Никель─кадмиевые батареи запоминают нижнюю отметку разряда. В результате при разряде до этой отметки они перестают работать, хотя возможность для этого есть. Это явление получило название «эффект памяти».

Поэтому, перед тем как зарядить никель кадмиевый аккумулятор нужно полностью разрядить элементы батареи до напряжения 0,9─1 вольт. Это позволить как можно дольше сохранить параметры батареи и увеличить срок службы Ni─Cd аккумуляторных батарей. Стоит отметить, что слишком сильный разряд, ниже порогового значения также не рекомендуется.

Нужно также сказать, что новые никель─кадмиевые батарейки необходимо предварительно потренировать. Эта тренировка подразумевает активацию работы аккумулятора. При этом делается 3─5 циклов разряд-заряд. Такой разряд и заряд Ni─Cd аккумуляторов «разгоняет» их и они начинают работать на заявленных параметрах. После выполнения тренировки никель─кадмиевые батарейки хорошо держат нагрузки и имеют менее выраженный «эффект памяти». Иногда можно встретить рекомендации о том, что Ni─Cd батареи низкого качества требуют тренировки до 70─80 циклов разряд-заряд. Здесь стоит придерживаться рекомендаций производителя и зависит это в основном от технологии изготовления батареек.

Процесс «тренировки» или циклирования также нужно выполнять после длительного (более 6 месяцев) хранения Ni─Cd аккумуляторов. Но сильно усердствовать также не стоит, поскольку излишнее циклирование снижает ресурс аккумулятора. Стоит отметить ещё один момент. Если вы не собираетесь использовать никель─кадмиевые батарейки, то не нужно их заряжать. Этот тип батарей может вполне нормально храниться в разряженном состоянии. В заряженном состоянии никель─кадмиевый аккумулятор постепенно теряет первоначальные характеристики.

Теперь несколько слов о том, какие есть зарядные устройства для Ni─Cd аккумуляторов.
Вернуться к содержанию
 

Разновидности зарядных устройств для никель─кадмиевых аккумуляторов

Сегодня на рынке можно выделить две основные группы устройств, предназначенных для заряда никель кадмиевых аккумуляторов:

  • Автоматические ЗУ;
  • Реверсивные импульсные ЗУ.

Автоматические зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей. Это простые и доступные по цене устройства. Они менее сложные и выпускаются в конструкции, которая позволяет заряжать по два или 4 батарейки одновременно. Чтобы запустить заряд никель кадмиевых аккумуляторов, вставьте в батарейки в зарядное устройство. Переключателем ЗУ нужно установить количество заряжаемых батареек и подключить устройство к сети.

Как правило, автоматическое зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов имеет следующую цветовую индикацию. Красный цвет индикатора показывает, что идёт процесс заряда батареек. Чтобы сделать разряд аккумуляторов, на устройстве имеется переключатель «разряд». В процессе разряда индикатор будет иметь жёлтый цвет. После того, как пройдёт разряд, зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов само запустит зарядку. Зелёный цвет индикатора говорит о том, что цикл разряд-заряд закончен.

Пример зарядного устройства для Ni-Cd аккумуляторов

Дополнительно можете прочитать отдельную статью о про восстановление Ni─Cd аккумулятора для шуруповерта.

В данном случае речь идёт о заряде никель─кадмиевых батареек по отдельности. Если это аккумуляторы для шуруповёрта или другого электроинструмента, то с ними в комплекте идёт штатное зарядное устройство, которое позволяет заряжать всю батарею сразу от бытовой электросети.

Реверсивное импульсное ЗУ. Эти устройства более сложные и стоят дороже, чем модели первого типа. Обычно производители позиционируют их как профессиональные. Такое зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов циклически проводит разряд-заряд с разным временным интервалом.

Устанавливается аккумулятор, выставляется режим и запускается работа. Индикатор даст сигнал об окончании зарядки. С помощью таких ЗУ можно не только выполнять заряд никель─кадмиевых аккумуляторов, но и поддерживать их в рабочем состоянии. В качестве примера можно привести широко распространённое универсальное зарядное устройство iMAX B6.

Никель─кадмиевые АКБ менее требовательны к характеристикам зарядного устройства, чем Ni-MH аккумуляторы. Но экономить на нём нельзя, поскольку дешевые устройства сокращают срок эксплуатации батарей. Теперь, давайте, разберёмся, как зарядить никель кадмиевый аккумулятор.
Вернуться к содержанию
 

Процесс разряда и заряда Ni─Cd аккумуляторов

Процесс разряда никель─кадмиевых батарей

Для этого типа батарей (как впрочем, и для других) разрядные характеристики зависят от особенностей аккумуляторов, которые определяют его внутреннее сопротивление. Среди таких особенностей можно отметить структуру и толщину электродов. На разрядные характеристики влияют:

  • толщина сепаратора и его структура;
  • плотность сборки;
  • объём электролита;
  • некоторые характеристики конструкции.

При работе в условиях продолжительного разряда используются дисковые батарейки с прессованными электродами большой толщины. Для них разрядная кривая показывает постоянное медленное снижение напряжения до величины 1,1 вольта. Разрядная ёмкость в случае дальнейшего разряда до 1 вольта равна от 5 до 10 процентов от номинального значения. Особенностью этого типа батарей является существенно падение разрядной ёмкости и напряжения при увеличении тока до 0,2*С. Объяснение этому достаточно простое ─ невозможность разряда активной массы равномерно по всей электрода.

Дисковые Ni-Cd аккумуляторы

Если уменьшить толщину электродов и увеличить их количество до четырёх, то ток разряда для дискового аккумулятора может быть увеличен до величины 0,6*С.

Аккумуляторные батареи с электродами из металлокерамики имеют малое внутреннее сопротивление и высокие энергетические характеристики. На их разрядных характеристиках заметно меньшее падение напряжения. У этого типа аккумуляторов величина напряжения держится выше 1,2 вольта до отдачи 0,9 от номинальной ёмкости. При дальнейшем разряде и падении напряжения с 1,1 до 1 вольта отдаётся около 3 процентов номинальной ёмкости. Допускается разряжать этот тип аккумуляторов разрядными токами величиной до 3─5*С.

Ni─Cd аккумуляторы цилиндрической формы можно разряжать более высокими токами. В них используются рулонные электроды, что позволяет разряжать их максимальным током 7─10*С.

Цилиндрические Ni─Cd аккумуляторы

На изображениях ниже можно видеть влияние тока разряда и температуры на значение разрядной ёмкости.

Разрядная характеристика никель─кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от температуры ОС

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда при различных температурах

Наибольшее значение ёмкости достигается при температуре 20 градусов Цельсия. Ёмкость практически не снижается, если увеличивать температуру. А вот при температуре ОС ниже ноля значение разрядной ёмкости падает пропорционально увеличению разрядного тока. Уменьшение ёмкости при низких температурах объясняется уменьшением разрядного напряжения щелочной аккумуляторной батареи из-за увеличения сопротивления.

Увеличение сопротивления объясняется ограниченным объёмом электролита в герметичной батарейке. Состав и концентрация электролита сильно отражаются на характеристиках. От них напрямую зависит температура образования твёрдой фазы. Это могут кристаллогидраты, лёд, соли и т. п. При замёрзшем электролите разряд вообще отсутствует. Работоспособность Ni─Cd в большинстве случае ограничена температурой минус 20 градусов Цельсия. В некоторых случаях при корректировке состава электролита и его концентрации производители выпускают модели Ni─Cd батарей работоспособных при минус 40.

Если у вас электроинструмент или электронный гаджет работает на металлогидридных батарейках, вам будет интересно прочитать о том, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию
 

Процесс заряда никель─кадмиевых батарей

В процессе зарядки никель─кадмиевых аккумуляторов важным моментом является ограничение излишнего заряда. Это важный момент, поскольку при заряде никель─кадмиевых аккумуляторов внутри них растёт давление. В процессе зарядки выделяется кислород и постепенно снижается коэффициент использования тока. На графике ниже можно видеть зависимость разрядной ёмкости от скорости заряда. Данные приводятся для цилиндрических батарей.

Эффективность заряда никель-кадмиевого аккумулятора при различной скорости зарядки

Чтобы аккумулятор полностью зарядился, ему требуется сообщить до 160 процентов от номинальной ёмкости. Зарядка никель кадмиевых аккумуляторов должна вестись в интервале температур 0─40 С. Рекомендуемый интервал 10─30 С. При понижении температуры на отрицательном электроде снижается поглощение кислорода и растёт давление. В результате при сильном перезаряде из-за увеличения давления может открыться аварийный клапан. При увеличении температуры потенциал растёт и на положительном электроде очень рано выделяется кислород, что сокращает процесс зарядки в штатном режиме.

Если температура поддерживается стабильной, то на процесс заряда сильно влияет ток. Его увеличение вызывает рост скорости выделения кислорода. А скорость его поглощения при этом не меняется, поскольку зависит от особенностей конструкции аккумуляторной батареи. Влияние на газопоглощение оказывает компоновка, структура, толщина электродов, материал сепаратора, объем электролита.

В частности, чем плотность компоновки электродов больше и их толщина меньше, тем зарядка идёт с большей скоростью. Поэтому цилиндрические батареи заряжаются с большой скоростью. На кривых заряда можно заметить, что у таких моделей Ni─Cd аккумуляторов при токе 0,1─1С эффективность зарядки почти не меняется. Снижение тока заряда вызывает существенное уменьшение ёмкости, которую батарея отдаст при разряде.

Стандартный режим зарядки считается следующий. Никель─кадмиевый аккумулятор с напряжением 1 вольт заряжается примерно 14─16 часов током 0,1С. Детали процесса зарядки оговариваются производителями аккумуляторов. Они могут отличаться из-за особенностей конструкции или увеличенной закладки активной массы (это делается для наращивания ёмкости). Для Ni-Cd аккумуляторов может использоваться зарядка постоянным током в течение всего времени. А может использоваться схема ступенчатого или плавного снижения тока зарядки во время процесса. Это позволяет проводить длительную зарядку без риска повредить аккумулятор. При таких режимах ток зарядки на первой стадии может значительно превышать значение 0,1*С.

Часто есть необходимость в увеличении скорости зарядки. Производители решают эту проблему выпуском батарей, которые способны эффективно заряжаться большими токами. При этом используются различные системы контроля, охраняющие никель─кадмиевый аккумулятор от сильного перезаряда. Эти системы контроля могут содержать, как сами аккумуляторы, так и зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов.

Для цилиндрических Ni-Cd аккумуляторов рекомендуется выполнять зарядку постоянным током величиной 0,2 С в течение 6─7 часов. Также используется режим током 0,3 С в течение 3─4 часов. В последнем случае контроль по времени заряда обязателен. Если ведётся ускоренный заряд, то перезаряд должен составлять до 120─140 процентов от ёмкости и не более. В этом случае Ni─Cd аккумулятор набирает разрядную ёмкость не меньше номинальной. Для работы в ускоренных режимах производители даже предлагают аккумуляторы, которые могут заряжаться за один час. В таком режиме используются различные средства контроля за температурой и напряжением, чтобы никель─кадмиевые батарейки не деградировали в результате резкого роста давления.

После того, как заряд прекращается давление внутри аккумуляторной батареи ещё продолжает расти, поскольку окисление гидроксильных ионов на оксидно─никелевых электродах продолжается. Постепенно скорость выделения кислорода на положительном электроде сравнивается с поглощением на отрицательном (кадмиевом) электроде. Поэтому давление в батарее постепенно понижается. Если был существенный перезаряд, то давление будет снижаться медленнее. Рекомендуем также прочитать о том, как заряжать Ni─MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию
 

Режим заряда Ni─Cd аккумулятора

Давайте, суммируем, что нужно знать о режиме зарядки Ni─Cd аккумуляторов. Речь, естественно, о тех случаях, когда у вас есть возможность выставить параметры. Как вы уже поняли, при заряде никель─кадмиевого аккумулятора его напряжение растёт до определённого значения, а затем стабилизируется. Когда батарея полностью заряжается, то напряжение понижается. По этому падению зарядные устройства чаще всего отслеживают окончание заряда. Это падение напряжения ещё называется Delta Peak. Чем точнее отслеживается эта дельта, тем батарейка заряжается более качественно и не будет перезаряда.

Итак, рекомендуется следующий режим. Ток заряда до 2С (номинальная ёмкость батарейки). Если доступен, то выбирается вид импульса (Re-Flex, Flex, Normal). Delta Peak должна составлять 7─10 мВ на один элемент батареи. Ток подкачки (ещё называемый trickle) составляет 50─100 мА-ч.

Следует помнить, что нельзя допускать перегрев аккумулятора выше 50 градусов Цельсия. Для того, чтобы продлить срок службы Ni─Cd аккумулятора, то выставляйте Delta Peak по минимуму. Недозарядка составит примерно 50 мА-ч. Стоит отметить и ещё ряд деталей процесса зарядки. Советуем также прочитать материал о восстановлении и ремонте Ni─Cd аккумуляторов.

Для полноценного использования мощности аккумулятора его следует заряжать большим током зарядки. Если важно использовать его мощность по максимуму, то нужно заряжать в нормальном режиме малым током. Величина тока около 0,1С. При этом время заряда составит 14─16 часов. С помощью ступенчатой подачи тока можно зарядить Ni─Cd аккумуляторную батарею в ускоренном режиме. Для этого 10 процентов ёмкости батареи набирается током 1С, затем до 80 процентов током 1,5С, а остаток добивается током 0,5С.

Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …

Теперь вы знаете, как зарядить никель─кадмиевый аккумулятор в различных режимах. Главное, не допускать сильного переразряда и вести контроль и отключение зарядки по ряду параметров. Если у вас есть дополнения к статье или вопросы, пишите их в комментариях ниже. Также предлагаем проголосовать в опросе и оценить материал.
Вернуться к содержанию

Ni Cd аккумуляторы как заряжать, режимы зарядки

Источники тока на базе соединений никеля и кадмия, массово выпускающиеся с 50-х гг. прошлого века, используются в портативных электрических инструментах и электронном оборудовании. Низкая стоимость изделий позволяет им конкурировать с батареями на литиевой основе. Пользователю необходимо знать, как заряжать Ni-Cd-аккумулятор, поскольку от корректности этой процедуры зависит ресурс батарейки.

Ni-Cd аккумулятор.

Особенности эксплуатации Ni-Cd-аккумуляторов

Правила эксплуатации никель-кадмиевых батареек:

  1. При использовании источников постоянного тока на никель-кадмиевой основе следует учитывать “эффект памяти”, приводящий к снижению емкости батареи. Явление возникает вследствие частичной разрядки элемента в процессе применения.
    Батарея прекращает работу при достижении зафиксированного значения, несмотря на оставшуюся часть емкости. Для устранения этого эффекта необходимо добиваться разряда батарейки до напряжения 0,9-0,95 В, дальнейшее снижение напряжения негативно влияет на ресурс аккумуляторной батареи.
  2. Перед началом применения никель-кадмиевого элемента выполняется цикл тренировочных разрядов и зарядов, позволяющих довести параметры изделия до заявленных производителем характеристик. Рекомендуется выполнить 4-6 рабочих циклов, для восстановления элементов низкого качества производится 30-40 циклов зарядки и разрядки.
  3. Если аккумулятор не использовался более 4-6 месяцев, то выполняется дополнительный цикл тренировки. Следует учитывать, что злоупотребление тренировочными циклами приводит к необратимому повреждению конструкции никель-кадмиевой батареи.
  4. Новые аккумуляторы допускают длительное хранение без зарядки. Если не планируется использование устройств, то выполнять зарядку не рекомендуется, т.к. при длительном хранении заряженных изделий наблюдается деградация элемента, приводящая к падению емкости и остальных параметров. Если требуется поместить на хранение ранее использовавшиеся источники тока, то они предварительно разряжаются до 0,9 В.
  5. Батареи, разряжавшиеся и заряжавшиеся слабыми токами, теряют свои емкостные характеристики. Подобное явление наблюдается у элементов, установленных в источниках бесперебойного питания. Для восстановления рабочих характеристик достаточно провести цикл глубокой разрядки с последующим набором емкости от зарядного приспособления.

Разновидности зарядных устройств для никель-кадмиевых аккумуляторов

Для восстановления емкости АКБ никель-кадмиевого типа используются 2 разновидности зарядных устройств:

  • автоматического типа;
  • импульсные реверсивные блоки.

Автоматический модуль оснащен гнездами соответствующего аккумуляторам размера. Такие устройства рассчитаны на 2 или 4 элемента, в конструкции блока предусмотрен переключатель, позволяющий выбрать количество заряжаемых изделий.

Зарядка аккумуляторов начинается после подключения блока к бытовой сети напряжением 230 В. Внутри модуля установлен понижающий трансформатор с выпрямительным каскадом, для отображения статуса зарядки применяется линейка светодиодов или многоцветный индикатор.

Во время зарядки индикатор горит красным цветом, после ее завершения включается зеленая лампочка. В конструкции автоматического блока предусмотрена функция разряда батареи, активируемая кнопочным переключателем.

Размеры Ni-Cd аккумулятора.

Для индикации режима разряда применяется диод желтого цвета, после снижения емкости зарядное устройство автоматически переходит в режим зарядки батарей. В процессе зарядки повышается температура корпуса батарейки, в блоке имеется датчик, который отключает подачу тока при достижении порогового значения.

Реверсивный зарядный блок относится к категории профессиональных изделий, отличается наличием микропроцессорного контроллера. Оборудование подает продолжительные импульсы зарядки, которые чередуются с кратковременным разрядом (время цикла изменяется в соответствии с установленным алгоритмом).

Оборудование позволяет поддерживать работоспособное состояние источника тока и продлевает срок службы Ni-Cd-батарей.

Процесс разряда и заряда Ni-Cd-аккумуляторов

В процессе заряда батареи на положительном электроде, выполненном из оксида никеля, происходит химическая реакция с выделением свободного электрона. На кадмиевом отрицательном электроде проходят дополнительные реакции.

При перезарядке элемента происходит выделение атомов кислорода, которые затем подаются через пористый сепаратор к отрицательному полюсу для последующего восстановления. Постоянство цикла восстановления обеспечивает поддержание стабильного давления газа внутри замкнутого корпуса.

При переразряде на отрицательном электроде формируются атомы водорода, который затем окисляется на никелевом положительном элементе. Из-за низкой скорости этого процесса возможно накопление газа. Для устранения эффекта выделения водорода в N-Cd-батареях всегда применяются отрицательные электроды, имеющие больший объем, чем положительные.

Процесс разряда никель-кадмиевых батарей

На процедуру разряда батарей, построенных на основе никель-кадмиевой композиции, влияют несколько факторов:

  • конфигурация и строение электродов;
  • схема и толщина сепаратора;
  • количество электролита и его химический состав;
  • плотность сборки;
  • конструктивные особенности батареи.

Конфигурация корпуса и площадь электродов учитываются при выборе типа аккумулятора, соответствующего условиям работы. Например, дисковые батареи с увеличенным сечением электродов, выполненных по технологии прессования, применяются в условиях продолжительного разряда. Устройства обеспечивают плавное снижение емкости и напряжения до 1,1 В. Остаточная емкость составляет до 10%, она падает в ходе дальнейшей разрядки до 1 В.

Конструкция цилиндрического элемента не позволяет увеличивать ток разряда до значений выше 20% от номинальной емкости.

Марка Ni-Cd аккумуляторов.

Причиной является невозможность обеспечения равномерного функционирования активной массы по всему сечению электродов.

Для устранения недостатка практикуется уменьшение диаметра электродов с одновременным увеличением количества деталей. При использовании 4 элементов обеспечивается увеличение тока до 55-60% от емкости батареи.

Для повышения эффективности работы используются аккумуляторы никель-кадмиевого типа с электродами, выполненными из металлокерамического композита. Детали отличаются пониженным внутренним сопротивлением, обеспечивая поддержание напряжения не ниже 1,2 В до разряда на 90% от заявленной производителем емкости.

При снижении напряжения на клеммах до 1,0 В емкость батареи снижается до 3% от стартового значения. При подключении внешней нагрузки ток разряда превышает номинальную емкость аккумуляторных элементов в 3-5 раз.

Батареи цилиндрического типа АА или ААА оснащаются электродами рулонной конструкции. Устройства обеспечивают ток в цепи до 10 раз выше номинальной емкости. Для обеспечения максимальных характеристик требуется поддержание температуры источника тока в диапазоне 18-22°С.

При нагреве емкость элементов снижается незначительно, при охлаждении батареи до отрицательных температур начинается снижение емкости (пропорционально току). Этот эффект возникает из-за роста сопротивления электролита и материала электродов.

При дальнейшем снижении температуры в замкнутом объеме электролита начинают формироваться кристаллы. Состав и количество твердых фракций зависят от состояния элемента и степени охлаждения. При полном замерзании электролита прекращаются электрохимические процессы, что приводит к падению напряжения до нулевой отметки.

Производители никель-кадмиевых батарей не рекомендуют использовать изделия при температуре ниже -20°С. Существуют модификации, рассчитанные на охлаждение до -40°С, но сколько отработает батарея при таких условиях, неизвестно.

Процесс заряда никель-кадмиевых батарей

При восстановлении емкости никель-кадмиевых источников тока производится принудительное ограничение степени зарядки. В процессе зарядки происходит выделение кислорода, который повышает давление внутри корпуса батареи, проходящие электрохимические процессы снижают эффективность использования поступающего тока.

Часть подводимой электроэнергии преобразуется в тепло, в конструкции батареи предусмотрен дренажный клапан, который стравливает излишки газа при росте давления выше допустимого.

Долговечность аккумулятора зависит от того, каким током производится зарядка. Для обеспечения максимального эффекта сила тока устанавливается на уровне 1,6-2,0 от номинальной емкости заряжаемого элемента. Конструкция батареи позволяет вести зарядку при температуре от 0° до 40°С, но рекомендуется выполнять операцию при нагреве до 10-30°С.

При попытке зарядить замерзшую батарею образующийся кислород не поглощается материалом отрицательного электрода, что приводит к росту давления и деформации металлического кожуха аккумулятора.

9.6 В 1400 мАч Ni-Cd аккумулятор

При повышении температуры выделение ионов кислорода на положительном электроде происходит быстрее, что ускоряет процедуру восполнения емкости. При поддержании стабильной температуры интенсивность зарядки регулируется силой тока, подаваемого на клеммы, который изменяет интенсивность выделения ионов.

При этом скорость поглощения не зависит от степени нагрева, этот параметр определяется конструкцией никель-кадмиевого элемента.

Поскольку интенсивность поглощения кислорода зависит от конфигурации электродов, конструкции сепаратора и объема электролита, то возможно создание батареек, допускающих ускоренную зарядку. Для этого применяются источники тока с увеличенным числом электродов, имеющих уменьшенное сечение. Например, цилиндрические элементы заряжаются в 2-3 раза быстрее плоских аккумуляторов.

Также существуют методики зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов с деградировавшим электролитом. В корпусе элемента сверлится отверстие, через которое закачивается дистиллированная вода. Если производится восстановление аккумуляторной банки, собранной из нескольких батарей, то предварительно определяются детали с напряжением на клеммах около 0 В.

Заполненные водой аккумуляторы выдерживаются при комнатной температуре на протяжении 10-12 часов, затем на выводы подается напряжение, позволяющее активировать электрохимические процессы.

После появления на выходах напряжения, отличного от 0 В, производится стандартная зарядка. Рекомендуется выдержать источники тока 2-3 дня, а затем провести контрольный замер напряжения. В случае его падения выполняется повторная доливка дистиллированной воды (объем зависит от размера корпуса).

Если напряжение не снизилось, отверстия заделывают, а элементы 2-3 раза заряжают и разряжают, при необходимости производится сборка компонентов в единую банку.

Режим заряда Ni-Cd-аккумулятора

При стандартном алгоритме восполнения заряда на протяжении 14-16 часов выполняется подача постоянного тока силой 10% от емкости батареи (исходное напряжение на клеммах аккумулятора составляет 0,9-1,0 В).

Дополнительные рекомендации по зарядке указываются производителем АКБ. Например, при зарядке цилиндрической батареи сила тока составляет 20% от номинальной емкости, а время восполнения емкости не превышает 6-7 часов. При увеличении тока до 30% время зарядки падает до 4 часов.

Существуют специальные серии аккумуляторов, позволяющие восстанавливать емкость за 1-1,5 часа. При ускоренном режиме используются различные средства контроля (по времени и по температуре корпуса). При ускоренной зарядке происходит активное газообразование, и если нет контроля, то наступает быстрая деградация элемента или разрыв корпуса.

Восстановление заряда Ni-Cd-аккумулятора состоит из 2 этапов:

  1. Фаза начальной зарядки никель-кадмиевого аккумулятора характеризуется увеличением напряжения на клеммах, а затем происходит стабилизация значения, что фиксируется микропроцессором зарядного устройства. Ток зарядки устанавливается на уровне до 200% от емкости аккумулятора, часть зарядных блоков оснащена переключателем, позволяющим выбрать вид импульса при подаче напряжения.
  2. После полной зарядки батареи происходит снижение напряжения, что является сигналом к прекращению подачи тока на клеммы. Параметр падения обозначается DP (Delta Peak), от точности замера значения зависит качество зарядки, также она влияет на снижение риска перезаряда батареи, сопровождаемого повышенным газообразованием.
    Часть зарядных устройств позволяют корректировать параметр DP вручную, рекомендуется установка корректора в минимальное положение.

Профессиональные зарядные блоки производят заряд аккумулятора по ступенчатой методике с одновременным контролем температуры корпуса (не допускается прогрев выше 50°С). Ступенчатый алгоритм позволяет снизить время зарядки стандартных батарей.

Для восполнения первых 10-15% емкости используется ток силой до 100% от емкости, затем происходит плавное увеличение этого параметра до 150%. После зарядки батареи на 90% сила тока снижается в 3 раза, что позволяет уменьшить газообразование и исключает вредный эффект перезаряда Ni-Cd-аккумулятора.

После отключения питания внутри аккумулятора продолжаются электрохимические процессы, связанные с преобразованием веществ на поверхности электродов. Затем начинается постепенное выравнивание скорости выделения ионов кислорода на положительном электроде и интенсивности поглощения вещества кадмиевым отрицательным элементом.

Давление внутри батареи падает, но при предварительном перезаряде источника тока снижение давления занимает до 5-6 часов.

Правила зарядки/разрядки никель-кадмиевых аккумуляторных батареек (Ni-Cd)

Для того чтобы определить вручную время зарядки аккумуляторных батареек типа Ni-Cd, необходимо емкость аккумулятора (мАч) поделить на ток зарядного устройства (мА) и умножить полученное число на коэффициент 1,4.

Но лучше всего доверить такие процессы качественному и надежному зарядному устройству. Обзор зарядных устройств можно найти на страницах нашего сайта.

Правила зарядки/разрядки никель-кадмиевых аккумуляторных батареек (Ni-Cd)

1. Перед тем, как заряжать аккумуляторы, необходимо подвергнуть их полной разрядке до значения 0,9 Вольт на элемент.

Эта хитрость позволяет продлить срок службы батареек, исключает возникновение «эффекта памяти», сохраняет ее изначальные характеристики и свойства.

Ниже порогового значения производить разрядку крайне не рекомендуется.

2. Никель-кадмиевые аккумуляторные батарейки нельзя оставлять в зарядном устройстве более чем на пару дней.

При этом режим зарядки не играет значения. То есть, даже медленный режим не желателен для сверхдолгого воздействия на Ni-Cd источники питания.

При длительных процессах заряда в аккумуляторах образуются кристаллы, начинаются процессы образования «эффекта памяти».

3. Даже не используемые батарейки нуждаются в периодической разрядке до предельного значения 0,9 В на каждую батарейку.

Производить процедуру полной разрядки необходимо каждый месяц.

4. Все никелевые батарейки, только вышедшие с завода, нуждаются в предварительной «тренировке».

Для того, что активировать нормальную работу батареек достаточно 4-6 циклов полного разряда/заряда.

Только так аккумуляторные батарейки смогут работать «на полную», выдавая заявленные характеристики.

Перейдя в рабочий режим, такие источники питания менее подвержены «эффекту памяти», справляются с большими нагрузками.

Стоит отметить, что низкокачественные батарейки потребуют большей «тренировки», которая может достигать 50-100 циклов. Все зависит от технологии производства и фирмы-изготовителя.

5. Перед зарядкой батарейки должны остыть до комнатной температуры.

Заряжая Ni-Cd аккумуляторы при внешней температуре минус 5 – плюс 50 градусов Цельсия, вы снижаете их заявленный срок службы.

6. Лучше не заряжать батарейки, которые не будете использовать.

Заряженный аккумулятор на основе никель-кадмия постепенно утрачивает свои первоначальные свойства.

Не исключено, что наступит момент, когда никакое зарядное устройство будет не в состоянии вернуть заряд испорченной батарейке.

7. Процесс циклирования (имеющийся в современных зарядных устройствах), инициализации, рекомендуется использовать для «оживления» старых батареек, после полугодичного хранения.

Данный процесс чем-то напоминает «тренировку», но имеет свои особенности.

Большое число циклирований повышает износ аккумуляторной батарейки.

смотреть шальные деньги 2010

Правила эксплуатации NiCd аккумуляторов

Несмотря на то, что никель-кадмиевые аккумуляторы с этого года запрещены к производству в странах Евросоюза, эти неустанные труженики до сих пор используются во многих недорогих и мощных автономных устройствах (шуруповерты, электробритвы, фонари).

Даже если в инструкции по эксплуатации о типе аккумулятора устройства ничего не сказано, определить то, что именно никель-кадмиевый аккумулятор служит источником тока достаточно просто — чаще всего время зарядки указывается в диапазоне 5-12 часов и присутствует указание на необходимость самостоятельного отключение зарядного по истечению времени заряда.

Для никель-кадмиевых батарей предпочтительнее быстрая импульсная зарядка чем медленная постоянным током. Эти батареи могут выдать большую мощность, что что определяет их выбор для мощных автономных устройств. Никель-кадмиевые батареи единственный тип батарей, который выдерживает полную разрядку при большой нагрузке без каких-либо последствий. Остальные типы батарей требуют неполной разрядки при относительно невысоких мощностных нагрузках.

Никель-кадмиевые батареи не любят длительной зарядки при эпизодической небольшой нагрузке. Периодическая полная разрядка необходима для них как воздух для человека — при отсутствии полной разрядки на электродах образуются большие кристаллы металла (что приводит к проявлению так называемого «эффекта памяти») — аккумулятор скачкообразно теряет свою емкость. Для долгой и эффективной работы NiCd батарей необходимы циклы обслуживания батареи — полная разрядка с последующей полной зарядкой, исходя из большинства рекомендаций — раз в месяц, в крайнем случае раз в 2-3 месяца.

Никель-кадмиевые аккумуляторы являются самыми «дуракоустойчивыми» из современных массовых аккумуляторов — для их использования не требуется даже системы мониторирования параметров аккумулятора, что определяет их использование в недорогих и мощных устройствах.

Зарядка малыми токами за 5-12 часов позволяет обойтись без каких-либо предосторожностей в виде систем контроля заряда-разряда. При перезаряде аккумулятор просто медленно будет терять емкость (на радость производителя). Необходимо помнить об этом при использовании «bad-boy» зарядных устройств (зарядных без механизма автоматического контроля заряда). Поэтому, лучше всего заряжать полностью разряженный аккумулятор и строго соблюдать время зарядки, что позволит сохранить емкость NiCd аккумулятора достаточно долгое время.

При использовании «быстрой» зарядки (со временем заряда менее 5 часов) желательно иметь зарядное устройство с температурным датчиком, поскольку при заряде повышается температура аккумулятора, вместе с температурой растет емкость, с ростом емкости зарядный прибор может перезарядить батарею свыше необходимого уровня, что приводит к еще большему росту температуры (явление «терморазгона» аккумулятора) и, как минимум, к ухудшению параметров батареи. Подобная ситуация существует и при заряде батареи при низких температурах. Температурный датчик позволяет сдвинуть параметры заряда в зависимости от температуры аккумулятора, а также отключить батарею от заряда при превышении скорости роста температуры выше 1 градуса Цельсия в минуту или по достижении температуры батареи в 60 градусов Цельсия что позволяет избежать трагических последствий терморазгона.

В качестве иллюстрации необходимости термодатчика в зарядном могу привести пример двухлетней давности заряда никель-кадмиевой батареи для профессионального шуруповерта на зарядном без термодатчика (на фото — это самое зарядное устройство), позволяющего заряжать батарею ускоренным темпом – за час. В то время была температура в квартире около 30°C, зарядное автоматически должно заряжать аккумулятор до достижения целевого напряжения и автоматически отключаться, что английским по-белому было сказано в инструкции в разделе безопасность. Утром первый аккумулятор из комплекта был заряжен без всяких эксцессов – через 50 минут зарядное отключилось, ближе к вечеру второй аккумулятор при заряде преподнес сюрприз: из-за отсутствия термодатчика в зарядном, батарея вошла в режим терморазгона. Так как заряд был ускоренным проблема была замечена поздно – когда аккумулятор пошел дымом и стал разбрызгивать горячий электролит. Быстро отключенный от сети зарядник удалось спасти. Аккумулятор же еще долго сопел в агонии, пытаясь причинить как можно больше вреда при отходе в мир иной, однако ему это не удалось и вред ограничился стоимостью самого аккумулятора – 15USD. С тех пор зарядное подключается к сети через таймер.

Несмотря на свои недостатки, никель-кадмиевые аккумуляторы до сих пор существуют среди нас. Надеюсь, немного теории и практического опыта, изложенного в статье, позволят читателю получить от никель-кадмиевого аккумулятора своего устройства максимум того, на что он способен.

Время зарядки никель кадмиевых аккумуляторов

» Как правильно зарядить

Правила эксплуатации NiCd аккумуляторов

Несмотря на то, что никель-кадмиевые аккумуляторы с этого года запрещены к производству в странах Евросоюза, эти неустанные труженики до сих пор используются во многих недорогих и мощных автономных устройствах (шуруповерты, электробритвы, фонари).

Даже если в инструкции по эксплуатации о типе аккумулятора устройства ничего не сказано, определить то, что именно никель-кадмиевый аккумулятор служит источником тока достаточно просто — чаще всего время зарядки указывается в диапазоне 5-12 часов и присутствует указание на необходимость самостоятельного отключение зарядного по истечению времени заряда.

Для никель-кадмиевых батарей предпочтительнее быстрая импульсная зарядка чем медленная постоянным током. Эти батареи могут выдать большую мощность, что что определяет их выбор для мощных автономных устройств. Никель-кадмиевые батареи единственный тип батарей, который выдерживает полную разрядку при большой нагрузке без каких-либо последствий. Остальные типы батарей требуют неполной разрядки при относительно невысоких мощностных нагрузках.

Никель-кадмиевые батареи не любят длительной зарядки при эпизодической небольшой нагрузке. Периодическая полная разрядка необходима для них как воздух для человека – при отсутствии полной разрядки на электродах образуются большие кристаллы металла (что приводит к проявлению так называемого эффекта памяти ) – аккумулятор скачкообразно теряет свою емкость. Для долгой и эффективной работы NiCd батарей необходимы циклы обслуживания батареи – полная разрядка с последующей полной зарядкой, исходя из большинства рекомендаций – раз в месяц, в крайнем случае раз в 2-3 месяца.

Никель-кадмиевые аккумуляторы являются самыми «дуракоустойчивыми» из современных массовых аккумуляторов — для их использования не требуется даже системы мониторирования параметров аккумулятора, что определяет их использование в недорогих и мощных устройствах.

Зарядка малыми токами за 5-12 часов позволяет обойтись без каких-либо предосторожностей в виде систем контроля заряда-разряда. При перезаряде аккумулятор просто медленно будет терять емкость (на радость производителя). Необходимо помнить об этом при использовании «bad-boy» зарядных устройств (зарядных без механизма автоматического контроля заряда). Поэтому, лучше всего заряжать полностью разряженный аккумулятор и строго соблюдать время зарядки, что позволит сохранить емкость NiCd аккумулятора достаточно долгое время.

При использовании «быстрой» зарядки (со временем заряда менее 5 часов) желательно иметь зарядное устройство с температурным датчиком, поскольку при заряде повышается температура аккумулятора, вместе с температурой растет емкость, с ростом емкости зарядный прибор может перезарядить батарею свыше необходимого уровня, что приводит к еще большему росту температуры (явление «терморазгона» аккумулятора) и, как минимум, к ухудшению параметров батареи. Подобная ситуация существует и при заряде батареи при низких температурах. Температурный датчик позволяет сдвинуть параметры заряда в зависимости от температуры аккумулятора, а также отключить батарею от заряда при превышении скорости роста температуры выше 1 градуса Цельсия в минуту или по достижении температуры батареи в 60 градусов Цельсия что позволяет избежать трагических последствий терморазгона.

В качестве иллюстрации необходимости термодатчика в зарядном могу привести пример двухлетней давности заряда никель-кадмиевой батареи для профессионального шуруповерта на зарядном без термодатчика (на фото – это самое зарядное устройство), позволяющего заряжать батарею ускоренным темпом – за час. В то время была температура в квартире около 30°C, зарядное автоматически должно заряжать аккумулятор до достижения целевого напряжения и автоматически отключаться, что английским по-белому было сказано в инструкции в разделе безопасность. Утром первый аккумулятор из комплекта был заряжен без всяких эксцессов – через 50 минут зарядное отключилось, ближе к вечеру второй аккумулятор при заряде преподнес сюрприз: из-за отсутствия термодатчика в зарядном, батарея вошла в режим терморазгона. Так как заряд был ускоренным проблема была замечена поздно – когда аккумулятор пошел дымом и стал разбрызгивать горячий электролит. Быстро отключенный от сети зарядник удалось спасти. Аккумулятор же еще долго сопел в агонии, пытаясь причинить как можно больше вреда при отходе в мир иной, однако ему это не удалось и вред ограничился стоимостью самого аккумулятора – 15USD. С тех пор зарядное подключается к сети через таймер.

Несмотря на свои недостатки, никель-кадмиевые аккумуляторы до сих пор существуют среди нас. Надеюсь, немного теории и практического опыта, изложенного в статье, позволят читателю получить от никель-кадмиевого аккумулятора своего устройства максимум того, на что он способен.

Рекомендации по зарядке/разрядке Ni-Cd аккумуляторной батареи

Таблица для медленного (trickle) заряда типовых элементов

Стандартный режим зарядки

Пиковый ток зарядки

Максимальный ток разрядки

Данные в таблице актуальны для полностью разряженных аккумуляторов

Контакты

You’ll need Skype Credit Free via Skype

Корзина
Мой кабинет
А знаете ли вы что..
Счетчики

PowerLabs ® – является зарегистрированным товарным знаком. Обладателем исключительных прав на товарный знак ООО Силовые системы . PowerLabs.ru | 2007-

Работа с Ni Cd аккумуляторами для шуруповерта

Купил новый шуруповерт и решил поглубже разобраться как правильно эксплуатировать его никель-кадмиевые аккумуляторы.
Цель – активная работа шуруповертом со сменой аккумуляторов (АкБ) без риска испортить аккумуляторы раньше времени.
Справка:
У данного шуруповерта:
– Аккумуляторная батарея – 12В.
– Количество элементов – 10.
– Ёмкость батареи – 1,2 Ачаса.
– ЭДС заряженной АкБ – 13,6В.
Особенности:
– Считается, что максимальная ЭДС полностью разряженной АкБ – 10В.
– Все Ni Cd аккумуляторы имеют эффект памяти , т.е. если их не разряжать до конца, то они теряют свою емкость.
– У Ni Cd аккумуляторов большой саморазряд.
– Количество циклов заряд-разряд у любых аккумуляторов ограничено.
– Считается, что единственным критерием полного заряда Ni Cd аккумуляторов (при токах больших, чем 0,1С) является их температура, равная примерно 40*С.
Что я сделал:
1. Во-первых, изучил мат. часть (файл приложен).
2. Во-вторых, провел серию измерений.
3. В-третьих, проработал и сделал зарядно-разрядное устройство для сверхбыстрого заряда и автоматического отключения при номинальном разряде.
Итак, по пунктам:

1. Читайте теорию (файл).
2. Промерил зарядные токи и температуры АкБ при двух сильно разных токах и сопоставил их с теорией .#8203;

2А. Быстрый заряд большим начальным током (большим, чем 2,5 Ампера).
Полностью разряженную АкБ заряжал, взятым от старого ноутбука зарядным устройством с ЭДС 15 Вольт без дополнительных ограничителей тока/напряжения, т.е. – напрямую. Вообще-то, это называется заряд постоянным напряжением .
Результат:
За первые 15 минут АкБ приняла 50% своей емкости, при этом зарядный ток снизился до 1,4А. Температура АкБ почти не изменилась.
Далее в течении следующих 45 минут ток асимптотически приблизился к 0,22А (температура АкБ повысилась до 30*С). Затем почти 1 час ток оставался на уровне 0,22А (в конце – 34*С) и еще через 30 минут я отключил заряд при явно выраженном автоматическом выравнивании заряда элементов (в соотв. с теорией ) – при повышении тока до 0,35А и температуры до 38*С.
Вывод: полный заряд большим током можно производить за 2,5 часа. А до 50% – за 15 минут. О проблемах с недозарядом я нигде не читал. Проблемы только – с недораз рядом. Ну, и, конечно, – с переза рядом (а вернее – с перегревом из-за перезаряда).
2Б. Медленный заряд малым током (0,1С, т.е. – 120мА). Режим – близкий к капельному .
Полностью разряженную АкБ заряжал, зарядным устройством от другого шуруповерта (менее мощным, чем штатное) без дополнительных ограничителей тока/напряжения, т.е. тоже напрямую.
За первые 15 минут зарядный ток упал с 310мА до 120мА и далее оставался более-менее стабильным, а температура за 15 часов заряда поднялась до 37*С.
При этом, температура в 36-37*С стабилизировалась уже после 10,5 часов заряда.
Вывод: Заряд током близким, но не более, чем 0,1С можно проводить без ограничения по времени, т.е. – не бояться перегрева/перезаряда АкБ. Грубо говоря – включил на ночь и потом как проснулся, почесался и отключил. Это полезно если у АкБ отсутствует отключающий термоэлемент.

3. Из зарядного блока от старого шуруповерта я сделал зарядно-разрядное устройство (ЗРУ).#8203;

Ну, заряд там – напрямую от любого из двух описанных выше зарядных устройств, а разряд – через мощный резистор (24 Ома) со схемкой на реле. Реле – автоматически отключает разряд при достижении напряжения 9-10 Вольт.
Зачем принудительный разряд? Он нужен, чтобы емкость АкБ не снижалась, т.е. чтобы ликвидировать эффект памяти (см. теорию в файле). Т.е. когда пользователь считает, что АкБ надо менять, он вставляет полу разряженную АкБ в ЗРУ в режим разряда и, занимаясь свои делом, ждет, когда погаснет светодиод. После этого переводит тумблер в положение заряд и, при наличии у данной АкБ термоэлемента, отключающего заряд при повышении температуры до 40-45*С – забывает про него. Причем, использовать заряжаемую АкБ он может уже через 15 минут (при быстром заряде). Если термоэлемента нет, то для отключения можно использовать суточный электромеханический таймер .

Примечание 1. В принципе, можно разряжать АкБ и самим шуруповертом, но мне это не понравилось. Контроль уровня номинального разряда примерно такой: если уже еле вращающийся без нагрузки патрон остановить рукой и он после этого сам уже не начнет вращаться, то – разряд близок в номинальному.
Примечание 2. При любом реальном токе заряда об окончании заряда Ni Cd аккумуляторов можно и нужно судить по температуре АкБ – лучше около 40*С (при комнатной окружающей температуре!).
Примечание 3. На основе сказанного можно сделать рекомендации по хранению АкБ. Цель рекомендаций – максимальный ресурс АкБ.
Я бы выделил два разных режима эксплуатации шуруповерта:
– Редко. Одна батарея пусть лежит в том состоянии какое осталось после последней работы, а другую – хранить разряженной. При начале работы первой пользоваться (дораз рядить в процессе работы), а вторую в это время можно заряжать.
– Часто. Хранить одну – в заряженном состоянии, а другую – в любом, какое осталось после последней работы. Ну, а если – очень часто (каждый день), то можно и обе хранить в заряженном состоянии.
***
Понимаю, что не у всех есть ЗУ для быстрого заряда, как и для медленного (штатные обычно дают средний между ними ток ). Однако, все-таки, их несложно сделать/найти. В любом случае надеюсь, что написанное здесь поможет кому-то немного разобраться с такими своеобразными Ni Cd аккумуляторами.

Благодаря совершенствованию производства Ni-Cd-батареи сегодня применяются в большинстве портативных электронных устройств. Приемлемая стоимость и высокие эксплуатационные показатели сделали представленную разновидность аккумуляторов популярной. Такие устройства сегодня широко применяются в инструментах, фотоаппаратах, плеерах и т. д. Чтобы батарея прослужила долго, необходимо узнать, как заряжать Ni- Cd-аккумуляторы . Придерживаясь правил эксплуатации подобных устройств, можно значительно продлить срок их службы.

Основные характеристики

Чтобы понять, как заряжать Ni- Cd-аккумуляторы , необходимо ознакомиться с особенностями подобных приборов. Их изобрел В. Юнгнер еще в далеком 1899 году. Однако их производство было тогда слишком затратным. Технологии совершенствовались. Сегодня в продаже представлены простые в эксплуатации и относительно недорогие батареи никель-кадмиевого типа.

Представленные устройства требуют, чтобы заряд происходил быстро, а разряд медленно. Причем опустошение емкости батареи необходимо выполнять полностью. Подзарядка производится импульсными токами. Этих параметров следует придерживаться на протяжении всего срока эксплуатации устройства. Зная, каким током заряжать аккумулятор Ni- Cd, можно продлить срок его службы на несколько лет. При этом подобные батареи эксплуатируются даже в самых тяжелых условиях. Особенностью представленных аккумуляторов является «эффект памяти». Если периодически не разряжать батарею полностью, на пластинах ее элементов будут формироваться крупные кристаллы. Они снижают емкость аккумулятора.

Преимущества

Чтобы понять, как правильно заряжать Ni-Cd-аккумуляторы шуруповерта, фотоаппарата, камеры и прочих портативных приборов, необходимо ознакомиться с технологией этого процесса. Она простая и не требует особых знаний и умений от пользователя. Даже после длительного хранения батареи ее можно быстро зарядить снова. Это одно из преимуществ представленных устройств, которые делают их востребованными.

Никель-кадмиевые батареи обладают большим количеством циклов заряда и разряда. В зависимости от производителя и условий эксплуатации этот показатель может достигать более 1 тысячи циклов. Преимуществом Ni-Cd-батареи является ее выносливость и возможность работы в нагруженных условиях. Даже при эксплуатации ее на морозе оборудование будет работать исправно. Его емкость в таких условиях не меняется. При любой степени зарядки аккумулятор можно будет хранить длительное время. Немаловажным преимуществом его является низкая стоимость.

Недостатки

Одним из недостатков представленных устройств является факт, что пользователь обязательно должен изучить, как правильно заряжать Ni- Cd-аккумуляторы. Представленным батареям, как уже говорилось выше, присущ «эффект памяти». Поэтому пользователь должен периодически проводить профилактические мероприятия по его устранению.

Энергетическая плотность представленных аккумуляторов будет несколько ниже, чем у других разновидностей автономных источников питания. К тому же при изготовлении этих приборов применяются токсичные, небезопасные для экологии и здоровья людей материалы. Утилизация подобных веществ требует дополнительных затрат. Поэтому в некоторых странах применение подобных аккумуляторов ограничено.

После длительного хранения Ni- Cd -батареи требуют проведения цикла заряда. Это связано с высокой скоростью саморазряда. Это также является недостатком их конструкции. Однако, зная, как правильно заряжать Ni- Cd-аккумуляторы , правильно их эксплуатировать, можно обеспечить свою технику автономным источником питания на долгие годы.

Разновидности зарядных устройств

Чтобы правильно заряжать аккумулятор никель-кадмиевого типа, нужно применять специальное оборудование. Чаще всего оно поставляется в комплекте с батареей. Если же зарядного устройства по каким-то причинам нет, можно приобрести его отдельно. В продаже сегодня представлены автоматические и реверсивные импульсные разновидности. Применяя первый тип устройств, пользователю не обязательно знать, до какого напряжения заряжать Ni- Cd-аккумуляторы . Процесс выполняется в автоматическом режиме. При этом одновременно можно заряжать или разряжать до 4 батареек.

При помощи специального переключателя устройство устанавливается в режим разрядки. При этом цветовой индикатор будет светиться желтым цветом. Когда эта процедура будет выполнена, прибор самостоятельно переключается в режим зарядки. Загорится красный индикатор. Когда аккумулятор наберет требуемую емкость, устройство перестанет подавать на батарею ток. При этом индикатор загорится зеленым светом. Реверсивные зарядные устройства относятся к группе профессионального оборудования. Они способны выполнять несколько циклов зарядки и разрядки с разной длительностью .

Специальные и универсальные зарядные устройства

Многих пользователей интересует вопрос о том, как заряжать аккумулятор шуруповерта Ni- Cd типа. В этом случае не подойдет обычный прибор, рассчитанный на пальчиковые батарейки. В комплекте с шуруповертом чаще всего поставляется специальное зарядное устройство. Именно его следует применять при обслуживании батареи. Если же зарядного устройства нет, следует приобрести оборудование для аккумуляторов представленного типа. При этом можно будет зарядить только батарею шуруповерта. Если в эксплуатации имеются батареи различного типа, стоит приобрести универсальное оборудование. Оно позволит обслуживать автономные источники энергии практически для всех устройств (камеры, шуруповерта и даже АКБ). Например, сможет заряжать Ni-Cd-аккумуляторы iMAX B6. Это простой и полезный в хозяйстве прибор.

Разрядка прессованной батареи

Особой конструкцией характеризуются прессованные Ni- Cd-аккумуляторы. Как заряжать и выполнять разрядку представленных устройств, зависит от их внутреннего сопротивления. На этот показатель влияют некоторые конструкционные особенности. Для длительной работы оборудования применяются аккумуляторы дискового типа. Они имеют плоские электроды достаточной толщины. В процессе разрядки их напряжение медленно падает до 1,1 В. Это можно проверить при помощи построения графика кривой.

Если батарею продолжить разряжать до показателя 1 В, ее разрядная емкость составит 5-10% от первоначального значения. Если ток увеличить до 0,2 С, существенно снижается напряжение. Также это касается и емкости батареи. Это объясняется невозможностью разрядить массу по всей поверхности электрода равномерно. Поэтому сегодня толщину их снижают. При этом в конструкции дисковой батареи присутствует 4 электрода. Их можно в этом случае разряжать током 0,6 С.

Цилиндрические батареи

Сегодня широко применяются батареи с металлокерамическими электродами. Они обладают малым сопротивлением и обеспечивают высокие энергетические показатели устройства. Напряжение заряженного Ni- Cd-аккумулятора этого типа удерживается на уровне 1,2 В до потери 90% заданной емкости. Около 3% ее теряется при последующем разряде с 1,1 до 1 В. Представленный тип батарей допускается разряжать током 3-5 С.

Электроды рулонного типа установлены в цилиндрических аккумуляторах. Их можно разряжать током с более высокими показателями, который находится на уровне 7-10 С. Показатель емкости будет максимальным при температуре +20 ºС. При ее увеличении это значение несущественно меняется. Если температура снизится до 0 ºС и ниже, разрядная емкость уменьшается прямопропорционально приросту разрядного тока. Как заряжать Ni- Cd-аккумуляторы, разновидности которых представлены в продаже, необходимо рассмотреть подробно.

Общие правила зарядки

При совершении зарядки никель-кадмиевого аккумулятора крайне важно ограничивать излишний ток, поступающий на электроды. Это необходимо из-за роста внутри устройства при таком процессе давления. При зарядке будет выделяться кислород. Это влияет на коэффициент использования тока, который будет снижаться. Существуют определенные требования, которые объясняют, как заряжать Ni- Cd-аккумуляторы. Парамерты процесса учитывают производители специального оборудования. Зарядные устройства в процессе своей работы сообщают батарее 160% от номинального значения емкости. Интервал температур на протяжении всего процесса должен оставаться в рамках от 0 до +40 ºС.

Режим стандартной зарядки

Производители обязательно указывают в инструкции, сколько заряжать Ni- Cd-аккумулятор и каким током это нужно делать. Чаще всего режим выполнения этого процесса стандартный для большинства разновидностей батарей. Если аккумулятор имеет напряжение 1 В, его зарядка должна выполняться в течение 14-16 часов. При этом ток должен быть 0,1 С.

В некоторых случаях характеристики процесса могут немного отличаться. На это влияют конструкционные особенности устройства, а также увеличенная закладка активной массы. Это необходимо для наращивания емкости батареи.

Пользователя также может интересовать, каким током заряжать аккумулятор Ni- Cd . В этом случае есть два варианта. В первом случае ток будет постоянным в течение всего процесса. Второй вариант позволяет длительно заряжать аккумулятор без риска его повреждения. Схема предполагает применение ступенчатого или плавного снижения тока. На первой стадии он будет значительно превышать показатель 0,1 С.

Ускоренная зарядка

Существуют и другие способы, которые приемлют Ni- Cd-аккумуляторы. Как заряжать батарею этого тип в ускоренном режиме? Здесь существует целая система. Производители увеличивают скорость этого процесса благодаря выпуску особых устройств. Они могут заряжаться при повышенных показателях тока. В этом случае прибор обладает особой системой контроля. Она предупреждает сильный перезаряд аккумулятора. Такую систему может иметь либо сама батарея, либо ее зарядное устройство.

Цилиндрические разновидности устройств заряжают током постоянного типа, величина которого составляет 0,2 С. Процесс при этом будет длиться всего 6-7 часов. В некоторых случаях допускается заряжать батарею током 0,3 С в течение 3-4 часов. В этом случае контроль процесса крайне необходим. При ускоренном выполнении процедуры показатель перезаряда должен составлять не более 120-140% емкости. Существуют даже такие аккумуляторы, которые можно будет зарядить полностью всего за 1 час.

Прекращение зарядки

Изучая вопрос того, как заряжать Ni- Cd-аккумуляторы, необходимо рассмотреть завершение процесса. После того как ток перестает поступать на электроды, внутри батареи давление все еще продолжает расти. Этот процесс происходит из-за окисления на электродах гидроксильных ионов.

Настройка режима

Чтобы правильно зарядить Ni- Cd-аккумулятор , необходимо знать правила настройки оборудования (если они предусмотрены производителем). Номинальная емкость батареи должна иметь ток заряда до 2 С. Необходимо выбрать тип импульса. Он может быть Normal, Re-Flex или Flex. Порог чувствительности (понижение давления) должен составлять 7-10 мВ. Его еще называют Delta Peak. Его лучше выставлять на минимальном уровне. Ток подкачки требуется установить в диапазоне 50-100 мА-ч. Чтобы иметь возможность полноценно использовать мощность аккумулятора, нужно выполнять зарядку большим током. Если же требуется его максимальная мощность, аккумулятор заряжают малым током в нормальном режиме. Рассмотрев, как заряжать Ni- Cd-аккумуляторы, каждый пользователь сможет выполнить этот процесс правильно.

Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы – два основных вида щелочных химических источников тока для автономного питания различной аппаратуры. Они сходны по своей структуре. В качестве электролита используется щёлочь, в качестве катода — оксид никеля.

Первым был изобретён Ni-cd. Этой технологии более ста лет. NI-MH широко применятся в бытовых устройствах, начали только в 90-х годах двадцатого века. Массовое появление на рынке более ёмких (NI-MH) батарей поначалу вызвало настоящий фурор. Но потом выявились и недостатки.

Особенности и применение Ni-cd батарей

По сравнению с металлогидридными батареями, Ni-cd имеют два главных недостатка. Это меньшая ёмкость и эффект памяти. Эффектом памяти называют “запоминание” батареей нижнего предела разряда. Той есть, если такую батарею разрядить не полностью, длительность работы в следующем цикле будет меньше на эту самую величину от полного разряда до того предела, который “запомнил” аккумулятор. Чтобы “сбросить” память , нужно два-три раза полностью зарядить-разрядить такую батарею.

Казалось бы, при таких свойствах, этот тип батарей должен уйти в небытие. Но этого не происходит. Благодаря двум другим свойствам этого типа батарей – высокая токоотдача и способность хорошо работать при отрицательных температурах.

Приблизительно 90% Ni-cd на сегодняшний день, это аккумуляторные сборки для электроинструмента, детских игрушек, электробритв, автономных пылесосов, медицинского оборудования и т.д. Применение в бытовом сегменте (вместо обычных первичных батареек) практически сведено к нулю.

Некоторые страны законодательно ограничивают использование Ni-cd элементов в связи с токсичностью кадмия. В новых устройствах их место занимают литий-ионные аккумуляторы с большой токоотдачей.

Зарядка ni cd аккумуляторов

Один элемент имеет номинальное напряжение 1,2V. При работе это значение может меняться от 1,35V (полностью заряжен) до 1V (полный разряд). У этих элементов есть одна интересная особенность, на которой завязан режим отключения в зарядном устройстве (если оно автоматическое). После набора ёмкости, напряжение на выводах несколько снижается на 50-70 mV. Такой скачок обозначают ΔV(дельта V). Зарядное реагирует на такое снижение и отсекает ток заряда.

На практике срабатывать по ΔV умеют только зарядные устройства среднего и продвинутого уровня. И часто приходится вручную просчитывать, как заряжать ni cd аккумуляторы.

Напряжение заряда любая зарядка будет выдавать из расчёта 1,5-1,6v на один элемент. А вот ток заряда может быть разным. Его всегда можно посмотреть на самом зарядном устройстве (как правило, с тыльной стороны).

Ёмкость аккумулятора нужно поделить на ток заряда и умножить на коэффициент потерь 1,4. Например, 1000mAh/200mA=5 часов*1,4 = 7 часов. Каким током заряжать? Номинальный ток заряда 0,1С, где С- ёмкость батареи. Для 1000mAh номинальным является ток 100mA. Время заряда в таком случае составит 14 часов. Не очень удобно. Почти всегда используется ускоренный режим 0,2-0,5С. Это несколько сокращает срок службы аккумуляторов, но повышает удобство использования.

Важно! Средний срок службы никель-кадмиевых аккумуляторов составляет 500 циклов заряд-разряд. Производитель заявляет, как правило, ДО 1000. Таких показателей можно достичь только в идеальных условиях и чётко выдерживая номинальные режимы работы.

Основные правила заряда никель кадмиевых аккумуляторов

  • перед зарядом аккумуляторы обязательно разрядить;
  • подключить зарядное устройство (или установить в него аккумуляторы при бытовом исполнении) и дождаться отключения при полном заряде;
  • в случае если зарядное не обеспечивает автоотключение, рассчитать необходимое время заряда и по его истечении произвести отключение;
  • хранить ni cd аккумуляторы в разряженном состоянии.

Особенности и применение NI MH аккумуляторов

Область применения металлогидридных батарей напрямую связана с их свойствами. Максимальная ёмкость при минимальном объёме позволила им занять место в той электронике, где одноразовые батарейки приходится менять очень часто. Это фотоаппараты, беспроводные мыши и клавиатуры, радиопульты, детские игрушки.

В основном используется два размера таких элементов – это АА и ААА. Использовать такие элементы можно в любом месте, где используются одноразовые батарейки. Но часто это не имеет экономического смысла (в том случае, если одноразовая батарейка служит в устройстве годами)

Номинальное напряжение ni mh аккумулятора 1,2v. С незначительным отклонением под нагрузкой такое напряжение держится в течение всего цикла работы батареи. Напряжение одноразовой батарейки в работе плавно падает от 1,5 до 1 вольта. Той есть 1,2-среднее значение. Это позволяет аккумулятору отлично заменять одноразовую батарейку в 99% случаев. Случаи, когда необходимо именно 1,5v для работы устройства единичные и часто “лечатся” сменой режима в меню устройства “батарейка/аккумулятор”.

Внимание! Максимальная ёмкость (физический предел) для аккумулятора АА составляет 2700mAh,для ААА 1000mAh.В случае, если на этикетке большее значение и “загадочное” название фирмы-изготовителя, перед вами гарантированный обман.

Эффект памяти при заряде никель металлогидридных аккумуляторов менее заметен, чем у Ni-cd элементов. Первые несколько лет массовых продаж производители размещали надпись “без эффекта памяти”. Впоследствии эту надпись убрали. Рекомендация “заряд после разряда” актуальна и для металлогидридных аккумуляторов.

Заряд никель металлогидридных аккумуляторов

Напряжение зарядки ni mh такое же, как и у никель-кадмиевых батарей. Зарядное устройство будет подавать на один элемент 1,5-1,6v. Ток заряда ni mh аккумуляторов может меняться от 0,1 до 1С. Но любой производитель бытовых батарей обязательно указывает на них свою рекомендацию этого параметра. Рекомендация производителей составляет 0,1С. Например для 2500mAh номинальный ток заряда ni mh аккумуляторов составляет 250mA. Время заряда номинальным током 14 часов. По той же формуле. Ёмкость/ток заряда, результат умножить на 1,4. При таком режиме можно рассчитывать на заявленное производителем, количество циклов. При ускоренном режиме срок службы уменьшается.

Металлогидридные батареи плохо переносят перегрев, глубокий разряд, сильный перезаряд. Перегрев может возникнуть при большом токе заряда, повышенном внутреннем сопротивлении. При сильном нагреве заряд следует прекратить. Глубокий разряд возникает при длительном неиспользовании элемента. При бездействии в течение года и более, аккумулятор, скорее всего, придётся заменить. Избыточный перезаряд случается при использовании зарядного устройства без функции отключения или неправильно просчитанном времени заряда.

Зарядные устройства и методы заряда

Зарядных устройств в продаже представлено огромное количество. В них реализованы разные схемы отключения или отключение не реализовано вообще. Можно легко их разделить на подвиды по внешнему виду.

  1. Простейшие. Включили в розетку — заряд пошёл, выключили – заряд закончен. Контроль над временем заряда лежит на пользователе. Такие устройства имеют право на существование с целью экономии средств. Необходимо лишь выбрать из них такое, которое будет заряжать каждый элемент отдельно. Если каналы заряда спарены, возникает перекос. Такой режим сокращает срок службы батарей. Отличить несложно. Количество светодиодных индикаторов должно совпадать с количеством каналов заряда.
  2. С надписью AUTO. Такая надпись говорит о том, что здесь реализовано отключение по таймеру. Обычно от 6 до 12 часов. Не самый плохой вариант. Перезаряда точно не будет. Но скорее всего не будет и полного заряда. В таком случае можно подобрать аккумуляторы именно под это зарядное устройство. Но корректной работа зарядного устройства будет первые 100-200 циклов.
  3. ΔV контроль. Если у производителя реализована эта функция, он обязательно напишет это на упаковке. Если надписи нет, зарядное устройство относится к пункту 2. С наличием ΔV контроля, зарядное устройство уже полноценно автоматическое. Не забываем о раздельной зарядке каждого канала (популярные лет 10-12 назад зарядные с индексом 508 имеют контроль ΔV, но воспринимают установленные в него аккумуляторы как одну батарею).
  4. С жидкокристаллическим дисплеем. Как правило, его наличие говорит о том, что реализовано всё, что перечислено выше и плюс температурный контроль. Зарядные устройства с дисплеем начального уровня не предполагают программирование режима и тока заряда, но со своей функцией — правильно заряжать ni mh батареи, справляются отлично.
  5. Зарядка – комбайн. Больше размером, чем в пункте 4. Предполагают программирование пользователем режимов и тока заряда. Если ничего не программировать в режиме “по умолчанию” заряжают батареи минимальным током и отключают заряд по ΔV контролю.

Чем более функциональное зарядное устройство, тем оно дороже. Но даже в дорогом исполнении, стоимость равна примерно 50 щелочным батарейкам. Окупаемость наступает достаточно быстро. Зарядное устройство такого класса обычно универсальное. И позволяет заряжать кроме никелевых аккумуляторов, ещё и литиево-ионные батареи. А также имеет функции измерения ёмкости, внутреннего сопротивления батарей, режим сброса эффекта памяти у никелевых аккумуляторов.

NI-MH аккумуляторы с низким саморазрядом

Это достаточно новая технология. Иногда применяется аббревиатура LSD. Что в переводе с английского “low self-discharge” – низкий саморазряд.

В продаже такие батареи появились чуть больше 10 лет назад и зарекомендовали себя очень хорошо. По сравнению с обычными аккумуляторами, они имеют более низкое внутреннее сопротивление и как следствие большие токи разряда. Ёмкость у них несколько ниже, чем у обычных NI-MH батарей. Но за счёт того, что у обычной батареи саморазряд в первые сутки около 10%, показывают себя не менее эффективно.

Отличить такой аккумулятор от обычного, достаточно несложно. На упаковке и на самом элементе будет присутствовать надпись “ready to use” т.е. “готово к использованию”. Продаются такие элементы уже заряженные. Это оптимальный выбор для любительской фотосъёмки, когда не стоит задача сделать несколько тысяч кадров за один день.

Правила заряда NI MH

Ответ на вопрос — как заряжать ni mh аккумуляторы зависит, прежде всего, от того, какое у пользователя зарядное устройство. Для того, чтобы заряжать правильно, достаточно придерживаться простых норм.

  • Перед зарядом, аккумуляторы желательно разрядить. Это не строгая норма в отличие от Ni-cd батарей, но желательная.
  • Температура окружающего воздуха должна быть не ниже 5 o C. Верхний предел температуры 50 o C. Такая температура может возникнуть летом при попадании прямых солнечных лучей.
  • Изучить функции зарядного устройства. Если оно не обеспечивает автоматическое отключение, рассчитать время заряда.
  • Установить батареи в зарядное устройство и подключить его к сети. Через некоторое время проверить степень нагрева аккумуляторов. В случае сильного нагрева, заряд прекратить.
  • Отключить зарядное устройство либо по истечении расчётного времени, либо после включения соответствующей индикации (зависит от типа зарядного устройства).
  • Хранить Ni-MH элементы заряженными на 10-20% ёмкости. Напряжение не должно падать ниже, чем 0,9v.

При правильном заряде никель металлогидридных аккумуляторов, служат они достаточно долго. От 500 до 1000 циклов заряд-разряд. Основная причина преждевременного выхода из строя – длительное неиспользование и как следствие глубокий разряд. Часто желание пользователей отказаться от технологии Ni-MH или Ni-cd и перевести всю свою технику на литий ионные батареи, совершенно не оправдано. Эти батареи прочно занимают своё место, как в бытовом сегменте, так и в промышленности.

Зарядка никель-кадмиевых батарей — Battery University

Узнайте, как увеличить заряд, уменьшить нагрев и уменьшить объем памяти.

Никелевые батареи сложнее заряжать, чем литий-ионные и свинцово-кислотные. Системы на основе лития и свинца заряжаются регулируемым током, чтобы довести напряжение до установленного предела, после чего батарея насыщается до полной зарядки. Этот метод называется постоянным током постоянного напряжения (CCCV). Батареи на основе никеля также заряжаются постоянным током, но напряжение может расти свободно.Обнаружение полного заряда происходит по небольшому падению напряжения после устойчивого роста. Это может быть связано с периодом плато и повышением температуры со временем (подробнее ниже).

Производители аккумуляторов рекомендуют медленно заряжать новые аккумуляторы в течение 16–24 часов перед использованием. Медленная зарядка приводит к одинаковому уровню заряда всех ячеек аккумуляторной батареи. Это важно, потому что каждая ячейка в никель-кадмиевой батарее может саморазрядиться со своей скоростью. Кроме того, во время длительного хранения электролит имеет тенденцию притягиваться ко дну ячейки, и начальный медленный заряд помогает в перераспределении, чтобы устранить сухие пятна на сепараторе.(См. Также BU-803a: Потеря электролита.)

Производители аккумуляторов не полностью форматируют никелевые и свинцовые аккумуляторы перед отправкой. Ячейки достигают оптимальной производительности после заливки, которая включает несколько циклов зарядки / разрядки. Это часть нормального использования; это также можно сделать с помощью анализатора батареи. Известно, что качественные ячейки работают в полном соответствии со спецификациями всего после 5-7 циклов; другим может потребоваться 50–100 циклов. Пиковая мощность приходится на 100–300 циклов, после чего производительность начинает постепенно падать.

Большинство перезаряжаемых элементов имеют предохранительный клапан, сбрасывающий избыточное давление в случае неправильной зарядки. Вентиляционное отверстие на элементе NiCd открывается при давлении 1000–1400 кПа (150–200 фунтов на квадратный дюйм). Давление, выпущенное через повторно закрываемое вентиляционное отверстие, не вызывает повреждений; тем не менее, при каждой вентиляции некоторое количество электролита может вытечь, и уплотнение может начать протекать. Это заметно благодаря образованию белого порошка у вентиляционного отверстия. Многократная вентиляция в конечном итоге приводит к высыханию. Аккумулятор никогда не должен быть нагружен до выхода воздуха.

Обнаружение полного заряда по температуре

Обнаружение полного заряда герметичных никелевых аккумуляторов сложнее, чем у свинцово-кислотных и литий-ионных. В недорогих зарядных устройствах для завершения быстрой зарядки часто используется измерение температуры, но это может быть неточно. Ядро элемента на несколько градусов теплее, чем кожа, на которой измеряется температура, и возникающая задержка вызывает перезарядку. Производители зарядных устройств используют температуру 50 ° C (122 ° F) в качестве предельного значения температуры. Хотя любая длительная температура выше 45 ° C (113 ° F) опасна для аккумулятора, кратковременное превышение допустимого значения допустимо, если температура аккумулятора быстро падает, когда появляется индикатор готовности.

Усовершенствованные зарядные устройства больше не полагаются на фиксированный температурный порог, но определяют скорость увеличения температуры с течением времени, также известную как дельта-температура по дельта-времени, или dT / dt. Вместо того, чтобы ждать достижения абсолютной температуры, dT / dt использует быстрое повышение температуры к концу заряда для включения индикатора готовности. Метод дельта-температуры поддерживает более низкую температуру аккумулятора, чем фиксированный предел температуры, но элементы должны заряжаться достаточно быстро, чтобы вызвать повышение температуры.Прекращение зарядки происходит, когда температура повышается на 1 ° C (1,8 ° F) в минуту. Если аккумулятор не может достичь необходимого повышения температуры, отключение абсолютной температуры, установленное на 60 ° C (140 ° F), прекращает заряд.

Зарядные устройства, зависящие от температуры, вызывают опасную перезарядку, когда полностью заряженный аккумулятор неоднократно извлекается и снова вставляется. Так обстоит дело с зарядными устройствами в транспортных средствах и настольных станциях, где двусторонняя радиосвязь отключается при каждом использовании. Повторное подключение инициирует новый цикл зарядки, требующий повторного нагрева батареи.

Литий-ионные системы имеют преимущество в том, что напряжение определяет состояние заряда. Повторная установка полностью заряженного литий-ионного аккумулятора немедленно повышает напряжение до порога полной зарядки, ток падает, и зарядное устройство вскоре выключается без необходимости создания температурной сигнатуры.

Обнаружение полного заряда по сигнатуре напряжения

Усовершенствованные зарядные устройства прекращают заряд при возникновении определенной сигнатуры напряжения. Это обеспечивает более точное определение полного заряда никелевых аккумуляторов, чем методы, основанные на температуре.Зарядное устройство отслеживает падение напряжения, которое возникает, когда аккумулятор полностью заряжен. Этот метод называется отрицательным дельта V (NDV ).

NDV — это рекомендуемый метод обнаружения полного заряда для зарядных устройств, в которых используется уровень заряда 0,3 ° C и выше. Он обеспечивает быстрое время отклика и хорошо работает с частично или полностью заряженным аккумулятором. При установке полностью заряженной батареи напряжение на клеммах быстро возрастает, а затем резко падает, что приводит к переходу в состояние готовности.Заряд длится всего несколько минут, а элементы остаются прохладными. Зарядные устройства NiCd с обнаружением NDV обычно реагируют на падение напряжения 5 мВ на элемент.

Для получения надежной сигнатуры напряжения скорость заряда должна быть 0,5 ° C и выше. Более медленная зарядка приводит к менее выраженному падению напряжения, особенно если ячейки не соответствуют друг другу, и в этом случае каждая ячейка достигает полного заряда в разный момент времени. Чтобы гарантировать надежное обнаружение полного заряда, большинство зарядных устройств NDV также используют детектор плато напряжения, который прекращает заряд, когда напряжение остается в стабильном состоянии в течение заданного времени.Эти зарядные устройства также включают дельта-температуру, абсолютную температуру и таймер тайм-аута.

Быстрая зарядка повышает эффективность зарядки. При скорости заряда 1С эффективность стандартного NiCd составляет 91 процент, а время зарядки составляет около часа (66 минут при 91 процентах). При медленном зарядном устройстве эффективность падает до 71 процента, увеличивая время зарядки примерно до 14 часов при 0,1 ° C.

Во время первых 70 процентов заряда эффективность NiCd близка к 100 процентам. Аккумулятор поглощает почти всю энергию, и аккумулятор остается прохладным.Никель-кадмиевые батареи, предназначенные для быстрой зарядки, можно заряжать токами, в несколько раз превышающими номинальные значения C, без значительного тепловыделения. Фактически, NiCd — единственный аккумулятор, который можно сверхбыстро заряжать с минимальной нагрузкой. Аккумуляторы, предназначенные для сверхбыстрой зарядки, можно зарядить до 70 процентов за считанные минуты.

На рисунке 1 показано соотношение напряжения элемента, давления и температуры заряжаемого NiCd. Все идет хорошо примерно до 70 процентов заряда, когда эффективность заряда падает. Ячейки начинают выделять газы, давление повышается, а температура быстро увеличивается.Чтобы снизить нагрузку на аккумулятор, некоторые зарядные устройства снижают скорость заряда до отметки 70 процентов.

Рисунок 1: Зарядные характеристики никель-кадмиевого элемента.
Эффективность заряда высока до 70% SoC *, а затем приемы заряда падают. NiMH похож на NiCd. Эффективность заряда измеряет способность батареи принимать заряд и имеет сходство с кулоновской эффективностью.

* SoC относится к относительному состоянию заряда (RSoC), отражающему фактическую энергию, которую может хранить аккумулятор.Полная зарядка будет показывать 100%, даже если емкость уменьшилась. (См. BU-105: Определение батарей и их значение)

Источник: Cadex


Никель-кадмиевые батареи сверхвысокой емкости имеют тенденцию нагреваться больше, чем стандартные никель-кадмиевые при зарядке при 1С и выше, отчасти это связано с повышенным внутренним сопротивлением. Применение высокого тока при начальной зарядке с последующим постепенным снижением скорости по мере уменьшения приемлемости заряда является рекомендуемым методом быстрой зарядки для этих более хрупких батарей.(См. BU-208: Характеристики цикла.)

Известно, что перераспределение импульсов разряда между импульсами заряда улучшает прием заряда никелевых аккумуляторов. Этот метод, обычно называемый зарядом «отрыжка» или «обратная нагрузка», способствует рекомбинации газов, образующихся во время заряда. В результате получается более холодный и эффективный заряд, чем при использовании обычных зарядных устройств постоянного тока. Также говорят, что этот метод уменьшает эффект «памяти», поскольку батарея работает с импульсами. (См. BU-807: Как восстановить никелевые батареи.) Хотя импульсная зарядка может быть полезной для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, этот метод не применяется к системам на основе свинца и лития. Эти батареи лучше всего работают с чистым постоянным напряжением.

После полной зарядки никель-кадмиевая батарея получает постоянный заряд 0,05–0,1 ° C для компенсации саморазряда. Чтобы уменьшить возможную перезарядку, разработчики зарядных устройств стремятся к минимально возможному току непрерывного заряда. Несмотря на это, лучше не оставлять никелевые батареи в зарядном устройстве более чем на несколько дней.Снимите их и зарядите перед использованием.

Зарядка заливных никель-кадмиевых аккумуляторов

Залитый NiCd заряжается постоянным током примерно до 1,55 В / элемент. Затем ток снижается до 0,1C, и заряд продолжается до тех пор, пока снова не будет достигнуто 1,55 В / элемент. В этот момент применяется постоянный заряд, и напряжение может свободно плавать. Возможны более высокие зарядные напряжения, но при этом образуется избыточный газ и происходит быстрое истощение воды. NDV не применяется, поскольку заливной NiCd не поглощает газы, потому что он не находится под давлением.

Последнее обновление 21.11.2019

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: BatteryU @ cadex.com. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Предыдущий урок

Следующий урок

Или перейти к другой артикуле

Батареи как источник питания

Статьи о

BatteryStuff | Ответы на часто задаваемые вопросы о батареях NiCD

Если это не ваша первая остановка в информационном следе NiCd, я уверен, что информация, которую вы прочитали, услышали или нашли в Интернете, просто огромна.В этом уроке мы постараемся сделать его простым, точным и по существу. Если у вас есть вопросы, на которые вы не нашли ответа, сообщите нам, и мы надеемся, что сможем помочь.

Какие бывают никель-кадмиевые батареи

«NiCd» — это химическое сокращение от состава никель-кадмиевых батарей, которые представляют собой тип вторичных (перезаряжаемых) батарей. Никель-кадмиевые батареи содержат химические вещества никель (Ni) и кадмий (Cd) в различных формах и составах. Обычно положительный электрод состоит из гидроксида никеля (Ni (OH) 2), а отрицательный электрод — из гидроксида кадмия (Cd (OH) 2), причем сам электролит представляет собой гидроксид калия (KOH).

В чем уникальность никель-кадмиевых батарей

Никель-кадмиевые батареи

отличаются от обычных щелочных или свинцово-кислотных батарей по нескольким ключевым параметрам. Одно из основных отличий — напряжение на ячейках. Типичная щелочная или свинцово-кислотная батарея имеет напряжение элемента около 2 В, которое затем постепенно падает по мере разрядки. Никель-кадмиевые батареи уникальны тем, что они будут поддерживать постоянное напряжение 1,2 В на элемент до тех пор, пока оно почти полностью не разрядится. Это позволяет никель-кадмиевым батареям обеспечивать полную выходную мощность до конца цикла разряда.Таким образом, хотя они имеют более низкое напряжение на ячейку, они обеспечивают более мощную доставку во всем приложении. Некоторые производители компенсируют разницу в напряжении, добавляя в аккумуляторную батарею дополнительную ячейку. Это позволяет поддерживать напряжение, такое же, как у аккумуляторов традиционного типа, при этом сохраняя постоянное напряжение, которое является уникальным для никель-кадмиевых аккумуляторов. Еще одна причина, по которой никель-кадмиевые батареи могут обеспечивать такую ​​высокую выходную мощность, заключается в их очень низком внутреннем сопротивлении. Поскольку их внутреннее сопротивление настолько низкое, они способны очень быстро разряжать большую мощность, а также очень быстро принимать большую мощность.Такое низкое внутреннее сопротивление позволяет поддерживать низкую внутреннюю температуру, что обеспечивает быструю зарядку и разрядку. Эта особенность в сочетании с постоянным напряжением элементов позволяет им выдавать большую силу тока при постоянно более высоком напряжении, чем у сопоставимых щелочных батарей.

Приложения для электроинструментов

Одно из наиболее практичных применений никель-кадмиевых аккумуляторов — это аккумуляторные электроинструменты. Электроинструменты требуют большого количества энергии в течение всего времени использования и не работают так же хорошо при падении напряжения, как обычная батарея.Благодаря никель-кадмиевой технологии электроинструменты могут работать на полную мощность в течение всего времени использования, а не только в первые несколько минут работы. С литий-ионной, щелочной или даже свинцово-кислотной батареей электроинструмент будет работать исключительно хорошо с самого начала, с постоянным снижением мощности, пока электроинструмент не перестанет работать вообще. NiCads, с другой стороны, заставят электроинструмент оставаться на полной мощности до самого конца заряда. Более того, никель-кадмиевые аккумуляторы можно безопасно заряжать всего за 1-2 часа! Мы рекомендуем сменные никель-кадмиевые аккумуляторы PremiumGold для электроинструментов.

Зарядка NiCd аккумуляторов

Еще одна уникальная особенность никель-кадмиевых аккумуляторов заключается в их способе зарядки. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, которые могут выдерживать большие колебания силы тока и напряжения во время зарядки, никель-кадмиевые аккумуляторы требуют постоянной силы тока и лишь очень незначительных колебаний напряжения. Уровень заряда NiCad составляет от 1,2 В до 1,45 В на элемент. При зарядке никель-кадмиевых аккумуляторов обычно используется скорость заряда c / 10 (10% емкости), за исключением скоростных зарядных устройств, которые заряжают либо c / 1 (100% емкости), либо c / 2 (50% емкости). .Никель-кадмиевые аккумуляторы способны получать гораздо более высокую скорость заряда, до 115% от их общей емкости, с минимальным сокращением срока службы, что делает никель-кадмиевые аккумуляторы идеальными аккумуляторами для электроинструментов. Если вы заметили, что аккумулятор нагревается во время зарядки, охладите его, а затем завершите зарядку. Химическая реакция в NiCad во время зарядки заключается в поглощении тепла, а не в выделении тепла, поэтому во время зарядки возможно более высокое потребление энергии, что позволяет сократить время зарядки.

Хранение никель-кадмиевых батарей

Храните никель-кадмиевые батареи в прохладном и сухом месте.Диапазон температур для хранения батарей составляет от -20 ° C до 45 ° C. При подготовке к хранению никель-кадмиевых батарей убедитесь, что они достаточно глубоко разряжены. Рекомендуемый диапазон составляет от 40% до 0% заряда при хранении. НИКОГДА не замыкайте никель-кадмиевый сплав на сток, поскольку это вызывает чрезмерное нагревание и может вызвать выделение газообразного водорода… AKA-Boom! Скорость саморазряда никель-кадмиевых аккумуляторов составляет около 10% при 20 ° C и возрастает до 20% при более высоких температурах. Рекомендуется не хранить никель-кадмиевые аккумуляторы в течение длительного времени без периодического использования батарей.При длительном хранении кадмий в NiCad может образовывать дендриты (тонкие проводящие кристаллы), которые могут перекрывать зазор между контактами и замыкать аккумулятор. Как только это произойдет, уже ничего нельзя будет сделать, чтобы исправить это в долгосрочной перспективе. Лучший способ предотвратить это — частое использование.

Эффект памяти

Одна из самых обсуждаемых тем о NiCad — есть ли у них «память». Идея зарядной памяти возникла, когда они начали использовать никель-кадмиевые батареи в спутниках, где они обычно заряжались в течение двенадцати часов из двадцати четырех в течение нескольких лет. 1 Через несколько лет было замечено, что емкость аккумулятора, похоже, сильно снизилась, и, хотя они все еще работоспособны, они разряжаются только до такой степени, что обычно срабатывает зарядное устройство, а затем разряжаются, как если бы они были полностью разряжены. разряжены. Для обычного потребителя это не имеет большого значения, однако мы рекомендуем полностью разрядить используемый никель-кадмиевый аккумулятор перед подзарядкой. Иногда полностью разряженный (но НИКОГДА не замыкающийся накоротко) никель-кадмиевый аккумулятор может предотвратить включение этой загадочной «памяти» батареи.Эффект с похожими симптомами на эффект памяти — это то, что называется понижением напряжения или эффектом ленивого заряда батареи. Это вызвано частой перезарядкой NiCad. Вы можете сказать, что это происходит, когда батарея кажется полностью заряженной, но быстро разряжается после непродолжительного использования. Это не эффект памяти , который ограничен только никель-кадмиевыми батареями, это то, что может случиться с любой батареей и почти всегда происходит из-за перезарядки. Иногда это можно исправить, выполнив несколько циклов очень глубокой разрядки аккумулятора, но это может сократить общий срок службы аккумулятора.Никель-кадмиевые батареи — это единственный тип батарей, который полностью разряжается перед подзарядкой.

Надлежащая утилизация

Никель-кадмиевые батареи содержат кадмий, высокотоксичный «тяжелый» металл. Никогда не сжигайте никель-кадмиевые аккумуляторы, не выбрасывайте их в мусор и не ломайте их. Всегда утилизируйте никель-кадмиевые кадры в официальных пунктах переработки никель-кадмиевых аккумуляторов. Пока никель-кадмиевые батареи герметично закрыты, не допускают короткого замыкания или чрезмерного заряда, никель-кадмиевые батареи совершенно безопасны в использовании и не выделяют токсичный материал.Если с никель-кадмиевой батареей обращаться хорошо, ее хватит на 1000 циклов. Быстрая зарядка никель-кадмиевых аккумуляторов может немного сократить их срок службы, равно как и неправильное хранение.

Сводка

Несмотря на то, что никель-кадмиевые батареи ограничены в применении, они являются исключительным выбором для любых ваших требований к беспроводным электроинструментам. По мере развития технологий появляются и другие химические батареи, однако лучшая отдача, поскольку для сменных батарей для электроинструментов, по-прежнему заключается в этом испытанном и испытанном типе батареи.

Выберите аккумулятор для электроинструмента NiCd

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Никель-кадмиевый заряд »Электроника

Правильная зарядка никель-кадмиевых, никель-кадмиевых аккумуляторов является ключевым моментом — заряжайте их правильно, и они будут работать хорошо, с ними плохо обращаются, и их срок службы сокращается.


Аккумуляторная технология Включает:
Обзор аккумуляторной технологии
Определения и термины батареи
NiCad
NiMH
Литий-ионный
Свинцово-кислотные

Никель-кадмиевый аккумулятор в комплекте:
NiCad зарядка
Эффект памяти NiCad


Аккумуляторная батарея заряжается или заряжается с осторожностью.Перезаряжаемые батареи и элементы необходимо заряжать надлежащим образом, иначе они могут быть повреждены.

Если никель-кадмиевые батареи правильно заряжены, они прослужат намного дольше, принимая и сохраняя полный уровень заряда.

Неправильная зарядка или никель-кадмиевые батареи могут сократить срок их службы, а в некоторых случаях, когда зарядка неуместна, это может вызвать пожар или даже взрыв.

К счастью, никель-кадмиевые и никель-кадмиевые методы зарядки относительно просты, и на рынке было много подходящих зарядных устройств для этих батарей и элементов.

Основная зарядка NiCd аккумуляторов

Производители никель-кадмиевых аккумуляторов

не полностью форматируют свои аккумуляторы перед отправкой, чтобы они не сильно разлагались при хранении. В результате лучше всего перед использованием дать новым батареям медленную зарядку. Обычно это занимает от 15 до 24 часов. Это гарантирует, что каждая ячейка будет иметь одинаковый уровень заряда, поскольку они саморазрядились с разной скоростью во время транспортировки.

Кроме того, обнаружено, что характеристики новых элементов достигают оптимума только после нескольких циклов заряда / разряда.Обычно элементы должны достичь заданного уровня производительности после пяти-десяти циклов заряда-разряда.

Помимо этого, пиковая емкость может быть достигнута примерно после 100 или более циклов зарядки-разрядки, после чего производительность начнет падать.

Предполагается, что никель-кадмиевые батареи заряжаются и разряжаются надлежащим образом, и они не подлежат неправильному обращению.

Основы зарядки NiCd

В отличие от свинцово-кислотных элементов, никель-кадмиевые аккумуляторы заряжаются от источника постоянного тока.Их внутреннее сопротивление таково, что если бы использовалось постоянное напряжение, они потребляли бы слишком большие токи, которые повредили бы элементы.

Обычно элементы заряжаются со скоростью около C / 10. Другими словами, если их емкость составляет 1 ампер-час, они будут заряжаться со скоростью 100 мА. Время зарядки обычно превышает десять часов, потому что не вся энергия, поступающая в элемент, преобразуется в накопленную электрическую энергию.

Установлено, что во время первой стадии зарядки, до примерно 70% полной зарядки, процесс зарядки почти 100% эффективен.После этого он падает.

Быстрая зарядка NiCd

Иногда оборудование, в котором используются никель-кадмиевые элементы, требует использования методов быстрой зарядки.

Обычно зарядка происходит со скоростью около C. Однако необходимо убедиться, что зарядка NiCd выполняется правильно, и зарядка прекращается сразу после завершения зарядки.

Так как эффективность зарядки составляет почти 100% до примерно 70% полной зарядки, заряд на полной скорости поддерживается до этого момента, после чего скорость зарядки снижается по мере увеличения температуры по мере снижения эффективности заряда.

Было обнаружено, что быстрая зарядка NiCd-элементов также улучшает эффективность заряда. При скорости заряда 1С общая эффективность заряда стандартного NiCd составляет около 90%, а время заряда составляет чуть более часа.

Обнаружение окончания заряда для NiCds

Независимо от того, используется ли медленная или быстрая зарядка, необходимо убедиться, что никель-кадмиевые элементы не перезаряжаются. Следовательно, необходимо иметь возможность определять окончание заряда. Есть несколько способов добиться этого.

  • Базовое зарядное устройство: Некоторые из самых простых никель-кадмиевых зарядных устройств, которые можно купить, просто заряжают около C / 10.Они не включают таймер и предполагают, что пользователь снимет зарядку, когда батарея будет заряжена. Этот режим не совсем удовлетворителен, так как если пользователь забудет, ячейки будут перезаряжены, что приведет к их повреждению. Также нет возможности узнать точное состояние заряда до начала зарядки.
  • Истекшее время / таймер: Некоторые из самых простых зарядных устройств предполагают, что элементы потребуют полной зарядки, и, зная их емкость, они могут получить заряд в течение определенного времени.Это простой и понятный метод зарядки никель-кадмиевых элементов и аккумуляторов. Одним из основных недостатков этой формы прекращения заряда является то, что он предполагает, что все батареи полностью разряжены перед их перезарядкой. Чтобы батареи были полностью разряжены, зарядное устройство может выполнить цикл разряда.

    Это не очень точный метод подзарядки батарей и элементов, поскольку количество заряда, которое они могут удерживать, изменяется в течение их срока службы.Однако это лучше, чем отсутствие прекращения начисления.

  • Сигнатура напряжения: Сигнатура напряжения Зарядные устройства NiCd используют сигнатуру напряжения никель-кадмиевого элемента, чтобы определить, где он находится в цикле зарядки.

    Обнаружено, что когда никель-кадмиевый аккумулятор полностью заряжен, напряжение на клеммах немного падает. Зарядные устройства на базе микропроцессоров могут контролировать напряжение и определять точку полной зарядки, когда они завершают процесс зарядки.

    Эту форму прекращения заряда NiCd часто называют отрицательным дельта-напряжением, NDV. Он обеспечивает лучшую производительность при быстрой зарядке, поскольку отрицательная точка дельта-напряжения более очевидна при использовании быстрой зарядки.

  • Повышение температуры: Для определения момента окончания быстрой зарядки используется метод измерения температуры. Проблема в том, что это неточно, потому что ядро ​​ячейки будет иметь гораздо более высокую температуру, чем периферия.При нормальной скорости заряда скорость повышения температуры может быть недостаточной для точного определения.

    Обычно в качестве температуры отключения используется температура 50 ° C. Хотя короткий период при температуре 45 ° C может быть приемлемым, если температура может быстро падать, любой продолжительный период при температуре выше или выше вызывает ухудшение состояния элемента.

    Для быстрых зарядных устройств стали доступны более совершенные зарядные устройства с использованием более совершенных технологий. Основанные на микропроцессорной технологии, они способны определять скорость изменения температуры.Обычно прекращение заряда происходит при достижении скорости повышения температуры на 1 ° C в минуту или при достижении предельной заданной температуры (часто между 50 ° C и 60 ° C).

    Обнаружение скорости повышения температуры важно, поскольку оно определяет, когда элемент полностью заряжен и энергия, поступающая в элемент, не преобразуется в накопленную энергию за счет потери тепла.

    Одним из недостатков этого метода является то, что никель-кадмиевые элементы или батареи, повторно вставленные в зарядное устройство с датчиком температуры, которое, вероятно, будет быстрым зарядным устройством, может вызвать опасный перезаряд, если аккумулятор повторно вставлен без полной разрядки, как в случае кто-то хочет убедиться, что аккумулятор заряжен.

Подзарядка NiCd

Часто необходимо поддерживать никель-кадмиевые элементы и батареи полностью заряженными и преодолевать любой саморазряд элемента с течением времени, который может сделать их не пригодными для немедленного использования.

После полной зарядки NiCd можно поддерживать в полностью заряженном состоянии, применяя постоянный заряд. Этот постоянный заряд может быть безопасно обеспечен путем подачи небольшого тока к элементу или элементам на уровне примерно от 0,05 C до 0,1 C. Это должно быть достигнуто с использованием источника тока, поскольку фактическое напряжение элементов может изменяться в зависимости от температуры. .

Часто к элементу или элементам может быть приложен гораздо более высокий постоянный заряд, что может привести к перегреву и некоторому повреждению.

, даже несмотря на то, что часто требуется поддерживать непрерывный заряд элементов или аккумуляторов, чтобы обеспечить их готовность к работе, если срок службы батареи является важным фактором, не рекомендуется оставлять никель-кадмиевые элементы на непрерывной подзарядке более чем на несколько дней при постоянном заряде. время. Гораздо лучше их снять и зарядить перед использованием.

Если никель-кадмиевые никель-кадмиевые батареи заряжать осторожно, они будут работать в течение длительного времени.Известно, что некоторые NiCd-элементы используются в течение многих лет. Несмотря на то, что пропускная способность неизбежно снижается по мере использования, они могут оставаться в рабочем состоянии в течение длительного времени, обеспечивая хорошее обслуживание.

Другие электронные компоненты:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
Транзистор
Фототранзистор
Полевой транзистор
Типы памяти
Тиристор
Разъемы
Разъемы RF
Клапаны / трубки
Аккумуляторы
Переключатели
Реле

Вернуться в меню «Компоненты».. .

Линейное зарядное устройство

для никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей сокращает количество деталей

Хотя перезаряжаемый литий-ионный
и литий-полимерные батареи имеют
в последнее время был предпочтительным аккумулятором в высоком
производительность портативных продуктов,
старая рабочая лошадка никель-кадмиевый (NiCd)
и новый никель-металлгидрид
(NiMH) батареи по-прежнему важны
источники портативного питания. Никель
аккумуляторы на базе прочные, способные
высокой скорости разряда, хорошего срока службы
и относительно недороги.NiMH
батареи заменяют NiCd во многих
приложений из-за более высокого
номинальная мощность (на 40-50% выше) и
из-за экологических проблем
кадмий, содержащийся в элементах NiCd.
В этой статье рассказывается о батареях NiCd / NiMH.
основы зарядки и знакомит с
Линейное зарядное устройство LTC4060.

Различные способы зарядки
Батареи на никелевой основе делятся на категории
по скорости: медленно, быстро и быстро. В
Самый простой тип зарядного устройства — медленный
зарядное устройство с таймером,
относительно низкий ток заряда
около 14 часов.Это тоже может быть
долго для многих портативных приложений.
Для более короткого времени зарядки, быстрой и
быстрые зарядные устройства применяют постоянный ток
при мониторинге напряжения аккумулятора
и / или температуру для определения
когда прекратить или прекратить заряд
цикл. Время зарядки обычно варьируется
от 3 до 4 часов (быстро
зарядки) примерно до 0,75–1,5 часов
(быстрая зарядка).

Зарядные устройства для быстрой и быстрой зарядки
постоянный ток заряда и разрешить
напряжение батареи подняться до уровня
требуется (в определенных пределах) заставить это
ток.Во время цикла зарядки
зарядное устройство измеряет напряжение аккумулятора
через регулярные промежутки времени, чтобы определить, когда
для завершения цикла зарядки. В течение
цикл заряда, напряжение аккумулятора
повышается по мере принятия заряда (см. рисунок 1).
Ближе к концу цикла зарядки
напряжение батареи начинает сильно расти
быстрее достигает пика, затем начинает падать.
Когда напряжение аккумулятора упало
фиксированное количество мВ от пика
(–ΔV), аккумулятор полностью заряжен и
цикл зарядки заканчивается.

Рисунок 1.Типичный профиль заряда для 4-элементного никель-металлгидридного аккумулятора емкостью 2000 мАч, заряжаемого со скоростью 1С.

Аккумулятор имеет внутреннюю защиту
против завышения. В то время как
напряжение на ячейке падает со своего пика,
температура батареи и внутренняя
давление быстро повышается. Если быстрая зарядка
продолжается в течение значительного количества
время после достижения полной зарядки
герметичное уплотнение аккумулятора может на мгновение
открываются, вызывая выход газа. Этот
не обязательно катастрофичен для
батарея, но когда ячейка вентилирует, некоторые
также выделяется электролит.Если вентиляция
происходит часто, клетка со временем
провал. Кроме того, после вентиляции
уплотнение может закрываться неправильно и
электролит может высохнуть.

Напряжение холостого хода (номинальное 1,2 В)
и напряжение в конце срока службы (от 0,9 В до 1 В)
почти идентичны между двумя
типы аккумуляторов, но характеристики зарядки
несколько отличаются. Все элементы NiCd
может заряжаться непрерывно,
но некоторые NiMH-элементы не могут и могут
быть поврежденным, если капельный заряд
продолжается после достижения полной зарядки.Также профиль напряжения батареи во время
цикл быстрой зарядки различается между
два типа батарей.

Для NiMH ячеек снижение
напряжение аккумулятора (–ΔV) после достижения
пик составляет примерно половину
NiCd ячеек, таким образом делая заряд
прекращение на основе –ΔV слегка
труднее. Кроме того, NiMH
повышение температуры батареи во время
цикл заряда выше, чем у NiCd,
и чем выше температура, тем выше
уменьшает величину –ΔV, которая возникает
при достижении полной зарядки. Для
Ячейки NiMH, –ΔV практически не существует
при высоких температурах для зарядки
ставки ниже, чем C / 2.(См. Боковую панель для
определение «C»). Старые батареи и несоответствие элементов еще больше сокращают
уже минута падает в батарее
Напряжение.

Другие различия между двумя
химия включает более высокую энергию
плотность и значительно пониженное напряжение
депрессия или «эффект памяти» для NiMH
ячеек, хотя никель-кадмиевые по-прежнему предпочтительны
для приложений с большим током утечки.
NiCd-элементы также обладают более низким саморазрядом.
характеристики, но NiMH
технологиям есть куда совершенствоваться
в этом отношении, в то время как технология NiCd
довольно зрелый.

LTC4060 — это полностью NiCd или
Контроллер линейного зарядного устройства NiMH
что обеспечивает постоянный ток заряда
и прекращение заряда для быстрого
зарядка до четырех последовательно соединенных
клетки. Простой в использовании и требующий
минимум внешних компонентов,
IC управляет недорогим внешним PNP
транзистор для обеспечения тока заряда.
Базовая конфигурация требует только
пять внешних компонентов, хотя
включены дополнительные функции, такие
as, вход NTC для температуры батареи
квалификация, регулируемое напряжение перезарядки,
выходы состояния, способные управлять
светодиод и входы выключения и паузы.Выбор химического состава аккумулятора
и количество заряжаемых ячеек достигнуто
закрепив булавки, а
ток заряда программируется с помощью
резистор стандартного номинала. При адекватном
тепловое управление, ток заряда
возможно до 2А, а то и выше
ток при использовании внешнего тока
чувствительный резистор параллельно с
внутренний резистор считывания.

Как только аккумуляторная химия и
количество ячеек установлено, необходимо
определить правильный ток заряда.
LTC4060 разработан для быстрого
зарядка никелевых аккумуляторов и
использует –ΔV в качестве окончания заряда
метод.Температура батареи может
также следует контролировать, чтобы избежать чрезмерного
температура аккумулятора во время зарядки,
а таймер безопасности отключает зарядное устройство, если прекращение заряда
не происходит. Типичное напряжение быстрой зарядки
профиль (быстрый подъем, затем падение
в напряжении батареи (–ΔV) ближе к концу
цикла заряда) происходит только при
относительно высокий ток заряда. Если
ток заряда слишком низкий, аккумулятор
напряжение не дает необходимого
падение напряжения батареи после достижения
пик, необходимый для
LTC4060 для завершения цикла зарядки.При очень низком токе заряда –ΔV делает
не происходит вообще. С другой стороны,
если ток заряда слишком велик,
аккумулятор может сильно нагреться
требует наличия термистора NTC, расположенного рядом с аккумулятором, чтобы приостановить заряд
цикл, позволяющий батарее остыть
перед возобновлением цикла зарядки.

При достаточном входном напряжении,
батарея не подключена и правильный
ток заряда, время заряда и
соединения термистора на месте,
выходное напряжение зарядного устройства очень близко
к входному напряжению.Подключение
разряженный аккумулятор к зарядному устройству тянет
понизить выходное напряжение зарядного устройства
ниже 1,9 • V CELL (V CELL — общая
напряжение аккумулятора, деленное на количество заряжаемых ячеек)
цикл зарядки.

Если температура АКБ, как
измеряется термистором NTC, составляет
вне окна от 5 ° C до 45 ° C,
цикл зарядки приостанавливается и не заряжается
ток течет до приемлемого
температура достигнута. Когда
температура батареи в допустимых пределах,
напряжение батареи измеряется и
должно быть ниже максимального предела.

Если напряжение V CELL ниже 900 мВ, зарядное устройство
начинает капельный заряд 20% от
запрограммированный ток заряда до
напряжение превышает 900 мВ, после чего
полный запрограммированный ток заряда
начинается. Несколько сотен миллисекунд
после начала цикла зарядки, если
напряжение аккумулятора превышает 1,95 В,
цикл зарядки прекращается. Это перенапряжение
состояние обычно означает аккумулятор
неисправен, требуется, чтобы зарядное устройство
сбросить вручную, заменив
аккумулятор, переключая контакт выключения, или
снятие и повторное включение питания.

После запрограммированной константы
ток заряда начинает течь, период
времени, известное как «время задержки».
Это время задержки колеблется от 4
минут до 15 минут в зависимости от
ток заряда и время заряда
настройки. Во время задержки
окончание –ΔV отключено, чтобы
предотвратить ложное прекращение начисления. А
аккумулятор, который сильно разряжен или
не был заряжен в последнее время может
демонстрируют падение напряжения батареи во время
ранняя часть цикла зарядки,
который может быть ошибочно принят за действительный
–ΔV прекращение.

Во время цикла зарядки аккумулятор
напряжение медленно повышается. Когда
аккумулятор приближается к полной зарядке,
напряжение аккумулятора начинает расти быстрее,
достигает пика, затем начинает падать.
Зарядное устройство непрерывно измеряет напряжение батареи каждые 15-40 секунд,
в зависимости от тока заряда и таймера
настройки. Если каждое измеренное значение напряжения
меньше, чем предыдущее значение,
для четырех последовательных чтений, а
общее падение напряжения батареи превышает
8 мВ / элемент для NiMH или 16 мВ / элемент для
NiCd, ток заряда прекращается, окончание
цикл зарядки.Открытый сток
выходной штифт «CHRG», который был вытащен
низкий во время цикла зарядки, теперь становится высоким импедансом.

Подзарядка, программируемая пользователем
функция запускает новый цикл зарядки, если
напряжение аккумулятора падает ниже установленного
уровень напряжения из-за саморазряда
или нагрузка на аккумулятор. Кроме того, если полностью
заряженный аккумулятор более 1,3 В
подключенный к зарядному устройству, клемма –ΔV
схема обнаружения включена
немедленно, без перерыва,
таким образом сокращая цикл зарядки для
аккумулятор, который уже почти полностью
обвинять.

Если батарея достигает примерно
55 ° C во время цикла зарядки,
зарядное устройство приостанавливает работу, пока температура
падает до 45 ° C, затем возобновляет зарядку
пока окончание –ΔV не закончит
цикл зарядки. Если нет прекращения –ΔV
происходит, таймер безопасности останавливается
цикл зарядки. Если таймер остановит
цикл зарядки, считается неисправностью
состояние и зарядное устройство должно быть
сбросить, удалив и заменив
аккумулятор, переключение контакта SHDN или переключение
входная мощность зарядного устройства.

Правильный ток заряда всегда зависит от емкости аккумулятора или просто «C».Буква «C» — это термин, используемый для обозначения заявленной производителем разрядной емкости аккумулятора, которая измеряется в мА • час. Например, батарея с номиналом 2000 мАч может обеспечивать нагрузку 2000 мА в течение одного часа, прежде чем напряжение элемента упадет до 0,9 В или нулевой емкости. В том же примере зарядка той же батареи со скоростью C / 2 будет означать зарядку с током 1000 мА (1 А).

Правильный ток заряда для быстрой зарядки никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов составляет примерно от C / 2 до 2C . Этот уровень тока необходим для того, чтобы элемент демонстрировал требуемый изгиб –ΔV, который возникает, когда элемент достигает полного заряда, хотя зарядка при 2 ° C может вызвать чрезмерное повышение температуры аккумулятора, особенно с небольшими NiMH элементами большой емкости.Из-за химических различий между двумя химическими составами аккумуляторов NiMH-элементы выделяют больше тепла при быстрой зарядке.

Не подключайте нагрузку напрямую к
аккумулятор при зарядке. Заряд
ток должен оставаться относительно постоянным
для прекращения заряда –ΔV
чтобы быть эффективной. Нагрузки с изменением
текущие уровни приводят к небольшим изменениям
в напряжении батареи, которое может вызвать
ложное прекращение заряда –ΔV. Для
приложения, требующие нагрузки, см.
к показанным компонентам силового тракта
на рисунке 2.Когда входное напряжение
в настоящее время нагрузка питается от
входное питание через диод Шоттки
D1 и аккумулятор изолирован от
Загрузка. Снятие входного напряжения
тянет ворота Q2 на низкий уровень, включая его
обеспечение пути тока с низким сопротивлением
между аккумулятором и нагрузкой.

Рис. 2. Зарядное устройство для 4-элементных никель-металлгидридных аккумуляторов 2 А с термистором NTC и управлением цепью питания

Минимизируйте сопротивление постоянному току между
зарядное устройство и аккумулятор.
Некоторые держатели батарей имеют пружины
и контакты с чрезмерным сопротивлением.Повышенное сопротивление в
серия с аккумулятором может предотвратить
цикл зарядки с момента запуска из-за
состояние перенапряжения аккумулятора один раз
начинается полный зарядный ток. Плохо
сконструированные держатели аккумуляторных батарей также могут
произвести ложное прекращение начисления, если
движение батареи вызывает преждевременное
–ΔV чтение.

В отличие от литий-ионных элементов, которые могут быть
параллельно для увеличения емкости, NiCd
или NiMH элементы не должны быть подключены параллельно,
особенно при быстрой зарядке. Взаимодействие
между ячейками мешает правильному
прекращение заряда.Если больше емкости
требуется, выберите ячейки большего размера.

Не все батареи NiCd или NiMH
ведут себя так же при зарядке.
Производители различаются материалами и
строительство, приводящее к некоторому
различные профили напряжения заряда или
количество выделяемого тепла. Аккумулятор
может быть разработан для общего назначения
использовать или оптимизировать для большой емкости,
быстрая зарядка или высокая температура
операция. Некоторые батареи могут не
разработан для сильноточного (2C) заряда
скорости, приводящие к высокой температуре ячейки
при зарядке.Кроме того, самые новые
клетки сформированы не полностью и
требуют некоторой подготовки, прежде чем они
достигают своей номинальной мощности. Кондиционирование
состоит из многократного заряда и
циклы разряда.

Термистор, установленный рядом с аккумулятором
упаковка, желательно контактирующая
с одной или несколькими ячейками, очень
рекомендуется, как в качестве меры безопасности
и для увеличения срока службы батареи. В отличие от литий-ионных батарей, которые очень
небольшое повышение температуры при зарядке,
Никелевые батареи нагреваются во время
цикл зарядки, особенно NiMH
батареи.Минимизация продолжительности времени
аккумулятор подвергается воздействию повышенной температуры
продлевает срок службы батареи.

NiCd и NiMH батареи идеально подходят
источники аккумуляторной энергии для
многие портативные продукты и резервное копирование
Приложения. Эта статья помогает
ознакомить пользователя с некоторыми из
зарядные характеристики никеля
на основе батарей и как они применяются
к зарядному устройству LTC4060. Зарядка
Аккумуляторы NiCd и NiMH правильно и
безопасность упрощается с помощью LTC4060
линейный контроллер зарядного устройства.

Зарядное устройство для простых никель-кадмиевых аккумуляторов

с индикатором заряда

Элементы Можно загрузить эту статью в формате PDF.

В системах питания используются диоды для выполнения множества функций. Например, диоды могут защищать от повреждений из-за подключений с обратной полярностью источника питания, а также блокировать обратные токи и переходные процессы. Они также позволяют развертывать несколько источников питания параллельно в конфигурации OR для обеспечения избыточности и распределения нагрузки.

В идеале диоды для энергосистем должны обеспечивать нулевое падение напряжения в прямом направлении и бесконечное сопротивление обратного тока. Хотя совершенство недостижимо, несколько контроллеров и интегрированных устройств позволяют реализовать функциональность идеальных диодов для ваших автомобильных, промышленных, бытовых или других приложений, тем самым преодолевая ограничения компонентов, традиционно используемых в энергосистемах.

Традиционные компоненты включают диоды Шоттки, которые по сравнению с кремниевыми p-n-диодами обеспечивают более низкое прямое напряжение.Однако их прямое напряжение не равно нулю, и прямая проводимость может привести к значительным потерям при высоких токах нагрузки. Следовательно, это часто требует использования радиатора, что увеличивает затраты и требования к пространству.

Кроме того, прямое падение напряжения на диоде сокращает доступный запас для выходных преобразователей мощности, создавая проблему для автомобильных приложений, в которых напряжение аккумулятора может значительно упасть во время холодного запуска.

В качестве альтернативы диоду Шоттки вы можете использовать полевой МОП-транзистор с p-каналом и несколько других дискретных компонентов для реализации обратной защиты батареи.Однако этот подход также имеет ограничения, в том числе низкую производительность кривошипа в холодном состоянии и относительно большие требования к недвижимости.

Рекламные ресурсы:

Идеальный диод: основы

Чтобы преодолеть ограничения диодов Шоттки или полевых МОП-транзисторов с p-каналом, вы можете использовать контроллер защиты от обратной полярности, такой как Texas Instruments LM74500-Q1, или контроллер идеального диода, например TI LM74700-Q1, каждый из которых соединен с внешним n-канальным MOSFET. Эти контроллеры обладают значительными преимуществами.Например, при заданном уровне мощности решение на основе LM74500-Q1 плюс n-канальный MOSFET может составлять одну треть размера реализации дискретного p-канального MOSFET.

Помимо защиты от обратной полярности, контроллер идеальных диодов LM74700-Q1 и внешний n-канальный полевой МОП-транзистор (рис. 1) обеспечивают блокировку обратного тока. Когда на контакте EN контроллера устанавливается высокий уровень, включается полевой МОП-транзистор, сводя к минимуму падение напряжения с V BAT на V OUT .Если контроллер обнаруживает какой-либо обратный ток, он выключает полевой МОП-транзистор, а внутренний диод полевого МОП-транзистора блокирует обратный ток, при этом позволяя нагрузке потреблять прямой ток, хотя и при более высоком падении прямого напряжения.

1. Когда на выводе EN контроллера идеальных диодов LM74700-Q1 устанавливается высокий уровень, включается полевой МОП-транзистор, обеспечивая очень низкое падение напряжения с V BAT на V OUT .

LM74700-Q1 поддерживает линейное регулирование, управляя напряжением затвора полевого МОП-транзистора в зависимости от тока нагрузки.При высоких токах нагрузки напряжение затвор-исток приближается к максимальному напряжению управления затвором, обеспечивая работу, близкую к минимально возможному напряжению R DS (ON) . Соответствующие устройства TI предлагают гистерезисное управление ВКЛ / ВЫКЛ, когда полевой МОП-транзистор полностью включен или выключен в зависимости от определенных пороговых значений напряжения.

Автомобильный тест на ЭМС

Инженеры по энергосистемам постоянно сталкиваются с проблемами, связанными с электромагнитной совместимостью (ЭМС). Автомобильная промышленность представляет множество примеров таких проблем: проектировщики разрабатывают автомобильные внешние системы питания для электронных блоков управления (ЭБУ), работающих на уровнях от 100 до 1000 Вт.

Для испытания на ЭМС автомобильные инженеры должны соответствовать стандартам таких органов, как Международная организация по стандартизации (ISO 7637-2 и ISO 16750-2) или Общество автомобильных инженеров (J1113-11), которые определяют приемлемые автомобильные электрические линии. временное поведение. Кроме того, у производителей автомобилей есть свои собственные стандарты, такие как LV 124, разработанные представителями Audi AG, BMW AG, Daimler AG, Porsche AG и Volkswagen AG.

Испытания, описанные в LV 124 E-06 (наложенное переменное напряжение) и E-10 (кратковременное прерывание), трудно выполнить с помощью схем защиты от обратной батареи на основе диодов Шоттки и p-канальных полевых транзисторов.В испытании LV 124 E-06 применяется наложенное переменное напряжение при работающем двигателе, что требует размах колебаний переменного тока до 6 В на напряжении батареи постоянного тока 13,5 В с колебаниями от 15 Гц до 30 кГц. Тест LV 124 E-10 проверяет, невосприимчивы ли электронные модули к кратковременным перебоям в питании от батарей, например, из-за дребезга реле.

Контроллер с идеальным диодом с быстрым включением и выключением затвора важен для достижения активного выпрямления входного переменного напряжения 6 В, 30 кГц от пика до пика во время испытаний E-06 и в классе встреч. Выступление во время теста Е-10.Для достижения быстрого времени затвора в конфигурациях с двойным встречно-обратным подключением n-FET (которые предлагают ограничение пускового тока и защиту от перенапряжения, а также защиту от обратного заряда батареи) вы можете использовать контроллер с идеальными диодами LM74800-Q1 со встроенным двойным привод ворот.

Как показано на рис. 2 , выход DGATE управляет первым полевым транзистором (Q1) для замены диода Шоттки для защиты от обратного входа и удержания выходного напряжения, в то время как выход HGATE управляет вторым полевым транзистором (Q2) для реализации мощности. управление включением и выключением, ограничение пускового тока и защита от перенапряжения.Зарядный насос с драйвером пикового тока затвора 20 мА и коротким временем задержки включения и выключения обеспечивает быстрый переходный отклик, что помогает оставаться в пределах испытаний LV 124 EMC.

2. Контроллер с идеальными диодами LM74800-Q1 оснащен встроенным двойным затвором.

Интегрированный идеальный диод

Приложения, включая телеприставки, интеллектуальные колонки, портативные электроинструменты и зарядные устройства, ПК, ноутбуки и розничные терминалы ePOS (электронные точки продаж), могут извлечь выгоду из LM73100 5.5-А интегрированный идеальный диод, который работает от 2,7 В до 23 В и не требует внешнего полевого транзистора.

Предлагая интегрированный аналоговый контроль тока нагрузки и цифровую индикацию исправного состояния с регулируемым порогом, LM73100 (рис. 3) обычно обслуживает приложения для мониторинга и защиты шин питания. Он также предлагает регулируемую защиту от повышенного и пониженного напряжения. Кроме того, он может управлять пусковым током и защищать от обратной полярности входа, а также от условий обратного тока.

3. Встроенный идеальный диод 5,5 A LM73100 работает от 2,7 до 23 В и не требует внешнего полевого транзистора.

Несколько устройств LM73100 могут быть подключены параллельно для приложений с более высоким током. В конфигурации с двумя устройствами один LM73100 сначала включается для управления пусковым током. Когда его последовательность пускового тока завершается, первое устройство дает возможность второму устройству включиться, и параллельная комбинация становится готовой для подачи полного установившегося тока.Площадь основания LM73100 2 × 2 мм с четырьмя плоскими выводами (QFN) делает его подходящим для приложений ORing с ограниченным пространством.

Заключение

Устройства с идеальными диодами позволяют заменить диоды Шоттки или реализации MOSFET с дискретным каналом p-типа во многих приложениях, предлагая такие возможности, как защита от обратной полярности, защита от обратного тока, ограничение пускового тока и защита от перенапряжения. минимизация потерь и требований к недвижимости. Кроме того, они могут помочь вам выполнить требования к испытаниям на ЭМС.

Рекламные ресурсы:

Зарядка NiCd и NiMH аккумуляторов

Воспроизведено с разрешения Vencon Technologies

Марк Венис Бакалавр наук, магистр медицины, инженер-физик. — Президент Vencon Technologies Inc.

Стандартная зарядка

В этой статье я обсуждаю два метода зарядки NiCd и NiMH — стандартный и капельный. Зарядное устройство для «ночного» режима, которое поставляется с большинством аккумуляторов, заряжается со скоростью C / 10 (показатель C — это часовая емкость аккумулятора, т.е.е. типичный никель-кадмиевый аккумулятор AA емкостью 600 мАч имеет показатель C 600 мА и показатель C / 10 60 мА). Производитель не зря выбрал такую ​​ставку. Если зарядное устройство использует более высокую скорость, ему придется определять, когда батареи полностью заряжены, и отключаться, иначе возникнет риск их повреждения. Это сделало бы зарядное устройство более сложным и, следовательно, более дорогим. Более низкие скорости зарядки, чем C / 10, излишне увеличивают время зарядки, и фактически при очень низких скоростях (ниже C / 50) батареи никогда не заряжаются полностью, независимо от того, как долго вы ждете.

Таким образом, скорость зарядки C / 10 представляет собой компромисс между простотой зарядного устройства и зарядкой аккумуляторов за приемлемое время. При скорости C / 10 аккумулятор полностью заряжается примерно через 14–16 часов. Если бы фактическая емкость аккумулятора была такой же, как его номинальное значение, а его эффективность зарядки составляла 100%, то для полной зарядки аккумулятора потребовалось бы всего 10 часов. Но фактическая емкость обычно больше номинальной, а эффективность зарядки всегда меньше 100%, поэтому от 14 до 16 часов зарядки C / 10 гарантирует полностью заряженный аккумулятор.На этом этапе любая дальнейшая зарядка приводит только к увеличению температуры и внутреннего давления в ячейке. Это не повреждает батареи, хотя ускоряет их износ и снижает их надежность.

Теперь, когда мы знаем, что такое стандартное зарядное устройство, как его использовать? Самое главное, следуйте инструкциям производителя. Типичный производитель рекомендует 15 часов зарядки для полной зарядки разряженного аккумулятора. Если ваша батарея разряжена только частично, вы можете пропорционально увеличить время зарядки.Например, аккумулятор, разряженный на одну треть, полностью зарядится всего за 5 часов. Если вы не знаете, в каком состоянии находится ваша батарея, вам следует зарядить ее в течение полных 15 часов. Что произойдет, если вы забудете отсоединить зарядное устройство и в итоге зарядите на сумму, превышающую требуемую? Если вы перезарядите всего на несколько часов, не волнуйтесь. Если вы оставите зарядное устройство подключенным на пару дней, это приведет к чрезмерной нагрузке на аккумуляторы. Если вы забывчивый или беспокойный тип, возможно, вы захотите использовать таймер.Мне нравится использовать стандартный 24-часовой таймер безопасности, который используется для включения и выключения света, когда вас нет. Он продается практически везде, обычно меньше 10 долларов на распродаже. Чтобы использовать таймер со съемными контактами ВКЛ / ВЫКЛ для стандартной зарядки, сначала поверните циферблат времени до полуночи. Теперь вставьте штифт ВЫКЛ в положение 3 часа дня (15 часов) и удалите все оставшиеся штифты (рисунок 1). Теперь подключите зарядное устройство к таймеру, а таймер к розетке. Поверните переключатель включения / выключения на таймере, пока зарядное устройство не включится, и оставьте его в покое.Через 15 часов ваше зарядное устройство отключится и останется в таком состоянии. Если у вас есть таймер без съемных контактов, установите его, как указано выше, но вместо того, чтобы вставлять контакт ВЫКЛ в 15:00, установите контакт ВКЛ / ВЫКЛ (или, если контакты раздельные, контакты ВКЛ и ВЫКЛ вместе) в 14:30, чтобы Таймер включится в 14:30 и выключится в 15:00 (рисунок 2). Он будет работать аналогично таймеру одного цикла, за исключением того, что в последующие дни зарядное устройство будет включаться на полчаса каждый день (на самом деле это преимущество, как мы увидим позже).

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Капельная зарядка

Я называю этот раздел «Капельная зарядка», потому что это термин, с которым мы все знакомы. Этот раздел действительно о том, чтобы ваши батареи оставались полностью заряженными. Капельный заряд — это один из способов сделать это, а другой — замена заряда. Чтобы избежать путаницы, я буду использовать термин «непрерывная зарядка» для обозначения любого метода поддержания ваших аккумуляторов полностью заряженными.

Теперь, когда мы знаем, как полностью заряжать наши батареи, когда у нас возникает капельная зарядка? Если вы обычно заряжаете аккумуляторы за день до их использования, непрерывная подзарядка не требуется.С другой стороны, если вы похожи на меня и хотите, чтобы все ваши батареи были заряжены и готовы к работе, вам понадобится система непрерывной зарядки.

никель-кадмиевых и никель-металлгидридных элементов, как и все батареи, саморазряд. NiCd и NiMH на самом деле имеют относительно высокую скорость саморазряда около 1% в день при комнатной температуре (то есть элемент на 600 мАч теряет около 6 мАч каждый день). Целью непрерывной зарядки является замена постоянно истекающего заряда.

Капельная зарядка аналогична стандартной зарядке (т.е.е. он использует непрерывный зарядный ток), используется только меньший ток, между C / 50 и C / 20 (то есть между 12 мА и 30 мА для ячейки 600 мАч). Эта скорость достаточно высока, чтобы поддерживать заряженную батарею полностью заряженной, и в то же время достаточно низкой, чтобы обеспечить непрерывную зарядку при сохранении температуры и внутреннего давления в батарее на безопасном уровне.

Поскольку я сомневаюсь, что в комплекте с вашей батареей идет капельное зарядное устройство, нам нужно проявить немного изобретательности, если мы хотим непрерывно заряжать наши батареи (или вы можете пойти и купить коммерческое капельное зарядное устройство).В нашем хобби используются три основных метода подзарядки.

Метод 1. Постоянный ток.

Самый простой метод непрерывной зарядки (по крайней мере, для производителя) — просто снизить ток зарядки примерно до C / 40. Если зарядное устройство уже заряжается со стандартной скоростью C / 10, то все, что нужно сделать производителю, — это добавить резистор (и, возможно, переключатель для постоянного / стандартного режима и светодиодный индикатор заряда). Этот метод используется в большинстве зарядных устройств.

Метод 2.Импульсный ток.

Если мы включим и выключим стандартное зарядное устройство C / 10 так, что оно будет работать только 10% времени, мы будем постоянно заменять любой потерянный заряд. Мы могли бы сделать это, выключив зарядное устройство C / 10 на одну секунду на девять секунд. Это похоже на метод, используемый Ultimate Battery Analyzer. Для производителя это сложнее, чем метод непрерывного тока, но проще для пользователя. Если мы переключим сторону переменного тока наших стандартных зарядных устройств, мы сможем одновременно заряжать все наши батареи.К сожалению, 24-часовой таймер безопасности не может включаться и выключаться достаточно быстро для этого метода, но он может делать что-то еще, как показано ниже.

Метод 3. Ежедневная подзарядка.

Этот метод позволяет батарее саморазрядиться в течение дня, а затем заменяет потерянный заряд один раз в день. Это простой и недорогой метод. Установите таймер так, чтобы он включался хотя бы на полчаса каждый день. Подключите зарядные устройства к таймеру (здесь вам пригодится панель питания), а таймер — к розетке переменного тока.Каждый день ваши аккумуляторы будут заряжаться и будут готовы к работе.

Что произойдет, если вы случайно подключите полностью или частично разряженный аккумулятор к зарядному устройству? Метод 1 имеет то преимущество, что он заряжает аккумулятор примерно за 3 дня (хотя это не рекомендуется, поскольку аккумулятор может не достичь максимальной емкости, вам всегда следует заряжать со скоростью C / 10).
Методы 2 и 3 с их более медленной зарядкой могут занять больше месяца.Увеличение продолжительности включения в способах 2 и 3 сократит время зарядки, но за счет немного большего нагрева. Вы можете увеличить рабочий цикл метода 2 до 25% (1 секунда включения, 3 секунды выключения) с небольшими побочными эффектами. При рабочем цикле 25% полная зарядка займет в четыре раза больше времени, чем при скорости C / 10 (около 3 дней). Увеличение рабочего цикла метода 3 до 25% будет нагревать батарею в течение 6 часов каждый день.

Важным моментом при выборе метода является проверка того, что батареи находятся на подзарядке.Метод 2 имеет то преимущество, что вы можете видеть мигающие индикаторы зарядки и знать, что система работает. Метод 1 не потребляет достаточно тока от зарядного устройства, чтобы загореться его светодиоды, поэтому, если вы не установили дополнительные светодиоды зарядки, невозможно определить, заряжается ли аккумулятор на самом деле. Так как метод 3 включает зарядное устройство только на полчаса каждый день, трудно проверить его работу. Недостаток метода 1 состоит в том, что он является системой непрерывной зарядки и способствует миграции кадмия.Мы хотим избежать миграции кадмия, а импульсная зарядка (методы 2 и 3) уменьшают вероятность этого.

Какая система подзарядки подойдет вам лучше всего? Если у вас нет удобного метода импульсной зарядки, я рекомендую метод 3 из-за его простоты и экономичности (и это тот метод, который я использую).

Персональная система зарядки

Теперь давайте объединим стандартное и непрерывное зарядное устройство, чтобы собрать вашу собственную систему зарядки. Вы можете использовать таймер безопасности для зарядки батарей, а затем автоматически заряжать их.Вспомните, где для зарядки батарей использовался таймер без съемных контактов. В течение первых суток аккумуляторы заряжаются за 15 часов. В последующие дни аккумуляторы заряжаются еще полчаса. Это будет держать их полностью заряженными и готовыми к использованию. Вы можете сделать то же самое, используя таймер на один цикл. Просто вставьте контакт ON за полчаса до контакта OFF. Теперь вы можете уйти и забыть об этом.

Если вы знаете, что не собираетесь использовать аккумулятор более пары месяцев, снимите аккумуляторы с зарядного устройства и не забудьте полностью зарядить их перед использованием.Кроме того, даже если ваши батареи постоянно заряжаются, вам все равно нужно проводить тест на полную разрядку примерно раз в месяц, чтобы убедиться в их состоянии. И последнее предостережение. Первые несколько раз, используя новую систему подзарядки, убедитесь, что батареи действительно полностью заряжены, прежде чем использовать их. В идеале вы должны измерить их емкость по крайней мере за день до их использования с помощью теста разрядки, а затем полностью зарядить их.

Я надеюсь, что эта информация даст вам немного больше знаний о зарядке аккумуляторов.

Никель-кадмиевые батареи: основы теории и процедуры обслуживания

Базовая теория и процедуры обслуживания

Джо Эскобар

Никель-кадмиевые батареи, обычно называемые никель-кадмиевыми батареями, широко используются в авиационной промышленности. При надлежащем обслуживании они могут обеспечить годы безотказной службы. Давайте посмотрим на основную конструкцию этих батарей, а также на некоторые вопросы обслуживания, которые следует учитывать при работе с ними.

Конструкция

Элемент является основным элементом никель-кадмиевой батареи. Он состоит из положительных
и отрицательные пластины, сепараторы, электролит, вентиляция ячейки и контейнер ячейки. Положительные пластины изготовлены из пористой пластины, на которую нанесен гидроксид никеля. Отрицательные пластины изготовлены из аналогичных пластин, на которые нанесен гидроксид кадмия. В обоих случаях пористый налет получается путем спекания никелевого порошка никелевого порошка с мелкоячеистой проволочной сеткой.Спекание — это процесс плавления чрезвычайно мелких гранул порошка при высокой температуре. После того, как активные положительные и отрицательные материалы нанесены на пластину, она формируется и разрезается на пластину нужного размера. Затем к углу каждой пластины приваривается никелевый язычок, и пластины собираются с язычками, приваренными к соответствующим клеммам. Пластины отделены друг от друга сплошной полосой из пористого пластика.

Электролит, используемый в никель-кадмиевых батареях, представляет собой 30-процентный раствор гидроксида калия (КОН) в дистиллированной воде.Удельный вес электролита составляет от 1,240 до 1,300 при комнатной температуре. Следует отметить, что никаких заметных изменений в электролите во время заряда или разряда не происходит. Из-за этого заряд аккумулятора определить невозможно.
проверкой удельного веса электролита. Уровень электролита должен поддерживаться чуть выше верхушки пластин.

Зарядка никель-кадмиевых батарей

Когда к никель-кадмиевым батареям подается зарядный ток, отрицательные пластины теряют кислород и начинают образовывать металлический кадмий.Активный материал положительных пластин, гидроксид никеля, становится более окисленным. Этот процесс продолжается, пока подается зарядный ток или пока весь кислород не будет удален с отрицательных пластин, и останется только кадмий.

Ближе к концу цикла зарядки элементы выделяют газ. Это также произойдет, если ячейки будут перезаряжены. Этот газ возникает в результате разложения воды в электролите на водород на отрицательных пластинах и кислород на положительных пластинах. Напряжение, используемое во время зарядки, а также температура определяют, когда произойдет выделение газа.Чтобы полностью зарядить никель-кадмиевую батарею, должно иметь место выделение газа, пусть даже незначительное; таким образом будет использовано немного воды.

Разряд

Во время разряда химическое действие меняется на противоположное. Положительные пластины медленно выделяют кислород, который восстанавливается отрицательными пластинами. Этот процесс приводит к преобразованию химической энергии в электрическую. Во время разряда пластины поглощают некоторое количество электролита. При перезарядке уровень электролита повышается, а при полной зарядке уровень электролита будет максимальным.Поэтому воду следует добавлять только тогда, когда аккумулятор полностью заряжен.

Переход со свинцово-кислотных на никель-кадмиевые

Никель-кадмиевые аккумуляторы обычно взаимозаменяемы со свинцово-кислотными аккумуляторами.
При замене свинцово-кислотного аккумулятора на никель-кадмиевый аккумуляторный отсек должен быть чистым, сухим и не содержать следов кислоты от старого аккумулятора. Отсек необходимо промыть и нейтрализовать раствором аммиака или борной кислоты, дать ему полностью высохнуть, а затем покрасить стойким к щелочам лаком.

Прокладка в поддоне поддона аккумуляторной батареи должна быть насыщена 3-процентным (по весу) раствором борной кислоты и воды перед подключением системы вентиляции аккумуляторной батареи.

Обслуживание никель-кадмиевых аккумуляторов

Существуют значительные различия в методах обслуживания, необходимых для никель-кадмиевых аккумуляторов и свинцово-кислотных аккумуляторов. Наиболее важные моменты, на которые следует обратить внимание, заключаются в следующем.

Для никель-кадмиевых аккумуляторов должна быть предусмотрена отдельная площадка для хранения и обслуживания.Электролит химически противоположен серной кислоте, используемой в свинцово-кислотных аккумуляторах. Пары свинцово-кислотной батареи могут загрязнить электролит в никель-кадмиевой батарее. Эта мера предосторожности должна включать такое оборудование, как ручные инструменты и шприцы, используемые со свинцово-кислотными батареями. В самом деле, необходимо принять все возможные меры предосторожности, чтобы все, что содержит кислоту, не попадало в магазины с никель-кадмиевыми батареями.

Электролит гидроксида калия, используемый в никель-кадмиевых батареях, чрезвычайно агрессивен. Защитное снаряжение, такое как очки, резиновые перчатки и резина.
При обращении с аккумуляторными батареями и их обслуживании следует использовать фартуки.На случай попадания электролита на одежду или кожу необходимо предоставить подходящие средства для стирки. Любое такое воздействие электролита следует немедленно промыть водой или уксусом, лимонным соком или раствором борной кислоты. Помните, что когда гидроксид калия и дистиллированная вода смешиваются для получения электролита, гидроксид калия следует добавлять в воду медленно, а не наоборот.

Не используйте проволочную щетку для очистки аккумулятора. Использование металлической щетки может привести к возникновению сильной дуги.Кроме того, вентиляционные пробки должны быть закрыты во время процесса очистки, а аккумулятор никогда не следует очищать кислотами, растворителями или какими-либо химическими растворами. Пролитый электролит может реагировать с диоксидом углерода с образованием кристаллов карбоната калия. Они нетоксичны и не вызывают коррозии, их можно ослабить волоконной щеткой и протереть влажной тканью. Когда карбонат калия образуется на правильно обслуживаемой батарее, это может указывать на то, что батарея перезаряжается из-за того, что регулятор напряжения не отрегулирован.

Никогда не добавляйте дополнительную воду в аккумулятор раньше, чем через три или четыре часа после полной зарядки. Если вам нужно добавить воды,
используйте только дистиллированную или деминерализованную воду. Кроме того, будьте осторожны, чтобы не залить аккумулятор водой. Если вы это сделаете и должны удалить часть жидкости, вы уменьшите концентрацию гидроксида калия в ячейке. Это повлияет на его работу.

Поскольку электролит не вступает в химическую реакцию с пластинами ячейки, его удельный вес существенно не изменяется.Таким образом, невозможно определить уровень заряда никель-кадмиевой батареи с помощью ареометра. Кроме того, заряд никель-кадмиевой батареи нельзя определить с помощью испытания напряжения, поскольку напряжение никель-кадмиевой батареи остается постоянным в течение 90 процентов цикла разряда.

Интервалы обслуживания

Никель-кадмиевые батареи следует обслуживать через регулярные промежутки времени, исходя из опыта,
поскольку расход воды зависит от температуры окружающей среды и методов работы. Через большие промежутки времени аккумулятор следует снимать с самолета и подвергать стендовой проверке в магазине.

Если аккумулятор полностью разряжен, некоторые элементы могут достичь нулевого потенциала и заряжаться в обратном направлении. Это может повлиять на него таким образом, что он не сможет удерживать полный заряд емкости. В этом случае аккумулятор следует разрядить и сбалансировать каждую ячейку перед подзарядкой аккумулятора. Это называется выравниванием.

Зарядка может выполняться методом постоянного напряжения или постоянного тока. Для зарядки с постоянным потенциалом поддерживайте постоянное напряжение зарядки до тех пор, пока зарядный ток не упадет до 3 ампер или менее, убедившись, что температура аккумуляторных элементов не превышает 100 градусов по Фаренгейту и напряжение начинает снижаться.

Капельная зарядка

Капельная зарядка — это процесс поддержания аккумулятора в активном режиме ожидания путем непрерывной зарядки аккумулятора в состоянии перезарядки. Хотя некоторые производители не рекомендуют эту процедуру для зарядки, некоторые операторы выбрали этот метод для зарядки своих никель-кадмиевых аккумуляторов. Имейте в виду, что использование капельного зарядного устройства со временем приведет к расходу воды из-за эффекта газообразования, о котором говорилось ранее. Вы должны отрегулировать электролит
выровняйте перед установкой аккумулятора на борт самолета.В противном случае существует риск аварии с аккумулятором, поскольку элементы могут высохнуть до нормального окончания интервала технического обслуживания.

Безопасное обращение

Никель-кадмиевые батареи обычно не опасны при нормальной работе и имеют достаточно прочную конструкцию, чтобы выдерживать проколы при типичных сценариях повреждений. Однако если по какой-то причине они разорвутся, они могут быть довольно опасными. Гидроксид калия в никель-кадмиевых батареях представляет собой раствор щелочи, который опасен и сильно разъедает кожу.Эта жидкость может вылиться в случае повреждения аккумулятора. Попадание на кожу может вызвать ожоги. Попадание в глаза может привести к необратимому повреждению глаз. При проглатывании он токсичен. Избегайте вдыхания паров в закрытом помещении, так как это может вызвать раздражение во рту, горле и легких. Длительное воздействие паров гидроксида калия может вызвать заболевания печени и почек, и OSHA идентифицировало его как возможный канцероген.

Лицам, работающим с никель-кадмиевыми батареями, следует избегать контакта с внутренними компонентами и тщательно мыть руки после работы.В случае разлива обязательно наденьте защитную одежду, включая перчатки из винила или ПВХ, очки и маску для лица. Конечно, никогда не пытайтесь ликвидировать разлив опасного материала, если вы не прошли надлежащую подготовку.

Отгрузка

Имейте в виду, что никель-кадмиевые батареи содержат опасные материалы и должны
иметь маркировку и документацию в соответствии с действующими правилами IATA (UN2797 или UN2800, если применимо), регулирующими транспортировку вентилируемых никель-кадмиевых батарей.

Related Posts

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.