Сегодня мы расскажем как правильно заряжать никель-кадмиевые акб
Классический заряд — это заряд стабилизированным током 10% от емкости, указанной на батарее, в течении 14 часов. Таким образом, для 100% заряда элемента ему необходимо сообщить 140% от его емкости. Рассмотрим на примере аккумулятора изображенного на картинке выше. На акб указанно: 600 mAh (в переводе означает 600 мАч мили Ампер часов) для его заряда необходимо подавать ток равный 600/10= 60 мили Ампер в течение 14 часов. Аналогично, для заряда батареи емкостью 1200 мАч — 120мА в течение 14 часов.
Ускоренный заряд Ni-Cd батарей — заряд стабилизированным током 30%-40% от емкоски указанной на батарее. При этом сохраняется условие сообщения 140% емкости. Рассмотрим на примере акб емкостью 1000mAh: нам необходимо сообщить 140% от емкости, то есть 1000mAh x 140%= 1400mAh Допустим, ток заряда выбран 35% от емкости, что равно 350мА, для получения времени заряда берем 1400 mAh / 350mA = 4 часа.
Импульсный заряд Ni-Cd батарей Данный вид заряда применяется для частичного восстановления емкостных характеристик акб и продления срока её службы. Суть импульсного заряда никель-кадмиевого аккумулятора заключается в чередовании импульсов заряда с кратковременным подключением нагрузки (импульсами разряда).
Ток разряда выбирается в рамках 5-10% от емкости акб. Соотношение длины импульса разряда к импульсу заряда порядка 1:10. Например: 20мс импульс разряда, 200мс импульс заряда. Все вышеперечисленные виды заряда действующие, но в процессе эксплуатации акб теряет полезную емкость. Наиболее корректным способом методом определения окончания заряда является метод измерения изменения напряжения на элементе
. (дельта V)
Заряд Ni-Cd батарей по дельта V Это наиболее прогрессивный и точный вид заряда АКБ, предотвращающий ее перезаряд. Большая часть современных зарядных устройств основаны на этом принципе работы, в сочитании с контролем состояния температуры элемента. Итак, что же такое дельта V? В процессе заряда аккумулятора, напряжение на его выводах растет и достигает верхнего пика в момент, когда акб получило максимально возможный заряд. После прохождения точки максимального напряжения, оно начинает падать. Этот процесс и получил название «дельта V» Для Ni-Cd аккумуляторов значение дельта V при окончании заряда составляет порядка 10мВ, этот же параметр у составляет 3-7 мВ. В момент окончания заряда так же наблюдается стремительный рост температуры элемента. Современные специализированные микросхемы для зарядки Ni-Cd акб типа MAX712 или более дешевый, но не менее умный аналог микросхема MC33340, умеют отслеживать эти характеристики (напряжение, температуру). Однако нужно учесть, что перезаряд током выше 10-20% емкости может привести к взрыву батареи. Таким образом, если особой необходимости в быстром заряде нет, вполне пригодно классическое зарядное устройство, т.е. обеспечивающее стабильный ток 10% от номинальной емкости.
В предыдущей статье мы рассмотрели схему . Эта же зарядка для никель кадмиевых аккумуляторов предназначена для зарядки двух никель-кадмиевых аккумуляторов постоянным током. Устройство имеет 2 режима зарядки, автоматическое отключение зарядки и звуковой сигнал окончания зарядки.
Описание работы зарядного устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов
Схема питания зарядного устройства состоит от понижающего трансформатора, имеющего на выходе вторичной обмотки 12 вольт, двух выпрямительных диодов (VD1 и VD2) и сглаживающего конденсатора C1 на 1000 мкФ. Далее напряжение поступает на DA1 — трехвыводной стабилизатор напряжения 7806 создающего 6 вольт для питания схемы.
Транзистор VT1 и светодиод HL1 являются основой источника постоянного тока. Прямое напряжение красного светодиода (около 1,5 вольт) минус напряжение база-эмиттер транзистора VT1 (около 0,6 В) проходит через резистор сопротивлением 6,8 Ом или 15 Ом в зависимости от положения переключателя SA1. При выборе резистора 15 Ом в цепи эмиттера зарядный ток составляет около 60 мА, в то время как с резистором 6,8 Ом ток равен 130 мА.
Этого достаточно, чтобы зарядить никель-кадмиевый аккумулятор емкостью 600 mAh (AA) за 14 часов и 5 часов соответственно. Если нет подходящего сопротивления, то его можно получить путем , либо .
(DD2) используется для режима автоматического отключения зарядки. На его инвертирующем входе при помощи подстроичного резистора установлено 2,9 вольт (номинальное), в то время как его неинвертирующий входе отслеживает напряжение на аккумуляторе.
В то время, когда никель кадмиевый аккумулятор заряжается, внутренний выходной транзистор (в LM393) открыт и, следовательно, открыт транзистор VT1 источника тока. После того, как аккумулятор зарядится примерно на 80% или более от своей емкости, напряжение на клеммах аккумулятора превысит 1,45 вольт.
Напряжение на неинвертирующем входе (вывод 3) DD2 превысит опорное напряжение на инвертирующем входе (вывод 2). Это приведет к тому, что на выходе компаратора сигнал изменяется на противоположный, транзистор VT1 закроется и отключится источник тока.
Для того чтобы исключить постоянное переключение компаратора на границе порогового напряжения, в схему добавлен конденсатор на 0,1 мкФ обеспечивающий обратную связь между выходом и инвертирующим входом компаратора.
Четыре логических элемента И-НЕ микросхемы DD1 используются для построения двух простых генераторов с разными частотами. При соединении сигналов с этих генераторов образуется тональный сигнал, который воспроизводится пьезоэлектрическим элементом в момент, когда заряд закончен.
Ni─Cd аккумуляторы получили широкое распространение в различных электронных девайсах и переносном инструменте. Например, это музыкальные плееры, фотоаппараты и так далее. Последние годы практически заменили литий─ионные АКБ. Там, где раньше использовались никель─кадмиевые аккумуляторы (ноутбуки, мобильные гаджеты), теперь работают батареи литиевого типа. Они не смогли заменить их только в устройствах, где требуется высокий разрядный ток (электроинструмент). Кадмиевые батарейки довольно прихотливые в плане обслуживания. Нужно уметь их правильно использовать, заряжать, а также делать периодические циклы заряд-разряд, чтобы устранять «эффект памяти». В этом случае Ni─Cd аккумуляторы прослужат долго. В этом материале речь пойдёт о том, как заряжать никель─кадмиевые АКБ и о зарядных устройствах для них.
Чем заряжать Ni─Cd аккумуляторы?
Для того чтобы заряжать никель─кадмиевые аккумуляторы, требуется специальное зарядное устройство. На рынке имеется огромное разнообразие таких устройств. Среди них стоит выделить 2 основных типа устройств:
- автоматические;
- реверсивные импульсные.
Автоматические ЗУ для никель─кадмиевых батарей представляют собой простые устройства. Стоимость их небольшая, конструкция несложная. Одновременно с их помощью возможно заряжать 2 или 4 батарейки. Для зарядки Ni─Cd аккумулятора, он просто вставляется в ЗУ, выбирается количество элементов и включается в сеть. Многие пользователи портативных плееров и фотоаппаратов знают, как заряжать Ni─Cd аккумуляторы с помощью автоматических сетевых ЗУ.
Реверсивные импульсные зарядки имеют более сложное устройство и стоят дороже автоматических. Некоторые производители таких устройств относят их к профессиональному классу. Такие ЗУ заряжают аккумуляторы циклически с различным временным интервалом. При этом многие из них делают разрядку, балансировку батареек Ni─Cd.
Как заряжать и разряжать Ni─Cd аккумуляторы?
Процесс разрядки
Этот тип аккумуляторов имеет разрядные характеристики, существенно зависящие от параметров батареи, определяющих величину внутреннего сопротивления. Например, это толщина электродов, их структура и т.п. Ниже приведен полный список параметров, влияющих на разрядные характеристики:
- объём электролита;
- толщина и структура сепараторного материала;
- плотность сборки;
- особенности конструкции.
Самая высокая велечина ёмкости Ni-Cd аккумуляторной батареи наблюдается при 20 С. Если температура растёт, то ёмкость не снижается. Значение 20 С лучше всего подходит для зарядки АКБ.
Если температура окружающей среды снижается в отрицательную область, то величина разрядной ёмкости уменьшается пропорционально росту тока разряда. Это происходит из-за того, что при снижение температуры приводит к увеличению внутреннего сопротивления батареи и снижается разрядное напряжение.
Зарядка Ni─Cd аккумуляторов
Важной задачей при заряде Ni─Cd аккумуляторов является исключение перезаряда. Это очень важный момент. Когда вы заряжаете никель─кадмиевый аккумулятор, внутри него растёт давление. В процессе заряда происходит выделение кислорода и снижение коэффициента использования зарядного тока.
Для полного заряда Ni─Cd аккумулятора ему нужно в процессе зарядки передать до 160% номинала ёмкости. Заряжать АКБ разрешается в интервале от 0 до 40 С, а желательно это делать от 10 до 30 С. Если на минусовом электроде падает температура, то уменьшается поглощение кислорода. При этом начинает расти давление. При существенной перезарядке от избытка давления может сработать аварийный клапан. Когда температура растёт, потенциал аккумулятора увеличивается. При этом на плюсовом электроде кислород начинается выделяться очень рано.
Чтобы полноценно использовать мощность Ni─Cd аккумулятора, нужно заряжать его большими зарядными токами. Если требуется сообщить ему максимум ёмкости, то величина зарядного тока должна быть небольшой (0,1*С). Он будет заряжаться в таком режиме примерно 14─16 часов. Используя подачу тока ступенями, вы можете ускорить процесс зарядки Ni─Cd аккумулятора. По такой схеме нужно заряжать силой тока 1*С до 10% ёмкости, затем 1,5*С до 80 процентов. Оставшаяся ёмкость набирается током величиной 0,5*С.
В итоге
Когда будете заряжать Ni─Cd аккумулятор, не допускайте его сильного нагрева и излишнего заряда. Чем большее число параметров контролирует ваше ЗУ с целью отключения заряда, тем лучше. Современные зарядные устройства для никель─кадмиевых аккумуляторов обязательно контролируют несколько параметров, по которым определяется точное время отключения заряда.
Зарядное устройство предназначено для зарядки никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металгидридных (NiMH) аккумуляторов типоразмера АА и ААА.Оно не претендует на оригинальность или новизну. Схема зарядного устройства отличается простотой и надежностью. За время эксплуатации более 10 лет отказов в работе не было. В схеме нет каких-либо регулирующих элементов, зарядный ток устанавливается автоматически. Зарядное устройство позволяет заряжать, как один аккумулятор, так и батарею из нескольких аккумуляторов. При этом зарядный ток изменяется незначительно.
Особенность счемы является гальваническая связь с электрической сетью 220 В,что требут собледения мер электробезопасностии. В качестве диодов D1 - D7 используются диоды КД 105 или им подобные. Светодиод D8 - АЛ307 или ему подобный,желаемого цвета свечения. Диоды D1 - D4 могут быть заменены на диодную сборку КЦ405А.Резистором R3 можно подобрать необходимую яркость свечения светодиода.
Конденсатор С1 задает необходимый зарядный ток. Емкость конденсатора расчитывается по следующей эмперической формеле:
В = (220 - Uэдс) / J
где: C1 в мкФ; Uэдс - напряжение на аккумуляторной батареи в В; J - необходимый зарядный ток в А.
Пример - необходимо расчитать емкость конденсатора для зарядки батареи из 8 никель-кадмиевых аккумуляторов емкостью 700 mAh . Зарядный ток (J) будет составлять 0.1 емкости аккумулятора - 0.07 А. Uэдс 1.2 х 8 =9.6 В .Следовательно В = (220 - 9.6) / 0.07 = 3005.7 .Далее А = 3005.7 - 200 = 2805.7 .Емкость конденсатора составит С1 = 3128 / 2805.7 = 1.115 мкФ. Принимается ближайший по номиналу - 1мкФ.
Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 400 В.Конденсатор должен быть только бумажный, использование электролитических конденсаторов не допускается.
Рассеиваемая мощность резистора R2 определяется величиной зарядного тока. Для зарядного тока 0.07 А она будет 0.98 Вт (P= JxJxR). Выбирается резистор с рассеиваемой мощность 2 Вт.
Конденсатор может быть составлен из нескольких конденсаторов по параллельной, последовательной или смешанной схемам.
Зарядное устройство не боится коротких замыканий. После сборки зарядного устройства можно проверить зарядный ток,подключив вместо аккумуляторной батарей амперметр.
Перед включением зарядного устройства в электрическую сеть необходимо подключить к нему аккумуляторную батарею. Если аккумуляторная батарея подключена с нарушением полярности, то будет светиться светодиод D8 (до подключения зарядного устройства к электрической сети). При правильном подключении аккумуляторной батареи и подключении зарядного устройства к электрической сети светодиод сигнализирует о прохождении зарядного тока через аккумуляторную батарею.
Скачать: Зарядное устройство для NiCd и NiMH аккумуляторов
В случае обнаружения "битых" ссылок -
Вы можете оставить комментарий, и ссылки будут восстановлены в ближайшее время.
При эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов перед тем как ставить их на зарядку, их надо разрядить до напряжения 0,8 – 1 В на элемент . Сначала пошел простым методом – нагружал лампой накаливания или одноваттным резистором, но были случаи, когда забывал про аккумулятор и он разряжался до нуля.
Было изготовлено простое устройство для разрядки никель-кадмиевых аккумуляторных батарей.
Ток разрядки задается сопротивлением резистора R6, и для батареи напряжением 3,7 В и емкостью 700 мА час это примерно 70 мА. Порог напряжения, до которого разрядится батарея, устанавливается резистором R2. Процесс разрядки индицирует светодиод HL1. При достижении указанного напряжения транзистор VT1 закрывается, уменьшая ток разрядки до 3 – 5 мА при этом гаснет светодиод HL1. Чтобы выставить порог необходимо подключить устройство к блоку питания и движком резистора R2 подобрать такое положения, при котором гаснет светодиод HL1.
Транзистор VT1 – маломощный, германиевый, стабилитрон VD1 на напряжение стабилизации 2 – 3,3 В, например КС130, КС133, КС433.
Преобразователь работает от 3 до 1,8 В, при этом потребляет 150 мА. Ниже 1,8 В (по 0,9 В на каждый аккумулятор) генерация срывается, ток снижается до 10 – 15 мА и зависит от сопротивления резистора R1, светодиоды HL1 и HL2 гаснут, ну вот и все, можно ставить аккумуляторы на зарядку.
Если нужно разряжать один аккумулятор, то диод VD1 следует применить германиевый, например Д9, Д18.
Транзистор VT1 – кремневый, с напряжением насыщения коллектор – эмиттер 0,5 – 0,8 В и с постоянным током коллектора не менее 1 А, например КТ815, КТ817, КТ630, КТ831.
Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце с внешним диаметром 10 мм проницаемостью 1000 – 2000, содержит две обмотки – 30 витков в цепи базы и 50 витков в цепи коллектора, проводом диаметром 0,15 мм. Если при первом включении преобразователь не заработал – необходимо поменять местами выводы одной из обмоток трансформатора Т1.