Расчет зарядного устройства для аккумуляторов
Для того, чтоб зарядить аккумулятор определенной мощности и вольтажа, нужно знать его тип и параметры. Характеристики заряжаемого аккумулятора — емкость, напряжение полного заряда, максимально допустимый ток заряда, а также необходимо знать диапазон допустимых рабочих температур.
Под определенный тип аккумулятора (какого типа материалы в нем используется) параметры зарядного устройства должны подбираться индивидуально. Будем рассматривать два вида аккумуляторов, свинцово-кислотный и литий-ионный.
Многие продавцы особенно дорогих аккумуляторов, советуют заряжать и разряжать батарею с «умом», то-есть, не перегревать при заряде/разряде, не допускать нагрузок. Использовать только те зарядные устройства, что идут в комплекте с аккумуляторами. Мы же, без минимальных знаний о правилах заряда/разряда, покупая китайское «барахло» хотим, что бы техника жила долго, а выходит совсем наоборот. Итак, чтоб увеличить срок службы аккумуляторных батарей, сохранить емкость на протяжении многих циклов заряда-разряда, нам нужно знать:
Литий-ионный:
Максимальное напряжение заряда литий-ионного аккумулятора не должно превышать 4,2 вольт, но лучше — 4,1 вольт, это увеличит срок службы, замедлит необратимые изменения.
Заряжать литий-ионный аккумулятор необходимо напряжением в 5 вольт, чтобы не ждать бесконечно долго. При этом оптимальный ток заряда должен составлять от 50 до 100% от значения емкости, то есть аккумулятор емкостью 2400мАч оптимально будет заряжать током от 0,4А до 1,2А.
Для предотвращения перезаряда, качественные зарядные устройства заряжают такие аккумуляторы в 2 стадии: на первой стадии на электроды подается 5 вольт и заряд некоторое время идет с предельно разрешенным током до достижения порогового напряжения в районе 4,1 вольт, а потом начинается вторая стадия — с меньшим током, когда напряжение доводится до конечных 4,1-4,2 вольт.
Поэтому мощность зарядного устройства для литий-ионного аккумулятора (для 1 ячейки) рассчитывается так: максимальное напряжение умножить на максимальный ток, например 5В*2,4А=12Вт — для примера.
Свинцово-кислотный:
Если аккумулятор перезарядить (продержать на зарядке чрезмерно долго), то сульфат свинца закончится, останется только вода, и начнется ее электролиз: на аноде при этом будет выделяться кислорода, а на катоде (отрицательном электроде) — водород — в жидком электролите будет видно как пойдут пузырьки.
В силу именно такого химического состава, напряжение максимального заряда одной ячейки свинцово-кислотного аккумулятора составляет 2,17 вольта. В 12 вольтовом аккумуляторе таких последовательно соединенных секций 6, а в 6 вольтовом — 3 последовательно соединенные секции. Поэтому максимальное напряжение заряда 12 вольт аккумулятора составляет 13,02 вольта. Для 6 вольт — 6,51 вольт.
Таким образом, зарядное устройство в процессе зарядки должно подавать на электроды постоянное напряжение исходя из по крайней мере 2,45 вольт на элемент (чтобы зарядка не шла бесконечно долго) — для 12 вольт это 14,7 вольт, а для 6 вольт получается 7,35 вольт. Начальный ток заряда оптимально принять за 30% от емкости.
В итоге максимальная рабочая мощность зарядного устройства должна рассчитываться как максимальное напряжение умножить на максимальный ток, допустим 14,7В*30А=441Вт — для свинцово-кислотного аккумулятора номинальным напряжением 12 вольт, емкостью 100Ач.
