Як вибрати джерело живлення
Як вибрати джерело живлення
Коли плеєр починає працювати як уві сні або пульт дистанційного керування відмовляється перемикати телевізійні канали, приходить час подумати про заміну, на перший погляд, несуттєвою деталі - батарейок.
Як показує практика, більшість людей погано собі уявляє відмінності між типами батарейок і при виборі спирається тільки на геометричні розміри і ціну. При цьому частина з них (досить нечисленна) вважає, що за якість треба платити і купує дорогі розкручені марки, чия репутація не завжди відповідає дійсності. Деякі набувають батарейки по-дешевше в першому-ліпшому кіоску і зовсім не звертають увагу на фірму-виробника.
Крім того, часто зустрічається ситуація, коли дві різні батарейки однаково довго працюють в одному пристрої і абсолютно по-різному - в іншому. Адже не випадково джерела живлення поділяються на типи. Кожен з них призначений для певного класу пристроїв. І при покупці батарейок це необхідно враховувати.
Конструктивно всі батарейки складаються з трьох основних елементів: катода, анода і електроліту. В процесі багатоступінчастої хімічної реакції відбувається утворення вільного заряду в матеріалі анода, що призводить до виникнення різниці потенціалів між катодом і анодом і появи струму в ланцюзі.
Для опису якості роботи і технічних характеристик елементів користуються певним набором термінів. Основними параметрами джерел струму вважаються номінальну напругу, ємність, струм спалаху, крива розряду і т.п.
Номінальною напругою називається напруга повністю розрядженою батареї при її розряді з дуже низькою швидкістю. Різні елементи живлення мають різний номінальну напругу, що пов'язано з відмінностями в хімічному складі і хімічних реакціях, що протікають в елементі в процесі розряду.
Ємність елемента означає в буквальному сенсі кількість заряду, яке здатний віддати джерело живлення при розряді при певних умовах. Під такими умовами мається на увазі, наприклад, температура навколишнього середовища, оскільки ємність може помітно змінюватися при зміні температури. Ємність елемента також може залежати від режиму розряду батарейки, зокрема, від опору навантаження змінюється ємність в ампер-годинах (тобто, батарейка ємністю 1 Ач може живити пристрій зі струмом споживання 1А протягом 1 години, або 0, 5А протягом 2 годин і т.п.).
Струмом спалаху називається початковий стабільний струм, який може короткочасно давати батарея. Ця характеристика важлива для з'ясування сфери застосування тієї чи іншої батарейки в різних електронних пристроях. Якщо, наприклад, в потужній фотоспалаху застосовувати елементи живлення з низьким значенням струму спалаху, то вона просто буде працювати не на всю свою потужність.
Надзвичайно важливими характеристиками, за якими можна багато чого довідатися про якість роботи елемента, є криві розряду елемента, тобто залежність напруги, струму або потужності від часу безперервної роботи елемента при певному навантаженні. За цими характеристиками можна визначити час роботи елемента в різних електронних пристроях при різних режимах споживання енергії.
Залежності щільності енергії від температури для різних типів елементів
(Для батарейок однакових типорозмірів щільність енергії характеризує їх ємність) Класифікація
Щоб споживач легко орієнтувався в світі батарейок, необхідно придумати зручну універсальну систему позначень для різних типів елементів. У ній повинні фігурувати два основних параметри, опісивающііх розмір і форму батарейки, а також електрохімічний систему, на якій побудований елемент. До недавнього часу існувала величезна кількість стандартів позначень. Зараз з цієї групи виділилися два.
Один з них прийшов з США, де прийнято класифікувати батарейки за фізичними розмірами, що не вказуючи хімічний склад елемента. Ці позначення для циліндричних батарейок наступні: D, C, AA, AAA. Такий порядок відповідає зменшенню розмірів. Зараз набув широкого поширення інший, міжнародний стандарт позначень: LR20, LR14, LR6, LR03, 6F22.
Перша буква в позначенні містить інформацію про хімічному будову елемента. Якщо це буква "L", то перед вами лужна батарейка, якщо "S" - то срібно-цинкова, якщо "С" - то літієва, якщо цієї літери немає - то сольова. "R" - позначає циліндричну форму елемента, "F" - плоску. Якщо перед літерним позначенням стоїть цифра, то вона позначає кількість паралельно з'єднаних елементів в батареї. Наприклад, 6F22 позначає сольову батарейку типу "крона", що складається із шести 1, 5-вольтів елементів. Число в кінці рядка позначає розміри елемента по певній таблиці відповідності.
Батареї та акумулятори
Залежно від характеру протікання токообразующей реакції можна виділити дві основні групи елементів живлення - первинні і вторинні, або просто - акумулятори. Робота первинних елементів заснована на незворотних токообразующіх реакціях, і тому вони розраховані на одноразове використання. Первинні елементи, в свою чергу, теж можна розділити на кілька класів. В основі цієї класифікації вже лежать використовувані в конструкції елемента хімічні матеріали і, відповідно, різні хімічні реакції, що виробляють струм.
В даний час найбільш поширеними батареями є сольові і лужні. У сольових елементах, або елементах Ле Кланше, в якості електроліту використовується розчин хлористого амонію, негативний електрод виконаний з цинку, а позитивний - з двоокису марганцю. Номінальна напруга у цих елементів становить 1, 55 В.
Вони характеризуються невисокими енергетичними показниками, не люблять холод, мають помітний саморозряд і невисоку герметичність, що позначається на відносно невеликих строках зберігання батарейок від 1, 5 до 3 років. Зате їх відрізняє надзвичайно низька ціна. Ще є один тип батарейок, який часто відносять до сольових. Це так називаетмие хлоридні або цинк-хлоридні елементи. Від звичайних сольових вони відрізняються тільки тим, що до складу їх електроліту доданий хлористий цинк. Такі елементи мають трохи більшим напруженням - 1, 6 В. Їх енергетичні показники приблизно в 1, 5 рази вище, вони мають більш широкий температурний діапазон нормальної роботи, менший саморозряд і кращу герметичність. Крім того, вони здатні працювати при великих токах саморазряда. Сольові батарейки мають одну цікаву особливість: при перерві в роботі вони здатні частково відновлювати енергетичні характеристики. Це пов'язано з тим, що у спокійному стані відбувається вирівнювання локальних неоднорідностей в електроліті, що виникають в процесі розряду за рахунок поліпшеної технології цинк-хлоридні коштують трохи дорожче своїх "сольових" побратимів. Сольові батарейки (як елементи Ле Кланше, так і цинк-хлоридні) чудово підійдуть для роботи в пристроях з низьким і середнім споживанням струму. Це пов'язано з високою економічною ефективністю роботи, тобто тривалістю роботи елемента, поділеної на його ціну. А оскільки при низькому споживанні струму міняти комплекти часто не доведеться, то і мороки з ними не буде. Для прикладу їх можна використовувати в годинах, пультах дистанційного управління, сигналізації, дитячих іграшках, радіоприймачах. Безперечним лідером в секторі сольових батарейок є компанія Sanyo. Причому батарейки цієї фірми лідирують як по тривалості роботи, так і за ефективністю. Далі слідують GP, Toshiba і Maxell.
Криві заряду аккумуляторовПоданний заряд (в% від ємності)
Напруга (В) Найпоширеніша серія - нікель-кадмієві. Це пояснюється перш за все низькою ціною. Однак, як видно, це технологія себе вже зжила, і зараз відбувається активний перехід на інші типи акумуляторів. Відразу після зарядки нікель-кадмієві акумулятори можуть мати напругу аж до 1, 4 В, але досить швидко воно падає і доходить до стаціонарних 1, 2 В. Такі елементи живлення здатні витримувати 1000 циклів заряд-розряд, але тільки при правильному режимі заряду.