Regeln zum Laden alkalischer Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrat-Batterien. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen
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Versiegelte alkalische Nickel-Cadmium- (NiCd) und Nickel-Metallhydrat- (NiMH) Batterien werden zunehmend nicht nur in Industriegeräten, sondern auch in Haushaltsgeräten eingesetzt und ersetzen AA- und AAA-Batterien. Aber diese Batterien werden, wie alle anderen auch, mit der Zeit leer und müssen aufgeladen werden. Zum Aufladen muss, wie in der Bedienungsanleitung und auf der Beschriftung der Batterien selbst empfohlen, 0,1 bis 12 Stunden lang ein Strom Ist = 16 mA vom Zahlenwert der Nennkapazität C durch sie geleitet werden.
Was aber tun, wenn es kein geeignetes elektronisches Ladegerät oder „intelligentes“ elektronisches Ladegerät gibt und das vorhandene einfache transformatorlose Ladegerät einen anderen Ladestrom als die Batterieleistung hat? Es ist unwahrscheinlich, dass die Ladezeit genau geschätzt werden kann. Und wenn Sie es mit dem Auge feststellen, dann ist die Leistungsfähigkeit der Batterien eingeschränkt, wenn die Batterie nicht vollständig geladen ist, und wenn sie überladen ist, verringert sich die Lebensdauer und es ist sogar eine Explosion möglich!
Daher wird bei Verwendung eines nicht originalen Ladegeräts, dessen Ladestrom Iz vom Standardladegerät (0,1 C) abweicht, vorgeschlagen, die Ladezeit tz nach einer speziellen Formel zu ermitteln. Bei der Ableitung wurden folgende wesentliche Punkte zugrunde gelegt:
1. Die Ladezeit tз (Stunde) ist umgekehrt proportional zum Ladestrom I (A oder mA) und direkt proportional zur Batteriekapazität C (Ah oder mAh).
2. Der Ladestrom sollte nicht größer sein als der für das „Schnellladen“ Ib zulässige Wert. Wenn es nicht angegeben ist, ist es gleich 0,25 des numerischen Werts der Kapazität. (Vor der Verwendung des vorhandenen Ladegeräts ist es notwendig, den „de facto“-Strom zu messen – er kann von den Nennwerten abweichen.)
3. Bei der Wartung der Batterie fließt der Hauptteil des Stroms direkt zum Laden – elektrochemische Prozesse, und der andere Teil wird für Hilfsarbeiten und damit verbundene Phänomene aufgewendet: Ionenbewegung, Erwärmung und andere Verluste.
Daraus folgt, dass die theoretische „ideale“ Ladezeit durch die Formel ermittelt werden kann:
ts=C/I (1).
Unter Berücksichtigung der Verluste führen wir den Korrekturfaktor K ein
ts=K*C/I (2),
wobei K = 1,2 bei „Schnellladung“ (Ib = 0,25 C) und K = 1,4 - 1,6 bei Standard (Ist = 0,1 C). Diese Korrekturfaktorwerte werden aus den Eigenschaften der meisten Batterien abgeleitet.
Formel (2) selbst ist bereits recht genau und für die praktische Anwendung akzeptabel. Aber die Werte von K können verfeinert werden.
Wir drücken K durch eine lineare Abhängigkeit vom Typ y = ax + b (3) aus.
Dann nimmt die allgemeine Formel die Form an:
tz \u4d (C / I.a + b) * C / I (XNUMX).
Wenn man die Kapazität und die empfohlenen Ladestromwerte für Standard- und „Schnellladung“ sowie die entsprechenden Ladezeiten kennt, ist es möglich, die Koeffizienten a und b für eine bestimmte Batterie zu berechnen.
Beispiel: Wir haben einen Nickel-Cadmium-Akku mit einer Kapazität von 300 mAh, bei einem Standardstrom von 30 mA beträgt die Zeit tz = 16 Stunden, bei „Schnellladung“: 16 = 75 mA und tz = 5 Stunden.
Wenn wir diese Daten in Formel (4) einsetzen, erhalten wir zwei lineare Gleichungen mit zwei Unbekannten. Nach Lösung des Systems erhalten wir:
Zeitfaktor a = 17,15 h,
dimensionsloser Koeffizient b = 1,017.
Wenn Sie diese Koeffizienten kennen, können Sie mithilfe der Formel (4) ganz einfach die Ladezeit aller Batterien mit einem bestimmten Ladegerät berechnen.
Wenn der verfügbare Ladestrom beispielsweise 50 mA (0,17 C) beträgt, beträgt die geschätzte Ladezeit 8,2 Stunden (8 Stunden 12 Minuten).
Für den praktischen Gebrauch finden Sie unten eine Tabelle zur Auswahl der Koeffizienten a und b in Abhängigkeit von der auf der Batterie angegebenen Standardladezeit.
Notiz. Die Ladezeit sollte 20 - 24 Stunden nicht überschreiten.
Bei niedrigem Is, wenn der Wert von ts in Dutzenden von Stunden gemessen wird, ist es wahrscheinlich besser, eine einzige vereinfachte Formel zu verwenden
tz=tz.cm.C/10 Iz
Autor: A. Ignatjew
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