Как заряжать Ni-Cd аккумуляторы, зарядные устройства, параметры

Плюсы и минусы Ni-Cd аккумулятора

Этот вид элементов питания имеет следующие положительные характеристики:

• большой срок эксплуатации и число циклов заряда-разряда;
• продолжительный срок службы и хранения;
• возможность быстрой зарядки;
• способность выдерживать большие нагрузки и низкие температуры;
• сохранение работоспособности в самых неблагоприятных условиях эксплуатации;
• невысокая стоимость;
• возможность хранить эти батареи в разряженном состоянии до 5 лет;
• средняя устойчивость к перезаряду.

В то же время, никель кадмиевые источники питания имеют ряд недостатков:

• наличие эффекта памяти, проявляющийся в потере емкости при зарядке АКБ, не дожидаясь полного разряда;
• необходимость профилактических работ (несколько циклов заряда-разряда) по набору полной емкости;
• полное восстановление АКБ после долговременного хранения требует трех-четырех циклов полного заряда-разряда;
• большой саморазряд (около 10% в первый месяц хранения), приводящий к практически полному разряду батареи за год хранения;
• невысокая энергетическая плотность по сравнению с другими элементами питания;
• высокая токсичность кадмия, из-за которой они запрещены в ряде стран, в том числе в ЕС, необходимость проводить утилизацию таких АКБ на специальном оборудовании;
• больший вес по сравнению с современными батареями.

Устройство и принцип работы

Ni-Mh накопители принадлежат к группе щелочных, роль положительного элемента в них играет водородный металл-гидридный электрод, а за катод отвечает оксид никеля. В качестве электролита идёт щёлочь KOH. По конструкции, Ni-Mh идентичны своим предшественникам, никель-кадмиевым накопителям энергии, а по происходящим в них процессам, они схожи с никель-водородными структурами. Однако Ni-Mh обыгрывают перечисленных оппонентов по удельной энергоёмкости.

Положительный электрод может брать большой объём водорода. В среднем, это значение превосходит объём электрода в тысячу раз. Чтобы достигнуть абсолютной стабилизации, разработчики внедряют в сплав литий либо латан.

Материал катодов Ni-Mh накопителей, обеспечивает качественный заряд между «+» и «-» электродами. Самый продолжительный срок службы и самый высокий показатель ёмкости обеспечивают пеноникелевые, а также металловойлочные катоды.

Конструкция батареи может отличаться, однако чаще всего, это рулонообразные анод и катод разделённые сепаратором. Встречаются вариации, в которых пластины выстроены поочерёдно и переложены сепаратором. Также в конструкции присутствует предохранительный клапан, активирующийся при опасном увеличении давления (до 2-4 МПа) внутри накопителя.

Плюсы и минусы никель-кадмиевых аккумуляторов (Ni-Cd)

В заключение кратко напомним преимущества и недостатки никель кадмиевых аккумуляторов.

Плюсы Ni-Cd аккумуляторов

• Большое число циклов заряд-разряд (больше 1000);
• Длительной срок хранения вне зависимости от степени заряженности;
• Быстрый и простой способ заряда;
• Выдерживают серьёзную нагрузку;
• Есть возможность работы при низких температурах;
• Хорошо подходят для жестких условий эксплуатации;
• Сохраняют ёмкость при низких температурах;
• Стоят недорого.

Минусы Ni-Cd аккумуляторов

• Эффект памяти и необходимость работ по его устранению;
• Достаточно высокая степень саморазряда;
• Низкая энергетическая плотность по сравнению с другими типами аккумуляторных батарей;
• Токсичность материалов. Особенно это касается кадмия. В ряде стран запрещено производство и использование таких батарей. Требуется специальное оборудование и технология для их утилизации.

Электрохимия

Полностью заряженный никель-кадмиевый элемент содержит:

• никеля (III) , оксид-гидроксид положительный электрод пластины
• кадмия отрицательного электрода пластины
• сепаратор , и
• щелочной электролит ( гидроксид калия ).

Ni-Cd батареи обычно имеют металлический корпус с уплотнительной пластиной, снабженный самоуплотняющимся предохранительным клапаном . Пластины положительного и отрицательного электрода, изолированные друг от друга сепаратором, свернуты по спирали внутри корпуса. Это известно как конструкция с желеобразным валиком и позволяет никель-кадмиевым элементам обеспечивать гораздо более высокий максимальный ток, чем щелочные элементы аналогичного размера. Щелочные элементы имеют каркасную конструкцию, в которой корпус элемента заполнен электролитом и содержит графитовый стержень, который действует как положительный электрод. Поскольку относительно небольшая площадь электрода находится в контакте с электролитом (в отличие от конструкции с желейным валиком), внутреннее сопротивление для щелочного элемента эквивалентного размера выше, что ограничивает максимальный ток, который может подаваться.

В химических реакциях на электроде кадмия во время разряда являются:

Cd+2ОЧАС-→Cd(ОЧАС)2+2е-{\ Displaystyle \ mathrm {Cd + 2OH ^ {-} \ rightarrow Cd (OH) _ {2} + 2e ^ {-}}}

На электроде из оксида никеля протекают следующие реакции:

2NяО(ОЧАС)+2ЧАС2О+2е-→2Nя(ОЧАС)2+2ОЧАС-{\ displaystyle \ mathrm {2NiO (OH) + 2H_ {2} O + 2e ^ {-} \ rightarrow 2Ni (OH) _ {2} + 2OH ^ {-}}}

Чистая реакция во время разряда

2NяО(ОЧАС)+Cd+2ЧАС2О→2Nя(ОЧАС)2+Cd(ОЧАС)2.{\ displaystyle \ mathrm {2NiO (OH) + Cd + 2H_ {2} O \ rightarrow 2Ni (OH) _ {2} + Cd (OH) _ {2}.}}

Во время перезарядки реакции идут справа налево. Щелочной электролит (обычно КОН) не расходуется в этой реакции, и поэтому его , в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, не является показателем его степени заряда.

Когда Юнгнер построил первые никель-кадмиевые батареи, он использовал оксид никеля в положительном электроде и материалы из железа и кадмия в отрицательном. Только позже стали использовать чистый металлический кадмий и гидроксид никеля . Примерно до 1960 г. химическая реакция не была полностью изучена. Было несколько предположений относительно продуктов реакции. Спор был окончательно разрешен с помощью инфракрасной спектроскопии , которая показала гидроксид кадмия и гидроксид никеля.

Другой исторически важный вариант основного Ni-Cd элемента — это добавление гидроксида лития к электролиту гидроксида калия. Считалось, что это продлит срок службы, сделав элемент более устойчивым к воздействию электрического тока. Никель-кадмиевые батареи в их современном виде в любом случае чрезвычайно устойчивы к неправильному использованию электричества, поэтому такая практика была прекращена.

Разрядные факторы влияния

На разряд модели влияют параметры:

• толщины, структуры, внутреннего сопротивления электродов;
• плотности сборки;
• сепараторного содержания;
• количества электролита;
• конструктивных форм.

Продолжительный разряд есть в больших по толщине прессованных электродах. Где постепенно снижается емкость (5-10%) с напряжением до 1.1 V. Если батарея работает в условиях средней интенсивности, там электрод тонкий, увеличивают размер количеством, отчего возрастает разрядный ток. В короткоразрядных аккумуляторах с металлокерамическими электродами малое внутреннее сопротивление.

Такая модель наделена высокими энергетическими показателями. Напряжение сохраняется 1.2 V до отработки 90% емкости. В цилиндрических элементах устанавливают рулонные электроды, они обладают длительным рабочим периодом, разряд зависит от перепадов температурных режимов. При замершем электролите он отсутствует.

Виды АКБ для шуруповертов и их особенности

В современных аккумуляторных шуруповертах и дрелях используются три типа батарей:

1. Никель-кадмиевые (NiCd, Ni-Cd).
2. Никель-металлогидридные (Ni-MH или NiMH).
3. Литий-ионные (Li-ion).

Рассмотрим особенности каждого из типов аккумуляторов подробно.

Никель-кадмиевые

Этот тип источников энергии, пожалуй, самый старый. Появились кадмиевые аккумуляторы в 70-х годах, и это был настоящий прорыв. По сравнению с кислотно-свинцовыми и щелочными батареями никелевые оказались намного компактнее при той же электрической емкости и имели умеренную цену.

Как и свинцово-кислотные, Ni-Cd элементы могут отдавать довольно большой ток в нагрузку и выдерживать до 1 000 циклов заряд/разряд. Причем такое количество циклов – всего лишь гарантия производителя. Фактически батарея продолжает служить и по достижении этой цифры.

Время зарядки Ni-Cd батареи в среднем составляет 6-8 часов, что, к сожалению, многовато, но все же меньше, чем у его кислотных и щелочных собратьев. Отличаются никелевые АКБ и своей «морозоустойчивостью» – они отлично работают при температурах до -20 градусов Цельсия. Дополнительно кадмиевая технология допускает глубокую разрядку, а срок службы батареи зависит в основном от количества циклов заряд/разряд. Храниться же такая батарейка может долго – до 7-8 лет.

Но есть у этого типа аккумуляторов и недостатки, причем существенные. Один из них – большой саморазряд, который может достигать 10% в месяц. Таким образом, если шуруповерт пролежал без дела, скажем, полгода, то перед использованием его придется зарядить.

Еще один недостаток – так называемый «эффект памяти». Если батарею постоянно подзаряжать, не разряжая в ноль, то она «запомнит», до какого уровня ее разряжали и по достижении этого порога просто откажется работать, “сказав”, что разряжена. Именно поэтому аккумуляторы данного типа нужно периодически «гонять» – полностью разряжать и тут же заряжать до 100%.

Никель-металлогидридные

Этот тип аккумуляторов появился чуть позже – в начале 90-х годов прошлого века. Ni-MH элементы обладают сходными с кадмиевыми характеристиками, но эффект памяти проявляется у них намного слабее (но все же проявляется) и, главное, в таких аккумуляторах отсутствует кадмий.

Ni-MH батарея аккумуляторов для шуруповерта

Никель-металлогидридная батарея способна отдавать приличный ток, хорошо работает на морозе, а ее саморазряд составляет те же 7-10% в месяц. Что касается стоимости, аккумуляторы этого типа несколько дороже кадмиевых, количество же циклов заряд/разряд, от которого зависит срок службы, составляет всего 300-500 раз, что является существенным минусом. Срок хранения таких элементов – 6-7 лет. Соотношение габариты/емкость, как и время заряда – до 8 часов, сходны с кадмиевыми. Металлогидридные элементы, как и кадмиевые, хорошо переносят глубокий разряд.

Литий-ионные

Li-Ion технология на сегодняшний день является передовой. Литиевые элементы намного компактнее и легче предыдущих при той же электрической емкости и, что очень удобно, могут заряжаться повышенным током. При этом время полной зарядки литий-ионных АКБ может быть сокращено до 1-2 часов.

Li-Ion батарея аккумуляторов для шуруповерта

Большим преимуществом батареек этого типа является и практически полное отсутствие эффекта памяти – инструмент можно подзаряжать когда угодно и до любого уровня. Саморазряд Li-Ion батарейки относительно невелик и составляет примерно 2-3% емкости в месяц.

Что касается недостатков, то до относительно недавнего времени это были высокие степени пожаро- и взрывоопасности. При неправильной эксплуатации батарея могла загореться, а то и взорваться. Причем горящий элемент практически невозможно потушить водой – это только усиливает горение.

Еще один серьезный недостаток элементов этого типа – они не терпят глубокого разряда и перезаряда. В первом случае АКБ тут же выходит из строя, во втором – может загореться. Но эту проблему тоже легко решили все тем же контроллером, который отключает элемент питания от нагрузки при критическом разряде и от зарядного устройства, если АКБ зарядилась.

Обычный ресурс Li-Ion батареек составляет 600 циклов заряд/разряд, но он также сильно зависит и от «возраста». Храниться литий-ионная АКБ может не более 2-3 лет независимо от того, работает она или просто лежит в столе.

Выбирая инструмент с такими элементами питания, следует учитывать, что они будут плохо вести себя на морозе (сильное снижение емкости, которая, впрочем, восстановится в тепле). В дополнение они не смогут отдать большой ток при любой температуре, а значит, не обеспечат большой крутящий момент, необходимый для работы с плотными материалами. И стоимость Li-Ion элементов намного выше, чем у никелевых собратьев.

Разновидности аккумуляторов для шуруповёрта

Прежде чем приступать к ремонту, необходимо произвести диагностику, а для этого, узнать какие виды аккумуляторных батарей используются в шуруповёртах. Такие знания помогут быстро определить тип источника питания, соответственно, выбрать правильный подход.

Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевый аккумулятор – популярный источник питания для шуруповёртов различной мощности. Основное его преимущество – низкая цена, поэтому такие АКБ получили широкое применение: от ручного инструмента до электрокаров, перевозящих большие грузы. Интересный факт, что даже в троллейбусах установлены никель-кадмиевые источники питания.

Преимущества:

При правильной эксплуатации обладают продолжительным сроком эксплуатации и большим количеством циклов заряд/разряд. Могут длительное время находиться в режиме хранения

Важно знать, что никель-кадмиевые батареи можно хранить только разряженными. Низкая температура окружающей среды не влияет на долговечность

Доступны по своей ценовой политике.. Недостатки:

Недостатки:

• При неправильной эксплуатации повышается ток саморазряда.
• Не рекомендуется вскрывать батареи – никель и кадмий являются токсичными и очень вредными для человеческого организма элементами.

Ремонт никель-кадмиевого аккумулятора шуруповерта можно произвести своими руками.

Никель-металлогидридные батареи

Ремонт аккумулятора шуруповерта с никель-металлогидридными элементами невозможен.

Преимущества:

• Большая ёмкость. Такие источники питания способны на 20% дольше проработать за один цикл, чем никель-кадмиевые аккумуляторы.
• Длительный эксплуатационный срок. При правильном обращении – не менее 300 циклов заряд/разряд.
• Не требуют полной разрядки.

Недостатки:

• Восстановление никель-металлогидридных источников питания невозможно, только замена.
• Высокая ценовая политика.
• Невосприимчивость к низкой температуре окружающей среды.

Никель-металлогидридный элемент, что может быть очень важным для некоторых пользователей, является экологически чистым. Но всё равно не следует забывать про правильную утилизацию отработавших источников питания.

Литий-ионные батареи

Замена аккумуляторов в шуруповёрте, если они литий-ионного типа, происходит в течение нескольких минут. Но ремонту такие источники питания, как и никель-металлогидридные АКБ, не поддаются.

Преимущества:

• Самое большее количество циклов заряд/разряд среди остальных аккумуляторных батарей.
• Высокая ёмкость.
• Меньший вес, соответственно, большее удобство при обращении с электроинструментом.

Недостатки:

• Высокая ценовая политика. Не всегда актуально покупать новую литий-ионную батарею – выгоднее приобрести электроинструмент в сборе.
• При неправильном хранении и без дозаряда быстро приходят в негодность.

Литий-ионные стали самыми популярными источниками питания для электрокаров.

Работы по ремонту аккумулятора шуруповерта

Итак, в ходе проверок были выявлены неработающие элементы питания. Что делать в этом случае? Выхода два — попытка «реанимации» элементов или простая замена неработающих «банок».

«Реанимация» накопительных элементов

Сразу стоит оговориться, пытаться «реанимировать» ионные батареи бесполезно. Эффекта памяти у такого вида батарей быть не может, а следовательно, причина выхода их из строя кроется в разложении лития. Но вначале стоит выяснить — возможно, несправна схема управления. Здесь можно использовать два метода.

1. Следует поменять схему управление. Если батареи заработали, значит, нужно ремонтировать саму схему.
2. На элемент питания с помощью регулируемого зарядного устройства подается напряжение 4 В с током примерно в 200 мА. Рост напряжения на «банке» до 3.6 В говорит об исправности элемента и, значит, в неисправности виновата либо схема управления, либо другой элемент питания.

Для «реанимации» батареи аккумулятора шуруповерта применяют два способа:

1. Восстановление работоспособности «банок» методом сжатия или уплотнения.
2. Подача в накопительный элемент большого напряжения и тока. При этом удастся, хотя и не полностью устранить потерянную емкость и избавиться от «эффекта памяти».

Однако, эти методы не могут полностью решить проблему выхода из строя батарей. Они лишь отсрочат неизбежное. Рано или поздно, но менять банки придется все равно.

Замена «банок» в аккумуляторе шуруповерта

Для проведения ремонта необходимы новые элементы питания. В настоящее время их легко можно приобрести либо в специализированных магазинах, либо заказать в интернете. Стоимость по карману любому. К примеру, цена никель-кадмиевой батареи емкостью в 2000 мА/ч составит около 1000 рублей. Покупая новую «банку», следует проследить, чтобы параметры емкости и габаритов совпадали с заменяемыми элементами.

Сама задача проста. Хорошо если имеется опыт в пайке. В соединении элементов обрезается неисправная батарея, на ее место ставится исправная, затем производится пайка. Как видно, ничего сложного.

Однако, при этом следует учесть несколько важных нюансов:

• паять нужно быстро, чтобы не нагрелись «банки» — это может отразиться на их работоспособности;
• для соединения элементов лучше использовать родные пластины, либо медные, но тех же размеров;
• присоединяя новый элемент к старому не перепутайте плюс с минусом. При последовательном соединении минус от предыдущей батареи идет на плюс новой батареи.

После пайки, следует провести заряд-разрядный цикл, а затем измерить напряжение на «банках». Оно должно быть около 1.3 В.

Устройство никель-кадмиевых аккумуляторов (Ni-Cd)

Конструкция Ni-Cd аккумуляторов

Конструктивно никель-кадмиевый аккумулятор представляет собой положительный и отрицательный электрод, разделенные сепаратором. Они погружены в щелочной электролит и все это закрыто в герметичном металлическом корпусе. Положительный электрод имеет в своем составе NiOOH (оксид-гидроксид никеля). В составе отрицательного присутствует кадмий (Cd) в компаунде. В роли электролита выступает раствор KOH (гидроксид калия). Это сильная щелочь, не имеющая запаха. Преимущества KOH в том, что вещество не взрывоопасное и не пожароопасное. Массовая доля KOH в электролите по ГОСТ Р 50711-94 должна составлять не меньше 85 процентов в твердом и не меньше 45 процентов в жидком виде.

Чтобы увеличить площадь поверхности электродов, их выпускают из фольги малой толщины. Сепаратор между электродами делается из нетканого материала, который не взаимодействует со щелочью. Сам электролит в процессе реакции не расходуется.

На изображении ниже можно посмотреть основные элементы щелочного никель кадмиевого аккумулятора серии KL.

Конструкция никель-кадмиевого аккумулятора

Электрод представляет собой ламели, расположенные горизонтально. В них находится активное вещество в перфорированной ленте из стали. Ребро дает жесткость электрода и обеспечивает перетекание тока на контактную планку. Электроды разной полярности разделяются рамочным сепаратором, который не препятствует свободной циркуляции электролита.

Процессы на положительном электроде

Основные электрохимические реакции, протекающие на положительном электроде никель-кадмиевой аккумуляторной батареи, можно описать следующими формулами:

В процессе заряда

Ni(OH)₂ + OH— ⇒ NiOOH + H₂O + e—

В процессе разряда

NiOOH + H₂O + e— ⇒ Ni(OH)₂ + OH—

Оксид-гидроксид никеля (NiOOH) на положительном электроде может быть в двух вариантах:

• α- Ni(OH)₂;
• β-Ni(OH)₂.

Эти формы различаются по своей плотности и гидратации. Если батарея разряжена, то на положительном электроде есть обе эти формы гидроксида никеля. Когда Ni-Cd аккумулятор заряжается, то форма β-Ni(OH)₂ превращается в β-NiOOH. При этом кристаллическая решетка вещества несколько изменяется. На заключительной стадии зарядки происходит образование γ-NiOOH. Количество фаз β и γ гидроксида никеля будет зависеть от конкретных условий заряда.

Фаза γ интенсивно образуется при большой скорости зарядки или при перезаряде. В результате образования γ-NiOOH происходит коренная перестройка структуры оксидов. Для сравнения, плотность фазы β составляет 4,15, а фазы γ─3,85 гр./см3. По этой причине при перезаряде Ni-Cd аккумулятора происходит изменение объем активной массы положительного электрода. Электрохимические свойства β и γ также отличаются. Для формы γ-NiOOH заряд проходит менее эффективно и коэффициент использования по току в этом случае меньше формы β. Форма γ также имеет меньший разрядный потенциал и саморазряд в два раза меньший, чем для β.

Процессы на отрицательном электроде

На отрицательном электроде никель-кадмиевой батареи протекают следующие реакции:

При заряде

Cd(OH)₂ + 2e− ⇒ Cd + 2OH−

При разряде

Cd + 2OH− ⇒ Cd(OH)₂ + 2e−

Ёмкость кадмиевого электрода в никель-кадмиевых батареях превышает ёмкость положительного электрода примерно на 20─70 процентов. По этой причине считается, что потенциал отрицательного электрода при заряде-разряде, остается неизменным.

Замена

Если починить составные компоненты питания в АКБ не представляется возможным, то их надо заменить. Сделать это тоже можно своими руками. В этом нет ничего сложного

Главное – действовать аккуратно, осторожно и по инструкции. Старайтесь ничего не повредить в процессе. Конечно, можно купить новую батарейку и установить ее в шуруповерт (их характеризует взаимозаменяемость)

Можно провести замену поврежденной банки в самом АКБ

Конечно, можно купить новую батарейку и установить ее в шуруповерт (их характеризует взаимозаменяемость). Можно провести замену поврежденной банки в самом АКБ.

• Сперва уберите из цепочки устройства элемент питания, который перестал правильно функционировать. Если учесть тот факт, что они соединяются друг с другом специальными пластинками, встроенными при помощи точечной сварки, то лучше для этого пускать в ход бокорезы. Не забывайте оставлять в процессе хвостовик нормальной длины (не слишком короткий) на нормально функционирующей баночке, чтобы возможно было прикрепить его к новой детали питания.
• Новенькую деталь прикрепить при помощи паяльника на тот участок, где была старая дефектная баночка. Не забывайте следить за полярностью элементов. Положительный (+) вывод надо припаять к отрицательному (-) выводу и наоборот. Для этого нужно будет использовать паяльник, мощность которого составляет не меньше 40 Вт, а также кислоту для него. Если у вас не получилось оставить нужной длины пластинки, то допустимо соединить все баночки при помощи медного проводника.
• Теперь надо вернуть батарейку обратно в корпусную часть по такому же плану, по которому она находилась там еще до ремонтных работ.
• Далее надо сделать выравнивание заряда на всех баночках по отдельности. Делать это надо путем нескольких циклов разрядки и повторной зарядки устройства. Далее надо проверить потенциалы напряжения на каждом из имеющихся элементов, используя мультиметр. Они все должны держаться на едином уровне в 1,3В.

Если речь идет о ремонте блоков аккумуляторов с банками литий-ионного вида, то здесь действовать следует по аналогичной схеме. Однако есть один нюанс, который может немного затруднить задачу, – это отсоединение батарейки от платы. Тут поможет только один способ – замена пострадавшей банки.

Ni-Cd аккумуляторы – восстановление емкости

Для восстановления никель – кадмиевых аккумуляторов рулонного типа используются импульсные токи. При этом параметр тока превышает емкость в 10 и более раз, импульс составляет 2-4 секунды. Чтобы не повредить структуру элементов, необходимо следовать инструкции, соблюдать последовательность операций.

В первую очередь необходимо выявить в сборке элементы с нулевым зарядом. Эти элементы нужно выпаять и восстановить отдельно. Нет показаний на мультиметре, так как внутри банки произошел разрыв контакта корпуса с положительной обкладкой. Причина – отсутствие или недостаток влаги внутри корпуса. В таких аккумуляторах будет нужно восстановить водно-солевой баланс:

• корпус элемента освободить от упаковки полностью;
• просверлить отверстие в желобке и ввести в полость шприцом около 1 мл воды, медленно и постепенно, если вода не впитывается совсем, отбраковать ячейку;
• дать впитаться воде, сделать начальную подзарядку элемента импульсным током;
• каждый аккумулятор зарядить до 1,2 В, оставить на несколько дней.

Убедившись, что ячейки держит заряд, на корпусах нужно запаять отверстия. Собрать новую батарею, заменив отбракованные элементы.

Бывает, одного кубика воды недостаточно, емкость в элементе не до конца восстанавливается. Можно повторить операцию, пока отверстие открыто. Есть и другие способы реанимации батареи шуруповерта, но этот восстанавливает ячейки надолго.

Предлагаем посмотреть описанный метод на видео.

Где применяется

Разные источники питания нужны потребителям тока:

• приборам;
• инструментам;
• бытовой технике;
• оборудованию;
• аппаратуре.

Стандартная батарея сделает работоспособной:

• электродрель;
• шуруповерт;
• электробритву;
• игрушку;
• фонарь.

Элемент большего размера применяют в общественном транспорте:

• в троллейбусе, трамвае;
• на море и реке;
• в вертолете, самолете.

Благодаря длительного срока эксплуатации, превышающего 10 лет, тип аккумулятора ni cd все еще устанавливают в электронные приборы, несмотря на жесткие экологические требования и замену их на никель-металлогидридную и литий-ионную технологию.

Проверка аккумулятора шуруповерта

Для определения реальных основных параметров аккумулятора проводится проверка.

элементы аккумулятора могут изменить свою емкость

Проверку аккумулятора шуруповерта осуществляют при полной зарядке. Полная проверка проходит в несколько этапов.

Инструменты для проверки

Проверку электрического накопителя можно произвести при помощи:

• вольтметра постоянного напряжения на 15 В;
• амперметра и вольтметра постоянного тока;
• тестера;
• мультиметра.

Из инструментов следует обзавестись:

• плоскогубцами;
• отверткой;
• ножом;
• паяльником.

Первый этап проверки

Показания снимаются периодически

Так, спустя полчаса после начала зарядки значение напряжения будет 13 В. Если измерить еще через полчаса, то напряжение будет равно 13.5 В. Через 2 часа после начала зарядки напряжение уже будет около 14 В. Это говорит о том, что достигнут максимум. У полностью заряженного аккумулятора напряжение имеет значение равное 17 В.

Оценить качество накопителя можно, измерив ток во время процесса зарядки. Если аккумулятор в хорошем состоянии, то для него характерен устойчивый рост тока в 1 час в течение процесса зарядки. Прохождение значения тока отметки в 1 А говорит о нормальном функционировании накопителя.

некоторые элементы в аккумуляторе являются нерабочими

По результатам первой проверки можно составить начальное впечатление о работоспособности аккумуляторных элементов. Это поможет установить необходимость в разборке аккумулятора.

Проверка под нагрузкой

Для ответа на вопрос в течение какого времени разрядится аккумулятор следует произвести проверку накопителя под нагрузкой. Нагрузку нужно выбирать исходя из мощности накопителя. Если она неизвестна, то считается что мощность нагрузки равна половине произведения силы тока, который отдается аккумулятора при работе, на напряжение накопителя. Как правило, это значение принимается равным 35–40 Вт. Таким образом, в качестве нагрузки можно применить автомобильную фару (35 Вт) или воспользоваться спот-лампой на 12 В с такой же мощностью.

в аккумуляторе имеется поврежденный элемент

Проверка элементов питания накопителя

Итак, пусть окажется, что с помощью предварительных проверок было установлено наличие неисправных элементов в накопителе. Тогда необходимо разобрать аккумулятор и извлечь последовательно соединенные элементы питания — «банки». Как уже говорилось выше, аккумулятор состоит из 10–12 таких элементов с напряжением в 1.2 В.

После осмотра следует провести измерение напряжения каждой из «банок». Напряжение одного элемента не должно быть меньше 1.2 В. При проведении измерений аккумуляторные элементы следует отключать от соединений со всякого рода датчиками. Прибор для измерения подключается к полюсам батареи. «Банки» с пониженным напряжением подлежат замене. Если при простом измерении не было выявлено несправных элементов, следует померить «банки» под нагрузкой.

Проверка по величине сопротивления

Способность к нормальному функционированию каждой батареи можно проверить, сравнив «банки» по внутреннему сопротивлению. Определяется величина путем деления рабочих параметров напряжение на силу тока и вычетом сопротивления нагрузки.

В качестве нагрузки следует взять резистор сопротивлением в 10 Ом

Для лучшего понимания приведем примерные расчеты. Допустим, в ходе измерения под нагрузкой получены данные для одной «банки»: рабочее напряжение — 1.19 В и рабочая сила тока — 112 мА. Перед тем как произвести вычисление не забываем перевести значение силы тока из мА в А — 0.112 А. Производим соответствующие действия (1.19/0.112) — 10 = 0.63 Ом. Напомним, что вычитаемое в нашем выражении это сопротивление нагрузки резистора (10 Ом).

Проверка остальных параметров

Каждый вид аккумулятора обладает определенной величиной саморазряда.

Так, в течение месяца хранения:

• никель-кадмиевый аккумулятор может разрядиться на 20%;
• никель-металлогидридные — 30 %;
• литий-ионный накопитель — до 8 %.

Проверка элементов электропитания на наличие «эффекта памяти» осуществляется путем полной зарядки аккумулятора и полной его разрядки. Производят несколько циклов заряд-разрядки (3 или 4). Разрядку аккумулятора можно осуществлять при помощи лампы в 12 В. В ходе действий производят измерения остаточного рабочего напряжения и напряжения холостого хода. После многократного повторения циклов «эффект памяти» исчезнет.

Из истории создания

Первые щелочные Ni-Сd аккумуляторы появились еще в конце ХХ века. Их изобрел шведский ученый Вальдмар Юнгнер, в качестве положительного заряда использовав никель, а кадмий — в качестве отрицательного. Несмотря на очевидную пользу этого изобретения, по тем временам массовое производство таких батарей было весьма дорогостоящим и энергоемким. Поэтому было отложено на промежуток почти в 50 лет.

30-е годы прошлого столетия замечательны тем, что именно тогда была создана техника внедрения химически активных материалов пластин на пористый электрод, покрытый никелем. Массовое же производство Ni-Cd аккумуляторов началось после 50-х годов.

Отличие Ni-Cd от Li-Ion или Ni-Mh источников

Батареи с активными компонентами, включающими никель и кадмий, имеют ряд отличий от более современных литий-ионных и никель-металлогидридных источников электроэнергии:

• Ni-Cd элементы, в отличие от Li-Ion и Ni-Mh вариантов, имеют эффект памяти, обладают меньшей удельной емкостью при одинаковых размерах;
• NiCd источники более неприхотливы, сохраняют работоспособность при очень низких температурах, во много раз более устойчивы к перезаряду и сильному разряду;
• Li-Ion и Ni-Mh аккумуляторы стоят дороже, бояться перезаряда и сильного разряда, но имеют меньший саморазряд;
• срок эксплуатации и хранения Li-Ion аккумуляторов (2-3 года) в разы меньше, чем Ni Cd изделий (8-10 лет);
• никель-кадмиевые источники быстро теряют емкость при использовании в буферном режиме (например, в UPS). Хотя их можно после этого полностью восстановить путем глубокого разряда и заряда, лучше не использовать Ni Cd изделия в устройствах, где осуществляется их постоянная подзарядка;
• одинаковость режима заряда Ni-Cd и Ni-Mh батарей позволяет использовать одни и те же зарядные устройства, но при этом нужно учитывать тот факт, что у никель-кадмиевых АКБ более выражен эффект памяти.

Исходя из имеющихся отличий, нельзя сделать однозначный вывод о том, какие АКБ лучше, поскольку у всех элементов есть и сильные и слабые стороны.

Основные технические характеристики

Источники питания с кадмиевым электродом имеют следующие основные технические свойства:

• Минимальное значение разрядного напряжения 0,9 В.
• Значение нормального рабочего напряжения 1,2 В, при необходимости создания вольтажа 24 В и 12 В, одиночные элементы собирают в батареи при последовательном соединении.
• Напряжение ni cd аккумулятора при полном заряде 1,5 В.
• Диапазон рабочих температур от -50°С до +40°С, такие показатели выгодно выделяют данный тип источника питания в отличие от аналогов.
• В зависимости от условий эксплуатации достигается количество рабочих циклов до 2000.
• Самостоятельный разряд составляет 25% от начальной емкости.
• Удельная энергетическая емкость до 65 Вт*ч/кг.
• Срок службы nicd аккумуляторов составляет значение до 10 лет.

Похожие записи:

Руководство по правильной пайке труб из полипропилена Естественная вентиляция в частном доме Из какого материала и какую ванну лучше выбрать? обзор предложений на рынке сантехники Уклон в процентах (%, единицы уклона) → град (grad, общеупотребительные единицы) Холодная сварка для бензобака какая лучше? Какое напольное покрытие выбрать для кухни?