Podstawy
Akumulatory
A
k
u
m
u
l
a
t
o
r
y
Akumulatory
A
k
u
m
u
l
a
t
o
r
y
w praktyce elektronika
w
p
r
a
k
t
y
c
e
e
l
e
k
t
r
o
n
i
k
a
w praktyce elektronika
w
p
r
a
k
t
y
c
e
e
l
e
k
t
r
o
n
i
k
a
Akumulatory kwasowo-ołowiowe
część 3
c
z
ę
ś
ć
3
część 3
c
z
ę
ś
ć
3
Akumulatory kwasowe można ładować mulatora, bo napięcie szybko dochodzi do czas do pełnego naładowania będzie z ko-
prądem o dowolnej wartości w zakresie ustawionej granicy i prąd spada do bezpiecz- nieczności długi (nawet ponad 20 godzin).
0,1C...0,3C, a sygnałem pełnego naładowa- nej wartości. Zdecydowanie lepszy jest sposób z wcze-
nia będzie napięcie ogniwa równe 2,4...2,5V, Sposób jest bardzo dobry, skuteczny śniejszego rysunku 8, bo przez większość
co dla akumulatora 12-woltowego daje i szybki, jednak wymaga stabilizatora o regu- czasu ładowania prąd ma dużą wartość i czas
14,4...15,0V, a dla 6-woltowego: 7,2...7,5V. lowanym napięciu wyjściowym z ograniczni- ładowania jest w miarę krótki (kilka godzin).
W praktyce wystarczy zastosować stabili- kiem prądowym. Sygnałem zakończenia ła- Nie trzeba do tego wcale fabrycznego zasila-
zator o napięciu wyjściowym 15V (14,4.... dowania będzie spadek prądu poniżej warto- cza z ograniczeniem prądowym  rolę ogra-
15V) z ogranicznikiem prądowym. Ideę ilu- ści 0,03C  wystarczy w szereg z akumulato- nicznika prądu może z powodzeniem pełnić
struje w uproszczeniu rysunek 8. Na począt- rem włączyć amperomierz. rezystor o dobranej wartości i mocy umie-
ku ładowania, gdy akumulator jest prawie W zasadzie można byłoby wykorzystać szczony  przed stabilizatorem. Idea pokaza-
pusty, prąd ładowania jest maksymalny i wy- dowolny zasilacz regulowany o znacznej wy- na jest na rysunku 12.
nosi 0,25C (0,1...0,3C). Napięcie na akumu- dajności prądowej bez ogranicznika prądo-
latorze jest niższe od ustalonego 14,7V. wego, a za to z rezystorem ograniczającym
Z czasem napięcie wzrasta do tej wartości prąd (na początku ładowania, przy rozłado-
i jednocześnie prąd ładowania zmniejsza się wanym akumulatorze) do wartości
poniżej 0,25C, bo akumulator  nie chce już 0,25...0,3C według rysunku 10. W praktyce
tyle prądu. W związku ze wzrostem napięcia wartość takiego rezystora będzie mała, nawet
akumulatora, prąd samoczynnie stopniowo rzędu ułamka oma, zależnie od pojemności
zmaleje do znikomej wartości. Przebiegi prą- akumulatora. Jeśli rezystor Rx ograniczy Rys. 12
du i napięcia przy ładowaniu prądem prąd do wartości 0,25C na początku ładowa-
0,25C będą wyglądać jak na rysunku 9. Li- nia, gdy napięcie akumulatora wynosi około We wszystkich przypadkach z rysunków
nie ciągłe dotyczą ładowania akumulatora 12V, to podczas ładowania prąd będzie syste- 8...12 nie ma obawy przeładowania, byle tyl-
rozładowanego, linie przerywane  akumula- matycznie malał, jak pokazuje rysunek 11. ko stabilizator był tak ustawiony, żeby koń-
tora, w którym pozostało jeszcze 50% ładun- Sposób z zasilaczem i rezystorem według ry- cowe napięcie akumulatora nie przekroczyło
ku. Jak widać, nie można przeładować aku- sunku 11 nie jest jednak optymalny Ze 15V. Nie są tu konieczne żadne układy czaso-
względu na stopniowe zmniejszanie prądu we czy sygnalizatory  dzięki obecności sta-
bilizatora układ sam kończy ładowanie, stop-
niowo zmniejszając prąd. Zmniejszenie prą-
du (do wartości poniżej 0,02...0,05C) jest też
sygnałem pełnego naładowania.
Opisaną zasadę ładowania akumulatorów
prądem o wartości do 0,2...0,3C do napięcia
Rys. 8 2,4...2,5V/ogniwo (14,4...15V dla akumula-
tora 12-woltowego) można zrealizować sa-
Rys. 9 Rys. 10 modzielnie na wiele różnych sposobów.
Trzeba tylko zwrócić uwagę, żeby po zaniku
Rys. 11 napięcia sieci akumulator nie został rozłado-
wany przez stabilizator. W każdym wypadku
trzeba zadbać, by nie przekroczyć maksymal-
nego prądu ładowania (pustego) akumulatora
wynoszącego liczbowo około 0,3 jego po-
jemności (0,3C). Trzeba uwzględnić dodat-
kowe czynniki: zależnie od prądu maksymal-
nego stabilizator i tranzystor regulacyjny na-
leży wyposażyć w stosowny radiator. Prakty-
ka pokazuje, że jednym z istotnych proble-
mów jest ochrona ładowarki przed zwarciem.
Elektronika dla Wszystkich
Paz
dziernik 2002
62
Podstawy
Przy zwarciu zacisków, w elementach łado- chętnie przewodzi prąd. Taki zupełnie rozła- (2,45ą 0,05V/ogniwo)
warki wydzielą się nadmierne ilości ciepła. dowany akumulator podłączony do z
ródła do trybu buforowego 13,5...13,8V
Jeszcze groz
niejsze bywa odwrotne podłą- napięcia będzie się ładował znikomym prą- (2,275ą 0,025V/ogniwo).
czenie akumulatora, powodujące przepływ dem o wartości... pojedynczych mikroampe-
ogromnego prądu z akumulatora przez obwo- rów. Nie znaczy to wcale, że akumulator jest Dla dociekliwych
dy wyjściowe ładowarki. Zwykle kończy się nieodwracalnie uszkodzony. Trzeba go po- W publikacjach można znalez
ć wskazówki,
to jej uszkodzeniem. zostawić pod napięciem na dłuższy czas, na- że napięcie pracy buforowej i końcowe napię-
Warto zwrócić uwagę, że pokazane ukła- wet kilku dni. Jeśli to możliwe, warto cie ładowania jednego ogniwa w trybie cy-
dy ładują akumulator prądem stałym, a nie zwiększyć napięcie na akumulatorze nawet klicznym przy wzroście temperatury powinno
impulsowym. Nie powinno się więc ich na- dwukrotnie, włączając w szereg rezystor się zmniejszać ze współczynnikiem
zywać prostownikami, a raczej ładowarkami. ograniczający (np. 220&! 1W albo 47&! 5W). -3...-4 miliwoltów na stopień Celsjusza. Inne
Problem, czy ładować prądem stałym, czy W znacznej części akumulatorów po pew- z
ródła podają, że dla akumulatora 12V współ-
pulsującym, od dawna zaprząta uwagę użyt- nym czasie prąd zacznie narastać i akumula- czynnik ten powinien wynosić  10mV/oC.
kowników. W literaturze, zwłaszcza amator- tor zacznie się zachowywać normalnie, o ile Materiały firmowe podają wartość -3...-
skiej, pojawiło się mnóstwo publikacji o  cu- nie został wcześniej kompletnie uszkodzo- 5mV/K odnoszącą się dla jednego ogniwa, co
downych sposobach ładowania impulsowe- ny. Niektóre głęboko rozładowane akumula- dla akumulatora 12V da -18...-30mV/K, czyli
go różnych akumulatorów. Tymczasem nie- tory kwasowe, pozostające całe miesiące znacznie większą niż wspominane  10mV/K.
którzy producenci zdecydowanie zalecają ła- bez napięcia, dają się w ten najprostszy spo- Jednocześnie materiały producentów aku-
dowanie prądem stałym z zawartością tętnień sób z powodzeniem reanimować i pomimo mulatorów zawierają niedwuznaczne stwier-
poniżej 10%! Przy prawidłowej eksploatacji zmniejszonej pojemności mogą być jeszcze dzenia, że przy eksploatacji akumulatora
na pewno dobry jest prąd stały. długo wykorzystane. Inne mają zwarte nie- w warunkach domowych, np. w centralce
Dociekliwi eksperymentatorzy mogą które cele albo odwrotnie, w ogóle nie chcą alarmowej czy UPS-ie, nie ma potrzeby
stwierdzić, że w praktyce sytuacja nie zawsze  ruszyć nawet przy kilkudniowym podłą- wprowadzania obwodów kompensacji tem-
jest aż tak klarowna, jak w przedstawionym czeniu do ładowarki. Napięcia ładowania peratury. Średnia temperatura w ciągu roku
opisie. Jeśli ktoś chce eksperymentować ze i rozładowania różnych tak reanimowanych wynosi nieco ponad 20oC. Wystarczy usta-
starymi, zasiarczonymi czy głęboko rozłado- akumulatorów mogą nie do końca odpowia- wić niezmienne napięcie pracy buforowej.
wanymi akumulatorami kwasowymi, może dać podanym wskazówkom. Wtedy infor- Zalecana wartość to 2,275V/ogniwo, w żad-
wykorzystać sposoby impulsowe, w tym ta- macje z artykułu należy potraktować jako nym wypadku nie więcej niż 2,5V/ogni-
kie, że przez chwilę akumulator jest ładowany, wytyczne, a warunki ładowania i napięcia wo (ma to być rzeczywiste napięcie akumu-
a póz
niej przez następną chwilę nieco rozłado- końcowe danego egzemplarza dobrać do- latora, a nie napięcie wyjściowe zasilacza bez
wany. Profesjonaliści traktują takie akumula- świadczalnie. obciążenia, które może być nieco inne).
tory jako nieprzydatne, niespełniające warun- Przy wszelkich eksperymentach z akumu- Jedynie gdyby akumulator miał pracować
ków, natomiast hobbyści często mają do czy- latorami kwasowymi należy przestrzegać w trudnych warunkach, w temperaturach wy-
nienia właśnie z takimi egzemplarzami, gdzie podstawowych reguł: Prąd ładowania nie po- kraczających poza zakres +5...+40o należy
właściwie każdy przypadek jest inny. winien przekraczać 0,3C. W nowych akumu- uzależnić napięcie ładowania od temperatury,
Gdy akumulator kwasowy jest rozłado- latorach na koniec cyklu ładowania napięcie stosownie do zaleceń producenta.
wany całkowicie (do zera), elektrolitem jest powinno wynosić:
czysta, destylowana woda, która bardzo nie- dla trybu cyklicznego 14,4...15V Jerzy Częstochowski
Elektronika dla Wszystkich
Paz
dziernik 2002
63