Чего ожидать всем нам через несколько лет, сложно предугадать, поскольку технический прогресс развивается невероятно быстро, шагая не семимильными шагами, а мчась с невероятной скоростью. В умах инженеров рождаются фантастические идеи, которые спустя небольшой промежуток времени становятся явью. Заряжать телефоны , исключив любые провода, в настоящее время вполне реально. Однако многие пользователи до сих пор не могут никак разобраться, как работает беспроводное зарядное устройство для телефона, считая, что такие манипуляции находятся в одном ряду с фантастическими деяниями.
Зарядить смартфон теперь можно и с помощью беспроводного устройства.
Если вам надоело распутывать шнуры каждый раз, когда возникает необходимость в зарядке вашего смартфона, значит, вам действительно полезно рассмотреть альтернативную разновидность передачи энергии. Чтобы осознанно подходить к такому процессу, исключив любые сомнения, полезно понимать, в чём заключается принцип непосредственной работы беспроводной зарядки.
Услышав впервые, что существует беспроводная зарядка для телефона , многие владельцы смартфонов начинают самостоятельно фантазировать, убеждая самих себя в том, что раздача энергии будет происходить на любом расстоянии. Конечно же, это невероятное заблуждение. Ни в коем случае нельзя беспроводное зарядное устройство для телефона сравнивать с Wi-Fi.
Пытаясь разобраться, как работает беспроводная зарядка, нелишним будет ознакомиться с дополнительной информацией, из которой станет понятно, что зарядка, исключающая применение проводов, является разновидностью магнитно-индукционной зарядки.
Если вы решились обзавестись беспроводной зарядкой, начать её активно использовать, вам совсем не помешает вникнуть в принцип работы беспроводной зарядки для телефона.
Технология беспроводной передачи энергии
Учёные находятся в активном поиске инновационных технологий, расширяющих возможности пользователей, ориентированных на постоянное применение современных гаджетов. В частности, современные исследователи готовы заявить, что электричество можно успешно раздавать, применяя лазер, звуковые волны и многие другие физические явления. Однако большинство таких технологий пока что находятся в стадии активной разработки.
Среди них имеется одна технология, которая уже в настоящий момент активно используется и с огромным успехом применяется в коммерческих целях. Именно передача электричества при помощи электромагнитной индукции легла в основу современных инновационных разработок, позволивших практически реализовать принцип беспроводной зарядки для телефона.
В любой технической сфере существуют определённые стандарты, учитывать которые важно при изобретении или совершенствовании устройств, направленных на поддержание работоспособности современных гаджетов.
Компанией Wireless Power Consortium был ещё семь лет назад разработан стандарт, ориентированный на передачу электричества беспроводным способом. Этот стандарт именуют китайским словом Qi.
Большинство производителей смартфонов не только активно приветствуют такой уникальный стандарт, ориентированный на зарядку гаджета без использования проводов, но и применяют стандарт Qi при производстве своей продукции.
По этой причине, находясь на автовокзалах, железнодорожных вокзалах, аэропортах экономически развитых стран мира, человек получает возможность заряжать свой смартфон , не обременяя себя поисками свободных розеток. В таких многолюдных местах устанавливают специальные зарядные станции, разрешая всем нуждающимся пользоваться беспроводной зарядкой.
Как работает зарядка без проводов
Если разобраться, как работает беспроводная зарядка для телефона, становится понятно, что для обеспечения контакта получающего и излучающего устройств их оснащают специальными индукционными катушками. Безусловно, как бы вы ни пытались подзарядить ваш мобильный телефон старого образца, находясь в непосредственной близости к такой раздающей станции, у вас ничего не получится, поскольку гаджет не был непосредственно оснащён производителем такими катушками.
Принцип действия беспроводной зарядки телефона заключается в образовании магнитного поля. В частности, после подключения зарядной станции к электросети индукционные катушки, находящиеся в ней, создают магнитное поле. Если в это магнитное поле попадает устройство, которое поддерживает стандарт Qi, оно начинает активно поглощать электромагнитные волны, а затем при помощи встроенной индукционной катушки преобразовывать их в энергию, обеспечивая уверенный процесс зарядки аккумуляторной батареи.
Немаловажно понимать, как пользоваться беспроводной зарядкой. Полагать, что можно заряжать смартфон, находясь на приличном расстоянии от зарядной станции, нельзя. Рекомендуется размещать разрядившийся гаджет на расстоянии, не превышающем пять сантиметров.
Даже если вы водрузите смартфон непосредственно на само беспроводное зарядное устройство, то коэффициент полезного действия такой зарядки будет составлять около 80%. Конечно, тот, кто привык получать максимум полезного из осуществляемых манипуляций, легко заметит, что зарядка телефона при помощи провода всё-таки имеет более высокое КПД.
Если провести практический эксперимент и вычислить, насколько отличается время зарядки при использовании традиционной и альтернативной зарядки, станет ясно, что для полной зарядки батареи при использовании беспроводных технологий, придётся рассчитывать на дополнительное время, составляющее около одного часа.
Качественные характеристики устройства
Если вы изучили вопрос, как пользоваться беспроводной зарядкой для телефона, совсем не мешает ещё ознакомиться с его преимуществами и недостатками, его влиянием на здоровье человека. Вооружившись такими знаниями, принимать окончательное решение будет гораздо проще.
Преимущества и недостатки
Главным преимуществом является то, что к самому смартфону не придётся вам больше подсоединять провода, которые часто теряются, перекручиваются, попадают в лапы домашних питомцев, поэтому серьёзно повреждаются.
К сожалению, полностью забыть о проводах всё-таки не получится. Провода исключаются только относительно смартфона, а вот само зарядное устройство всё равно подсоединяется к розетке при помощи проводов и электрической вилки.
Ещё одним недостатком, способным вызвать разочарование у приобретателя, является достаточная продолжительность зарядки мобильного устройства.
Если же вы решились приобрести такое инновационное устройство, придётся настроиться ещё и на то, что стоимость беспроводной зарядки в несколько раз выше, чем проводного аналога.
Влияние на здоровье
Каждый работающий механизм излучает электромагнитные волны . Современного человека, заботящегося о состоянии своего здоровья, волнует вопрос, насколько вредны такие излучения, исключается ли риск возникновения патологических изменений в организме при нахождении в непосредственной близости с работающим беспроводным зарядным устройством.
Тревога вполне понятна, поскольку в средствах массовой информации время от времени возникают статьи, в которых акцентируют внимание читателя на опасности, что провоцируют современные технические средства. Однако специалисты уверяют, что это не более чем мифы, поскольку опасность для здоровья человека полностью исключается.
ВАЖНО. Электромагнитные волны, участвующие в процессе беспроводной зарядки, сопровождаются низкой частотой, поэтому исключается какое-либо негативное воздействие на человека.
Такие же волны ежедневно проходят через человека, но при этом технический прогресс к этому не имеет никакого отношения. Точно такие волны по силе и частоте излучает солнце.
Кроме этого, важно понимать, что вряд ли кто-то станет постоянно стоять возле зарядного устройства на протяжении всего цикла его работы. По этой причине инженеры, врачи и прочие специалисты уверенно опровергают миф относительно вреда ЗУ для здоровья человека.
Разновидности беспроводных ЗУ
Ознакомившись с преимуществами и недостатками зарядных устройств, исключающих применение проводов, у многих пользователей возникает активное желание, невзирая на высокую стоимость, всё-таки стать его обладателем.
В настоящее время производители готовы предложить уже несколько вариантов таких устройств, поэтому перед осуществлением покупки, полезно разобраться в их отличительных особенностях, чтобы понять, какую модель можно по праву считать лучшей.
Популярные зарядки
Компания Самсунг, привыкшая удивлять потребителей , не обошла вниманием и вопрос создания беспроводного зарядного устройства. В качестве результата работы компании над такой технической проблемой выступает устройство Samsung Wireless Charging Pad.
Многие пользователи приветствуют его, поскольку оно позволяет осуществлять зарядку смартфона, который может находиться в любом положении относительно верхней поверхности самой зарядки.
Samsung Wireless Charging Pad обеспечивает зарядку смартфонов, поддерживающих не только стандарт WPC, но AW4P и PMA.
Высокой популярностью сопровождается ещё одно устройство - PowerBot. Оно приветствуется потребителем тем, что:
- само может быть подключено не только к электросети, но и к ноутбуку;
- имеет приемлемую стоимость;
- сопровождается высоким уровнем надёжности;
- производитель гарантирует продолжительный эксплуатационный период.
Ещё одно беспроводное устройство Nokia DT-910 обеспечивает быструю зарядку смартфонов. Помимо этого, производитель наделил его множеством дополнительных и весьма полезных функций, разобраться с ними сможет любой человек, который станет обладателем такого устройства.
Итак, в торговой сети можно легко обнаружить, а при желании приобрести беспроводное зарядное устройство определённого вида. Поскольку никакого риска для здоровья при дальнейшей эксплуатации такого товара нет, при наличии соответствующей суммы можно приобрести такое устройство, чтобы впоследствии позволить себе расширить возможности относительно подзарядки смартфона.
Зарядное устройство - устройство для заряда электрических аккумуляторов энергией внешнего источника; как правило, - от сети переменного тока напряжением 220 Вольт.
Зарядное устройство состоит из:
— преобразователя напряжения (трансформатор, импульсный блок питания);
— выпрямителя;
— стабилизатора напряжения;
— устройства контроля силы тока или процесса заряда;
— амперметр или светодиодные индикаторы.
Виды зарядных устройств:
— встроенные;
— внешние.
Типы зарядных устройств
для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей:
1. Зарядные устройства нормального (медленного) заряда
2. Зарядные устройства быстрого заряда
3. Зарядные устройства скоростного заряда
Зарядные устройства нормального (медленного) заряда .
Используют для зарядки только никель-кадмиевых батарей. Зарядные устройства этого типа, иногда называют ночными, они самые дешевые из всех видов батарей Ток нормального заряда составляет 0,1 с, время заряда – 14 — 16 ч., при таком малом токе и длительном времени заряда трудно определить время окончания заряда По этой причине индикатор готовности батареи в зарядных устройствах для нормального заряда обычно отсутствует.
Если зарядный ток установлен правильно, полностью заряженная батарея становится чуть теплой на ощупь, и нет необходимости немедленно отключать ее от зарядного устройства. В нем батарея может оставаться более чем на один день. Но лучше всего отключать зарядное устройство сразу после окончания заряда.
Не следует использовать зарядные устройства медленного заряда для зарядки батарей малой емкости, так как они рассчитаны на работу с более мощными батареями. В таком случае аккумуляторная батарея станет нагреваться уже по достижении 70% своей емкости.
А в случае, если для зарядки мощной аккумуляторной батареи используется недостаточно мощное зарядное устройство, батарея в процессе заряда будет оставаться холодной и никогда не будет заряжена до конца. Тогда она потеряет часть своей емкости.
Зарядные устройства быстрого заряда.
Используют для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Они характеризуются как зарядные устройства среднего класса как по скорости заряда, так и по цене. Заряд аккумуляторов в них происходит в течение 3 — 6 часов током около 0,ЗС. В качестве необходимого элемента эти зарядные устройства имеют схему контроля достижения аккумуляторами определенного напряжения в конце заряда и их отключения в этот момент. Зарядные устройства быстрого заряда обеспечивают лучшее по сравнению с устройствами медленного заряда обслуживание аккумуляторов. В настоящее время они уступили свое место зарядным устройствам скоростного заряда.
Зарядные устройства скоростного заряда .
Используют для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Основное преимущество зарядных устройств скоростного заряда — меньшее время заряда. Хотя из-за большей мощности источника напряжения и необходимости использования специальных узлов контроля и управления такие зарядные устройства имеют наиболее высокие цены. Время заряда в зарядных устройствах такого типа зависит от тока заряда, степени разряда аккумуляторов, их емкости и типа. При токе заряда 1С разряженная никель-кадмиевая батарея заряжается в среднем менее чем за один час. Если же аккумуляторная батарея полностью заряжена, некоторые зарядные устройства переходят в режим подзарядки пониженным током заряда и с отключением по сигналу таймера.
Правила эксплуатации зарядных устройств
— перед включением зарядного устройства поставьте его на ровную поверхность;
— защитите зарядное устройство от воздействия пыли, грязи, продуктов питания, жидкости, перегрева и переохлаждения, а также от прямых солнечных лучей;
— при изменении условий хранения зарядного устройства, которые сопровождаются резким перепадом температуры и влажности, снаружи или внутри него может образоваться конденсат. Прежде чем начать работать с устройством, дайте влаге испариться. Это поможет избежать выхода зарядного устройства из строя.
— при переносе зарядного устройства из холодной среды в более теплую или из теплой в холодную не включайте питание, пока температура устройства не придет в соответствие с температурой среды;
— при отключении кабеля от сети беритесь за специальную петлю на вилке. Не тяните за кабель. Разъединяя разъемы, держите их прямо, чтобы не погнуть контакты. Аналогично, перед подключением кабеля убедитесь в правильной ориентации и соответствии частей разъемов.
Хранение зарядного устройства
Зарядное устройство в заводской упаковке должно храниться в проветриваемых помещениях при температуре воздуха от + 1° до +40° С, относительной влажности до 80%, при отсутствии в воздухе газов и щелочей, паров кислот, вызывающих коррозию.
Автомобильный аккумулятор – это электрический аккумулятор , предназначен для обеспечения энергией автомобильных систем (инжектора, блока управления, стартера и других). Но вечно он работать не может, поэтому периодически его необходимо подзаряжать. Для подзарядки используются зарядные устройства.
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора – это незаменимая вещь для любого владельца автотранспортного средства. Ведь довольно часто случается так, что двигатель просто не хочет запускаться, а причина этого кроется в слабом заряде аккумулятора (а запускает двигатель именно аккумулятор). В таком случае зарядное устройство очень пригодится. Готовое зарядное устройство для аккумуляторной батареи можно приобрести в специализированном магазине или же сделать его собственными руками.
1. Принцип работы зарядного устройства.
Зарядное устройства для аккумуляторной автомобильной батареи – это специально устройство, которое предназначается для возобновления заряда аккумуляторной батареи на автотранспорте. Суть работы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит в том, что оно преобразует напряжение от стандартной сети 220 В переменного тока в напряжение постоянного тока, соответствующее параметрам аккумулятора автомобиля.
Зарядное устройство автомобильных аккумуляторов в классической комплектации состоит из двух главных элементов:
1. Трансформатора.
2. Выпрямителя.
Устройство для зарядки вырабатывает постоянный ток под напряжением 14,4 В (а не 12 В). Такое значение напряжения используется, чтобы ток смог пройти через аккумулятор. К примеру, если аккумуляторная батарея была разряжена не полностью, то напряжение на ней составит 12 В. В таком случае её нельзя будет подзарядить устройством, у которого на выходе также будет 12 В. Потому напряжение на выходе зарядного устройство должно быть немного больше. А оптимальным считается именно значение в 14,4 В. Завышать зарядное напряжение ещё больше не желательно, так как это значительно снизит срок службы аккумулятора и может вывести его из строя.
Процесс зарядки аккумулятора начинается тогда, когда устройство было подключено к батарее и к сети. Так как свинцово-кислотный аккумулятор необходимо заряжать по специальному алгоритму, то зарядное устройство производит заряд со стабилизацией тока и напряжения. Этот процесс состоит из многих стадий.
Во время зарядки аккумулятора, его внутреннее сопротивление растёт, а зарядный ток снижается. Когда напряжение на батарее приблизится к 12 В, а зарядный ток опустится к 0 В, то это будет значить, что зарядка была произведена успешно и можно отключать зарядное устройство.
Аккумуляторы принято заряжать током, величина которого составляет 10% от его ёмкости . Например, если ёмкость аккумулятора 100 Ач, то лучшее значение зарядного тока составляет 10 А, а время зарядки займёт 10 часов. Для ускорения заряда батареи ток можно повысить, но это очень опасно и имеет негативное влияние на аккумулятор. В таком случае нужно следить очень внимательно за температурой электролита и если она достигнет 45 градусов по Цельсию, зарядный ток немедленно нужно понизить.
Регулировка всех параметров зарядных устройств производится при помощи управляющих элементов (специальных регуляторов), которые размещены на корпусе самих устройствах. Во время зарядки в помещении, где она производится, нужно обеспечить хорошую вентиляцию, так как электролит выделяет водород, скопление которого очень опасно. От одной искры может случиться взрыв. Также при зарядке следует снять с аккумулятора пробки сливных отверстий. Ведь выделяемый электролитом газ может скопиться под крышкой аккумулятора и привести к разрывам корпуса.
2. Какие бывают зарядные устройства?
Зарядные устройства можно классифицировать по нескольким критериям. В зависимости от метода, который используется для зарядки, зарядные устройства бывают:
1. Такие, что производят зарядку от постоянного тока.
2. Такие, что производят зарядку от постоянного напряжения.
3. Такие, что производят зарядку комбинированным методом.
Зарядку от постоянного тока нужно осуществлять при токе заряда в 1/10 от ёмкости батареи. Такая зарядка способна полностью зарядить батарею, но за процессом потребуется контроль, ведь во время неё электролит нагревается и может закипеть, что становиться причиной короткого замыкания и возгорания аккумулятора. Подобная зарядка не должна длиться больше одних суток.
Зарядка от постоянного напряжения намного безопаснее, но она не способна обеспечить полный заряд батареи.
Потому в современных зарядных устройствах используется комбинированный способ заряда. При таком способе, зарядка сначала производится от постоянного тока, а потом переходит на зарядку от постоянного напряжения, чтобы исключить перегрев электролита. Зависимо от особенностей работы и конструкции, зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов разделяют на два вида:
1. Трансформаторные. Устройства, у которых вместе с выпрямителем подключён трансформатор. Такие устройства надёжны и эффективны, но очень громоздки (имеют большие габаритные размеры и заметный вес).
2. Импульсные. Главным элементом таких устройств является преобразователь напряжения, работающий на высоких частотах. Это такой же трансформатор, но значительно меньших размеров и веса, чем у трансформаторных зарядных устройствах. Именно по этой причины такой вид зарядных устройств стал очень популярным среди автомобилистов в последнее время. Кроме того, у импульсных приборов автоматизировано большинство процессов, что заметно упрощает управление ими.
В зависимости от назначения зарядные устройства бывают двух видов:
1. Зарядно-предпусковые. Заряжает автомобильный аккумулятор от имеющегося источника тока.
2. Зарядно-пусковые.
Способны не только зарядить аккумуляторную батарею от сети, а и произвести запуск двигателя, когда она разряжена. Такие устройства более универсальны и могут выдать ток в 100 В или более, если необходимо быстро зарядить аккумулятор без дополнительного источника электрического тока. Существует также отдельный класс зарядных устройств – зарядные устройства на солнечных батареях. Они дают возможность зарядить аккумулятор без подключения к сети. Зарядка происходит при помощи блока солнечной батареи, которая аккумулирует энергию от солнца. А само устройство подключается к прикуривателю или к клеммам аккумулятора. Подобные устройства очень удобно использовать, если аккумулятор разрядился, а поблизости нет электросети.
3. На что обращать внимание при выборе зарядки?
Советы, которые стоит учесть при выборе зарядного устройства для автомобильного аккумулятора:
1.
Перед тем, как отправляться в магазин для покупки зарядного устройства, необходимо досконально изучить руководство по эксплуатации своей аккумуляторной батареи и работы бортовой сети. В магазине стоит изучить характеристики зарядных устройств и только потом подобрать подходящую модель.
2. Что касается страны-производителя, то здесь совет один – лучше не покупать продукцию из Китая, так как из этой страны очень часто импортируют контрафактный продукт. Лучше отдать предпочтение отечественному производителю.
3. Выбирать зарядное устройство стоит с запасом по току, чтобы оно не функционировало на пределе своих возможностей, что снижает срок его эксплуатации. Кроме того, в будущем может понадобиться зарядить аккумулятор большей ёмкости, и зарядное устройство не придётся покупать заново.
4. Лучше выбирать автоматическое устройство с комбинированным методом заряда. С таким устройством проще и легче управляться (обычно у подобных устройств лишь один регулятор), а по функциональности они очень надёжные. Они идеально подойдут новичкам.
5. Покупать устройство стоит только у официальных дилеров, ведь от его качества зависит состояние всей автомобильной электроники.
6. Если вы планируете активно эксплуатировать автомобиль в зимнее время, то лучше приобрести зарядно-пусковое устройство. В таком случае также стоит обратить внимание на наличие функции Boost, которая позволяет подзаряжать аккумулятор за несколько минут.
Сейчас на рынке представлено множество моделей зарядных устройств, как от мировых лидеров, так и более доступные варианты от менее известных производителей. Среди хорошо себя зарекомендовавших производителей зарядных устройств можно назвать Aiken, Telwin, Ресанта, Калибр, Сорокин.
4. Простая схема по изготовлению зарядки.
Если вдруг аккумуляторная батарея в автомобиле разрядилась, а специальных зарядных устройств для неё у вас нет, то их можно сделать собственноручно, используя имеющиеся на хозяйстве детали.
Для изготовления собственного зарядного устройства понадобятся:
1. Трансформатор (понижает напряжение от 220 В до 14-16В).
2. Сетевая вилка (доставляет ток от сети к устройству).
3. Сетевой предохранитель (защищает цепь от короткого замыкания).
4. Проволочный реостат (регулирует силу зарядного тока).
5. Амперметр (контролирует величину зарядного тока).
6. Выпрямительное устройство (преобразует переменный ток в постоянный).
7. Выключатель (производит включение/выключение устройства).
8. Лампочка (сигнализирует о появлении напряжения на обмотке трансформатора).
9. Реостат (регулирует силу тока и напряжение в собранной электрической цепи).
10. Диэлектрический материал (нужен для того, чтобы сделать корпус устройства и смонтировать на него все элементы).
Этапы процесса изготовления зарядного устройства:
1. Если нет готового выпрямительного устройства, то его нужно сделать из диодов, собрав из них выпрямительный мостик. Устройство нужно смонтировать на диэлектрик (пластмасса, фанера, текстолит и т. д.).
2. У основания выпрямительного устройства закрепить трансформатор.
3. К сетевой вилке припаять сетевой предохранитель и подсоединить к трансформатору.
4. Собрать из диэлектрического материала корпус устройства и сделать в нём отверстия для охлаждения и свободной циркуляции воздуха вокруг выпрямителя и трансформатора.
5. На передней стенке корпуса закрепить лампочку, выключатель, реостат и амперметр.
6. Выходные провода от выпрямителя оборудовать клеммами с разным диаметром (чтобы не перепутать полярность при его подключении к аккумуляторной батареи).
7. Соединить все элементы между собой, собрав простейшую электрическую цепь.
После того, как зарядное устройство будет собрано, можно включить его вилку в электрическую сеть, подключить клеммы к аккумулятору и установить реостатом необходимый ток для зарядки, контролируя его значение по амперметру.
В наше время у каждой семьи в пользовании находится большое количество электронных устройств. Телефоны, смартфоны, фонарики, планшеты, игрушки для детей всех возрастов и многие другие бытовые приборы нуждаются в питании от переносных источников тока: батареек или аккумуляторов.
Источники питания создаются для длительной эксплуатации, но могут быстро выйти из строя по неосторожности. Чтобы максимально использовать заложенный в них ресурс производителя рекомендуем ознакомиться с особенностями работы аккумуляторов различных конструкций, правилами их зарядки и безопасного обращения.
Самым нетерпеливым читателям можно сразу перейти к правилам зарядки, рекомендуемым заводом. Они приведены в конце. Однако, последовательное прочтение материала позволит лучше понять их особенности и правильно применять на практике.
Как устроен и работает аккумулятор
Весь широкий ассортимент аккумуляторной продукции работает по единому принципу преобразования энергии химических процессов в электрическую. Для ее протекания создана специальная конструкция.
Принципы устройства аккумулятора
Герметичный сосуд, который называют банкой, заполняют электролитом. В него помещают две отделенные друг от друга пластины из разных металлов, именуемых электродами. На них образуется разность электрических потенциалов, которая способна совершать полезную работу.
Для повышения мощности энергии банки с пластинами делают увеличенных размеров или подключают параллельными цепочками. Чтобы поднять выходное напряжение их соединяют последовательно. Такие конструкции называют аккумуляторными батареями.
Классификация
По видам электролита аккумуляторы делят на:
- жидкостные;
- гелевые.
По конструктивным особенностям жидкостные аккумуляторы разделяют на:
- кислотные;
- щелочные;
- солевые.
Конструкции кислотных аккумуляторов используются относительно редко. Они могут встретиться в бюджетных моделях фонариков, где работают совместно с зарядным устройством.
Аккумуляторы щелочного типа, как правило, имеют повышенные габариты. Раньше их применяли для освещения в переносных фонарях, но сейчас подобные конструкции не удобны для работы и перестали применяться.
В мобильных устройствах для домашнего применения популярны модели аккумуляторов:
- свинцово-кислотных (Pb+H 2 SO 4);
- никель-кадмиевых (Ni-Cd);
- никель-цинковых (Ni-Zn);
- никель-металл-гидридных (Ni-Mh);
- литий-ионных (Li-ion);
- литий-полимерных (Li-Pol)
Конструктивные особенности различных моделей
Типовое устройство батареи аккумуляторов, состоящей из отдельных банок с набором вставленных в них положительных и отрицательных пластин, последовательность их расположения можно наблюдать на примере кислотной аккумуляторной батареи.
Конструкции цилиндрических или «пальчиковых» моделей представлены разрезанным видом для литий-ионного аккумулятора с поясняющими надписями для каждого слоя.
Внешний вид аккумуляторов
Габариты и форма источников тока создаются для удобного их расположения в гнездах мобильных устройств, надежного питания потребителей, возможности быстрой зарядки.
Аккумуляторы могут иметь форму цилиндра или таблетки, как показано на фотографии для распространенных никель-кадмиевых устройств, которые собираются в блоки специальными перемычками.
Когда по условиям эксплуатации предпочтительнее получать питание от единого блока, то создают общий корпус. В него встраивают отдельные пальчиковые элементы, которыми за счет их параллельного и последовательного подключения, обеспечивают выходные характеристики по току и напряжению.
Такой принцип заложен в создание батареи аккумуляторов для ноутбука.
Для малогабаритных мобильных устройств создаются аккумуляторы в форме небольшого параллепипеда с закругленными краями. На одной из торцевых сторон у него смонтированы латунные площадки, обеспечивающие создание электрического контакта для источника и потребителей тока.
Принцип преобразования химической энергии в интересующую нас электрическую поясняет картинка.
Между двумя рядом расположенными веществами с подобранными свойствами протекает окислительно-восстановительная химическая реакция. Она сопровождается выделением электронов и ионов, которые при движении, как известно, образуют электрический ток.
Чтобы движущиеся заряды создавали электрические потенциалы, а не просто выделяли тепло в окружающую среду при смешивании окислителя с восстановителем, необходимо создать для этого условия.
Этим целям служат:
- анод (положительный заряд), осуществляющий окислительную реакцию;
- катод, восстанавливающий вещество;
- электролит, проводящий ток во время диссоциации рабочей среды на катионы и анионы.
Анод с катодом размещают в отдалённых сосудах, которые соединяются солевым мостиком. По нему движутся анионы и катионы, создавая внутреннюю цепь аккумулятора. Внешняя же цепочка образуется подключением потребителя ко входу, например, вольтметра или другой нагрузки.
На аноде и катоде постоянно происходит переход электронов и ионов в электролит и обратно. Во внутренней цепочке идет движение зарядов через солевой мостик, а во внешней протекает ток с анода к катоду.
Этот принцип является базовым для заряда и разряда всех моделей химических источников тока.
Как работает никель кадмиевый аккумулятор
Существует всего два вида работы:
- разряд;
- заряд.
Можно выделить еще режим хранения, но правильнее его отнести к разряду, который стараются максимально ограничить, хотя полностью избежать его не получается.
Цикл разряда
Накопленная на электродах энергия при подключении к ним нагрузки создает электрический ток во внешней цепи.
Анодом в никель-кадмиевом аккумуляторе работают окислы никеля с включениями частичек графита, снижающими общее электрическое сопротивление. В качестве катода используют губчатый кадмий.
Во время разряда происходит выделение молекул активного кислорода из состава окислов никеля, которые поступают в электролит и дальше на кадмий, окисляя его.
Цикл заряда
Его принято проводить при снятой нагрузке. Тогда можно использовать меньшую мощность зарядного устройства.
Полярность клемм у зарядного и аккумулятора должно совпадать, а внешняя мощность превосходить внутреннюю. Тогда под действием постороннего источника внутри аккумуляторной банки формируется ток с направлением, обратным разряду.
Он переориентирует ход химических процессов в емкости банки, обогащает анод кислородом и восстанавливает кадмий на катоде.
Как работает литий-ионный аккумулятор
Углеродный анод и катод из оксидов металла, содержащих литий, например, состава LiMn 2 O 4 , погружены в органический электролит.
В нем движутся положительно заряженные ионы Li+. Сам литий при этом не переходит в металлическое состояние, а создается обмен его ионов между электродными пластинами. По этой причине аккумуляторы называют литий-ионными.
Цикл заряда
Ионы лития изымаются (процесс деинтеркаляции) из содержащего литий катода и внедряются в анод (интеркаляция).
Цикл разряда
Перемещение ионов идет в обратном заряду направлении, а электроны от анода движутся к катоду и образуют электрический ток.
Если сравнить принципы работы аккумулятора любой конструкции, то можно наблюдать общую закономерность перемещения ионов между электродами по внутренней цепи и электронов по внешней при создании схем заряда и разряда.
Эксплуатационные характеристики аккумулятора
Рабочее напряжение
Его величину определяют на разомкнутых клеммах вольтметром при оптимальном заряде. В процессе работы оно постепенно снижается.
Емкость АКБ
Характеристика, показывающая количество тока в миллиамперах или амперах, которое способен выдать аккумулятор за промежуток времени, выраженный в часах.
Мощность
Параметр, учитывающий способность АКБ совершить работу в единицу времени.
Как работает зарядное устройство аккумуляторов мобильных устройств
Сейчас все дорогие электронные устройства снабжаются собственными приборами питания и зарядки.
Для восстановления рабочих характеристик аккумуляторов, используемых индивидуально, выпускаются отдельные зарядные устройства. К ним прилагаются инструкции и таблицы с указанием рекомендованной продолжительности технологического цикла.
Такие модели обычно выдают стабилизированное напряжение на клеммы аккумулятора, у которого при зарядке постепенно меняется электрическое сопротивление, влияющее на величину протекающего тока. Поэтому подобные рекомендации носят усредненный характер.
Формы токов, создаваемые зарядными устройствами
Для зарядки аккумуляторов могут использоваться не только постоянные токи, но и многих других видов, которые решают специфические задачи.
Чтобы обеспечить их протекание создают различные электронные схемы, которые выдают на клеммы аккумулятора напряжение соответствующего вида.
Принципиальные схемы зарядных устройств
Ввиду их разнообразия приведем для примера некоторые типовые решения.
Схема создания постоянных токов
За счет трансформатора понижается напряжение. Его гармоника выпрямляется диодным мостом и пульсации сглаживаются конденсатором высокой емкости.
На выход в аккумулятор поступают токи постоянной величины.
Схема создания пульсирующих токов
Удалив из предыдущей цепочки конденсатор получаем пульсации напряжения на клеммах аккумулятора, которые формируют токи аналогичной формы.
Схема создания пульсирующих токов с промежутком
Заменив диодный мост единичным диодом получаем пульсации токов повышенной частоты в два раза.
Сервисные зарядные устройства
За счет усложнения внутренней электрической схемы создаются различные дополнительные функции для зарядных устройств.
Во всех расчетах величины зарядного тока Iз в амперах за базовое значение принимается эмпирическое соотношение, отсчитываемое в процентах от значения емкости С, выраженной ампер-часами.
Однако для определенных моделей производитель может указать ток зарядки сразу в числовом выражении амперами, которое не соответствует этому правилу. Понятно, что у него есть для этого серьёзные основания.
Свинцово кислотные АКБ
Принято для зарядки использовать токи, составляющие 10% или 0,1 от емкости С. Их записывают 1С.
Для этих аккумуляторов напряжение на единичной банки не должно превышать 2,3 V, что следует учитывать при зарядке батареи, чтобы не превышать критическую величину.
Набор емкости кислотных аккумуляторов после достижения 90% номинальной величины идет по экспоненте. Поэтому дальнейшую зарядку выполняют уменьшенными токами с контролем напряжения на банках, что увеличивает продолжительность процесса.
Свинцово кислотные АКБ нуждаются в периодическом проведении контрольного тренировочного цикла с полным разрядом и зарядом.
Щелочные АКБ
Для них принято ток заряда поддерживать на уровне 25% от емкости или 0,25С.
Никель-кадмиевые модели аккумуляторов
Оптимальная температура для зарядки, как и для работы, в пределах +10÷30 О С. При ней лучше происходит поглощение кислорода на катоде.
Аккумуляторы цилиндрической формы смонтированы плотной намоткой электродов в рулон. Это позволяет эффективно заряжать их токами в широких пределах 0,1÷1С. Стандартный режим предусматривает токи 0,1С и время 16 часов. На каждом элементе напряжение поднимается с одного до 1,35 V.
Если в зарядное устройство вмонтирована система контроля перезаряда, то применяют повышенные токи постоянной формы величиной 0,2÷0,3С. Это позволяет снижать время зарядки до 6 или 3-х часов. Даже допустим перезаряд в пределах 120÷140%.
Характерный недостаток никель-кадмиевых АКБ - эффект «памяти» или обратимая утеря емкости, которая проявляется при нарушениях технологии заряда, а точнее после начала подзарядки аккумулятора с не полностью израсходованной емкостью.
Аккумулятор «запоминает» границу оставшегося резерва и при последующем разряде на нагрузку сокращает свой ресурс при ее достижении. Эту особенность учитывают при эксплуатации, а для хранения Ni-Cd АКБ их переводят в режим полного разряда.
Никель-металл-гидридные модели аккумуляторов
Они создавались для замены никель-кадмиевых АКБ, лишены эффекта памяти, обладают повышенной емкостью. Но, при подготовке к работе после месячного или более срока хранения, требуется проведения цикла полного разряда с последующей зарядкой. Выполнив 3÷5 таких циклов можно увеличить рабочую емкость.
Для хранения этих аккумуляторов осуществляют перевод их емкости в 40% от номинальной величины.
Зарядка производится по технологии 0,1С для никель-кадмиевых АКБ, но с контролем температуры. Ее превышение более 50 О С недопустимо. Сильный нагрев возникает в конце цикла, когда протекание химических реакций замедляется.
По этим причинам для никель-металл-гидридных аккумуляторов создаются специализированные устройства зарядки с встроенными датчиками температуры.
Никель-цинковые модели аккумуляторов
Напряжение одной банки равно 1,6 V. Сила зарядного тока 0,25С. Время заряда 12 часов. Эффект памяти отсутствует. Рекомендуемый предел достижения емкости при заряде - 90% от номинальной.
Нельзя нагревать более 40 О С. Ограниченный ресурс - в три раза короче, чем у никель-кадмиевых АКБ.
Литий-ионные модели аккумуляторов
Оптимальная зарядка выполняется постоянным током в два этапа с величиной:
- 0,2÷1С с напряжением 4÷4,2 V в первые 40 минут;
- поддержанием постоянного напряжения на банке 4,2 V до окончания цикла.
Допустима зарядка током 1С за время 2÷3 часа.
Ресурс литий-ионных аккумуляторов снижают:
- зарядное напряжение, большее 4,2 V;
- перезаряд, сопровождающий скопление лития на катоде и выделение кислорода на аноде.
В результате происходит бурный выброс тепловой энергии, повышение давления в корпусе, разгерметизация.
В целях повышения безопасности при эксплуатации производители этих АКБ применяют одно или несколько мер защиты при заряде:
- схему отключения зарядного тока при достижении температуры в корпусе 90 О С;
- датчик превышения давления;
- систему контроля напряжения при заряде.
Поскольку литий-ионный аккумулятор работает и заряжается внутри дорогих электронных устройств, то к его зарядке следует относиться аккуратно, применять только специализированные зарядные устройства.
Особенности зарядки по глубине разряда
Особенности зарядки по температуре
Правильный выбор этих параметров позволяет значительно продлить ресурс эксплуатации литий-ионных АКБ.
Литий-полимерные модели аккумуляторов
К ним подходят все правила эксплуатации, разработанные для литий-ионных моделей. Но, поскольку в них отсутствует жидкий электролит, а используется гелеобразный, то при перезарядке либо перегреве исключается взрыв корпуса, который может только раздуться.
Понимание принципов того, как работает аккумулятор и зарядка для мобильных устройств поможет продлить ресурс ваших гаджетов, эксплуатировать их надежно и безопасно.
Для закрепления материала предлагаем посмотреть видеоролик владельца Admiral134 «Как правильно использовать литий-ионные аккумуляторы».
Вам сейчас удобно задать вопрос в комментариях и переслать этот материал друзьям в соц сети.
Интересно, из чего же состоит зарядное устройство (блок питания) Сименса и возможно ли его починить самостоятельно в случае поломки.
Для начала блок нужно разобрать. Судя по швам на корпусе этот блок не предназначен для разборки, следовательно вещь одноразовая и больших надежд в случае поломки можно не возлагать.
Мне пришлось в прямом смысле раскурочить корпус зарядного устройства, оно состоит из двух плотно склеенных частей.
Внутри примитивная плата и несколько деталей. Интересно то, что плата не припаяна к вилке 220в., а крепится к ней при помощи пары контактов. В редких случаях эти контакты могут окислиться и потерять контакт, а вы подумаете, что блок сломался. А вот толщина проводов, идущих к разъему на мобильный телефон, приятно порадовала, не часто встретишь в одноразовых приборах нормальный провод, обычно он такой тонкий, что даже дотрагиваться до него страшно).
На тыльной стороне платы оказалось несколько деталей, схема оказалась не такой простой, но все равно она не такая и сложная, чтобы не починить ее самостоятельно.
Ниже на фото контакты внутки корпуса.
В схеме зарядного устройства нет понижающего трансформатора, его роль играет обычный резистор. Далее как обычно парочка выпрямляющих диодов, пара конденсаторов для выпрямления тока, после идет дроссель и наконец стабилитрон с конденсатором завершают цепочку и выводят пониженное напряжение на провод с разъемом к мобильному телефону.
В разъеме всего два контакта.
