Η Τεχνο-Λογική Θεματογραφία αποτελεί μια προσπάθεια συγκέντρωσης και ταξινόμησης τεχνικών άρθρων και σκέψεων. Απευθύνεται σε μαθητές, φοιτητές, τεχνίτες, μηχανικούς αλλά και σε όλους αυτούς που δημιουργούν με τα χέρια τους, χρησιμοποιώντας το μυαλό τους.

Η ιστοσελίδα δεν έχει κερδοσκοπικό χαρακτήρα και δεν δέχεται διαφημίσεις με χρηματικό αντίτιμο. Επιχειρήσεις, οργανισμοί και επαγγελματίες που θα διαθέσουν τεχνικά άρθρα για την συλλογή μας, μπορούν να προβάλλουν το banner τους επάνω από το αντίστοιχο άρθρο, με παραπομπή στην ιστοσελίδα τους.

Η χρήση της Τεχνο-Λογικής Θεματογραφίας, συνεπάγεται την αποδοχή των κανόνων χρήσης της ιστοσελίδας

Όσα πρέπει να γνωρίζετε για τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες

Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τους διάφορους τύπους των μπαταριών, τα χαρακτηριστικά τους, την σωστή επιλογή και χρήση τους και τέλος την σωστή φόρτισή τους.

ΟΙ ΔΙΑΦΟΡΟΙ ΤΥΠΟΙ ΤΩΝ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

Μπαταρίες Ni-Cd:
Ni-Cd είναι ο συμβολισμός για τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες Νικελίου Καδμίου. Είναι ιδιαίτερα διαδεδομένες επειδή έχουν μια σειρά από σοβαρά πλεο­νεκτήματα:

•  Παρουσιάζουν πολύ χαμηλή εσωτερική αντίσταση και μπορούν έτσι να δίνουν μεγάλα ρεύματα χωρίς σημαντική εσωτερική πτώση τάσεως (και υπερθέρμανση).
•  Φορτίζονται εύκολα.
•  Έχουν μεγάλη μηχανική αντοχή και ανθίστανται κατ' αυ­τόν τον τρόπο στις δονήσεις, τους κραδασμούς και τις πτώ­σεις.
•  Είναι οικονομικές.

Μπαταρίες Μετάλλου - Υδριδίου:
Εδώ και αρκετά χρόνια έχουν εμφανιστεί στην αγορά και διαδοθεί ευρέως οι μπαταρίες Νικελίου-μετάλλου-υδριδίου που συμβολίζονται Ni-ΜΗ και οι οποίες σε κάποια σημεία πλεονεκτούν και σε κάποια μειονεκτούν έναντι των μπαταριών Ni-Cd:
Πλεονεκτήματα:
     Μεγάλη πυκνότητα ισχύος για κάποιο συ­γκεκριμένο μέγεθος. Για παράδειγμα, για το μέγεθος "ΑΑ", δηλαδή τις "μικρές - στρόγγυλες", όπως τις γνωρίζουμε όλοι, η μεγαλύτερη χωρητικότητα για τις Ni-Cd είναι 1000 mAh, ενώ για τις Ni-ΜΗ φθάνει και τα 2000 mAh!
     Δεν παρουσιάζουν ή μάλλον παρουσιάζουν πολύ μικρό το φαινόμενο "μνήμης" των μπαταριών Ni-Cd, που θα αναλύ­σουμε στα επόμενα.
     Σαν κόστος η τιμή τους είναι ίδια ή και χαμηλότερη από αυτή των μπαταριών Ni-Cd, για την ίδια χωρητικότητα.
Μειονεκτήματα:
     Έχουν μεγαλύτερη εσωτερική αντίστα­ση από τις μπαταρίες Ni-Cd.
     Είναι πιο ευαίσθητες στην υπερφόρτιση.
Θα επιμείνουμε λίγο στο θέμα της εσωτερικής αντίστασης των μπαταριών επειδή είναι σοβαρό, αλλά και επειδή οι περισσότεροι αγνοούν την σημασία του και δίνουν προσοχή μόνο στην χωρητικότητα των μπαταριών.
Οι μπαταρίες Ni-Cd και Ni-ΜΗ έχουν ονομαστική τάση 1.2 Volts αλλά η πραγματική τάση στα άκρα τους εξαρτάται από την εσωτερική τους αντίσταση και το ρεύμα που δίνουν την συγκεκριμένη στιγμή.
Αυτό σημαίνει ότι όσο μεγαλύτερης έντασης είναι το ρεύμα που καταναλώνεται, τόσο μεγαλύτερη είναι η πτώση τάσης λόγω της εσωτερικής αντίστασης. Έτσι οι ενεργοβόρες συσκευές θα αναγκαστούν να λειτουργήσουν σε σημαντικά μειωμένη τάση, σε σχέση με την ονομαστική.
Και δεν είναι μόνον αυτό. Οι μπαταρίες θα υπερθερμανθούν λόγω των απωλειών επάνω στην εσωτερική αντίσταση. Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα, οι μπαταρίες κυριολεκτικά θα "ζεματίσουν" αν η ένταση του ρεύματος είναι μεγάλη.
Πολλοί κατασκευαστές μπαταριών όμως, έχουν καταφέρει να ξεπεράσουν το πρόβλημα της αυξημένης εσωτερικής αντίστασης των μπαταριών Ni-ΜΗ, οι τιμές των οποίων βρίσκονται πολύ κοντά στις αντίστοιχες των Ni-Cd.
Οι μπαταρίες Ni-Cd πλεονεκτούν ωστόσο, στο ότι στο ίδιο μέγεθος υπάρχουν πολ­λοί διαφορετικοί τύποι για κάθε χρήση. Π.χ. υπάρχει τύ­πος fast charge, γρήγορης δηλαδή φόρτισης που επιτρέπει πολύ μεγάλα ρεύματα φόρτισης, τύπος μεγάλης διάρκειας ζωής, κλπ.
Όσο αναπτύσσεται η τεχνολογία των μπαταριών Ni-ΜΗ, τόσο θα γίνονται και σε αυτόν τον τομέα ανταγωνιστικές των Ni-Cd και με δεδομένη την πολύ μεγαλύτερη χωρητι­κότητα για το συγκεκριμένο μέγεθος, την φιλικότητα προς το περιβάλλον (δεν περιέχουν Κάδμιο Cd) και την πιο οι­κονομική τιμή τους, γρήγορα θα εκτοπίσουν τελείως τις μπαταρίες Ni-Cd.

Μπαταρίες λιθίου:
Εμφανίστηκαν πολύ πρόσφατα στην αγορά. Πλεονεκτούν έναντι των προηγουμένων στο ότι εί­ναι πιο ελαφρές και δεν παρουσιάζουν το φαινόμενο της «μνήμης», είναι όμως (πολύ) ακριβότερες. Παρουσιάζουν επίσης ένα δυσάρεστο φαινόμενο, αυτό της σχε­τικά αργής ανάνηψης μετά από ένα "σοκ" μεγάλου ρεύμα­τος.

ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ:
Η χωρητικότητα κάθε μπαταρίας αναγράφεται επάνω της.
Για τις μπαταρίες Ni-Cd μεγέθους ΑΑ, η μεγαλύτερη διαθέ­σιμη χωρητικότητα είναι 1000 mAh, ενώ για τις Νί-ΜΗ του ιδίου μεγέθους είναι μέχρι και 2000 mAh.
Για να έχουμε όμως μια καλύτερη συναίσθηση του μεγέθους της χωρητικότητας θα αναφέρουμε ότι μια μπαταρία 1000 mAh μπορεί θεωρητικά να μας δώσει:
1000 mA (δηλ. 1 Ampere) επί μια ώρα( 1h) συνέχεια, ή
500 mA επί 2 ώρες (500 mA * 2 h = 1000 mAh) ή
250 mA επί 4 ώρες κ.ο.κ.
Αυτό όμως είναι θεωρητικό, γιατί συνήθως η χωρητικότητα που μας δίνει ο κατασκευαστής αναφέρεται σε μια ήπια εκφόρτιση της μπαταρίας με ρεύμα ίσο με το 1/10 της χωρητι­κότητας της (C/10). Π.χ. αν μια μπαταρία έχει ονομαστικά χωρητικότητα 1000 mAh, τότε και η πραγματικά της χωρητικότητα θα είναι τόση ακριβώς, υπό την προϋπόθεση ότι θα την εκφορτίσουμε με ρεύμα 100 mA (1000/10 = 100). Αν την εκφορτίσουμε με μεγάλα ρεύματα, τότε και η χωρητικότητά της θα βρεθεί να είναι αντίστοιχα μικρότερη.

ΦΟΡΤΙΣΗ ΤΩΝ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ:
Όσον αφορά την φόρτιση των μπαταριών, στις περισσότε­ρες μπαταρίες αναγράφεται επάνω τους από τον κατασκευα­στή το προτεινόμενο ρεύμα και χρόνος φόρτισης.
Αναγράφεται πάντα η προτεινόμενη βραδεία φόρτιση με ρεύμα ίσο με το 1/10 της χωρητικότητας της μπαταρίας, επί χρόνο περίπου 14-16 ώρες. Για παράδειγμα, για μια μπα­ταρία 1000 mAh προτείνεται φόρτιση με ρεύμα 100 mA επί 14 ώρες.
Πολλές φορές όμως αναγράφεται και μια δεύτερη τιμή ταχυφόρτισης, π.χ. ρεύμα 350 mA επί 5 ώρες.
Θα πρέπει να έχουμε κατά νου ότι η καλύτερη φόρτιση των μπαταριών, είτε Ni-Cd είτε Ni-ΜΗ, είναι πάντα η βρα­δεία φόρτιση και αυτό για πολλούς λόγους. Στο τέλος της φόρτισης εκλύεται μέσα στην μπαταρία αέριο οξυγόνο από το ένα ηλεκτρόδιο το οποίο προσλαμβάνεται όλο από το άλλο ηλεκτρόδιο υπό την προϋπόθεση ότι η μπαταρία φορ­τίζει με το χαμηλό ρεύμα του 1/10 της χωρητικότητάς της. Ακόμα λοιπόν και αν ξεχαστεί η μπαταρία στην φόρτιση για μεγάλο χρονικό διάστημα, μεγαλύτερο απ' όσο απαι­τείται για την πλήρη φόρτισή της, δεν θα πάθει καμία βλά­βη.
Αντίθετα, όταν γίνεται ταχυφόρτιση, αυτή πρέπει να στα­ματήσει ευθύς αμέσως μόλις φορτισθούν πλήρως οι μπατα­ρίες, αλλιώς θα υπάρξει υπερθέρμανση και βλάβη των μπα­ταριών (στην χειρότερη περίπτωση μπορεί και να εκραγεί η μπαταρία, αν δεν λειτουργήσει η βαλβίδα ασφαλείας). Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για να ανιχνευθεί το τέλος της φόρτισης και θα τις εξετάσουμε όταν δούμε τα διάφορα είδη των φορτιστών.
Κατά την εκφόρτισή τους, οι μπαταρίες Ni-Cd αλλά και Νί-ΜΗ διατηρούν μια περίπου σταθερή τάση, 1.25 - 1.20 Volts. Στο τέλος της εκφόρτισής τους, η τάση πέφτει απότο­μα.
θα πρέπει να προσέχουμε, να μην αφήσουμε ποτέ να εκφορτισθούν οι μπαταρίες τελείως, όταν ανήκουν σε ένα PACK περισσότερων στοιχείων. Ο λόγος είναι ότι καθώς όλα τα εν σειρά στοιχεία δεν έχουν ακριβώς την ίδια χωρητικό­τητα, κάποια μπαταρία θα εκφορτισθεί τελείως πριν από τις άλλες και η τάση της θα μηδενίσει ή και θα αναστραφεί ελαφρά με αποτέλεσμα οι υπόλοιπες να προκαλούν από μέσα της ένα ρεύμα ανάστροφης πολικότητας απ' ότι στην κανονική φόρτιση. Αν αυτό επαναληφθεί ορισμέ­νες φορές, η μπαταρία θα καταστραφεί. Δεν πρέπει λοιπόν ποτέ να αφήνουμε τις μπαταρίες να εκφορτίσουν με τάση μικρότερη του 1 Volt ανά στοιχείο.
Στο εμπόριο, υπάρχουν εξειδικευμένοι φορτιστές, οι οποίοι έχουν ενσωματωμένη επάνω τους την λειτουργία της αυτό­ματης εκφόρτισης των μπαταριών.

ΑΥΤΟΕΚΦΟΡΤΙΣΗ ΤΩΝ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ:
Όλες οι μπαταρίες, ακόμα και όταν τις έχουμε αποθηκευμένες, χάνουν σιγά-σιγά το φορτίο τους. Το φαινόμενο είναι πιο έντονο, όταν και η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι υψηλή. Ωστόσο και στο θέμα αυτό υπάρχει μια μυθολογία, αναφέρεται π.χ. συχνά ότι οι μπαταρίες Ni-Cd ή Ni-ΜΗ χάνουν καθη­μερινά το 1% του φορτίου τους. Με έναν απλό υπολογισμό βρίσκουμε ότι μετά από ένα μήνα μία πλήρως φορτισμένη μπαταρία θα έχει διατηρήσει μόνο το 74% του φορτίου της.
Ανατρέχοντας όμως στα διαγράμματα των κατασκευαστών, βρίσκουμε ότι σε 3 μήνες η μπαταρία θα έχει χάσει μόνο το 20% του φορτίου της, δηλαδή θα είναι φορτισμένη στο 80%. Αυτό όμως υπό την προϋπόθεση ότι η μπαταρία διατηρείται σε θερμοκρασία δωματίου 25°C.
Αν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι υψηλότερη η αυτοεκφόρτιση συντε­λείται με πολύ πιο γρήγορους ρυθμούς: π.χ. Σε θερμοκρασία 45° C, μέσα σε ένα μόλις μήνα η μπαταρία έχει χάσει το 40% του φορτίου της. Σε κάθε περίπτωση, ένα "φρεσκάρισμα" της μπαταρίας για μερικές ώρες πριν τη χρήση της είναι πάντα χρήσιμο.

ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΜΝΗΜΗΣ:
Εμφανίζεται κυρίως στις μπαταρίες Ni-Cd και λιγότερο στις Ni-ΜΗ (καθόλου στις μπαταρίες Λιθίου).
Όταν μια μπαταρία Ni-Cd επαναφορτιστεί χωρίς προηγουμένως να έχει εκφορτιστεί πλήρως, τότε μετά την φόρτιση δεν ανακτά την ονομα­στική της χωρητικότητα, αλλά ένα ποσοστό αυτής, π.χ. το 85%. Εξ' ου και η ανάγκη να εκφορτίζουμε περιοδικά πλήρως τις μπαταρίες μας. Δεν θα πρέπει όμως να αγνοούμε τους περιορισμούς που αναφέρθηκαν προηγουμένως.

ΦΟΡΤΙΣΤΕΣ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ
Όπως ήδη αναφέρθηκε, η καλύτερη φόρτιση για τις μπαταρίες Ni-Cd και Ni-ΜΗ είναι η αργή φόρτιση με ρεύ­μα το 1/10 της χωρητικότητας της μπαταρίας, επί 14-16 ώρες. Οι πιο κατάλληλοι φορτιστές για τον σκοπό αυτό είναι οι ηλεκτρονικοί φορτιστές, με σταθεροποιημένο ρεύμα φόρτισης και ανεξάρτητο του αριθμού των στοι­χείων που συνδέουμε στην έξοδο τους, ασφαλώς μέχρι ένα ορισμένο αριθμό στοιχείων, που αναφέρει ο κατα­σκευαστής του φορτιστή.
Οι φορτιστές αυτοί μπορούν έτσι να φορτίσουν από ένα μέχρι π.χ. 8 στοιχεία (μπαταρίες) των 1.2 Volt με ένα στα­θερό ρεύμα φόρτισης ίσο με π.χ. 100 mA. Ακόμη και αν κατά λάθος βραχυκυκλώσουμε την έξοδο τους, το ρεύμα θα είναι πάλι 100 mA, άρα έχουν και προστασία βραχυ­κυκλώματος.
Δεν πρέπει να το παρακάνουμε και να φορτίζουμε τις μπαταρίες μας με ρεύμα χαμηλότερο από C/10 (το 1/10 της χωρητικότητας), επειδή τότε δεν θα φορτιστούν ποτέ πλήρως. Το ρεύμα δεν φτάνει για να προκαλέσει κορεσμό του στοιχείου και η μπαταρία δεν θα ανακτήσει ποτέ την ονομαστική της χωρητικό­τητα, όσες ώρες και να την αφήσουμε στον φορτιστή.
Ωστόσο ορισμένοι αυτόματοι φορτιστές έχουν την λει­τουργία του λεγόμενου TRICKLE CHARGING. Τι είναι αυτή;
Αφού οι μπαταρίες φορτιστούν με το ρεύμα που επιλέ­ξαμε, μετά το τέλος της φόρτισης, ο φορτιστής επιβάλλει στις μπαταρίες ένα χαμηλό ρεύμα ίσο περίπου με το 1/16 έως 1/20 της χωρητικότητάς τους για να τις διατηρεί συ­νέχεια φορτισμένες. Αν και το ρεύμα αυτό είναι χαμηλό για να φορτίσει κανονικά τις μπαταρίες, εν τούτοις είναι ιδανικό για να τις διατηρεί φορτισμένες στην ονομαστι­κή τους χωρητικότητα. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι οι μπαταρίες εκφορτίζονται σιγά-σιγά από μόνες τους.
Στην κατηγορία των ταχυφορτιστών έχει πέσει όλο το τεχνολογικό βάρος. Όταν φορτίζουμε τις μπαταρίες με μεγάλα ρεύματα πρέπει να γνωρίζουμε επακριβώς και αμέσως πότε συμπληρώθηκε η φόρτιση τους, επειδή η υπερφόρτιση μπορεί να τις καταστρέψει.
Οι πρώτοι ταχυφορτιστές είχαν απλώς έναν χρονοδια­κόπτη και διέκοπταν την φόρτιση των μπαταριών μετά από κάποιο χρόνο, ανάλογα με το ρεύμα φόρτισης. Αυτό όμως είχε το μειονέκτημα ότι οι μπαταρίες θα έπρε­πε προηγουμένως να έχουν εκφορτισθεί πλήρως, αλ­λιώς υπήρχε κίνδυνος υπερφόρτισης. Παρέβλεπε επίσης το γεγονός ότι η χωρητικότητα των μπαταριών αλλάζει (μειώνεται) με τον χρόνο, άρα και ο χρόνος φόρτισης πρέπει και αυτός να αλλάζει.
Η επόμενη γενιά των αυτόματων ταχυφορτιστών εκμε­ταλλευόταν το γεγονός ότι αυτές οι μπαταρίες μόλις φορ­τιστούν πλήρως εμφανίζουν μια -σχετικά- απότομη άνο­δο της θερμοκρασίας. Οι πρώτοι από αυτούς είχαν λοι­πόν ένα θερμοστοιχείο στην θήκη φόρτισης των μπατα­ριών που ανίχνευε είτε την απόλυτη θερμοκρασία, π.χ. 45°C, είτε, ακόμη καλύτερα, την άνοδο της θερμοκρα­σίας, οπότε και σταματούσε την φόρτιση.
Το μειονέκτημα: Οι μπαταρίες έπρεπε να βγουν από την συσκευή τους μοντέλο ή τον πομπό και να τοποθετηθούν στην ειδική θήκη φόρτισης. Επίσης, καθώς η θερμοκρασία είναι ένα φυσικό μέγεθος που μεταβάλλεται σχετικά αργά, η δια­κοπή της φόρτισης δεν ήταν ακαριαία.
Οι πιο σύγχρονοι ταχυφορτιστές εκμεταλλεύονται ένα άλλο φαινόμενο που παρατηρείται κατά την φόρτιση των μπαταριών Ni-Cd και Ni-ΜΗ: Όσο οι μπαταρίες φορτίζουν, η τάση τους ανεβαίνει. Όταν φορτίσουν τελείως και συνε­χίζουν να διαρρέονται από ρεύμα φόρτισης, η τάση τους πέφτει ελαφρά (5-50 mV). Οι ταχυφορτιστές αυτοί λοι­πόν ανιχνεύουν αυτή την διακύμανση και διακόπτουν την φόρτιση. Επειδή η διακύμανση της τάσεως μοιάζει με το ελληνικό γράμμα "Δ", οι φορτιστές αυτοί είναι γνωστοί σαν "Delta Peak Chargers".

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου