Ładowarka akumulatorów - Polski Serwis Naukowy

Ładowarka do akumulatorków Ni-Cd typu AA

Ładowarka uniwersalna do ładowania akumulatorów rozmiaru AA oraz AAA

Ładowarka akumulatorowa – jest to urządzenie służące do wprowadzenia energii elektrycznej do akumulatora elektrycznego przez wymuszenie przepływu prądu elektrycznego przez akumulator w kierunku przeciwnym do SEM akumulatora.

Prostownik jest to element lub zestaw elementów elektronicznych służący do zamiany napięcia przemiennego na napięcie jednego znaku, które po dalszym odfiltrowaniu może być zmienione na napięcie stałe.
Akumulator elektryczny – rodzaj ogniwa galwanicznego, które może być wielokrotnie użytkowane i ładowane prądem elektrycznym. Wszystkie rodzaje akumulatorów elektrycznych gromadzą i później uwalniają energię elektryczną dzięki odwracalnym reakcjom chemicznym zachodzącym w elektrolicie oraz na styku elektrolitu i elektrod.

Przebieg oraz parametry ładowania akumulatorów zależą od typu akumulatora, jego pojemności, wykonania. Warunki ładowania określa producent akumulatora podając maksymalny prąd ładowania, maksymalny ładunek elektryczny lub natężenie prądu i czas ładowania, czasami też inne warunki, takie jak maksymalne napięcie, temperatura. Dlatego producenci ładowarek określają, jakiego typu akumulatory można ładować daną ładowarką.

Laptop (ang. lap - kolana, top - na wierzchu) to mały, przenośny komputer osobisty. Inne zminiaturyzowane komputery (mniejsze od laptopów) to palmtopy (np. Palm lub PocketPC), netbooki, lub smartphone.
Natężenie prądu (nazywane potocznie prądem elektrycznym) jest wielkością fizyczną charakteryzującą przepływ prądu elektrycznego zdefiniowaną jako stosunek wartości ładunku elektrycznego przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu przepływu ładunku.

Typy ładowarek akumulatorowych

Proste

Jest to w zasadzie niestabilizowany lub stabilizowany zasilacz prądu stałego. Prosta ładowarka pracuje przez połączenie źródła prądu stałego o napięciu większym od siły elektromotorycznej akumulatora do ładowanego akumulatora, rezystancja ładowarki ogranicza prąd ładowania. W ładowarkach tych ogniwo ładowane jest prądem o wartości zależnej od charakterystyki ładowania akumulatora oraz napięcia i rezystancji ładowarki. Prosta konstrukcja powoduje, że ładowarka jest tania. Ładowarki te wymagają przerwania procesu ładowania po określonym czasie; pozostawienie akumulatora na dłuższy czas powoduje przeładowanie akumulatora i grozi jego uszkodzeniem. Dlatego takie ładowarki mają tak dobrane wartości prądu ładowania, aby zminimalizować ryzyko przeładowania. Z tego powodu ładowanie zwykłą ładowarką do pełnego naładowania trwa dłużej niż ładowarkami o zmieniającej się w czasie charakterystyce prądu ładowania.

Akumulator niklowo-metalowo-wodorowy – (NiMH lub Ni-MH- ang. nickel metal hydride) akumulator w którym katodę stanowi płytka niklowa a anodę stop metali z którym reaguje wydzielający się podczas ładowania wodór tworząc wodorek metalu.
Nikiel (Ni, łac. niccolum) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Został odkryty w roku 1751 przez Cronstedta. W 1804 otrzymano go po raz pierwszy w stanie czystym. Przed naszą erą był używany w stopach z miedzią i cynkiem.

Z ograniczeniem czasowym

Udoskonaloną wersją prostych ładowarek są ładowarki z ograniczeniem czasowym. Mają one układ mierzący czas ładowania (tzw. timer) i przerywający ładowanie po upływie tego czasu, natężenie prądu ładowania w czasie ładowania zmienia się zgodnie z charakterystyką ładowanego akumulatora. Były one rozpowszechnione pod koniec lat dziewięćdziesiątych do ładowania akumulatorów niklowo – kadmowych Ni-Cd wysokiej pojemności.

Efekt pamięci ogniw - zjawisko - a właściwie kilka różnych zjawisk - obserwowanych w niektórych typach akumulatorów i powodujące utratę rzeczywistej pojemności akumulatora.
Siła elektromotoryczna (SEM) – czynnik powodujący przepływ prądu w obwodzie elektrycznym równy energii elektrycznej uzyskanej przez jednostkowy ładunek przemieszczany w urządzeniu (źródle) prądu elektrycznego w przeciwnym kierunku do sił pola elektrycznego oddziałującego na ten ładunek.

Często ładowarka razem z akumulatorami mogła być kupiona jako wielopak, czas ładowania ładowarki był sztywno ustalony dla dołączonych akumulatorów. Kiedy ładowane były inne akumulatory o mniejszej pojemności, zwykle ulegały one przeładowaniu, a akumulatory o większej pojemności nie były całkowicie doładowane. Z trendem technologicznym powiększania pojemności akumulatorów okazało się, że "stare" ładowarki nie doładowują do końca nowych akumulatorów. Dlatego też współczesne ładowarki tego typu mają możliwość ustawienia czasu ładowania w zależności od pojemności akumulatora.

Prądnica, generator elektryczny – maszyna elektryczna (dawne nazwy: dynamo-maszyna, dynamo) zamieniająca energię mechaniczną na energię elektryczną. Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Odbywa się to na skutek względnego ruchu przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego.
Akumulator niklowo-kadmowy (NiCd lub Ni-Cd) – rodzaj akumulatora, w którym elektrody wykonane są z zasadowego tlenku niklu(III) NiO(OH) (katoda) i metalicznego kadmu (anoda).

Ładowarki z timerem miały wadę, że przy ładowaniu akumulatora o odpowiedniej pojemności, ale niecałkowicie rozładowanego, powodowały jego przeładowanie. W celu uniknięcia takiej sytuacji, niektóre modele wyposażano w układy mające doprowadzić do rozładowania akumulatora — dopiero wtedy rozpoczynało się właściwe ładowanie.

Współczynnik mocy (ang. power factor) – cosφ jest miarą wykorzystania energii. Współczynnik mocy obwodu elektrycznego charakteryzuje zdolność tego obwodu do odbioru energii elektrycznej w stosunku do wydolności energetycznej źródła zasilania. Inaczej mówiąc, jeśli odbiornik jest w stanie przyjąć całkowitą moc źródła, to współczynnik mocy takiego obwodu jest równy jedności - jest to możliwe wtedy gdy jest spełnione prawo Ohma. Przyczynami powodującymi, że współczynnik mocy jest mniejszy od jedności, jest występowanie w obwodach zjawisk akumulacji energii oraz odkształcenia przebiegów prądu w stosunku do napięcia zasilania.
Monitoring – oznacza regularne jakościowe i ilościowe pomiary lub obserwacje zjawiska czy obecności np. substancji, przeprowadzane przez z góry określony czas.

Inteligentne

Maksymalny prąd ładowania akumulatora zależy od jego stanu naładowania. "Inteligentna" ładowarka monitoruje napięcie, temperaturę oraz czas ładowania akumulatora. Na podstawie tych parametrów określa optymalny prąd ładowania w danej chwili. Ładowanie jest kończone, kiedy na podstawie napięcia, temperatury oraz czasu ładowania, układ stwierdza, że akumulator jest w pełni naładowany.

Silnik spalinowy — silnik wykorzystujący sprężanie i rozprężanie czynnika termodynamicznego (gazu) do wytworzenia momentu obrotowego lub siły. Sprężany jest gaz "zimny", a rozprężany — "gorący". Do sprężenia gazu zimnego zużywana jest mniejsza ilość energii mechanicznej niż uzyskuje się z rozprężania. Z tego powodu energia uzyskana z rozprężania zużywana jest do sprężania gazu i do napędu dowolnej maszyny. Gorący gaz uzyskuje się w wyniku spalenia paliwa, stąd nazwa: silnik spalinowy.
Bateria AAA – bateria w kształcie walca o długości ok. 44,5 mm, średnicy ok. 10,5 mm i wadze ok. 11,5 grama. Baterie alkaliczne charakteryzują się napięciem wyjściowym 1,5 wolta i pojemnością rzędu 900-1155 mAh (3240-4158 kulombów). Nowoczesne baterie niklowo-metalowo-wodorkowe wykonane w rozmiarze AAA mogą cechować się pojemnością do 1000 mAh i napięciem wyjściowym 1,2 V. W Polsce popularnie nazywana cienkim paluszkiem.

Napięcie akumulatorów niklowo-kadmowych i niklowo-metalowo-wodorkowych w czasie ich ładowania stopniowo wzrasta – aż do momentu pełnego naładowania akumulatora. Kiedy to nastąpi, napięcie spada, co jest wskazaniem dla inteligentnej ładowarki, że akumulator jest w pełni naładowany. Takie ładowarki są często oznakowane jako ładowarka typu ΔV, co wskazuje, że w czasie ładowania jest monitorowana zmiana napięcia.

Prąd przemienny (ang. alternating current, AC) – charakterystyczny przypadek prądu elektrycznego okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne (stąd nazwa przemienny). Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia całookresowa (tzn. składowa stała) wynosiła zero.
Ładunek elektryczny ciała (lub układu ciał) – fundamentalna własność materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ciała obdarzone ładunkiem mają zdolność wytwarzania pola elektromagnetycznego oraz oddziaływania z tym polem. Oddziaływanie ładunku z polem elektromagnetycznym jest określone przez siłę Lorentza i jest jednym z oddziaływań podstawowych.

Ładowarki tego typu, po zakończeniu ładowania, zazwyczaj przełączają się do trybu ładowania podtrzymującego, polegającego na ładowaniu niewielkim prądem, aby skompensować straty związane z samorozładowywaniem się akumulatorów.

Ładowarki takie przeważnie posiadają układy mające doprowadzić do rozładowania akumulatora przed właściwym ładowaniem — można je uaktywnić w celu ochrony przed efektem pamięciowym.

Szybkie

Szybkie ładowarki wyprodukowane przez VARTA, Lenmar oraz inne przedsiębiorstwa, wykorzystują kontrolę obwodu akumulatorów będących w trakcie ładowania do szybkiego ładowania akumulatorów bez uszkadzania ich elementów wewnętrznych. Większość takich ładowarek ma zainstalowany chłodzący wentylator, aby utrzymać temperaturę ładowanych akumulatorów pod kontrolą. Większość jest zdolna do działania jako standardowe ładowarki nocne, jeśli są stosowane do ładowania akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych. Niektóre szybkie ładowarki (np. wyprodukowane przez Energizer), może szybko naładować każdy akumulator niklowo-metalowo-wodorkowy, nawet jeśli ładowarka nie jest wyposażona w kontrolę obwodu ładowania akumulatora.

Pojęcia Chiny używa się w odniesieniu do krainy historycznej, obejmując wówczas całokształt chińskiej historii i kultury (zobacz: historia Chin), lub w węższym znaczeniu, w odniesieniu do Chińskiej Republiki Ludowej.
Telefon komórkowy – rodzaj aparatu telefonicznego, przenośnego, komunikującego się z siecią przy użyciu fal radiowych (zasadniczo w zakresie mikrofalowym). W technologii sieci komórkowych słowo komórka oznacza obszar zasięgu pojedynczej stacji przekaźnikowej – obsługa telefonu jest automatycznie przekazywana z jednej komórki do następnej w trakcie przemieszczania się osoby używającej telefonu komórkowego. Jest rozwinięciem lekkiego, ręcznego radiotelefonu.

USB

Port USB zapewnia możliwość zasilania urządzeń do niego podłączonych napięciem 5V. Możliwość tą używa się też do zasilania urządzeń nie korzystających z portu USB, ale podłączonych do komputera tylko w celu ich zasilania, w tym także ładowarek akumulatorów. Produkty oparte na tej technologii dotyczą ładowarek zaprojektowanych w standardzie akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych. Konstruuje się także akumulatory zawierające w sobie układ ładowania bezpośrednio z USB. Takie rozwiązanie eliminuje potrzebę stosowania odrębnych ładowarek.

Transformator (z łac. transformare – przekształcać) – urządzenie elektryczne służące do przenoszenia energii elektrycznej prądu przemiennego drogą indukcji z jednego obwodu elektrycznego do drugiego, z zachowaniem pierwotnej częstotliwości. Zwykle zmieniane jest równocześnie napięcie elektryczne (wyjątek stanowi transformator separacyjny, w którym napięcie nie ulega zmianie).
Ogniwo słoneczne, ogniwo fotowoltaiczne, ogniwo fotoelektryczne, fotoogniwo – to element półprzewodnikowy, w którym następuje przemiana (konwersja) energii promieniowania słonecznego (światła) w energię elektryczną w wyniku zjawiska fotowoltaicznego, czyli poprzez wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym pod wpływem fotonów o energii większej, niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury (zob. nośniki ładunku) do obszaru p. Takie przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)