Ładowarka (prąd)

Ładowarka jest urządzenie umożliwiające ładowanie jeden lub więcej elektrycznych akumulatorów , zespolone lub nie baterii , przez wstrzykiwanie prądu elektrycznego w kierunku przeciwnym do użytkowania (wyładowania).

Zasady

Najprostszy obwód to źródło prądu stałego i stabilizowane napięciem, ograniczone prądowo lub odwrotnie.

Ładowarka może być źródłem stałego napięcia (w woltach ), przy czym prąd ładowania maleje wraz ze wzrostem napięcia akumulatora nad ładowaniem (ładowarka liniowa).
Ładowarka może być źródłem prądu stałego (w amperach), przy czym napięcie wzrasta wraz z ładowaniem; ten typ ładowarki generalnie wymaga skrupulatnej kontroli czasu ładowania, pod groźbą degradacji akumulatorów. Zobacz wzór na obliczenie czasu ładowania.

Ładowarki liniowe zazwyczaj składają się z raczej tradycyjnego obwodu regulacji sektora, składającego się z transformatora, po którym następuje odzyskiwanie w diodach i wygładzanie za pomocą kondensatorów / cewek, a na końcu obwodu sterującego.

Ładowarki stałoprądowe są bardziej złożone i oparte na układach przełączających .

Określanie czasu ładowania

Ilość energii zawartej w baterii lub akumulatora jest wyrażona w watogodzinach (Wh) w kilowatogodzinach (kWh) lub milliwatt- godzin, nie SI jednostek , lecz jednorodnym do dżuli .

W praktyce producenci na ogół podają maksymalny ładunek elektryczny Q akumulatora podawany w amperogodzinach (Ah) lub miliamperogodzinach (mAh), jednostce jednorodnej do kulomba , a także średnie napięcie dostarczane przez akumulator w wolty (V ).

Maksymalny prąd obciążenia I max jest podawany bezpośrednio w amperach lub czasami we współczynniku AC , z . ${\ displaystyle CA = {\ frac {I _ {\ tekst {max}}} {Q}}}$

Ładunek nominalny prąd I (która musi być mniejsza niż lub równa się prąd ładowania I max ) jest określona przez ładowarkę.

Czas ładowania T można oszacować na podstawie obliczeń: . ${\ displaystyle T = {\ frac {Q} {I}}}$

Na przykład :

dla akumulatora o pojemności energetycznej 7 Ah przy obciążeniu znamionowym 1 A : ; ${\ displaystyle T = {\ frac {7} {1}} = 7 \, {\ tekst {h}}}$
dla akumulatora 60 Ah o obciążeniu nominalnym CA = 0,2, ${\ styl wyświetlania I _ {\ tekst {max}} = 60 * 0,2 = 12 \, {\ tekst {A}}}$

{\ displaystyle T = {\ frac {60} {12}} = 5 \, {\ tekst {h}} \, (= {\ frac {1} {CA}})}

I jest często poniżej I max, ponieważ im wyższy prąd do dostarczenia, tym wyższa cena ładowarki. Ponadto zbyt wysoki prąd ładowania może spowodować przegrzanie, a tym samym skrócenie żywotności baterii.

Kontrola końca ładowania

Kontrola końca ładowania jest niezbędna w przypadku ładowarki. Pozwala, w zależności od typu akumulatora, określić, czy bateria lub akumulator zakończył cykl ładowania . Nowoczesne ładowarki łączą różne metody sterowania, aby zapewnić, że akumulator nie ulegnie uszkodzeniu.

Kontrola czasu

Polega na zatrzymaniu ładowania po określonym czasie. Ten czas ładowania jest programowany ręcznie, albo przez specjalne obliczenie , albo przez wybranie na zegarze pojemności akumulatora, która odpowiada z góry określonemu czasowi ładowania.

Kontrola progu napięcia

Gdy akumulator lub bateria osiągnie lub przekroczy określony próg, ładowanie uważa się za zakończone.

Przykład: akumulator kwasowo-ołowiowy .

Kontrola według aktualnego progu

Gdy pobór prądu spadnie poniżej pewnego progu, obciążenie zostaje zatrzymane.

Przykłady: akumulator ołowiowy , akumulator fosforan litowo-żelazowy .

Kontrola przez ujemną zmianę napięcia

Pomimo wprowadzenia prądu do akumulatora napięcie zaczyna spadać. To znak, że oskarżenie zostało zakończone.

Przykłady: akumulator litowo-jonowy , akumulator niklowo-wodorkowy (szybkie ładowanie).

Ładowarka mikrokontrolera

W tego typu ładowarce ładowanie odbywa się według programu realizowanego przez mikrokontroler .

Ładowarka do mikrokontrolera może mieć kilka zalet, na przykład:

dostosować prąd i czas ładowania do pojemności i napięcia akumulatora;
wykrywanie końca ładowania w sposób łączony;
wykrywanie odwrotnej polaryzacji;
monitorować temperaturę akumulatora, jeśli ładowarka lub akumulator ma czujnik termiczny ;
automatycznie utrzymuje poziom naładowania, zapobiegając zjawisku samorozładowania ;

Ładowarki te często są nazywane „inteligentną ładowarką”.

Ładowarki są wyposażone w obwód ładowania (część mocy), obwód sterowania (część kontrolna) oraz, jeśli to konieczne, obwód wstępnego rozładowania. Obwód wstępnego rozładowania służy do całkowitego rozładowania akumulatora przed jego ponownym naładowaniem, unikając efektu pamięci .

Szybka ładowarka

Tak zwana „szybka” ładowarka to ładowarka, która wstrzykuje wysoki prąd ładowania, a tym samym skraca czas ładowania. Termin ten jest nazwą marketingową, ponieważ pojęcie prędkości jest względne i nie mówi nic o innych cechach ładowarki (kompletność ładowania, żywotność baterii, wydajność energetyczna, bezpieczeństwo itp.). Przy szybkim ładowaniu akumulatory nagrzewają się bardziej i ich żywotność może ulec skróceniu, w szczególności w przypadku przekroczenia charakterystyk ładowania akumulatorów.

Ładowarka do pojazdów elektrycznych

Ładowarka do akumulatorów kwasowo-ołowiowych

Ładowarka impulsowa

Jest to najnowsza technologia ; ujemne impulsy napięcia, emitowane podczas fazy ładowania, zapobiegają zasiarczeniu ( reakcji chemicznej ) na podkładkach akumulatora. Przedłuża to żywotność baterii.

W przypadku starych akumulatorów ograniczyłoby to stopniowo nagromadzenie siarczanu na płytach (odsiarczanie), przywracając sprawność tego typu akumulatorów.

Ładowarka do akumulatora samochodowego ( silnik spalinowy )

Możemy wyróżnić trzy główne typy ładowarek samochodowych:

prostą ładowarkę z dyskretnym wyborem trybów ładowania ( np.: wybór między ładowaniem od dwóch do dziesięciu amperów), np. za pomocą selektora;
automatyczna ładowarka (zwana „inteligentną”) z szerokim wyborem programów ładowania lub konserwacji, ze wskaźnikiem poziomu naładowania i automatycznym wyłączaniem;
profesjonalna rozrusznik-ładowarka, której moc bezpośrednio uruchomi rozrusznik w przypadku całkowitej awarii akumulatora;
przenośną ładowarkę awaryjną, która sama jest wyposażona w akumulator zapasowy lub „ wzmacniacz ”, który zapewnia pomoc w uruchomieniu w przypadku awarii akumulatora.

Chociaż większość tych ładowarek jest przystosowana do napięcia większości popularnych akumulatorów (12 V , w samochodach ), niektóre są specyficzne dla innego napięcia lub mogą przełączać się ręcznie lub automatycznie, aby naładować akumulatory 6 V ( motocykl ) lub 24 V ( ciężarówka). , ciągnik ).

Źródło zasilania ładowarek

Na rynku do ładowarek elektrycznych stosowane są różne źródła energii. Jeśli ładowarki są zasilane, najczęściej z sektora , niektóre korzystają z gniazda zapalniczki, podczas gdy inne produkują również energię elektryczną z energii słonecznej, wiatrowej itp. Port USB może być również używany bezpośrednio jako źródło zasilania.

Obudowa portu USB

Wiele przenośnych urządzeń elektronicznych wyposażonych we własny obwód kontroli ładowania nie wymaga już ładowarki składającej się z prostego zasilacza stabilizowanego. Dotyczy to w szczególności obecnych telefonów komórkowych , GPS , odtwarzaczy muzycznych itp. To uproszczenie ładowarek umożliwiło zastąpienie ich innymi źródłami zasilania stabilizowanego, takimi jak porty USB komputerowe, które zapewniają zasilanie urządzeń peryferyjnych.

W 2009 roku Unia Europejska wywarła nacisk na głównych producentów telefonów komórkowych, aby ujednolicili złącza i napięcia ładowarek. Wybrany format to micro-USB.

Coraz więcej producentów dostarcza ładowarki wyposażone w gniazdo wyjściowe USB-A (żeńskie) z przewodem USB/micro-USB.

Ładowarka słoneczna

Przekształcenie promieni słonecznych w energię elektryczną uzyskuje się dzięki efektowi fotowoltaicznemu . Ładowarki słoneczne umożliwiają więc ładowanie akumulatorów. Wykorzystywane są w szczególności przez wojsko jako źródło ładowania w wielu krajach oraz do zasilania baterii systemów łączności lub systemów pompowania. Jako część niezależnej instalacji energetycznej, ładowarki te mogą ładować całą sieć akumulatorów, które z kolei zasilają obóz.

Ładowarka wiatrowa

Ładowarki wiatrowe istnieją i mogą uzupełniać ładowarki słoneczne, głównie na żaglówkach.

Zapalniczka

Ładowarki te są specjalnie zaprojektowane do użytku w pojeździe, zasilane z gniazda zapalniczki samochodowej napięciem 12 V .

Istnieją również żeńskie przejściówki napięciowe USB typu A (z wyjściem 5 V ), które można podłączyć bezpośrednio do zapalniczki. Adaptery te umożliwiają doładowanie baterii odtwarzaczy MP3, aparatów fotograficznych, iPhone'a, iPoda itp. (Patrz Sprawa portu USB ).

Środowisko

Dzisiaj, baterie lub akumulatory są używane w telefonach bezprzewodowych, telefonów komórkowych , aparatów cyfrowych, narzędzia, zabawki, radia, piloty, systemy alarmowe, przenośnych elektronarzędzi., Itd. Korzystanie z baterii wielokrotnego ładowania generuje mniej odpadów nadających się do recyklingu niż baterie jednorazowe. W tym sensie ładowarki pomagają chronić środowisko.

Zalety uniwersalnej ładowarki

Jednak awaria konkretnej ładowarki może być powodem zakupu kompletnego urządzenia elektronicznego. Dotyczyło to w szczególności telefonów komórkowych i smartfonów . Szacuje się jednak, że 100 000 ton zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego wynikało z braku uniwersalnej ładowarki. Dlatego w 2009 roku Komisja Europejska ogłosiła, w porozumieniu z siedemnastoma producentami telefonów komórkowych, uniwersalną ładowarkę, która „zmniejszy zanieczyszczenie związane z tym sprzętem i uprości życie użytkowników. Jednak niektórzy producenci nadal oferują ładowarki inne niż ładowarka uniwersalna, najwyraźniej ze względu na śmieszną kwotę wzrostu wkładu ekologicznego , który wynosi od 0,01 euro do 0,02 euro w przypadku braku uniwersalnej ładowarki.

Uwagi i referencje

Ładowanie baterii niklowych , na ni-cd.net .
„Ładowarka akumulatorów: zasada, porównanie, środki ostrożności” , na forum-auto.caradisiac.com .
„Micro-USB jako uniwersalny europejski standard ładowania telefonów komórkowych w 2011 r.” , na stronie clubic.com , 30 grudnia 2010 r.