Какой аккумулятор выбрать?

Хорошо, когда есть из чего выбирать, и естественно под напором рекламы

в предлагаемых товарах глаза разбегаются. Но нам, уважаемые коллеги, надо бы разобраться сначала

с основными рабочими моментами изделий, а также их достоинствами и недостатками. Для этого, сравним два типа аккумуляторов, которые нас в основном интересуют: это NiCd (никель-кадмиевые) и NiMH (никель-металгидридные), а затем уже будем выбирать, какой тип нам более предпочтителен. Некоторые скажут: «А что тут думать, - ставь что есть под рукой!»

Примерно подобрать по ёмкости и не забывать заряжать, да иногда «тренировать» (если есть чем) - вот и весь вроде бы нехитрый выбор. Но как говорится не всё так просто. Никель-кадмиевые аккумуляторы характеризуются длительным сроком службы, высокой удельной мощностью, возможностью быстрого и сверхбыстрого заряда, стабильностью разрядных характеристик в широком диапазоне нагрузок, приемлемыми характеристиками при низких температурах и достаточной механической прочностью. NiCd аккумуляторы, применяемые в радиоуправляемых моделях, делятся на два типа: это силовые и номинальные. Все силовые аккумуляторы, независимо от размера, снабжены специальными клапанами, находящимися

у положительного электрода. Это связано с химическими процессами, протекающими в процессе заряда и разряда аккумулятора.

Эксплуатационные токи при этом могут составлять величину, превышающую емкость аккумулятора в 10 и более раз. Из этого ясно, что аккумуляторы, не снабженные клапанами, не являются силовыми и не могут заряжаться токами выше численного значения их емкости а, следовательно, и разряжать их токами превышающих их удельную емкость не рекомендуется. В противном случае «эффект памяти» будет накапливаться и аккумулятор постепенно потеряет добрую половину своей емкости. Для тех, кому интересно поясню, зачем клапан. Во всех NiCd герметичных аккумуляторах используется так называемый «кислородный цикл». Сущность этого явления заключается в том, что теоретически, в конце заряда должно начаться выделение кислорода, но фактически (при правильных режимах заряда) этого не наблюдается. Происходит это потому, что отрицательный электрод имеет избыточное количество кадмия. Выделяющийся на положительном электроде кислород рекомбинируется (реагирует) на отрицательном электроде, поэтому накопления газа не происходит. Для того, чтобы кислород легче достиг отрицательного электрода, объем электролита доводят до минимума, при этом используют специальный сепаратор проницаемый для молекул кислорода. Наши «модельные» NiCd аккумуляторы (SANYO, PANASONIC) в отличии от бытовых (GP, VARTA...) не содержат в электролите добавок LiOH, что позволяет эксплуатировать их при низких температурах: разряд возможен до -40°С, а заряд до -20°С. Так, например при температуре -20°С отдача по емкости составит примерно 75%, а все остальные типы аккумуляторов просто «сдохнут» (некоторые навсегда). Отдача (тот же КПД) по емкости NiCd аккумуляторов лежит в пределах 80-85%, но только при токах разряда численно равных 0,1...0,2 от их номинальной емкости и при температуре +20°С. Чтобы правильно подобрать тип и рабочие параметры батареи питания, рассмотрим конкретный пример. Возьмем блок аккумуляторов емкостью 1,7 Ah фирмы SANYO с напряжением 4,8V и поставим его на самолет средних размеров с размахом крыла до двух метров. На борту установлены шесть рулевых машинок. Опираясь на собственный опыт испытаний и полученных данных контрольных измерений, с уверенностью могу сказать, что потребляемый ток, естественно в полете, будет лежать в пределах 2,2-3А. Это примерно две емкости нашего блока, а это значит, что согласно справочным данным, разрядная емкость составляет около 80% от номинала при температуре +20°С. И это с учетом правильной эксплуатации, следовательно, аккумулятор надо выбирать большей емкости, с учетом КПД и нашего моделистского "раздолбайства» частенько встречающегося у хоббистов. Правильная эксплуатация аккумуляторов предполагает то, что после каждого разряда ниже 60%, так называемый «долив» недопустим, потому, что он снижает общую емкость аккумулятора на несколько процентов каждый раз. Чтобы этого не происходило, надо блок разрядить до положенного напряжения, а затем полностью зарядить. Если же вы часто употребляете «долив» (дозарядку), то истинный зарядный ток будет автоматически снижаться и емкость может упасть даже до 50%. Каждый раз, когда ваш зарядник будет сообщать о том, что все О`КЕЙ - я дозарядил блок, бери и лети, подумай, может, в нем ничего почти не заряжено. И если горе-моделист вовремя не «чухнется» , то «дрова» ему о6еспечены.Таким образом, после неполного разряда и последующей подзарядки, аккумулятор при разряде отдает емкость, полученную при последней зарядке. Этот процесс «умирания» будет сопровождаться постепенным повышением напряжения на аккумуляторе в процессе заряда. Если на хорошей банке зарядное напряжение лежит в пределах 1,45=1,5V, то на умирающей оно будет увеличиваться и может достигнуть даже 1,7V. Связано это с образованием интерметаллидов кадмия с никелем и уменьшением площади поверхности активного материала отрицательного электрода из-за роста размера кристаллов. При появлении «эффекта памяти» необходимо произвести глубокий разряд аккумулятора (до напряжения 0,6V) очень малыми токами. Если вы правильно эксплуатируете свой аккумулятор, как было написано выше, то вы грамотный моделист и можете летать долго и счастливо. Но если же вы моделист «как все», то преодолейте лень и берите пример с тех, кто умеет правильно обращаться с источниками питания. Как говориться: «Скупой да ленивый платит дважды!»

Теперь рассмотрим никельметалгидридные аккумуляторы. Химия процессов у них схожая с NiCd собратьями, но основное их преимущество в том, что у них почти отсутствует «эффект памяти» (их можно дозаряжать почти без потерь емкости). В плюсе и хорошее соотношение между удельной емкостью и габаритными размерами. Также для NiMH характерен низкий разброс по емкости между одинаковыми банками (порядка 1%), что повышает максимальную отдачу и повышает количество циклов заряд-разряд, но только при номинальном токе разряда, численно равном емкости батареи. К недостаткам можно отнести очень крутую характеристику разряда, то есть, когда выходное напряжение просто падает до нуля при разряде аккумулятора свыше 85% его емкости, а это катастрофа (если у вас не электролет, поскольку там подобного «высасывания» не происходит из-за электронной отсечки, оставляющей немного емкости аккумулятора на работу рулевых машинок). Этого не происходит и с NiCd аккумулятором. При полном разряде он дает возможность дотянуть до посадки (примерно полторы минуты). Сервомашинки начинают работать заметно медленней,

и самолет становится «вялым», но остается «живым». Эксплуатация и тем более заряд NiMH аккумуляторов недопустим при температуре ниже, чем -10°С. Перезаряд NiMH аккумулятора недопустим и без хорошего зарядного устройства вполне возможен. Характерные признаки этого процесса - быстрый разогрев и потеря емкости, в некоторых случаях необратимая. Для NiMH аккумуляторов также характерно небольшое время хранения без подзарядки, что объясняется значительным током «утечки» (не путать с внутренним сопротивлением) примерно 10% в месяц, против 2% у NiCd аккумуляторов. То есть, пока самолет с NiCd аккумулятором висит зимой на стенке и как говорится «хлеба не просит», то на модели с NiMH аккумулятором необходимо периодически батарею подзаряжать (не реже раза в два месяца). Подведем итоги. Правильная эксплуатация и тех и других аккумуляторов невозможна без интеллектуальных зарядных устройств типа Infinity-2 или подобных ему. Если и выбирать в качестве силового блок NiMH аккумуляторов, то его лучше брать с 50% запасом по емкости, планируемой в эксплуатации. При всех равных режимах работы NiCd аккумулятор имеет на 500 циклов «заряд-разряд» больше чем его конкурент. Правильный выбор это всегда взвешенный компромисс, основанный на изучении проблемы в сочетании с интуицией и накопленным опытом.

А. Цибульский

г. Москва

 

Статья из журнала «Моделизм спорт и хобби» 5-6.2003. На главную