|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Елементи живлення для побутової апаратури
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Зарядні пристрої, акумулятори, гальванічні елементи Останніми роками російському ринку з'явилося багато різних гальванічних елементів живлення побутової апаратури. Разом з тим відчувається брак інформації щодо оцінки та вибору елементів, що найбільше підходять для конкретної апаратури. Мета запропонованої статті – заповнити цю прогалину та запропонувати нашим читачам додаткову інформацію. У будь-якому гальванічному елементі електрохімічна реакція складається з процесу окислення на негативному електроді та відновлення на позитивному. Реакції рознесені у просторі та електрони, що утворюються на мінусовому виведенні, переходять по зовнішньому ланцюзі на плюсовій і там беруть участь у відновлювальній реакції. Залежно від матеріалів електродів і складу електроліту електрорушійна сила (ЕРС) на висновках елемента може бути різною. Значення ЕРС визначається різницею електрохімічних потенціалів електродів. У табл. 1 наведені деякі параметри гальванічних елементів, що найбільш часто застосовуються.
Мідно-цинковий елемент, незважаючи на невелику напругу та інші незручності (рідкий кислотний електроліт, необхідність чищення), при малому струмі працює стабільно протягом багатьох років і ще недавно широко використовувався в системах залізничної автоматики. Насправді ж нині ми зіштовхуємося з обмеженою кількістю елементів. Це - сольові, лужні, ртутні, срібні, повітряні та літієві. Сольові елементи Їх називають також марганцево-цинковими чи вугільно-цинковими елементами. Вони плюсовим є електрод з графіту, а мінусовим - цинк (корпус елемента). Функцію електроліту-деполяризатора виконує суміш двоокису марганцю та хлористого амонію. ЕРС сольового елемента - 1,6, а послідовним з'єднанням отримують батареї з потрібною напругою. Елементи таких батарей часто виконують не циліндричної, а прямокутної форми. Робочий інтервал температур сольових елементів – від -20°С до +55°С. Проте за знижених температурах зменшується струм, що віддається в навантаження. а при підвищених прискорюється руйнування цинкового електрода і швидше висихає електроліт. В останнє десятиліття сольові елементи суттєво вдосконалені: зменшення руйнування цинкового корпусу до складу електроліту додавали ртуть, яку потім замінили екологічно чистими органічними добавками. Ці покращення дозволяють збільшити термін служби елементів до трьох років, хоча зазвичай термін придатності на них вказують у межах від 9 до 12 місяців. Сольові елементи з покращуючими добавками випускають у більш надійному виконанні - зовні захисний сталевий (рідше пластмасовий) корпус, а цинк знаходиться всередині. Ці елементи безпечніші в експлуатації та. крім того, мають більш високу енергоємність. Корпус такого елемента закритий згори і знизу фасонними металевими дисками-електродами з ущільненням у вигляді полімерних прокладок. І все ж сольові гальванічні елементи мають найменшу електричну ємність серед хімічних джерел струму, що становить 450...850 мАг (тут і далі значення наведені для елемента формату АА). Вони призначені для використання в пристроях з низьким та середнім енергоспоживанням: годинниках, пультах дистанційного керування побутовою апаратурою, дитячих іграшках, пристроях сигналізації, кишенькових радіоприймачів. Щоб продовжити термін служби сольових елементів, рекомендують поряд з новими комплектами використовувати вже попрацювали, але не доводячи їх до повністю розрядженого стану. Це пов'язано з дуже повільним процесом вирівнювання локальних неоднорідностей у в'язкому електроліті при розрядці і деякому відновленні властивостей елемента під час "відпочинку". Зокрема, в аудіоплеєрі не рекомендують використовувати один комплект сольових елементів більше двох годин поспіль. Лужні елементи Лужні елементи зовні практично не відрізняються від сольових, містять вугільний та цинковий електроди, двоокис марганцю, але замість хлориду амонію в них застосовують лужний електроліт. Тому їх і називають лужними чи алкалічними. Лужний електроліт виключає газовиділення під час роботи елементів, тому їх випускають у герметичному виконанні. ЕРС таких елементів трохи менше, ніж у сольових. Зате вони мають більшу питому ємність, розрядний струм і термін зберігання (до п'яти років). Місткість лужних елементів - від 1000 до 3700 мАг. Вони зберігають працездатність при температурі від -30 до +55°С. Однак найістотніша відмінність лужних елементів від сольових - повільніше зниження напруги в процесі розрядки (але воно різко зменшується в кінці). Оскільки ємність лужних елементів значно вища, ніж у сольових, то й застосовуються вони у пристроях із середнім та високим споживанням енергії: у фотоспалахах, електробритвах, диктофонах, плейєрах, переносних радіоприймачах та магнітолах, телефонах та радіостанціях, потужних електричних ліхтарях. Ртутні елементи Ртуть давно та успішно використовували для вдосконалення сольових елементів із цинком. В результаті були створені елементи з двоокисом марганцю та окислами ртуті. Ртутний елемент має велику ємність і досить тривалий термін зберігання. ЕРС подібного елемента всього на 0.15 менше, ніж у лужного, але через небезпеку забруднення навколишнього середовища ртуттю такі елементи побутових форматів випускають все рідше (елементи з написом "Merquri" не можна викидати в сміттєві баки, а спеціальних контейнерів для небезпечних відходів у нас . на жаль поки що ні). Срібні елементи Вони дійсно срібні-плюсовий електрод у них виконаний з оксидів срібла. ЕРС срібних елементів на 0.25 більше, ніж у сольових. Вони дорогі, зустрічаються рідко, а відрізнити їх можна за написом Silver. Повітряно-цинкові елементи У цих елементів в електрохімічній реакції беруть участь цинк та повітря, тому в їхньому корпусі передбачені отвори. Повітряно-цинкові елементи мають високу ємність і тривалий термін зберігання. Їхня саморозрядка в умовах кімнатної температури не перевищує 2% на рік. Але зберігати ці елементи потрібно в герметично закритому стані, що унеможливлює доступ повітря всередину. Ця особливість, поряд із дуже вузьким інтервалом експлуатаційних параметрів, призвели до обмеженого випуску елементів споживчого формату. ЕРС повітряно-цинкових елементів становить 1.4 при ємності від 70 до 600 мАч. інтервал робочих температур – від -18°С до +50°С. В основному їх використовують у слухових апаратах. Літієві елементи Літійові елементи живлення з'явилися порівняно недавно. У них застосовують мінусові електроди з літію та електроліт з двоокисом марганцю на основі органічних сполук. Елементи працездатні в широкому інтервалі температур (від -30°С до +65°С), мають високу ємність і дуже тривалий термін зберігання при дуже малій саморозрядці (до 10 років). Літій має найвищий негативний електродний потенціал по відношенню до всіх інших металів. ЕРС цього елемента - 3,8 В. Літій - метал дорогий, тому літієві елементи використовували переважно там, де була потрібна довготривала надійна робота, наприклад, в резервних джерелах живлення мікросхем пам'яті комп'ютерів і в космічній техніці. Раніше літієві елементи випускали лише в "гудзиковому" ("кнопковому") виконанні для годинників, калькуляторів, фотоапаратів, комп'ютерів. Поступово, у міру зниження їхньої вартості, літієві елементи з'являються не тільки для пристроїв з високим енергоспоживанням (сучасні фотоапарати, відеокамери - елементи CR123, 2CR5 та CR2). але й іншій апаратури. На жаль, єдиного позначення елементів сьогодні немає – є американська система габаритів, є міжнародна – МЕК, і провідні фірми нерідко на своїх виробах вказують відразу кілька позначень (див. табл. 2, а також "Радіо", 2000 № 2, с. 47).
Літерою "R" за системою МЕК позначають елемент циліндричної форми, a "F" - прямокутною. Додавання літери "L" перед "R" або "F" означає, що цей елемент лужний. Загалом повне позначення у системі МЕК включає 14 знаків, розбитих на п'ять смислових груп, що, можливо, і стало серйозною перешкодою для її впровадження. Детально про неї розказано у статті Р. Варламова "Зарубіжні елементи та батареї МЦ системи" ("Радіо", 1996 № 3). Споживача цікавить термін роботи елемента живлення та доступна ціна, а тривалість роботи елемента в першу чергу пов'язана з його електричною ємністю. Фірми-виробники цей параметр дружно намагаються не вказувати, і для цього вони мають дуже вагомі причини. Справа в тому, що реальна ємність залежить від умов розряджання. Наскільки швидко знижується напруга на елементі в міру розрядки залежить від струму навантаження та електроліту. Розряджати елемент до нуля не можна - пристрою потрібна певна напруга, а при низькому вона не зможе працювати. Мінімально допустиму напругу при розрядці називають напругою відсічення. Воно визначається особливостями експлуатації і зазвичай коливається від 0,8 до 1 В. Чим нижче напруга відсікання, тим більшу енергію може віддати елемент. Впровадження нових технологій дозволяє покращити характеристики елементів – збільшити ємність, термін зберігання, розрядний струм. Наприклад, фірма Duracell впровадила технологію Titanium - додавання до електроліту двоокису титану підвищує термін служби елементів у пристроях з низьким споживанням струму. Фірма Panasonic запровадила технологію Power activator, фірма TDK – технологію X-treme. GP Batteries - Super alkaline, Energiser - High-Tech Formula. Використання у тій чи іншій формі дрібнодисперсного високопровідного гранульованого графіту та гелевого органічного електроліту дозволило цим фірмам суттєво покращити характеристики елементів при середньому та високому рівнях енергоспоживання. З одного боку, фірми-виробники наполегливо вдосконалюють побутову техніку, що випускається ними, домагаючись зниження енергоспоживання, а з іншого - у розвитку виробництва елементів живлення спостерігається тенденція підвищення їх енергоємності та розрядного струму. Так, наприклад, Panasonic, яка виробляє побутову техніку та елементи живлення, рекламуючи плеєр RQ-SX20, наголошує, що фірмові лужні елементи LR6 (за технологією Power activator) забезпечують 45-годинне відтворення записів. У рекламних матеріалах фірми зазвичай повідомляють, що у нових елементів живлення, що випускаються ними, істотно підвищена ємність (не вказуючи при цьому її значення). Panasonic наводить такі результати збільшення реальної ємності нових елементів LR6 Power Alkaline: при використанні в CD-плеєрі зі струмом споживання 170...300 мА час роботи елементів збільшився на 20%. у ліхтарі з галогенною лампою (споживаний струм 600...800 мА) - на 20%. у цифровому фотоапараті Casio QV-10 (потужність 315 мВт) – на 28%. у переносному комп'ютері IBM ThinkPad 230 – на 30%, а в іграшковому автомобілі Nikko – на 45%. Від одного комплекту із двох елементів LR6 Panasonic можна отримати понад 500 фотоспалахів з малим інтервалом між ними. Як бачите, знову реклама: ні потужності спалаху, ні інтервалу між ними не вказано. Аналогічно рекламують елементи Energiser: фірма вказує, що у цифровому фотоапараті її елементи LR6 служать довше на 50%. у кишеньковому радіоприймачі – на 45%. у мобільному телефоні – на 40%. у портативному ліхтарі – на 80%, у радіокерованій моделі автомобіля – на 40% у порівнянні зі звичайними (сольовими) елементами. Реально вартість сольових та лужних елементів живлення однакового габариту відрізняється у 4...5 разів, а термін служби - у 6...8 разів. Фактичну електричну ємність того чи іншого елемента живлення практично не можна встановити маркування. Вона може відрізнятися дуже істотно навіть за видимої ідентичності елементів. У табл. 2 наведена ємність сольових, а в дужках - лужних гальванічних елементів. Крім того, найважливіша характеристика елемента – максимальний струм. що цей елемент може короткочасно, але стабільно віддавати споживачеві - так званий струм спалаху. У табл. 3 наведено значення струму спалаху деяких елементів.
Струм спалаху відрізняється від струму замикання при нульовому опорі зовнішнього ланцюга. У разі ніякої корисної роботи не відбувається, а тривалість імпульсу струму замикання - частки секунди. Струм спалаху вимірюють при деякому, хоч і дуже малому опорі зовнішнього ланцюга, нерідко навіть у порівнянні з внутрішнім опором джерела. Цей струм робить корисну роботу, яке тривалість - кілька секунд (до десяти). Значення струму спалаху дуже істотно для споживачів з короткочасним періодичним інтенсивним навантаженням - фотоапаратів з автоматичною протяжкою плівки, фотоспалахів. Елементи і батареї з великим струмом спалаху, як правило, мають значний запас енергії. Наприклад, батареї живлення в одноразових комплектах камер Polaroid після використання фотокомплекту ще довго здатні віддавати струм до 10 А. Відсутність значень параметрів елементів заповнюють тестові випробування, які у різних умовах. У табл. 4 наведено результати випробувань елементів АА (UM3, MN1500, R6, LR6) під час роботи в аудіоплеєрі. Таке застосування елементів є одним із наймасовіших. Наведена інформація наочно ілюструє перевагу лужних елементів у порівнянні із сольовими. Для споживача представлені параметри мають більшу цінність, ніж перспективні рекламні заяви фірм.
Як же розрізняти елементи різних типів і не нарватися на підробку чи просто неякісну продукцію, виготовлену невідомо ким і невідомо де? Перелік провідних фірм, що випускають елементи живлення та реалізують свою продукцію на російському ринку, дуже великий. Це - Duracell, Energiser, Panasonic, Varta, Kodak, TDK та інші. Таким чином, сама їх назва вже є своєрідною рекомендацією, особливо якщо елемент і прилад, для якого ви збираєтеся його придбати, виробляє одна і та ж фірма. Однак слід пам'ятати, що на лужних, досконаліших і енергоємніших елементах ви практично завжди зустрінете позначення - "Alkaline". Написи, що вказують на вдосконалену технологію виробництва - Power Alcaline, X-Treme. "Super Alkaline". "High-Tech", "Titanium" також є надійною рекомендацією. На них обов'язково слід звертати увагу при виборі елемента живлення для конкретної апаратури. Нерідко можна почути, що суцільнометалевий штампований корпус елемента (особливо з негладкою поверхнею дна) свідчить, що це сольовий елемент. Ця ознака не абсолютна - удосконалені сольові елементи мають захисний металевий корпус з фасонними металевими шайбами по торцях, і тому відрізнити їх на вигляд від лужних важко. Розрізнити сольовий та лужний елементи можна за позначенням його марки та написами. Літера "R" означає сольові елементи (R1, R03, R6, R14, R20 і т.д.). Удосконалені сольові елементи додатково позначають літерами "Р" або "S" (рідше HD, НЕ, ЕН, UP, UPS) - наприклад, R6P, SUMS, R20UPS. У позначення лужного елемента вводять літеру "L" - LR1, LR03, LR6, LR14, LR20, 6LF22 - і майже додають напис "Alkaline", "Super Alkaline" і т.п. Ртутні, срібні та повітряно-цинкові елементи позначають відповідно "Merqury", "Silver" (або "Silber"). "Zn-Air", але для побутової апаратури бажано використовувати елементи з написами "0% Merqury", "0% Merqury & Cadmium". "0% Merqury and Cadmium Added". "0% Quecksilber Cadmium", "0% Hg Cd", "Merqury Free". Ще одним надійним свідченням високої якості елементів живлення є їхня упаковка. Серйозні фірми упаковують свою продукцію в так звані блістерні контейнери на картонній підкладці – прозорі пластикові оболонки, що дозволяють бачити упаковані елементи та надійно захищають їх від вологи та механічних пошкоджень. Зазвичай кілька елементів (два-чотири елементи R6 або два елементи R14 - R20) у прозорому пластиковому футлярі приклеєні до барвної картонної основи, на якій повторено назву фірми, її товарний знак та інша інформація про фірму та товар, включаючи штрих-код країни- виробника. Обов'язково вказують термін придатності - цю інформацію повторюють на упаковці та корпусі елемента у вигляді виштампованих цифр: наприклад, 09.99. Це найхарактерніше для сольових елементів. На лужних термін придатності найчастіше вказують у вигляді написи на корпусі: INSTALL BY JAN 2001, Best before MAR2003 або просто JAN2001 і MAR2003. Останнім часом деякі фірми стали економити на упаковці та на картонній підкладці, що не захищають свої вироби полімерною плівкою. Щоправда, на обороті картонної упаковки кількома мовами наводять відомості про особливості експлуатації товару та гарантії. Ряд фірм вже почали друкувати ці написи російською мовою. І взагалі інформація на упаковці елементів провідних фірм набагато інформативніша, ніж написи на самому елементі. Ось приклади написів на сольових елементах формату АА. Фірма GP Batteries, елемент Greencell Extra Heavy Duty 15G "SIZEAA" 1,5 V, 0% Merqury (Гонконг) – сольовий елемент (в позначенні якого про це не згадано), розмір АА. "Надпотужний" (Heavy Duty), не містить ртуті. Фірма Varta, елемент Varta Super MIGN0N'R6'AA'UM3'1.5V 0% Merqury Cadmium. 0% Quecksilber Cadmium (вироблено у Франції) - сольовий елемент того ж розміру, і цей типорозмір повторений у маркуванні чотири рази (MIGNON'R6'AA'UM3). не містить ртуті та кадмію. Лужні елементи такого самого формату. Фірма Duracell, елемент Duracell Alkaline 1.5 V'SIZEAA'MN 1500 LR6, JAN2001 – лужний елемент АА, позначення типорозміру повторено тричі, термін зберігання – до січня 2001 р. екологічних приміток немає. А ось на упаковці цього елемента можна прочитати повніше позначення: Alkaline'ExtraPower'Titanium 'АА' MN1500'LR6'Mignon, екологічні відомості - 0% Cd? 0% Hg, 0% Pb та місце виробництва - Бельгія. Там же наведено рекомендації: замінювати весь комплект елементів, не перезаряджати, не підносити їх до вогню і не використовувати одночасно елементи різних типів та систем (додамо, і різного ступеня розрядженості). Зазвичай на корпусі елемента кількома мовами наводять застережливі написи: Do not throw in fire! No rechargeable! (Не кидати у вогонь! Не перезаряджати!). Суть цих написів у тому, що сучасні лужні, а тим більше літієві гальванічні елементи часто-густо вибухають при нагріванні або спробі їх зарядити, як акумулятор. А вміст гальванічного елемента, навіть якщо там немає ртуті, свинцю та кадмію, далеко не безпечний. Можна зустріти елементи, що випускаються рядом фірм, де ці написи повторені російською (і упаковці теж). Якщо елементи живлення погано упаковані, оформлені неохайно, не мають вказівки, де вони виготовлені та який термін їхньої придатності, то такі вироби можуть не виправдати ваших надій та купувати їх небезпечно. Як правило, вони одні з найдешевших. Тому висока ціна елементів - також опосередковане свідчення високих споживчих властивостей. Автор: М.Михайлов, м.Москва
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Вміння зосередитися допомагає досягати довгострокових цілей ▪ Мініатюрний ефективний акустичний підсилювач ▪ Однокристальний контролер SM2320 для портативних зовнішніх SSD
▪ розділ сайту Чудеса природи. Добірка статей ▪ стаття Кендзабуро Ое. Знамениті афоризми ▪ стаття Модрина європейська. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Світловий автомат на мікросхемі КР1533ІР22. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Мостовий вимірник КСВ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page