Типы зарядных устройств и выделить их особенности. Зарядные устройства. Виды и особенности. Методы заряда. Классификация видов электромобильных разъемов

Зарядное устройство - устройство для заряда электрических аккумуляторов энергией внешнего источника; как правило, - от сети переменного тока напряжением 220 Вольт.

Зарядное устройство состоит из:
— преобразователя напряжения (трансформатор, импульсный блок питания);
— выпрямителя;
— стабилизатора напряжения;
— устройства контроля силы тока или процесса заряда;
— амперметр или светодиодные индикаторы.

Виды зарядных устройств:
— встроенные;
— внешние.

Типы зарядных устройств для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей:
1. Зарядные устройства нормального (медленного) заряда
2. Зарядные устройства быстрого заряда
3. Зарядные устройства скоростного заряда

Зарядные устройства нормального (медленного) заряда .

Используют для зарядки только никель-кадмиевых батарей. Зарядные устройства этого типа, иногда называют ночными, они самые дешевые из всех видов батарей Ток нормального заряда составляет 0,1 с, время заряда – 14 — 16 ч., при таком малом токе и длительном времени заряда трудно определить время окончания заряда По этой причине индикатор готовности батареи в зарядных устройствах для нормального заряда обычно отсутствует.

Если зарядный ток установлен правильно, полностью заряженная батарея становится чуть теплой на ощупь, и нет необходимости немедленно отключать ее от зарядного устройства. В нем батарея может оставаться более чем на один день. Но лучше всего отключать зарядное устройство сразу после окончания заряда.

Не следует использовать зарядные устройства медленного заряда для зарядки батарей малой емкости, так как они рассчитаны на работу с более мощными батареями. В таком случае аккумуляторная батарея станет нагреваться уже по достижении 70% своей емкости.

А в случае, если для зарядки мощной аккумуляторной батареи используется недостаточно мощное зарядное устройство, батарея в процессе заряда будет оставаться холодной и никогда не будет заряжена до конца. Тогда она потеряет часть своей емкости.

Зарядные устройства быстрого заряда.

Используют для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Они характеризуются как зарядные устройства среднего класса как по скорости заряда, так и по цене. Заряд аккумуляторов в них происходит в течение 3 — 6 часов током около 0,ЗС. В качестве необходимого элемента эти зарядные устройства имеют схему контроля достижения аккумуляторами определенного напряжения в конце заряда и их отключения в этот момент. Зарядные устройства быстрого заряда обеспечивают лучшее по сравнению с устройствами медленного заряда обслуживание аккумуляторов. В настоящее время они уступили свое место зарядным устройствам скоростного заряда.

Зарядные устройства скоростного заряда .

Используют для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Основное преимущество зарядных устройств скоростного заряда — меньшее время заряда. Хотя из-за большей мощности источника напряжения и необходимости использования специальных узлов контроля и управления такие зарядные устройства имеют наиболее высокие цены. Время заряда в зарядных устройствах такого типа зависит от тока заряда, степени разряда аккумуляторов, их емкости и типа. При токе заряда 1С разряженная никель-кадмиевая батарея заряжается в среднем менее чем за один час. Если же аккумуляторная батарея полностью заряжена, некоторые зарядные устройства переходят в режим подзарядки пониженным током заряда и с отключением по сигналу таймера.

Правила эксплуатации зарядных устройств
— перед включением зарядного устройства поставьте его на ровную поверхность;
— защитите зарядное устройство от воздействия пыли, грязи, продуктов питания, жидкости, перегрева и переохлаждения, а также от прямых солнечных лучей;
— при изменении условий хранения зарядного устройства, которые сопровождаются резким перепадом температуры и влажности, снаружи или внутри него может образоваться конденсат. Прежде чем начать работать с устройством, дайте влаге испариться. Это поможет избежать выхода зарядного устройства из строя.
— при переносе зарядного устройства из холодной среды в более теплую или из теплой в холодную не включайте питание, пока температура устройства не придет в соответствие с температурой среды;
— при отключении кабеля от сети беритесь за специальную петлю на вилке. Не тяните за кабель. Разъединяя разъемы, держите их прямо, чтобы не погнуть контакты. Аналогично, перед подключением кабеля убедитесь в правильной ориентации и соответствии частей разъемов.

Хранение зарядного устройства

Зарядное устройство в заводской упаковке должно храниться в проветриваемых помещениях при температуре воздуха от + 1° до +40° С, относительной влажности до 80%, при отсутствии в воздухе газов и щелочей, паров кислот, вызывающих коррозию.

Статья о том, как выбрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Виды устройств, важные нюансы выбора. В конце статьи - видео о простом з/у для аккумулятора своими руками.

Содержание статьи:

Современный автомобиль оснащается всё большим количеством приборов, которые питаются от бортовой сети. Роль аккумулятора заключается в обеспечение дополнительной энергии в тех ситуациях, когда генератор не справляется с нагрузками. А аккумуляторные батареи, как правило, разряжаются в самый неподходящий момент. Особенно в зимний период. И в отличие от аккумуляторов других электроприборов, АКБ для авто зарядным устройством не комплектуются; его приходится покупать отдельно.

Разновидности зарядных устройств и их особенности

З/у имеют несколько классификаций и в зависимости от своего типа наделены теми или иными качествами.

По методу заряда приборы делятся на 3 категории:

Метод фиксированного значения тока

Такие устройства заряжают аккумулятор до предела и довольно быстро. Однако в завершение процедуры электролит имеет свойство чрезмерно нагреваться, а это снижает срок эксплуатации аккумулятора, провоцируя ускоренное старение.

Метод постоянного напряжения

В данном случае электролит сохраняет требуемую температуру и контролировать процесс зарядки нет необходимости, так как при этой схеме прибор поддерживает заданный уровень напряжения. К минусам можно отнести снижение напряжения в конце процесса. Это не позволяет осуществить максимально возможный заряд аккумулятора.

Комбинированный метод

Сочетает в себе два вышеописанных варианта - в начале процесс идет при фиксированном значении тока, а под конец переходит на стабилизацию напряжения. Такой тандем делает этот тип приборов наиболее эффективными и востребованными.

По способу заряда з/у делятся на 2 категории:

Устройства трансформаторного типа

В быту они вряд ли встретятся, так как обладают внушительными габаритами и столь же внушительным весом. Их назначение - преобразование тока 220В в постоянный ток (12В).

Импульсные

Принцип действия подобен предыдущему варианту, однако эта разновидность отличается компактностью и малым весом. Поэтому идеально они подходят для бытового использования.

В зависимости от модели, импульсные з/у могут иметь:

• индикатор окончания заряда;
• индикатор неправильного подключения (переполюсовки);
• функцию защиты от коротких замыканий,
• функцию автоматической зарядки;
• функцию защиты от переполюсовки и пр.

В отличие от трансформаторных, импульсные производят подзарядку с помощью малых импульсов, а не тока постоянного значения. Это и является их особенностью.

Трансформаторные модели стоят дешевле, однако кроме описанных выше недостатков требуют еще и контроля во время работы. Поэтому импульсный вариант предпочтительнее.

В зависимости от источника питания , з/у разделяют на 3 категории.

Работающие от электрической сети

Если машина находится в гараже, где подведено электричество, то такой вариант самый простой, удобный и надежный. В этом случае АКБ можно подзаряжать, пока машина не используется.

Работающие от прикуривателя

К недостаткам можно отнести тот факт, что при длительной и/или интенсивной (в некоторых моделях скорость регулируется) подпитке возникает риск перегрузки бортовой сети.

Но зато в случае непредвиденных ситуаций зарядить аккумулятор можно в любое время и в любом месте.

Работающие от солнечной энергии

Используются редко, так как качественные изделия стоят дорого, а дешевые, как правило, малоэффективны и недолговечны.

Ну и конечно же, им нужен солнечный свет для работы. Солнечная модель может быть полезной как вспомогательный вариант. Например, для тех, кто имеет сетевое з/у, но часто оказывается «далеко от розетки». К примеру, рыбаку, любителю отдыха на природе или охотнику такое устройство пригодится наверняка.

Согласно назначению , з/у подразделяют на 2 типа.

Зарядно-пусковые (или пуско-зарядные)

Выполняют функцию не только подзарядки, но и запуска двигателя - работают в двух режимах: автоматическом и режиме отдачи максимального тока.

Некоторые модели универсальны, с их помощью можно восстановить работу ДВС, зарядить телефон, ноутбук и другие приборы. Достаточно лишь иметь набор штекеров нужного размера.

Важно соблюдать правила эксплуатации и использовать прибор по назначению только после того, как клеммы будут отсоединены от бортовой сети.

Зарядно-предпусковые

Используются только для подпитки аккумулятора, запуск двигателя с их помощью невозможен. Обусловлено это тем, что приборы характеризуются малым значением рабочего тока. Плюсом является то, что при их использовании нет необходимости производить отключение от бортсети.

Что необходимо учитывать при выборе

Прежде чем приступать к покупке з/у, следует тщательно изучить документы к конкретной батарее и автомобилю (в частности параметры бортсети). Это позволит избежать многих сложностей и конкретизировать запросы. По сути, указанной в инструкциях информации достаточно, чтобы подобрать подходящее устройство. Однако есть и некоторые второстепенные нюансы, которые стоит учесть при выборе.

Контрафакт

Мало таких изделий, которые могут выиграть соревнование с зарядными устройствами по числу подделок. Поэтому покупать приборы лучше всего у официальных дилеров или, по крайней мере, в торговых точках, пользующихся хорошей репутацией.

Если вы определились с конкретной маркой, стоит поискать в сети Интернет информацию об особенностях бренда и его копиях. Качественную подделку определить таким способом, возможно, и не получится, но избавить себя от низкосортного азиатского ширпотреба вполне реально.

Возможности

Лучше обзавестись з/у с небольшим (именно небольшим, слишком усердствовать не стоит) запасом тока. Такое приобретение имеет два преимущества: устройству не придется работать на пределе своих возможностей и в случае замены аккумулятора на модель большей емкости, не нужно будет менять з/у.

Индикация

Бывает светодиодной и приборной. Светодиодная не отличается такой точностью, однако для бытового использования ее вполне хватит.

Автоматический режим

Если есть возможность, предпочтение следует отдать именно автоматизированному варианту. Это избавит владельца от необходимости контролировать работу прибора и возможных последствий.

Страна-производитель

Многие отечественные изделия по своим характеристикам не уступают зарубежным аналогам, поэтому стоит присмотреться к российской продукции. Она не только выигрывает в цене, но и риск купить подделку практически равен нулю. А ведь даже уступающий по качествам отечественный прибор лучше поддельного престижного бренда.

Коробка передач

Для авто с АКП оптимальным вариантом будет зарядно-предпусковое устройство, так как оно не нуждается в обязательном отключении источника питания от бортсети.

Необслуживаемые аккумуляторы

Защита от неправильного подключения

В случае так называемой переполюсовки функция поможет не только предотвратить поломку аккумуляторной батареи, но и самого з/у.

Функция десульфитации

Позволяет восстанавливать батарею с образованиями сульфата свинца на пластинках.

Номинальный ток заряда

Номинальным током называют ток, который составляет 10% от емкости батареи. Имея информацию об АКБ (можно найти в документах или на корпусе изделия), высчитать необходимую мощность з/у не составит труда.

Например, зарядник в 6А подойдет для большинства батарей емкостью 60-70 А-ч, которыми оснащаются легковые автомобили. А вот для грузовика или джипа придется поискать более мощное устройство.

Тип аккумулятора

Если у вас свинцовая батарея (WET), то ей понадобится специальное устройство. Для аккумуляторов остальных разновидностей подойдут любые з/у, однако следует учитывать их особенности.

Гелевые батареи (GEL) и батареи с электролитовой пропиткой (AGM) чувствительны к перепадам температур и перегреву. Для них понадобиться зарядное с функцией регулировки тока и расширенным температурным диапазоном.

Но лучше всего не заниматься экспериментами и приобрести подзарядное, рекомендованное производителем.

Заключение

Некоторые автомобилисты полагаются на генератор, считая состояние аккумулятора второстепенной проблемой. Однако наличие зарядного способно значительно облегчить жизнь водителя, ведь никогда не знаешь, как скоро понадобиться помощь АКБ и когда она окажется полностью разряжена. А для этого иногда достаточно оставить габаритные огни на ночь включенными или поставить машину у подъезда на некоторое время с включенной сигнализацией.

Итак, вы рассматриваете покупку подключаемого к сети автомобиля - отличный выбор. Однако , вы должны проанализировать не только обычные критерии покупки, такие как цена, кузовные особенности, мощность, эффективность, комплектация и цвет, но и вопрос зарядки электромобиля . Приобретая или первое, о чем задумывается потенциальный владелец - как и при помощи чего будет происходить зарядка аккумуляторных батарей . Ведь даже человек мало осведомленный о возможностях экоавтомобилей, прекрасно понимает, что обычной вилки и розетки для этого бывает недостаточно.

Попробуем разобраться, какие существуют на сегодняшний день, основные типы зарядных устройств и разъемов .

Зарядки для электромобилей априори разные, к сожалению , по примеру mini-USB в производстве электрокаров пока нет (на данный момент ведется работа по внедрению ). Существует 4 типа зарядных станций, о которых должен быть осведомлен каждый водитель или будущий владелец электромобиля и несколько видов коннекторов, которыми комплектуются станции и модели электромобилей.

Типы зарядных станций:

Mode 1

Наименее мощный тип зарядки, осуществляемый преимущественно от бытовой сети. Интервал подзарядки электромобиля с помощью такого метода, составляет приблизительно 12 часов. Процесс происходит без специального оборудования, при помощи стандартной розетки и специального адаптера переменного тока. На сегодня данный тип практически не применяется для зарядки серийных автомобилей из-за низкой безопасности подключений.

Mode 2

Стандартный тип зарядной станции переменного тока, использовать которую можно в быту или пользоваться на автозаправочных комплексах. Применяется для зарядки электромобилей всех типов с традиционными разъемами подключаемого коннектора с системой защиты внутри кабеля. Длительность процесса составляет порядка 6-8 часов при емкости аккумуляторных батарей 20-24 кВт ч.

Mode 3

Самый мощный режим, используемый на станциях с переменным током. К нему применимы разъемы Type 1 - для однофазной и Type 2 - для трехфазной сети.

Mode 4

Тип зарядных станций в которых применяется не переменный, а постоянный ток. Мощность подобных комплексов для некоторых электромобилей бывает слишком высока. У тех же, что поддерживают подобный стандарт, аккумуляторы заряжаются до 80% в течении 30 минут. Подобные зарядные комплексы можно встретить на городских парковках и шоссе, хотя они довольно редки в Украине, поскольку обустройство такого комплекса требует отдельной линии электроснабжении большой мощности. Кроме того цена данной зарядной станции довольно высокая.

Tesla Supercharger

Отдельно стоит отметить тип , которые отличаются от указанных выше, обособленностью использования. Это даже не зарядные станции, а нагнетатели энергии, которые в течении 20 минут заряжают батареи до 50% объема, за 40 минут до 80% и за 75 минут до 100%. Tesla Supercharger обеспечивают высокую зарядную мощность 135 кВт постоянного тока (DC). Коннекторы станции в зависимости от региона использования разняться по форме коннектора, в США они имеют три разъема, в Европе пять, что существенно усложняет эксплуатацию импортированных из Америки в европейские страны электромобилей компании.

Так как в характеристики Mode 1-4 постоянно вносятся правки, предлагаем более простую классификацию типов зарядных станций по мощности зарядки :

1. Для бытовых электросетей переменного тока 230 В до 16 А (3,7 кВт). Их часто называют кабелем так как они имеют малый корпус.
2. Для ускоренной зарядки от электросетей переменного тока 230 В/400 В от 16 А до 40 А (от 3,7 кВт до 30 кВт).
3. Fast charger или «Суперчарджер» - быстрая зарядка постоянным током подает питание на аккумулятор минуя инвертор. Это габаритное стационарное оборудование мощностью от 10 кВт до 400 кВт.

Зарядные станции также можно классифицировать по принципу использования:

• Станции предназначенные для стационарной установки.
• Для портативного использования в одном или нескольких местах.
• Станции для портативного и стационарного использования.

Классификация видов электромобильных разъемов

Кроме режимов работы зарядных станций необходимо знать и типы разъемов подключения коннектора, которые адаптированы к работе каждой из них.

Тип разъема коннектора Type 1 J1772

5-ти контактный стандартный разъем электромобильного коннектора, характерный для большинства электромобилей американского и азиатского производства. Разъем Type 1 применим для подзарядки электромобиля от зарядных комплексов, работающих по стандартам Mode 2, Mode 3. Подзарядка происходит при помощи однофазной сети переменного тока с максимальным напряжением 230 В, силой тока 32 А и предельной мощности в 7,4 кВт.

Type 2 (Mennekes)

7-ми контактный разъем характерный в основном для европейских электромобилей, а также для ряда китайских авто прошедших адаптацию. Особенность разъема заключается в возможности использовать однофазную и трехфазную сеть, с максимальным напряжением 400 В, силой тока 63 А, и мощностью 43 кВт. Обычно 400 В 32 А ~ 22 кВт при трехфазном подключении и 230 В 32 А ~ 7,4 кВт при однофазном подключении. Разъем допускает использование зарядных станций с режимами работы Mode 2, Mode 3.

CHAdeMO

2-контактный коннектор постоянного тока разработанный при сотрудничестве крупнейших японских автопроизводителей с компанией TEPCO. Может использоваться для зарядки большинства японских, американских и ряда европейских электромобилей. Рассчитан для использования на мощных зарядных станциях работающих от постоянного тока в режиме Mode 4, позволяющих заряжать батарею электромобиля до 80% в течении 30 минут (на мощности 50 кВт). Рассчитан на максимальное напряжение 500 В и силу тока 125 А с мощностью до 62,5 кВт, но уже .

CCS Combo (Type 1/Type 2)

Комбинированный тип коннектора, который позволяет вам использовать как медленные, так и быстрые быстрые точки зарядки. Работа разъема возможна благодаря инверторной технологии преобразующей постоянный ток в переменный. Транспортные средства с таким типом соединения могут принимать зарядную скорость вплоть до максимально «быстрой» зарядки. Разъемы CCS Combo не одинаковы для Европы и США и Японии: для Европы предлагают разъем Combo 2 совместимый с Mennekes, а для США и Японии Combo 1 который связан с J1772. Зарядка при помощи CSS Combo рассчитана на 200-500 В при 200 А и мощности 100 кВт. CSS Combo 2 на данный момент наиболее распространенный тип разъема на быстрых зарядных станциях в Европе вместе с CHAdeMO.

GB/T

Данный стандарт характерен для автомобилей только китайского производства и часто его называют просто GBT. Визуально он почти полностью напоминает европейский Mennekes, но технически с ним не сопоставим. Существует два типа разъемов для данного стандарта один для медленной второй для быстрой зарядки.

Далее приводим информационную таблицу, в которой вы сможете найти данные о типах разъемов для европейских и американских электромобилей популярных в Украине. Данная информация поможет тем, кто хочет купить электромобиль, но не владеет в полной мере данными касательно зарядки электромобилей.

Электромобиль	Регион	Порты переменого тока АС			Порты постоянного тока DC				Примечание
		Type 1 J1772	Type 2 Mennekes	Tesla Supercharger	CCS Combo 1	CCS Combo 2	CHAdeMO	Tesla Supercharger
BMW i3	US	да	нет	нет	да	нет	нет	нет
	EU	нет	да	нет	нет	да	нет	нет
Chevrolet Bolt EV	US	да	нет	нет	да	нет	нет	нет	Скоростная зарядка только через CCS Combo
Opel Ampera-e	EU	нет	да	нет	нет	да	нет	нет
Chevrolet Spark EV	US	да	нет	нет	да	нет	нет	нет	Скоростная зарядка только через CCS Combo (Скоростная АС зарядка не поддерживается)
	EU	нет	нет	нет	нет	нет	нет	нет
Fiat 500e	US	да	нет	нет	нет	нет	нет	нет
	EU	нет	да	нет	нет	нет	нет	нет
Ford Focus Electric	US	да	нет	нет	да	нет	нет	нет	Скоростная зарядка не поддерживается
	EU	нет	да	нет	нет	да	нет	нет
Hyundai Ioniq Electric	US	да	нет	нет	да	нет	нет	нет	Скоростная зарядка только через CCS Combo
	EU	нет	да	нет	нет	да	нет	нет
Jaguar I-Pace	US	да	нет	нет	да	нет	нет	нет	Скоростная зарядка только через CCS Combo
	EU	нет	да	нет	нет	да	нет	нет
Kia Soul EV	US	да	нет	нет	нет	нет	да	нет
	EU	да	нет	нет	нет	нет	да	нет
Mercedes-Benz B-Class Electric	US	да	нет	нет	нет	нет	нет	нет	Скоростная зарядка не поддерживается
	EU	нет	да	нет	нет	нет	нет	нет
Mitsubishi i-MiEV	US	да	нет	нет	нет	нет	нет	нет	Скоростная зарядка не поддерживается
	EU	да	нет	нет	нет	нет	нет	нет
Nissan e-NV200	US	да	нет	нет	нет	нет	опция	нет	Скоростная зарядка только через CHAdeMO
	EU	до 2018	с 2018	нет	нет	нет	опция	нет
Nissan Leaf	US	да	нет	нет	нет	нет	опция	нет	Скоростная зарядка только через CHAdeMO
	EU	до 2018	с 2018	нет	нет	да	опция	нет
Renault Kangoo Z.E.	US	нет	нет	нет	нет	нет	нет	нет	Скоростная зарядка не поддерживается
	EU	нет	да	нет	нет	нет	нет	нет
Renault ZOE	US	нет	нет	нет	нет	нет	нет	нет	Скоростная зарядка только АС
	EU	нет	да	нет	нет	нет	нет	нет
Smart ForTwo Electric Drive	US	да	нет	нет	нет	нет	нет	нет	Скоростная зарядка не поддерживается
	EU	нет	да	нет	нет	нет	нет	нет
Tesla Model S	US	нет	нет	да	нет	нет	переходник	да	Скоростная зарядка CHAdeMO через адаптер, Tesla Supercharger
	EU	нет	да	нет	нет	нет	переходник	да
Tesla Model X	US	нет	нет	да	нет	нет	переходник	да	Скоростная зарядка CHAdeMO и CCS Combo2 через адаптер, Tesla Supercharger
	EU	нет	да	нет	нет	переходник	опция	да
Toyota RAV4 EV	US	да	нет	нет	нет	нет	нет	нет	Скоростная зарядка не поддерживается
	EU	нет	нет	нет	нет	нет	нет	нет
Volkswagen e-Golf	US	да	нет	нет	да	нет	нет	нет	Скоростная зарядка только через CCS Combo
	EU	нет	да	нет	нет	да	нет	нет

Хотели бы напомнить, что для удобства использования электромобилей

Зарядные устройства – это корректирующие электрический ток приспособления, меняющие его параметры под оптимальные для зарядки , от внешних источников питания. Чаще всего они применяются для конвертации электроэнергии от сети переменного тока 220 или 380В в постоянный ток. Их применяют для зарядки автомобилей и спецтехники, ноутбуков, телефонов, планшетов, электроинструмента.

Из чего состоит зарядное устройство

Схема работы зарядных устройств может существенно отличаться в зависимости от их назначения, а также фактических параметров напряжения, которые нужно получить для конкретного аккумулятора.

В классической схеме прибора присутствуют:

• Контроллер заряда.
• Световой индикатор.

Преобразователь напряжения отвечает за изменение величины входного напряжения. В его качестве может применяться . После преобразователя в зарядном устройстве стоит выпрямитель, задача которого заключается в преобразовании переменного тока в постоянный, являющийся оптимальным для зарядки аккумулятора. Далее в системе выполняется стабилизация тока.

В зарядном устройстве имеется контроллер зарядки. Он определяет степень зарядки аккумулятора, и после его заполнения отключает питание. Для определения режима, в котором работает зарядное устройство в текущее время, используется световой индикатор. Обычно в его качестве ставятся . При подаче питания от зарядного устройства на аккумулятор индикатор светится красным светом. После окончания зарядки загорается зеленый светодиод.

Принцип работы подавляющего большинства зарядных устройств одинаковый. Поступающее в прибор электричество корректируется под необходимый уровень силы тока и напряжения, рассчитанных под конкретный тип аккумулятора. Именно поэтому не допускается использование одного зарядного устройства для разных по емкости и прочим параметрам АКБ.

Почему происходит заряд аккумулятора

Зарядное устройство подает на клеммы аккумулятора более мощное напряжение, чем у него. Оно значительно превышает фактическую разность потенциалов между встроенным катодом и анодом батареи. Кроме этого напряжение направлено с ними однополярно. В результате воздействия, направление тока в аккумуляторной батареи меняется. Происходит его движение от положительного электрода к отрицательному. Как следствие внутри аккумулятора наблюдается восстановительная реакция, следствием которой выступает накопление заряженных электронов.

Отличия зарядных устройств по методу заряда

Зарядные устройства аккумуляторных батарей разделяются по методу заряда на три категории:

• С постоянным током.
• С постоянным напряжением.
• Со смешанным типом.

Устройства, заряжающие аккумуляторные батареи постоянным током наиболее быстрые в плане восстановления заряда. Однако применение данной технологии накопления заряженных электронов приводит к более быстрому изнашиванию аккумуляторов. Устройства такого типа обеспечивают постоянную силу тока. При этом сила тока не должна превышать десятую часть номинальной емкости аккумулятора. Чтобы обеспечить такую постоянную силу тока на одном уровне такие ЗУ оборудованы регуляторами.

Зарядные устройства, работающие по принципу постоянного напряжения , заряжают АКБ существенно дольше. Степень заряженности АКБ при применении этого метода зависит от величины заданного напряжения. В процессе заряда сила тока уменьшается, а напряжение на выводах аккумулятора приближается к напряжению ЗУ. В связи с этим прибор технически не может восстановить заряд батареи на все 100%.

Зарядные устройства со смешанным методом заряда автоматически отключаются после того как АКБ будет полностью заряжен. Для автолюбителей это особенно удобно, поскольку за такими ЗУ не надо следить. Такие ЗУ используют пульсирующий или ассиметричный ток для зарядки. Это уменьшает сульфатацию пластин и продлевает срок работы батареи, а также увеличивает ее емкость.

Какие бывают зарядные устройства

Приборы для подзарядки аккумуляторной батареи разделяются в зависимости от способа их применения. По этому критерию они бывают:

• Внешние.
• Встроенные.

Внешние устройства это отдельные приборы, осуществляющие интерфейс между источником энергии и аккумулятором. Встроенные устройства располагаются непосредственно в корпусе питаемого прибора. В таком случае для подключения к внешним источникам энергии применяется простой сетевой кабель. Часто встроенные зарядки можно встретить в аккумуляторных фонариках, бюджетных машинках для стрижки волос.

Кроме этого прибор для подзарядки батарей можно классифицировать по функциональным особенностям. К примеру, по наличию индикатора заряда, функции предварительного разряда для восстановления емкости АКБ.

В зависимости от совместимого источника энергии зарядные устройства также классифицируются на следующие виды:

• Сетевые.
• Аккумуляторные.
• Автомобильные.
• Беспроводные.
• Универсальные.

Наиболее распространенными выступают сетевые устройства. Они предназначены для подключения к стандартным сетям 220В или 380В. Приборы преобразуют переменный электрический ток под оптимальные параметры, необходимые для накопления энергии аккумуляторной батареи. Это простые в применении устройства. Однако для обеспечения их работы требуется доступ к электрической сети.

Аккумуляторные приборы имеют в своем корпусе собственный накопитель энергии. Благодаря этому они способны зарядить стороннюю батарею вдали от сети, передав ей собственный запас энергии. Это мобильные устройства, в первую очередь предназначенные для применения в дороге. Их также используют в качестве резервного накопителя, позволяющего подзаряжать различное оборудование при отсутствии доступа к электрической сети.

Автомобильные зарядные устройства предназначены для подключения через прикуриватель к бортовой сети автомобиля или другой спецтехники. Прибор перерабатывает постоянное напряжение 12 или 24 В от бортовой сети в необходимое для конкретного аккумулятора. Чаще всего их применяют для подзарядки мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков, фотоаппаратов, видеокамер. В качестве источника энергии они могут использовать заряд АКБ автомобиля или электроэнергию вырабатываемую .

Устройства отличаются отсутствием связывающего кабеля между аккумулятором и самим прибором. Они представляют собой платформу, оснащенную индукционной катушкой. На нее укладывается сверху совместимый прибор, который принимает передаваемую энергии беспроводным способом. Таким образом, отсутствует непосредственный физический видимый контакт между аккумуляторной батареей и источником.

Также в отдельную группу можно выделить универсальные устройства для подзарядки. Они могут быть сетевыми, аккумуляторными или автомобильными. Вне зависимости от источника применяемой энергии, их объединяющей особенностью является наличие набора различных разъемов для подключения широкого круга аккумуляторной техники. Благодаря этому подобное устройство может применяться для питания практически любого мобильного телефона, планшета, ноутбука. Прибор оснащается одним зарядным кабелем с разъемом, к которому подключаются переходники под ту или иную технику. Нередко универсальные зарядки позволяют проводить регулировку параметров исходящего напряжения, что расширяет перечень совместимой с ними техники.

Что такое импульсные и трансформаторные зарядные устройства

При выборе мощного устройства для зарядки, к примеру, для АКБ автомобиля или электроинструмента, важным параметром является принцип его работы. Это напрямую влияет на скорость зарядки и безопасность самого аккумулятора.

Обычные трансформаторные ЗУ – это устройства со сравнительно большой массой и габаритами. Трансформатор в таких устройствах дополнен диодным мостом для выпрямления электрического тока. Трансформаторные ЗУ в эксплуатации не такие удобные в отличии от импульсных. Также их КПД меньше, чем у импульсных, но тем не менее они достаточно эффективны. В автомобильной сфере импульсный вариант активно вытесняет трансформаторные приборы, но в промышленности трансформаторные ЗУ еще актуальны.

В импульсных ЗУ обладает меньшими габаритами, что позволяет облегчить и уменьшить всю конструкцию. Они оборудованы автоматикой и множеством защитных механизмов. Входное переменное напряжение в таких устройствах преобразуется в постоянное с ограничением амплитуды пульсаций. Импульсное ЗУ при перенагрузке может сгореть, тогда как трансформаторное остается в строю. Импульсными устройствами для зарядки автомобильных АКБ намного проще пользоваться, устройство показывает правильно ли присоединены клеммы и т.д. Также такое ЗУ экономнее с точки зрения расходования электроэнергии и отличается своей меньшей ценой в сравнении с трансформаторными аналогами.

Что такое пуско-зарядное устройство

При разрядке аккумуляторной батареи автомобиля его не может запустить двигатель, пока в АКБ не накопится достаточно энергии. При традиционной зарядке на это может уйти несколько часов. Для решения данной проблемы разработаны пуско-зарядные устройства. Это габаритные и мощные приборы, позволяющие в момент дать достаточно энергии для срабатывания стартера. То есть, при разряженном аккумуляторе не нужно его сначала зарядить, чтобы запустить двигатель.

Кроме функции запуска двигателя, данные устройства отличаются высокой скоростью зарядки. Большинство из них подзаряжают автомобильную батарею всего за 3 часа, что против 10-12 часов у обычных зарядок. Главный недостаток такого оборудования в высокой стоимости.

Когда говорят об использовании электрической энергии в быту, на производстве или транспорте, то имеют в виду работу электрического тока. Электрический ток подводят к потребителю от электростанции по проводам. Поэтому, когда в домах неожиданно гаснут электрические лампы или прекращается движение электропоездов, троллейбусов, говорят, что в проводах исчез ток.

Что же такое электрический ток и что необходимо для его возникновения и существования в течение нужного нам времени?

Слово «ток» означает движение или течение чего-то.

Что может перемещаться в проводах, соединяющих электростанцию с потребителями электрической энергии?

Мы уже знаем, что в телах имеются электроны, движением которых объясняются различные электрические явления (см. § 30). Электроны обладают отрицательным электрическим зарядом. Электрическими зарядами могут обладать и более крупные частицы вещества - ионы. Следовательно, в проводниках могут перемещаться различные заряженные частицы.

Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нём электрическое поле. Под действием этого поля заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в проводнике, придут в движение в направлении действия на них электрических сил. Возникнет электрический ток.

Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо всё это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создаётся и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока .

Источники тока бывают различные, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделённые частицы накапливаются на полюсах источника тока. Так называют места, к которым с помощью клемм или зажимов подсоединяют проводники. Один полюс источника тока заряжается положительно, другой - отрицательно. Если полюсы источника соединить проводником, то под действием электрического поля свободные заряженные частицы в проводнике начнут двигаться в определённом направлении, возникнет электрический ток.

Рис. 44. Электрофорная машина

Рис. 45. Превращение внутренней энергии в электрическую

В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-нибудь другой энергии в электрическую. Так, например, в электрофорной машине (рис. 44) в электрическую энергию превращается механическая энергия. Можно осуществить и превращение внутренней энергии в электрическую. Если две проволоки, изготовленные из разных металлов, спаять, а затем нагреть место спая, то в проволоках возникнет электрический ток (рис. 45). Такой источник тока называется термоэлементом . В нём внутренняя энергия нагревателя превращается в электрическую энергию. При освещении некоторых веществ, например селена, оксида меди (I), кремния, наблюдается потеря отрицательного электрического заряда (рис. 46). Это явление называется фотоэффектом . На нём основано устройство и действие фотоэлементов . Термоэлементы и фотоэлементы изучают в курсе физики старших классов.

Рис. 46. Превращение энергии излучения в электрическую

Рассмотрим более подробно устройство и работу двух источников тока - гальванического элемента и аккумулятора , которые будем использовать в опытах по электричеству.

В гальваническом элементе (рис. 47, а) происходят химические реакции, и внутренняя энергия, выделяющаяся при этих реакциях, превращается в электрическую. Изображённый на рисунке 47, б элемент состоит из цинкового сосуда (корпуса) Ц. В корпус вставлен угольный стержень У, у которого имеется металлическая крышка М. Стержень помещён в смесь оксида марганца (IV) Мn0 2 и размельчённого углерода С. Пространство между цинковым корпусом и смесью оксида марганца с углеродом заполнено желеобразным раствором соли (хлорида аммония NH 4 CI) P.

Рис. 47. Гальванический элемент (батарейка)

В ходе химической реакции цинка Zn с хлоридом аммония NH4CI цинковый сосуд становится отрицательно заряженным.

Оксид марганца несёт положительный заряд, а вставленный в него угольный стержень используется для передачи положительного заряда.

Между заряженными угольным стержнем и цинковым сосудом, которые называются электродами , возникает электрическое поле. Если угольный стержень и цинковый сосуд соединить проводником, то по всей длине под действием электрического поля свободные электроны придут в упорядоченное движение. Возникнет электрический ток.

Гальванические элементы - самые распространённые в мире источники постоянного тока. Их достоинством является удобство и безопасность в использовании.

В быту часто применяют батарейки, которые можно подзаряжать многократно, - аккумуляторы (от лат. аккумуляторе - накоплять). Простейший аккумулятор состоит из двух свинцовых пластин (электродов), помещённых в раствор серной кислоты.

Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо зарядить. Для зарядки через аккумулятор пропускают постоянный ток от какого-нибудь источника. В процессе зарядки в результате химических реакций один электрод становится положительно заряженным, а другой - отрицательно. Когда аккумулятор зарядится, его можно использовать как самостоятельный источник тока. Полюсы аккумуляторов обозначены знаками « + » и « - ». При зарядке положительный полюс аккумулятора соединяют с положительным полюсом источника тока, отрицательный - с отрицательным полюсом.

Кроме свинцовых, или кислотных, аккумуляторов широко применяют железоникелевые, или щелочные, аккумуляторы. В них используется раствор щёлочи и пластины - одна из спрессованного железного порошка, вторая - из пероксида никеля. На рисунке 48 изображён современный аккумулятор.

Рис. 48. Аккумулятор

Аккумуляторы имеют широкое и разнообразное применение. Они служат для питания сети освещения железнодорожных вагонов, автомобилей, для запуска автомобильного двигателя. Батареи аккумуляторов питают электроэнергией подводную лодку под водой. Радиопередатчики и научная аппаратура на искусственных спутниках Земли также получают электропитание от аккумуляторов, установленных на спутнике.

а - мобильного телефона; б - ноутбука

На электростанциях электрический ток получают с помощью генераторов (от лат. генератор - создатель, производитель). Этот электрический ток используется в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве.

Вопросы

1. Что такое электрический ток?
2. Что нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток?
3. Какие превращения энергии происходят внутри источника тока?
4. Как устроен сухой гальванический элемент?
5. Что является положительным и отрицательным полюсами батареи?
6. Как устроен аккумулятор?
7. Где применяются аккумуляторы?

Задание

1. С помощью Интернета найдите, какие существуют типы зарядных устройств и выделите их особенности.
2. Подготовьте презентацию о применении аккумуляторов.