Akumuliatoriai ir įkrovikliai

pakrovėjas su akumuliatoriumi

Elektriniam radijo bangomis valdomam lėktuvo modeliui reikalingi lengvi, talpūs ir galintys „atiduoti“ gan didelę srovę akumuliatoriai. Būtent tokie ir yra mūsų naudojami ličio polimerų akumuliatoriai. Liaudiškai vadinami „lipo“ (Li-Po) ar lipoškės.

lipo pilis

Pagdrindinės LiPo akumuliatorių savybės yra šios:
• Labai lengvi, nes nereikalingas kietas metalinis ar kartoninis korpusas
• Gali generuoti sąlyginai dideles sroves
• Kaip ir visus ličio akumuliatorius, šiuos galima įkrauti pilnai jų neiškrovus, t.y. jie neturi "atminties" efekto. Daugumą kito tipo akumuliatorių reikia pilnai iškrauti prieš įkraunant, nes kitaip sumažėja jų talpa.
• Gana greitai pasikrauna. Turint tinkamą pakrovėją, bet kokį LiPo akumuliatorių galima pakrauti per valandą su trupučiu.
Deja, jie turi ir minusų:
• Yra labai jautrūs perkrovimui ir per dideliam iškrovimui. Abejais atvejais, nesilaikant tam tikrų normų, LiPo akumuliatorius gali stipriai užsiliepsnoti ir lengvai sukelti gaisrą.
• Dėl minėto jautrumo LiPo akumuliatorių įkrovimas ir eksploatacija galima tik su specialia tam skirta įranga, kuri kontroliuoja, kad akumuliatorius nebūtų per daug iškraunamas ar įkraunamas.
• Jautrūs mechaniniams pažeidimams. Pažeidus vienos iš akumuliatorių sudarančios celės įpakavimą ji išsipūčia, tampa nebetinkama vartojimui ir gali labai lengvai užsiliepsnoti. Taip pat tai galis atsitikti ir po stipresnio akumuliatoriaus sutrenkimo. Pradūrus akumuliatorių jis kaip mat smarkiai užsiliepsnoja.

lipo akumuliatoriai 2

LiPo akumuliatorių sandara

Ličio polimerų akumuliatoriai būna sudaryti iš atskirų celių, kurių kiekis apsprenždia akumuliatoriaus talpą ir įtampą. Jei celės yra jungiamos nuosekliai, tai sumuojasi jų įtampa, o jei lygiagrečiai - tai talpa. Visos celės viename akumuliatoriuje būna vienodos.
Nuoseklus jungimas - tai kai vienos celės pliusas yra jungiamas su kitos celės minusu, ir taip visos celės iš eilės. Akumuliatoriaus laidai jungiami prie pirmos celės minuso ir paskutinės celės pliuso. Akumuliatorias talpa lygi vienos celės talpai, o įtampa lygi visų celių įtampų sumai (kitaip tariant vienos celės įtampos ir jų skaičiaus sandaugai).

lipo 3s1p

Lygiagretus jungimas - tai kai yra sujungiami visų celių pliusai į vieną bendra laidą (akumuliatoriaus pliusą), o minusai - į kitą bendra laidą (akumuliatoriaus minusas).

lipo 1s3p

Mišrus jungimas - didesniuose akumuliatoriuose celės būna jungiamos ir lygiagrečiai ir nuosekliai. Taip būna daroma taip: iš pradžių padaromi keli lygiagrečiai sujungtų celių komplektai, o poto jie (tie komplektai) sujungiami nuosekliai, kaip atskiros celės. Kitaip sakant, kelios lygiagrečiai sujungtos celės gali būti traktuojamos kaip viena celė kurios talpa lygi lygiagirečiai sujungtų celių skaičiui. Tokiu atveju akumuliatoriaus įtampa lygi nuosekliai sujungtų celių įtampų sumai viename komplekte (ir nesvarbu kiek tokių kompektų sujungta lygiaigrečiai), o talpa lygi vienos celės talpos ir tokių komplektų skaičiaus sandaugai (ir visai nesvarbu kiek celių yra kiekviename komplekte).

lipo 3s2p

Yra nustatytas standartinis akumuliatorių žymėjimas, nusakantis celių skaičių ir jų sujungimo būdą:

xSyP

x - nuosekliai sujungtų celių skaičius (viename komplekte, jei tų komplektų yra ne vienas)
y - lygiagrečiai sujungtų komplektų skaičius.
Pavyzdžiui:
• žymėjimas 3S1P reiškia, kad akumuliatorius sudarytas iš trijų celių, kurios yra sujungtos lygiagrečiai.
• žymėjimas 4S2P reiškia, kad akumuliatorius sudarytas iš dviejų lygiagrečiai sujungtų celių kompektų, kurių kiekviename (komplekte) yra 4 lygiagrečiai sujungtos celės.

LiPo celių charakteristikos

Nepriklausomai nuo talpos, visos LiPo akumuliatorių celės teikia vienodą įtampą, kurios nominali vertė yra 3,7 volto. Ką reiškia nominali? Per savo „darbo“ ciklą, t.y. nuo pilno leistino įkrovimo iki pilno leistino iškrovimo celė keičia ir savo įtampą. Pilnai pakrautos celės įtampa yra 4,2V, o pilnai iškrautos - 2,8V. Tuo metu, kai ji išsikraudinėja (pvz. sukdama variklį), ji keičia savo įtampą nuo 4,2V iki 2,8V. Kai pasiekiama 2,8V, sakome celė „nusėdo“. Didžiąją tokio ciklo laiko dalį celė išlaiko gan vienodą įtampą, kurią ir vadiname nominalia. Pilnai įkraunant išsikrovusią celę, jos įtampą vėl pakeliama iki 4,2V.

Kaip jau buvo minėta, didžiausia leistina įtampa, iki kurios galima įkrauti vieną celę - 4,2V. Jei įkrausime daugiau, atsitiks du dalykai: garantuotai sumažės jos talpa ir tarnavimo laikas, ir greičiausiai ji užsidegs, susprogs ir gal net sukels gaisrą. Todėl labai svarbu stebėti įkrovimo procesą, ir laiku jį sustabdyti. Visi LiPo akumuliatoriaus skirti įkrovikliai tai atlieka.

Iškrauti vieną celę galima iki 2,8V, bet rekomenduojama ne mažiau nei 3V. Nesilaikant šios taisyklės, labai sumažėja celės talpa ir tarnavimo laikas. Be to, dažniausiai celė išsipučia ir smarkiai padidėja gaisro pavojus.

Leistina maksimali srovė

Nors LiPo akumuliatoriai gali suteikti gan dideles sroves, jos vis tiek yra ribotos. Kiekvienam akumuliatoriui būna nustatomos dvi atiduodamos srovės reikšmės: maksimali ilgalaikė ir maksimali trumpalaikė. Maksimali ilgalaikė - tai didžiausia srovė, kurią akumuliatorius gali generuoti nepakenkdamas sau visą laiką iki pilno leistino išsikrovimo. Maksimali trumpalaikė srovė - tai tokia srovė, kurią galima išgauti iš akumuliatoriaus tik labai ribotam laikui, dažniausiai 10-15 sekundžių. Viršijus šį laiką arba maksimalias leistinas sroves, atsiranda didelė realaus gaisro tikimybė.

Dažnai leistinos ilgalaikės ir trumpalaikės srovės yra parašomos ne jų vertėmis amperais, bet specialiu žymėjimu xC, kur x būna koks nors sveikas skaičius. Toks užrašymas reiškia srovę amperais, kuri paskaičiuojama duotą skaičių x padauginant iš to akumuliatoriaus talpos (C raidė ir reiškia talpą). Jeigu talpa nurodyta miliampervalandėmis (pvz. 1300mAh), tai ją reikia pasiversti į ampervalandes padalinant iš 1000 (1300mAh / 1000 = 1.3Ah). Taigi, jei turime 1500mAh talpos akumuliatorių su užrašais 20C (MAX 25C), tai reiškia, jo maksimali ilgalaikė leistina srovė yra (1,5 x 20 = ) 30 amperų, o trumpalaikė - (1,5 x 25 = ) 37.5 ampero.

Visa kas aukščiau paminėta apie maksimalias sroves galioja kalbant apie akumuliatorių IŠKROVIMĄ, t.y. darbą pvz. sukant variklį. LiPo akumuliatorių ĮKROVIMUI visada naudojama ne didesnė nei 1C srovė. T.y. 2200mAh talpos akumuliatorių galima įkrauti ne didesne nei 2,2 ampero srove.

LiPo akumuliatorių balansavimas

Normaliame ir gerame akumuliatoriuje VISŲ celių įtampa bet kurio momentu turi būti vienoda. Jei akumuliatorius pilnai iškrautas - visos celės turi būti lygiai 3V. Jei akumuliatorius pilnai įkrautas - visos celės turi būti 4,2V. Jei, tarkim, 3 celių akumuliatorius iškrautas iki 10,5V, tai visos celės turi būti po 3,5V. Deja, po ilgesnio ar agresyvesnio akumuliatorių naudojimo kartais celių įtampos šiek tiek pradeda skirtis, ir tai labai svarbu pastebėti. Kai akumuliatorius yra naudojamas (ir iškraunamas), elektros įtampa yra "imama" iš visų nuosekliai sujungtų celių. Jei viena celė bus labiau "nustekenta" nei kitos, ji ir nusės greičiau nei kitos, ir tokiu atveju akumuliatorius bus laikomas išsibalansavusiu. Lygiai taip pat ir įkraunant akumuliatorių, įtampa stengiasi "pasidalinti" po lygiai į visas nuosekliai sujungtas celes, tačiau jei jos skiriasi (viena yra labiau iškrauta ar sudėvėta) - įsikraus jos taip pat skirtingai.
Kokios galimos to pasekmės?

Situacija 1: iškrovimas. Variklio greičio reguliatorius, prie kurio prijungtas akumuliatorius, nuolatos stebi akumuliatoriaus įtampą, kad šis neišsikrautų daugiau nei leistina. Jis (reguliatorius) žino kiek yra nuosekliai sujungtų celių, tačiau nežino kiekvienos atskiros celės įtampos - mato tik bendrą viso akumuliatoriaus įtampą. Dėl to yra tiesiog padauginamas celių skaičius iš minimalios leistinos vienos celės įtampos (3V) ir taip nustatoma to akumuliatoriaus atjungimo įtampa. 3-jų celių akumuliatoriui ji gaunasi 9V. Kitaip tariant, kai skrydžio metu 3-jų celių akumuliatorius išsikrauna iki 9V, yra atjungiamas variklis, kad nesugadinti akumuliatoriaus. Dabar įsivaizduokime, kad skraidome su 3 celių akumuliatoriumi, kurio viena paskutinė celė yra pažeista ir greičiau išsikrauna nei kitos dvi. Jūs sau ramiai skraidysite ir lauksite, kol akumuliatorius nusės iki 9V. Pasiekus šią ribą atrodytų viskas yra gerai, celės turėtų turėti po 3V. Deja, jei mūsų paskutinė celė yra pažeista ji skrydžio metu išsikrauna greičiau, ir po visko galima turėti tokias celių įtampas:
1. celė: 3,3V
2. celė: 3,3V
3. celė: 2,4V
Įtampų suma lyg ir gera - 9V (=3,3 + 3,3 + 2,4), tačiau aiškiai matome, kad paskutinė celė yra per daug iškrauta ir greičiausiai negrįžtamai sugadinta. Lygiai tokia pati situacija gali nutikti ir su geru akumuliatoriumi, kur visos celės išsikraudinėja vienodai greitai, tačiau viena celė buvo nepilnai įkrauta.

Situacija 2: įkrovimas. Kaip ir greičio reguliatorius, LiPo akumuliatorių įkrovėjas žino kelių celių yra prijungtas akumuliatorius, iki kokios įtampos jis yra įkrautas, tačiau nežino kiekvienos atskiros celės įtampos. Todėl vėlgi maksimali akumuliatoriaus įkrovimo įtampa yra nustatoma pagal celių skaičių su sąlyga, kad visų celių įtampa yra vienoda ir jos įsikrauna vienodu greičiu. Jei vienos celės didžiausia leistina įtampa yra 4,2V, tai 3-jų celių akumuliatorius bus įkraunamas iki 12,6V. Pasiekus šią įtampa įkrovimas yra baigiamas. Dabar įsivaizduokime, kad įkraunamas akumuliatorius yra išbalansuotas, ir jo celių įtampos yra tokios:
1. celė: 3,6V
2. celė: 3,0V
3. celė: 2,4V
Jeigu visos celės įkraunamos vienodu greičiu, tai baigus įkrovimui, kai bendra celių įtampa pasieks minėtus 12,6V, atskirų celių įtampos bus tokios:
1. celė: 4,8V
2. celė: 4,2V
3. celė: 3,6V
Matome, kad pirma celė yra smarkiai perkrauta (4,8V vietoje leistinų 4,2V). Skirtumas atrodo nedidelis, tačiau LiPo akumuliatoriui toks skirtumas yra labai reikšmingas. Antra celė yra pilnai įkrauta, o paskutinė - iki galo neįkrauta. Taip pat gal atsitikti ir akumuliatoriui, kurio celės normaliai iškrautos (celių įtampa vienoda), bet yra skirtingai susidevėjusios. Galima tokio įkrovimo pasekmė - gaisras.

Kad išvengti tokio nemalonaus rezultato, užtenka imtis paprastų saugumo priemonių:
1. Naudoti akumuliatorių celių matuoklį. Tai mažas prietaisiukas, kuris leidžia greitai ir patogiai imatuoti kiekvienos atskiros celės įtampą. Tokius patikrinimus reikėtų atlikti tiek prieš skrydį, tiek iš karto po skrydžio.
2. Naudoti įkroviklius, turinčius akumuliatorių balansavimo funkciją. Tokie įkrovikliai turi specialią balansavimo jungtį ir užtikrina, kad visos celės yra įkraunamos vienodai.
Abejais atvejais yra panaudojama atskira akumuliatoriaus jungtis, kuri vadinama balansavimo jungtimi. Joje būna vienu kontaktu daugiau, nei yra celių tame akumuliatoriuje. Pirmas jungties kontaktas jungiamas su pirmos celės (tuo pačiu ir pagrindiniu viso akumuliatoriaus) "-" laidu. Paskutinis jungties kontaktas jungiamas su paskutinės celės (tuo pačiu ir pagrindiniu viso akumuliatoriaus) "+" laidu. Tarpiniai jungties konktaktai jungiami su visais tarpiniais celių sujungimais. Pavyzdžiui 3S1P akumuliatoriaus balansavimo jungtis būtų prijungta taip:

lipo balansavimo jungtis

Įkrovikliai

Viena svarbiausių saugumo taisyklių aviamodeliavime, yra:

LiPo akumuliatorius galima įkrauti TIK jiems skirtais įkrovikliais.

Visa kita - tai jau detalės :) Akumuliatorių įkroviklius galima suskirstyti į dvi grupes: paprasti ir kompiuterizuoti. Paprasti įkrovikliai dažniausiai būna skirti įkrauti tik vieno konkretaus tipo akumuliatorius. Dauguma dabar gaminamų LiPo įkroviklių turi akumuliatorių balansavimo jungtis, kurios užtikrina saugesnį ir ilgaamžiškeski akumuliatorių gyvavimo laiką.

Paprasti LiPo įkrovikliai.

pakrovėjas paprastas

Paprasti LiPo įkrovikliai dažniausiai neturi jokių reguliuojamų funckijų, minimaliai mygtukų ir vieną ar kelias indikacines lemputes. Jų naudojimas taip par yra labai paprastas - įkroviklis prijungiamas prie maitinimo šaltinio ir prijungiamas akumuliatorius. Tam tikruose įkrovikliuose dar kartais prireikia paspausti vieną mygtuką. Toliau viskas vyksta automatiškai - įkroviklis nustato kiek akumuliatorius turi celių, kokia srove galima įkrauti ir t.t. Apie įkrovimo pabaigą signalizuoja garsinis arba šviesos signalas. Tokia įkrovikliai neturi jokių papildomų galimybių, tačiau dažniausiai yra labai pigūs, dėl ko modeliuotojai mėgsta jų turi kelis, kad skraidymo vietoje galėtų įkrauti kelis akumuliatorius vienu metu ir sumažinti pertraukas tarp skrydžių.

Kompiuterizuoti įkrovikliai

Pagrindinis kompiuterizuotų įkroviklių skirtumas nuo paprastų, tai kad jie turi daugiau funkcijų, ir vartotojui leidžia reguliuoti visus įkrovimo parametrus. Dažniausiai pasitaikančios tokių įkroviklių funkcijos:
1. Vartotojas pats nurodo, kokia srove galima įkrauti akumuliatorių ir kiek jis turi celių
2. Galimybė pilnai arba iki tam tikros ribos iškrauti akumuliatorių nurodant iškrovimo srovę
3. Rodoma (skaičiais) kiek"talpos" jau yra įkrauta arba iškrauta
4. Galimybė stebėti iš išsaugoti įkrovimo parametrus asmeniniame/nešiojamame kompiuteryje.
5. Keletos skirtingų akumuliatorių tipų (ne tik LiPo) palaikymas
Didelis tokio įkroviklio privalumas - sugebėjimas įkrauti keleto skirtingų tipų akumuliatorius. Tokiu atveju užtenka turėti vieną įkroviklį vietoje keleto skirtingų (pvz. vienas LiPo akumuliatoriams, kitas siųstuvo NiHM akumuliatoriams).

Informuojame, kad šioje svetainėje naudojami slapukai (angl. cookies). Sutikdami, paspauskite mygtuką „Sutinku“ arba naršykite toliau. Savo duotą sutikimą bet kada galėsite atšaukti pakeisdami savo interneto naršyklės nustatymus ir ištrindami įrašytus slapukus.