|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Элементы питания для бытовой аппаратуры
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы В последние годы на российском рынке появилось много различных гальванических элементов для питания бытовой аппаратуры. Вместе с тем ощущается недостаток информации по оценке и выбору элементов, в наибольшей степени подходящих для конкретной аппаратуры. Цель предлагаемой статьи - восполнить этот пробел и предложить нашим читателям дополнительную информацию. В любом гальваническом элементе электрохимическая реакция складывается из процесса окисления на отрицательном электроде и восстановления на положительном. Реакции разнесены в пространстве и электроны, образующиеся на минусовом выводе, переходят по внешней цепи на плюсовой и там участвуют в восстановительной реакции. В зависимости or материалов электродов и состава электролита электродвижущая сила (ЭДС) на выводах элемента может быть различной. Значение ЭДС определяется разностью электрохимических потенциалов электродов. В табл. 1 приведены некоторые параметры наиболее часто применяемых гальванических элементов.
Медно-цинковый элемент, несмотря на небольшое напряжение и другие неудобства (жидкий кислотный электролит, необходимость чистки), при малом токе работает стабильно в течение многих лет и еще недавно широко использовался в системах железнодорожной автоматики. На практике же в настоящее время мы сталкиваемся с ограниченным числом элементов. Это - солевые, щелочные, ртутные, серебряные, воздушные и литиевые. Солевые элементы Их называют также марганцево-цинковыми или угольно-цинковыми элементами. В них плюсовым является электрод из графита, а минусовым - цинк (корпус элемента). Функцию электролита-деполяризатора выполняет смесь двуокиси марганца и хлористого аммония. ЭДС солевого элемента - 1,6 В, а последовательным соединением получают батареи с нужным напряжением. Элементы для таких батарей часто выполняют не цилиндрической, а прямоугольной формы. Рабочий интервал температур солевых элементов - от -20°С до +55°С. но при пониженных температурах уменьшается отдаваемый в нагрузку ток. а при повышенных ускоряется разрушение цинкового электрода и быстрее высыхает электролит. В последнее десятилетие солевые элементы существенно усовершенствованы: для уменьшения разрушения цинкового корпуса в состав электролита добавляли ртуть, которую затем заменили экологически чистыми органическими добавками. Эти улучшения позволяют увеличить срок службы элементов до трех лет, хотя обычно срок годности на них указывают в пределах от 9 до 12 месяцев. Солевые элементы с улучшающими добавками выпускают в более надежном исполнении - снаружи защитный стальной (реже пластмассовый) корпус, а цинк находится внутри. Эти элементы безопаснее в эксплуатации и. кроме того, обладают более высокой энергоемкостью. Корпус такого элемента закрыт сверху и снизу фасонными металлическими дисками-электродами с уплотнением в виде полимерных прокладок. И все же солевые гальванические элементы имеют наименьшую электрическую емкость среди химических источников тока, составляющую 450...850 мАч (здесь и далее значения приведены для элемента формата АА). Они предназначены для использования в устройствах с низким и средним энергопотреблением: часах, пультах дистанционного управления бытовой аппаратурой, детских игрушках, устройствах сигнализации, карманных радиоприемниках. Чтобы продлить срок службы солевых элементов, рекомендуют, наряду с новыми комплектами, использовать уже поработавшие, но не доводя их до полностью разряженного состояния. Это связано с весьма медленным процессом выравнивания локальных неоднородностей в вязком электролите при разрядке и в некотором восстановлении свойств элемента во время "отдыха". В частности, в аудиоплейере не рекомендуют использовать один комплект солевых элементов больше двух часов подряд. Щелочные элементы Щелочные элементы внешне практически не отличаются от солевых, содержат угольный и цинковый электроды, двуокись марганца, но вместо хлорида аммония в них применяют щелочной электролит. Поэтому их и называют щелочными или алкалическими. Щелочной электролит исключает газовыделение при работе элементов, поэтому их выпускают в герметичном исполнении. ЭДС таких элементов чуть меньше, чем у солевых. Зато они обладают большей удельной емкостью, разрядным током и сроком хранения (до пяти лет). Емкость щелочных элементов - от 1000 до 3700 мАч. Они сохраняют работоспособность при температуре от -30°С до +55°С. Однако самое существенное отличие щелочных элементов от солевых - более медленное снижение напряжения в процессе разрядки (но зато оно резко уменьшается в конце). Поскольку емкость щелочных элементов значительно выше, чем у солевых, то и применяются они в устройствах со средним и высоким потреблением энергии: в фотовспышках, электробритвах, диктофонах, плейерах, переносных радиоприемниках и магнитолах, телефонах и радиостанциях, мощных электрических фонарях. Ртутные элементы Ртуть давно и успешно использовали для усовершенствования солевых элементов с цинком. В результате были созданы элементы с двуокисью марганца и окислами ртути. Ртутный элемент обладает большой емкостью и весьма длительным сроком хранения. ЭДС подобного элемента всего на 0.15 В меньше, чем у щелочного, но из-за опасности загрязнения окружающей среды ртутью такие элементы бытовых форматов выпускают все реже (элементы с надписью "Merquri" нельзя выбрасывать в мусорные баки, а специальных контейнеров для опасных отходов у нас. к сожалению, пока нет). Серебряные элементы Они действительно серебряные -плюсовой электрод в них выполнен из окислов серебра. ЭДС серебряных элементов на 0.25 В больше, чем у солевых. Они дороги, встречаются редко, а отличить их можно по надписи "Silver". Воздушно-цинковые элементы У этих элементов в электрохимической реакции участвуют цинк и воздух, поэтому в их корпусе предусмотрены отверстия. Воздушно-цинковые элементы обладают высокой емкостью и длительным сроком хранения. Их саморазрядка в условиях комнатной температуры не превышает 2% в год. Но хранить эти элементы нужно в герметично закрытом состоянии, исключающем доступ воздуха внутрь. Эта особенность, наряду с весьма узким интервалом эксплуатационных параметров, привели к ограниченному выпуску элементов потребительского формата. ЭДС воздушно-цинковых элементов составляет 1.4 В при емкости от 70 до 600 мАч. интервал рабочих температур - от -18°С до +50°С. В основном их используют в слуховых аппаратах. Литиевые элементы Литиевые элементы питания появились сравнительно недавно. В них применяют минусовые электроды из лития и электролит с двуокисью марганца на основе органических соединений. Элементы работоспособны в широком интервале температур (от -30°С до +65°С), обладают высокой емкостью и очень длительным сроком хранения при весьма малой саморазрядке (до 10 лет). Литий имеет наивысший отрицательный электродный потенциал по отношению ко всем остальным металлам. ЭДС этого элемента - 3,8 В. Литий - металл дорогой, поэтому литиевые элементы использовали в основном там, где требовалась долговременная надежная работа, например, в резервных источниках питания микросхем памяти компьютеров и в космической технике. Ранее литиевые элементы выпускали только в "пуговичном" ("кнопочном") исполнении для часов, калькуляторов, фотоаппаратов, компьютеров. Постепенно, по мере снижения их стоимости, литиевые элементы появляются не только для устройств с высоким энергопотреблением (современные фотоаппараты, видеокамеры - элементы CR123, 2CR5 и CR2). но и для другой аппаратуры. К сожалению, единого обозначения элементов сегодня нет - есть американская система габаритов, есть международная - МЭК, и ведущие фирмы нередко на своих изделиях указывают сразу несколько обозначений (см. табл. 2, а также "Радио", 2000, № 2, с. 47).
Буквой "R" по системе МЭК обозначают элемент цилиндрической формы, a "F" - прямоугольной. Добавление буквы "L" перед "R" или "F" означает, что этот элемент щелочной. Вообще полное обозначение в системе МЭК включает 14 знаков, разбитых на пять смысловых групп, что, возможно, и стало серьезным препятствием ее внедрения. Подробно о ней рассказано в статье Р. Варламова "Зарубежные элементы и батареи МЦ системы" ("Радио", 1996, № 3). Потребителя интересует срок работы элемента питания и доступная цена, а длительность же работы элемента в первую очередь связана с его электрической емкостью. Фирмы-производители этот параметр дружно стараются не указывать, и для этого у них есть весьма веские причины. Дело в том, что реальная емкость зависит от условий разрядки. Насколько быстро снижается напряжение на элементе по мере разрядки зависит от тока нагрузки и типа электролита. Разряжать элемент до нуля нельзя - устройству требуется определенное напряжение, а при низком оно не сможет работать. Минимально допускаемое напряжение при разрядке называют напряжением отсечки. Оно определяется особенностями эксплуатации и обычно колеблется от 0,8 до 1 В. Чем ниже напряжение отсечки, тем большую энергию может отдать элемент. Внедрение новых технологий позволяет улучшить характеристики элементов - увеличить емкость, срок хранения, разрядный ток. Например, фирма Duracell внедрила технологию Titanium - добавление в электролит двуокиси титана повышает срок службы элементов в устройствах с низким потреблением тока. Фирма Panasonic внедрила технологию Power activator, фирма TDK - технологию X-treme. GP Batteries - Super alkaline, Energiser - High-Tech Formula. Использование в той или иной форме мелкодисперсного высокопроводящего гранулированного графита и гелевого органического электролита позволило этим фирмам существенно улучшить характеристики элементов при среднем и высоком уровнях энергопотребления. С одной стороны, фирмы-изготовители настойчиво совершенствуют выпускаемую ими бытовую технику, добиваясь снижения энергопотребления, а с другой - в развитии производства элементов питания наблюдается тенденция повышения их энергоемкости и разрядного тока. Так, например, Panasonic, которая производит бытовую технику и элементы питания, рекламируя плейер RQ-SX20, подчеркивает, что фирменные щелочные элементы LR6 (по технологии Power activator) обеспечивают 45-часовое воспроизведение записей. В рекламных материалах фирмы обычно сообщают, что у выпускаемых ими новых элементов питания существенно повышена емкость (не указывая при этом ее значения). Panasonic приводит следующие результаты увеличения реальной емкости новых элементов LR6 Power Alkaline: при использовании в CD-плейере с током потребления 170...300 мА время работы элементов увеличилось на 20%. в фонаре с галогенной лампой (потребляемый ток 600.. 800 мА) - на 20%. в цифровом фотоаппарате Casio QV-10 (мощность 315 мВт) - на 28%. в переносном компьютере IBM ThinkPad 230 - на 30%, а в игрушечном автомобиле Nikko - на 45%. От одного комплекта из двух элементов LR6 Panasonic можно получить более 500 фотовспышек с малым интервалом между ними. Как видите, опять реклама: ни мощности вспышки, ни интервала между ними не указано. Аналогично рекламируют элементы Energiser: фирма указывает, что в цифровом фотоаппарате ее элементы LR6 служат дольше на 50%. в карманном радиоприемнике - на 45%. в мобильном телефоне - на 40%. в портативном фонаре - на 80%, в радиоуправляемой модели автомобиля - на 40% по сравнению с обычными (солевыми) элементами. Реально стоимость солевых и щелочных элементов питания одинакового габарита отличается в 4...5 раз, а срок службы - в 6...8 раз. Фактическую электрическую емкость того или иного элемента питания практически нельзя установить по маркировке. Она может отличаться весьма существенно даже при видимой идентичности элементов. В табл. 2 приведена емкость солевых, а в скобках - щелочных гальванических элементов. Кроме того, важнейшая характеристика элемента - максимальный ток. который этот элемент может кратковременно, но стабильно отдавать потребителю - так называемый ток вспышки. В табл. 3 приведены значения тока вспышки некоторых элементов.
Ток вспышки отличается от тока замыкания при нулевом сопротивлении внешней цепи. В последнем случае никакой полезной работы не совершается, а длительность импульса тока замыкания - доли секунды. Ток вспышки измеряют при некотором, хотя и очень малом сопротивлении внешней цепи, нередко даже по сравнению с внутренним сопротивлением источника. Этот ток совершает полезную работу, а его длительность - несколько секунд (до десяти). Значение тока вспышки весьма существенно для потребителей с кратковременной периодической интенсив-, ной нагрузкой - фотоаппаратов с автоматической протяжкой пленки, фотовспышек. Элементы и батареи с большим током вспышки, как правило, обладают значительным запасом энергии. Например, батареи питания в одноразовых комплектах фотоаппаратов Polaroid после использования фотокомплекта еще долго способны отдавать ток до 10 А. Отсутствие значений параметров элементов восполняют тестовые испытания, проводимые в различных условиях. В табл. 4 приведены результаты испытаний элементов АА (UM3, MN1500, R6, LR6) при работе в аудиоплейере. Такое применение элементов является одним из самых массовых. Приведенная информация наглядно иллюстрирует преимущество щелочных элементов в сравнении с солевыми. Для потребителя представленные параметры имеют большую ценность, чем многообещающие рекламные заявления фирм.
Как же различать элементы разных типов и не нарваться на подделку или просто некачественную продукцию, произведенную неизвестно кем и неизвестно где? Перечень ведущих фирм, выпускающих элементы питания и реализующих свою продукцию на российском рынке, весьма велик. Это - Duracell, Energiser, Panasonic, Varta, Kodak, TDK и другие. Таким образом, само их название уже является своеобразной рекомендацией, особенно, если элемент и прибор, для которого вы собираетесь его приобрести, производит одна и та же фирма. Однако следует помнить, что на щелочных, более совершенных и энергоемких элементах вы практически всегда встретите обозначение - "Alkaline". Надписи, указывающие на усовершенствованную технологию производства - "Power Alcaline", "X-Treme". "Super Alkaline". "High-Tech", "Titanium", также являются надежной рекомендацией. На них обязательно надо обращать внимание при выборе элемента питания для конкретной аппаратуры. Нередко можно услышать, что цельнометаллический штампованный корпус элемента (особенно с негладкой поверхностью дна) свидетельствует, что это - солевый элемент. Этот признак не абсолютен - усовершенствованные солевые элементы имеют защитный металлический корпус с фасонными металлическими шайбами по торцам, и поэтому отличить их по внешнему виду от щелочных затруднительно. Различить солевый и щелочной элементы можно по обозначению его марки и надписям. Буква "R" означает солевые элементы (R1, R03, R6, R14, R20 и т.д.). Усовершенствованные солевые элементы дополнительно обозначают буквами "Р" или "S" (реже HD, НЕ, ЕН, UP, UPS) - например, R6P, SUMS, R20UPS. В обозначение щелочного элемента вводят букву "L" - LR1, LR03, LR6, LR14, LR20, 6LF22 - и почти всегда добавляют надпись "Alkaline", "Super Alkaline" и т. п. Ртутные, серебряные и воздушно-цинковые элементы обозначают соответственно "Merqury", "Silver" (или "Silber"). "Zn-Air", но для бытовой аппаратуры желательно применять элементы с надписями "0% Merqury", "0% Merqury & Cadmium". "0% Merqury and Cadmium Added". "0% Quecksilber Cadmium", "0% Hg Cd", "Merqury Free". Еще одним надежным свидетельством высокого качества элементов питания является их упаковка. Серьезные фирмы упаковывают свою продукцию в так называемые блистерные контейнеры на картонной подложке -прозрачные пластиковые оболочки, позволяющие видеть упакованные элементы и надежно защищающие их от влаги и механических повреждений. Обычно несколько элементов (два-четыре элемента R6 или два элемента R14 - R20) в прозрачном пластиковом футляре приклеены к красочному картонному основанию, на котором повторено название фирмы, ее товарный знак и другая информация о фирме и о товаре, включая штрих-код страны-изготовителя. Обязательно указывают срок годности - эту информацию повторяют на упаковке и на корпусе элемента в виде выштампованных цифр: например, 09.99. Это наиболее характерно для солевых элементов. На щелочных же срок годности чаще всего указывают в виде надписи на корпусе: INSTALL BY JAN 2001, Best before MAR2003 либо просто JAN2001 и MAR2003. В последнее время некоторые фирмы стали экономить на упаковке и на картонной подложке, не защищают свои изделия полимерной пленкой. Правда, на обороте картонной упаковки на нескольких языках приводят сведения об особенностях эксплуатации товара и гарантиях. Ряд фирм уже начал печатать эти надписи на русском языке. И вообще информация на упаковке элементов ведущих фирм намного информативнее, чем надписи на самом элементе. Вот примеры надписей на солевых элементах формата АА. Фирма GP Batteries, элемент Greencell Extra Heavy Duty 15G "SIZEAA" 1,5 V, 0% Merqury (Гонконг) - солевой элемент (в обозначении которого об этом не упомянуто), размер АА. "сверхмощный" (Heavy Duty), не содержит ртути. Фирма Varta, элемент Varta Super MIGN0N'R6'AA'UM3'1.5 V 0 % Merqury Cadmium. 0% Quecksilber Cadmium (произведено во Франции) - солевой элемент того же размера, и этот типоразмер повторен в маркировке четырежды (MIGNON'R6'AA'UM3). не содержит ртути и кадмия. Щелочные элементы такого же формата. Фирма Duracell, элемент Duracell Alkaline 1.5 V'SIZEAA'MN 1500 LR6, JAN2001 - щелочной элемент АА, обозначение типоразмера повторено трижды, срок хранения - до января 2001 г.. экологических примечаний нет. А вот на упаковке этого элемента можно прочесть более полное обозначение: Alkaline'ExtraPower'Titanium 'АА' MN1500'LR6'Mignon, экологические сведения - 0% Cd? 0% Hg, 0% Pb и место производства - Бельгия. Там же приведены рекомендации: заменять весь комплект элементов, не перезаряжать, не подносить их к огню и не использовать одновременно элементы разных типов и систем (добавим, и разной степени разряженности). Обычно на корпусе элемента на нескольких языках приводят предупреждающие надписи: Do not throw in fire! Not rechargeable! (He бросать в огонь! He перезаряжать!). Суть этих надписей в том, что современные щелочные, а тем более литиевые гальванические элементы очень часто взрываются при нагревании или попытке их зарядить, как аккумулятор. А содержимое гальванического элемента, даже если там нет ртути, свинца и кадмия, далеко не безопасно. Можно встретить элементы, выпускаемые рядом фирм, где эти надписи повторены на русском языке (и на упаковке тоже). Если элементы питания плохо упакованы, оформлены неряшливо, не имеют указания, где они изготовлены и каков срок их годности, то такие изделия могут не оправдать ваших надежд и покупать их опасно. Как правило, они одни из самых дешевых. Поэтому высокая цена элементов - тоже косвенное свидетельство высоких потребительских свойств. Автор: М.Михайлов, г.Москва
Искусственная кожа для эмуляции прикосновений
15.04.2024 Кошачий унитаз Petgugu Global
15.04.2024 Привлекательность заботливых мужчин
14.04.2024
▪ Контактные линзы опасны для природы ▪ Наушники Logitech G633 с процессором обработки звука ▪ Переработка пластика в топливо и воск ▪ Твердотельные накопители Kingmax SMG Titan 512 ГБ ▪ Смешливость зависит от генов
▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей ▪ статья Всё мое ношу с собой. Крылатое выражение ▪ статья Соя культурная. Легенды, выращивание, способы применения ▪ статья Вновь о долговечных лампах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники ▪ статья Как сделать медное покрытие на стали. Химический опыт
Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте
www.diagram.com.ua |
Смотрите другие статьи раздела 
Последние новости науки и техники, новинки электроники:
All languages of this page