Что бы работать с техникой, важно понимать из чего оно состоит и как должна работать.
Сегодня попробуем понять что такое АКБ, из чего оно состоит и какие бывают.
В широком смысле слова в технике под термином «Аккумулятор» (АКБ, батарейка, батка) - понимается устройство, которое позволяет при одних условиях эксплуатации накапливать определенный вид энергии, а при других — расходовать ее для нужд человека.
Их применяют там, где необходимо собрать энергию за определенное время, а затем использовать ее для совершения больших трудоемких процессов. Например, гидравлические аккумуляторы, используемые в шлюзах, позволяют поднимать корабли на новый уровень русла реки.
Электрические аккумуляторы работают с электроэнергией по этому же принципу: вначале накапливают (аккумулируют) электричество от внешнего источника заряда, а затем отдают его подключенным потребителям для совершения работы. По своей природе они относятся к химическим источникам тока, способным совершать много раз периодические циклы разряда и заряда. Во время работы постоянно происходят химические реакции между компонентами электродных пластин с заполняющим их веществом — электролитом.
Принципиальную схему устройства аккумулятора можно представить рисунком упрощенного вида, когда в корпус сосуда вставлены две пластины из разнородных металлов с выводами для обеспечения электрических контактов. Между пластинами залит электролит.
Работа аккумулятора при разряде
Когда к электродам подключена нагрузка, например, лампочка, то создается замкнутая электрическая цепь, через которую протекает ток разряда. Он формируется движением электронов в металлических частях и анионов с катионами в электролите.
Этот процесс условно показан на схеме с никель-кадмиевой конструкцией электродов.
Здесь в качестве материала положительного электрода используют окислы никеля с добавками графита, которые повышают электрическую проводимость. Металлом отрицательного электрода работает губчатый кадмий. Во время разряда частицы активного кислорода из окислов никеля выделяются в электролит и направляются на отрицательные пластины, где окисляют кадмий.
При отключенной нагрузке на клеммы пластин подается постоянное (в определенных ситуациях пульсирующее) напряжение большей величины, чем у заряжаемого аккумулятора с той же полярностью, когда плюсовые и минусовые клеммы источника и потребителя совпадают.
Зарядное устройство всегда обладает большей мощностью, которая «подавляет» оставшуюся в аккумуляторе энергию и создает электрический ток с направлением, противоположным разряду. В результате внутренние химические процессы между электродами и электролитом изменяются. Например, на банке с никель кадмиевыми пластинами положительный электрод обогащается кислородом, а отрицательный — восстанавливается до состояния чистого кадмия. При разряде и заряде аккумулятора происходит изменение химического состава материала пластин (электродов), а электролита не меняется.
Способы соединения аккумуляторов
Параллельное соединение
Величина тока разряда, которую может выдержать одна банка, зависит от многих факторов, но в первую очередь от конструкции, примененных материалов и их габаритов. Чем значительнее площадь пластин у электродов, тем больший ток они могут выдерживать. Этот принцип используется для параллельного подключения однотипных банок у аккумуляторов при необходимости увеличения тока на нагрузку. Но для заряда такой конструкции потребуется поднимать мощность источника. Этот способ используется редко для готовых конструкций, ведь сейчас намного проще сразу приобрести необходимый аккумулятор. Но им пользуются производители кислотных АКБ, соединяя различные пластины в единые блоки.
Последовательное соединение
В зависимости от применяемых материалов, между двумя электродными пластинами распространенных в быту аккумуляторов может быть выработано напряжение 1,2/1,5 или 2,0 вольта. (На самом деле этот диапазон значительно шире.) Для многих электрических приборов его явно недостаточно. Поэтому однотипные аккумуляторы подключают последовательно, причем это часто делают в едином корпусе.
Последовательное соединение ячеек в аккумуляторной батарее обозначается буквой S .
2s/4s/6s - это количество ячеек в батарее, которые соединены последовательно, с целью получения общего напряжения батареи. Каждая ячейка обладает номинальным напряжением в 3,7 вольта, поэтому 2s = 7,4В, 3s = 11,1В, 4 s = 14,8В и т.д. При последовательном соединении емкость батареи равна емкости одной из составляющих индивидуальных ячеек.
Параллельное соединение ячеек обозначается буквой Р.
Число перед "p" является количеством ячеек в батарее, соединенных параллельно, что увеличивает общую емкость батареи. Каждое "p" добавляет емкость, равную индивидуальной емкости одной ячейки в батарее. Эта концепция может показаться немного трудной для понимания, но мы попытаемся это разъяснить.
Например, возьмем батарею 2s2p 7,4V 5000 mAh. Батарея изготовлена из ячеек с напряжением 3,7В (одинаково для всех LiPo батарей) и емкостью 2500 mAh.
2s означает ДВЕ ячейки ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО, поэтому напряжение составит 3,7В * 2 = 7,4 вольта. 2p означает ЕЩЕ ДВЕ ячейки ПАРАЛЛЕЛЬНО с первыми двумя, добавляя емкость, равную емкости одной ячейки в батарее, поэтому емкость составит 2500 mAh + 2500 mAh = 5000 mAh.
Следовательно, 2s = 7,4 вольта и 2 p = 5000 mAh.
Если мы удалим внешнюю защитную оболочку АКБ, то мы увидим, выглядеть наши АКБ будут следующим образом