Электропроводка.

Инженерное оборудование жилого дома содержит все или некоторые из перечисленных ниже элементов.

1. Электропроводка.
2. Отопление.
3. Газ.
4. Водопровод и канализация.
5. Вентиляция и кондиционирование.
6. Слаботочная проводка: охранная сигнализация, телефон, антенны ….

Все эти системы достаточно сложны, ошибки в их проектировании и исполнении чреваты различными неприятностями. Так большая часть пожаров возникает из-за ошибок при монтаже или неправильной эксплуатации электропроводки, печей или отопительных котлов, подключения газа. Устроенная не правильно канализация способна заразить весь участок, а установленная любителем охранная сигнализация скорее поможет ворам, создав у хозяев иллюзию защиты. Поэтому проектирование и монтаж инженерного оборудования дома следует поручить специалистам. Ниже мы приведем сведения, которые помогут застройщику заказать проект инженерного оборудования и проверить , нет ли грубых ошибок в исполнении этих систем, но отнюдь не проделать такого рода работы самостоятельно.

Прежде всего, необходимо уяснить, какими электроприборами Вы будете пользоваться, и подсчитать их суммарную мощность. Разобраться с этим вопросом Вам поможет следующая таблица.

Таблица 1. Потребители электроэнергии.

Потребители Мощность/КВТ Примечание
Маломощные Освещение 0,1-0,2/м2 без заземления
Телевизор, приемник, ПК, тостер, миксер, кофемолка и т.п. 0,1-0,3,шт заземлять желательно Допустимо, но не желательно, включать по несколько шт. в одну розетку.
Средней мощности Холодильник, пылесос, старая стиральная машина, кухонный комбайн, ручной электроинструмент (дрель, рубанок, пила, газонокосилка и т.п.) 0,5-1/шт. заземлять обязательно Для каждого нужна своя розетка, на одном проводе - 2 - 3 розетки
Мощные 1,5-2,2/шт. заземлять обязательно Для каждого нужна своя розетка, с персональным проводом и, желательно, предохранителем.
Высокомощные Автоматическая стиральная машина, ста-ционарная электроплита, проточный водо-нагреватель, печь для сауны, система ото-пления дома сварочный аппарат и т.п. 4-20/шт. заземлять обязательно Для каждого нужна своя розетка, с персональным проводом и предохранителем, желательна трехфазная подводка

Электропроводка начинается с подключения щитка с электросчетчиком и группой предо-хранителей к электросети. Если Вы планируете использовать в садовом домике только маломощ-ные потребители электроэнергии, вполне достаточно однофазного (фаза и 0) подключения к сети и двух автоматических предохранителей (на фазу и 0). Сечение проводов и характеристики предо-хранителей поможет выбрать таблица 2.

Если на даче будут использоваться потребители средней мощности, можно обойтись одно-фазным подключением, но, при возможности, предпочтение следует отдать трехфазному (3 фазы и 0, четыре провода) подключению. Автоматические предохранители следует ставить отдельно для освещения, отдельно для каждой группы розеток (розеток, подключенных к одному проводу). На "0" при трехфазном подключении предохранитель ставить не следует.

Для использования в коттедже мощных электроприборов необходимо трехфазное подклю-чение. Каждая розетка для мощного электроприбора должна быть подключена к своему предохра-нителю на щите. Дом, в котором используются электроприборы средней и высокой мощности, обязательно должен быть оборудован заземлением. Сечение проводов и характеристики предо-хранителей для трехфазного подключения поможет выбрать таблица 3.

Таблица 2. Таблица подбора автоматических выключателей и проводов.

Проводка выполняется 2-ух жильным проводом + 3-я жила - заземление

Предназначение цепи
Мощ-ность,

квт.
Однофазная проводка

Ток, А на АВ
Сечение провода мм2

Медь
Алюминий

Освещение в 2 - 3 комнатах.
2
10
1
1.5

Розетки бытовые для приборов средней мощности - 2 - 3 шт. или 1 электрокамин, чайник, переносная плитка, накопительный водонагреватель.
4
20
2.5
4

Автоматическая стиральная машина, стационарная электроплита, проточный водонагреватель, печь для сауны.
8
40
10
12

Подключение дома
12
60
14
16

15
75
16
25

Таблица 3. Таблица подбора автоматических выключателей и проводов.

Проводка выполняется 4-ех жильным проводом + 5-я жила - заземление
Предназначение цепи
Мощность, квт.
Трехфазная проводка

Ток, А на АВ Сечение провода мм2
Медь Алюминий
Освещение , 3 группы по 2 -3 комнаты или одна трехфазная электроплита или 1 накопительная водогрейная коробка
8
16 1.5
2.5

3 группы розетки бытовые для приборов средней мощности по 2 - 3 шт., или по 3 розетки для электрокамина, чайника, переносной плитки, накопительного водонагревателя.
12
20 2.5
4

Станки трехфазные, проточная водогрейная колонка.
15
25 4
6

Сварочный аппарат
30
50 12
14

Подключение дома
60
100 25
-

Проводку в загородном доме следует проводить проводом в двойной изоляции (допустимо, но нежелательно использование провода в простой изоляции для скрытой проводки в каменном доме).

Для начала определим потребление электроэнергии родовым поместьем.
Освещение и электроприборы можно взять такие же, как в квартире. Каждый знает сколько он платит за электроэнергию в месяц. Могу привести цифры собственного расхода электроэнергии. Я с женой живу в двухкомнатной квартире площадью 45 м2, у нас используется стандартный набор электро-радиоприборов: лампы освещения, телевизор, холодильник, утюг, стиральная машина, регулярно используется тепловентилятор. Потребление в месяц около 150 кВт*час. Это в зимнее время. Раньше эта цифра была выше – около 300 кВт*час. Ее удалось снизить за счет применения для освещения энергосберегающих ламп. Не сложно подсчитать, сколько электроэнергии используется для освещения. У нас – это 10 энергосберегающих ламп общей мощностью 300 Вт. Получится 40 кВт*ч в месяц. Конечно, освещение – это далеко не все что нужно.

Использование электроэнергии в современной квартире
Потребители элетричества
максимальная мощность в кВт
Расход электроэнергии в месяц кВт*ч
Расход электроэнергии в месяц с энергосберегающими лампами кВт*ч

Телевизор
0,060
7,2

холодильник
1,5
30

утюг
0,6
1,5

стиральная машина
1,5
24

освещение
1
180
40

Тепловентилятор
1
50

ИТОГО
4,66
292,7
152,7

Проведем примерный расчет потребления электроэнергии в индивидуальном доме, где имеются 2 телевизора, компьютер, видеомагнитофон, компьютер, 2 холодильника, 10 шт. осветительных ламп, насос системы водоснабжения, стиральная машина, кратковременно используются мощные приборы типа утюга, чайника, электроинструмента. Энергопотребление такого дома, судя по опросам проживающих в индивидуальных домах, составит около 400 кВт*ч в месяц. При расчете предполагается, что в доме используется автономные системы газового отопления и горячей воды. Как видите, это довольно роскошный дом по набору используемых электроприборов. Для типичного среднего потребителя реальны цифры в 200-300 кВт*час и ниже. Кстати, среднестатистические данные по России указывают цифру суточного потребления электроэнергии в 3 кВт*ч, т.е. примерно 100 кВт*ч в месяц.

Для энергопотребления дома в выше приведенном примере индивидуального дома, если потребление составляет 400кВт*ч в месяц, то источник должен быть 400000/(31*24) = 533Вт. !!!!!

Мощность источника питания.
Когда в первый раз произвёл такой несложный расчет, я сильно усомнился в его правильности. Все дело в том, что специалисты дают информацию о необходимости источника питания мощностью на порядок больше. Даже поставил эксперимент у себя на даче. Приобрел солнечную батарею мощностью 9Вт, фонарь мощностью 6Вт, на аккумуляторах 2500 мАч (2500*12=30000мВт*ч=30Вт*ч) у меня получилось, что аккумуляторы заряжались за 2-3 часа в солнечную погоду, 4-5 часов в пачморную погоду, а фонарь светил 5-6 часов подряд без подзарядки.

Так я получил малое освещение на даче, которое можно использовать весной, летом и осенью..

Для обеспечения бесперебойного питания необходим накопитель энергии. В качестве накопителя электроэнергии можно использовать обыкновенные аккумуляторы (как в случае с частным домом, приведенном выше).

Для суточного бесперебойного питания, при использовании самых обыкновенных автомобильных аккумуляторов необходимо (533Вт*24ч)/12В= 1066 А/ч, в сутки.

это 2 аккумулятора по 525 А/ч стоимостью 2500 руб.( ТНЖ-525 У2 г.Курск) = 5000 руб.

Постараемся просчитать, насколько верны наши цифры. Возьмем самый короткий и самый холодный день в году, самое длинное время использования освещения и электроприборов в этот день. Месяц - январь, Новогодние праздники!

Потребители электричества
максимальная мощность в кВт
использование часов в сутки
Расход электроэнергии в сутки кВт*ч
Расход электроэнергии в месяц кВт*ч
Расход электроэнергии в месяц с энергосбере-гающими лампами кВт*ч

Освещение – обыкновенное общая мощность осветительных приборов 10 ламп по 150Вт
1,5 (с энергосберега-ющими лампами0,37 )
16 (Больше по времени вряд ли кто празднует Новый Год, таких дней в январе полмесяца, потом нагрузка в два раза меньше)
24 (в остальные дни 12) и с энергосберега-ющими лампами 6 (остальные дни 3)
360+180=540
135

Два больших холодильника
1,5х2=3* (включается на 5 минут раз в час)
2
6
180

Утюг
0,6
1 (пользуемся не каждый день)
0,6
9

Котел нагрева воды накопительный 100л
1,5* (включается один раз ночью на час и днем)
2
3
90

Насос подачи воды в накопительную емкость, производительность 300 литров в час
0,6* (включается один раз ночью на час и днем)
2
1,8
54

Два телевизора (по 100Вт), видеомагнитофон (30Вт), компьютер(400Вт)
0,63
16(то же что и с освещением)
6,3 (в остальные дни 3,15)
141,75

Стиральная машина мощностью
1,5*
4 (используем раза два в неделю)
6
48

Различный электро-инструмент для домашнего использования, который обычно одновременно не используется
1,5
2
3
90

* - для уменьшения общей нагрузки включаются при минимальном общем потреблении.

Итого
4,23 (максимальная мощность источника) (3,1)
-
52,2 (37,05) и 34,2 (25,2)
1152,75
747,75

В реальной жизни месячное потребление электроэнергии меньше в два-три раза. А такое суточное потребление бывает реально пять – шесть раз в год, на праздники!

Но эти потребности все равно надо удовлетворять. И для удовлетворения этих потребностей понадобится источник питания мощностью 1,5 кВт.

Вот откуда появляется мнение о мощном источнике питания!

Источники питания в виде бензиновых и дизель генераторов такой мощности как раз и используют владельцы частных домов и коттеджей. Но мы должны обойтись без них. Поэтому просчитаем вариант с накоплением электроэнергии и энергосбережением.

Пути понижения потребления электроэнергии.
- Из таблицы видно, что освещение поглощает большую часть электроэнергии. Но можно воспользоваться энергосберегающими лампами!

- Выше приведенные цифры показывают, что необходим источник энергии около 800Вт. А это при самой максимальной нагрузке. На самом деле получается, что исходя из месячного потребления электроэнергии, мы сможем уменьшить мощность источника энергии, но при этом увеличить емкость аккумуляторов. Это интересный подход так же с финансовой точки зрения.

- Так же из таблицы видно можно существенно снизить пиковую нагрузку электроприборов.

После расчетов и такого эксперимента можно сделать простой вывод – в любом доме родового поместья необходим не очень большой источник энергии, но хороший накопитель электроэнергии!!!

И необходимая емкость аккумулятора будет 1900 А/ч.(4 шт.)= 10000 рублей.

- Если мы хотим получить просто постоянное и стабильное электропитание (что в наше время очень актуально), то можно воспользоваться всеми вышеперечисленными методами энергосбережения, преобрести необходимое количество аккумуляторов, преобрести преобразователь 12/220в и 220/12в(около 10000 рублей), и подключиться к сети электроснабжения.

- Если мы хотим полное автономное электроснабжение, то необходимо использовать автономные источники электроэнергии, которые будут заряжать аккумуляторы .

Об источниках электроэнергии.
То, что уже удалось мне потрогать своими руками, что соответствует их рекламируемым техническим параметрам – это солнечные батареи, ветроустановки, а так же термоэлектрические источники энергии.

Внимание!!! Мне так и не удалось найти какой небудь идеальной установки, которая смогла бы бесперебойно, круглосуточно, хотя бы лет 10 гарантированно работать. Много всяких различных заявлений, от всяких изобретателей. Но на деле в основном все просят денег для развития их научной, вечнодвигательной идеи. И денег не малых!

Поэтому, я собрал информацию и опытные образцы солнечных батарей, термоэлектрических батарей, ветряков. Эти источники энергии не идеальны. В каждом есть какой нибудь недостаток. Но они удачно дополняют и компенсируют недостатки друг друга.

Например, если внимательно наблюдать за погодой, то можно заметить, в безоблачную погоду очень мала скорость ветра. И наоборот в облачные дни ветер сильный, порывистый, обычно не менее 8-10 м/с. Поэтому просто необходимо эти источники использовать вместе. Повысится надежность электропитания, т.к. по теории вероятности, одновременно выйти из строя они не могут.

Солнечные батареи стоят примерно 80 рублей за 1 Ват. Площадь их 1м – 80Вт. Нам необходимо 6,25 кв.м. Стоимость их будет 40000 руб. Такую цену солнечных батарей я взял из интернета. Цена подтвердилась и при общении с продавцами таких изделий.

Когда я стал изучать, из чего состоят солнечные батареи и их характеристики выяснилось, все солнечные батареи состоят из отдельных фотоэлементов, цена которых ниже в 2-2.5 раза, чем самих солнечных батарей. Т.е., необходимо взять фотоэлементы, разместить их на алюминиевой подложке, спаять их между собой в правильном порядке, а сверху закрыть стеклом, потом сделать эту конструкцию герметичной. При выполнении этой работы необходимо отсутствие пыли и вредных примесей в воздухе. Ну где, как не в родовом поместье это можно сделать? Причем, их действительно необходимо собирать самим, т.к. каждому понадобится своя форма солнечной батареи.

Ветроустановка 500Вт стоит 15000руб., диаметр лопастей колеса 2,5 м.

Здесь я тоже постарался докопаться до сути. Это оказалось намного легче. Основа всех ветроустановок – генератор. Возьмем обыкновенный генератор от автомобиля. Его характеристики: при 3000об/мин вырабатывает ток 70А при напряжении 15 в. Т.е. 1050 Вт. Как раз для нашего случая. И стоит он не более 1500 руб.!!!

Как же так? Я думал, может генератор какой-то особенный? Оказывается ничего подобного. Принципиально они ничем не отличаются.

Когда я стал разговаривать с производителем ветроустановки УВЭ500М Питерским заводом, непосредственно с главным конструктором завода, удалось выяснить стоимость комплектующих ветроустановки. Это сам генератор с поворотным устройством (8000 руб.) и ветроколесо (3500 руб.). Все остальное это хвост, мачта, блок управления. Но все это не очень сложные конструкции, которые изготавливаются в домашних условиях. Итак, цена ветроустановки около 11500 руб. И тут жизнь подкинула новую информацию. Видно не только я увидел реальную стоимость ветроустановок. Таганрогский Радиотехнический институт (Ростовская область) стал выпускать ветроустановки стоимостью в два раза ниже. Также они продают конструктор ветроустановки, т.е. предлагают сборку ветроустановок на местах. В этом институте есть модели, вырабатывающие не только электричество, но и природный газ. Цена ветроустановки подтвердилась, 15000 руб. за 1 КВт. Природный газ вырабатывается при зарядке аккумуляторов. Стоимость агрегата по выработке газа не входит в эту цену.

Рассмотрим еще один вид генераторов – термоэлектрический.
Термогенераторы существуют давно. Еще в ВОВ выпускались термогенераторы для партизанских отрядов, работающие от огня костра. До ВОВ и после выпускались термогенераторы, которые надевались на керосиновую лампу и вырабатывали электричество, необходимое для работы радиоприемников.

В наше время они используются на атомных электростанциях. Именно там возникает большая разница температур, при которой происходит вырабатывание электричества.

Выпуск термогенераторов производится и сейчас. Это установка для газовых котлов печей медленного горения мощностью 200 Вт. В настоящее время ее можно очень выгодно использовать в современных коттеджах, где есть газовое отопление и в помещениях, где отопление производится печами медленного горения на дровах. В холодное время года при постоянном отоплении мы получим 200Вт*24ч*30дней = 144 кВт/ч в месяц.

Стоимость такой установки велика, по сравнению с другими, около 30000 руб. Однако, растет спрос и налаживается их массовое производство, что неминуемо в скором времени приведет к понижению их стоимости. Тем более материалы, используемые в установке, просты и технология производства несложная.

Если применить все вышеперечисленные источники энергии, то мы получим избыточное количество электричества для дома. Поэтому, необходимо пересчитать мощность наших источников энергии. Для этого сделаем выводы из выше приведенного материала:

- Целесообразно использовать несколько источников энергии.
- Мы при этом получим бесперебойную систему электропитания.
- Мы получим очень простую, не громоздкую систему электропитания.
- Также такая система очень надежная.
- Мы получим полную независимость от любых других источников энергии.
- Это не будет наносить вред окружающей среде.

Можно представить какой вред приносит многокиловатная ветроустановка с диаметром колеса 15м-20м. В процессе ее эксплуатации происходит уничтожение летающих насекомых, пчел и птиц, а вибрации тяжелого ветроколеса передаются почве, поэтому вокруг больших ветроустановок нет растительности. Также ремонт такой ветроустановки будет происходить долго и дорого.

И представьте маленький ветряк, который можно свободно транспортировать в багажнике автомобиля, ремонтировать своими силами, о вреде которого можно только лишь задуматься и сделать выводы о его целесообразности.

Солнечные батареи использовать такой мощности, вместе с другими источниками энергии целесообразно. Эффективно они используются только в солнечную погоду, в основном, весной, летом и осенью. В остальное время года преобладает облачная погода. В апреле и октябре день примерно равен ночи, время работы солнечных батарей около 10 часов в день. Пусть даже 20 дней солнечных из 30. Отсюда следует, мощность батареи нужна 250 Вт, это 500кВт/ч. Также в это время года преобладание ветров 3-8 м/с, что говорит о возможности эффективного использования ветроустановки. Поэтому мощность солнечной батареи можно уменьшить до 200 Вт.

На схеме готовой установки это выглядит так:

Стоимость солнечных 16000руб за 200 Вт.
Ветроустановка 15000 руб. – 500 Вт.
Преобразователь напряжения для освещения 12/220 0,4кВт - 1500 рублей
Преобразователь напряжения 12/220 или 12/380 мощностью 1,5(пиковая 3) кВт – 9000руб.
Аккумуляторы 10000 руб.

Итого 51500 руб.

Можно очень сильно сэкономить, если отказаться от холодильников и использовать более эффективное хранилище - погреб. Там намного дольше хранятся овощи и фрукты. Продукты портятся в основном из-за резких перепад температур. Также сэкономить на котле для нагрева воды, просто увеличив его емкость и уменьшить мощность нагревателя.

За счет этого уменьшить стоимость преобразователя и емкость аккумуляторов.

Для комфорта и надежности желательно иметь также и термогенератор. Его стоимость 30 000 рублей. Но это уже на любителя. Такой системы электропитания будет хватать на отопление дома. При применении ветроустановки мощностью до 1 кВт можно использовать избыточное электричество для нагрева воды в системе отопления или нагрева модных в настоящее время технологий теплых полов.

Я привел схему стандартного подключения электроприборов, для которых необходим преобразователь электроэнергии 12/220В. Он необходим только в том случае, если мы подключаем бытовые приборы, рассчитанные на 220В. Они дешевле, чем электроприборы на 12В. Почему?

Все очень просто: производство бытовой техники на 220В освоено крупносерийно, большие партии, поэтому оно дешевле. Так получается потому, что стандартное электропитание - это 220 Вольт переменного напряжения с частотой 50гц. Можно даже подумать о том, что этот стандарт нам навязан большими производителями электроэнергии, т.к. переменное напряжение намного проще и без потерь передается на большие расстояния.

Но и сегодня есть производство электроприборов на 12В. Это различная автомобильная техника, техника для яхт, мобильных жилых вагончиков.

Поэтому мы можем смело отказаться от преобразователя электроэнергии 12/220В. Может быть и необходим преобразователь, но намного меньшей мощности, на 1кВт – 5000 руб.

Можно сильно снизить стоимость такого комплекса энергообеспечения!

- Использовать все электроприборы и освещение, работающие от постоянного напряжения 12,24,48 В.
- Наладить сборку солнечных батарей и ветроустановок.

В результате получим:

Стоимость солнечных батарей 10000руб за 200 Вт.
Ветроустановка 11500 руб. – 500 Вт.
Преобразователь напряжения 1,5кВт– 5000 руб.( на случай)
Аккумуляторы – 10000 руб.
37500 руб.

- Эта сумма сравнима и даже меньше той, которая необходима при прокладке проводов.
- Плюс независимость и надежность.
- Такой подход к электропитанию намного безопасней.
- К тому же нет необходимости сразу выкладывать всю сумму на приобретение такого комплекса энергообеспечения. Приобретая солнечную батарею, аккумулятор и преобразователь напряжения, мы получаем полное электропитание на
весенний, летний, осенний периоды времени.

************************************************************

глянул реальные цены
ветроустановка на 500 Вт - 45 тыр.
котроллер заряда 600 Вт - 10 тыр.
инвертор ну пусть даже 5 тыр.
итого 60 тыр только на ветрогенератор.... который даст не сильно много электричества... (инвертор на самом деле тыщ 15)
а ну и батарейки же еще минимум 10 тыр. (и это расходник по большому счету)
без монтажа и развязки с существующими сетями порядка 70 тыр.

http://www.e1.ru/talk/forum/read.php?f= … p;t=141354

По ноутбуку знаю это получается только благодаря тренировкой аккумуляторов ...

Все больше мобильной техники в нашем пользовании. В ней используются аккумуляторы, которые позволяют увеличить время ее использования и работать на одном комплекте длительное время (более 500 циклов заряд — разряд). Поскольку часто реальное количество циклов много меньше, возникает вопрос, почему?
Хочется рассказать об коротко и понятно, но для понимания проблемы необходимо понять некоторые основы. Для тех кому эти основы слишком сложны — читайте сразу «Заключение», где коротко изложены рекомендации.

Как и все радиоэлектронные и электрические компоненты — химические источники питания и в частности аккумуляторы имеют разброс характеристик. Он определяется накоплением погрешностей на каждом технологическом этапе производства. И не смотря на достаточно высокое качество технологии в конечном итоге разброс характеристик аккумуляторов лучших производителей до 6,5% (и может быть ниже заявленной) [Л.1].

Разброс характеристик важен для долговечности аккумуляторов при работе в составе батареи поскольку некачественная зарядка еще больше увеличивает его.

Наибольшее влияние на это оказывает внутреннее сопротивление.

Так почему?

Потому что сейчас, для питания электроники применяются батареи аккумуляторов содержащие как правило 2, 4, 6 и более соединенных последовательно элементов. Это требуется для получения необходимого для электронного устройства напряжения. Больше того сейчас имеются публикации о параллельном соединении элементов и батарей, что применяют для увеличения продолжительности работы устройств за счет увеличения емкости батареи аккумуляторов, раньше параллельное соединение вообще не допускалось, по причине большого разброса емкости.

Когда то я натыкался на рекомендации которые гласили:

«При объединении элементов NiCd аккумуляторов в батареи необходимо отбирать в группу аккумуляторы с одинаковым внутренним сопротивлением. Параллельное соединение аккумуляторов недопустимо»

Современные рекомендации:

«Батареи аккумуляторов с повышенным рабочим напряжением, при больших токах нагрузки, могут быть собраны при сортировке аккумуляторов по параметру внутреннего сопротивления»

За исключением последнего указания для NiCd аккумуляторов, и раньше и сейчас общая рекомендация одна — отбирать в батарею с последовательным соединением аккумуляторы с одинаковым внутренним сопротивлением. Разница в одном, раньше разброс внутреннего сопротивления доходил до 20%, а сейчас, при качественном росте технологий, он до 6,5%.

Но не смотря на это, при каждом цикле заряд — разряд разница (внутреннего сопротивления и емкости) между аккумуляторами в батарее увеличивается на 1,5 — 3%. И так на каждом цикле.

Поэтому, для снижения этого разброса необходимо проводить после 5-8 циклов заряд - разряд тренировку аккумуляторов.

Именно разброс внутреннего сопротивление оказывает существенное влияние на долговечность работы батареи аккумуляторов, которая определяется долговечностью любого самого плохого, ее элемента.

В некоторых публикациях пишут:

"в процессе разряда Ri изменяется иначе: в интервале разряженности от 0 до 50-60% оно заметно снижается, во второй половине разряда — растет"

Реально изменение Ri в процессе разрядки имеет вид показанный на рис.1.

Рисунок 1.

Полностью заряженный аккумулятор (свеже заряженный) имеет минимальное внутреннее сопротивление, далее оно быстро растет и достигая некоторого значения (при  примерно 10% емкости) скорость роста падает и в диапазоне от 10% до 90% емкости Ri меняется незначительно и равно Ri номинальному (среднему) Далее (при достижении на аккумуляторе напряжения меньше 1,05 в) Ri быстро увеличивается. Работа аккумулятора на этом участке не рекомендуется.

Данная характеристика дана для разрядного тока равного 1С.

При других разрядных токах характеристика имеет аналогичный характер, но с тенденцией сужения центрального участка и роста его крутизны при росте тока нагрузки. И наоборот при меньших токах нагрузки.

Зависимость Ri от емкости?

Внутреннее сопротивление аккумулятора.

Внутреннее сопротивление аккумулятора характеризует его способность отдавать энергию запасенную в нем в нагрузку, и определяется по формуле:

Ri = E/Iкз [1]

где: E — ЭДС аккумулятора или напряжение холостого хода (хх), Iкз — ток короткого замыкания.

Чем больше внутреннее сопротивление элемента Ri тем меньше он может отдать энергии в нагрузку за счет падения напряжения на его внутреннем сопротивлении.

Измерение внутреннего сопротивления по этой формуле просто выполнить, но работа аккумулятора в режиме короткого замыкания не рекомендуется производителем.

Поэтому на практике применяют другой способ измерения. Измеряется ток нагрузки при двух значениях сопротивления нагрузки. Максимальном токе нагрузки I2 и некотором промежуточном значении I1.

Ri = (U1 – U2)/(I2 – I1), [2]

где: - U1 напряжение при токе I1, а U2 напряжение при токе I2, причем I2 > I1.

Из формулы 2 можно получить применяемый на практике вариант, когда проводится измерение ЭДС элемента (Е) и напряжение на элементе (U2) и ток при номинальной нагрузке (Iном). После замера расчет внутреннего сопротивления выполняется по формуле 4.

Ri = (Е – U2)/I2, [3]

Поэтому напряжение на аккумуляторе (U2) при номинальном токе (Iном = I2) является лучшим критерием разрядки аккумулятора.

Внутреннее сопротивление меняется при разряде элемента аккумулятора. Общая тенденция — увеличение внутреннего сопротивления по мере разряда аккумулятора (примерно в 4-8 раз). Поэтому наличие в батарее хотя бы одного не полностью заряженного элемента приводит к падению напряжения на клеммах батареи, преждевременному срабатыванию сигнализации о разряде при неполном разряде большинства батарей.

Рисунок 2.

Разрядная характеристика аккумуляторов.

Мы должны помнить, что во всех электронных устройствах, будь то фотоаппарат, сотовый или ноутбук, критерием разрядки аккумулятора является падение напряжения на нагрузке ниже некоторой величины, зависящей от числа аккумуляторов. Из расчета 1В на аккумулятор.

В последовательной батарее элементов увеличение внутреннего сопротивления одного элемента приводит к пропорциональному увеличению общего внутреннего сопротивления.

Поэтому если в батарее аккумуляторных элементов есть хотя бы один элемент с высоким внутренним сопротивлением или не полностью заряженный, это приводит к его полной разрядке, в то время как остальные элементы разряжены не полностью. При этом электронное устройство которое питается обнаруживает пониженное напряжение и выдает сигнал «Зарядите аккумулятор».

Зарядка такого элемента, в стандартном зарядном устройстве, в паре с недоразряженным элементом приводит к перезарядке заряженного элемента и опять к неполной зарядке элемента с высоким внутренним сопротивлением..

Это укорачивает срок службы не полностью разряженного элемента.

Как заряжать NiMH элементы используемые в батареях, чтобы сохранить их долговечность?

Главное.

Поскольку аккумуляторы в процессе эксплуатации отдают заряд индивидуально и с каждым циклом эта разница увеличивается, каждый такой элемент должен обслуживаться индивидуально.

При этом, цикл зарядки каждого элемента должен включать его предварительную разрядку до заданного уровня (1,05 В при номинальном токе нагрузки). В процессе разрядки могут быть отбракованы неисправные элементы, напряжение на которых ниже заданного.

Зарядка тоже выполняется индивидуально для каждого элемента, с индивидуальным отключением его при достижении номинальной емкости. Такая зарядка полностью исключит перезарядку элементов и существенно продлит срок их работы.

Такой режим нужен даже для зарядки качественных элементов, и тем более для элементов имеющих большой разброс характеристик.

Есть ли зарядные устройства обеспечивающие такой режим?

Из тех зарядных устройств что я встречал пользуясь всеми своими электронными устройствами не было ни одного удовлетворяющего этим требованиям.

В лучших ЗУ, нет разрядки элементов, хотя практика показывает, что обычный недоразряд составляет до 30%. Во всех зарядных устройствах элементы заряжаются парами. Я сталкивался даже с одним ЗУ, где заряжаются все 4 элемента от одного источника.

Поэтому практически 4 комплекта (по 4эл.) преждевременно вышли из строя при применении штатных (того же производителя что и элементы) зарядных устройств.

Каждый комплект выдержал максимум 15 — 20 зарядок.

Чтобы не создавать рекламы, не буду говорить здесь о конкретных моделях зарядных устройств, могу только сказать — они есть. Их немного и цены у них более 1000 руб. (просьба не выбирать зарядное устройство по цене), но они этого стоят. Одним из внешних признаков такого зарядного устройства дисплей с полной информацией о каждом аккумуляторе. (Режим работы «заряд — разряд», и величина заряда на аккумуляторе)

Каждый элемент должен заряжаться индивидуально. (В инструкции не оговаривается куда включать аккумуляторные элементы при зарядке 1, 2, 3, 4 элементов).

В случае если нет такого зарядного устройства нет, тогда удел владельца аккумулятора заниматься его тренировкой.

Тренировка аккумуляторов.

Что такое тренировка?

Это цикл заряд разряд при контроле конечного напряжения на каждом аккумуляторе (1В) и его зарядки до номинальной емкости.

Тренировка аккумулятора должна проводиться:

    *      При хранении или редкой эксплуатации — 2-3 цикла тренировки - один раз в месяц,
    *      При эксплуатации - 2-3 при 8 - 10 рабочих циклах З-Р.
    *      При сверх быстрой зарядке проводится, через каждые 4 - 5 рабочих циклов, 2-3 цикла тренировки в номинальном режиме .

Мой опыт.

Покупал комплекты аккумулятор — зарядное устройство одного производителя, резонно рассчитывая что производитель, чтобы не ударить в грязь лицом, сделает грамотное зарядное устройство для своих аккумуляторов.

Комплект ЗУ GP PowerBank Rapid 2 с 4 аккумуляторами GP емкостью 2500 mAh

Без разрядки, зарядка парами по 2 аккумулятора.

Комплект ЗУ DESAY Full-Power Harger с комплектом из 4 аккумуляторов Duracell 2500 mAh

Декларировано производителем индивидуальная зарядка каждого аккумулятора, с режимом тренировки. Реально зарядка парами с индивидуальным контролем зарядки каждого элемента. Вышел из строя в процессе зарядки и вывел из строя пару аккумуляторов.

Аккумуляторы нельзя разряжать менее 1,05 В, доля восстанавливаемых аккумуляторов при их разрядке до 0,9 В составляет до 40%. Или аккумуляторы разряженные до 0,9 В и менее можно считать не поддающимися восстановлению в обычных условиях. Некоторые умельцы говорят о восстановлении полностью разряженных (до 0,4 В) аккумуляторах.

Заключение.

Часто имеют место рекомендации использовать зарядные устройства и аккумуляторы одного производителя, но выполнение этой рекомендации, как показывает практика, не всегда решают проблему.

Чтобы Вы не оказывались с неожиданно отказавшим девайсом работающим от аккумуляторов, следует придерживаться определенных правил:

   1.      Необходимо соблюдать рекомендации и инструкцию производителя и содержать Ваши аккумуляторы в чистоте и при рекомендованной производителем температуре.
   2.      Новую батарею перед началом применения необходимо заряжать 14-16 часов в режиме медленной (капельной) зарядки для получения максимальной емкости и оптимальной работы батареи в последующем. Зарядка током в 1/10 Cн обычно безопасна для любого аккумулятора;
   3.      Желательно избегать переразрядов (ниже 1,05 В) и коротких замыканий.
   4.      Рекомендуется избегать сочетания бывших в употреблении и неиспользованных аккумуляторов.
   5.      Аккумулятор требует периодической тренировки (даже в самом лучшем зарядном устройстве, в этом случае периодичность 1 раз в 3-4 месяца).
   6.      При зарядке батареи, установленной в портативном устройстве, желательно выключить последнее для обеспечения наиболее полного заряда.

Чтобы не выполнять тренировку необходимо зарядное устройство, которое должно обеспечивать:

        Отбраковку неисправных аккумуляторов – (должно быть конкретное указание в описании),

        Выбор режима зарядки: Ускоренная зарядка (1-2 часа), Быстрая зарядка (3-5 часов), Медленная зарядка (12-18 часов),

        Автоматическую разрядку каждого аккумулятора (до 20% от номинальной емкости или 1,05 В) — (должно быть конкретное указание в описании),

        Индивидуальную зарядку каждого элемента с автоматическим ее прекращением по отрицательному dU (ΔU) – (должно быть конкретное указание в описании). Часто пишут - «возможна зарядка 1 аккумулятора»,но лучше когда конкретно указано «индивидуальная зарядка каждого элемента.

        Как Вы не торопитесь, избегайте зарядных устройств со сверх быстрой зарядкой (в течении часа -двух). Практика показывает, такие устройства недолговечны. Ничего не мешает Вам поставить аккумуляторы на зарядку на ночь.

Эти условия выполняются у многих «интеллектуальных» зарядных устройств которые отличаются более высокой ценой. Но не экономьте на зарядном устройстве, сэкономите - потеряете на аккумуляторах.

Но высокая цена не гарантия качества!

Внимательно читайте описания!

Причина недолговечности зарядных устройств со сверх быстрым режимом зарядки в том что, при быстрой зарядке аккумуляторов зарядный ток численно равен 1-2 С (С- емкость аккумулятора). Например для зарядки аккумулятора емкостью 2500 mAh, необходим зарядный ток 2,5 - 5А. Это порядка 6-13 Вт на канал и в сумме порядка 24-52 Вт только для зарядки аккумуляторов. Вполне реальная цифра приведенная в одном из описаний — потребляемая мощность 50 Вт. До 80% этой мощности переходит в тепло, и это в небольшой коробочке часто с плохой вентиляцией. Да и аккумуляторы не любят перегрева, а при больших зарядных токах - он имеет место быть.

Да и управление током зарядки в несколько ампер нетривиальная задача. Ведь это значит на данный ток должны быть рассчитаны цепи управления зарядкой каждого аккумулятора.

Испытано на себе!

Мое быстрое зарядное устройство DESAY Full-Power Harger такого типа вышло из строя после 4 зарядки (после вскрытия оказалось оно уже ремонтировалось до продажи в магазине) . Визуально выгорел чип одного из двух каналов зарядки. В результате чего этот канал перестал автоматически выключаться (не работает даже индикация конца зарядки) и как результат аккумуляторы вышли из строя.

Большинство проблем с ремонтом разбираемым в Internet относится именно к таким «быстрым ЗУ».

Поэтому я бы рекомендовал интеллектуальные ЗУ с ускоренным (за 4 - 5 часов) режимом зарядки, а лучше нормальным (15 часовым) режимом зарядки. Как более надежными. При этом меньше нагрев аккумуляторов и меньшие зарядные токи, что положительно сказывается на надежности аккумуляторов и ЗУ, да и при медленной зарядке аккумуляторы принимают более полную зарядку.

А что касается долгого ожидания зарядки, то при интенсивном использовании вашей электроники, лучше иметь резервный комплект аккумуляторов.

P.S.
Информация для размышления.

Типичные характеристики герметичных щелочных аккумуляторов

[реклама вместо картинки]

Обратите внимание на последнюю строку таблицы  -   от 2 до 4 месяцев и аккумулятор разрядился, во время хранения не поработав ни минуты.

Аккумуляторы предназначены для питания активно работающих устройств, если Вы работаете со своим электронным устройством периодически (редко) то лучше использовать простые батарейки, они могут храниться около года.

Литература:

   1. Сравнительные характеристики коммерческих герметичных щелочных аккумуляторов. Автор Таганова А.А., 18.09.2006 г., http://www.megaron.su/content/view/16/18/
   2. О восстановлении аккумуляторов., Перевод и техническая редакция Владимира Васильева vean@mail.ru, http://infoart.iip.net/tech/battery/recovery.htm
   3. Метод проверки работоспособности и емкости батарей http://bbs.radiolink.ru/forum/showthread.php?t=7678
   4. Компьютер пресс, №11, 2006,, Современные аккумуляторы, Олег Татарников,  http://www.compress.ru/Article.aspx?id= … mp;iid=781

А.Сорокин

2009 г.

http://www.electrosad.ru/Sovet/NiMH2.htm