Áramellátás ott, ahol a hálózati áramnak se híre, se hamva
2005/9. lapszám | netadmin | 5152 |
Figylem! Ez a cikk 19 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Áramellátás ott, ahol a hálózati áramnak se híre, se hamva Az akkumulátor olyan galvánelem vagy galvánelem-együttes, amelyben a kisütés után az elektromos energia töltés útján újból raktározható (szekunder elemek). Az akkumulátortelep két vagy ...
Áramellátás ott, ahol a hálózati áramnak se híre, se hamva
Az akkumulátor olyan galvánelem vagy galvánelem-együttes, amelyben
a kisütés után az elektromos energia töltés útján újból raktározható (szekunder
elemek). Az akkumulátortelep két vagy több, egymással soros vagy párhuzamos,
illetve vegyes kapcsolású akkumulátorcellából álló egység (akku-blokk). Az ilyen,
több akkumulátortelepből (akku-blokkból) kialakított egységet akkumulátorbanknak
is nevezik.
A légmentesen lezárt lúgos akkumulátorcellák (monocellák) felépítése (a külső
formájukat tekintve) háromféle lehet: gomb (tabletta), 
henger
és hasáb (szögletes) alakú. A gomb és henger alakú cellák többnyire ugyanazon
méretekkel készülnek, mint a szárazelemek (1. ábra). Az 1. ábrán látható 9 V-osnak
ismert termék nem elem, hanem Ni-MH akkumulátor, amely hét darab 1,2 V-os sorosan
kapcsolt cellából áll. Így névleges feszültsége: 8,4 V. Az ábra alján forrasztófüllel
ellátott 4 db-os, 4,8 V/1300 mAh-ás ceruza akku-blokkot tüntettünk fel.
Nagyobb teljesítményigények esetén nagy tároló képességű Ni-Cd (2. ábra) vagy
savas ólomakkumulátorokat használunk. Ez utóbbiak készülhetnek hagyományos síklemezes
(3. ábra felső képe), vagy felitatott elektrolitú, csavartlemezes (spirálcellás)
kivitelben (lásd a 3. ábra alsó képét). Az ilyen teljesen zárt, gáz-rekombinációs
akkumulátorok, pl. OPTIMA 1050-es típus, még -18 °C környezeti hőmérséklet esetén
is képes több mint 1000 A-es indítóáram leadására, kis geometriai méret és tömeg
mellett (lásd később!). E speciális energiatároló kifejlesztése közel 20 évet
vett igénybe, és 15 szabadalmat használtak fel létrehozása során.
Melyek az akkumulátorok főbb kiválasztási szempontjai?
Hordozható elektromos, illetve elektronikus készülékeink mindegyikében szerepet
játszik az elem vagy az akkumulátor. De vajon tudjuk-e, mi a különbség a szárazelem
és az akkumulátor között? Tudjuk-e, melyik akkumulátor mire képes, és milyen
készülékben használható a legjobban? Melyiket vegyük meg? Melyik felel meg legjobban
céljainknak? Ez nem egyszerű feladat még a legelszántabb vásárlók számára sem,
nem is beszélve a nem hozzáértők széles táboráról.
A következőkben csak a legfontosabb alapvető vezérfonalakat ismertetjük a helyes
kiválasztáshoz.
A legfontosabb specifikációs adat az akku méretén túlmenően (ti. azért, hogy
az a készülékbe behelyezhető legyen) annak kapocsfeszültsége, terhelhetősége
és tároló képessége (kapacitása). Az áramkövetelmények megállapításakor számításba
kell venni, hogy mekkora áramimpulzusok (max. lökőáramok) fordulhatnak elő a
használat során. Lehet, hogy ezek miatt nagyobb tároló képességű akkumulátort
vagy egy másik típust kell választani, amelynek kisebb a belső ellenállása (például
motort tartalmazó készülékek stb.). Természetesen a készülék használati útmutatójában
megadják, hogy milyen akkumulátor típus használata javasolt. Nem kellenek minden
alkalmazásnál "izompacsirták", de ne vásároljunk távol-keleti gyenge minőségű
terméket, melyek kifutás- (kilyukadás) biztonsága nem kielégítő, s a készüléket
a kifolyó elektrolit teljesen tönkreteheti.
Célunk az, hogy mentesítsük Önöket az esetlegesen helytelen akkumulátor-választás
és -gondozás keserves következményeitől.
Hordozható
készülékek akkumu látoros tápellátása
Napjainkban egyre jobban terjednek a kis súlyú és méretű hordozható elektromos
és elektronikus készülékek, melyek a hálózattól függetlenül ("köldökzsinór",
vagyis hálózati csatlakozó kábel nélkül) bárhol használhatók (pl. zsebrádiók,
zsebszámológépek, diktafonok, sétálómagnók, URH adó-vevők, mobiltelefonok, elektronikus
játékok, mini tv-k, villanólámpák, digitális fényképező gépek, PMR rádiók, GPRS-vevők,
videokamerák, DVD-k, notebookok stb.). Egyre gyakrabban találkozunk hordozható
háztartási készülékekben, kéziszerszámokban s egyéb készülékekben is (pl. villanyborotva,
barkácsszerszámok) beépített Ni-Cd, illetve Ni-MH és 2 V-os cellákból álló savas
ólomakkumulátorral. Az ilyen hordozható készülékekhez az esetek többségében
akkumulátortöltőt is adnak. Vannak, melyek a 230 V-os hálózatról, illetve a
gépjármű 12 V-os szivargyújtójáról vagy napelem-modulról is működtethetők (4.
ábra). A kis fogyasztású hordozható készülékeket a szárazelemek helyett mindenképpen
célszerűbb például 1,2 V-os cellafeszültségű nikkel-kadmium (Ni-Cd), 1,2 V-os
cellafeszültségű nikkel-metál-hidrid (Ni-MH), 3,6 V-os cellafeszültségű lítium-ion
(Li-ion), illetve lítium-polimer (Li-poly) vagy 3,7 V-os cellafeszültségű Ultralife
szilárd polimerelektrolites akkumulátorról, illetve ezen cellákból kialakított
akku-pakkokról (telepekről) működtetni.
Az esetek többségében természetesen választási lehetőségünk nincs, mert a készülék
szerves tartozékaként a fent említett akkumulátorfajták valamelyikét abba már
(cserélhetően) beépítik. Vigyázni kell, nehogy véletlenül szárazelemet (elemeket)
helyezzünk a készülék teleptartójába. A hagyományos szárazelem-cella (monocella)
kapocsfeszültsége 1,5 V. Így egyszerűen megállapítható, hogy szárazelemmel vagy
akkumulátorral van-e dolgunk. A szárazelemek nem tölthetők (not rechargeable
vagy do not recharge - angol, Nicht wiederaufladbar - német). Az akkumulátorokon,
illetve akkupakkokon (rechargeable - angol, vagy Wiederaufladbar - német), "tölthető"
jelentésű felirat található. Például tölthető a Ni-Cd akkumulátor: a töltés
14 órán át 200 mA-rel történik. Cellafeszültség (monocellánál): 1,2 V, tároló
képesség 2000 mAh. A Ni-Cd akkumulátorok hátránya az ún. memória-effektus (lásd
később!), amely a többi lúgos akkumulátortípusnál nem lép fel. A hosszú időtartamon
keresztül használaton kívüli készülékeink akkumulátorait mindenképpen célszerű
akkumulátortároló dobozban elhelyezni (pl. esetleges elektrolit szivárgás stb.).
Az 5. ábrán bemutatott akkubox 1…8 db "AA" ceruza vagy "AAA" mikro- méretű cella,
CR 123 A vagy 8 db memóriakártya tárolására alkalmas. (Zsebben hordható, használata
otthon és utazás során ideális.) Használatával megelőzhető a véletlenszerű rövidzárlat
vagy kisütés, s megkülönböztethetően tárolhatók benne a töltött és a már kisütött
akkumulátorok.
Megszoktuk, hogy akkumulátorainkkal akkor is körültekintően kell eljárni, ha
azok (illetve celláik) légmentesen zártak (zselés ólomakku, lúgos akku), amelyekben
nem "lötyög" az elektrolit, hanem fel van itatva nedvszívó anyaggal (lásd később!).
Az Ultralife amerikai cég szilárd polimerelektrolites akkumulátora (Solid Polymer
Cell) egy olyan forradalmian új technológia, amely a kisebb energiaigényeink
esetében egy csapásra megoldja korábbi gondjainkat. Az akkumulátor öszszes alkatrésze
szilárd. Nincs folyadék, amelyet nagy, nehéz és fémből készült cellatokban kell
elhelyezni, mint a hagyományos akkumulátoroknál. Ezek többet nyújtanak például
a lítium-ion akkumulátoroknál, amelyek folyékony elektrolitot tartalmaznak.
Cellafeszültségük 3,7 V. Cellavastagság kb. 1 mm (hatszor vékonyabb egy lítium
cellánál). Memóriaeffektusa nincs. Ideálisak notebookokhoz, mobiltelefonokhoz,
gyógyászati készülékekhez stb. Áruk jelenleg még igen magas. Felépítésük a 6.
ábrán látható. A szerelt elektródától balra helyezkedik el a fóliával laminált
műanyag lemez, jobbra pedig a komplett lezárt kész cella. Ezen kis lúgos akkumulátorok
jellemzőivel, jelleggörbéivel, töltési technikájukkal és lényeges tulajdonságaiknak
az összehasonlításával, árkérdéseikkel és gazdaságosságukkal hely hiányában
külön cikkben foglalkozunk. Az akkumulátorok (elemek) a készülékben vagy műanyagtartókban
helyezhetők el, ahol a csatlakozás a típustól függően sapka-, illetve fenék
érintkezőkkel, forrfülekkel vagy koronás érintkezőkkel (patentkapocs) történhet.
A hordozható készülékeknek elem helyett akkumulátorról való működtetése igen
sok előnnyel jár.
Ezek a következők.
• Az igen magas szárazelem- költségek megtakarítása, és az elemállapot rendszeres
ellenőrzésének és cseréjének elmaradása. Természetesen tábori viszonyok között
(pl. hosszabb túrák, kempingezés stb.), ahol nincs mód a töltésre, kedvezőbb
lehet a szárazelemek használata. Abból ugyanis a várható energiafogyasztásnak
megfelelő menynyiséget magunkkal vihetjük.
• Megbízhatóbb működés. A szárazelemek többnyire éppen akkor merülnek ki, amikor
legjobban szükség lenne rájuk.
• Biztosított e módon a jellemzően olcsóbb árfekvésű elemek elektrolit szivárgás
okozta károkozásának elkerülése, ami sok esetben teljesen használhatatlanná
teszi a készüléket. A kifolyó elektrolit összeragacsozza a készülék teleptartó
részét, majd pedig az egész, általa működtetett készüléket.
• Igen előnyös, hogy ezek 230 V-os dugasz-tápegységről, autó 12 V-os szivargyújtójáról,
és napelem-modulról is feltölthetők. Mivel az akkumulátorok ritkábban szorulnak
cserére, így kevesebb elhasználódott primer elemmel (szárazelem) kell számolnunk,
így a szárazelem-cseréről való következetes gondoskodás feleslegessé válik.
A dugaszban elhelyezett töltők a legkülönbözőbb szabványú hálózati csatlakozáshoz
kaphatók, és a több kimenettel rendelkező, állítható kimeneti feszültségű típusok
különböző készülékek tápellátására alkalmasak (7. ábra). A korszerű mikroprocesszoros
töltők egyedi diagnózist állítanak fel az akku állapotfelmérésére, frissítő
töltést végeznek, melyek a memóriaeffektus vagy a túl hosszú tárolás miatt károsodott
akkumulátorokat regenerálja (töltő/kisütő impulzusok stb.).
A táp-áramforrás költségeinek minimalizálása
Az önálló energiaellátásnak igen nagy ára van! 1 kWh elektromos energia ára
a hagyományos primer elemek (góliát, baby, ceruza stb.) árát figyelembe véve
9000 Ft nagyságrendű. A gombelemes kis készülékeknél ez az érték eléri ennek
többszörösét is (és mégis vesszük…). Ritkán jut eszünkbe, hogy összehasonlítsuk
azt a 230 V-os hálózatból nyerhető energia árával (35 Ft/kWh áfával együtt),
mert a "köldökzsinór-nélküli" tápfeszültség-ellátás eredményezte hordozhatóság
ennyibe kerül. Ezért, ha otthonunkban, autónkban tartózkodunk, az egy helyen
használt, vagyis "helyhez köthető" hordozható készülékeinket célszerűbb a hálózatról,
dugasz-tápegységekről, autóban adapterekről, "köldökzsinóron" keresztül működtetni.
Ez a "helyhez kötött" tápellátás nemcsak a pénztárcánkat, hanem a környezetet
és a készüléket is kíméli (pl. elem-, illetve akkuelektrolit-szivárgás okozta
károk).
Közepes teljesítményű
hordozható készülékek
akkumulátoros tápellátása
Napjainkban már olyan nagy energiát igénylő hordozható készülékeket is gyártanak,
amelyek "köldökzsinór nélküli" önálló tápáram-ellátására a nagy teljesítmény
igény miatt eddig még gondolni sem lehetett (például hordozható akkumulátoros
kéziszerszámok, hordozható kis hegesztőkészülék, fúrógép, ütvefúró- és csavarozógép,
kézi csiszológép, fűnyíró- és sövénynyeső olló, húsvágó kés, mixergép stb.).
A kis tömegű és térfogatú, jó hatásfokú, nagy tároló képességű "törpe" és a
nagyáramú spirálcellás akkumulátorok ezt a gondot gyakorlatilag már megoldották,
hiszen ma már a 150 A-es hegesztőáramú készülék beszerzése is csak pénzkérdés.
Ezeknél nem kell a csapdaként heverő, balesetveszélyes lengőcsatlakozós hosszabbítót
kerülgetni, húzni-vonni, például ha egy létrán állva a plafonba kell csavarokat
behajtani. A kisméretű hegesztő készüléknél is elmaradnak a csatlakozókkal való
állandó bajlódások. Ezekben az esetekben ugyanis nemcsak a használati kényelem
a fő szempont. Aki már egy tele tálcával átesett egy kábelen, az értékelni tudja
a vezeték nélküli áramellátás előnyeit. Ahol tehát a mobilitás és a kényelmes,
biztonságos használat lehetősége a fő szempont, ott feltétlenül indokolt a hálózatfüggetlen
elektromos áramellátás, vagyis a "köldökzsinór nélküli" használat biztosítása
még akkor is, ha ez az üzemeltetési költségek növekedésével jár együtt. Megjegyezzük,
hogy a kis teljesítményű lúgos akkumulátorok főbb kiválasztási szempontjait,
azok kezelését, karbantartását (formálását, töltési, kisütési szabályait) későbbi
cikkekben tervezzük ismertetni. A gyártók többnyire az erre vonatkozó tudnivalókat
ismertetik a termékeikhez mellékelt használati utasításban. Sőt az akkumulátortöltő,
mint már említettük,tartozékként szerepel a készülékek többségénél (pl. hálózati
töltő, autós töltő, gyorsított- és gyorstöltő, napelemes töltő stb.).
Savas ólomakkumulátorok
A következőkben a savas ólomakkumulátorokkal foglalkozunk részletesen, hiszen
a nagyobb folyamatos-, illetve csúcsteljesítmény (nagy indítóáram) igény esetén
kizárólag ezeket alkalmazzák. Ilyenek például a gépkocsi, motorcsónak-, hajó-,
lakóautó-, kamion- indítóakkumulátorok, szállító- és munkagép-hajtó akkumulátorok
(targoncák, elektromos rokkant-járószék stb.), napelemes alkalmazások szolár
akkumulátorai, vagyonvédelmi berendezések szünetmentes tápáramforrásainak speciális
akkumulátorai stb. A tölthető akkumulátortelep például a leggyakoribb vésztartaléki
energiát szolgáltató eszköz. Feladata, hogy nemcsak egyes hordozható, hanem
helyhez kötött berendezések üzemét a közüzemi hálózati feszültség (vagy pl.
a napelem-modulos és szélgenerátoros tápellátás nap-, illetve szélszegény időszakokban
való) kimaradása esetén is szünetmentesen lehetővé tegye (pl. kórházak műtőblokkjai,
távközlés, posta, vasúti jelzőberendezések, számítógéprendszerek, vagyonvédelmi
távközlő- és riasztórendszerek stb.). Az akkumulátorbankban tárolt energiát
ez esetben egy DC/AC inverter segítségével alakítják át 230 V-os váltakozó feszültséggé.
Ezekkel az akkumulátorokkal igen sok, nagyobb teljesítményű hordozható elektromos
kéziszerszám (fúrógép, csavarozógép, hordozható hegesztőgép működtethető ott
is - pl. erdő, temető, lakatlan terület stb. -, ahol az elektromos áramnak se
híre, se hamva. Ferenczi Ödön
(Folytatása következik!)
