Аккумуляторы против батареек
Номинальное напряжение щелочных батареек 1.5 вольта, а номинальное напряжение NiMh-аккумуляторов 1.2 вольта, из-за этого многие думают, что аккумуляторы могут не работать в устройствах, предназначенных для работы от батареек. Я изучил, как меняется напряжение на батарейках и аккумуляторах при разрядке в разных режимах.
Для теста были использованы хорошие батарейки Lexman и аккумуляторы, использующие технологию Eneloop — Fujitsu AA 2500 mah и IKEA LADDA AAA 900 mAh.
Для тестирования ёмкости и нагрузочной способности батарейки и аккумуляторы разряжались в трёх режимах:
• Разряд постоянным током 200 мА. Такая нагрузка свойственна для электронных игрушек;
• Разряд импульсами (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза) 2500 мА для батареек AA и 1000 мА для AAA. Такая нагрузка свойственна для мощных устройств;
• Разряд в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 1000 мА. Этот режим эмулирует работу фонаря или устройств с электромоторами.
Измерение делались при разряде до напряжения 0.7 В.
Разряд постоянным током 200 мА
Отданная энергия:
AA: аккумулятор — 2.97 Втч, батарейка — 2.52 Втч;
AAA: аккумулятор — 1.08 Втч, батарейка — 1.00 Втч;
Аккумуляторы AA дают больше энергии на 15%, аккумуляторы AAA — на 7%.
Хоть начальное напряжение на аккумуляторах ниже, уже после разряда на треть оно становится равно напряжению на батарейках. При разряде батареек на 10% напряжение падает до 1.4 В и дальше при разряде до 90% оно плавно падает до 1 В. Аккумуляторы ведут себя по-другому. При первых 30% разряда напряжение плавно падает с 1.4 до 1.2В, а дальше остаётся почти неизменным до тех пор, пока аккумулятор не разрядится на 90%, в последние 10% работы аккумулятора напряжение начинает падать до 1 В и ниже.
Разряд в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 1000 мА
Отданная энергия:
AA: аккумулятор — 3.02 Втч, батарейка — 1.55 Втч;
AAA: аккумулятор — 1.08 Втч, батарейка — 0.59 Втч;
При большой нагрузке аккумуляторы AA дают больше энергии на 49%, аккумуляторы AAA — на 45%.
При такой нагрузке напряжение на батарейках уже после 1% разряда падает ниже напряжения на аккумуляторах!
Разряд импульсами 2500 мА (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза)
Отданная энергия: аккумулятор — 2.61 Втч, батарейка — 0.82 Втч;
При сверхвысокой нагрузке разница между батарейками и аккумуляторами становится ещё больше: аккумулятор даёт более, чем втрое больше энергии.
На графике хорошо видно, что напряжение под нагрузкой у аккумулятора выше с первой секунды разрядки.
Аккумулятор выдерживает гораздо большую нагрузку, поэтому разница напряжения при подаче и снятии нагрузки у него не велика (около 0.1 В), а у батарейки она достигает 0.5 В.
Разряд импульсами 1000 мА (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза)
Отданная энергия: аккумулятор — 0.94 Втч, батарейка — 0.50 Втч;
Точно такая же картина при разряде сверхбольшим током батареек и аккумуляторов ААА.
аккумулятор даёт почти вдвое больше энергии и напряжение на нём выше в течение всего разряда.
Из моих экспериментов можно сделать следующие выводы:
• Аккумуляторы дают преимущества в любых режимах, но особенно большая разница наблюдается при питании мощной и сверхмощной нагрузки — аккумулятор может давать в три и более раз больше энергии.
• Несмотря на то, что номинальное напряжение у аккумуляторов меньше (1.2 В, а у батареек 1.5 В), фактически в процессе разряда оно становится больше, чем у батареек (с самого начала при большой нагрузке и приблизительно после трети разряда при маленькой).
• Аккумуляторы не очень целесообразно использовать в устройствах с очень маленьким потреблением (часы, пульты), где батарейки меняются реже, чем раз в год.
• В устройствах, батарейки в которых «садятся» чаще, чем раз в год, применение аккумуляторов даёт не только экономию, позволяет заботиться об экологии, но и обеспечивают более долгую работу без подзарядки (смены батареек).
© 2020, Алексей Надёжин
