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