Главная страница > Новости > Почему новые аккумуляторы Ni-MH не работают в моем устройстве или работают гораздо хуже, чем одноразовые батареи?

Почему новые аккумуляторы Ni-MH не работают в моем устройстве или работают гораздо хуже, чем одноразовые батареи?

Autor: Michał Seredziński

2021-06-17

Почему новые аккумуляторы Ni-MH не работают в моем устройстве или работают гораздо хуже, чем одноразовые батареи?

Все больше пользователей, следуя тренду экологически чистых решений, решают заменить одноразовые батареи, в частности, так называемые "палочки" AA/AAA на аккумуляторы, которые можно многократно заряжать.

Мы покупаем брендовые, емкие аккумуляторы Ni-MH, инвестируем в хорошее зарядное устройство, и тем не менее, не все наши бытовые приборы правильно работают с новым источником питания. В чем причина, на что обратить внимание? Приглашаем вас ознакомиться с нашим практическим руководством.

Перед тем как прочитать эту статью, стоит вернуться к нашему предыдущему посту "Каковы различия между аккумулятором 1,2V Ni-MH и щелочной батареей 1,5V?" и „Батареи или аккумуляторы - выбор зависит от устройства!”

Как вы знаете из наших публикаций, подавляющее большинство устройств очень хорошо воспринимает и без проблем работает с аккумуляторами Ni-MH. Эти аккумуляторы предлагают близкое напряжение во время работы и соответствуют по размеру типичным батареям.

В очень редких случаях бывает, что устройства не работают должным образом с аккумуляторами Ni-MH и даже не хотят включаться.

Ниже мы описываем наиболее типичные сценарии, когда даже свежие аккумуляторы не работают слишком эффективно.

Кроме описанных ниже особых ситуаций, чтобы обеспечить максимальную надежность свежезаряженным аккумуляторам, мы должны:

зарядить их перед первым использованием - даже если это совершенно новые аккумуляторы "готовые к использованию", выравнивание уровня заряда перед использованием помогает избежать последующих проблем с слишком глубоким разрядом и быстрой деградацией свежих элементов,
избегать смешивания в устройстве различных аккумуляторов с разными уровнями заряда,
помнить, что напряжение на аккумуляторах падает с хранением - аккумуляторы Ni-MH имеют наилучшие характеристики разряда (предлагают самое высокое выходное напряжение), когда они используются через несколько часов после извлечения из зарядного устройства,
помнить, что с течением времени аккумуляторы стареют, независимо от условий их использования - через несколько лет каждый аккумулятор Ni-MH с значительно повышенным сопротивлением будет работать очень непредсказуемо и может вызывать множество проблем.

Для целей этой статьи мы разделим проблемы устройств с обслуживанием аккумуляторов на следующие случаи:

1) устройство не включается на аккумуляторах Ni-MH, даже сразу после их зарядки:

независимо от требуемого потребления тока.

2) устройство работает на аккумуляторах Ni-MH значительно короче чем на щелочных батареях, одноразовых 1,5V:

a) в устройствах с низким потреблением тока, где батареи обычно выдерживают много недель между заменами, например, в некоторых светодиодных лампах, самых простых фонариках, часах, метеостанциях, термометрах и т.д.

b) в устройствах с высоким (также импульсным) потреблением тока, таких как некоторые беспроводные термометры, тонометры, инсулиновые помпы, мощные светодиодные фонарики, газовые зажигалки в котлах "Junkers",

3) аккумуляторы работают даже лучше, эффективнее, чем на одноразовых батареях, однако в инструкции по эксплуатации производитель не рекомендует, а даже запрещает их использование - почему?

в устройствах с высоким потреблением тока, когда мы соединяем последовательно 3 или более элементов в отсеке питания, например, в радиоуправляемых машинках, мощных фонарях и светодиодных прожекторах, электрических мельницах.

1) Аккумуляторы вообще не позволяют запустить наше устройство, или устройство запускается на буквально секунду - даже сразу после извлечения аккумуляторов из зарядного устройства.

Здесь определенно самой частой причиной является отсутствие контакта аккумулятора в отсеке питания нашего устройства.

Аккумуляторы отличаются от одноразовых батарей, особенно со стороны положительного полюса. Бывает, что "кончик" аккумулятора просто не касается металлической пластины или пружины в отсеке нашего устройства.

Примером на данный момент, в связи с пандемией COVID-19, популярны пульсоксиметры и бесконтактные диспенсеры для мыла, где "плюс" аккумулятора идеально попадает в самую середину примененной прижимной пружины, без шансов на хорошее соединение.

В таких ситуациях основной задачей является визуальная оценка, может ли данный аккумулятор касаться металлических прижимов в отсеке питания нашего устройства.

Помните, что аккумуляторы Ni-MH имеют другую конструкцию со стороны положительного полюса - как показано на изображении, только поверхность, обозначенная как 1A, проводит ток, в то время как 2A является изолятором. Наш контакт в устройстве должен касаться выступающего элемента 1A, в противном случае устройство может даже не включиться.

Щелочные батареи в этом случае имеют гораздо большую площадь контакта, обозначенную на изображении как 1B.

Когда, несмотря на хороший контакт, устройство все еще не включается, остается оценить, правильно ли заряжены аккумуляторы.

Если напряжение аккумулятора во время установки превышает 1,30V, а сам аккумулятор уже не сильно изношен (несколько лет или с сильно повышенным внутренним сопротивлением), то каждое устройство должно хотя бы на мгновение включиться.

2) Наше устройство включается, но работает гораздо короче на аккумуляторах.

a) Устройство с низким потреблением тока.

Это единственный сценарий, где действительно щелочная батарея имеет определенное преимущество и предлагает более высокое рабочее напряжение, чем аккумуляторы Ni-MH, благодаря чему позволяет более эффективно работать некоторым устройствам.

В малотребовательных устройствах даже самый емкий аккумулятор Ni-MH будет иметь меньшую максимальную емкость, чем хорошая щелочная батарея - емкость щелочных батарей, измеренная в условиях очень низкой нагрузки (около 5 мA и ниже) для размера LR03 AAA может составлять около 1400 mAh и 3000 mAh для LR6 AA.

Тем не менее, бывает, что аккумуляторы работают значительно короче, чем это следует из самой разницы в емкости.

В неудачно спроектированном устройстве бывает, что батарея отказывается работать, когда ее напряжение падает до около 1,25V, а даже 1,30V. В устройствах с низким потреблением тока падение напряжения щелочной батареи до такого уровня обычно означает все еще неоптимальное, около 60-70% разряжение такой батареи. Несмотря на неоптимальное разряжение, такие батареи часто работают в устройстве долгими месяцами. Среднее рабочее напряжение щелочной батареи в таких устройствах может составлять около 1,40V.

Типичный аккумулятор Ni-MH независимо от условий разряда предлагает среднее рабочее напряжение около 1,20V-1,25V, при этом напряжение 1,40V наблюдается только на мгновение после отключения зарядки и в целевом устройстве очень быстро падает ниже значения 1,30V. В устройстве, которое считает такое напряжение слишком низким, аккумуляторы просто откажутся работать, несмотря на то, что они останутся еще на 80-90% заряженными.

Это довольно редкая ситуация, так как на рынке становится все меньше устройств, которые растрачивают энергию, оставшуюся в батареях - если же мы столкнемся с таким устройством, то, к сожалению, нам придется принять тот факт, что даже одноразовые батареи не будут там оптимально использованы, а аккумуляторы Ni-MH будут отказывать в работе значительно раньше.

Более высокое среднее напряжение щелочных батарей в таком сценарии также часто приводит, например, к более яркому (контрастному) отображению содержимого на LCD-дисплеях (например, в электронных часах, метеостанциях и т.д.).

Независимо от упомянутых редких случаев "несовместимости" устройств с аккумуляторами Ni-MH, помните, что никель-металлогидридные аккумуляторы не рекомендуются для использования в устройствах с очень низким потреблением тока. Это связано с их характеристиками и тем фактом, что они стареют также, когда не используются. На таких "лениво" используемых аккумуляторах может появиться так называемый эффект ленивой батареи, о котором мы пишем в другой статье. Повышается внутреннее сопротивление, а сам аккумулятор может вызывать проблемы при попытках его подзарядки.

Использование аккумуляторов Ni-MH в устройствах, в которых обычные одноразовые батареи выдерживают долгие месяцы, не приносит экономических, а также экологических выгод.

2) Наше устройство включается, но работает гораздо короче на аккумуляторах.

b) Устройство с высоким потреблением тока.

Аккумуляторы Ni-MH в таких условиях работы всегда будут работать эффективнее, чем щелочные батареи, предлагая большую емкость, а также более высокое среднее рабочее напряжение.

Тем не менее, бывает, что некоторые устройства все еще плохо воспринимают аккумуляторы, преждевременно сигнализируя о их разряде. На этот раз рабочее напряжение не имеет большого значения, а способ, которым устройство проверяет "возможности" батарей.

Устройство, которое было спроектировано конкретно под щелочные батареи, особенно медицинское устройство, такое как тонометр, должно быть высоконадежным и давать повторяемые результаты. Как вы знаете из других наших статей, внутреннее сопротивление одной щелочной батареи примерно в 4-5 раз выше, чем у аккумулятора Ni-MH - это означает, что при высоком потреблении тока на одноразовой батарее произойдет многократное падение напряжения по сравнению с аккумулятором Ni-MH, из-за чего работа всего устройства может быть нестабильной и сильно ненадежной.

Одним из простых способов гарантировать надежность и повторяемость в таких условиях является определение соответствующего "запаса" напряжения, который должен быть обнаружен перед началом работы компрессора в тонометре и т.д.

В результате устройство, которое обнаружит стартовое напряжение около 1.25-1.30V, может не иметь уверенности, что под целевым нагрузкой напряжение не упадет слишком низко (даже до 1,0V или ниже) на типичной одноразовой батарее - поэтому для уверенности рекомендуется замена батареи. Аккумуляторы Ni-MH эффективно отдают высокий ток (без заметного падения напряжения под нагрузкой) даже когда их напряжение падает ниже 1,30V, так что технически не было бы препятствий для дальнейшей работы в таком устройстве - однако в такой ситуации они могут даже не включиться, несмотря на то, что будут еще на 80-90% заряжены. Аналогично ситуация выглядит в случае некоторых зажигалок в газовых котлах.

Как и в предыдущем сценарии, такие устройства неэффективно используют энергию, накопленную даже в одноразовых батареях, и тем самым создают большие проблемы с аккумуляторами Ni-MH. К счастью, таких устройств на рынке становится все меньше.

Другой причиной более короткого (хотя обычно незначительного) времени работы аккумуляторов Ni-MH, например, в игрушках, мощных фонарях и т.д., является тот факт, что аккумуляторы могут отдавать больше мощности, чем типичная щелочная батарея - и так, например, светодиодный фонарь светит ярче, но короче на аккумуляторах, или радиоуправляемая машинка едет быстрее, но не так долго.

Конечно, в этом сценарии, как и в любом другом, мы также должны убедиться, что аккумуляторы правильно контактируют с пружинами, прижимами в отсеке питания нашего устройства - вопреки ожиданиям, это довольно распространенная и часто игнорируемая проблема, которую легко можно обнаружить и устранить.

3. Почему производитель не рекомендует или даже запрещает использование аккумуляторов Ni-MH?

Проблема касается очень небольшой группы устройств. Чаще всего это устройства с высоким потреблением тока, так что казалось бы, что аккумуляторы должны быть лучшим выбором.

Причины могут быть две. Производитель заранее знает, что механизм обнаружения "слабых" батарей сработает правильно только с щелочными батареями, и его устройство согласно сценарию 2b быстро откажется работать на аккумуляторах Ni-MH.

Чаще всего проблема не в слишком низком стартовом напряжении, а в слишком высоком среднем рабочем напряжении аккумуляторов Ni-MH. Простые устройства, где потребление тока ограничивается только простым резистором, рассчитаны на конкретный источник питания с конкретным рабочим напряжением. Аккумуляторы Ni-MH из-за значительно более низкого внутреннего сопротивления показывают в таких применениях явно более высокое рабочее напряжение, чем щелочные батареи.

При использовании такого простого "регулятора" на основе резистора это напрямую приведет к более высокому потреблению тока таким устройством и "заставит" его работать с большей мощностью. Казалось бы, что в многих случаях эффект будет положительным - например, более быстро реагирующий двигатель, ярче светящий светодиодный фонарь и т.д.

К сожалению, в некоторых случаях, если производитель не предусмотрел использование аккумуляторов, может произойти перегрев и повреждение электронных компонентов, а в результате всего устройства.

Как и в случае с остальными ситуациями, такие устройства сейчас являются редкостью на рынке.

Мы надеемся, что эта статья возможно просто и исчерпывающе описывает возможные причины плохой совместимости устройств с аккумуляторами.
Если у вас есть устройство, которое не вписывается ни в один описанный сценарий и по-прежнему вызывает проблемы с аккумуляторами, мы призываем вас оставить комментарий - мы постараемся решить каждую загадку.

Автор: Михаł Середзиньский

Копирование содержания текста или его части без согласия представителя компании Baltrade sp. z o.o. запрещено.

Почему новые аккумуляторы Ni-MH не работают в моем устройстве или работают гораздо хуже, чем одноразовые батареи?

2) Наше устройство включается, но работает гораздо короче на аккумуляторах.

a) Устройство с низким потреблением тока.

2) Наше устройство включается, но работает гораздо короче на аккумуляторах.

b) Устройство с высоким потреблением тока.

3. Почему производитель не рекомендует или даже запрещает использование аккумуляторов Ni-MH?

Популярные аккумуляторы купите в магазине hurt.com.pl

4 x AA / R6 everActive Ni-MH 2000 mAh rechargeable batteries ready to use "Silver line"

4 x AA / R6 everActive Ni-MH 2600 mAh rechargeable batteries ready to use "Professional line"

4 x AA / R6 Panasonic Eneloop Ni-MH 2000mAh BK-3MCDE/4BE (blister)

4 x R6 / AA Panasonic Eneloop PRO NEW Ni-MH 2500mAh BK-3HCDE/4BE (blister)