Электротехника: Как зарядить аккумулятор

Несмотря на разнообразие современных аккумуляторов и незаряжаемых батареек все они одинаковы тем что имеют два электрода помещённых в электролит и каждый аккумулятор и батарейка вырабатывают электричество по тому что в них протекает окислительно-восстановительная химическая реакция. В батарейках эта реакция необратима, поэтому их нельзя зарядить, после того как как они разрядились. В аккумуляторах она идёт в "обратную сторону" когда через них идёт ток в направлении обратном тому при котором ток идёт когда аккумулятор разряжается. Т.е. для зарядки аккумулятора надо пропустить через него ток но не подавать на него напряжение. Напряжение подавать на аккумулятор нельзя по тому что он, по идее, более близок к источнику напряжения нежели к источнику тока т.к. должен выдавать определённое напряжение не зависимо от нагрузки подключённой к нему. Давайте рассмотрим рисунок:

Рисунок 1 - Два идеальных источника напряжения

Любой человек знающий закон Ома и то что идеальный источник напряжения имеет внутреннее сопротивление равное нулю сможет понять что будет если соединить эти два источника! Т.е. поделить любое число не равное нулю на ноль. Конечно в реальности такое невозможно т.к. всё имеет активное электрическое сопротивление но тем не менее из за того что оно мало могут происходить такие нехорошие вещи как выделение большого количества тепла, перегрев и т.д. В теории электрических цепей помимо источника напряжения существует источник тока т.е. такой источник ток которого не зависит от нагрузки подключённой к нему. И именно такой источник идеально подходит для зарядки аккумулятора по тому что ситуация изображённая на рисунке ниже возможна даже с идеальными источниками:

Рисунок 2 - Зарядка аккумулятора от источника тока

Идеальный вольтметр имеет бесконечно большое активное сопротивление, а не идеальный просто очень большое настолько что им можно пренебрегать при расчётах, в большинстве случаев. Если аккумулятор не идеальный (а такими являются все аккумуляторы) то вольтметром нельзя измерить то напряжение до которого зарядился аккумулятор т.к. этот аккумулятор имеет внутреннее сопротивление на котором падает часть напряжения, это демонстрируется на рисунке:

Рисунок 3 - Напряжение на аккумуляторе при его зарядке

Если убрать источник тока то напряжение аккумулятора можно измерить:

Рисунок 4 - Измерение напряжения на аккумуляторе

Из рисунка видно что напряжение на аккумуляторе будет равно напряжению этого аккумулятора т.к. ток протекающий через аккумулятор равен нулю. Т.о. надо следить за напряжением на аккумуляторе и не допускать того чтобы оно превысило максимально допустимое. Особенно это важно для литий ионных аккумуляторов (под ними подразумеваются все литий ионные в том числе литий железо фосфатные, литий полимерные и т.д.). Ещё, для зарядки аккумулятора ток должен быть подходящим. Безопасный ток для зарядки аккумулятора - это например максимальный его ток делёный на 10 (как бы 10ти кратный запас). Т.о. получается 2 условия которые необходимо соблюсти для безопасной зарядки любой аккумуляторной ячейки.
Рассмотрим пример:
Допустим надо зарядить литий железо фосфатный (lifepo4) аккумулятор с максимальным током 800мА=0.8А. Тогда ток для безопасного заряда такого аккумулятора равен

I = 0.8/10 = 0.08А = 80 мА

Допустим у нас имеется модуль питания с напряжением 5В. Как мы уже выяснили, напрямую подключать его нельзя. Но можно подключить его через резистор и получиться что через аккумулятор будет идти постоянный ток который определяется отношением разности напряжений между модулем и разряженным аккумулятором к сопротивлению резистора. Найдём сопротивление этого резистора:

R = U/I = (5-3)/0.08 = 25 Ом

Ближайшее большее, из стандартного ряда сопротивлений R=27 Ом
Ещё желательно рассчитать мощность резистора и подобрать его подходящим по мощности но в данном случае видно что мощность будет мала поэтому можно поставить любой резистор без опасений что он перегреется.