Полнач (батериски)

Полнач^[1] — уред за полнење на еден или повеќе електрични акумулатори, групирани или не во батерија, со вбризгување на електрична струја спротивна на насоката на користење (празнење).

Наједноставното коло на полнач е напонски стабилизиран еднонасочен електричен извор, со струјно ограничување и ограничување на промена на полот.

• Полначот може да биде напонски извор со постојан (константен) напон (во волти), а струјата на полнење се намалува со порастот на напонот на батеријата како што напредува полнењето (линеарен полнач).
• Полначот може да биде струен извор со постојана струја (во ампери), при што напонот се зголемува како што полнењето напредува; овој вид на полнач подразбира точна контрола на времето на полнење, во спротивно може да дојде до деградација на акумулаторите. Видете ја формулата за пресметување на времето на полнење.

Во општ случај линеарните полначи се составени од прилично стандардно коло за регулација на мрежниот напон, трансформатор, зад кој доаѓа диоден исправувач, потоа доаѓа дел за порамнување (пеглање) со помош на кондензатори/пригушувачи и на крајот регулационо коло.

Полначите со постојана струја се посложени и се засноваат на прекинувачки напојни кола.

Количеството енергија што ја содржи една батерија или акумулатор се изразува во ват-часови (Wh), во киловат-часови (kWh) или во миливат-часови, единици кои не се дел од системот SI, но се еднородни со џулот.

Најчесто производителите го објавуваат максималниот електричен полнеж Q на батеријата даден во ампер-часови (Ah) или милиампер-часови (mAh), единица еднородна со кулонот, како и просечниот напон што го дава батеријата во волти (V).

I_max, максималната струја на оптоварување е непосредно дадена во ампери или понекогаш во коефициентот CA, со ${\displaystyle CA={\frac {I_{\text{max}}}{Q}}}$ .

I, номиналната струја на полнење (која мора да биде помала или еднаква на струјата на полнење I_max) е одредена од полначот.

T, времето на полнење може да се процени со: ${\displaystyle T={\frac {Q}{I}}}$ .

На пример:

• за батерија со енергетски капацитет од 7 Ah со номинално оптоварување од 1 A: ${\displaystyle T={\frac {7}{1}}=7\,{\text{h}}}$;
• за акумулатор 60 Ah со номинално оптоварување од CA = 0,2, ${\displaystyle I_{\text{max}}=60*0,2=12\,{\text{A}}}$

${\displaystyle T={\frac {60}{12}}=5\,{\text{h}}\,(={\frac {1}{CA}})}$

Струјата на полнење I, најчесто е под максималната струја на полнење I _max бидејќи колку е поголема струјата што треба да ја дава, толку е поголема цената на полначот. Дополнително, превисоката струја на полнење може да предизвика прегревање на батеријата, а со тоа и намалување на нејзиниот животен век.

Со оваа проверка се утврдува дали батеријата или акумулаторот го завршиле својот циклус на полнење. Проверката за крај на полнењето е од суштинско значење за полначот. Современите полначи комбинираат различни методи на проверка за да се осигурa дека батеријата нема да се оштети.

Временскиот надзор се состои во запирање на полнењето по однапред одредено време. Ова време на полнење се програмира рачно, најчесто со избирање на капацитетот на батеријата на временска склопка што одговара на однапред одредено време на полнење.

Полнењето се смета за завршено кога акумулаторот или батеријата ќе достигнат или надминат определен праг.

Пример: оловно-киселински акумулатор.

Полнењето се прекинува кога струјната потрошувачка паѓа под одреден праг.

Примери: оловен акумулатор, литиум железо фосфатен акумулатор.

Напонот почнува да се намалува и покрај вбризгувањето на струја во акумулаторот. Ова е знак дека полнењето е завршено.

Примери: литиум-јонска батерија, никел-метал хидрид батерија (брзо полнење).

Кај овој вид полнач, полнењето се врши по програма што ја извршува микроуправувач.

Полначот со микроуправувач може да има повеќе предности, на пр.:

• да ја приспособи струјата како и времето на полнење според капацитетот и напонот на батеријата;
• го открива крајот на полнењето на комбиниран начин;
• ја открива промената на поларитетот;
• ја следи температурата на батеријата ако полначот или батеријата имаат топлински сетилник;
• автоматски го одржува нивото на полнење, спречувајќи ја појавата на самопразнење;

Овие полначи често го носат маркетиншкото име „паметен полнач“.

Полначите се опремени со коло за полнење (дел за напојување), управувачко коло (команден дел) и, доколку е потребно, коло за претпразнење. Колото за претпразнење се користи за целосно празнење на батеријата пред да почне да се полни, така што се избегнува т.н. мемориски ефект.

Овој полнач вбризгува голема струја на полнење и со тоа го намалува времето на полнење. „Брз“ е маркетиншко име, бидејќи поимот брз е релативен и не кажува ништо за другите особини на полначот (целосност на полнењето, животен век на акумулаторите, енергетска ефикасност, безбедност итн.). За време на брзото полнење, акумулаторите се загреваат повеќе и нивниот животен век може да се намали, особено ако се надминат особините на полнење на акумулаторите.^[2]

Тоа е нова технологија. Негативните напонски импулси, кои се емитуваат за време на фазата на полнење, спречуваат сулфатирање (хемиска реакција) на подлогите на батеријата. Ова го продолжува животниот век на батериите.

Со оваа технологија во случај на стари батерии, постепено се намалува акумулацијата на сулфат на плочките (десулфација), и им се враќаат претходните перформанси на батериите.

Се разликуваат три главни вида полначи за автомобили:

• едноставен полнач, со дискретен избор на режими за полнење (на пр.: избор помеѓу два и десет ампера), со помош на преклопник;
• автоматски полнач (наречен „паметен") со широк избор на програми за полнење или одржување, со показател за нивото на полнење и автоматско исклучување;^[3]
• професионален полнач на стартни акумулатори чија моќност исто така овозможува непосредно активирање на стартерот во случај на целосно откажување на батеријата;
• пренослив полнач за итни случаи, самиот опремен со помошна батерија, или „бустер“ што обезбедува помош при стартување во случај на дефект на батеријата.

Излезниот напон на поголемиот дел од овие полначи е напонот на најчестите батерии (12 V, кај автомобилите), но има полначи за други напони, а и такви кои можат рачно/автоматски да се префрлат за полнење на батерии од 6 V (мотоцикл) или 24 V (камион, трактор).

За електричните полначи се користат различни извори на енергија. Најчесто полначите се напојуваат, најкласично, од мрежа, но има и такви кои го користат приклучокот за запалка додека други исто така ја добиваат електричната енергија од сончева, ветерна итн. енергија. USB-портата може да се користи и непосредно како извор на електрична енергија.

Бројна пренослива електронска опрема вклучува сопствено коло за контрола на полнењето, па во тој случај потребен е само полнач кој се состои од едноставно стабилизирано напојување. Ова е редовен случај за тековните мобилни телефони, ГПС, музички плеери итн. Ваквото поедноставување на полначите овозможува да се заменат со други стабилизирани извори на енергија, како што се USB порти на сметачите, кои обезбедуваат енергија за периферните уреди.

Во 2009 година, Европската Унија извршила притисок врз главните производители на мобилни телефони да ги стандардизираат конекторите и напонот на полначите. Избраниот формат бил микро-USB.^[4]

Сè повеќе производители обезбедуваат полначи опремени со USB-A (женски) излез со кабел USB/micro-USB.

Со фотоволтаичниот ефект сончевите зраци се претвораат во електрична енергија. Сончевите полначи овозможуваат полнење на батериите. Тие се користат особено од војската како извор на полнење во многу земји и за напојување на батериите на комуникациските системи или системи за пумпање. Како дел од независна енергетска инсталација, овие полначи можат да полнат цела мрежа од батерии.

Ветерните полначи за добивање на електрична енергија ја користат ветерната енергија. Можат да ги надополнат сончевите полначи, главно на едрилиците.

Овие полначи се специјално направени за употреба во возило, преку приклучокот за запалка што обезбедува напон од 12 V.

Постојат и женски напонски адаптери за USB тип А (со излез од 5 V) за директно приклучување во запалката. Овие адаптери дозволуваат да се полнат батериите на MP3 плеерите, камерите, мобилните телефони, таблетите, итн.

Денес, батериите на полнење се користат во безжични телефони, мобилни телефони, дигитални камери, алати, играчки, радија, радиоконтроли, алармни системи, преносни електрични алати итн. Со употреба на батерии на полнење се произведува помалку отпад што може да се рециклира отколку со батериите за еднократна употреба. На овој начин, полначите помагаат да се зачува животната средина.

Од друга страна, неисправноста на полначот може да биде причина за повторно купување на целиот електронски уред. Ова е особено случај за мобилните телефони или паметните телефони. Се проценува дека 100 000 тони отпад од електрична и електронска опрема се должи на недостатокот на универзален полнач. Од оваа причина, во 2009 година, Европската комисија дефинирала, во договор со седумнаесет производители на мобилни телефони, универзален полнач за „намалување на загадувањето поврзано со оваа опрема и поедноставување на животот на корисниците.“ Но и понатаму некои производители продолжуваат да нудат полначи различни од универзалниот полнач, очигледно поради малиот износ на зголемувањето на еколошкиот придонес, кој се движи од 0,01 € до 0,02 € во отсуство на универзален полнач. На 4 октомври 2022 Европското собрание, по 13 години борба и покрај противењето на Apple, одлучило дека универзален полнач со приклучок USB-C треба да може да ги полни сите нови паметни телефони и слични уреди. Рок за примена бил есен 2024 година за паметните телефони, а од почетокот на 2026 година за новите лаптопи.^[5] Во мај 2023 година, соочен со гласините за развојот на ограничена USB-C порта од страна на компанијата Apple што ја забавува брзината на полнење или пренос на додатоци кои не се сертифицирани од Apple, европскиот комесар за внатрешен и дигитален пазар, Тиери Бретон, испратил предупредување до Apple за универзалниот полнач во кој се наведува дека уредите кои не ги исполнуваат барањата на еден полнач нема да бидат дозволени на пазарот во ЕУ.^[6]

• Мултиметар
• Складирање на енергија