Akkumulátor alapok

Ebben a cikkben az akkumulátorokról lesz szó, mert úgy érzem, hogy ebben a témában a kevésbé járatos modellezők, érdeklődők könnyen elveszhetnek. Túl sok a rövidítés, varázsszó, amiről első olvasásra nem feltétlenül derül ki, hogy mit is jelent, illetve mire is jó az az akkumulátor, amire azt ráírták.

Mindenki, aki valamilyen működő modellt akar irányítani, találkozni fog valamilyen típusú akkumulátorral, akár egy modellhez kapcsolhatóan több fajtával, méretűvel, típusúval, hiszen modellünk irányításának, működésének ezek is az alapjai. Még azok sem kerülhetik ki az akkumulátorokat, akik egyébként robbanómotoros modellel szeretnének játszani, hiszen az irányítás, vagy a fedélzeti elektronika tápellátásáról is valamilyen akkumulátor gondoskodik.

Ma már modelleznünk sem kell, hogy spéci akkukkal fussunk össze, szinte minden háztartási berendezésünk távirányítható, áramszünet esetére akkuról is működtethető, stb. A mobiltelefon, a számítógép, az ébresztőóra, a fejlámpa…. minden akksikról vagy akksikról is üzemel.

Természetesen, mint bármilyen témában, végtelenségig elmélyülhetnénk az akkuk világában is, de ahhoz, hogy magabiztosan választani és kezelni tudjuk modellünk működtetéséhez szükséges akkukat, nem kell villamosmérnökké, vegyésszé és még ki tudja milyen tudományág szakértőjévé válnunk.

Van azonban pár fontos alap, amivel jó, ha megismerkedünk.

(NiCd), NiMH és LiPO akkumulátorok:

Ma leginkább a NiMH és a LiPO nevezetű akkumulátor típussal találkozhatunk. (Röviden kitérek a korábban oly népszerű, mára szinten kihaló félben lévő NiCd akksira is.)

A nikkel-metál-hidrid akkumulátor, (rövidítése: NiMH), a nikkel-kadmium (NiCd) akkumulátorhoz hasonló, de negatív elektródája kadmium helyett hidrogén-megkötő ötvözet, nikkel-oxid-hidroxid (NiOOH). A NiCd akkumulátorhoz hasonlóan a pozitív elektróda a Nikkel (Ni). Egy NiMH akkumulátor kapacitása az azonos méretű NiCd-énak a 2-3-szorosát is elérheti. Viszont a lítiumion-akkumulátorhoz képest az energiasűrűsége kisebb, az önkisülése pedig nagyobb.

A LiPo a Lithium Polymer kémiai összetételről kapta a nevét és rövidítését, vagyis az adott típusú akkumulátorban ezek a kémiai összetevők teszik lehetővé a töltés tárolását és leadását. Mindegyiknek vannak előnyei és hátrányai, azonban a folyamatos fejlesztéseknek megfelelően, ma is már kiváló akkuk állnak rendelkezésünkre a korábbi típusokhoz képest.

NiMH akkuk

A közönséges, NiMH AA (ceruza-)méretű akkumulátorok névleges töltőkapacitása (C) 1100 mAh … 2700 mAh lehet 1,2 V-on, általában 0,2×C/h kisütési ütemnél mérve. A hasznos teljesítmény fordítottan arányos a kisütés ütemével, de kb. 1×C-ig (1 óra alatti kisütés) nem tér el lényegesen a névleges teljesítménytől.

Az újratölthető ceruzaakkumulátorok külleme megegyezik a hagyományos (eldobható) alkáli elemekével. Lényeges különbség a leadott feszültségükben, valamint az áramsűrűségükben mutatkozik. A feszültség, mint fentebb említve , 1.2 V, amely egy névleges feszültség. 90-100%-os töltöttség esetén 1.25-1.28 V. A felépítése is lényeges különbséget mutat az alkáli elemek felépítésétől. Míg az alkáli szén-cink elem egy tömör, ammónium-hidroxid (NH4OH) oldattal átitatott barnakőporba ágyazott grafit elektródból áll, addig az újratölthető NiMH akkumulátorok egy felcsavart NiOOH oldattal átitatott szűrőpapír két oldalán elhelyezkedő nikkelötvözet-lemez helyezkedik el. A két lemez közül az egyik anódként, a másik katódként viselkedik. A két pólus közötti ionátmenetet a nedves hidroxidionos szűrőpapír biztosítja.

A legtöbb RTR, vagyis a dobozából kivéve működésre kész modell manapság tartalmaz egy vevő akkumulátort, vagy fedélzeti akkumulátort, és a legtöbb esetben ez egy 6 cellás NiMH akkupakk. Ezek a pakkok nem túl drágák, nem igényelnek speciális kezelést, és jól bírják a strapát. Mindemellett nagyobb méretűek és nehezebbek, mint LiPo társaik, és alapos teljesítményelvárás mellett áramerősségük is folyamatosan csökken ahogy használjuk őket.

Amint elkezdjük modellünket használni, annak teljesítménye is, jóllehet nem látványosan, de folyamatosan csökken az első másodperctől fogva.

LiPo akkuk

A LiPo akkukat ma már szintén találunk RTR autókban is, illetve kiegészítőként, külön tudjuk ezeket beszerezni modellünkhez. A LiPo akkuk könnyebbek, mint azonos kapacitású vagy hasonló áramerősségű NiMH társaik, így aztán modellünk sebessége nagyobb. Ráadásul a LiPo pakkok a használat megkezdését követően a lemerülésig végig ugyanazt a feszültséget adják le, nem csökken a teljesítmény. Egészen a merülés egy pontjáig, amikor is viszont cserébe drasztikusan, szinte azonnal egy szint alá esik a feszültségük és szinte azonnal le is áll a modellünk elektronikája. A hátulütője ennek az akkutípusnak az ára, jóllehet ahogy haladunk az időben, egyre kisebb a különbség egy NiMH és egy LiPo akkupakk között. További hátrányként szokták emlegetni, hogy ezek egyáltalán nem igénytelen akkumulátorok. A teljesítménynek ára van. Speciális kezelést igényelnek amennyiben biztonságosan és sokáig szeretnénk használni őket.

A NiMH cellák általában kerek formátumúak, AAA, AA mérettől, melyeket minden háztartásban megtalálunk, egészen a nagyobb méretekig.  Ezzel szemben a LiPo pakkok cellái laposak és sérülékenyebbek is, mivel jóval „puhábbak” a normál celláknál.

Kapacitás és áramerősség:

A legfontosabb részlet amire figyelnünk kell a megfelelő akkumulátor választásakor függetlenül attól, hogy NiMH vagy LiPo típusról beszélünk, az kapacitás és az áramerősség. Az akkumulátor kapacitása adja meg tulajdonképpen, hogy egy feltöltéssel mennyi ideig lesz képes árammal ellátni modellünket az adott akkumulátor, míg az áramerősség adja meg azt, hogy ez a működés milyen teljesítmény mellett történik.

Az akkumulátorokon, akkumulátor pakkokon a legfontosabb számsorok, amit feltüntetve látunk azok éppen ezek.

Fenti képen egy Lithium Polimer, 3 cellás, éppen ezért 11.1V áramerősségű, 1200 mAh óra kapacitású akkupakkot láthatunk.

Fenti képen pedig egy 8.4V feszültséget adó, 3300 mAh kapacitású NiMH, vagyis nikkel-metál-hidrid akkupakkot láthatunk.

Kapacitás:

a nagy számok az akkun (1200, 3300, 5000, stb.) mutatják az adott akku névleges töltőkapacitását, vagyis a töltéstároló képességét milliamperóra egységben. Minél nagyobb számot látunk egy akkumulátoron, annál nagyobb a kapacitása, annál tovább fogja modellünket ellátni árammal.  Ez a lényeg! Vagyis ha 3300 mAh-es kapacitású az akkunk, akkor az képes 1 órán keresztül 3.3 amper terhelést kiszolgálni egy órán keresztül. Nagyobb terhelést kevesebb ideig, kisebb terhelést pedig tovább. Vagyis nagyobb kapacitás = hosszabb játékidő!

Áramerősség:

Csakúgy, mint a kapacitással, minél nagyobb az érték annál jobb nekünk, nemigaz? Nem egészen. A modellünk fedélzeti elektronikája egy pontosan meghatározott tartományon belül képes működni.  Általában ez a tartomány 4.8V  – 6V között van. Amennyiben ennél kevesebb áramot kap, akkor nem működik, ha pedig többet, akkor könnyen tönkre is meg azonnal minden, amin ez a működési tartomány felső határán túlmutató áramerősség átment.

Nagyon fontos tehát, hogy tudjuk, a fedélzeti elektronika egyes építő kövei, milyen tartományban képesek feladatukat ellátni. Ilyen építőkövek a vevőegységek, szabályzók, BEC-ek általában, amikre oda kell figyelnünk.

Egy darab NiMH cella 1.2V áramerősséget ad le, a legtöbb NiMH akkupakk pedig 6 vagy 7 cellából állnak, és vagy a cellák számával hivatkozunk rájuk (6 cellás pakk, 7 cellás pakk) vagy az áramerősséggel szoktuk becézgetni őket („7.2 voltos” (6×1.2V) , „8.4 voltos” (7×1.2V) pakk).

LiPo akkumulátorok esetén egy kicsit másképpen van, hiszen egy darab LiPo cella nem 1.2V áramerősséget, hanem 3.7V-ot ad le. Ebből következően egy LiPo akkupakkban kevesebb cella van, mint egy hasonló áramerősségű NiMH pakkban. A leginkább elterjedt LiPo pakkok 2 cellás, 7.4V-os pakkok (2×3.7V= 7.4V) vagy 3 cellásak (3×3.7V=11.1V).

Modellünktől és a beépített elektronikus alkatrészeitől függően használhatunk NiMH vagy LiPo pakkokat, esetlegesen megkötésekkel modellünk elektronikája mindkét fajta akkukat képes lehet kezelni.

LiPO akkumulátorok esetén találkozni fogunk még az „S” betűvel is. Ez az S betű jelzi, hogy adott pakkban hány darab cella van sorba kötve egymás után.

A 2S, 3S, 4S ennek megfelelően azt jelenti, hogy a pakkban 2,3 vagy 4 cella van sorba kötve.

Másik betű a „P”. Ez a Párhuzamos kötésekre vonatkozik. Egy 2S2P akkupakkban 2-2 cella van sorba kötve, és a két cellapár egymással párhuzamosan kerül bekötésre.

A sorba kötött cellák névleges feszültsége összeadódik, vagyis egy két sorba kötött (2S) LiPo cella 7.2V névleges feszültséget fog adni.

A legfontosabb, amit akkujaink érdekében megtehetünk, az az, hogy töltésükre megfelelő berendezéssel készülünk. Érdemes egy mai modern háztartásba egy komolyabb akkutöltőt, – igen, pontosan modellezős akkutöltőt – beszerezni, mert ezek a töltők nagy precizitással, széles állítási lehetőségek mellett, de ugyanakkor sok automata üzemmód segítségével támogatják azt, hogy a drága pénzen megvásárolt akkumulátoraink sokáig jól és biztonságosan működjenek. Képesek a sima, tölthető ceruzaelemektől, a NiMH, LiPo akksikon át akár a gépkocsi ólomakkumulátorát is megfelelően feltölteni.

A környezetvédelem és pénztárcánk védelmének érdekében is, kifejezetten ajánlom, hogy az otthoni berendezéseinkben, az eldobható ceruzaelemek helyett újratölthető NiMH akksikat használjunk. Ezeket egyszer kell megvenni, és sok évig jó szolgálatot tesznek a kismillió háztartási eszközünk használata során, bármikor újra tölthetjük őket. Ez olcsóbb és környezetkímélőbb megoldás, mint a sima AA, vagy AAA ceruzaelemek megvásárlása, majd lemerülésük után azok eldobása.