Практические рекомендации инженеров Vidau Systems по работе элементов питания видеокамер. Журнал «Техника кино и телевидения» № 1 (681) 2017. Рубрика «Телевидение. Оборудование»

В 2016 году Vidau Systems предложила для телекомпаний новую услугу – восстановление аккумуляторных батарей. В ситуации ограниченного финансирования отрасли рынок позитивно отреагировал на это предложение – люди, привыкшие разумно распоряжаться имеющимися бюджетами, сразу поняли, что восстановление дорогостоящих широко распространенных батарей, таких как V-mout и Gold-vount, существенно экономнее новых закупок. Но, как и любое необычное начинание, это предложение Vidau Systems вызвало большое количество вопросов. В основном они сводились к тому, насколько это надежно и как долго, по сравнению с новой, проработает восстановленная батарея. Ответы на два самых часто задаваемых при этом вопроса, возможно, помогут развеять опасения, вынесенные из практики:

«Почему в нашем парке ТЖК-батареи 160 Вт•ч работают без проблем, а 90 Вт•ч не отработали и 200 циклов?», «Почему наши батареи не заряжаются полностью?».

Для начала вспомним устройство стандартной аккумуляторной батареи. Внутри два основных узла – контроллер и параллельно-последовательная сборка аккумуляторных ячеек. Контроллер следит за уровнем заряда-разряда батареи и током нагрузки. При превышении допустимых значений контроллер отключает батарею. Контроллер очень редко выходит из строя, в 99% случаев неисправность батареи связана с гибелью элементов.

Рассмотрим аккумуляторную сборку. На рис. 1 изображена схема батареи емкостью 90 Вт•ч.

Как правило, в современных батареях используются стандартные литий-ионные элементы форм-фактора 18650. Они «прячутся» внутри детских игрушек и взрослых электромобилей. Их емкость при нынешних технологиях составляет от 2 А•ч до 3,5 А•ч. При такой схеме емкость батареи в зависимости от емкости элементов может составлять от 60 до 100 Вт•ч. Кроме того, аккумуляторы отличаются еще и по допустимому току разряда. Диапазон может быть от 1 А до 50 А, и эта характеристика на практике хорошо известна владельцам электронных сигарет – если установить в сигарету аккумулятор с разрядным током менее 20 А, то устройство будет сильно греться и может даже взорваться в руке.

С батареей для камкордера такого произойти не может, ее защищает контроллер, но при достаточно большом разрядном токе, когда нагрузка «камера + светильник» составит около 5 А, батарее придется непросто. Изучив документацию и наклейку на 100-ваттной батарее, вы обнаружите максимально допустимое значение мощности, как правило, это 5 А. Следует отметить, что это именно максимальное значение. При постоянной эксплуатации батареи на ее предельных возможностях деградация ячеек, к сожалению, наступает очень быстро. В итоге батарея не отрабатывает заявленные 500 циклов, и необходимо будет преждевременно покупать новую батарею, либо сразу запланировать и приобрести у производителя более мощную. Изготовители аккумуляторных батарей ставят в батареи 5-амперные элементы, и тогда батарея может выдать 10 А. Но 5-амперный аккумулятор стоит, конечно, дороже, чем 0,5 С (2-амперный).
Посмотрим на рис. 2 и сравним с рис. 1: нагрузка на элементы маломощной батареи в 1,5 раза больше, чем на элементы более мощной (рис. 2), где ток распределяется уже не на два, а на три потока.

Вот, казалось бы, мы и ответили на первый вопрос: чем больше нагрузка на банки, тем быстрее они выйдут из строя. Чем больше параллельных банок в батарее, а следовательно, выше емкость, тем больше срок ее службы. Но на практике оказывается, что это не совсем так.

На обоих рисунках изображен аккумулятор красного цвета.

«Аккумулятор – химический источник тока многоразового использования»

Иными словами – в природе не существует двух абсолютно идентичных аккумуляторов, то есть аккумуляторов одинаковой емкости. Честные производители собирают свои батареи из аккумуляторов, максимально близких по емкости. Но, несмотря на это, химические источники тока в процессе эксплуатации и хранения теряют свою емкость неодинаково. В результате происходит следующее: красный аккумулятор в результате жесткой эксплуатации и/или по естественным причинам утрачивает свою изначальную емкость.

Он начинает быстрее заряжаться и разряжаться. Что происходит далее – если не вдаваться в подробности, во время зарядки контроллер «видит», что блок аккумуляторов, где находится красная банка, набрал положенные 4,2 вольта и отключает зарядку всей батареи, несмотря на то, что вся батарея не набрала 16,8 вольт. Вот и получается, что батарея не зарядилась до 100%. В процессе разряда батареи происходит приблизительно то же самое: вся батарея еще не разрядилась, а красная банка разрядилась и ушла в переразряд. Такие «качели» выводят ее из строя окончательно, и вся батарея перестает функционировать, хотя остальные ячейки могли бы еще работать и работать.

В итоге – чем больше начальная емкость батареи, тем больше вероятность ее продолжительной службы. Не следует использовать батарею на максимально заявленной мощности – большие токи быстро выводят аккумуляторы из строя. По этой же причине без острой необходимости не пользуйтесь функцией «Быстрая зарядка».

В следующем номере мы планируем предоставить более развернутые рекомендации по продлению жизни аккумуляторных батарей, чтобы покупка новых или восстановление неисправных не потребовались как можно дольше. А также расскажем о том, почему восстановленные батареи лучше новых, и о совместимости различных батарей и зарядных устройств. Инженеры Vidau Systems с готовностью проконсультируют вас по теме выбора моделей новых батарей и, при необходимости, восстановят уже выработавшие свой ресурс аккумуляторные батареи.

Григорий Чинцов