Elektronarzędzia zasilane akumulatorowo

Bezprzewodowa swoboda pracy to cecha, którą zaczęli doceniać fachowcy na całym świecie. Tereny budowy, ogrody i wiele innych miejsc często nie mają dostępu do stałego źródła energii elektrycznej i używanie narzędzi sieciowych w takich warunkach jest utrudnione. Dlatego urządzenia akumulatorowe szturmem zdobywają rynek. (Fot. Hikoki)

Praktycznie każdy z liczących się producentów elektronarzędzi ma w ofercie urządzenia bezprzewodowe kompatybilne z wymiennymi akumulatorami. W niektórych przypadkach wykracza to nawet poza narzędzia danej marki, czego przykładem jest standard CAS, w którym wymienne akumulatory mogą być stosowane w urządzeniach różnych marek, np. Rubi, Metabo, Mafell i wielu innych. Wielu producentów w ofercie ma również np. dwa lub trzy systemy zasilania akumulatorowego, co pozwala odpowiedzieć na różne potrzeby użytkowników – od urządzeń kompaktowych do pracy w trudno dostępnych miejscach po te konkurujące wydajnością z maszynami spalinowymi i sieciowymi.

Typ silnika

Coraz większa wydajność urządzeń akumulatorowych to nie tylko zasługa stosowania lepszych źródeł zasilania. Swój udział w tym mają również rozwiązania poprawiające efektywność energetyczną, a do nich zaliczymy m.in. silniki bezszczotkowe. Konwencjonalny silnik wyposażony jest w szczotki węglowe, które podczas eksploatacji zużywają się. Zastosowanie silnika bezszczotkowego to więc mniejsza awaryjność i szereg innych zalet. Szczotek nie trzeba wymieniać, bo ich po prostu nie ma. Silniki tego typu są mniejsze oraz lżejsze, dzięki czemu same urządzenia mogą mieć mniejsze wymiary. Silniki bezszczotkowe ze względu na energooszczędność sprawdzają się przede wszystkim w narzędziach akumulatorowych. Silnik bezszczotkowy nie traci energii wskutek tarcia wywoływanego przez szczotki. Dzięki temu potrzebne jest mniejsze natężenie prądu i zmniejsza się ilość wytwarzanego ciepła podczas pracy. Jak przekonują producenci, pozwala to na uzyskanie nawet 1,4-krotnie dłuższego czasu pracy na jednym cyklu akumulatora w porównaniu z narzędziem z silnikiem szczotkowym. Do sterowania silnikiem bezszczotkowym stosuje się mikroprocesor, który steruje optymalnie jego pracą. Dzięki temu możliwa jest także większa precyzja działania, np. dokładniejsza kontrola obrotów czy momentu dokręcania.

HILITI DSH 700-22; TRYTON TJS120; HIKOKI SV1813DA WPZ

Jeden akumulator do wielu narzędzi

Decydując się na zakup narzędzi akumulatorowych, warto się zapoznać z systemami zasilania konkretnego producenta, ponieważ jeden akumulator może zasilać kilka narzędzi, nie tylko warsztatowych, ale także ogrodowych czy do utrzymania porządku, np. myjki. Najpopularniejsze systemy wykorzystują akumulatory o napięciu 10,8 V, 12 V, 18 V, 36 V, 40 V. Każdy system przeznaczony jest do innych zastosowań.

Przede wszystkim napięcie zasilające wraz z pojemnością akumulatora wpływają na maksymalną moc i wydajność elektronarzędzi. Dlatego też wybór określonego standardu determinuje niejako zastosowanie narzędzia. Akumulatory o dużej pojemności i dużym napięciu wymagają większej liczby ogniw. Dlatego wyposażone w nie sprzęty mają faktycznie dużą moc i przeznaczone są do ciężkich prac, jednak cechują się również większymi rozmiarami. Do niektórych prac lepiej jednak wybrać narzędzia o mniejszym napięciu zasilającym, które okażą się lżejsze i bardziej poręczne. Elektronarzędzia 10,8 V i 12 V to kompaktowe narzędzia do lekkich prac. Są doceniane przez profesjonalistów, którzy często pracują w trudno dostępnych miejscach, mało dogodnej pozycji, np. trzymając sprzęt nad głową, a nie potrzebują tak dużej wydajności. Największą grupę elektronarzędzi stanowią modele 18 V, są to wiertarkowkrętarki, zakrętarki, pilarki, szlifierki oscylacyjne, wyrzynarki, a także urządzenia udarowe: zakrętarki, klucze, młotowiertarki. Elektronarzędzia akumulatorowe zasilane dużym napięciem, np. 36 V lub 40 V, są przeznaczone do bardziej wymagających i cięższych prac.

Wybierając swoje pierwsze urządzenia akumulatorowe, zwróćmy uwagę, jak dużą ofertą sprzętu dysponuje dany producent. (Fot. Stalco)

Zalety akumulatorów Li-Ion

Praktycznie są już tylko stosowane akumulatory Li-Ion, które wyparły Ni-Cd i NiMH ze względu na dużą efektywność energetyczną i trwałość. Przede wszystkim nie występują w nich takie zjawiska jak efekt pamięci czy leniwej baterii, mniej trzeba więc zważać na to, jak narzędzie jest traktowane przez operatora. Można je ładować w dowolnej chwili bez ryzyka zmniejszenia pojemności. Akumulatora nie trzeba także formować, w przeciwieństwie do poprzednich typów ogniw. Wartość napięcia na ogniwo wynosi z kolei ok. 3,6 V. Akumulator tego typu może przechowywać dwukrotnie więcej energii niż wykonany w technice NiMH. Ta ostatnia cecha jest szczególnie ważna, ponieważ należy uważać, żeby akumulator nie został przeładowany albo przegrzany lub całkowicie rozładowany. Akumulatory litowo-jonowe są również wrażliwe na wysoką temperaturę i przegrzanie, co w wypadku nieskutecznych układów elektronicznych może doprowadzić do zapłonu lub wybuchu.

VULCAN CONCEPT VJS40; Kärcher LBL 2 Battery

Parametry akumulatorów

Podstawowe parametry każdego akumulatora to napięcie wyrażane w woltach (V) oraz jego pojemność określana w amperogodzinach (Ah). Elektronarzędzia zasilane akumulatorami o większym napięciu oferują większą moc oraz wydajność. Z kolei od pojemności akumulatora zależy m.in. to, jak długo sprzęt będzie pracował. Akumulator o napięciu 18 V i pojemności 2 Ah zapewni krótszy czas pracy niż akumulator o tym samym napięciu, ale pojemności 4 Ah. Jak wspominaliśmy, akumulator zbudowany jest z ogniw. To od tego, jak je łączymy, zależą pojemność i napięcie zasilające. Połączenie może odbywać się szeregowo lub równolegle. Przy połączeniu szeregowym wzrasta napięcie akumulatora. Na przykład pięć ogniw o napięciu 3,6 V i pojemności 1,5 Ah każde da nam akumulator o pojemności 1,5 Ah i napięciu 18 V. Łącząc je równolegle, zwiększamy zaś pojemność. Pięć wspomnianych wcześniej ogniw połączonych równolegle da nam akumulator o napięciu 3,6 V, jednak o pojemności 7,5 Ah. W celu zwiększenia mocy stosuje się dwa akumulatory, np. 18 V, połączone szeregowo. W tym miejscu warto wspomnieć o kolejnym parametrze akumulatora, czyli jego pojemności nominalnej. Jest to iloczyn napięcia oraz pojemności podawany w watogodzinach (Wh). Akumulator o napięciu 18 V i pojemności 1,5 Ah ma 27 Wh. Są oczywiście sytuacje, w których chcielibyśmy uzyskać inne parametry akumulatorów. W tym celu stosuje się połączenia mieszane. Pakiety akumulatorów połączonych szeregowo są razem łączone równolegle. Mamy więc dwa pakiety ogniw, gdzie na każdy składa się pięć ogniw o napięciu 3,6 V i pojemności 1,5 Ah. Pojedynczy pakiet zapewnia napięcie 18 V i 1,5 Ah pojemności. Dwa pakiety łączymy jednak równolegle i w ten sposób otrzymujemy akumulator o napięciu 18 V i pojemności 3 Ah. Ostatnim z parametrów, o których należy wspomnieć, jest moc akumulatora. Stanowi ona oczywiście iloczyn napięcia i natężenia prądu, które akumulator może przekazać elektronarzędziom.

HIKOKI KC18DEWBZ; STALCO AGS20-125BL

Akumulatory wysokowydajnościowe

Przeglądając ofertę producentów, zauważymy, że nawet w ramach danego systemu mogą być oferowane akumulatory o tej samej pojemności i napięciu pracy, jednak różniące się rozmiarami. Wynika to z zastosowania różnego rodzaju ogniw. Standardem są ogniwa 18650. Mają one średnicę ok. 18 mm i długość ok. 650 mm. Coraz częściej stosowane są jednak większe ogniwa, np. 21700, o średnicy ok. 21 mm i długości ok. 700 mm. Mają one zatem większą zdolność magazynowania energii ze względu na zwiększoną pojemność. To zaś sprawia, że przy podobnych wymiarach, wykorzystujące je, baterie mogą uzyskiwać większą moc.

HIKOKI DS36DC WRZ; VULCAN CONCEPT VJV10AL

Trwałość i obsługa akumulatora Li-Ion

Trwałość akumulatora szacuje producent. W wypadku baterii litowo-jonowych najlepsze marki podają nawet 1500 cykli ładowania. Mimo wszystko należy pamiętać, że są to dane szacunkowe i zależą od wielu czynników. Wśród nich można wymienić temperaturę pracy oraz przechowywania akumulatora. Ważny jest producent – najlepiej wybierać produkty markowe, będą droższe, ale na pewno trwalsze. Główne czynniki, jakie mogą wpłynąć na trwałość akumulatora litowo-jonowego, to nadmierne rozładowanie oraz przegrzanie. Zastosowana w akumulatorach elektronika ma nie doprowadzać do całkowitego rozładowania. Gdy podczas pracy z urządzeniem zauważymy znaczny spadek jego wydajności, należy je wyłączyć oraz wymienić akumulator. Akumulator w stanie rozładowanym nie powinien być przechowywany, dlatego też należy go naładować. Akumulatory litowo-jonowe powinny być przechowywane naładowane. W rozładowanym akumulatorze może wystąpić odwrócenie polaryzacji, przez co nie będzie już możliwości jego użytkowania. Dlatego też ok. 10 proc. pojemności baterii powinno być niewykorzystane, co ma chronić przed nadmiernym rozładowaniem. Baterię należy również chronić przed przegrzaniem. Zostawienie jej np. w pogodny dzień w zamkniętym samochodzie narażonej na działanie promieni słonecznych zdecydowanie nie wpłynie dobrze na jej trwałość. Najlepszy zakres pracy dla baterii to temperatura od 10 do 30 °C. Za sprawą wysokiej temperatury obudowa baterii może się zdeformować. Oprócz wspomnianych promieni słonecznych do wzrostu temperatury mogą doprowadzić procesy chemiczne zachodzące podczas rozładowywania baterii lub kontakt z obudową elektronarzędzia. Dlatego też nie można przeciążać akumulatora, gdy silnik urządzenia jest zablokowany. Oprócz tego należy zwrócić uwagę, by temperatura baterii nie spadła w chłodnym otoczeniu. Akumulator może również czasem potrzebować „odpoczynku”. Zdarza się, że bezpośrednio po ładowaniu akumulator wyjęty z ładowarki i umieszczony w elektronarzędziu zapewnia niewielką wydajność. Przyczyną najczęściej jest zbyt wysoka temperatura we wnętrzu baterii – należy jej pozwolić „odpocząć” kilka minut przed ładowaniem i doładować ją w pełni.

Akumulatory litowo-jonowe są raczej bezobsługowe. Jest jednak kilka czynników, na które powinniśmy zwrócić uwagę, chcąc zapewnić ich dużą trwałość. Przede wszystkim nie można ich całkowicie rozładowywać, ponieważ może to doprowadzić do uszkodzenia – to tzw. głębokie rozładowanie. Baterie litowo-jonowe źle znoszą również działanie skrajnych temperatur – zbyt niska temperatura może doprowadzić do spadku wydajności, a zbyt wysoka do wzrostu temperatury wewnątrz akumulatora, następnie wzrostu ciśnienia, a w konsekwencji uszkodzenia baterii.