Elektronarzędzia akumulatorowe i akcesoria

Narzędzia akumulatorowe w wielu pracach są niezastąpione i wypierają powoli modele sieciowe. Każdy z dużych producentów narzędzi oferuje swój system zasilania akumulatorowego, który może być stosowany w narzędziach warsztatowych, na budowie, ogrodowych czy urządzeniach do czyszczenia.

Coraz większą popularnością wśród konsumentów cieszą się elektronarzędzia zasilane akumulatorami, szczególnie w miejscach gdzie niema zasilania sieciowego. Większy jest także komfort pracy. Przede wszystkim swoboda ruchu powoduje, że w wielu sytuacjach przy korzystaniu ze szlifierki czy wiertarki są niezastąpione. Owszem, akumulator trzeba doładować, problem ten jednak można rozwiązać w prosty sposób, wystarczy dokupić kolejną baterię oraz szybką ładowarkę i stosować je zamiennie, a przede wszystkim odpowiednio planować pracę. Sprzęt akumulatorowy jest praktycznie bezobsługowy. Kolejna zaleta to ekologia, czyli mniejsze zużycie energii niż w sieciowych.

Silniki w narzędziach akumulatorowych?

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 uzyskiwane jest mniejsze natężenie prądu i zmniejsza się ilość wytwarzanego ciepła podczas pracy. Pozwala to także na dłuższą nieprzerwaną pracę. 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.

TRYTON TJS40; HIKOKI C1807DA W2Z; STALCO S-97115; MAKITA SP001GZ03

Jeden akumulator do wielu narzędzi

Decydując się na zakup narzędzi akumulatorowych, warto 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. Najbardziej popularne systemy wykorzystują akumulatory o napięciach 10,8, 12 V, 18 V, 36 V, 40 V. K ażdy system dedykowany jest do różnych 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, 12 V to poręczne narzędzia do lekkich prac przeważnie do majsterkowania. Największą grupę elektronarzędzi stanowią 18 V są to wiertarko-wkrętarki, zakrętarki, pilarki, szlifierki oscylacyjne, wyrzynarki aż po urządzenia udarowe: zakrętarki, klucze, młotowiertarki. Elektronarzędzia akumulatorowe zasilane dużym napięciem, np. 36 V, 40 V są przeznaczone do bardziej wymagających i cięższych prac.

Najnowszym trendem są narzędzia i urządzenia zasilane akumulatorem dwunapięciowym 18 V / 36 V. W narzędziach 18 V pojemność akumulatora wystarczy na dłużej niż 36 V. Przełączenie akumulatora następuje automatycznie w zależności od rodzaju narzędzia. Przy zmianie napięcia zmienia się również jego pojemność. W przypadku napięcia 36 V pojemność wynosi 2,5 Ah, natomiast przy 18 V pojemność akumulatora to 5,0 Ah (system Multi Volt Hikoki).

W skład systemu zasilania akumulatorowego Tryton 20V wchodzą elektronarzędzia warsztatowe i ogrodowe. (Fot. Tryton)

Akumulatory Li-Ion zalety

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 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 jest szczególnie ważna, ponieważ odpowiada m.in. za to, aby akumulator nie został przeładowany albo przegrzany lub całkowicie rozładowany. Akumulatory litowo-jonowe są również wrażliwe na wysokie temperatury i przegrzanie, co w wypadku nieskutecznych układów elektronicznych może doprowadzić do zapłonu lub wybuchu.

HIKOKI DS18DD WPZ; TRYTON TBLV204; STALCO S-97160; HIKOKI WR36DE W2Z

Parametry i łączenie 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 wartości energetycznej mocy. 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 nam 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. Jak dużą trwałość ma akumulator?

Akumulatorowy młot udarowoobrotowy Hikoki DH36DPB Multi Volt (36 V) z systemem odpylania. (Fot. Hikoki)

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 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 rozładowania 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. 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. Ważna jest ładowarka. Należy jak najmniej korzystać z trybu szybkiego ładowania, który wykorzystuje duże prądy ładowania, które zmniejszają trwałość poszczególnych ogniw i powodują ich nagrzewanie.

Brak przewodu zasilającego znacznie ułatwia cięcie żywopłotu za pomocą akumulatorowych nożyc Tryton TJD90. (Fot. Tryton)

Ładowarki do akumulatorów

Należy używać ładowarki zalecanej przez producenta narzędzi co zapewni akumulatorom optymalny cykl ładowania. Wśród ładowarek możemy wyróżnić: długo ładujące oraz szybkie ładowarki. Ile trwa naładowanie baterii? Ogniwo o pojemności 2 Ah będzie ładowane przez 1 godzinę prądem o natężeniu 2 A. Do utrzymania źródła zasilania w dobrej „kondycji” niezbędne jest zachowanie w odpowiednim stanie znajdujących się w jego wnętrzu ogniw. Przyczyną ich uszkodzenia może być wzrost temperatury oraz zwiększenie ciśnienia, które występuje wskutek kontynuacji procesu ładowania baterii, mimo że akumulator jest już naładowany. Dlatego w ładowarkach stosuje się układy sterujące dobierające wartości natężenia prądów i czas ładowania.

W ładowarkach do baterii litowo-jonowych stosuje się zapieczenia mające zapobiec przeładowaniu. Ważnym zabezpieczeniem jest czujnik temperatury, który załączy proces ładowania przy osiągnięciu określonej temperatury przez baterię, np. 55 °C. Są też stosowane obudowy chłodzące.

Mieszarka Rubimix E-10 Energy z silnikiem bezszczotkowym i akumulatorem Li-Ion 18 V 5 Ah. (Fot. Rubi)

Jak najlepiej ładować baterię oraz jakie są częste problemy?

Przede wszystkim należy zapewnić odpowiednie warunki. Ładować powinno się ogniwa, w których pozostało ok. 10–20 proc. mocy, w temperaturze pokojowej – 15–25 °C. Należy się wystrzegać niższych i większych temperatur. Jeśli akumulator długo nie był ładowany, może nie ładować się w pełni. Oznacza to, że nie jest on w pełni aktywowany. Pełna aktywacja nastąpi dopiero po przeprowadzeniu kilku ładowań i rozładowań.