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Titolo: R/C-Auto-Elettrico: Come caricare e misurare la durata delle

Le batterie al Nikel-Cadmio  Definizione: un elemento è un singolo
dispositivo in grado di fornire una tensione pari a 1,2 volt; una batteria è
un insieme di due o più elementi collegati in serie, in grado di fornire una
tensione pari a un multiplo di 1,2 volt.  L'effetto memoria In origine il
termine era applicato ad uno specifico fenomeno, verificatosi molto
raramente in alcune applicazioni aerospaziali, in cui accumulatori al NiCd
venivano ripetutamente scaricati al 25% della loro capacità (più o meno 1%)
sotto il controllo preciso di un computer, poi ricaricate al 100% della loro
capacità, senza sovraccarica. Questo ciclo, ripetuto per lungo tempo,
provocava la perdita della capacità delle batterie oltre il 25% del loro
punto di scarica, ossia la quantità di carica ancora memorizzata in esse
(circa il 75% del totale accumulabile) non era più disponibile. Da qui la
nascita dell'effetto memoria. Ma il fenomeno allora osservato fu eliminato
semplicemente riprogrammando il computer, in modo da permettere una
sovraccarica degli accumulatori.  Dunque l'effetto memoria è un fenomeno
sempre e completamente reversibile, e anche in quei rari casi in cui non piò
essere evitato, esso può essere facilmente cancellato. Nella pratica, la
memoria può esistere se una qualsiasi delle seguenti condizioni si verifica:
le batterie raggiungono la piena sovraccarica  il livello di scarica non è
esattamente lo stesso per ogni ciclo (più o meno il 2-3%)  la scarica porta
ogni elemento ad una tensione inferiore a 1.0 volt per elemento  La General
Electric non ha individuato reali situazioni di memoria in nessun'altra
applicazione eccetto quella sui satelliti di cui sopra. Nonostante ciò
l'effetto memoria è ancora regolarmente incolpato per le scarse performance
di alcune batterie, causate invece da un numero di semplici e correggibili
fattori applicativi.  Alcuni test hanno mostrato che l'effetto memoria è
piuttosto difficile da riprodurre, soprattutto per elementi con valore in
ampere-ora bassi. In un programma di test creato appositamente per indurre
memoria (con elementi da 1.0 Ah), nessun effetto si è osservato dopo più di
700 cicli di carica/scarica precisamente controllati allo stesso livello. Lo
stesso test, eseguito sugli elementi da 20,0 Ah usati nelle applicazioni
aerospaziali, ha mostrato i primi effetti di memoria solo dopo alcune
centinaia di cicli.  Le cause più comuni di problemi erroneamente attribuiti
alla memoria sono le seguenti: 1.	Tensione di cutoff troppo alta:
poichè le batterie al NiCd hanno una curva dell'andamento della tensione ai
loro capi (durante la scarica) piuttosto piatta, l'uso di un misuratore di
tensione per determinare quando una batteria è quasi scarica può rivelarsi
ingannevole: un improprio settaggio di tale valore accoppiato con un leggero
e prematuro abbassamento di tensione può far dichiarare ad alcune
apparecchiature che la batteria alla quale sono collegati è scarica, quando
ancora la loro totale capacità rimane utile.  2.	Condizioni di alta
temperatura: le batterie al NiCd soffrono le alte temperature, che riducono
sia la carica accettata dagli elementi durante il processo di ricarica, sia
la tensione ai loro capi una volta cariche (quindi comportano il problema di
cui sopra).  3.	Abbassamento di tensione dovuto a sovraccariche troppo
prolungate o ripetute: le batterie al NiCd possono perdere 0.1-0.15 volt per
elemento se esposte a sovraccariche troppo prolungate; tali sovraccariche
avvengono quando si ha l'abitudine di lasciare la batteria in un caricatore
non troppo sofisticato ma in grado di effettuare ricariche rapide (nel giro
di due o tre ore).  4.	Altre possibili cause: Operazioni a temperature
inferiori allo zero  Alti tassi di scarica (sopra i 5C) per batterie non
espressamente progettate per questo  Tempi di carica inadeguati o caricatori
difettosi  Uno o più elementi della batteria difettosi o esauriti   Utilizzo
e cura delle batterie: Le batterie al NiCd non dovrebbero mai essere
scaricate completamente; se lo si fa si corrono seri rischi di danneggiarle.
Non si corrono rischi se si scarica ogni elemento della batteria
singolarmente a zero volt; di solito non è necessario farlo ma esso può
essere vantaggioso in alcuni casi, come la cura dell'abbassamento di
tensione (voltage depression) descritto in precedenza. E' invece
estremamente rischioso scaricare batterie di elementi al NiCd a tensioni
troppo basse: la ragione è che uno degli elementi probabilmente si esaurità
prima degli altri e quelli in vita continueranno a forzare il passagigo di
corrente attraverso esso: si verifica cioè una sovrascarica dell'elemento
stesso, simile a quella ottenibile inserendolo in un caricatore ma con la
polarità invertita. La sovrascarica danneggia l'elemento, che sviluppa al
suo interno piccoli cortocircuiti che lo autoscaricheranno prematuramente in
seguito, fino a portarlo in condizioni in cui non è più in grado di
trattenere la carica. Lo zapping: un elemento al NiCd che ha sviluppato
cortocircuiti interni può a volte essere riportato in vigore (zapped)
tramite un impulso di corrente di intensità elevata, che brucia i peluzzi
metallici che causano i cortocircuiti. Questo può essere fatto con un
condensatore di buona capacità caricato tramite una resistenza e un
alimentatore fino a circa 5 volt, e fatto scaricare sull'elemento da
trattare: l'impulso di corrente vaporizzerà i peluzzi. L'elemento da
trattare deve essere rimosso dalla batteria e scollegato da qualsiasi altro
dispositivo prima di eseguire l'operazione di zapping.  La curva che mette
in relazione il voltaggio con il livello di carica, relativa ad elementi al
NiCd, si presenta piuttosto piatta; essi mantengono valori di tensione
prossimi a 1,2 volt finchè quasi tutta la loro carica è stata esaurita, poi
il livello di tensione ai loro capi cade molto rapidamente. Dal momento che
la tensione cade al di sotto di 1,1 volt per elemento, solo una piccola
percentuale della carica originale rimane nella batterie: a questo punto la
batteria va considerata scarica (la carica rimanente non può essere estratta
con sicurezza, senza correre il rischio di sovrascarica di uno degli
elementi e il conseguente suo danneggiamento).  L'abbassamento di tensione
(voltage depression): come già accennato in precedenza, la prolungata
sovraccarica di una batteria può comportare un fenomeno simile ad una
perdita di capacità della batteria stessa, che è denominato voltage
depression. La tensione ai capi di un elemento cade da 1,2 volt a 1,05 volt
prematuramente durante il ciclo di scarica, e il circuito di monitoraggio
del livello di energia (di cui diversi prodotti di consumo funzionanti a
batteria sono dotati) viene ingannato ed indica che la batteria è
completamente scarica.  L'abbassamento di tensione è curabile tramite una
completa scarica a zero di ogni elemento singolo della batteria e quindi una
completa ricarica dell'intera batteria. Questo può essere fatto solo se il
design della batteria permette l'accesso ad ogni elemento singolo in essa
contenuto. Se invece si può avere l'accesso solo ai terminali della
batteria, si può scaricare l'intera batteria fino a un livello di tensione
di 1,0 volt per elemento e quindi la si ricarica; questo livello dovrebbe
essere sicuro: lascia un buon margine di sicurezza per le problematiche di
sovrascarica e oltrepassa il livello necessario per curare il problema della
voltage depression.  Due consigli pratici di base per la cura e l'utilizzo
delle batterie al NiCd possono essere: non lasciarle 'cuocere' sul
caricatore più del necessario per non sovraccaricarle.  non sovrascaricarle
con una resistenza interna, una lampadina o un led  Una scarica completa di
ogni elemento o una scarica sicura dell'intera batteria fino a 1,0 volt per
elemento può essere salutare se eseguita di tanto in tanto, ad esempio ogni
mese. Del resto la vita totale utile di un elemento dipende anche da quanto
profondamente viene scaricato durante ogni ciclo. 
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Ciao Luigi,
ho letto la tua lezione sulle batterie NiCd, sarei interessato ad averne una
anche su quelle Ni-MH, puoi farmela?
Grazie e Ciao
Ema