Strömförsörjning

1. Om den här sidan

Den här sidan handlar om strömförsörjning, med inriktning på batterier och nätaggregat till datorer. Den kompletterar sidorna Enkel ellära och Elektroniska komponenter.

2. Batterier

Batterier har funnits i mer än 200 år. Anledningen till att man använder batterier är självklart att man vill kunna utnyttja apparater även på platser där det inte finns några strömkablar dragna. Man vill också slippa använda en sladd.

I och med att man förbättrat elektroniken har man också kunnat utnyttja tekniken i fler och fler produkter. Man har också kunnat göra produkterna förhållandevis små och finessrika, som t.ex mobiltelefoner, klockor och radioapparater.

Batterier levererar likström. Strömmen uppstår genom att en kemisk energi omvandlas till elektricitet. Denna process brukar fungera upp till c:a 70 grader och ner till strax under noll grader, för vanliga batterier, men ända ner till -30 grader när det gäller alkaliska varianter.

Det finns batterier i alla möjliga storlekar, beroende på hur de är uppbyggda och vilken kraft och hur många volt det skall leverera. Generellt sett har ett stort batterier också längre livslängd än ett litet.

Datorn har ett batteri som håller igång en liten minneskrets. Denna krets håller reda på tiden, datumet och diverse grundinställningar, även sedan datorn stängts av.

När din dator tappar tiden eller inte kommer ihåg hur skrivbordet såg ut när du stängde av den, kan det vara dags att byta batteriet. Det brukar hålla i ett par år innan det är dags att byta.

Batteriet sitter på moderkortet och brukar synas ganska tydligt. Är du osäker kan du titta i bruksanvisningen till datorn, som bör ha ett kapitel om just batteribyte.

Man brukar skilja mellan primär- och sekundärbatterier. Till primärbatterierna hör bl.a följande typer:

Brunstensbatteriet, som består av en blandning av zink till minuspolen, och kol och mangan till pluspolen. Själva brunstenen består oftast av mangandioxid.

Mellan polerna finns en vätska som kallas elektrolyt, som har lågt Ph-värde. Den består normalt av en blandning av salmiak och zinkklorid.

När batteriet blir för gammalt brukar syran fräta sönder skyddskapseln runt batteriet och vätskan, tillsammans med oxiderade batterirester, rinner ut och kan förstöra apparaten batterierna sitter i. Därför bör man aldrig lämna kvar gamla batterier i en apparat.

Alkaliska batterier består ofta av mangandioxid (+), zinkoxid (-), samt kaliumhydroxid som elektrolyt. Denna blandning ger högre kapacitet än brunstensbatterierna, men är också dyrare.

Alkaliska batterier tål också hög strömbelastning väldigt bra och används därför oftast för att driva apparater som kräver lite mera kräm, t.ex bandspelare och blixtaggregat.

Kvicksilverbatterier är tillverkade av kvicksilver (+), zink (-) och kaliumhydroxid som elektrolyt. Dessa batterier används i klockor, kameror, fickräknare, m.m.

De är extremt giftiga och bör därför lämnas till de särskilda uppsamlingsställen som finns. Detta gäller för övrigt alla batterier!

Silveroxidbatterier består av en silveroxid (+), zink (-) och en alkalisk elektrolyt. De används till samma ändamål som kvicksilverbatterierna.

Litiumbatterier består av litium, som är ett lätt, alkaliskt grundämne. Det finns flera möjliga material som kan ingå i batterier av den här typen, t.ex thionylklorid och vanadium.

Litiumbatterierna används till samma saker som kvicksilverbatterier, men större varianter används också i kameror och blixtaggregat.

Ett litiumbatteri klarar stora påfrestningar, som snabba urladdningar, tål också stora temperaturskillnader och är inte lika känsligt för kyla som andra batterityper. Det finns även laddningsbara varianter.

Alla batterier är mycket giftiga och skadliga för både människor och natur. Därför skall de lämnas in till återvinningsstationerna!

Till sekundärbatterierna räknar man i stort sett alla uppladdningsbara batterier, s.k ackumulatorer:

Blyackumulatorer används bl.a som bilbatterier. Elektroderna är tillverkade av bly och elektrolytvätskan består av utspädd svavelsyra, som är frätande.

Blyet gör batteriet tungt och miljöovänligt och den frätande vätskan gör det svårhanterligt. Batteriet får t.ex inte luta och måste också fyllas på med destillerat vatten med jämna mellanrum.

Nickel-kadmium-ackumulatorer är egentligen en typ av torrbatterier, som kan laddas upp. De bestod tidigare av just nickel (Ni), till pluspolen, och kadmium (Ca), till minuspolen, samt en kaliumhydroxid som elektrolyt. Därav förkortningen NiCa.

Men kadmium är ett av de giftigaste ämnen vi känner till och därför var det ju inte så smart att tillverka vanliga batterier med det, så därför har man tagit fram andra typer. En vanlig ersättare är nickel (Ni) och järn (Fe) och en annan nickel och s.k metallhybrider (MH).

3. Nätaggregat

Nätaggregatet kallas med ett annat ord för "spänningsaggregat". Det sitter normalt inne i datorlådan och innehåller bl.a. en likriktare, som omvandlar väggkontaktens 220 volt växelström, till likström. Eftersom den utför denna omvandling kallas den även för transformator.

Nätaggregatet förser moderkortet, diskettstationen, CD-spelaren, hårddisken och alla andra enheter inuti datorn, med ström. Den alstrar därigenom en hel del värme och brukar därför ha en inbyggd fläkt eller kylflänsar för att undvika överhettning inne i datorlådan. Processorn och många andra delar är ju väldigt känsliga för värme.

Eftersom de olika enheterna inne i datorn kräver olika mycket ström, har nätaggregatet flera olika utmatningskontakter, som i sin tur levererar olika stora volttal. Det brukar gå en eller flera till moderkortet, en till hårddisken, en till diskettstationen, osv.

Ju fler kontakter och ju högre effekt aggregatet har, desto fler enheter kan kopplas in. Tyvärr levereras billiga datorer med dåliga nätaggregat, med så få kontakter att nya enheter inte kan sättas in. Då måste man byta ut hela nätaggregatet och sätta in ett nytt, vilket brukar kosta någon tusenlapp, inklusive montering.

Det kan även vara så att ett nätaggregat med extra kontakter inte klarar av att leverera all den ström som krävs, t.ex efter att du har anslutit en extra enhet inne i datorn. Då brukar datorn bete sig underligt och kan i vissa fall starta om, om processorn inte får tillräckligt mycket ström.

Om din dator startar om då och då kan du göra något av följande:

1. Kontrollera att alla sladdar är ordentligt intryckta i sina kontakter. Det får inte finnas något glapp.

2. Har du kopplat in extra enheter till datorn? Klarar det i så fall av att leverera all den ström som krävs? Ta kontakt med en serviceverkstad och hör vad de anser. Byt eventuellt nätaggregatet.

3. Hör med ditt elbolag om det finns något fel på ledningen. I synnerhet utanför tätorter och i slutet på en elledning brukar det kunna uppstå spänningsfall och korta elavbrott. Även inne i huset där du bor kan det finnas glapp i ledningarna eller för liten kapacitet, i synnerhet om stora, strömkrävande apparater startas.

4. UPS

De flesta nätaggregat klarar av små, korta strömavbrott eller spänningsfall, som ibland kan inträffa på elnätet. Är avbrottet kortare än en sekund klarar nätaggregatet normalt av att kompensera för detta, men vill man försäkra sig om att strömmen inte bryts, bör man införskaffa ett elaggregat.

Det drivs vanligen med batterier och går under beteckningen UPS (Uninterruptible Power Supply) eller reservströmförsörjning. Större företag brukar t.ex ha sådana till sina servrar.

Förutom UPS, som bara ser till att strömmen inte bryts, finns även apparater som kan förhindra att spänningen i ledningen inte ökar. För mycket ström, t.ex vid ett åsknedslag, kan förstöra nätaggregatet och bränna sönder dess kretsar.

Ett spänningsskydd, eller "åskskydd" som det ibland kallas, behöver inte kosta mer än någon hundralapp och är en god investering. Det gäller såväl dem som arbetar i lägenhet och fristående hus. Kontorslokaler brukar ha ett överspänningsskydd vid elcentralen och det är även här klokt att kontrollera att ett sådant finns installerat.

5. Solceller och solpaneler

De första fickräknarna med solceller dök upp i början av 80-talet. Då kostade de pengar och lyftes fram som en enastående nyhet. Idag får man dem gratis och ingen reflekterar längre över dem. Räknare med solceller har dock alltid varit förhållandevis enkla, eftersom cellerna inte klarar av att leverera tillräckligt mycket ström för mer avancerade processer.

De flesta solceller är tillverkade med s.k tunnfilmsteknik. Solcellens aktiva skikt är då bara några tusendels millimeter tjockt. Fördelen är att solcellerna kan göras mycket mindre och driva små apparater, t.ex fickräknare.

Nackdelen är att verkningsgraden oftast är väldigt låg. Världsrekordet låg i maj 2000 på 16,6%, alltså att man tar till vara så mycket av den inkommande solstrålningen.

Solceller kan vara tillverkade av flera olika ämnen, men kisel är det absolut vanligaste. Man utnyttjar en egenskap hos kiseln, som innebär att solstrålningen knuffar elektronerna i kiselatomerna åt ett visst håll, vilket i sin tur skapar ett elektriskt spänningsfält, som kan tas tillvara.

Det finns monokristallina och polykristallina celler, med ett fåtal respektive många kiselkristaller. Den förra varianten är betydligt dyrare, men ger å andra sidan högre verkningsgrad, med ända upp till 45%. Detta verkar dock idag vara den teoretiska gränsen, åtminstone för kisel. Tunnfilmsceller är en undervariant till den polykristallina typen.

Varför driver man inte datorn med solceller? Jo, först och främst därför att solcellernas verkningsgrad är alldeles för liten. En vanlig solcell av kristallint kisel, som är på 10x10 cm, kan endast ha en spänning på 0,5 volt. Skall man då ladda ett bilbatteri krävs minst 30 sådana här celler, som seriekopplas. De tar då upp en yta av några kvadratdecimeter, c:a 3x3, och levererar 15 volt och c:a 40 watt.

Den andra anledningen är kostnaden, eller den ekonomiska verkningsgraden. Det kostar mellan 30 och 40 kronor per watt att driva något med solceller, vilket är en alldeles för hög siffra för att solceller skall bli ekonomiskt försvarbara i större skala.

Dessutom påverkas effekten från solcellerna av temperaturen. Är det för varmt eller för kallt sjunker effekten kraftigt, vilket alltså innebär att solceller på varma platser, t.ex öknar, inte fungerar så bra.

Solceller och solpaneler används idag framförallt till enkla fickräknare och till att ladda upp batterier med. Det går också att driva enkla lampor med solceller. Flera bussbolag i Sverige har t.ex installerat solceller i sina busskurer, för att driva lysrören inne i kurerna. Solceller används ibland också för att driva enkla pumpar och fläktar.