Принцип работы аккумулятора

Советы электрика
Нет комментариев
225 просмотров

Принцип работы аккумулятораИсточники тока, способные функционировать в обратимых процессах, относятся к устройствам для отдачи и накопления энергии. Принцип работы аккумулятора – постоянная смена процедуры зарядки от источников постоянного тока с периодами отдачи. Рассмотрим особенности конструкции и характеристики данного устройства.

Щелочные и кислотные модификации – методика подразделения по используемому электролиту. Классификация происходит и по материалу изготовления электродов. На практике чаще всего применяются цинково-серебряные модели, железо-никелевые и свинцовые образцы, никеле-кадмиевые устройства.

Обозначение qp– отдаваемое при разряде количество электричества, попадающее в цепь. Данный параметр определяет емкость аккумулятора.

В отличие от привычных кулонов эта величина измеряется в ампер-часах. Единица данного параметра составляет 3600 кулон. Всегда следует учитывать, что зарядка нуждается в большем объеме энергии q3, чем в случае с разрядом. Отдача устройства по емкости выражается формулой:

qp : q3 = ne

Важный нюанс – наличие напряжения значительной большой величины при зарядке в сравнении с аналогичной характеристикой на зажимах, через которые проходит отдаваемый ток.

Еще один показатель – средняя величина напряжение в процессе накопления энергии и ее отдачи.

Разница в количестве энергии W, необходимой при каждом из этих процессов, обусловлена неизбежными потерями во время работы. КПД отдачи по энергии равен:

Wp : W3= n

Удельная энергия – это отдаваемое в процессе разряда на 1 кг веса количество энергии. Данный показатель приобретает исключительное значение в случаях с применением аккумуляторов нестационарного типа. КПД не так важен, к примеру, для моделей, монтируемых на самолетах, чем характеристики удельной энергии.
Если рабочий процесс при разряде протекает медленно, по всей массе пластин равномерно распределяется нагрузка. Это обусловлено большей массой аккумулятора при разряде на длительном отрезке времени, чем при кратковременном с током значительной величины. В последнем случае появляются внутренние токи, и значительно снижается отдача.

Меняющееся напряжение должно как можно дольше оставаться постоянным. Up – его средняя величина, используемая в расчетах. Зарядная характеристика данного параметра Uз должна быть на 25-40% больше.

Нередки случаи последовательного соединения нескольких элементов, если один аккумулятор не в состоянии обеспечить установку. Такая методика применяется только в случае одинакового разрядного тока для рабочих элементов.

При недостаточной разрядности тока соединение элементов происходит параллельно.

Из кислотных образцов на практике в основном встречаются свинцовые модели. Происходящие в них химические процессы являются достаточно сложными. Схематично все осуществляется как восстановление на положительном электроде свинца и преобразованию в закисную соль губчатого свинца на отрицательном электроде в ходе окисления. Показатели напряжения быстро снижаются до 1,95 В с последующим постепеным падением к отметке 1,8 В. Это рубеж, достигнув которого требуется незамедлительное прекращение работы.

Если продолжить процедуру разряда, обязательно произойдет необратимое образование кристаллов сернокислого свинца. Белый налет на пластинах не растворяется в электролите и значительно повышает сопротивление внутренней активной массы.

В противоположном направлении происходит реакция при выполнении заряда. Параметры плотности H2S04  повышаются, что приводит к возрастанию удельного веса электролита. Измерение данной характеристики выполняется ареометром. Показатели среднего зарядного напряжения – 2,4 В, а разрядного – 1,98 В.

Для свинцовых модификаций внутреннее сопротивление обозначается rBн

Эта величина составляет всего сотые и тысячные доли ома благодаря значительной площади контакта пластин с электролитом и незначительному расстоянию между этими элементами.

Из минусов обычно отмечают предрасположенность к распаду от воздействия токов большой силы, возникающих при коротких замыканиях. Неудобства вызывает большой вес и повышенная чувствительность к вибрации и толчкам.

Из щелочных модификаций наиболее популярны цинково-серебряные образцы и кадмиево-никелевые. Неплохими характеристиками обладают и железо-никелевые изделия. Раствор едкого натра или калия служит в качестве электролита. Практически неизменные параметры данного компонента при разряде и в процессе зарядки минимизируют потребность в электролите, что позволяет существенно снизить вес.

Процесс в кадмиево-никелевой модели выражается формулой
2Ni (ОН)3 + 2КОН + Cd  ??2Ni (ОН)2 + 2КОН + Cd (ОН)2.

Выделяемая при разряде на отрицательной пластине частица компенсируется переходом точно такого же элемента на положительную составляющую в электролите. Изменений в составе благодаря этому не происходит.

Более прочной в механическом плане и долговечной является железо-никелевая модификация. Но параметры КПД для таких образцов ниже из-за больших значений зарядного напряжения для поддержания одинаковых показателей разрядки.

Параметры внутреннего сопротивления щелочных аккумуляторов гораздо выше кислотных образцов, что позволяет уменьшить восприимчивость к коротким замыканиям. А вот коэффициент полезного действия параметры отдачи по емкости и удельной энергии у них ниже.

Стремительно возрастает популярность наиболее современных серебряно-цинковых аккумуляторов. Раствор едкого калия служит электролитом, применяется цинк на отрицательном электроде и окись серебра на положительном.

Данные модели выдерживают значительные перепады температуры и невосприимчивы к большим токам. Иногда для быстрого разогрева подобные образцы в течение минуты подвергаются воздействию тока короткого замыкания.

Принцип работы свинцово-кислотной модели показан на видео

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Наверх