3.2.Первичные источники электрической энергии

Для питания различных радиотехнических устройств находят широкое применение источ­ники электрической энергии постоянного тока. Они преобра­зуют химическую, тепловую, световую и т.д. энергии в электрическую. К таким источникам относятся гальванические элементы, аккумуляторы, термоэле­менты, солнечные, атомные элементы и др. Эти источ­ники могут быть как ос­новными источниками энергии для питания портативных радиоуст­ройств, ап­паратуры на искусственных спутниках и космических кораблях, измерительной аппаратуры и т. д., так и резервными для питания аппаратуры при авариях в сети перемен­ного тока.

Наиболее распространенными являются химические источники.

Химические источники появились очень давно. В 1800 году итальянский ученый Алессан­дро Вольта доложил Лондонскому королевскому обществу о создании Вольтова столба и ба­тареи. С этого дня источники стали известны многим физикам и нашли широкое примене­ние. До настоящего времени они продолжают занимать видное место как в электропитании радиоустройств, так и в системах электропитания предприятий.

Ток в химическом источнике протекает за счет электрохимического про­цесса, обусловлен­ного переходом валентных электронов от одного электрода к другому вследствие разности концентраций валентных электронов в веществах разных электродов. Для выравнивания концентраций валентных электронов электродов используется электролит.

Анод - электрод, через который в электролит из внешней цепи втекает ток. На этом элек­троде протекает окислительный процесс, то есть идет реакция с выделением электронов. Та­ким образом, при разряде элемента анод является отрицательным электродом.

Все химические источники делятся на одноразовые и источники много­кратного использо­вания.

Одноразовые - гальванические элементы. В них активные вещества, всту­пающие в хими­ческую реакцию, приходят в негодность, и дальнейшее исполь­зование гальванических эле­ментов невозможно. Многократно используются аккумуляторы. В них возможно восстанов­ление израсходованной энергии при пропускании через них тока в направлении, противопо­ложном разрядному. За­ряд с последующим разрядом называется циклом, количество циклов опреде­ляет срок службы аккумуляторов.

Основными параметрами источников первичного электропитания (ИПЭ) яв­ляются:

1. ЭДС Е, [В], среднее напряжение под нагрузкой ;

2. Емкость - количество электричества, которое может отдать заряжен­ный химический ис­точник, :

или ;

3. Удельная емкость - количество емкости на кг массы:

;

4. Энергия, отдаваемая в нагрузку:

;

5. Удельная энергия, то есть количество энергии на единицу массы:

;

6. Удельная энергия на единицу объема:

;

7. Срок хранения;

8. Стоимость;

9. Диапазон температур;

10. Температурный коэффициент:

;

11. Внутреннее сопротивление, которое определяется в начале работы по формуле

.

Для аккумуляторов вводятся дополнительные параметры:

12. Отдача по емкости

,

где емкость, полученная аккумулятором при заряде;

13. Отдача по энергии

.

Аккумуляторы используются в двух основных режимах: