17.1.1 Основные электрические характеристики химических источников питания

К основным электрическим характеристикам химических источников питания следует отнести следующих параметры.

1. Напряжение разомкнутой цепи (U₀) – это напряжение источника тока без нагрузки. Его значение определяется видом химической системы. На состояние напряжения разомкнутой цепи влияет также температура, концентрация электролита и степень разряженности химического источника тока.

2. Номинальное напряжение (U_H) – это напряжение источника тока в средней части его разрядной характеристики при разряде в номинальном (стандартном) режиме, который устанавливается согласно технической документации на данный ХИТ.

3. Номинальная емкость (C_H) – это количество электричества, которое может отдать химический источник тока во внешнюю цепь при его разряде в номинальном режиме при температуре 20⁰ С. Измеряется в А·час.

Для аккумуляторов номинальная емкость зависит также от тока заряда и продолжительности паузы между процессом заряда и разряда.

4. Номинальный ток разряда (I_P) – это ток разряда, который регламентируется документацией на химический источник тока. Обычно он составляет долю от номинальной емкости. Например, 0,1С_Н – номинальный ток составляет одну десятую от номинальной емкости.

Для аккумуляторов электрическим параметром является также ток заряда (I_З)– это ток заряда, который регламентируется документацией на аккумулятор.

5. Рабочее напряжение (U) – это напряжение источника тока под заданной нагрузкой. Оно существенно меньше напряжения разомкнутой цепи, т.к. потенциалы электродов при протекании тока отличаются от потенциалов электродов разомкнутой цепи, и кроме того имеет место падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока. В общем виде:

   1. , (17.1)

где R – полное внутреннее сопротивление источника тока;

R_Ω – сопротивление металлических токопроводящих деталей и материала электродов;

R_ПОЛ – поляризационное сопротивление электродов.

6. Напряжение в конце разряда (U_К) – это минимальное напряжение разряда химического источника тока, ниже которого в нем происходят необратимые изменения. Разряжать химические источники тока ниже этого напряжения не рекомендуется. Разряд аккумуляторов до напряжений ниже U_К значительно сокращает срок их службы.

7. Разрядная характеристика – это изменение напряжения источника тока во времени при разряде постоянным током (чаще всего при постоянной активной нагрузке). Форма разрядной характеристики зависит от электрохимической природы источника тока, условий его разряда, технологии изготовления (рис.17.3). Для стабильной работы электронной аппаратуры с автономным питанием наилучшим является источник тока со стабильным напряжением на протяжении большей части разрядной кривой. Обычно разрядную характеристику снимают при разных токах разряда и температуры окружающей среды.

8. Зарядная характеристика – это изменение источника тока во времени при заряде его при различных токовых режимах и температурных условиях. Это характеристика характерна только для аккумуляторов и позволяет понять все ограничения процесса заряда и возможности его контроля (рис.17.4).

9. Коэффициент отдачи по емкости – показывает эффективность зарядно-разрядного цикла источника тока при различных режимах его эксплуатации и определяется как:

%, (17.2)

где С_Р – отдаваемая емкость;

С_З – зарядная емкость.

Этот параметр характерен только для аккумуляторов.

10. Удельная энергия – характеризует энергию, которую может отдать источник тока на единицу веса (Вт·час/кг) или объема (Вт·час/м³). Эта характеристика применяется для сравнительной оценки различных источников тока.