Характеристики аккумуляторных батарей
электродвижущая сила АБ ЭДС – разнсть потенциалов положительного и отрицательного электродов E = φ+ - φ-, определяется в отсутствии тока в цепи. Для одного аккумуляторного элемента E = 2,154 В. Батарея ЭДС, которой Е = 12 В, состоит из шести последовательно соединенных элементов;
внутреннее сопротивление АБ. Любой источник электричаской энергии может быть представлен общей схемой. Напряжение при нагрузке U = E – IRвн, где Rвн полное внутреннее сопротивление АБ.
Рис. 9.1. Общая схема цепи
Когда цепь разомкнута ток по цепи не протекает и напряжение, измеряемое вольтметром равно напряжению идеального источника. Когда подсоединим Rн, потечет ток, появится падение напряжения на на внутреннем сопротивлении Rвн, которое можно рассчитать по формуле.
Rвн = (E – V)/I
Например: при E равным 12,7 В, V = 12,2 В, I = 50 А, Rвн = 0,01 Ом;
Емкость в ампер-часах (А/ч) показывает, какой ток батарея в состоянии дать в течении 20 часов работы. Например, батарея 44 А/ч будет в состоянии отдавать ток 2,2 А в течении 20 часов, прежде чем полностью разрядится (напряжение каждого элемента будет ниже 1,8 В);
Резервная емкость. Показатель означает время, в течении которого батарея будет отдавать ток 25 А;
Сила тока при холодном пуске двигателя. Способность АБ работать при высоком значении выходного тока. Типовое значение тока 170 А. Отметим, что при длительной разрядке емкость батареи (полная энергия) значительно больше. Это связано с тем, что скорость протекания химической энергии имеет конечное значение. На рис. представлены сравнительные характеристики разряда батареи;
Рис.
9.2. Характеристики разряда АБ
Саморазряд. Все батареи пдвержены саморазряду, то есть уменьшение степени заряда без подключения внешней цепи. Норма саморазряда 0,2 – 1% емкости батареи в день. Во первых, саморазряд обусловлен недостаточной химической чистотой материалов. Примиси различных металлов с отличными от свинца электродными потенциалами образуют замкнутые микроэлементы. Во вторых, ток утечки вносит свой вклад, особенно если верхняя часть АБ находится в грязном состоянии.
Способы заряда аккумуляторных батарей.
АБ можно заряжать от любого источника постоянного тока при условии, что напряжение источника больше, чем напряжение заряжаемой АБ. Для заряда положительный полюс источника соединяют с положительным полюсом АБ, а отрицательный – с отрицательным. При этом Iзар = Uист – Uбат/R, где R = Ri + Rогр полное сопротивление цепи.
Рис.9.3. Эквивалентная схема заряда АБ
При Uбат = Uист. зарядный ток Iзар = 0, при Uбат < Uист., Iзар > 0, при Uбат > Uист., Iзар – меняет направление, и батарея будет разряжаться. Процесс заряда должен восполнить ту же самую емкость в ампер-часах (А/ч), которая была использована при разряде. Поэтому главный вопрос к зарядке не сколько дать заряда батарее, а с какой скоростью. При малом токе заряда необходимо большое время, при большом значительно повышается температура электролита, что снижает срок службы АБ. Один из способов устанавливает следующую скорость зарядки: сила тока заряда Iзар = 1/10 емкости (С20), для периода времени 10 ч. Например для АБ имющую емкость 44 А/ч, Iзар = 44/10 = 4,4 А. Этот метод называется заряд при постоянном токе и подразумевает наличие источника с фиксированным током заряда, что достаточно просто реализовать в стационарных условиях.
Рис.9.4. Заряд при постоянном токе
Генератор переменного тока автомобиля, поддерживает постоянное напряжение, и процесс зарядки определяется тем, сколько тока течет в батарею. В первый момент зарядный ток достигает больших значений. Для полностью разряженной АБ он может составить 1÷1,5 емкости (С20). В процессе заряда напряжение Uбат овышается и ток заряда понижается. Среднее значение тока при этом равна примерно Iзар. ср. = 1/10 емкости (С20). Этот метод называется заряд при посоянном напряжении.
Рис.9.5. Заряд при постоянном напряжении
При необходимости в короткое время быстро восстановить сильно разряженную АК применяют ускоренную зарядку. Скорость зарядки составляет: сила тока заряда Iзар = 70% емкости (С20), для периода времени 0,5 ч. При этом необходимо контролировать температуру электролита, и при достижении 45⁰С дальнейщий заряд прекращается.