30, 31 Аккумулятор
– это химический источник тока многократного действия.
Он способен накапливать, длительно сохранять и отдавать по мере надобности
электрическую энергию, полученную от внешнего источника постоянного тока.
Во время
заряда, когда внешний источник постоянного тока подключен к аккумулятору,
электрическая энергия этого источника превращается в химическую энергию
активных веществ, входящих в состав аккумулятора. При разряде, когда внешний
источник отключен, а аккумулятор замкнут на сопротивление нагрузки, химическая
энергия, накопленная в аккумуляторе, вновь преобразуется в электрическую
энергию, которая расходуется нагрузкой. Аккумулятор состоит из положительной и
отрицательной пластин, активная часть которых погружена в раствор электролита
(водного растовора серной кислоты). Первоначальным
материалом положительных и отрицательных электродов аккумулятора является
свинец. После заряда аккумулятора на
положительном электроде образуется активная масса – двуокись свинца (PbO2), а на
отрицательном – губчатый свинец (Pb). Когда аккумулятор заряжен, концентрация серной
кислоты в растворе высокая, т.е. электролит имеет повышенную плотность. Разряд
аккумулятора представляет собой электрохимический процесс.
В
процессе заряда сульфат свинца на отрицательных пластинах восстанавливается до
губчатого свинца, а на положительных пластинах превращается в двуоксиь свинца. При этом образуется серная кислота и
расходуется вода. Концентрация кислоты, т.е. плотность электролита, повышается.
Если заряд продолжать дальше, то весь зарядный ток будет расходоваться на
разложение воды с бурным выделением образующихся газов – водорода и кислорода.
1 Емкость
аккумулятора – это количество электричества, которое можно получить от
аккумулятора в определенных условиях разряда.
Номинальная
емкость аккумуляторов приведенная к условному 10-часовому режиму разряда и
температуре среды 20оС зависит от ряда факторов: тока разряда Iр, времени разряда tр и
соответствующего ему коэффициента отдачи по емкости hQ, температуры окружающей среды tср :
(Aч)
Значения коэффициента отдачи по емкости hQ приведены в таблице. В таблице указаны также
коэффициенты кратности тока hi, определяющие превышение разрядного тока приведенной
величины в 10-часовом режиме разряда (hi = Iр / Iр10).
2 Номинальное
напряжение аккумулятора – это
напряжения на выводах полность заряженнного
исправного аккумулятора в течение первого часа разряда током 10 – часового
режима разряда при температуре электролита 20°С (UЭЛ..НОМ =2 В).
Количество
элементов в батарее определяется отношением:
.
В
процессе заряда и разряда аккумуляторов напряжение элемента изменяется на ±0,2…0,22 В.
3 Напряжение
в конце разряда равно UЭЛ.КЗ=(1,75…1,8)В. При разряде аккумулятора токами,
превышающими ток 10 – часового режима разряда, напряжение в процессе разряда
будет понижаться быстрее, чем в 10 – часовом режиме и дойдет до уровня 1,8В,
когда с аккумулятора еще не снята номинальная емкость. В таких случаях
показателем окончания разряда является величина напряжения элемента.
4 Величина напряжения при заряде
должна быть больше ЭДС, так как зарядному току приходится преодолевать
внутреннее сопротивление аккумулятора: UЗАР=
5 Внутреннее
сопротивление аккумулятора RВН
складывается из сопротивления аккмуляторных пластин,
сепараторов и электролита. Внутреннее сопротивление увеличивается по мере
разряда в силу уменьшения плотности элетролита, а
также в связи с образованием сульфата свинца. Омическое сопротивление полностью
заряженного аккумулятора составляет примерно 0,0036 Ом, а в состоянии полного
разряда – 0,007 Ом.
6 Плотность
электролита заряженного
аккумулятора составляет (1,25…1,3) г/см3 , в состоянии разряда –
1,05 г/см3.