Основные параметры аккумуляторных батарей

Электродвижущей силой (ЭДС) аккумулятора E называют разность его электродных потенциалов (напряжение аккумулятора) при разомкнутой внешней цепи:

 

E=j⁺ – j^-,

где j⁺ и j^- – потенциалы положительного и отрицательного электродов соответственно.

 

ЭДС батареи, состоящей из n последовательно соединенных аккумуляторов,

E_б =nE.

Для практических целей ЭДС может быть определена по эмпирической формуле:

E=0, 84+g₂₅,

где g₂₅ – плотность электролита при температуре +25⁰С, измеренная в г/см³.

Если измерения проводились при температуре, отличной от +25 ⁰С, то необходимо привести плотность g_t к температуре +25⁰С:

g₂₅=g_t+0, 00075(T-25).

На практике более важным параметром является напряжение аккумулятора, которое при разряде всегда ниже, при заряде выше, а при разомкнутой внешней цепи равно значению ЭДС. Это отличие обусловлено падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора R₀, а также электродной поляризацией.

Поляризацией называется явление изменения потенциала электрода от исходного равновесного j (без тока) до нового j^I (при прохождении тока). Поляризация является следствием затруднения протекания электродного процесса на аккумуляторных электродах. Так как процесс поляризации приводит к электрическим потерям в аккумуляторах, то его удобно представлять как потери на некотором сопротивлении поляризации R_п. Причинами, вызывающими поляризацию, являются: изменение концентрации электролита вблизи электродов; образование на поверхности электрода слоя сульфата свинца и др. Поляризация является переходным процессом: при подключении нагрузки к батарее поляризация по экспоненте увеличивается до своего предельного значения. Длительность этого процесса зависит от силы тока и температуры электролита. Для стартерных режимов она не превышает 10 с. С увеличением тока длительность процесса поляризации и сопротивление поляризации R_п уменьшаются.

Омическое сопротивление батареи R₀ складывается из сопротивлений электролита R_э, сепараторов R_с, активной массы R_м, решеток R_р и соединительных элементов R_с.э..

R₀= R_э+R_с+R_м+R_р+R_с.э.

Под сопротивлением электролита понимается сопротивление той его части, которая находится между электродами.

Разрядной емкостью C_р называется максимальное количество электричества Q_рmax, которое аккумулятор может сообщить во внешнюю цепь при разряде от начального напряжения U_нач до конечного U_кон. Обычно разрядная емкость аккумуляторных батарей определяется при постоянном токе разряда I_р. Тогда

 

C_р= I_р·t_кон,

где t_кон – время разряда аккумуляторной батареи от напряжения U_нач до напряжения U_кон.

Номинальная разрядная емкость аккумуляторной батареи C₂₀ определяется при 20 -часовом режиме разряда током I=0, 05C₂₀ при температуре +25 ⁰C. Разряд должен прекращаться после достижения конечного напряжения 10, 5 В у батареи на 12 В.

На практике при определении разрядной емкости используют внесистемную единицу измерения ампер-час (1 А·ч=3600 Кл).

На батареях, сделанных в США и некоторых азиатских странах, вместо номинальной емкости указывается время (в минутах) разряда батареи током 25 А до конечного напряжения 10, 5 В.

Для оценки стартерных свойств аккумуляторных батарей используется параметр, называемый током холодной прокрутки или током стартерного разряда. По отечественному стандарту (см. табл.1.1) токстартерного разряда определяется в режиме трехминутного разряда при температуре -18 ⁰С и конечном напряжении 9 В. Ток стартерного разряда по стандартам DIN и SAE (США) определяется при той же температуре. Длительность разряда и конечное напряжение батареи для этих стандартов приведены в табл. 1.1. Ориентировочно можно считать, что ток холодной прокрутки по SAE в 1, 6-1, 7 раза больше тока стартерного разряда по DIN.

Таблица 1.1

Параметры режима разряда аккумуляторной батареи
при определении тока стартерного разряда

Параметры режима разряда	Стандарты
аккумуляторной батареи	ГОСТ (Россия)	SAE (США)	DIN
Температура, 0С	-18	-18	-18
Длительность разряда, мин		0, 5	0, 5
Конечное напряжение, В		7, 2

 

Для электропотребителей автомобиля как нагрузки аккумуляторной батареи важным показателем является энергозапас аккумуляторной батареи W_р, под которым понимается максимальное количество энергии, выделяемое во внешней цепи за время t_кон. При постоянном разрядном токе:

 

,

где – среднее значение напряжения за время .

 

ЛЕКЦИЯ 3

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: