Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
«ODW-Elektrik» у Новому Роздолі: нарощення потужностей
24.04.2017р.

Днями у місті Новому Роздолі на Львівщині, віддавна...

Завтра «ЛЕО» припиняє постачання електроенергії на НКТ
24.04.2017р.

ТОВ «Луганське енергетичне об'єднання» з 25 квітня...

Україна – Польща: реалізація проектів в енергетичній сфері
20.04.2017р.

Перший заступник міністра енергетики та вугільної...

Три стадії переходу на відновлювану енергетику
20.04.2017р.

Процес переходу на чисту енергетику в більшості...

Експозицію «Schneider Electric» відкрила посол Франції
19.04.2017р.

Днями у Києві відбулася традиційна Міжнародна...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

7581
17.10.2005р. |
Аккумуляторы
Эта статья продолжает серию материалов, имеющих целью дать подробное описание элементной базы современных систем электроснабжения.Аккумулятор является электрохимической системой, в которой реализуются функции накопителя электрической энергии. Они применяются в тех случаях, когда согласно условиям работы оборудования необходимо обеспечение автономного режима работы. В процессе зарядки электрическая энергия преобразуется в химическую, и система находится столь долго в равновесии, пока между электродами протекает пренебрежимо малый ток. При подключении контактов к потребителю электрической энергии (элементу с конечным электрическим сопротивлением) происходит обратный процесс: химическая энергия преобразуется в электрическую - при этом часть этой энергии превращается в тепло.
       Мерой заряда, который аккумулятор может накопить в процессе зарядки, является емкость (это понятие следует отличать от электрической емкости конденсаторов), которая измеряется в ампер-часах. Полезный, отдаваемый аккумулятором заряд зависит от тока разрядки и первоначальной степени заряда. Различают следующие режимы разрядки:
  • при постоянном токе
  • при постоянной мощности
  • на постоянном сопротивлении

       В зависимости от типа разрядки аккумулятор проявляет различную емкость. Для всех разновидностей можно выделить закономерность уменьшения емкости с увеличением тока разрядки. Причиной тому является повышение потерь на внутреннем сопротивлении с одной стороны и с другой - тот факт, что химические реакции внутри аккумулятора протекают с ограниченной скоростью.
       Отношение суммарной электрической энергии, выделившейся при разрядке аккумулятора, к затраченной на зарядку однозначно характеризует его коэффициент полезного действия. В зависимости от вида аккумулятора применяются различные способы зарядки.
       При этом выделяют следующие способы зарядки:

  •    зарядка при постоянном токе. Чтобы избежать перезарядки, должен быть предусмотрен соответствующий способ отключения: в простейшем случае используется таймер с фиксированной уставкой времени. Ток зарядки устанавливается на уровне С/10. При этом значение времени определяется произведением отношения емкости аккумулятора к току зарядки и поправочного коэффициента К. Этот способ зарядки, характеризующийся простотой реализации, но отличающийся относительно большой длительностью, долгое время применялся как основной, но сегодня уже не так распространен.

  •    дельта-U: современные регуляторы процесса зарядки в качестве фактической контролируемой величины используют напряжение на аккумуляторе. Ток при этом должен оставаться постоянным. В процессе пополнения заряда растет дифференциальное сопротивление; при достижении полного уровня энергия более не может накапливаться - вследствие этого дифференциальное сопротивление начинает уменьшаться. Напряжение зарядки при этом достигает максимума и начинает уменьшаться. Наиболее выражен пик описываемой кривой в никель-кадмиевых аккумуляторах. В никель-металл-гидридных аккумуляторах максимум напряжения наблюдается только при достаточно высоких токах зарядки. При этом возможными критериями для окончания зарядки могут быть следующие:
    • уменьшение напряжения зарядки после достижения его максимума;
    • достижение максимума напряжения зарядки. Регулятор при этом рассчитывает первую производную кривой напряжения;
    • изменение знака второй производной напряжения.
    Первые два способа характеризуются незначительным перезарядом, а поэтому могут применяться только в никель-кадмиевых аккумуляторах, поскольку они менее чувствительно реагируют на перезаряд в сравнении с никель-металл-гидридными. Подобные метод позволяет реализовать достаточно быструю зарядку - она благотворно влияет на длительность жизни никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов;

  •    импульсный способ. Этот способ можно считать частным случаем зарядки при постоянном токе - так как процесс происходит посредством импульсов постоянного тока. При этом можно выделить следущие преимущества:
    • напряжение зарядки может быть измерено в безтоковую паузу, посредством чего можно избежать ошибки результатов измерения;
    • изменением периода и скважности импульсов (соотношение длительности импульса и безтоковой паузы) можно реализовать различные фазы зарядки, при этом не изменяя абсолютного значения тока.

  •    Зарядка при постоянном напряжении: при этом способе напряжение зарядки сохраняется на постоянном уровне. Значение тока уменьшается с уменьшением разности между напряжением зарядного устройства и аккумулятора. В идеале этот ток должен уменьшиться до нуля, но на практике протекает остаточный ток, компенсирующий саморазрядку. Эта методика применяется в свинцовых и литий-ионных аккумуляторах.

  •    IU способ зарядки: этот способ объединяет методы зарядки при постоянных токе и напряжении. На первой стадии зарядка проходит постоянном, регулируемом зарядным устройством токе. При этом в отличие от метода зарядки на постоянном напряжении удается избежать значительного начального тока. При достижении определенной величины напряжения на аккумуляторе система управления переключает заряжаемый объект на регулятор напряжения и дальнейшая зарядка протекает с постоянным напряжением. Ток при этом уменьшается самостоятельно. Применяется в свинцовых аккумуляторах и литий-ионных.

       Теперь рассмотрим особенности конструктивного исполнения различных видов аккумуляторов.

       Свинцовые аккумуляторы: позитивный полюс выполнен из оксида свинца, а отрицательный - из губчатого свинца. В качестве электролита выступает 20-40%-ная серная кислота. Этот вид аккумуляторов характеризуется большими значениями допустимого кратковременного тока. В разряженном состоянии оба полюса состоят из сульфата свинца. Номинальное напряжение единичной ячейки такого вида равно 2 вольта - но колеблется в зависимости степени зарядки от 1,75 до 2,4 вольта. Подобного рода аккумуляторы нельзя разряжать до полной степени - поскольку это может привести к непоправимым негативным последствиям. Для зарядки следует применять регулятор, обеспечивающий надежное предупреждение перезарядки (и дальнейшее выделение газа). Свинцовые аккумуляторы имеют сравнительно длинный срок службы. Они могут производится в закрытом исполнении: ячейки сварены между собой - имеется только предохранительный клапан для соединения, а электролит находится не в текучем состоянии (достигается либо добавлением кремниевой кислоты - при этом электролит превращается в гель, отсюда и название - `гелевый`; либо стеклоткани, которая впитывает электрлит - аккмулятор на основе волокнистой ткани). Применение: автомобили, резервное энергоснабжение, аккумуляторы солнечных батарей.

       Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют напряжение ячейки 1,2 вольта, что ниже остальных разновидностей батарей (1,5 вольта). Тем не менее это не представляет проблемы, поскольку большинство бытовых потребителей учитывают возможность работы от батарей с низким уровнем (1 вольт). Электроды состоят из: положительный полюс - кадмий, отрицательный - NiOOH. В качестве электролита выступает гидроксид калия (30%). Рассматриваемые батареи содержат кадмий, и поэтому должны должным образом быть изолированы (в 2004 году европейская комиссия приняла соответсвующий закон, ограничивающий возможности технического использование ряда тяжелых металлов, в том числе и кадмия.). Недостатком рассматриваемой разновидности является эффект памяти, который выражается в гораздо более раннем падении напряжения на выводах аккумулятора по сравнению с номинальными характеристиками (что автоматически означает падение емкости). Этот эффект проявляется при нескольких циклах зарядки батареи со значительным остаточным зарядом - такой режим эксплуатации стимулирует образование кристаллов кадмия внутри ячейки; последние реагируют вследствие меньшей суммарной площади по сравнению с маленькими кристаллами значительно хуже - именно это вызывает преждевременный спад напряжения. Нужно добавить, что процесс образования кристаллов нельзя обратить путем полной разрядки. Особенно часто этот эффект проявлялся до недавнего времени в беспроводных телефонах - которые устанавливались на зарядку после короткого разговора. Применение: электрические инструменты, дистанционные пульты.

       Никель-металл-гидридные аккумуляторы имеют явные преимущества в сравнении с рассмотренными выше никель-кадмиевыми батареями. В сравнении с последними они характеризуются двойной энергоотдачей и при этом имеют одинаковое напряжение. Срок жизни составляет примерно 500 циклов перезарядки. - немного меньше чем у никель-кадмиевых - но при однократном заряде в неделю - выходит жизненный цикл около 10 лет! Анод состоит из сплава, который может обратимо сохранять водород (в качестве такового чаще всего выступает La0.8-Nd0.2-Ni2.5-Co2.4-Si0.1). Электролит представляет 20% раствор едкого калия с pH 14. Гидроксид никеля образует катод. Плотность энергии в никель-металл-гидридной ячейке составляет 80 ватт-часов/на килограмм - почти столько же, сколько в щелочной марганцевой батарее и в два раза больше чем в упомянутой выше никель-кадмиевой. Диапазон емкости на момент написания статьи составляет от 1300 до 2500 мАч в формфакторе АА. Для величины ААА - 800мАч. Никель-металл-гидридые батареи применяются там, где необходим продолжительный постоянный ток: дрели, видеокамеры, игрушки. Например телескоп хабл Hubble - применял этот вид батарей для энергоснабжения и сохранения тока солнца.

       Литий-ионные аккумуляторы отличаются прежде всего продолжительным сроком службы, выгодными массо-габаритными и мощностными параметрами; при этом у них полностью отсутствует эффект памяти. Литий-ионная ячейка имеет обычно номинальное напряжение 3,6 вольт и напряжение зарядки - 4 вольта. Подобный вид батарей очень чувствителен к перезаряду (они могут терять свои свойства или даже взрываться), поэтому их нельзя заряжать обычными видами зарядных устройств, применяемых для никель-металл-гидридных или никель-кадмиевых аккумуляторов. При разрядке ниже 2,6 вольт они также становятся неэксплуатируемыми, поэтому для предотвращения выход из строя из-за саморазряда эти батареи рекомендуется хранить при начальной степени заряда 40% и температуре 15 градусов; при этом должна быть предусмотрена периодическая `дозарядка` до установленного уровня примерно один раз в полгода. Применяются в видеокамерах и ноутбуках.

       Литий-полимерные аккумуляторы являются сравнительно новыми перезаряжаемыми накопителями энергии. Анодом в таких батареях служит фолия лития (металлический литий имеет наименьший потенциал -3,05, который обеспечивает наибольшую разность потенциалов среди всех разновидностей аккумуляторов). Катод состоит из оксида металла. Фактическое номинальное напряжение на клеммах батареи зависит от активной составляющей катода и может составлять от 1 до 4 вольт. Рассматриваемый вид батарей имеет выгодные массо-габаритные показатели, предопределяющие их использование в ноутбуках, мобильных телефонах, где весомым фактором выбора накопителя энергии является экономия места. Применяемый поначалу твердый электролит отдавал максимальную мощность только при температуре в 60 градусов - в современных батареях применяется гель, который обеспечивают максимальную энергоотдачу при комнатной температуре. Из за химических особенностей литий-полимерные аккумуляторы проявляют большую плотность энергии по сравненнии с литий-ионными. Технические данные: плотность мощности - 300Ватт/кг. Из за все еще значительных затрат на производство подобные аккумуляторы не получили еще широкого распространения, тем не менее из за впечатляющего соотношения масса/мощность применяются все чаще. Хранится должны при уровне заряда 50% - 70% состоянии.

       Критериями выбора аккумулятора являются:

  • плотность энергии, количественно характеризующая энергию, которую может отдать батарея в расчете на 1 кг ее мощности (у свинцовых - 60Wh/kg, литий-ионных - 120-200 Wh/kg)
  • максимальный ток разряда (важен в случаях, когда необходим непродолжительный большой ток)
  • массо-габаритные показатели

    Материал опубликован с разрешения администрации технического ресурса ITPuls.com. Ограниченная републикация возможна лишь в случае указания ссылки на ПЕРВОИСТОЧНИК.

Теги та ключові фрази
безтоковый заряд акб, imaxb6 разряд свицового аккумулятора до скольки воль, зарядка свинцово кислотного акб до скольки вольт, зарядка frrevekznjhf LB1024, До скольки вольт можно заряжать литий-ионные аккумуляторы, калий-ионный аккумуляторы, аккумулятор литий ионный разряжать до скольки вольт, до скольки вольт можно разряжать аккумулятор литиевый, до скольки вольт разряжать кадмий, до скольки вольт можно рзркедить аккомулятор литеевый
Більше статей за тегами


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.