Элементов и аккумуляторов

Основными характеристиками гальванических элементов и аккумуляторов являются следующие характеристики:

- напряжение разомкнутой цепи (ЭДС);

- внутреннее сопротивление;

- напряжение;

- емкость;

- удельная энергия;

- удельная мощность;

- саморазряд;

- сохранность.

1. Напряжение разомкнутой цепи или электродвижущая сила - разность потенциалов электродов источника тока является причиной, которая вызывает протекание тока в цепи, определяется химическими свойствами активных материалов (электролита и электродов) и не зависит от размеров источника тока. Она практически не зависит и от температуры. Только при температуре, близкой к температуре замерзания электролита, ЭДС резко снижается. Свойства гальванического элемента восстанавливаются после оттаивания электролита.

Напряжение разомкнутой цепи – это разность потенциалов между его положительным и отрицательным электродами при разомкнутой внешней цепи

2.Внутреннее сопротивление аккумулятора – это сумма омического сопротивления и поляризационных сопротивлений его электродов

определяется конструкцией электродов, плотностью электролита степенью разреженности, окружающей температурой.

Внутреннее сопротивление элемента складывается из сопротивлений электролита, электродов и сепараторов (прокладок между электродами). Чем меньше внутреннее сопротивление элемента, тем больше может быть ток
разряда при заданном напряжении на нагрузке.

3. Напряжение аккумулятора – это разность потенциалов между его положительным и отрицательным электродами при включенной нагрузке

Напряжение элемента или батареи U измеряется при замкнутой внешней цепи, т.е. под нагрузкой. Оно зависит от ЭДС Е, внутреннего сопротивления элемента или батареи R_вн и тока нагрузки I_н:

U = Е - I _нR _вн

При разряде элемента или батареи различают начальное, среднее и
конечное напряжения. Среднее определяется по разрядным кривым
(зависимостям напряжения при разряде от времени), конечное зависит от
свойств элемента и условий эксплуатации.

Напряжение при заряде

Напряжение при разряде:

– разрядная кривая (рисунок 2.3)

зависит от времени разряда

Рисунок 2.3 – Разрядная кривая

Разряд аккумулятора характеризуется следующими напряжениями:

начальным;

средним;

конечным,

меньше ЭДС на величину падения напряжения на внутреннее сопротивление.

определяет разрядную энергию аккумулятора.

характеризует возможности аккумулятора по отдаче энергии во внешнюю цепь.

4. Разрядная емкость – это количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде от начального до конечного напряжения.

, А· ч

где ;

– мгновенное значение тока разряда.

Если ток разряда остается постоянным в течение всего разряда, то емкость Q _р можно определить по формуле

Q_{P =} I_P t_P, А· ч.

где I_Р - ток разряда, А; t_Р - время разряда, ч.

Разрядная емкость - количество электричества, которое можно получить от элемента при определенных условиях его работы, т.е. при заданных температуре, токе разряда и конечном напряжении.

Если ток разряда изменяется в процессе разряда, то определяют среднее
арифметическое токов в начале и в конце разряда. Емкость указывается вместе с условиями разряда. Она будет больше при следующих условиях: меньшем токе разряда, разряде с меньшими перерывами, более высокой температуре окружающей среды, а также более низком конечном напряжении.

Номинальная разрядная емкость - количество электричества, которое должен отдать элемент непосредственно после изготовления при номинальном режиме разряда.

Зарядная емкость – количество электричества, сообщаемое аккумулятору при его заряде

Заряд аккумулятора (аккумуляторной батареи) с последующим разрядом называется циклом. Число циклов, которое аккумулятор проработал к данному моменту времени, называется наработкой аккумулятора.

Коэффициент отдачи по емкости равен соотношению разрядной и
зарядной емкостей.

Коэффициент отдачи по энергии - отношение энергии, полученной
аккумулятором за время полного цикла, к энергии, отданной им.

5. Удельная энергия – это отношение электрической энергии, которую аккумулятор отдает во внешнюю цепь, к его массе:

6. Удельная мощность – это максимальная мощность аккумулятора, отнесенная к его массе:

7. Саморазряд аккумулятора –потеря емкости, обусловленная самопроизвольными процессами при разомкнутой внешней цепи. При повышении температуры и влажности окружающей среды саморазряд ускоряется.

Саморазряд аккумулятора обусловлен протеканием в нем самопроизвольных процессов при разомкнутой цепи.

Саморазряд оценивается потерей емкости в процентах за сутки или месяц:

Интенсивность саморазряда зависит от

– t⁰ окружающей среды;

– состава электролита;

– материалов электродов.

8. Сохранность (срок хранения) элементов время, на протяжении
которого элемент сохраняет определенную часть номинальной емкости.

Срок службы аккумулятора - наработка, при которой его разрядная
емкость сделается меньше определенной нормированной величины.

Срок годности аккумулятора сумма срока хранения и времени
эксплуатации, в течение которого наработка аккумулятора достигает срока его службы.