Батарея в качестве источника питания

Существуют различные виды аккумуляторных батарей. Наиболее распространенным типом является свинцово-кислотная батарея. Менее знакомая-никель-кадмиевая батарея (NiCad), которую все еще часто можно найти в старых системах аварийного питания. Из-за высокого напряжения заряда, необходимого для батареи NiCad, и того факта, что они очень вредны для окружающей среды, эти батареи не подходят для использования на борту судна или легкового/грузового автомобиля.

Принцип работы свинцово-кислотной батареи
Батарея — это устройство для электророхли, которое накапливает электроэнергию в виде химической энергии. При необходимости энергия снова выделяется в виде электроэнергии для потребителей постоянного тока, таких как освещение и стартеры. Батарея состоит из нескольких гальванических элементов напряжением 2 вольта каждый. Для 12-вольтовой батареи шесть элементов соединены последовательно и помещены в один корпус. Для достижения 24 вольт две 12-вольтовые батареи соединены последовательно. Каждая ячейка имеет положительные окисленные свинцовые пластины и отрицательные свинцовые металлические пластины, а также электролит, состоящий из воды и серной кислоты. Во время разрядки оксид свинца на свинцовых пластинах превращается в свинец. Содержание кислоты уменьшается, потому что для этого процесса требуется серная кислота.

Для подзарядки аккумулятора необходимо подключить внешний источник питания, такой как зарядное устройство, генератор переменного тока или панель солнечных батарей, с напряжением около 2,4 В на ячейку. Затем сульфат свинца будет превращен обратно в свинец и оксид свинца, и содержание серной кислоты возрастет. Существуют ограничения, установленные для напряжения заряда, чтобы предотвратить выделение чрезмерного количества водорода. Например, при напряжении заряда более 2,4 В на ячейку выделяется много газообразного водорода, который может образовывать взрывоопасную смесь с кислородом в воздухе.

Верхний предел напряжения заряда для батареи 12 В составляет 14,4 В, а соответствующее значение для батареи 24 В составляет 28,8 В при 20 °C. Соотношение между заполненностью батареи и удельным весом смеси воды и серной кислоты выглядит следующим образом:

Процентное начисление

Различные типы батарей – с точки зрения толщины и количества пластин на ячейку – соответствуют различным областям применения. Максимальный ток, который может быть подан, определяется общей поверхностью пластины. Количество раз, когда аккумулятор может быть разряжен и заряжен – количество циклов – зависит от толщины пластин. Батарея может иметь либо много тонких пластин, либо несколько толстых.
Стартерная батарея
Стартерная батарея имеет много тонких пластин на ячейку, что приводит к большой общей поверхности пластины. Таким образом, этот тип батареи подходит для обеспечения высокого уровня тока в течение короткого периода времени. Количество раз, когда стартерная батарея может быть сильно разряжена, ограничено примерно 50-80. Но поскольку при запуске двигателя используется лишь небольшая часть накопленной энергии (около 0,01 %), заряда аккумулятора хватает на многие годы. Этот тип батареи, как правило, непригоден для циклического использования.

Литий-ионный аккумулятор
До недавнего времени литий-ионные аккумуляторы были доступны в основном в виде заряжаемых аккумуляторов небольшой емкости, что сделало их популярными для использования в мобильных телефонах и ноутбуках. Mastervolt предлагает литий-ионные аккумуляторы большой емкости. Наши литий-ионные аккумуляторы обладают высокой плотностью энергии и идеально подходят для циклических применений. По сравнению с традиционными свинцово-кислотными батареями литий-ионные аккумуляторы обеспечивают экономию до 70% по объему и весу, в то время как количество циклов зарядки в три раза больше, чем у полутяговых свинцово-кислотных аккумуляторов. Дополнительным преимуществом является то, что литий-ионные аккумуляторы могут обеспечивать постоянную емкость независимо от подключенной нагрузки. Доступная емкость свинцово-кислотной батареи уменьшается в случае более высоких токов разряда. Литий-ионные аккумуляторы могут разряжаться на 80%, не влияя на их срок службы, в то время как свинцово-кислотные батареи в большей степени подвержены глубокому разряду.

 

Батарея разряжается неравномерно, что значительно сокращает срок ее службы. Чтобы снова равномерно распределить кислоту, батарею необходимо целенаправленно перегружать, используя чрезмерное напряжение. При этом образуется большое количество газообразного водорода, который образует опасную смесь с кислородом в воздухе. Напряжение, необходимое для зарядки этих батарей, составляет около 2,7 вольта на ячейку, или 16,2 вольта для системы 12 В и 32,4 вольта для системы 24 В. Эти высокие уровни напряжения чрезвычайно опасны для подключенного оборудования, а большое количество образующегося газа делает эти батареи непригодными для использования на судах и транспортных средствах, за исключением силовых установок.

108 просмотров всего, 2 просмотров сегодня

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *