рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Характеристики разрядки и зарядки

Характеристики разрядки и зарядки - Конспект Лекций, раздел Машиностроение, Аккумуляторные батареи. Конспект лекций При Разрядке Постоянной Силой Тока IР Плотность Электролита R Изме...

При разрядке постоянной силой тока Iр плотность электролита r изменяется прямолинейно, так как при постоянной силе разрядного тока ежесекундное количество прореагировавшей активной массы и серной кислоты замещенной водой будет одинаковым. Начальная плотность электролита в стартерных аккумуляторах обычно равна r = 1,27, а конечная зависит от количества израсходованной во время разрядки серной кислоты и от запаса электролита в сосуде, т. е. от конструкции аккумулятора. В современных стартерных аккумуляторах конечное значение плотности электролита r=1,11. Напряжение Up в процессе разрядки изменяется по более сложному закону. На рис. 1 нанесена величина Э. Д. С. покоя E0, подсчитанная по приведенной выше формуле в соответствии с изменением плотности электролита r. Однако, если подсчитать фактическую величину Э. Д. С. аккумулятора:

Еб = Up +IpRб,

то Э.Д.С. Eб будет меньше Э.Д.С. покоя E0 на величину DE.

Здесь Rб - внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи;

Iр-величина разрядного тока.

Рис. 1. Характеристика разрядки и зарядки аккумулятора.

 

Изменение Э.Д.С. по сравнению с Э.Д.С. покоя связано с уменьшением плотности электролита, заключенного в порах активной массы пластин, вследствие малой скорости диффузии электролита в пластины. Действительно, если аккумулятор долго стоял при разомкнутой внешней цепи, диффузия выровняет плотность электролита, находящегося в порах пластин, и снаружи, следовательно, напряжение на зажимах неработающего аккумулятора будет равно его Э. Д. С. покоя, т. е. 2,11 в. После включения аккумулятора на разрядку в результате химических реакций разрядки плотность электролита, заключенного в порах пластин, уменьшается по сравнению с плотностью электролита в сосуде, в результате образуется разность концентраций, обеспечивающая диффузию свежего электролита внутрь пластин. По мере снижения плотности электролита в порах пластин разность концентраций и количество диффундирующего в пластины электролита увеличиваются; этот процесс продолжается до тех пор, пока не наступит равновесие между количеством серной кислоты, диффундирующей внутрь пластин и потребляемой в процессе химических реакций разряда. Снижение : DE = E0 - Eб пропорционально образовавшейся разности концентраций электролита, находящегося в сосуде и заключенного в порах пластин. В соответствии с изменением Э.Д.С. аккумулятора изменяется и напряжение на его зажимах: в момент включения на разрядку оно скачком падает на некоторую величину, затем быстро снижается пропорционально уменьшению плотности электролита, заключенного в порах пластин, а когда наступит равновесие, устанавливается на некотором уровне, лишь слегка снижаясь по мере разрядки, пропорционально общему снижению плотности электролита в сосуде. В конце разрядки откладывающийся в порах пластин сернокислый свинец настолько сужает их сечение и замедляет диффузию электролита внутрь пластин, что равновесие нарушается, и плотность электролита, заключенного в порах, а вместе с ней Э.Д.С. и напряжение аккумулятора начинают резко падать, стремясь к нулю. Поэтому разряд доводится лишь до точки А, соответствующей перегибу кривой напряжения, так как за этой точкой напряжение аккумулятора становится неустойчивым. Напряжение, соответствующее этой точке, называется конечным напряжением разряда. Его величина зависит от силы разрядного тока и при 10-часовом разрядном режиме равна 1,7 в. Разрядка дальше точки А вредна для аккумулятора и бесполезна, так как напряжение в этой области резко падает и потребители не смогут нормально работать. После выключения нагрузки напряжение аккумулятора скачком повышается до величины Э.Д.С., а затем диффузия постепенно выравнивает концентрацию электролита в порах пластин и в сосуде, вследствие чего Э.Д.С. Eб медленно возрастает до величины Э.Д.С. покоя Eo, равной для разряженного аккумулятора 1,95 в. Последнее явление называется <отдыхом> аккумулятора и играет в эксплуатации большую роль. Так, между повторными 10-часовой разрядный режим-разряд таким током, при котором аккумулятор полностью разряжается за 10 ч разрядки (по новому ГОСТу 20 часовой режим).

Включениями стартера при неудавшемся пуске двигателя рекомендуется делать перерыв 0,5-1 мин, чтобы дать аккумуляторной батарее <отдохнуть> и повысить напряжение. Итак, признаками конца разрядки являются:

1) уменьшение плотности электролита до некоторого минимального значения (заданного заводской инструкцией);

2) уменьшение напряжения до некоторого конечного значения (например, 1,70 в на элемент при 10-часовой разрядке).

Количество электричества, отданное аккумулятором в пределах допустимой разрядки, называется разрядной емкостью или просто емкостью аккумулятора Q, которая выражается произведением силы разрядного тока на время разрядки и измеряется в амперчасах (а×ч). В нашем примере (рис. 1, а) она изображена заштрихованной площадью и равна

Q = 5,4 × 10 = 54 а×ч

Характеристики зарядки изображены на рис. 1, б. Плотность электролита при зарядке изменяется в порядке, обратном этому изменению при разрядке, и происходит по линейному закону и между теми же пределами, восстанавливая в конце зарядки свое первоначальное значение. Характер изменения напряжения Uз и Э.Д.С. Еб при зарядке обратен описанному и также обусловлен диффузией электролита. Однако при зарядке в порах пластин образуется серная кислота и плотность электролита, заключенного в порах пластин, становится выше, чем в сосуде; поэтому фактическая э. д. с. аккумулятора Eб при зарядке повышается на величину DЕ по сравнению с Э.Д.С. покоя Ео, а напряжение на зажимах заряжаемого аккумулятора

Uз = Еб + Iз×Rб

В конце зарядки наблюдается значительное повышение Э.Д.С. и напряжения, связанное с газообразованием в аккумуляторе. Когда зарядка заканчивается и активная масса пластин возвращается в первоначальное (заряженное) состояние, зарядный ток вызывает лишь электролиз воды электролита, т. е. разложение ее на водород и кислород, которые выделяются в виде пузырьков. Это явление на практике называется <кипением> аккумулятора и служит признаком близкого окончания зарядки. Положительные ионы водорода, приближающиеся к отрицательной пластине, разряжаются (т. е. присоединяют к себе имеющиеся в пластине электроны) медленно; накапливаясь в большом количестве около пластин, они создают добавочную разность потенциалов около 0,33 в (так называемое перенапряжение), которая и обусловливает повышение напряжения в конце зарядки.

Газообразование (кипение) начинается в аккумуляторе при повышении напряжения до 2,4 в. Как только началось газообразование, напряжение на зажимах заряжаемого аккумулятора резко повышается, а затем, дойдя до конечной величины 2,7 В, перестает возрастать (точка В на рис. 1, б). Этот момент в сущности является концом зарядки, но для того, чтобы убедиться, что заряд закончен и напряжение и плотность электролита перестали возрастать, продолжают заряжать аккумулятор еще в течение 3 ч; эти три часа относятся собственно уже к области перезаряда. После отключения аккумулятора от сети напряжение скачком падает до величины Э.Д.С., которая затем после <отдыха> (т. е. после выравнивания концентрации-электролита диффузией и рассасывания пузырьков газа) постепенно снижается до величины Э.Д.С. покоя E0 = 2,11 в, соответствующей заряженному аккумулятору. Таким образом, признаками конца зарядки являются:

1) прекращение возрастания напряжения и плотности электролита 'и их постоянство в течение 3 ч;

2) интенсивное газообразование (кипение) в электролите. Количество электричества, сообщаемое аккумулятору при зарядке,

Qз = Iз tз

Вследствие дополнительного расхода электроэнергии на электролиз воды (газовыделение) при зарядке требуется на 10-15% больше электричества, чем емкость Q, отдаваемая аккумулятором при разрядке (дополнительный расход количества электричества на газообразование показан на рис. 1, б крестообразной штриховкой). Зависимость разрядных характеристик аккумулятора от величины разрядного тока. Напряжение и емкость при разрядке аккумулятора зависят от величины разрядного тока. Чем больше разрядный ток, тем большее количество активной массы подвергается химическим реакциям в единицу времени и тем большее количество серной кислоты должно продиффундировать из сосуда в поры пластин. Скорость диффузии зависит от разности концентрации электролита в порах и снаружи пластин, поэтому при разрядке большим током необходимое количество серной кислоты сможет поступать в пластины лишь при большей разности концентраций электролита, чем при разрядке малым током. В результате при увеличении разрядного тока уменьшается плотность электролита в порах пластин r, а следовательно, соответственно уменьшаются Э.Д.С. Еб и напряжение U на зажимах аккумулятора.

На рис. 2 показана серия разрядных характеристик для одного из стартерных аккумуляторов. Из рассмотрения характеристик следует, что чем больше разрядный ток, тем меньшее напряжение развивает аккумулятор в течение всего времени разрядки. При разрядке большим током, кроме уменьшения Э.Д.С., также значительно снижается емкость аккумулятора. По мере разрядки электролит глубже проникает в активную массу пластин; когда диффузия ухудшится в такой степени, при которой необходимое количество серной кислоты уже не может быть подведено, глубина проникновения электролита будет предельной.

Момент достижения предельной глубины проникновения свежего электролита в пластины определяет конец разрядки, а глубина - количество использованной активной массы, т. е. емкость, отданную аккумулятором. Этому критическому состоянию соответствует резкий перегиб разрядной характеристики, после которого напряжение падает весьма быстро. Чем больше разрядный ток, тем большее количество серной кислоты в единицу времени должно подводиться диффузией электролита внутрь пластин. Следовательно, с увеличением разрядного тока критическое состояние будет наступать раньше, а предельная глубина проникновения свежего электролита в пластину будет меньшей. В результате при увеличении разрядного тока аккумулятор будет отдавать меньшую емкость, так как более интенсивная разрядка использует меньшую часть его активной массы. Например, при разрядке током 360 А (рис. 2) химическим превращениям подвергается лишь поверхностный слой активной массы толщиной около 0,1 мм, и емкость, отданная аккумулятором, составляет лишь 26,8% от номинальной емкости, соответствующей разрядке током 11,2 а. Точка, соответствующая концу разрядки, выбирается на перегибе разрядной характеристики и определяет конечное напряжение разрядки, которое, как видно из рис. 2, тем ниже, чем больше разрядный ток. Зависимость разрядных характеристик аккумулятора от температуры. При понижении температуры увеличивается вязкость электролита, и диффузия в поры пластин замедляется.

В результате снижаются напряжение при разрядке аккумулятора и его емкость, так же как и при увеличении разрядного тока. Кроме того, с понижением температуры возрастает электрическое сопротивление электролита, вследствие чего потеря напряжения во внутреннем сопротивлении аккумулятора также увеличивается. На рис. 3 приведены характеристики стартерной аккумуляторной батареи, разряжаемой большим током при температуря +25 и -18° С. Как видно из рисунка, при разрядке батарея при низких температурах очень сильно снижается ее напряжение и емкость. Поэтому конечное напряжение разрядки при низкой температуре выбирается еще ниже: при температуре -18° С оно равно в среднем 1 в на элемент. Изменение емкости на 1° С составляет при разряде малым током около 1%, а при разряде большим током - 2% и более. При повышении температуры емкость аккумулятора соответственно возрастает, но чрезмерное увеличение температуры (выше 45° С) ускоряет разрушение сепараторов и пластин и сокращает срок службы батареи.

Таким образом, характеристики аккумуляторной батареи не удовлетворяют требованиям, предъявляемым пуском двигателя зимой, так как зимой от стартера требуется большая мощность н более продолжительная работа, а аккумуляторная батарея дает в этих условиях пониженное напряжение (вследствие чего снижается мощность, развиваемая стартером) и пониженную емкость (уменьшается число пусков).

Рис.3. Разрядные характеристики стартерной аккумуляторной батареи.

 

Чтобы уменьшить этот недостаток, в стартерных аккумуляторах применяют тонкие пластины и возможно более пористую активную массу; этим облегчается диффузия электролита в пластины и уменьшается падение Э.Д.С. DЕ и емкости при разрядках. большим током при низкой температуре. Зимой необходимо следить за тем, чтобы аккумуляторная батарея была хорошо заряжена. В условиях сурового климата повышают плотность электролита (чтобы в том же объеме диффундирующего электролита содержалось большее количество серной кислоты), а иногда утепляют батареи. Необходимо отметить, что описанное уменьшение емкости при увеличении разрядного тока и понижении температуры объясняется лишь ухудшением использования активной массы пластин при данном режиме разряда. Характеристики рис. 2 и 3 относятся к непрерывной разрядке; при разрядке с перерывами для <отдыха> .аккумуляторная батарея отдаст большую емкость, чем указано на рис. 2 и 3, так как за время перерывов свежий электролит успевает продиффундировать во внутренние слои пластин.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Аккумуляторные батареи. Конспект лекций

В этой книге имеется конспект лекций про аккумуляторные батареи. аккумуляторная батарея была изобретена в 1860 году французом гастоном планте. с тех пор прошло почти 140 лет..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Характеристики разрядки и зарядки

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Напряжение бортовой сети при зарядке не превышает 13,5 В
Батарея эксплуатировалась на автомобиле «Mazda Luice» 1990 года выпуска в течение 1 месяца. При установке батарея проверялась нагрузочной вилкой и выйти из строя по причине заводского брака не могл

Напряжение бортовой сети при зарядке превышает 14,7 В
Батарея 6СТ-60ЭМ эксплуатировалась на автомобиле «ГАЗ-24» в течение 3-х месяцев. При установке батарея проверялась нагрузочной вилкой и выйти из строя по причине заводского брака не могла. Проверка

Очень слабое натяжение ремня привода генератора
Батарея «Baren» эксплуатировалась на автомобиле ВАЗ-2103 в течение 1,5 месяца и не позволяет запустить автомобиль при небольшом морозе. При установке батарея проверялась нагрузочной вилкой и выйти

Утечка тока в автомобиле)
Батарея «Bosch» эксплуатировалась на автомобиле Toyota Mark II 1994 года течение 3 месяцев и не позволяет запустить автомобиль даже в теплую погоду после стоянки в несколько дней.. При установке ба

Напряжение в норме, но нет полноценной зарядки (реле-регулятор)
Батарея «Bosch» эксплуатировалась на автомобиле ВАЗ-2121 «Нива» 1996 года выпуска в течение 4 месяцев и не позволяла запустить автомобиль после небольшой стоянки. При продаже батарея проверялась на

Либо гаснут лампы приборной панели
Этот случай наиболее забавный, поскольку не представляет собой случай неисправности именно аккумуляторной батареи. Владелец автомобиля «Toyota Levin» рассказала, что автомобиль не запускается иначе

Химические процессы
Согласно теории двойной сульфатации активная масса, состоящая в полностью заряженном аккумуляторе на положительных пластинах из перекиси свинца, РЬО2, а на отрицательных - из чистого губ

Э.Д.С. свинцового аккумулятора
Основным параметром, характеризующим аккумуляторную батарею, является её электродвижущая сила (Э.Д.С.). Э.Д.С. всей батареи равна сумме Э.Д.С. ячеек, входящих в состав аккумуляторной батареи.

Номинальная емкость
Итак, емкость, отдаваемая аккумуляторной батареей, - величина переменная, зависящая от режима разрядки. Поэтому номинальная емкость, указываемая в каталоге или технической документации на аккумулят

Конструкция батарей
4.1.1 Пластины Батареи набираются из пластин, основой которых является решетка, отлитая из свинца с примесью 6-7% сурьмы (для повышения механической прочности и увеличения теку

Физико-химические процессы в свинцово-кислотном аккумуляторе
Химический источник тока создается на основе определенной электрохимической системы, которой называется совокупность, реагентов (окислителя и восстановителя) и электролита. Восстановитель электрохи

Устройство стартерных аккумуляторных батарей
Как и у большинства других типов аккумуляторных батарей, устройство стартерных свинцово-кислотных батарей основано на последовательном соединении отдельных аккумуляторов. Используемые конструкционн

Типы стартерных батарей отечественного производства
Чтобы падение напряжения и снижение емкости при разрядке большим током были невелики, пластины аккумуляторной батареи должны быть возможно более тонкими и пористыми. Однако с уменьшением толщины пл

Установка батареи на автомобиле
Аккумуляторная батарея устанавливается либо под капотом, либо снаружи - на подножке или особых кронштейнах сбоку рамы. Установка под капотом, применяемая, как правило, в легковых автомобилях, облег

Технические требования и нормы на стартерные аккумуляторные батареи
Для автомобильной аккумуляторной батареи характерны два режима разрядки: 1) питание освещения и остальных потребителей на остановках; 2) питание стартера при пуске двигателя.

Щелочные аккумуляторные батареи
Химические реакции, происходящие в щелочном кадмиево-никелевом аккумуляторе, приведены в табл. 2. Таблица 2. Химические реакции в щелочном аккумуляторе

Методы зарядки
Зарядка при постоянной силе тока. При зарядке сила зарядного тока поддерживается постоянной. Так как зарядный ток зависит от напряжения блока питания, а Э.Д.С. батареи при зарядке постепенно возрас

Зарядный баланс на автомобиле
Генератор и аккумуляторная батарея включены параллельно и работают совместно, дополняя друг друга в зависимости от величины нагрузки. Основным источником электроэнергии является генератор, который

Выбор пределов регулируемого напряжения
Величина регулируемого напряжения выбирается исходя из условий влияния на срок службы батарей, обеспечения необходимой интенсивности подзаряда и влияния на срок службы и качество работы потребителе

Правила ухода за стартерными аккумуляторными батареями
Во время эксплуатации батарей необходимо руководствоваться заводскими инструкциями. Уход за импортными батареями мало отличается от ухода за отечественными батареями, и поэтому при отсутствии иност

Выбор плотности электролита в зависимости от климатических условий
Плотность электролита, заливаемого в батарею, можно изменять в довольно широких пределах, не вызывая изменений в ходе химических реакций. В стартерных аккумуляторных батареях для предохранения их о

Допускаемый разрядный и зарядный ток
Под номинальным разрядным током понимается ток 20-часового режима разрядки, равный 0,05Q20, при котором гарантируется номинальная емкость аккумуляторной батареи Q20. Вообще же

Контроль аккумуляторных батарей в эксплуатации
У аккумуляторных батарей, .установленных на автомобиле, периодически через 10-15 дней проверяют плотность и уровень электролита и если необходимо, то доливают его. Плотность электролита о

Неисправности батареи
6.6.1 Короткое замыкание в элементе При замыкании разноименных пластин внутри аккумуляторного элемента последний разряжается быстрее исправных элементов, а после разрядки до нул

Хранение батарей
Новые батареи, не залитые электролитом, могут храниться в неотапливаемых помещениях с температурой не ниже -30° С. Исключение составляют батареи с деревянными сепараторами, которые следует хранить

Напряжение бортовой сети при зарядке не превышает 13,5 В
В магазин обратился покупатель с рекламацией на аккумуляторную батарею «Bosch». Суть претензии заключалась в том, что батарея окончательно прекратила работать и не позволяет запустить автомобиль да

Напряжение бортовой сети при зарядке превышает 14,7 В
В магазин обратился покупатель с рекламацией на аккумуляторную батарею 6СТ-60ЭМ. Суть претензии заключалась в том, что батарея не позволяет запустить автомобиль в холодную погоду. Батарея эксплуати

Очень слабое натяжение ремня привода генератора
В магазин обратился покупатель с рекламацией на аккумуляторную батарею «Baren». Претензия заключалась в том, что батарея работает неудовлетворительно и не позволяет запустить автомобиль при небольш

Напряжение и ток зарядки в норме, но батарея за ночь разряжается (утечка тока в автомобиле)
В магазин обратился покупатель с рекламацией на аккумуляторную батарею «Bosch». Претензия заключалась в том, что батарея не позволяет запустить автомобиль даже в теплую погоду после стоянки в неско

Напряжение в норме, но нет полноценной зарядки (реле-регулятор)
В магазин обратился покупатель с рекламацией на аккумуляторную батарею «Bosch». Суть претензии заключалась в том, что батарея работает неудовлетворительно и не позволяет запустить автомобиль после

Батарея в норме, но при включении стартера раздаются щелчки, либо гаснут лампы приборной панели
Этот случай наиболее забавный, поскольку не представляет собой случай неисправности именно аккумуляторной батареи. Владелец автомобиля «Toyota Levin» - женщина в возрасте около 30 лет обратилась в

Последовательность действий по проверке автомобильного электрооборудования
При претензиях на качество аккумуляторной батареи необходимо оценивать батарею в следующем порядке: 1. Проверить нагрузочной вилкой состояние батареи. Правила пользования нагрузочной вилк

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги