ТэхналогііЭлектроніка

Акумулятарныя батарэі: прылада, эксплуатацыя, прынцып працы і схема

Аўтаномныя крыніцы электраэнергіі з'яўляюцца аднымі з самых карысных вынаходстваў чалавецтва. Што такое тэлефон ці радыё, у якіх не ўстаноўлены акумулятарныя батарэі? Прылада многіх прыстасаванняў, а таксама ўмовы іх выкарыстання не заўсёды прадугледжваюць наяўнасць пастаяннага сеткавага электрасілкавання, таму такія крыніцы электраэнергіі дазваляюць з камфортам ажыццяўляць сваю дзейнасць практычна ў любым пункце свету. Пасля невялікага прадмовы давайце прыступім да артыкулу.

Што такое акумулятарная батарэя?

У шырокім сэнсе пад гэтым паняццем маюць на ўвазе прылада, што пры адных умовах выкарыстання можа назапашваць які-небудзь від энергіі, а пры іншых - расходаваць, каб задаволіць патрэбы чалавека.

Акумулятары акумулююць электрычнасць ад вонкавай крыніцы харчавання, а потым аддаюць яе падлучаным спажыўцам, каб яны змаглі рабіць сваю працу. Так, калі прылады працуюць, пастаянна працякаюць хімічныя рэакцыі паміж электралітам і электродных пласцінамі. Дарэчы, падобная канструкцыя размешчана ў банках, з якіх і фармуюцца акумулятарныя батарэі. Прылада дадзеных канструкцый прадугледжвае стварэнне напружання, як правіла, 1,2-2 У, што вельмі мала. Таму для павелічэння паказчыкаў крыніц харчавання і прымяняюцца розныя тыпы злучэння.

Як працуюць пры разрадзе акумулятарныя батарэі?

Прылада дадзеных крыніц сілкавання прадугледжвае падлучэнне да плюсу і мінусу. Функцыянуюць яны наступным чынам: калі да электродаў падключаецца нагрузка (у якасці прыкладу можна разгледзець лямпачку), то ўзнікае замкнёная электрычная ланцуг. Па ёй пачынае працякаць ток разраду. Фармуецца ён дзякуючы руху электронаў, аніёнаў і катыёнаў. Больш дэталёвую інфармацыю пра тое, што і як працякае, можна распавесці толькі на канкрэтным прыкладзе.

Дапусцім, што ў нас ёсць акумулятар, дзе станоўчы электрод - гэта вокіс нікеля, у які быў дададзены графіт для павышэння праводнасці. Для адмоўнай пласціны ўжывалі губчаты кадмій. Дык вось, калі ідзе разрад, то часціцы актыўнага кіслароду вылучаюцца і трапляюць у электраліт. Пры гэтым ад іх адлучаюцца часткі, якія ідуць як электрычнасць (тыя ж электроны). Затым часціцы актыўнага кіслароду накіроўваюцца ў бок адмоўных пласцін, дзе яны акісляюць кадмій.

Функцыянаванне акумулятара пры зарадзе

Неабходна адключыць нагрузку на клемах пласцін. На іх жа падаецца, як правіла, пастаяннае напружанне (але можа быць і пульсавалае, залежыць ад выпадку), якое больш, чым велічыня батарэі, што зараджаецца. Прычым палярнасць павінна быць аднолькавай. Гэта значыць мінусавыя і плюсавыя клемы спажыўца і крыніцы абавязаны супадаць. Улічыце, што зарадная прылада абавязкова павінна валодаць большай магутнасцю, чым ёсць у акумулятары, каб душыць рэшткі энергіі ў ім і ствараць электрычны ток, кірунак якога будзе процілеглым разраду. У выніку змяняюцца і хімічныя працэсы, якія працякаюць ў акумулятарнай батарэі.

Давайце разгледзім прыклад з папярэдняга падпункта артыкула. Тут ужо станоўчы электрод будзе ўзбагачацца кіслародам, а на адмоўным адновіцца чысты кадмій. Падводзячы вынік, можна сказаць, што падчас зарада і разраду змяняецца толькі хімічны склад электродаў. Гэта не адносіцца да электраліту. Але ён можа выпарацца, што негатыўна будзе адбівацца на часе працы батарэі.

Такім чынам, мы разгледзелі прынцып працы любога акумулятара. Зараз давайце даведаемся, як падчас эксплуатацыі можна палепшыць іх характарыстыкі.

паралельнае злучэнне

Велічыня току залежыць ад значнай колькасці фактараў. У першую чаргу пад гэтым разумеюць канструкцыю, якія прымяняюцца матэрыялы і іх габарыты. Чым вялікую плошчу маюць электроды, тым вялікія паказчыкі току яны змогуць вытрымаць. Гэты прынцып выкарыстоўваецца для паралельнага злучэння аднатыпных бляшанак у акумулятарах. Такое робіцца, калі неабходна павялічыць значэнне току, што ідзе на нагрузку. Але разам з гэтым даводзіцца і падымаць магутнасць крыніцы энергіі.

паслядоўнае злучэнне

Калі разглядаць банкі, з якіх складаюцца акумулятарныя батарэі, то неабходна сказаць, што яны знаходзяцца, як правіла, у адным корпусе. Падобны тып злучэння выкарыстоўваецца, каб атрымаць вялікія паказчыкі напружання з меншымі стратамі.

Убачыць прымяненне гэтай канструкцыі можна, разабраўшы аўтамабільныя батарэі, якія з'яўляюцца свінцова-кіслотнымі. Варта сказаць, што гэты тып ўжываецца не толькі ў прыладзе аўтамабільнага акумулятара, гэта проста самы верагодны спосаб разабраць, як жа працуе падобны тып злучэння. У такім выпадку неабходна клапоціцца аб тым, каб не было металічнага кантакту, а існавала надзейная гальванічная сувязь праз электраліт. Але гэта толькі трэба разумець у дачыненні да гэтага тыпу. У іншых выпадках па-іншаму будзе рэалізоўвацца пастаўленая задача злучэння.

Тыпы акумулятарных батарэй

Яны адрозніваюцца з-за свайго прызначэння, магчымасцяў, рэалізацыі і матэрыялу. На дадзены момант сучаснай вытворчасцю засвоены выпуск больш за тры дзесяткі тыпаў, якія адрозніваюцца сваім складам электродаў, а таксама ўжываюцца электралітам. Так, напрыклад, li-ion акумулятары могуць пахваліцца сямействам з 12 вядомых мадэляў. Умоўна можна вылучыць наступныя тыпы:

  1. Свінцова-кіслотныя.
  2. Літыевыя.
  3. Нікель-кадміевыя.

Гэта самыя папулярныя прадстаўнікі. Але для разумення магчымасцяў прапануем азнаёміцца са спісам матэрыялаў, якія могуць выступаць у якасці электродаў:

  • жалеза;
  • свінец;
  • тытан;
  • літый;
  • кадмій;
  • кобальт;
  • нікель;
  • цынк;
  • ванадый;
  • срэбра;
  • алюміній;
  • шэраг іншых элементаў, якія, зрэшты, сустракаюцца вельмі рэдка.

Выкарыстанне розных матэрыялаў ўплывае на атрымоўваныя выходныя характарыстыкі і, такім чынам, на сферу прымянення. Так, да прыкладу, li-ion акумулятары прымяняюцца ў кампутарных і мабільных прыладах. Тады як нікель-кадміевыя выкарыстоўваюцца ў якасці замены стандартных гальванічных элементаў. Тэарэтычна ўсе тыпы акумулятарных батарэй могуць працаваць з любой нагрузкай. Пытанне толькі ў тым, наколькі апраўданым з'яўляецца такое прымяненне.

асноўныя характарыстыкі

Мы ўжо разгледзелі, што такое акумулятарныя батарэі, прылада гэтых канструкцый, з чаго іх робяць. Зараз давайце засяродзімся на тым, што ўплывае на іх эксплуатацыю. Важнымі для нас характарыстыкамі з'яўляюцца:

  1. Шчыльнасцю называюць характарыстыку суадносін колькасці энергіі да аб'ёму або вазе акумулятара.
  2. Ёмістасцю называюць значэнне максімальнага зарада акумулятара, якое ён можа аддаць падчас працэсу разраду, пакуль не будзе дасягнута найменшую напружанне. Дадзены паказчык выяўляецца ў ампер-гадзінах або кулонах. Таксама можа паказвацца энергетычная ёмістасць. Яна вымяраецца ў ват-гадзінах або джоўль. Задача такой ёмістасці - паведамляць пра колькасць энергіі, што аддаецца падчас разраду да дасягнення мінімальнага дапушчальнага напружання.
  3. Тэмпературны рэжым аказвае ўплыў на электрычныя ўласцівасці акумулятарнай батарэі. Калі ёсць сур'ёзныя адхіленні ад рэкамендаванага вытворцам дыяпазону эксплуатацыі, то існуе высокая верагоднасць выхаду крыніцы харчавання з ладу. Гэта тлумачыцца тым, што холад і спякота ўплываюць на інтэнсіўнасць працякання хімічных рэакцый, а таксама на ўнутраны націск.
  4. Саморазряд называюць страты ёмістасці, якія адбываюцца пасля зарада батарэі, калі адсутнічае нагрузка на клемах. Шмат у чым гэты паказчык залежыць ад канструктыўнага выканання і можа павялічвацца, калі парушылася ізаляцыя.

Вось такія характарыстыкі акумулятарных батарэй і падаюць для нас найбольшую цікавасць. Вядома, калі давядзецца рабіць нешта новае і эксклюзіўнае, раней нябачанае, то можа спатрэбіцца і што-то яшчэ. Але гэта вельмі малаверагодна.

прылада электродаў

У якасці прыкладу мы возьмем свінцовыя пласціны. Хоць такімі яны былі раней. Сучасныя пласціны вырабляюцца з свінцова-кальцыевага сплаву. Дзякуючы гэтаму дасягаецца нізкі ўзровень саморазряд батарэі (50% ёмістасці губляецца за 18 месяцаў). Таксама гэта дазваляе эканомна расходаваць ваду (усяго 1 грам на ампер-гадзіна).

Можна сустрэць і гібрыдную канструкцыю, дзе, акрамя свінцу, у станоўчы электрод дадаецца сурма, а ў адмоўны - кальцый. Праўда, у такіх выпадках маецца павышаны расход вады. Каб павысіць устойлівасць да каразійнай працэсам, дадаюць волава ці срэбра.

Электроды вырабляюцца з рашэцістай структурай, іх пакрываюць пластом актыўнай масы. Прынцып працы акумулятарнай батарэі ў немалой ступені залежыць ад таго, які матэрыял выкарыстоўваецца для пласцін. Мы разглядаем свінцовыя, якія простыя для вывучэння, але арыентавацца на іх заўсёды не рэкамендуемы.

электраліт

Разглядаем усе тыя ж свінцова-кіслотныя батарэі. У якасці электраліта, у які яны змяшчаюцца, часцей за ўсё выступае серная кіслата. Яна валодае пэўнай шчыльнасцю, якая можа мяняцца ў залежнасці ад ўзроўню зараду батарэі. У дадзеным выпадку дзейнічае прынцып: чым больш, тым вышэй. З часам электраліт знікае, і ёмістасць акумулятарнай батарэі падае. На тэрміне службы адбіваюцца асаблівасці эксплуатацыі (захаванне тэхнікі бяспекі). У батарэях электраліт можа быць двух тыпаў:

  • вадкім;
  • ў выглядзе прасякнутага спецыяльнага матэрыялу.

На дадзены момант найбольш распаўсюджаны першы тып.

Эксплуатацыя акумулятарных батарэй

Выкарыстанне акумулятараў можна назіраць практычна ўсюды. Ўспомніце свае мабільныя тэлефоны або крыніцы бесперабойнага сілкавання для кампутараў. У якасці прыкладу можна прывесці і звычайны ліхтарык (сучасныя ўзоры ўсё часцей вырабляюцца з убудаваным акумулятарам і не разлічаны на гальванічныя элементы). А аўтамабілі? Сістэмы «стоп-старт» і рэкуперацыйнага тармажэння працуюць ад акумулятараў, прычым яны вылучаюць высокія патрабаванні да пускавому таку, глыбокага разраду і даўгавечнасці. Як бачыце, без гэтых крыніц харчавання складана абыйсціся ў сучасным жыцці любому чалавеку.

Схема пабудовы акумулятарнай батарэі

Мы разгледзелі асноўную інфармацыю пра дадзеныя прыладах. Давайце яшчэ нададзім увагу такому паняццю, як схема акумулятарнай батарэі. Бо ў рамках артыкула па ім прайшліся толькі мімаходзь. Акумулятар сучаснай схемы, згодна з гісторыі, быў упершыню створаны французскім фізікам Гастон Плантам. Плошча яго тварэння перавышала 10 квадратных метраў! Сучасныя батарэі, па сутнасці, з'яўляюцца проста значна паменшанымі і трохі дапрацаванымі копіямі яго акумулятара. Бачным для чалавека элементам з'яўляецца толькі корпус. Ён забяспечвае агульнасць і цэласнасць канструкцыі.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.delachieve.com. Theme powered by WordPress.