Реферат-ЗТТ18-02БТ-Сивочуб. Аккумуляторные батареи

• Название: Аккумуляторные батареи
• Дата: 01.06.2021
• Размер: 80.95 Kb.
• Имя файла: Реферат-ЗТТ18-02БТ-Сивочуб.docx
• Тип: Реферат; #212761

Сибирский федеральный университет
Институт торговли и сферы услуг
Кафедра технологии И ОРГАНИЗАЦИИ ОБЩЕСТВЕННОГО питания
Электротехника и электроника

реферат

Тема: Аккумуляторные батареи

Выполнил студентка 3 курса, Группа ЗТТ18-02БТ Ф.И.О. Сивочуб Е.В Дата «23» декабря 2020 г.	Принял: Худоногов С.А

Красноярск 2020

Оглавление

Аккумуляторные батареи 3

Виды и типы АКБ 3

Устройство 4

Физический смысл емкости аккумулятора 4

Внутреннее сопротивление аккумулятора 6

Саморазряд аккумулятора 6

Срок службы аккумулятора 8

Эффект памяти в аккумуляторах 8

Зарядка аккумуляторной батареи 9

Правила эксплуатации 10

Список используемой литературы: 11

1.https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/jelektropitanie/akkumuliatornye-batarei/ 11

2.http://electrokaprizam.net/content/43-akkumulyatornaya-batareya-kakie-akkumulyatory-byvayut-chto-takoe-emkost-akkumulyatora-i-drugie-ego-parametry 11

3.https://www.techno-rus.com/blog/klassifikatsiya-akkumulyatornykh-batarey.html 11

4.https://rza.org.ua/elteh/read/211--Rezhim-raboti-akkumulyatornih-batarey_211.html 11

5.https://www.energon.ru/support/publication/akkumulyatory_osnovnye_terminy_i_opredeleniya/ 11

Аккумуляторные батареи

АКБ или аккумуляторные батареи – это оборудование, которое состоит из нескольких аккумуляторов. Оно может накапливать, хранить и расходовать энергию. Благодаря обратимости химических процессов, происходящих внутри аккумулятора, такие устройства могут заряжаться и разряжаться многократно.

Сфера применения аккумуляторов весьма обширна. Они применяются в автомобилях и различной бытовой технике, например, в пультах ДУ и ноутбуках. Но также и в качестве резервных источников питания в медицинской сфере, производстве, космической отрасли, дата-центрах.

Основными характеристиками, которые используются для оценки аккумуляторов (аккумуляторных батарей) и их качества, являются: напряжение ячейки, напряжение аккумуляторной батареи, электрическая емкость, внутреннее сопротивление, ток саморазряда, для стартерных аккумуляторов – пусковой ток, химический состав и заявленный производителем срок службы

Виды и типы АКБ

Сегодня производят около 30 типов аккумуляторов. Такое большое количество обуславливается возможностью применять в качестве электродов и электролитов различные химические элементы. Именно от материала электрода и состава электролита зависят все характеристики аккумулятора.

Самые распространённые:

Свинцово-кислотные – применяются в троллейбусах, трамваях, воздушных судах, автомобилях, мотоциклах, электропогрузчиках, штабелерах, электротягачах, в системах аварийного электроснабжения, источниках бесперебойного питания (аккумулятор для ИБП)

Никель-кадмиевые (Ni-Cd) – применяются в строительных электроинструментах, троллейбусах, воздушных судах

Никель-металл-гидридные (Ni-MH) – в электромобилях

Литий-ионные (Li ion) - применяются в мобильных устройствах, строительных электроинструментах, в электромобилях

Литий-полимерные (Li pol) - в мобильных устройствах, электромобилях

Устройство

1. 
   О трицательный электрод
   
2. 
   Разделительный слой
   
3. 
   Положительные электроды
   
4. 
   Отрицательный контакт
   
5. 
   Предохранительный клапан
   
6. 
   Положительные электроды
   
7. 
   Положительный контакт
   
   

Аккумуляторные батареи состоят из нескольких банок аккумуляторов, соединенных либо параллельно, либо последовательно. Последовательное соединение применяют в целях увеличения напряжения, а параллельное для увеличения силы тока.

Каждый из отдельно взятого аккумулятора в АКБ состоит из двух электродов и электролита, помещенных в корпус из специального материала.

Электрод с отрицательным зарядом – анод, с положительным зарядом – катод. Анод содержит восстановитель, катод – окислитель. Внутри корпуса аккумулятора стоит разделительная пластина, которая не позволяет электродам замыкаться.

Электролит – водный раствор, в который погружены оба электрода.

При разрядке аккумулятора восстановитель анода начинает окисляться и выделяются электроны. Электроны затем попадают в электролит и оттуда движутся к катоду, при этом создавая разрядный ток. Попадая в катод электроны восстанавливают его окислитель. Простыми словами можно описать процесс так: электроны идут от отрицательного электрода к положительному и создают разрядный ток.

При зарядке аккумулятора электроды меняются своим химическим составом и происходит обратная реакция. Электроны здесь двигаются от положительного анода к отрицательному катоду.

Физический смысл емкости аккумулятора

Емкостью аккумулятора принято считать количество электричества равное 1 Кл (Кулон), при силе тока в 1 А в течение 1 с. Другими словами, если принять время рассчитываемое в часах, то один ампер-час равен 3600 Кл. Однако это так принимают, а не измеряют. В быту существует распространенное явление-заблуждение, что ёмкость аккумулятора измеряется в А*ч, это не совсем так, т. к. в 1 А*с=1 Кл или 1 А*ч=3600 Кл измеряется количество электричества или электрический заряд.

Согласно формуле электрический заряд вычисляется как

Q= I*t

Q -количество электричества или электрический заряд

I — сила тока

t — время протекания электрического тока.

Например, обозначение «12 В на 55 А*ч» означает, что аккумулятор выдаёт количество электричества 198 кКл (кило Кулон) по какому-либо контуру, при токе разряда 55 А за 1 ч (3600 с) до порогового напряжения 10,8 В. Расчёт показывает, что при токе разряда в 255 А аккумулятор разрядится за 12,9 минут. Как видно 55 А*ч — это не ёмкость (а электрическая ёмкость измеряется в Фарадах, 1 Ф= 1 Кл/В). Поэтому на аккумуляторе написано количество электричества Q, которое он выдаёт при определённом токе разряда и определённом времени его прохождения

К сожалению, все аккумуляторы имеют ограниченный ресурс работы из-за изменения химических свойств аккумулятора. На емкость и другие параметры аккумулятора влияют также условия эксплуатации, температура окружающей среды, параметры зарядного устройства и др.

Внутреннее сопротивление аккумулятора

Является еще одним очень важным параметром аккумулятора. Измеряется внутреннее сопротивление в миллиомах (мОм) и зависит от емкости элемента, числа элементов, электрохимической системы, а также возраста и условий эксплуатации аккумулятора. Измерить его можно специальным прибором. В процессе эксплуатации аккумулятора значение его внутреннего сопротивления увеличивается. Например, сопротивление, равное 500 мОм, говорит либо о почтенном возрасте аккумулятора, либо о его неправильной эксплуатации. Повышение внутреннего сопротивления приводит к сокращению времени работы приборов. Если аккумулятор обладает большим внутренним сопротивлением, то при резком увеличении потребляемого прибором тока напряжение на нем существенно падает (по закону Ома). При этом, если напряжение падает ниже определенного значения, прибор считает, что аккумулятор полностью разряжен, и отключается. Таким образом, аккумулятор с высоким внутренним сопротивлением не выдает в нагрузку всю запасенную им энергию, вследствие чего и сокращается время автономной работы приборов.

Саморазряд аккумулятора

Саморазряд — это потеря аккумулятором накопленного заряда после полной зарядки при отсутствии нагрузки. Саморазряд проявляется по-разному у разных типов аккумуляторов, но всегда максимален в первые часы после заряда, а с течением времени — замедляется, но не останавливается. Поэтому как правило, оценивается саморазряд за одни сутки и за один месяц после заряда.

Например для аккумуляторов построенных по технологии Ni-Cd считается допустимым не более 10 % саморазряда за первые 24 часа после проведения зарядки, а для аккумуляторов Ni-MH саморазряд будет немного меньше. У аккумуляторов Li-ion он пренебрежимо мал и значительно сильно заметен только в течение нескольких месяцев.

В свинцово-кислотных герметичных аккумуляторах саморазряд составляет около 40 % за 1 год хранения при температуре 20°С, 15 % — при температуре 5°С. В условиях повышенных температур хранения саморазряд может значительно вырасти: вот например батареи при температуре 40°С теряют ёмкость в 40 % всего за 4-5 месяцев.

Срок службы аккумулятора

Срок службы аккумулятора характеризуется количеством циклов заряда/разряда, которое он выдерживает в процессе эксплуатации без значительного ухудшения своих основных параметров: емкости, саморазряда и внутреннего сопротивления. Также срок службы определяется временем, прошедшим со дня изготовления, особенно для Li-Ion аккумуляторов. Считается, что аккумулятор исчерпал свой ресурс после уменьшения его емкости до 60% - 80% от номинального значения. Срок службы аккумулятора зависит от различных факторов: от его электрохимической системы, от методов заряда и глубины разряда, от условий эксплуатации и процедуры обслуживания.

Эффект памяти в аккумуляторах

Эффекта памяти — это обратимая потеря емкости аккумулятора, связанная с неблагоприятными условиями эксплуатации. Он развивается вследствие заряда не полностью разряженных аккумуляторов и свойственен только аккумуляторам, построенным с использованием никеля. Сильнее всего эффект памяти проявляется именно в никель-кадмиевых аккумуляторах. Дело в том, что в аккумуляторах на основе никеля рабочее вещество находится в виде мелких кристаллов, обеспечивая максимальную площадь соприкосновения с электролитом. С каждым циклом заряда/разряда рабочее вещество постепенно изменяет свою структуру, уменьшая при этом площадь активной поверхности. Как следствие, снижается напряжение и уменьшается емкость. При неблагоприятных условиях эксплуатации кристаллы укрупняются до размеров, в 150 раз превосходящих первоначальные. В некоторых случаях острые грани кристаллов прокалывают сепаратор, вызывая высокий саморазряд или короткое замыкание.

Зарядка аккумуляторной батареи

Для проверки заряда аккумулятора можно использовать ареометр или мультиметр. Плотность электролита, при полностью заряженном аккумуляторе составляет 1,28 гр/см3.

Плотность необходимо измерять в каждой банке, так как различие показаний в десятые доли, означает неисправную работу аккумулятора.

Для зарядки аккумуляторной батареи потребуется зарядное устройство, работающее по принципу образования постоянного тока из переменного.

На каждом зарядном устройстве имеется вариатор, позволяющий регулировать силу тока, напряжение, а также имеет информационное табло и сигнальные лампочки. К примеру, для заряда 12-вольтового аккумулятора, необходимо зарядное устройство выдающее 16 В.

Существует несколько способов подзарядки:

Подзарядка с использованием постоянного напряжения. В случае данного способа зарядки аккумулятора, наблюдается зависимость между напряжением заряда и уровнем заряда аккумулятора. Это считается одним из безопасных методов, не требующий постоянного контроля. При полной зарядке аккумулятора загорается индикаторная лампа, в этом случае оба напряжения равны 14,4 В.

Подзарядка с использованием постоянного тока. Требует постоянного присмотра, и регулировки силы тока в процессе всего времени подзарядки. К примеру при зарядке аккумуляторной батареи с силой тока в 60 А, необходимо 20 часов производить зарядку на 6 А, затем уменьшить силу тока зарядного устройства вдвое, и по достижении 15 А на аккумуляторе, оставить напряжение на 1,5 А.

В случае использования данного метода наблюдается большое выделение газа. Также существует комбинированный способ подзарядки аккумулятора, на котором основаны современные зарядные устройства. В этом случае подзарядка производится сначала постоянным током, а затем, постоянным напряжением.

Правила эксплуатации

С целью обеспечения безопасности и продления срока службы аккумуляторных батарей рекомендуется придерживаться следующих правил:

1. 
   Не хранить аккумуляторы в разряженном состоянии, поскольку это ведет к сульфатации электродов и снижению емкости.
   
2. 
   Не допускать создания цепей короткого замыкания между клеммами, так как электрический ток может расплавить контакты и нанести термический ожог.
   
3. 
   Подключать батарею к устройству необходимо в соответствии с ее полярностью. При неправильном подсоединении приборы могут выйти из строя.
   
4. 
   Запрещается вскрывать корпус аккумулятора. Воздействие расположенного внутри гелеобразного электролита на кожу может вызвать химический ожог.
   
5. 
   Утилизация отслужившей свой срок аккумуляторной батареи должна осуществляться в соответствии с установленными правилами для устройств, содержащих тяжелые металлы.
   

Список используемой литературы:

1. 
   https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/jelektropitanie/akkumuliatornye-batarei/
   
2. 
   http://electrokaprizam.net/content/43-akkumulyatornaya-batareya-kakie-akkumulyatory-byvayut-chto-takoe-emkost-akkumulyatora-i-drugie-ego-parametry
   
3. 
   https://www.techno-rus.com/blog/klassifikatsiya-akkumulyatornykh-batarey.html
   
4. 
   https://rza.org.ua/elteh/read/211--Rezhim-raboti-akkumulyatornih-batarey_211.html
   
5. 
   https://www.energon.ru/support/publication/akkumulyatory_osnovnye_terminy_i_opredeleniya/