|
Подбор элементов для аккумуляторной батареи
Методика селекции элементов
Отбор элементов следует производить по нескольким параметрам.
Давайте определим их (думаю, что небольшой "ликбез" здесь не помешает).
Электрическая емкость (С), параметр, определяющий способность аккумулятора "запасти", или "накопить" определенное количество электрической энергии. Электрическая емкость (С) выражается в ампер-часах (А/час) или в миллиампер-часах (мА/час), и показывает, какое время он способен отдавать в нагрузку ток определенной величины. Обычно величина емкости аккумулятора указывается при токе разряда (I раз), равном 1/10-1/5 численного значения собственной емкости. Это значит, что аккумулятор, паспортная емкость которого равна, допустим, С=1000 мА/час, сможет непрерывно отдавать в нагрузку ток 100 мА в течение 10 часов, или 200 мА в течение 5 часов (при больших величинах разрядного тока величина емкости снижается, и уже не будет равна 1000 мА/час).
Напряжение аккумулятора (или его ЭДС) - неоднозначный параметр, зависящий от его мгновенного внутреннего электрохимического состояния. Различают напряжение полностью заряженного аккумулятора (назовем его Uмах), рабочее напряжение (Uраб), и напряжение в конце цикла разряда (Uмин).
Это три основных параметра, описывающих внутреннее электрохимическое состояние аккумулятора. Выражаются они в вольтах.
Для стандартного NiCd аккумуляторов эти величины примерно равны:
Uмах = 1.4-1.45 В, Uраб=1.2-1.3 В, Uмин=1.0 В.
Последний параметр у акку разных типов и разных производителей может иметь значение до Uмин=0.6 В, и меньше.
Напряжение свежезаряженного аккумулятора при подключении нагрузки довольно быстро снижается от Uмах почти до Uраб, на этом уровне напряжение остается довольно стабильным в течение всего времени разряда, а при израсходовании всей запасенной в аккумуляторе энергии, напряжение начинает очень быстро падать до величины Uмин.
Далее мы будем использовать еще один параметр - ЭДС (электродвижущая сила) батареи. В электротехнике его принято обозначать буквой Е, но мы, для единообразия формул и простоты понимания, применим следующее обозначение: Uэдс.
Зарядный и разрядный ток показывают, при каких значениях этих параметров аккумулятор способен накопить и отдать нормированное количество электричества.
Как уже отмечено, для обычных (не силовых) аккумуляторов, номинальная величина Iраз близка к 1/10-1/5 С (в мА). Разумеется, аккумулятор способен отдать в нагрузку и существенно большие токи (до 1.0-2.0 С), но при этом его емкость будет меньше. Силовые аккумуляторы, предназначенные для питания ходовых двигателей, способны отдавать в нагрузку ток до 20 С, и больше.
Оптимальным зарядным током (Iзар) для обычного аккумулятора также считается Iзар=1/10 С. Время заряда при этом равно 14 часам ("лишние" 4 часа компенсируют довольно низкий электрохимический КПД NiCd аккумуляторов). При заряде меньшими токами время заряда пропорционально увеличивается, и при этом несколько возрастает величина С. Заряд подобных элементов повышенными токами (больше, чем Iзар=1/4 С, даже с соответствующим уменьшением времени заряда) не допускается, т.к. это может привести в к резкому увеличению давления газов внутри аккумулятора, и к его взрыву. Современные быстрозарядные ("рапидные") силовые аккумуляторы, за счет улучшенной технологии изготовления способны заряжаться повышенными токами (Iзар=>5 C) за гораздо меньшее время.
Внутреннее сопротивление (Rвн) аккумулятора характеризует величину электрических потерь на самом аккумуляторе в процессе разряда. Чем меньше Rвн, тем лучше аккумулятор, тем больший ток и энергию он способен отдать в нагрузку. Следует учитывать, что Rвн - величина динамическая, она может сильно изменяется в зависимости Iраз.
Сравнение и анализ перечисленных параметров отдельных элементов, позволят собрать аккумуляторную батарею, которая будет работать долго и надежно.
Все права на статьи принадлежат И.В. Карпунину (aka Glider).
|
