Як впливає щільність електроліту на ЕРС акумулятора. Електрорушійна сила акумулятора

Сторінка 2 з 26

1.3. Основні електричні характеристики акумуляторних батарей

Електрорушійна сила і напруга . Електрорушійної силою (ЕРС) називається різниця потенціалів позитивного і негативного електродів акумулятора при розімкнутому зовнішньому ланцюзі.
Величина ЕРС залежить, головним чином, від електроднихпотенціалів, т. Е. Від фізичних і хімічних властивостей речовин, з яких виготовлені пластини і електроліт, але не залежить від розмірів пластин акумулятора.
ЕРС кислотного акумулятора залежить також від щільності електроліту. Теоретично і практично встановлено, що ЕРС акумулятора з достатньою для практики точністю можна визначити за формулою
Е = 0,85 + g,
де g- щільність електроліту при 15 ° С, г / см 3 .
Для кислотних акумуляторів, в яких щільність електроліту коливається в межах від 1,12 до 1,29 г / см 3 , ЕРС змінюється відповідно від 1,97 до 2,14 В .
Виміряти ЕРС з абсолютною точністю майже неможливо. Однак для практичних цілей ЕРС приблизно і досить точно можна виміряти вольтметром, які мають високий внутрішній опір (не менше 1000 Ом на 1 В). При цьому через вольтметр буде проходити струм незначної величини.
Напругою акумулятора називається різниця потенціалів позитивних і негативних пластин при замкнутої зовнішньої ланцюга, в яку включений будь-якої споживач струму, т. Е. При проходженні струму через акумулятор. При цьому показання вольтметра при вимірюванні напруги завжди будуть менше, ніж при вимірі ЕРС, і ця різниця буде тим більше, чим більший струм проходить через акумулятор.
ЕРС і напруга залежать від ряду факторів. ЕРС змінюється від щільності і температури електроліту. Напруга в свою чергу залежить від ЕРС, величини розрядного струму (навантаження) і внутрішнього опору акумулятора.
Залежність ЕРС акумулятора від щільності електроліту (концентрації розчину Н2SО4) приведена нижче:

Щільність електроліту при 25 ° С,
г / см 3 .................................... 1,05 1,10 1,15 1 , 20 1,25 1,28 1,30
Н2SО4,% ............................. 7,44 14,72 21,68 27,68 33,8 37,4 39,7
ЕРС акумулятора, в .......... 1,906 1,960 2,005 2,048 2,095 2,125 2,144
З цієї залежності видно, що зі збільшенням концентрації сірчаної кислоти ЕРС також збільшується. Звідси, однак, не випливає, що для отримання більшої ЕРС можна надмірно збільшувати щільність електроліту. Встановлено, що стартерні акумуляторні батареї досить добре працюють тоді, коли щільність електроліту в них становить 1,27 - 1,29 г / см 3 .Крім того, електроліт щільністю 1,29 г / см 3 має найнижчу точку замерзання.
При зміні температури електроліту ЕРС акумулятора також змінюється. Так, зі зміною температури електроліту від + 20 ° С до -40 ° С ЕРС акумулятора знижується з 2,12 до 2,096 в. Значно більшою мірою зі зміною температури електроліту змінюється напруга, так як воно залежить не тільки від ЕРС, а й від внутрішнього опору акумулятора, яке з пониженням температури значно зростає.
Між ЕРС, напругою, внутрішнім опором і величиною розрядного струму існує наступна залежність:
U = Е-Ir,
де U -напруга;
Е- е. д. з. акумулятора;
I- величина розрядного струму;
r- внутрішній опір акумулятора.
З цієї формули видно, що при постійному значенні ЕРС, яка вимірюється при розімкнутому ланцюзі, напруга акумулятора падає у міру збільшення віддається в процесі розряду струму.
Внутрішній опір. Внутрішній опір акумулятора порівняно мало, але в тих випадках, коли акумуляторна батарея розряджається силою струму великої величини, наприклад, під час пуску двигуна стартером, внутрішній опір кожного акумулятора має дуже істотне значення.
Внутрішній опір складається з опору електроліту, сепараторів і пластин. Головною складовою є опір електроліту, яке змінюється зі зміною температури і концентрації сірчаної кислоти.
Залежність питомого опору електроліту щільністю 1,30 г / см 3 від температури показана нижче:

Температура, ° С Питомий опір електроліту Ом · см
+ 40 0,89
+ 25 1,28
+ 18 1,46
0 1,92
– 18 2,39
Як видно з наведених даних, з пониженням температури електроліту від + 40 ° С до -18 ° С питомий опір зростає в 2,7 рази. Найменше значення питомої опору має електроліт щільністю 1,223 г / см 3 при 15 ° С (30% -ний розчин Н2SО4 по вазі).
Другим що становить опору в акумуляторі є опір сепараторів. Воно залежить в основному від їх пористості. Сепаратори виготовляють з електроізолюючого матеріалу, пори якого заповнені електролітом, що і обумовлює електропровідність сепаратора.
У зв'язку з цим можна було б припустити, що зі зміною температури опір сепаратора буде змінюватися в тій же пропорції, що і опір електроліту, але це не зовсім так. Деякі види сепараторів, наприклад, сепаратори з микропористого ебоніту (мипора) не чутливі до зміни температури.
Третім фактором, що входять в загальну суму внутрішнього опору елемента, служить активна маса і решітки позитивних і негативних пластин.
Опір губчастого свинцю негативної пластини незначно відрізняється від опору матеріалу решітки, в той час як опір перекису свинцю позитивної пластини перевищує опір решітки в 10000 разів. На відміну від опору електроліту опір решітки зменшується з пониженням температури. Але з огляду на те, що опір електроліту в багато разів більше опору пластин, то зменшення їх опору з пониженням температури досить незначно компенсує загальне зниження опору електроліту.
На опір пластин впливає ступінь заряженноcті акумуляторної батареї. В процесі розряду опір пластин зростає, так як сірчанокислий свинець, що утворюється на позитивних і негативних пластинах, майже не проводить електричний струм.
У порівнянні з іншими типами акумуляторів кислотні акумуляторимають порівняно малий внутрішній опір, що і визначає їх широке застосування в якості стартерних батарей на автомобільному транспорті.
Ємність. Ємністю акумулятора називається кількість електрики, яке може віддати повністю заряджений акумулятор при заданому режимі розряду, температурі і кінцевому напрузі. Ємність вимірюють в ампер-годинах і визначають за формулою
C = Iptp,
де З- ємність, а · год ;
Ip- сила розрядного струму, а ;
tp- час розряду, ч .
Величина ємності акумуляторної батареї в основному визначається наступними факторами: режимом розряду (величиною розрядного струму), концентрацією електроліту і температурою. Акумулятори при форсованих режимах розряду віддають ємність менше, ніж при розряді більш тривалими режимами (незначною величиною струму).
Зниження ємності при форсованих режимах розряду відбувається з наступних причин.
В процесі розряду перетворення активної маси пластин сірчанокислий свинець відбувається не тільки на поверхні пластин, а й усередині них. Якщо розряд здійснюють струмом невеликої сили і повільно, то електроліт встигає проникати в глибокі шари активної маси, а вода, що утворюється в результаті реакції в порах, встигає змішатися з основною масою електроліту. При форсованих режимах розряду концентрація сірчаної кислоти в електроліті всередині пластин значно знижується, свіжий електроліт не встигає проникнути в глиб активної маси, реакція йде в основному на поверхні пластин, так як пори закупорюються і внутрілежащіе шари активної маси майже не беруть участі в реакції. При цьому в результаті значного збільшення внутрішнього опору акумулятора напруга на його затискачах різко падає.
Однак після того як акумулятор буде розряджений при форсованому режимі, після невеликої перерви його знову можна розряджати. Це служить наочним підтвердженням того, що зниження ємності в акумуляторі при розряді великою величиною сили струму відбувається в результаті НЕ повного використанняактивної маси пластин.
Крім величини розрядного струму, на ємність акумулятора значно впливає концентрація електроліту, яка визначає потенціал пластин, електричний опір електроліту і його в'язкість, яка впливає в свою чергу на здатність проникнення електроліту в глибокі шари активної маси пластин.
В процесі розряду щільність електроліту зменшується і в кінці розряду до активної масі пластин надходить недостатня кількістькислоти, в результаті чого напруга акумулятора падає і подальший його розряд стає неможливим. Чим більше різниця між концентраціями електроліту, що знаходиться поза пластин, і електроліту, що знаходиться в порах активної маси, тим інтенсивніше відбувається процес проникнення кислоти в пори пластин. В цьому відношенні застосування електроліту з більшою щільністю, здавалося б, повинно збільшити ємність. Але в дійсності надмірно велика щільність не веде до збільшення ємності, так як збільшення щільності електроліту неминуче призводить до підвищення в'язкості електроліту, в результаті чого процес проникнення електроліту в глибину активної маси пластин погіршується, і напруга на затискачах акумулятора падає.
Встановлено, що найбільшу ємність має акумуляторна батарея з щільністю електроліту 1,27 - 1,29 г / см 3.
Ємність акумуляторної батареї залежить також від температури. Зі зниженням температури ємність знижується, а з підвищенням збільшується. Це пояснюється тим, що зі зниженням температури збільшується в'язкість електроліту, в результаті чого він надходить до пластин в недостатній кількості.
Значення в'язкості електроліту щільністю 1,223 г / см 3 в залежності від температури наведені нижче:
Температура, ° С ............ +30 +25 +20 +10 0 - 10 - 20 - 30
Абсолютна в'язкість,
пз (пуаз) ....................... 1,596 1,784 2,006 2,600 3,520 4,950 7,490 12,200
Ємність позитивних і негативних пластин зі зміною температур змінюється не в однаковій мірі. Якщо при звичайній температурі ємність елемента лімітується позитивними пластинами, то при низьких температурах - негативними, так як при зниженні температури ємність негативної пластини зменшується в значно більшому ступені, ніж позитивною.
Останнім часом ємність акумуляторних батарей при низьких температурах вдалося значно підвищити за рахунок застосування більш тонких синтетичних сепараторів з високою пористістю (до 80%) і присадок, так званих розширювачів, до активної масі негативних пластин, які надають їй більшу пористість.
Крім режиму розряду, концентрації електроліту і температури ємність акумуляторної батареї залежить від терміну її служби, від терміну зберігання, протягом якого батарея не діяла, від наявності шкідливих домішок і т. Д. Ємність нової акумуляторної батареї, що надходить в експлуатацію, перший час (протягом гарантійного терміну служби) підвищується, так як відбувається формування пластин, після чого протягом певного періоду залишається незмінною і потім починає поступово падати. Втрата ємності акумуляторною батареєю в кінці терміну служби пояснюється зменшенням пористості негативних пластин і випаданням активної маси позитивних пластин.
Якщо заряджена батарея тривалий час не діяла, то при її розряді віддана ємність буде значно менше. Це пояснюється природним явищем саморазряда при бездіяльності батареї.

Якщо замкнути зовнішній ланцюг зарядженого акумулятора, з'явиться електричний струм. При цьому відбуваються такі реакції:

у негативної пластини

у позитивної пластини

де е -заряд електрона, рівний

На кожні дві молекули витрачається кислоти утворюються чотири молекули води, але в той же час витрачаються дві молекули води. Тому в підсумку має місце утворення тільки двох молекул води. Складаючи рівняння (27.1) і (27.2), отримуємо реакцію розряду в остаточному вигляді:

Рівняння (27.1) - (27.3) слід читати зліва направо.

При розряді акумулятора на пластинах обох полярностей утворюється сульфат свинцю. Сірчана кислота витрачається як у позитивних, так і у негативних пластин, при цьому у позитивних пластин витрата кислоти більше, ніж у негативних. У позитивних пластин утворюються дві молекули води. Концентрація електроліту при розряді акумулятора знижується, при цьому в більшій мірі вона знижується у позитивних пластин.

Якщо змінити напрямок струму через акумулятор, то напрям хімічної реакції зміниться на протилежне. Почнеться процес заряду акумулятора. Реакції заряду у негативній і позитивній пластин можуть бути представлені рівняннями (27.1) і (27.2), а сумарна реакція - рівнянням (27.3). Ці рівняння слід тепер читати справа наліво. При заряді сульфат свинцю у позитивної пластини відновлюється в перекис свинцю, у негативної пластини - в металевий свинець. При цьому утворюється сірчана кислота і концентрація електроліту підвищується.

Електрорушійна сила і напруга акумулятора залежать від безлічі факторів, з яких найважливішими є кислотність в електроліті, температура, струм і нею напрямок, ступінь зарядженості. Зв'язок між електрорушійної силою, напругою і струмом може бути запи-

сану наступним чином:

при розряді

де Е 0 - оборотна ЕРС; Eп - ЕРС поляризації; R - внутрішній опір акумулятора.

Оборотна ЕРС - це ЕРС ідеального акумулятора, в якому усунуті всі види втрат. В такому акумуляторі енергія, отримана при заряді, повністю повертається при розряді. Оборотна ЕРС залежить тільки від вмісту кислоти в електроліті і температури. Вона може бути визначена аналітично, виходячи з теплоти освіти реагуючих речовин.

Реальний акумулятор знаходиться в умовах, близьких до ідеальних, якщо струм нікчемно малий і тривалість його проходження також мала. Такі умови можна створити, якщо зрівноважити напругу акумулятора деяким зовнішнім напругою(Еталоном напруги) за допомогою чутливого потенціометра. Напруга, виміряний таким чином, називається напругою при розімкнутому ланцюзі. Воно близьке до оборотної ЕРС. У табл. 27.1 наведені значення цієї напруги, відповідні щільності електроліту від 1,100 до 1,300 (віднесені до температури 15 ° С) і температурі від 5 до 30 ° С.

Як видно з -таблиця, при щільності електроліту 1,200, звичайної для стаціонарних акумуляторів, і температурі 25 ° С напруга акумулятора при розімкнутого ланцюга одно 2,046 В. В процесі розряду щільність електроліту дещо знижується. Відповідне зниження напруги при розімкнутому ланцюзі становить всього кілька сотих часток вольта. Зміна напруги при розімкнутому ланцюзі, викликане зміною температури, мізерно мало і представляє скоріше теоретичний інтерес.

Якщо через акумулятор проходить деякий струм в напрямку заряду або розряду, напруга акумулятора змінюється внаслідок внутрішнього падіння напруги і зміни ЕРС, викликаного побічними хімічними та фізичними процесами у електродів і в електроліті. Зміна ЕРС акумулятора, викликане зазначеними незворотними процесами, називається поляризацією. Основними причинами поляризації в акумуляторі є зміна концентрації електроліту в порах активної маси пластин по відношенню до концентрації його в іншому обсязі і викликається цим зміна концентрації іонів свинцю. При розряді кислота витрачається, при заряді утворюється. Реакція відбувається в порах активної маси пластин, і приплив або видалення молекул і іонів кислоти відбувається через дифузію. Остання може мати місце тільки при наявності деякої різниці концентрацій електроліту в області електродів і в іншому обсязі, що встановлюється відповідно до струмом і температурою, яка визначає в'язкість електроліту. Зміна концентрації електроліту в порах активної маси викликає зміна концентрації іонів свинцю і ЕРС. При розряді внаслідок зниження концентрації електроліту в порах ЕРС зменшується, а при заряді внаслідок підвищення концентрації електроліту ЕРС підвищується.

Електрорушійна сила поляризації спрямована завжди назустріч току. Вона залежить від пористості пластин, струму і

температури. Сума оборотної ЕРС і ЕРС поляризації, т. Е. Е 0 ± Еп , являє собою ЕРС акумулятора під струмом або динамічну ЕРС. При розряді вона менше оборотної ЕРС, а при заряді - більше. Напруга акумулятора під струмом відрізняється від динамічної ЕРС тільки на значення внутрішнього падіння напруги, яке відносно мало. Отже, напруга акумулятора під струмом також залежить від струму і температури. Вплив останньої на напругу акумулятора при розряді і заряді значно більше, ніж при розімкнутому ланцюзі.

Якщо розімкнути ланцюг акумулятора при розряді, напруга його повільно збільшиться до напруги при розімкнутому ланцюзі внаслідок триваючої дифузії електроліту. Якщо розімкнути ланцюг акумулятора при заряді, напруга його повільно зменшиться до напруги при розімкнутому ланцюзі.

Нерівність концентрацій електроліту в області електродів і в іншому обсязі відрізняє роботу реального акумулятора від ідеального. При заряді акумулятор працює так, як якщо б він містив дуже розбавлений електроліт, а при заряді - дуже концентрований. Розведений електроліт весь час змішується з більш концентрованим, при цьому деяка кількість енергії виділяється у вигляді тепла, яке за умови рівності концентрацій могло б бути використано. Таким чином енергія, віддана акумулятором при розряді, менше енергії, отриманої при заряді. Втрата енергії відбувається внаслідок недосконалості хімічного процесу. Цей вид втрат є основним в акумуляторі.

Внутрішній опір акутора.Внутрішній опір складається з опорів каркаса пластин, активної маси, сепараторів і електроліту. Останнє становить більшу частину внутрішнього опору. Опір акумулятора збільшується при розряді і зменшується при заряді, що є наслідком зміни концентрації розчину і змісту суль-

фата в активній масі. Опір акумулятора невелика і помітно лише при великому розрядному струмі, коли внутрішнє падіння напруги досягає однієї або двох десятих часток вольта.

Саморозряд акумулятора.Саморозрядом називається безперервна втрата хімічної енергії, запасеної в акумуляторі, внаслідок побічних реакцій на пластинах обох полярностей, викликаних випадковими шкідливими домішками в використаних матеріалах або домішками, внесеними в електроліт в процесі експлуатації. Найбільше практичне значення має саморозряд, викликаний присутністю в електроліті різних з'єднань металів, більш електропозитивних, ніж свинець, наприклад міді, сурми і ін. Метали виділяються на негативних пластинах і утворюють зі свинцем пластин безліч короткозамкнених елементів. В результаті реакції утворюються свинцевий сульфат і водень, який виділяється на металі забруднення. Саморозряд може бути виявлений по легкому виділенню газу у негативних пластин.

На позитивних пластинах саморазряд відбувається також внаслідок звичайної реакції між свинцем основи, перекисом свинцю і електролітом, в результаті якої утворюється сульфат свинцю.

Саморозряд акумулятора відбувається завжди: як при розімкнутому ланцюзі, так і при розряді і заряді. Він залежить від температури і щільності електроліту (рис. 27.2), причому з підвищенням температури і щільності електроліту саморазряд збільшується (втрата заряду при температурі 25 ° С і щільності електроліту 1,28 прийнята за 100%). Втрата ємності нової батареї внаслідок саморозряду становить близько 0,3% на добу. З віком батареї саморазряд збільшується.

Ненормальна сульфатация пластин.Свинцевий сульфат утворюється на пластинах обох полярностей при кожному розряді, що видно з рівняння реакції розряду. Цей сульфат має

тонке кристалічну будову і зарядним струмом легко відновлюється в металевий свинець і перекис свинцю на пластинах відповідної полярності. Тому сульфатация в цьому сенсі - нормальне явище, що становить невід'ємну частину роботи акумулятора. Ненормальна сульфатация виникає, якщо акумулятори піддаються надмірному розряду, систематично недозаряжаются або залишаються в розрядженому стані і бездіяльності протягом тривалого часу, а також якщо вони працюють з надмірно високою щільністю електроліту і при високій температурі. У цих умовах тонкий кристалічний сульфат стає більш щільним, кристали ростуть, сильно розширюючи активну масу, і важко відновлюються при заряді внаслідок великого опору. Якщо батарея знаходиться в бездіяльності, утворення сульфату сприяють коливання температури. При підвищенні температура дрібні кристали сульфату розчиняються, а при подальшому її зниженні сульфат повільно викристалізовується і кристали зростають. В результаті коливань температури великі кристали утворюються за рахунок дрібних.

У сульфатованих пластин пори закупорені сульфатом, активний матеріал видавлюється з решіток та пластини часто жолобляться. Поверхня сульфатованих пластин стає жорсткою, шорсткою, і при розтиранні

матеріалу пластин між пальцями відчувається як би пісок. Темно-корич-невие позитивні пластини стано-вятся світліше, і на поверхні виступила-пают білі плями сульфату. Негативні пластини стають твердими, желовато-сірими. Ємність сульфатується-шнного акумулятора знижується.

Починається сульфатация може бути усунена тривалим зарядом лалим струмом. При сильній сульфатации необхідні особливі заходи для приведе-гаю пластин в нормальний стан.

ЕРС акумулятора (Електрорушійна сила)це різниця електродних потенціалів при відсутності зовнішньої ланцюга. Електродний потенціал складається з рівноважного електродного потенціалу. Він характеризує стан електрода в стані спокою, тобто відсутності електрохімічних процесів, і потенціалу поляризації, визначається як різниця потенціалів електрода при зарядці (розрядці) і при відсутності ланцюга.

Процес дифузії.

Завдяки процесу дифузії, вирівнюванню щільності електроліту в порожнині корпуса акумулятора і в порах активної маси пластин, електродний поляризація може зберігатися в акумуляторі при відключенні зовнішнього ланцюга.

Швидкість проходження дифузії безпосередньо залежить від температури електроліту, чим вище температура, тим швидше проходить процес і може сильно відрізнятися за часом, від двох годин до доби. Наявність двох складових електродного потенціалу при перехідних режимах призвело до поділу на рівноважну і не рівноважну ЕРС акумулятора.
на рівноважну ЕРС акумуляторавпливає зміст і концентрація іонів активних речовин в електроліті, а так само хімічні і фізичні властивості активних речовин. Головну роль у величині ЕРС грає щільність електроліту і практично не впливає на неї температура. Залежність ЕРС від щільності можна виразити формулою:

Де Е - ЕРС акумулятора (В)

Р - щільність електроліту приведена до температури 25 гр. С (г / см3) Ця формула істинна при робочої щільності електроліту в межах 1,05 - 1,30 г / см3. ЕРС не може характеризувати ступінь розрідженості акумулятора безпосередньо. Але якщо заміряти його на висновках і порівняти з розрахунковим по щільності, то можна, з часткою ймовірності, судити про стан пластин і ємності.
У стані спокою щільність електроліту в порах електродів і порожнини моноблока однакові і рівні ЕРС спокою. При підключенні споживачів або джерела заряду, змінюється поляризація пластин і концентрація електроліту в порах електродів. Це призводить до зміни ЕРС. При заряді значення ЕРС збільшується, а при розряді зменшується. Це пов'язано зі зміною щільності електроліту, який бере участь в електрохімічних процесах.

Призначення стартерних акумуляторних батарей
Теоретичні основи перетворення хімічної енергії в електричну
розряд акумулятора
заряд акумулятора
Витрата основних токообразующіх реагентів
Електрорушійна сила
внутрішній опір
Напруга при заряді і розряді
Ємність аккумулятору
Енергія і потужність акумулятора
саморозряд акумулятора

Призначення стартерних акумуляторних батарей

Основна функція батареї - надійний пуск двигуна. Інша функція - енергетичний буфер при працюючому двигуні. Адже поряд з традиційними видами споживачів, з'явилося безліч додаткових сервісних пристроїв, що поліпшують комфорт водія і безпеку руху. Батарея компенсує дефіцит енергії при русі по міському циклу з частими і тривалими зупинками, коли генератор не завжди може забезпечити віддачу потужності, необхідну для повного забезпечення всіх включених споживачів. Третя робоча функція - енергопостачання при вимкненому двигуні. Однак тривале використання електроприладів під час стоянки з непрацюючим двигуном (або двигуном, що працює на холостому ходу), призводить до глибокого розряду батареї і різкого зниження її стартерних характеристик.

Батарея призначена ще й для аварійного електроживлення. При відмові генератора, випрямляча, регулятора напруги або при обриві ременя генератора вона повинна забезпечити роботу всіх споживачів, необхідних для безпечного рухудо найближчої СТО.

Отже, стартерні акумуляторні батареї повинні відповідати таким основним вимогам:

Забезпечувати потрібний для роботи стартера розрядний струм, тобто володіти малим внутрішнім опором для мінімальних внутрішніх втрат напруги всередині батареї;

Забезпечувати необхідну кількість спроб пуску двигуна з встановленої тривалістю, тобто мати необхідний запас енергії розряду стартера;

Мати достатньо велику потужність і енергію при мінімально можливих розмірах і масі;

Володіти запасом енергії для живлення споживачів при непрацюючому двигуні або в аварійній ситуації (резервна ємність);

Зберігати необхідне для роботи стартера напруга при зниженні температури в заданих межах (струм холодної прокрутки);

Зберігати протягом тривалого часу працездатність при підвищеній (до 70 "С) температурі довкілля;

Приймати заряд для відновлення ємності, витраченої на пуск двигуна і харчування інших споживачів, від генератора при працюючому двигуні (прийом заряду);

Чи не вимагати спеціальної підготовки користувачів, обслуговування в процесі експлуатації;

Мати високу механічну міцність, відповідну умовам експлуатації;

Зберегти встановленими робочі характеристики тривалий час в процесі експлуатації (термін служби);

Володіти незначною саморазрядом;

Мати невисоку вартість.

Теоретичні основи перетворення хімічної енергії в електричну

Хімічним джерелом струму називається пристрій, в якому за рахунок протікання просторово розділених окислювально-відновних хімічних реакцій їх вільна енергія перетворюється в електричну. За характером роботи ці джерела діляться на дві групи:

Первинні хімічні джерела струму або гальванічні елементи;

Вторинні джерела або електричні акумулятори.

Первинні джерела допускають тільки одноразове використання, так як речовини, що утворюються при їх розряді, не можуть бути перетворені в вихідні активні матеріали. Повністю розряджений гальванічний елемент, як правило, до подальшої роботи непридатний - він є незворотнім джерелом енергії.

Вторинні хімічні джерела струму є оборотними джерелами енергії - після як завгодно глибокого розряду їх працездатність можна повністю відновити шляхом заряду. Для цього через вторинний джерело досить пропустити електричний струм в напрямку, протилежному тому, в якому він протікав при розряді. В процесі заряду утворилися при розряді речовини, перетворяться в початкові активні матеріали. Так відбувається багаторазове перетворення вільної енергії хімічного джерела струму в електричну енергію (розряд акумулятора) і зворотне перетворення електричної енергії в вільну енергію хімічного джерела струму (заряд акумулятора).

Проходження струму через електрохімічні системи пов'язано з відбуваються при цьому хімічними реакціями (перетвореннями). Тому між кількістю речовини, що вступив в електрохімічну реакцію і яка зазнала перетворень, і кількістю витраченого або вивільненого при цьому електрики існує залежність, яка була встановлена Майклом Фарадеєм.

Відповідно до першого закону Фарадея маса речовини, що вступив в електродний реакцію або отриманого в результаті її протікання, пропорційна кількості електрики, що пройшов через систему.

Згідно з другим законом Фарадея, при рівній кількості пройшов через систему електрики маси прореагировавших речовин відносяться між собою як їх хімічні еквіваленти.

На практиці електрохімічного зміни піддається меншу кількість речовини, ніж за законами Фарадея - при проходженні струму крім основних електрохімічних реакцій відбуваються ще й паралельні або вторинні (побічні), що змінюють масу продуктів, реакції. Для врахування впливу таких реакцій введено поняття виходу по току.

Вихід по току це та частина кількості електрики, що пройшов через систему, яка припадає на частку основний розглянутої електрохімічної реакції

розряд акумулятора

Активними речовинами зарядженого свинцевого акумулятора, Які беруть участь в токообразующем процесі, є:

На позитивному електроді - двоокис свинцю (темно-коричневого кольору);

На негативному електроді - губчастий свинець (сірого кольору);

Електроліт - водний розчин сірчаної кислоти.

Частина молекул кислоти у водному розчині завжди диссоциирована на позитивно заряджені іони водню і негативно заряджені сульфат-іони.

Свинець, який є активною масою негативного електрода, частково розчиняється в електроліті і окислюється в розчині з утворенням позитивних іонів. Вивільнені при цьому надлишкові електрони повідомляють електроду негативний заряд і починають рух по замкнутому ділянці зовнішньої ланцюга до позитивного електрода.

Позитивно заряджені іони свинцю вступають в реакцію з негативно зарядженими сульфат-іонами, з утворенням сульфату свинцю, який має незначну розчинність і тому осідає на поверхні негативного електрода. В процесі розряду акумулятора активна маса негативних пластин перетворюється з губчатого свинцю в сірчанокислий свинець зі зміною сірого кольору на світло-сірий.

Двоокис свинцю позитивного електрода розчиняється в електроліті в значно меншій кількості, ніж свинець негативного електрода. При взаємодії з водою дисоціює (розпадається в розчині на заряджені частинки - іони), утворюючи іони чотирьохвалентного свинцю і іони гідроксилу.

Іони повідомляють електроду позитивний потенціал і, приєднуючи електрони, які прийшли по зовнішньому ланцюзі від негативного електрода, відновлюються до іонів двовалентного свинцю

Іони взаємодіють з іонами, утворюючи сірчанокислий свинець, який за вказаною вище причини також осідає на поверхні позитивного електрода, як це мало місце на негативному. Активна маса позитивного електрода в міру розряду перетвориться з двоокису свинцю в сульфат свинцю зі зміною її кольору з темно-коричневого в світло-коричневий.

В результаті розряду акумулятора активні матеріали і позитивного, і негативного електродів перетворюються в сульфат свинцю. При цьому на освіту сульфату свинцю витрачається сірчана кислота і утворюється вода з звільнилися іонів, що призводить до зниження щільності електроліту при розряді.

заряд акумулятора

У електроліті у обох електродів присутні в невеликих кількостях іони сульфату свинцю і води. Під впливом напруги джерела постійного струму, в ланцюг якого включений заряджається акумулятор, у зовнішній ланцюга встановлюється спрямований рух електронів до негативного висновку акумулятора.

Двовалентні іони свинцю у негативного електрода нейтралізуються (відновлюються) надійшли двома електронами, перетворюючи активну масу негативних пластин в металевий губчастий свинець. Решта вільними іони утворюють сірчану кислоту

У позитивного електрода під дією зарядного струму двовалентні іони свинцю віддають два електрона, окислюючись в чотирьохвалентного. Останні, з'єднуючись через проміжні реакції з двома іонами кисню, утворюють двоокис свинцю, яка виділяється на електроді. Іони і так само, як і у негативного електрода, утворюють сірчану кислоту, в результаті чого при заряді зростає щільність електроліту.

Коли процеси перетворення речовин в активних масах позитивного і негативного електродів закінчені, щільність електроліту перестає змінюватися, що служить ознакою закінчення заряду акумулятора. При подальшому продовженні заряду відбувається так званий вторинний процес - електролітичне розкладання води на кисень і водень. Виділяючись з електроліту у вигляді бульбашок газу, вони створюють ефект його інтенсивного кипіння, що також є ознакою закінчення процесу заряду.

Витрата основних токообразующіх реагентів

Для отримання ємності в один ампер-годину при розряді акумулятора необхідно, щоб в реакцііпріняло участь:

4,463 г двоокису свинцю

3,886 г губчастого свинцю

3,660 г сірчаної кислоти

Сумарний теоретичний витрата матеріалів для отримання 1 А-ч (питома витрата матеріалів) електрики складе 11,989 г / А-ч, а теоретична питома ємність - 83,41 А-ч / кг.

При величині номінального напруги акумулятора 2 В теоретичний питома витрата матеріалів на одиницю енергії дорівнює 5,995 г / Втч, а питома енергія акумулятора складе 166,82 Втч / кг.

Однак на практиці неможливо домогтися повного використання активних матеріалів, які беруть участь в токообразующем процесі. Приблизно половина поверхні активної маси недоступна для електроліту, так як служить основою для побудови об'ємного пористого каркаса, що забезпечує механічну міцність матеріалу. Тому реальний коефіцієнт використання активних мас позитивного електрода становить 45-55%, а негативного 50-65%. Крім того, в якості електроліту використовується 35-38% -ний розчин сірчаної кислоти. Тому величина реального питомої витрати матеріалів значно вище, а реальні значення питомої ємності і питомої енергії значно нижче, ніж теоретичні.

Електрорушійна сила

Електрорушійної силою (ЕРС) акумулятора Е називають різницю його електроднихпотенціалів, виміряну при розімкнутому зовнішньому ланцюзі.

ЕРС батареї, що складається з n послідовно з'єднаних акумуляторів.

Слід розрізняти рівноважну ЕРС акумулятора і нерівноважну ЕРС акумулятора протягом часу від розмикання ланцюга до встановлення рівноважного стану (період протікання перехідного процесу).

ЕРС вимірюють високоомним вольтметром (внутрішній опір не менше 300 Ом / В). Для цього вольтметр приєднують до висновків акумулятора або батареї. При цьому через акумулятор (батарею) не повинен протікати зарядний або розрядний струм.

Рівноважна ЕРС свинцевого акумулятора, як і будь-якого хімічного джерела струму, залежить від хімічних і фізичних властивостей речовин, які беруть участь в токообразующем процесі, і абсолютно не залежить від розмірів і форми електродів, а також від кількості активних мас і електроліту. Разом з тим в свинцевому акумуляторі електроліт бере безпосередню участь в токообразующем процесі на акумуляторних електродах і змінює свою щільність залежно від ступеня зарядженості акумуляторів. Тому рівноважна ЕРС, яка в свою чергу є функцією щільності

Зміна ЕРС акумулятора від температури досить мало і при експлуатації їм можна знехтувати.

внутрішній опір

Опір, який чиниться акумулятором протікає всередині нього току (зарядного або разрядному), прийнято називати внутрішнім опором акумулятора.

Опір активних матеріалів позитивного і негативного електродів, а також опір електроліту змінюються в залежності від ступеня зарядженості акумулятора. Крім того, опір електроліту вельми істотно залежить від температури.

Тому омічний опір також залежить від ступеня зарядженості батареї і температури електроліту.

Опір поляризації залежить від сили розрядного (зарядного) струму і температури і не підкоряється закону Ома.

Внутрішній опір одного акумулятора і навіть акумуляторної батареї, що складається з декількох послідовно з'єднаних акумуляторів, незначно і становить в зарядженому стані всього кілька тисячних часток Ома. Однак в процесі розряду воно істотно змінюється.

Електрична провідність активних мас зменшується для позитивного електрода приблизно в 20 разів, а для негативного - в 10 разів. Електропровідність електроліту також змінюється в залежності від його щільності. При збільшенні щільності електроліту від 1,00 до 1,70 г / см3 його електропровідність спочатку зростає до його максимального значення, а потім знову зменшується.

У міру розряду акумулятора щільність електроліту знижується від 1,28 г / см3 до 1,09 г / см3, що призводить до зниження його електропровідності майже в 2,5 рази. В результаті омічний опір акумулятора в міру розряду збільшується. В розрядженому стані опір досягає значення, більш ніж в 2 рази перевищує його величину в зарядженому стані.

Крім стану зарядженості істотний вплив на опір акумуляторів надає температура. Зі зниженням температури питомий опір електроліту зростає і при температурі -40 ° С стає приблизно в 8 разів більше, ніж при +30 ° С. Опір сепараторів також різко зростає з пониженням температури і в тому ж інтервалі температури збільшується майже в 4 рази. Це є визначальним фактором збільшення внутрішнього опору акумуляторів при низьких температурах.

Напруга при заряді і розряді

Різниця потенціалів на полюсних висновках акумулятора (батареї) в процесі заряду або розряду при наявності струму в зовнішньому ланцюзі прийнято називати напругою акумулятора (батареї). Наявність внутрішнього опору акумулятора призводить до того, що його напруга при розряді завжди менше ЕРС, а при заряді - завжди більше ЕРС.

При заряді акумулятора напруга на його висновках має бути більше його ЕРС на суму внутрішніх втрат.

На початку заряду відбувається стрибок напруги на величину омических втрат всередині акумулятора, а потім різке підвищення напруги за рахунок потенціалу поляризації, викликане в основному швидким збільшенням щільності електроліту в порах активної маси. Далі відбувається повільне зростання напруги, обумовлений головним чином зростанням ЕРС акумулятора внаслідок збільшення щільності електроліту.

Після того, як основна кількість сульфату свинцю перетворюється в РЬО2 і РЬ, витрати енергії все в більшій мірі викликають розкладання води (електроліз) Надмірна кількість іонів водню і кисню, що з'являється в електроліті, ще більше збільшує різницю потенціалів різнойменних електродів. Це призводить до швидкого зростання зарядного напруги, що викликає прискорення процесу розкладання води. Утворені при цьому іони водню і кисню не вступають у взаємодію з активними матеріалами. Вони рекомбинируют в нейтральні молекули і виділяються з електроліту у вигляді бульбашок газу (на позитивних пластинах виділяється кисень, на негативному - водень), викликаючи "кипіння" електроліту.

Якщо продовжити процес заряду, можна побачити, що зростання щільності електроліту і зарядного напруги практично припиняється, так як вже майже весь сульфат свинцю прореагував, і вся що підводиться до акумулятора енергія тепер витрачається лише на протікання побічної процесу - електролітичне розкладання води. Цим пояснюється і сталість зарядного напруги, яке служить одним з ознак закінчення зарядного процесу.

Після припинення заряду, тобто відключення зовнішнього джерела, Напруга на висновках акумулятора різко знижується до значення його нерівноважної ЕРС, або на величину омических внутрішніх втрат. Потім відбувається поступове зниження ЕРС (внаслідок зменшення щільності електроліту в порах активної маси), яке триває до повного вирівнювання концентрації електроліту в обсязі акумулятора і порах активної маси, що відповідає встановленню рівноважної ЕРС.

При розряді акумулятора напруга на його висновках менше ЕРС на величину внутрішнього падіння напруги.

На початку розряду напруга акумулятора різко падає на величину омических втрат і поляризації, обумовленої зниженням концентрації електроліту в порах активної маси, тобто концентраційної поляризації. Далі при сталому (стаціонарному) процесі розряду відбувається зниження щільності електроліту в обсязі акумулятора, що обумовлює поступове зниження розрядної напруги. Одночасно відбувається зміна співвідношення змісту сульфату свинцю в активній масі, що також викликає підвищення омических втрат. При цьому частки сульфату свинцю (має приблизно втричі більший обсяг порівняно з частинками свинцю і його двоокису, з яких вони утворилися) закривають пори активної маси, чим перешкоджають проходженню електроліту в глибину електродів.

Це викликає посилення концентраційної поляризації, що приводить до більш швидкого зниження розрядної напруги.

При припинення розряду напруга на висновках акумулятора швидко підвищується на величину омических втрат, досягаючи значення нерівноважної ЕРС. Подальша зміна ЕРС внаслідок вирівнювання концентрації електроліту в порах активних мас і в обсязі акумулятора призводить до поступового встановлення значення рівноважної ЕРС.

Напруга акумулятора при його розряді визначається в основному температурою електроліту і силою розрядного струму. Як сказано вище, опір свинцевого акумулятора (батареї) незначно і в зарядженому стані становить всього кілька Міллі. Однак при токах розряду стартера, сила яких в 4-7 разів перевищує значення номінальної ємності, внутрішнє падіння напруги істотно впливає на розрядну напругу. Збільшення омических втрат з пониженням температури пов'язано з ростом опору електроліту. Крім того, різко зростає в'язкість електроліту, що ускладнює процес дифузії його в пори активної маси і підвищує концентраційну поляризацію (тобто збільшує втрати напруги усередині акумулятора за рахунок зниження концентрації електроліту в порах електродів).

При струмі понад 60 А залежність напруги розряду від сили струму є практично лінійною при всіх температурах.

Середнє значення напруги акумулятора при заряді і розряді визначають як середнє арифметичне значень напруги, виміряних через рівні проміжки часу.

Ємність аккумулятору

Ємність акумулятора - це кількість електрики, отримане від акумулятора при його розряді до встановленого кінцевого напруги. У практичних розрахунках ємність акумулятора прийнято виражати в ампер-годинах (Аг). Розрядну ємність можна обчислити, помноживши силу розрядного струму на тривалість розряду.

Разрядная ємність, на яку розрахований акумулятор і яка вказується виробником, називається номінальною ємністю.

Крім неї, важливим показником є також ємність, що повідомляється батареї при заряді.

Разрядная ємність залежить від цілого ряду конструктивних і технологічних параметрів акумулятора, а також умов його експлуатації. Найбільш істотними конструктивними параметрами є кількість активної маси і електроліту, товщина і геометричні розміри акумуляторних електродів. Основними технологічними параметрами, що впливають на ємність акумулятора, є рецептура активних матеріалів і їх пористість. Експлуатаційні параметри - температура електроліту і сила розрядного струму - також роблять значний вплив на розрядну ємність. Узагальненим показником, що характеризує ефективність роботи акумулятора, є коефіцієнт використання активних матеріалів.

Для отримання ємності в 1 А-ч, як зазначалося вище, теоретично необхідно 4,463 г двоокису свинцю, 3,886 г губчастого свинцю і 3,66 г сірчаної кислоти. Теоретичний питома витрата активних мас електродів становить 8,32 г / Ач. У реальних акумуляторах питома витрата активних матеріалів при 20-годинному режимі розряду і температурі електроліту 25 ° С становить від 15,0 до 18,5 г / А-ч, що відповідає коефіцієнту використання активних мас 45-55%. Отже, практичний витрата активної маси перевищує теоретичні величини в 2 і більше разів.

На ступінь використання активної маси, а отже, і на величину розрядної ємності впливають такі основні фактори.

Пористість активної маси. Зі збільшенням пористості покращуються умови дифузії електроліту в глибину активної маси електрода і збільшується справжня поверхню, на якій протікає токообразующая реакція. З ростом пористості збільшується розрядна ємність. Величина пористості залежить від розмірів частинок свинцевого порошку і рецептури приготування активних мас, а також від застосовуваних добавок. Причому підвищення пористості призводить до зменшення довговічності внаслідок прискорення процесу деструкції високопористих активних мас. Тому величина пористості вибирається виробниками з урахуванням не тільки високих ємнісних характеристик, але і забезпечення необхідної довговічності батареї в експлуатації. В даний час оптимальної вважається пористість в межах 46-60%, в залежності від призначення батареї.

Товщина електродів. Зі зменшенням товщини знижується нерівномірність навантаженості зовнішніх і внутрішніх шарів активної маси електрода, що сприяє збільшенню розрядної ємності. У більш товстих електродів внутрішні шари активної маси використовуються досить незначно, особливо при розряді великими струмами. Тому з ростом розрядного струму відмінності в ємності акумуляторів, що мають електроди різної товщини, різко зменшуються.

Пористість і раціональність конструкції матеріалу сепаратора. З ростом пористості сепаратора і висоти його ребер збільшується запас електроліту в міжелектродному зазорі і поліпшуються умови його дифузії.

Щільність електроліту. Впливає на ємність акумулятора, і термін його служби. При підвищенні щільності електроліту ємність позитивних електродів збільшується, а ємність негативних, особливо при мінусовій температурі, знижується внаслідок прискорення пасивації поверхні електрода. Підвищена щільність також негативно позначається на терміні служби акумулятора внаслідок прискорення корозійних процесів на позитивних пластинах. Тому оптимальна щільність електроліту встановлюється виходячи з сукупності вимог і умов, в яких експлуатується батарея. Так, наприклад, для стартерних батарей, що працюють в помірному кліматі, рекомендована робоча щільність електроліту 1,26-1,28 г / см3, а для районів з жарким (тропічним) кліматом 1,22-1,24 г / см3.

Сила розрядного струму, яким акумулятор повинен безперервно розряджатися протягом заданого часу (характеризує режим розряду). Режими розряду умовно поділяють на тривалі і короткі. При тривалих режимах розряд відбувається малими струмами протягом декількох годин. Наприклад, 5-, 10- і 20-годинний розряди. При коротких або стартерних розрядах сила струму в кілька разів більше номінальної ємності акумулятора, а розряд триває кілька хвилин або секунд. При збільшенні розрядного струму швидкість розряду поверхневих шарів активної маси зростає більшою мірою, ніж глибинних. В результаті зростання сірчанокислого свинцю в гирлах пір відбувається швидше, ніж в глибині, і пора закупорюється сульфатом раніше, ніж встигає прореагувати її внутрішня поверхня. Внаслідок припинення дифузії електроліту всередину пори реакція в ній припиняється. Таким чином, чим більше розрядний струм, тим менше ємність акумулятора, а отже, і коефіцієнт використання активної маси.

Для оцінки пускових якостей батарей їх ємність характеризується також кількістю переривчастих стартерних розрядів (наприклад, тривалістю 10-15 с з перервами між ними по 60 с). Ємність, яку віддає батарея при переривчастих розрядах, перевищує ємність при безперервному розряді тим же струмом, особливо при стартерном режимі розряду.

В даний час в міжнародній практиці оцінки ємнісних характеристик акумуляторів застосовується поняття "резервна" ємність. Вона характеризує час розряду батареї (в хвилинах) при силі розрядного струму 25 А незалежно від номінальної ємності батареї. На розсуд виробника допускається встановлювати величину номінальної ємності при 20-годинному режимі розряду в ампер-годинах або по резервної ємності в хвилинах.

Температура електроліту. З її зниженням розрядна ємність акумуляторів зменшується. Причина цього - підвищення в'язкості електроліту і його електричного опору, що уповільнює швидкість дифузії електроліту в пори активної маси. Крім того, з пониженням температури прискорюються процеси пасивації негативного електрода.

температурний коефіцієнтємності а показує зміну ємності у відсотках при зміні температури на 1 ° С.

При випробуваннях порівнюють розрядну ємність, отриману при тривалому режимі розряду з величиною номінальної ємності, яка визначається при температурі електроліту 25 ° С.

Температура електроліту при визначенні ємності на тривалому режимі розряду відповідно до вимог стандартів повинна знаходитися в межах від +18 ° С до +27 ° С.

Параметри стартерного розряду оцінюють тривалістю розряду в хвилинах і напругою на початку розряду. Ці параметри визначаються на першому циклі при +25 ° С (перевірка для сухозаряженной батарей) і на наступних циклах при температурах -18 ° С або -30 ° С.

Ступінь зарядженості. Зі збільшенням ступеня зарядженості при інших рівних умовах ємність збільшується і досягає свого максимального значення при повному заряді батарей. Це обумовлено тим, що при неповному заряді кількість активних матеріалів на обох електродах, а також щільність електроліту не досягають своїх максимальних значень.

Енергія і потужність акумулятора

Збільшують споживання електроенергії W виражається в Ватт-годинах і визначається твором його розрядної (зарядної) ємності на середнє розрядне (зарядний) напруга.

Так як зі зміною температури і режиму розряду змінюються ємність акумулятора і його розрядна напруга, то при зниженні температури і збільшенні розрядного струму збільшують споживання електроенергії зменшується ще значніше, ніж його ємність.

Коли ми порівнюємо між собою хімічних джерел струму, що розрізняються по місткості, конструкції і навіть по електрохімічної системі, а також при визначенні напрямків їх удосконалення користуються показником питомої енергії, - енергії, віднесеної до одиниці маси акумулятора або його обсягу. Для сучасних свинцевих стартерних необслуговуваних батарей питома енергія при 20-годинному режимі розряду становить 40-47 Вт год / кг.

Кількість енергії, що віддається акумулятором в одиницю часу, називається його потужністю. Її можна визначити як добуток величини розрядного струму на середню розрядна напруга.

саморозряд акумулятора

Саморозрядом називають зниження ємності акумуляторів при розімкнутому зовнішньому ланцюзі, тобто при бездіяльності. Це явище викликане окислювально-відновними процесами, мимовільно протікають як на негативному, так і на позитивному електродах.

Саморазряду особливо схильний до анод внаслідок самовільного розчинення свинцю (негативної активної маси) в розчині сірчаної кислоти.

Саморозряд негативного електрода супроводжується виділенням газоподібного водню. Швидкість самовільного розчинення свинцю істотно зростає з підвищенням концентрації електроліту. Підвищення щільності електроліту з 1,27 до 1,32 г / см3 призводить до зростання швидкості саморозряду негативного електрода на 40%.

Наявність домішок різних металів на поверхні негативного електрода робить досить значний вплив (каталітичне) на збільшення швидкості саморозчинення свинцю (внаслідок зниження перенапруги виділення водню). Практично всі метали, що зустрічаються у вигляді домішок в акумуляторному сировину, електроліті і сепараторах, або вводяться в вигляді спеціальних добавок, сприяють підвищенню саморазряда. Потрапляючи на поверхню негативного електрода, вони полегшують умови виділення водню.

Частина домішок (солі металів зі змінною валентністю) діють як переносники зарядів з одного електрода на інший. В цьому випадку іони металів відновлюються на негативному електроді і окислюються на позитивному (такий механізм саморазряда приписують іонів заліза).

Саморозряд позитивного активного матеріалу обумовлений протіканням реакції.

2РЬО2 + 2H2SO4 -> PbSCU + 2H2O + О2 Т.

Швидкість цієї реакції також зростає з ростом концентрації електроліту.

Так як реакція протікає з виділенням кисню, то швидкість її в значній мірі визначається кисневим перенапруженням. Тому добавки, що знижують потенціал виділення кисню (наприклад, сурма, кобальт, срібло), сприятимуть зростанню швидкості реакції саморозчинення двоокису свинцю. Швидкість саморозряду позитивного активного матеріалу в кілька разів нижче швидкості саморозряду негативного активного матеріалу.

Іншою причиною саморазряда позитивного електрода є різниця потенціалів матеріалу струмовідводу і активної маси цього електрода. Виникає внаслідок цієї різниці потенціалів гальванічний мікроелемент перетворює при протіканні струму свинець струмовідводу і двоокис свинцю позитивної активної маси в сульфат свинцю.

Саморозряд може виникати також, коли акумулятор зовні забруднений або залитий електролітом, водою або іншими рідинами, які створюють можливість розряду через електропровідних плівку, що знаходиться між полюсними виводами акумулятора або його перемичками. Цей вид саморазряда не відрізняється від звичайного розряду дуже малими струмами при замкнутої зовнішньої ланцюга і легко усунемо. Для цього необхідно утримувати поверхню батарей в чистоті.

Саморозряд батарей в значній мірі залежить від температури електроліту. Зі зниженням температури саморазряд зменшується. При температурі нижче 0 ° С у нових батарей він практично припиняється. Тому зберігання батарей рекомендується в зарядженому стані при низьких температурах (до -30 ° С).

В процесі експлуатації саморазряд не залишається постійним і різко посилюється до кінця терміну служби.

Зниження саморазряда можливо за рахунок підвищення перенапруги виділень кисню і водню на акумуляторних електродах.

Для цього необхідно, по-перше, використовувати максимально чисті матеріали для виробництва акумуляторів, зменшувати кількісний вміст легуючих елементів в акумуляторних сплавах, використовувати тільки

чисту сірчану кислоту і дистильовану (або близьку до неї по чистоті при інших методах очищення) воду для приготування всіх електролітів, як при виробництві, так і при експлуатації. Наприклад, завдяки зниженню вмісту сурми в сплаві токо-відводів з 5% до 2% і використанню дистильованої води для всіх технологічних електролітів, середньодобовий саморазряд знижується в 4 рази. Заміна сурми на кальцій дозволяє ще більше знизити швидкість саморозряду.

Зниженню саморазряда можуть також сприяти добавки органічних речовин - інгібіторів саморозряду.

Застосування загальної кришки і прихованих межелементних з'єднань в значній мірі знижує швидкість саморозряду від струмів витоку, так як значно знижується ймовірність гальванічного зв'язку між далеко відстоять полюсними виводами.

Іноді саморазрядом називають швидку втрату ємності внаслідок короткого замикання всередині акумулятора. Таке явище пояснюється прямим розрядом через струмопровідні містки, що утворилися між різнойменними електродами.

Застосування сепараторів-конвертів в необслуговуваних акумуляторах

виключає можливість утворення коротких замикань між різнойменними електродами в процесі експлуатації. Однак така ймовірність залишається внаслідок можливих збоїв в роботі обладнання при масовому виробництві. Зазвичай такий дефект виявляється в перші місяці експлуатації та батарея підлягає заміні по гарантії.

Зазвичай ступінь саморозряду виражають у відсотках втрати ємності за встановлений період часу.

Діючими в цей час стандартами саморазряд характеризується також напругою стартерного розряду при -18 ° С після випробування: бездіяльності протягом 21 діб при температурі +40 ° С.

переглядів 6 817 Google+

ЕРС акумулятора (Електрорушійна сила) це різниця електродних потенціалів при відсутності зовнішньої ланцюга. Електродний потенціал складається з рівноважного електродного потенціалу. Він характеризує стан електрода в стані спокою, тобто відсутності електрохімічних процесів, і потенціалу поляризації, визначається як різниця потенціалів електрода при зарядці (розрядці) і при відсутності ланцюга.

Процес дифузії.

Швидкість проходження дифузії безпосередньо залежить від температури електроліту, чим вище температура, тим швидше проходить процес і може сильно відрізнятися за часом, від двох годин до доби. Наявність двох складових електродного потенціалу при перехідних режимах призвело до поділу на рівноважну і не рівноважну ЕРС аккумулятора.На рівноважну ЕРС акумулятора впливає зміст і концентрація іонів активних речовин в електроліті, а так само хімічні і фізичні властивості активних речовин. Головну роль у величині ЕРС грає щільність електроліту і практично не впливає на неї температура. Залежність ЕРС від щільності можна виразити формулою:

Е = 0,84 + р Де Е - ЕРС акумулятора (В) Р - щільність електроліту приведена до температури 25 гр. С (г / см3) Ця формула істинна при робочої щільності електроліту в межах 1,05 - 1,30 г / см3. ЕРС не може характеризувати ступінь розрідженості акумулятора безпосередньо. Але якщо заміряти його на висновках і порівняти з розрахунковим по щільності, то можна, з часткою ймовірності, судити про стан пластин і ємності. У стані спокою щільність електроліту в порах електродів і порожнини моноблока однакові і рівні ЕРС спокою. При підключенні споживачів або джерела заряду, змінюється поляризація пластин і концентрація електроліту в порах електродів. Це призводить до зміни ЕРС. При заряді значення ЕРС збільшується, а при розряді зменшується. Це пов'язано зі зміною щільності електроліту, який бере участь в електрохімічних процесах.

ЕРС акумулятора не дорівнює напрузі акумулятора яке залежить від наявності або відсутності навантаження на його клемах.

«Якщо Ви помітили помилку в тексті, будь ласка, перейдіть місце мишкою і натисніть CТRL + ENTER»

admin 25/07/2011 "Якщо стаття була Вам корисна, поділіться посиланням на неї в соцмережах"

Avtolektron.ru

Електрорушійна сила акумулятора

Чи можна по ЕРС точно судити про ступінь зарядженості акумулятора?

Електрорушійної силою (ЕРС) акумулятора називається різниця його електроднихпотенціалів, виміряна при розімкнутому зовнішньому ланцюзі:

Е = φ + - φ-

де φ + і φ- - відповідно потенціали позитивного і негативного електродів при розімкнутому зовнішньому ланцюзі.

ЕРС батареї, що складається з n послідовно з'єднаних акумуляторів:

У свою чергу, електродний потенціал при розімкнутому ланцюзі в загальному випадку складається з рівноважного електродного потенціалу, що характеризує рівноважний (стаціонарне) стан електрода (при відсутності перехідних процесів в електрохімічній системі), і потенціалу поляризації.

Цей потенціал в загальному випадку визначається як різниця між потенціалом електрода при розряді або заряді і його потенціалом в рівноважному стані без струму. Однак слід зазначити, що стан акумулятора відразу після виключення зарядного або розрядного струму не є рівноважним внаслідок відмінності концентрації електроліту в порах електродів і міжелектродному просторі. Тому електродний поляризація зберігається в акумуляторі досить тривалий час і після відключення зарядного або розрядного струму і характеризує в цьому випадку відхилення електродного потенціалу від рівноважного значення за рахунок перехідного процесу, тобто в основному внаслідок дифузійного вирівнювання концентрації електроліту в акумуляторі від моменту розмикання зовнішньої ланцюга до встановлення рівноважного стаціонарного стану в акумуляторі.

Хімічна активність реагентів, зібраних в електрохімічну систему акумулятора, і, отже, зміна ЕРС акумулятора досить незначно залежить від температури. При зміні температури від -30 ° С до + 50 ° С (в робочому діапазоні для АКБ) електрорушійна сила кожного акумулятора в батареї змінюється всього на 0,04 В і при експлуатації акумуляторів їм можна знехтувати.

З підвищенням щільності електроліту ЕРС підвищується. При температурі + 18 ° С і щільності 1,28 г / см3 акумулятор (мається на увазі одна банка) володіє ЕРС равной2,12 В. Акумуляторна батарея з шести елементів володіє ЕРС дорівнює 12,72 В (6? 2,12 В = 12 , 72 В).

За ЕРС не можна точно судити про ступінь зарядженості акумулятора. ЕРС розрядженого акумулятора з більшою щільністю електроліту буде вище, ніж ЕРС зарядженого акумулятора, але має меншу щільність електроліту. Величина ЕРС справного акумулятора залежить від щільності електроліту (ступеня його зарядженості) і змінюється від 1,92 до 2,15 В.

При експлуатації акумуляторних батарей шляхом вимірювання ЕРС можна виявити серйозну несправність акумуляторної батареї (замикання пластин в одній або декількох банках, обрив сполучних провідників між банками тощо).

ЕРС вимірюють високоомним вольтметром (внутрішній опір вольтметране менше 300 Ом / В). В ході виконання вимірювань вольтметр приєднують до висновків акумулятора або батареї. При цьому через акумулятор (батарею) не повинен протікати зарядний або розрядний струм!

*** Електрорушійна сила (ЕРС) - скалярна фізична величина, що характеризує роботу сторонніх сил, тобто будь-яких сил неелектричних походження, що діють в квазістаціонарних ланцюгах постійного або змінного струму. ЕРС так само, як і напруга, в Міжнародній системі одиниць (СІ) вимірюється в вольтах.

orbyta.ru

27.3. Електрохімічні реакції в акумуляторі. Електрорушійна сила. Внутрішній опір. Саморозряд. сульфатація пластин

у негативної пластини

у позитивної пластини

де е - заряд електрона, рівний

Рівняння (27.1) - (27.3) слід читати зліва направо.

сану наступним чином:

при розряді

де Е0 - оборотна ЕРС; Eп - ЕРС поляризації; R - внутрішній опір акумулятора.

Реальний акумулятор знаходиться в умовах, близьких до ідеальних, якщо струм нікчемно малий і тривалість його проходження також мала. Такі умови можна створити, якщо зрівноважити напругу акумулятора деяким зовнішнім напругою (еталоном напруги) за допомогою чутливого потенціометра. Напруга, виміряний таким чином, називається напругою при розімкнутому ланцюзі. Воно близьке до оборотної ЕРС. У табл. 27.1 наведені значення цієї напруги, відповідні щільності електроліту від 1,100 до 1,300 (віднесені до температури 15 ° С) і температурі від 5 до 30 ° С.

температури. Сума оборотної ЕРС і ЕРС поляризації, т. Е. Е0 ± Еп, являє собою ЕРС акумулятора під струмом або динамічну ЕРС. При розряді вона менше оборотної ЕРС, а при заряді - більше. Напруга акумулятора під струмом відрізняється від динамічної ЕРС тільки на значення внутрішнього падіння напруги, яке відносно мало. Отже, напруга акумулятора під струмом також залежить від струму і температури. Вплив останньої на напругу акумулятора при розряді і заряді значно більше, ніж при розімкнутому ланцюзі.

Внутрішній опір акумулятора. Внутрішній опір складається з опорів каркаса пластин, активної маси, сепараторів і електроліту. Останнє становить більшу частину внутрішнього опору. Опір акумулятора збільшується при розряді і зменшується при заряді, що є наслідком зміни концентрації розчину і змісту суль-

Саморозряд акумулятора. Саморозрядом називається безперервна втрата хімічної енергії, запасеної в акумуляторі, внаслідок побічних реакцій на пластинах обох полярностей, викликаних випадковими шкідливими домішками в використаних матеріалах або домішками, внесеними в електроліт в процесі експлуатації. Найбільше практичне значення має саморозряд, викликаний присутністю в електроліті різних з'єднань металів, більш електропозитивних, ніж свинець, наприклад міді, сурми і ін. Метали виділяються на негативних пластинах і утворюють зі свинцем пластин безліч короткозамкнених елементів. В результаті реакції утворюються свинцевий сульфат і водень, який виділяється на металі забруднення. Саморозряд може бути виявлений по легкому виділенню газу у негативних пластин.

Ненормальна сульфатация пластин. Свинцевий сульфат утворюється на пластинах обох полярностей при кожному розряді, що видно з рівняння реакції розряду. Цей сульфат має

studfiles.net

Параметри автомобільного акумулятора | Все про акумулятори

Давайте розглянемо основні параметри акумулятора, які понадобяться нам при його експлуатації.

1. Електрорушійна сила (ЕРС) акумуляторної батареї - напруга між висновками акумуляторної батареї при розімкнутому зовнішньому ланцюзі (і, звичайно-ж, при відсутності будь-яких витоків). У «польових» умовах (в гаражі) ЕРС можна виміряти будь-яким тестером, перед цим знявши одну з клем ( «+» або «-») з акумулятора.

ЕРС акумулятора залежить від щільності і від температури електроліту і абсолютно не залежить від розмірів і форми електродів, а також від кількості електроліту і активних мас. Зміна ЕРС акумулятора від температури досить мало і при експлуатації їм можна знехтувати. З підвищенням щільності електроліту ЕРС підвищується. При температурі плюс 18 ° С і щільності d = 1,28 г / см3 акумулятор (мається на увазі одна банка) володіє ЕРС дорівнює 2,12 В (АКБ - 6 х 2,12 В = 12,72 В). Залежність ЕРС від щільності електроліту при зміні щільності в межах 1,05 ÷ 1,3 г / см3 виражається емпіричною формулою

Е = 0,84 + d, де

d - щільність електроліту при температурі плюс 18 ° С, г / см3.

За ЕРС не можна точно судити про ступінь розрядженого акумулятора. ЕРС розрядженого акумулятора з більшою щільністю електроліту буде вище, ніж ЕРС зарядженого акумулятора, але має меншу щільність електроліту.

Шляхом вимірювання ЕРС можна тільки швидко виявити серйозну несправність акумуляторної батареї (замикання пластин в одній або декількох банках, обрив сполучних провідників між банками тощо).

2. Внутрішній опір акумулятора є сумою опорів вивідних затискачів, межелементних з'єднань, пластин, електроліту, сепараторів і опору, що виникає в місцях зіткнення електродів з електролітом. Чим більше ємність акумулятора (число пластин), тим менше його внутрішній опір. Зі зниженням температури і в міру розряду акумулятора його внутрішній опір зростає. Напруга акумулятора відрізняється від його ЕРС на величину падіння напруги на внутрішньому опорі акумулятора.

При заряді U3 = Е + I х Rвн,

а при розряді UР = Е - I х Rвн, де

I - струм, що протікає через акумулятор, A;

Rвн - внутрішній опір акумулятора, Ом;

Е - ЕРС акумулятора, В.

Зміна напруги на акумуляторної батареї при її заряді і розряді показано на Рис. 1.

Рис.1. Зміна напруги акумуляторної батареї при її заряді і розряді.

1 - початок газовиділення, 2 - заряд, 3 - розряд.

Напруга автомобільного генератора, від якого виробляється заряд батареї, становить 14,0 ÷ 14,5 В. На автомобілі батарея, навіть в кращому випадку, При повністю сприятливих умовах, залишається недозаряженной на 10 ÷ 20%. Виною всьому - робота автомобільного генератора.

Достатня для зарядки напруга генератор починає видавати при 2000 об / хв і більше. Обороти холостого ходу 800 ÷ 900 об / хв. Стиль їзди в місті розгін (тривалість менше хвилини), гальмування, зупинка (світлофор, пробка - тривалість від 1 хвилини до ** годин). Заряд йде тільки під час розгону і руху на досить високих оборотах. В інший час йде інтенсивний розряд АКБ (фари, інші споживачі електроенергії, сигналізація - цілодобово).

Ситуація поліпшується при русі за містом, але не критичним чином. Тривалість поїздок не так велика (повний заряд батареї - 12 ÷ 15 годин).

У точці 1 - 14,5 В починається газовиділення (електроліз води на кисень і водень), збільшується витрата води. Інший неприємний ефект при електролізі - збільшується корозія пластин, тому не слід допускати тривалого перевищення напруги 14,5 В на клемах АКБ.

Напруга автомобільного генератора (14,0 ÷ 14,5 В) вибрано з компромісних умов - забезпечення більш-менш нормальної зарядки батареї при зменшенні газоутворення (знижується витрата води, знижується пожежонебезпека, зменшується швидкість руйнування пластин).

З вищесказаного можна зробити висновок, що батарею потрібно періодично, хоча б раз на місяць, повністю дозаряджати зовнішнім зарядним пристроємдля зменшення сульфатации пластин і збільшення терміну служби.

Напруга акумуляторної батареї при її розряді стартерних струмом (IР = 2 ÷ 5 С20) залежить від сили розрядного струму і температури електроліту. На Рис.2 показані вольт-амперні характеристики акумуляторної батареї 6СТ-90 при різній температурі електроліту. Якщо розрядний струм буде постійним (наприклад, IР = 3 С20, лінія 1), то напруга батареї при розряді буде тим менше, чим нижче її температура. Для збереження сталості напруги при розряді (лінія 2) необхідно з пониженням температури батареї знижувати силу розрядного струму.

Рис.2. Вольт-амперні характеристики АКБ 6СТ-90 при різній температурі електроліту.

3. Ємністю акумулятора (С) називається кількість електрики, яке акумулятор віддає при розряді до найменшого допустимого напруги. Ємність акумулятора виражається в Ампер-годинах (А ч). Чим більше сила розрядного струму, тим нижче напруга, до якого може розряджатися акумулятор, наприклад при визначенні номінальної ємності акумуляторної батареї розряд ведеться струмом I = 0,05С20 до напруги 10,5 В, температура електроліту повинна бути в інтервалі + (18 ÷ 27) ° С, а час розряду 20 ч. Вважається, що кінець терміну служби батареї настає, коли її ємність становить 40% від С20.

Ємність батареї в стартерних режимах визначається при температурі + 25 ° С і розрядному струмі ЗС20. В цьому випадку час розряду до напруги 6 В (один вольт на акумулятор) має бути не менше 3 хв.

При розряді батареї струмом ЗС20 (температура електроліту -18 ° С) напруга батареї через 30 секунд після початку розряду має бути 8,4 В (9,0 В для необслуговуваних батарей), а після 150 з не нижче 6 В. Цей струм іноді називають струмом холодної прокрутки або пусковим струмом, він може відрізнятися від ЗС20 Цей струм вказується на корпусі батареї поруч з її ємністю.

Якщо розряд відбувається при постійній силі струму, то ємність акумуляторної батареї визначається за формулою

С = I х t де,

I - струм розряду, A;

t - час розряду, ч.

Ємність акумуляторної батареї залежить від її конструкції, числа пластин, їх товщини, матеріалу сепаратора, пористості активного матеріалу, конструкції решітки пластин і інших чинників. В експлуатації ємність батареї залежить від сили розрядного струму, температури, режиму розряду (переривчастий або безперервний), ступеня зарядженості і зношеності акумуляторної батареї. При збільшенні розрядного струму і ступеня розрядженого, а також зі зниженням температури ємність акумуляторної батареї зменшується. При низьких температурах падіння ємності акумуляторної батареї з підвищенням розрядних струмів відбувається особливо інтенсивно. При температурі -20 ° С залишається близько 50% від ємності батареї при температурі + 20 ° С.

Найбільш повно стан акумуляторної батареї показує якраз її ємність. Для визначення реальної ємності досить повністю заряджену справну батарею поставити на розряд струмом I = 0,05 С20 (наприклад, для батареї з ємністю 55 Ач, I = 0,05 х 55 = 2,75 А). Розряд слід продовжувати до досягнення величини напруги на батареї 10,5 В. Час розряду має скласти не менше 20 годин.

Як навантаження при визначенні ємності зручно використовувати автомобільні лампи розжарювання. Наприклад, щоб забезпечити розрядний струм 2,75 А, при якому споживана потужність складе Р = I x U = 2,75 А x 12,6 В = 34,65 Вт, досить з'єднати паралельно лампу на 21 Вт і лампу на 15 Вт. Робоча напруга ламп розжарювання для нашого випадку має бути 12 В. Звичайно, точність установки струму подібним чином - «плюс-мінус лапоть», але для приблизного визначення стану акумуляторної батареї цілком достатньо, а так-же дешево і доступно.

При перевірці таким чином нових батарей, час розряду може виявитися менше 20 годин. Це обумовлено тим, що номінальну ємність вони набирають після 3 ÷ 5 повних циклівзаряд-розряд.

Ємність АКБ можна оцінити також за допомогою навантажувальної вилки. Навантажувальна вилка складається з двох контактних ніжок, рукоятки, перемикається навантажувального опору і вольтметра. Один з можливих варіантів показаний на рис.3.

Рис.3. Варіант навантажувальної вилки.

Для перевірки сучасних батарей, у яких доступні тільки вихідні клеми, треба використовувати 12-ти вольт навантажувальні вилки. Навантажувальний опір вибирається таким, щоб забезпечити навантаження акумулятора струмом I = ЗС20 (наприклад, при ємності батареї 55 Ач, навантажувальний опір має споживати струм I = ЗС20 = 3 х 55 = 165 А). Навантажувальна вилка приєднується паралельно вихідних контактів повністю зарядженій батареї, помічається час, протягом якого вихідна напруга знизиться від 12,6 В до 6 В. Це час у новій, справній і повністю зарядженій батареї повинно бути не менше трьох хвилин при температурі електроліту + 25 ° С.

4. Саморозряд акумулятора. Саморозрядом називають зниження ємності акумуляторів при розімкнутому зовнішньому ланцюзі, тобто при бездіяльності. Це явище викликане окислювально-відновними процесами, мимовільно протікають як на негативному, так і на позитивному електродах.

Рис.4. Залежність саморазряда АКБ від температури.

В процесі експлуатації саморазряд не залишається постійним і різко посилюється до кінця терміну служби.

Для зниження саморозряду необхідно використовувати максимально чисті матеріали для виробництва акумуляторів, використовувати тільки чисту сірчану кислоту і дистильовану воду для приготування електроліту, як при виробництві, так і при експлуатації.

Зазвичай ступінь саморозряду виражають у відсотках втрати ємності за встановлений період часу. Саморозряд акумуляторів вважається нормальним, якщо він не перевищує 1% на добу, або 30% ємності батареї в місяць.

5. Термін зберігання нових батарей. В даний час автомобільні батареї випускаються заводом-виробником тільки в сухозаряженном стані. Термін зберігання батарей без експлуатації досить обмежений і не перевищує 2 років (гарантійний термін зберігання 1 рік).

6. Термін служби автомобільних свинцево-кислотних акумуляторних батарей - не менше 4-х років при дотриманні встановлених заводом умов експлуатації. З моєї практики шість батарей прослужили по чотири роки, а одна, найстійкіша, - цілих вісім років.

akkumulyator.reglinez.org

Електрорушійна сила акумулятора - ЕРС

електрорушійна, сила, акумулятора

Акумулятор - ЕРС акумулятора - Електрорушійна сила

Едс акумулятора, що не включеного на навантаження, становить в середньому 2 Вольта. Вона не залежить від величини акумулятора і розміру його пластин, а визначається різницею активних речовин позитивних і негативних пластин. У невеликих межах ЕРС може змінюватися від зовнішніх чинників, з яких практичне значення має щільність електроліту, т. Е. Більше чи менше кислотність в розчині.

Електрорушійна сила розрядженого акумулятора, що має електроліт високої щільності, буде більше ЕРС зарядженого акумулятора з більш слабким розчином кислоти. Тому про ступінь заряду акумулятора з невідомої початковій щільністю розчину не слід судити на підставі показань приладу при вимірюванні ЕРС без підключеного навантаження. Акумулятори мають внутрішній опір, яке не залишається постійним, а змінюється під час заряду і розряду в залежності від хімічного складу активних речовин. Одним найочевиднішим фактором опору батареї є електроліт. Оскільки опір електроліту залежить не тільки від його концентрації, але і від температури, то й відвертий спротив акумулятора залежить від температури електроліту. Зі збільшенням температури опір зменшується. Наявність сепараторів також підвищує внутрішньої опір елементів. Іншим фактором, що збільшує опір елементів, є опір активного матеріалу і решіток. Крім того, на опір акумуляторної батареї впливає ступінь заряду. Сульфат свинцю, що утворюється під час розряду як на позитивних, так і на негативних пластинах, не проводить електрики, і його присутність значно підвищує опір проходженню електричного струму. Сульфат закриває пори пластин, коли останні перебувають в зарядженому стані, і таким чином перешкоджає вільному доступу електроліту до активної матеріалу. Тому, коли елемент заряджений, опір його виявляється менше, ніж в розрядженому стані.

roadmachine.ru

Електрорушійна сила - батарея - Велика Енциклопедія Нафти і Газу, стаття, сторінка 1

Електрорушійна сила - батарея

сторінка 1

Електрорушійна сила батареї, що складається з двох паралельних груп по три послідовно з'єднаних акумулятора в кожній групі, дорівнює 4 5, ток в кола 1 5 а, напруга 4 2 в.

Електрорушійна сила батареї рівна 1 8 В.

Електрорушійна сила батареї, що складається з трьох однакових послідовно з'єднаних акумуляторів, дорівнює 4 2 У. Напруга батареї при замиканні її на зовнішній опір 20 Ом дорівнює 4 В.

Електрорушійна сила батареї, що складається з трьох однакових послідовно з'єднаних акумуляторів, дорівнює 4 2 в. Напруга батареї при замиканні її на зовнішній опір 20 ом одно 4 ст.

Електрорушійна сила батареї з трьох паралельно з'єднаних акумуляторів рівна 1 5 в, зовнішнє опір 2 8 ом, струм у ланцюзі дорівнює 0 5 а.

Ом - м; U - електрорушійна сила батареї, В; / - сила струму, А; К - постійний коефіцієнт приладу.

Тому таке покриття обов'язково повинно зменшувати електрорушійну силу батареї.

При паралельному з'єднанні (див. Рис. 14) електрорушійна сила батареї залишається приблизно однаковою електрорушійної силі одного елемента, але ємність батареї збільшується в п раз.

Отже, при послідовному включенні п однакових джерел струму електрорушійна сила утворюється батареї в п разів перевищує електрорушійну силу окремого джерела струму, проте в цьому випадку складаються не тільки електрорушійні сили, але також і внутрішні опору джерел струму. Таке включення є вигідним, коли зовнішній опір ланцюга дуже велике в порівнянні з внутрішнім опором.

Практична одиниця електрорушійної сили називається вольт і мало відрізняється від електрорушійної сили батареї Даніеля.

Зауважимо, що початковий заряд конденсатора і, отже, напруга на ньому створюються електрорушійної силою батареї. З іншого боку, початкове відхилення тіла створюється прикладеною ззовні силою. Таким чином, сила, що діє на механічну коливальну систему, грає роль, аналогічну електрорушійної силі, що діє на електричну коливальну систему.

Зауважимо, що початковий заряд конденсатора і, отже, напруга на ньому створюються електрорушійної силою батареї. З іншого боку, початкове відхилення тіла створюється прикладеною ззовні силон. Таким чином, сила, що діє на механічну коливальну систему, грає роль, аналогічну електрорушійної силі, що діє на електричну коливальну систему.

Зауважимо, що початковий заряд конденсатора і, отже, напруга на ньому створюється електрорушійної силою батареї. З іншого боку, початкове відхилення тіла створюється ззовні прикладеної силою. Таким чином, сила, що діє на механічну коливальну систему, грає роль, аналогічну електрорушійної силі, що діє на електричну коливальну систему.

Сторінки: 1 2

www.ngpedia.ru

Формула ЕРС

Тут - робота сторонніх сил, - величина заряду.

Одиниця виміру напруги - В (вольт).

ЕРС - скалярна величина. У замкнутому контурі ЕРС дорівнює роботі сил по переміщенню аналогічного заряду по всьому контуру. При цьому струм в контурі і всередині джерела струму будуть текти в протилежних напрямках. Зовнішня робота, яка створює ЕРС, повинна бути не електричного походження (сила Лоренца, електромагнітна індукція, відцентрова сила, сила, що виникає в ході хімічних реакцій). Ця робота потрібна для подолання сил відштовхування носіїв струму всередині джерела.

Якщо в ланцюзі йде струм, то ЕРС дорівнює сумі падінь напруг у всій ланцюга.

Як впливає щільність електроліту на ЕРС акумулятора. Електрорушійна сила акумулятора - ЕРС

Процес дифузії.

Процес дифузії.

Електрорушійна сила акумулятора

27.3. Електрохімічні реакції в акумуляторі. Електрорушійна сила. Внутрішній опір. Саморозряд. сульфатація пластин

Параметри автомобільного акумулятора | Все про акумулятори

Електрорушійна сила акумулятора - ЕРС

електрорушійна, сила, акумулятора

Акумулятор - ЕРС акумулятора - Електрорушійна сила

Електрорушійна сила - батарея - Велика Енциклопедія Нафти і Газу, стаття, сторінка 1

Електрорушійна сила - батарея

Формула ЕРС

Приклади розв'язання задач за темою «Електрорушійна сила»

Ми в соцмережах

категорії