Реферати українською » Физика » Установки постійного струму з акумуляторними батареями


Реферат Установки постійного струму з акумуляторними батареями

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Міністерство освіти і науки Республіки Казахстан

>Северо-Казахстанский Державний Університет їм. М.Козибаева

Факультет енергетики, і машинобудування

Кафедра енергетики, і приладобудування

 

>Реферат

На тему: «Установки постійного струму заккумуляторними батареями»

>Виполнил: студент грн.ЭЭ-08

>Гергенредер А.

Перевірила: ст. викладач

>КафедриЭиП

Дарій О.М.

Петропавловськ, 2011 рік


Зміст

Запровадження

1.Электрохимические реакції в акумуляторі,електродвижущая сила, напруга й внутрішній опір

1.1 Дія електроліту в акумуляторі

1.2Электродвижущая сила

1.3 Напруга при заряді і розряді

1.4 Внутрішнє опір акумулятора

1.5Саморазряд акумулятора

1.6 Поняттясульфатации і ненормальнасульфатация пластин акумулятора

2. Робітники режими акумуляторної батареї і електричні схеми установки постійного струму

2.1 Режим роботи акумуляторних батарей

2.2 Схема без комутатори, але з відгалуженнями від батареї

2.3 Схема зпротивоелементами

Список літератури


Запровадження

>Аккумулятори є гальванічними елементами, у яких електроди виготовлені з цих матеріалів, що вони відновлюють свої перші властивості при пропущенні струму (зарядку) у напрямі проти струмом при розрядці. Кількість електрики, що може бути отримано від акумулятора при умовах роботи (температурі, розрядному струмі, початковому напрузі), називається ємністю, акумулятора. Ємність акумулятора виявляється укулонах.

>Аккумулятори характеризуються до. п. буд., ємністю і е. буд. з.Коеффициентом корисної дії акумулятора називають число, що показує, яку частина енергії, витраченої з його зарядку, він віддає при розрядці:

>Емкостью акумулятора називають якомога більше електрики, що може подолати на ланцюга весь час розрядки повністю зарядженого акумулятора. За одиницю ємності акумулятора зазвичай приймаютьампер-час: 1А-ч=3600Кл.

>Рис. 1. Пристрій акумуляторної батареї 1 – решітка; 2 – сепаратор; 3,4 – електроди відповідно позитивний і негативний; 5 –полублок негативних електродів; 6 – блок електродів з сепараторами; 7 –корпусмоноблока; 8 – полярний висновок; 9 – загальна кришка; 10 – пробка; 11 – місток зборном; 12 –полублок позитивних електродів


1.  >Электрохимические реакції в акумуляторі,електродвижущая сила, напруга й внутрішній опір

1.1 Дія електроліту в акумуляторі

Принцип діїкислотно-свинцового акумулятора залежить від поляризації електродів.Электроди (сірчанокислий свинецьPbS04), занурених у електроліт (водний розчин сірчаної кислоти), під впливом електричного струму входять у хімічну реакцію.

При зарядку батарея включається паралельно в ланцюг джерела постійного струму, напруга якого вище е. буд. з. батареї.

У процесі зарядки активна маса негативних пластин поступово перетворюється з сірчанокислого свинцюPbS04 в губчатий свинецьРЬ, а активна маса позитивних пластин — в перекис свинцюРЬ02, у своїй питому вагу електроліту підвищується до 1,24—1,31 (замість 1,12—1,19 у розрідженого акумулятора). Таке зростання питомої ваги електроліту пояснюється лише тим, що під час зарядки негативні іони кислотного залишкуS04 поєднано з аналітичними позитивними іонами воднюН2 і 26 дають сірчану кислотуH2S04, яку у електроліт.

Отже, зміни щільності електроліту акумуляторної батареї, що відбуваються при зарядку чи розрядці, дозволяють будувати висновки про його стан.

При розрядціжелезо-никелевого акумулятора гідрат окису нікелюNi(OH)3 активної маси позитивних пластин перетворюється на гідрат закису нікелюNi(OH)2. Залізо активної маси негативних пластин перетворюється на його окисFe(OH)2. У процесі зарядки акумулятора відбуваються зворотні процеси у позитивних і негативних пластин.

При розрядці і зарядкужелезо-никелевой акумуляторної батареї питому вагу електроліту не змінюється. Еге. буд. з.железо-никелевой батареї визначається основному хімічним станом активної маси пластин і майже залежить від щільності електроліту.

1.2Электродвижущая сила

>Электродвижущей силою (>ЭДС) акумулятора Є називають різницю йогоелектродних потенціалів,измеренную при розімкнутої зовнішньої ланцюга.

>ЭДС батареї, що з n послідовно з'єднаних акумуляторів.

Слід розрізняти рівноважнуЭДС акумулятора і нерівноважнуЭДС акумулятора протягом часу від розмикання ланцюга до встановлення рівноважного стану (період перебігу перехідного процесу).ЭДС вимірюютьвисокоомним вольтметром (внутрішній спротив щонайменше 300Ом/В). І тому вольтметр приєднують на висновках акумулятора чи батареї. У цьому через акумулятор (батарею) ні протікати зарядний чи розрядний струм.

>РавновеснаяЭДС свинцевого акумулятора, як і жодного хімічного джерела струму, залежить від хімічних і фізичних властивостей речовин, що утокообразующем процесі, і немає залежить від ж розмірів та форми електродів, і навіть кількості активних мас і електроліту. Разом із цим у свинцевому акумуляторі електроліт бере особисту участь втокообразующем процесі на акумуляторних електродах і змінює свою щільність залежно від рівнязаряженности акумуляторів. Тому рівноважнаЭДС, що у своє чергу є функцією щільності

ЗмінаЭДС акумулятора від температури дуже замало, й при експлуатації вони можуть знехтувати.


1.3 Напруга при заряді і розряді

 

Різниця потенціалів наполюсних висновках акумулятора (батареї) у процесі заряду чи розряду за наявності струму у зовнішній ланцюга прийнято називати напругою акумулятора (батареї). Наявність внутрішнього опору акумулятора призводить до того, що його напруга при розряді завжди меншеЭДС, а при заряді - більшеЭДС.

При заряді акумулятора напруга з його висновках має перевищувати йогоЭДС у сумі внутрішніх втрат. На початку заряду відбувається стрибок напруги на величинуомических втрат всередині акумулятора, та був різке зростання напруги з допомогою потенціалу поляризації, викликане переважно швидким збільшенням щільності електроліту в порах активної маси. Далі відбувається повільний зростання напруження, обумовлений переважно зростаннямЭДС акумулятора внаслідок збільшення щільності електроліту.

Потому, як основний кількість сульфату свинцю перетворюється наРЬО2 іРЬ, витрати енергії в дедалі більшому мері викликають розкладання води (електроліз) Надлишкове кількість іонів водню і кисню, що з'являлось велектролите, ще збільшує різницю потенціалів різнойменних електродів. Це спричиняє швидкому зростанню зарядного напруги, зухвалому прискорення процесу розкладання води.Образующиеся у своїй іони водню і кисню не вступають у взаємодію Космосу з активними матеріалами. Вонирекомбинируют в нейтральні молекули і виділяються з електроліту як пухирців газу (на позитивному електроді виділяється кисень, на негативному - водень), викликаючи "кипіння" електроліту.

Якщо продовжити процес заряду, помітні, зростання щільності електроліту і зарядного напруги практично припиняється, оскільки от уже майже весь сульфат свинцю прореагував, і весьподводимая до акумулятора енергія тепер витрачається лише з перебіг побічного процесу -електролитическое розкладання води. Цим пояснюється і сталість зарядного напруги, яке слугує однією з ознак закінчення зарядного процесу.

Після припинення заряду, тобто відключення зовнішнього джерела, напруга на висновках акумулятора різко знижується до значення його нерівноваговоїЭДС, чи величинуомических внутрішніх втрат. Потім відбувається поступовий спадЭДС (внаслідок зменшення щільності електроліту в порах активної маси), що тривають до вирівнювання концентрації електроліту обсягом акумулятора і порах активної маси, що він відповідає встановленню рівноважноїЭДС.

При розряді акумулятора напруга з його висновках меншеЭДС на величину внутрішнього падіння напруги.

На початку розряду напруга акумулятора різко вихоплює величинуомических втрат перезимувало і поляризації, зумовленої зниженням концентрації електроліту в порах активної маси, тобтоконцентрационной поляризації. Далі при що встановилася (стаціонарному) процесі розряду відбувається зниження щільності електроліту обсягом акумулятора, зумовлююче поступовий спадразрядного напруги. Одночасно відбувається зміну співвідношення змісту сульфату свинцю в активної масі, що також викликає підвищенеомических втрат. У цьому частки сульфату свинцю (має в три рази більший обсяг тоді як частинками свинцю та її двоокису, з яких вони утворилися) закривають пори активної маси, ніж перешкоджають проходженню електроліту завглибшки електродів. Це призводить посиленняконцентрационной поляризації, що веде до швидшому зниженняразрядного напруги.

При припинення розряду напруга на висновках акумулятора швидко підвищується на величинуомических втрат, досягаючи значення нерівноваговоїЭДС. Подальше змінаЭДС внаслідок вирівнювання концентрації електроліту в порах активних мас й у обсязі акумулятора призводить до поступового встановленню значення рівноважноїЭДС.

Напруга акумулятора за його розряді визначається основному температурою електроліту і силоюразрядного струму. Як зазначено вище, опір свинцевого акумулятора (батареї) незначно й у зарядженому стані становить усього кількамиллиОм. Проте за токахстартерного розряду, сила що у 4-7 разів перевищує значення номінальною ємності, внутрішнє падіння напруги істотно впливає на розрядне напруга. Збільшенняомических втрат зі зниженням температури пов'язане зі зростанням опору електроліту. З іншого боку, різко зростає в'язкість електроліту, що перешкоджає процес дифузії їх у пори активної є і підвищуєконцентрационную поляризацію (тобто збільшує втрати напруги всередині акумулятора з допомогою зниження концентрації електроліту в порах електродів). При струмі більш 60 А залежність напруги розряду від сили струму є практично лінійної попри всі температурах.

Середнє значення напруги акумулятора при заряді і розряді визначають як середнє арифметичне значень напруги, вимірюваних через рівні інтервали часу

1.4 Внутрішнє опір акумулятора

акумулятор струм комутатор напруга

Опір, який чиниться акумуляторомпротекающему усередині нього току (>зарядному чиразрядному), прийнято називати внутрішнім опором акумулятора. Опір активних матеріалів позитивного і негативного електродів, і навіть опір електроліту змінюються залежно від рівнязаряженности акумулятора. З іншого боку, опір електроліту відчутно залежить від температури. Томуомическое опір також залежить від рівнязаряженности батареї і температури електроліту.

Опір поляризації залежить від силиразрядного (зарядного) струму і температури і підпорядковується закону Ома.

Внутрішнє опір одного акумулятора і навіть акумуляторної батареї, що з кількох послідовно з'єднаних акумуляторів, незначно і у зарядженому стані лише кілька тисячних часток Ома. Однак у процесі розряду воно значно змінюється.

Електрична провідність активних мас зменшується для позитивного електрода приблизно 20 раз, а негативного - удесятеро.Электропроводность електроліту також змінюється залежно з його щільності. При збільшенні щільності електроліту від 1,00 до 1,70г/см3 його електропровідність спочатку зростає до його максимального значення, та був знову зменшується.

Принаймні розряду акумулятора щільність електроліту знижується від 1,28г/см3 до 1,09г/см3, що зумовлює зниження його електропровідності майже 2,5 разу. Через війнуомическое опір акумулятора принаймні розряду збільшується. Уразряженном стані опір сягає значення, більш ніж 2 разу перевищує його величину в зарядженому стані.

Крім станузаряженности значний вплив на опір акумуляторів надає температура. Із зниженням температури удільне опір електроліту зростає й за нормальної температури - 40 °З стає приблизно 8 разів більше, аніж за +30 °З. Опір сепараторів також різко зростає зниженням температури у тому ж інтервалі температури збільшується вчетверо. Це визначальний чинником збільшення внутрішнього опору акумуляторів при низьких температурах.


1.5Саморазряд акумулятора

>Саморазрядом називають зниження ємності акумуляторів при розімкнутої зовнішньої ланцюга, тобто за бездіяльності. Це викликаноокислительно-восстановительними процесами, спонтанно що перебігають як у негативному, і на позитивному електродах.Саморазряду особливо піддається негативний електрод внаслідок самовільного розчинення свинцю (негативною активної маси) в розчині сірчаної кислоти.Саморазряд негативного електрода супроводжується виділенням газоподібного водню. Швидкість самовільного розчинення свинцю істотно зростає підвищенням концентрації електроліту. Підвищення щільності електроліту з 1,27 до 1,32г/см3 призводить до зростання швидкостісаморазряда негативного електрода на 40 %.

Наявність домішок різних металів лежить на поверхні негативного електрода надає дуже значний вплив (каталітичне) збільшення швидкостісаморастворения свинцю (внаслідок зниження перенапруги виділення водню). Практично всі метали, які як домішок в акумуляторному сировину,електролите і сепараторах, чи запроваджувані як спеціальних добавок, сприяють поліпшеннюсаморазряда. Потрапляючи на поверхню негативного електрода, вони полегшують умови виділення водню.

Частина домішок (солі металів з перемінноївалентностью) діють як переносники зарядів з однієї електрода в інший. І тут іони металів відновлюються на негативному електроді і окисляються на позитивному (що механізмсаморазряда приписуютьионам заліза).

>Саморазряд позитивного активного матеріалу обумовлений протіканням реакції.


>2РЬО2 +2H2SO4 ->PbSCU +2H2O + О2 Т.

Швидкість даної реакції також зростає зростанням концентрації електроліту.

Оскільки реакція протікає із кисню, то швидкість їх у значною мірою визначається кисневим перенапругою. Тому добавки, які знижуватимуть потенціал виділення кисню (наприклад, сурма, кобальт, срібло), сприятимуть зростанню швидкості реакціїсаморастворения двоокису свинцю. Швидкістьсаморазряда позитивного активного матеріалу у кілька разів нижче швидкостісаморазряда негативного активного матеріалу.

Інший причиноюсаморазряда позитивного електрода є різницю потенціалів матеріалутокоотвода і необхідність активної маси цього електрода.Возникающий внаслідок цієї різниці потенціалів гальванічний мікроелемент перетворює при протікання струму свинецьтокоотвода і двоокис свинцю позитивної активної маси сульфат свинцю.

>Саморазряд може постати також, коли акумулятор зовні забруднене чи залитий електролітом, водою чи іншими рідинами, які створюють можливість розряду черезелектропроводную плівку, що знаходиться міжполюсними висновками акумулятора або його перемичками. Цей видсаморазряда не відрізняється від зазвичайного розряду дуже малими струмами при замкнутої зовнішньої кайдани й посадили легко усунемо. І тому треба мати поверхню батарей чистими.

>Саморазряд батарей значною мірою залежить від температури електроліту. Із зниженням температурисаморазряд зменшується. При температурі нижчій за 0 °З у нових батарей він практично припиняється. Тому зберігання батарей рекомендується в зарядженому стані при низьких температурах (до -30 °З).

У процесі експлуатаціїсаморазряд іншого постійних і різко посилюється до закінчення терміну служби. Зниженнясаморазряда можливо рахунок підвищення перенапруги виділень кисню і водню на акумуляторних електродах. І тому необхідно, по-перше, використовувати максимально чисті матеріали для акумуляторів, зменшувати кількісний вміст легуючих елементів в акумуляторних сплавах, використовувати лише чисту сірчану кислоту і дистильовану (чи близьку до неї за чистотою за інших методах очищення) воду на приготування всіх електролітів, як із виробництві, і при експлуатації. Наприклад, завдяки зниження змісту сурми в сплавітокоотводов з п'ятьма % до 2 % та використання дистильованої води всім технологічних електролітів, середньодобовийсаморазряд знижується вчетверо. Заміна сурми на кальцій дозволяє ще більше знизити швидкістьсаморазряда.

Зниженнюсаморазряда можуть також сприяти добавки органічних речовин - інгібіторівсаморазряда. Застосування загальної кришки і прихованихмежелементних сполук, у значною мірою пригальмовуєсаморазряда від струмів витоку, оскільки значно знижується ймовірність гальванічної зв'язок між далеко віддаленимиполюсними висновками.

Інодісаморазрядом називають швидку втрату ємності внаслідок короткого замикання всередині акумулятора. Таке явище пояснюється прямим розрядом черезтокопроводящие містки, які утворилися між різнойменними електродами.

Застосуваннясепараторов-конвертов в необслуговуваних акумуляторах виключає можливості освіти короткі замикання між різнойменними електродами у процесі експлуатації. Але така ймовірність залишається внаслідок можливих збоїв у роботі устаткування при масовому виробництві. Зазвичай такий дефект виявляється протягом перших місяців експлуатації і батарея підлягає заміні по гарантії.

Зазвичай ступіньсаморазряда висловлюють у відсотках втрати ємності за встановлений період. Чинними нині стандартамисаморазряд характеризується також напругоюстартерного розряду при -18 °З після випробування: бездіяльності протягом 21 діб за нормальної температури

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація