Преимущества буферного режима

Классификация ХИТ

	ХИТ ÷ ò ø АБ ГЭ ЭХГ(ТЭ) ÷ ò ø АБ СБ ПЭ

А - аккумуляторная батарея (для долговременного питания потребителей);

ГЭ - гальванический элемент (ХИТ однократного действия);

ЭХГ - электрохимический генератор (топливный элемент) (для долговременного пользования, поставляет энергию по требованию потребителя);

СБ - стартовая батарея (используются для запуска двигателей);

ПЭ - противоэлемент (у этого ХИТ напряжение на зажимах (электродах) не зависит от силы тока в широких пределах изменения сопротивления нагрузки и направлено встречно направлению тока, поэтому противоэлементы используются для поддержания стабильного напряжения в нагрузке)

Тема: Устройство аккумулятора. Электрохимическая система (ЭХС)

ЭДС аккумулятора (Е_А) называется разность потенциалов анода и катода при отсутствии нагрузки.

Основной недостаток А и ГЭ – саморазряд счёт восстановительных реакций, как правило, сопровождающихся ухудшением свойств и состояния электролита. При этом одновременно растет внутреннее сопротивление (R_ВН) аккумулятора и с течением времени напряжение аккумулятора снижается, т.е.

U_А = E_A – I_H ∙ R_ВН

 

Свинцово-кислотный аккумулятор.

 

ЭХС свинцово-кислотного аккумулятора содержит следующие компоненты:

· положительный электрод (пластина): Pb O₂ (двуокись свинца);

· отрицательный электрод (пластина): Pb (свинец);

· электролит: H₂ SO₄ (водный раствор серной кислоты)

Преобладающие в электролите окислительно-восстановительные процессы можно представить в виде обратимой реакции.

 

(Kатод) (Aнод) Разряд

Pb + Pb O₂ + 2 H₂ SO₄ 2 Pb SO₄ + 2 H₂ O

Заряд

губчатый двуокись сульфат (вода)

свинец свинца свинца

[концентрация электролита, [ухудшение электролита, выделение тепла] выделение воды]

Тема: Режимы работы аккумуляторов

· Заряд

· Выравнивающий заряд

· Подзаряд

· Разряд

· Тренинг (тренировка)

· Режимы резервирования

- заряд-разряд;

- буферный, флотирующий

Заряд

1. Метод IU (I₌ U₌) - двухэтапный (Рис. 28)

Заряд осуществляется в два этапа. На первом этапе производится заряд стабилизированным током величиной:

 

I_З = (0.1 – 0.3) Q₁₀,

где Q₁₀ – ёмкость аккумулятора после 10 часов разряда.

На этом этапе напряжение на аккумуляторе возрастает. При достижении величины U = 2.35 – 2.4 вольта на элементосуществляется, как правило, автоматически переходко второму этапу заряда стабилизированным напряжением. В ходе этапа зарядный ток постепенно убывает.

2. Метод U₌ - один этап (Рис. 26)

Заряд осуществляется стабилизированным напряжением. Напряжение на выходе выпрямителя устанавливается в пределах 2.15 -2.35 вольта в соответствии с инструкцией по эксплуатации на конкретный тип аккумулятора. Этот метод рассматривается как частный случай метода IU.

3. Метод IU0I (I₌ U₌ I₌)– трёхэтапный (Рис. 27)

В начале производится заряд стабилизированным током, величина

которого определяется как:

 

I_З = (1.7 – 3.4) I_{20 ,}

где I_{20 ,} - максимальное значение тока при 20-часовом разряде.

По действующим в России техническим нормам величина этого тока:

 

I_З = ≤ Q₁₀

 

где Q₁₀ – ёмкость аккумулятора после 10 часов разряда.

Затем заряд продолжается стабилизированным напряжением, величина которого устанавливается в соответствии с инструкцией по эксплуатации на конкретный тип аккумулятора. После снижения тока до величины

I_З = 0.136 Q₂₀,

 

(3-й этап) заряд продолжается этим током пока напряжение на аккумуляторе не достигнет (2.35 – 2.4) вольта на элемент АБ и не прекратит изменяться в течение последних 10 часов. Величина остаточного тока около 1мА на каждые 100 А/час для двухвольтовых аккумуляторов.

 

 

 

· U - режим управления по напряжению (постоянное напряжение) · I -режим управления по току (постоянный ток) · 0 -точка переключения режима

Выравнивающий заряд

Этот режим используется в следующих ситуациях:

· после глубокого разряда;

· при недостаточном разряде АБ;

· после долива воды

Подзаряд

В этом режиме напряжение должно устанавливаться в соответствии с инструкцией по эксплуатации (обычно 2.3 В на двухвольтовый элемент при температуре 20⁰ и с точностью стабилизации ±1 %. В России подзаряд осуществляется при стабилизированном напряжении 2.18 В при температуре35⁰ и2.12 В при температуре больше 35⁰ С.

.

Тренинг

Этот режим используется до начала эксплуатации аккумулятора, т.е. в процессе его подготовки к практическому использованию путём многократных (больше 3 – 4 раз) циклов глубокого разряда и заряда аккумулятора с целью увеличения отдаваемой разрядной ёмкости (энергии разряда).

Рассмотрим процедуру «тренинга» подготавливаемого к эксплуатации аккумулятора на примере свинцово-кислотного аккумулятора. Устройство электрохимической системы: положительная пластина (анод) – двуокись свинца Pb O₂, отрицательная пластина (катод) – губчатый свинец Pb, электролит – водный раствор серной кислоты H₂ SO₄. Концентрация раствора: 1.2 – 1.7 г/см³. В электролите некоторая часть молекул серной кислоты распадается на положительные ионы водорода (H₂⁺) и отрицательные ионы кислотного остатка (SO₄^--). Раствор (электролит) в целом остаётся электрически нейтральным. При многократном повторении обратимой реакции в процессе глубокого заряда-разряда в процессе «тренинга» слой как двуокиси свинца (положительные пластины), так и губчатого свинца (отрицательные пластины) растёт благодаря проникновению реакции внутрь активной массы пластин. При этом растёт и фактическая электрическая ёмкость аккумулятора.

 

Режимы резервирования

1. Заряд – разряд

В этом режиме одна из двух аккумуляторных батарей находится в резерве в заряженном состоянии. При отсутствии напряжения она подключается и питает нагрузку. Величина потребной ёмкости (энергии разряда) определяется по формуле (?) также, как и в режиме разряда.

 

2. Буферный режим

Аккумуляторная батарея (АБ) постоянно подключена параллельно нагрузке и зарядному выпрямителю. Вместо работе АБ в буферном режиме в формулу для определения потребной ёмкости (энергии) вместо t_Р.Н номинальнымтоком подставляется удвоенное время аварии (t_АВ ≤ 1 - 1.5 час.).Удвоенное время берётся для того, чтобы АБ не разрядилась ниже требуемого для питания потребителя значения напряжения.

 

Аккумулятор должен быть заряжен необходимой и достаточной разрядной ёмкостью, величина которой определяется из формулы:   QСУТ 2tАВ (час) Q = 24(час) при IР. Н и tР.Н, где QСУТ –суточная потребная ёмкость (энергия). Она должна быть известна из практики предприятия, а 2tАВ –удвоенное время аварии.

Преимущества буферного режима

· аккумуляторная батарея берёт на себя нагрузку без перерыва в энергоснабжении;

· аккумуляторы постоянно поддерживаются в состоянии полного заряда путём компенсации саморазряда подзарядом;

· основной источник электропитания предохраняется от бросков тока, которые буферная батарея принимает на себя, а потребитель предохраняется от резкого уменьшения питающего напряжения при бросках тока;

· значительно уменьшаются пульсации напряжения в нагрузке;

· для маломощных потребителей появляется возможность получения различных градаций напряжения, т.е. буферная батарея может быть использована в качестве делителя напряжения.

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: