Меню

Батарея аккумуляторная емкость аккумулятора номинальное напряжение

Номинальное напряжение аккумулятора: как избежать путаницы

Электрическая батарея является электрохимическим устройством, которое создает потенциал напряжения при помещении металлов с различным сродством к электрону в кислотный раствор (электролит). Напряжение разомкнутой цепи, которое возникает вследствие электрохимической реакции, зависит от используемых металлов и электролита.

Подключение нагрузки или зарядного устройства помещает батарею в состояние замкнутой цепи. Разрядные процессы снижают напряжение батареи, а зарядные — повышают. Поведение батареи под нагрузкой или при зарядке определяются током и внутренним сопротивлением батареи. Низкое внутреннее сопротивление оказывает малое влияние на напряжение под нагрузкой или при зарядке, высокое же вносит существенные коррективы. Зарядные и разрядные процессы ежесекундно влияют на напряжение, не оставляя его значение одинаковым каждый момент времени. Такие перепады могут быть не видны глазу и существенно не влиять на работу аккумулятора, но тем не менее они присутствуют. Для полной стабилизации напряжения, аккумулятору необходимо порядка 24 часов. На напряжение также имеет влияние температура — холодная понижает напряжение, а теплая повышает.

Батарейный монитор Защита от глубокого разряда Батарейный балансир
контроль более 25 параметров, история и синхронизация защита от низкого и высокого напряжения, возможность регулировки для 12, 24, 36 и 48В систем, возможность параллельного подключения

Производители классифицируют электрические батареи согласно номинальному напряжению, значение которого в большинстве случаев стандартизировано. Ниже приведены наиболее распространенные номиналы напряжений в зависимости от электрохимической системы.

Свинцово-кислотные элементы

Номинальное напряжение свинцово-кислотных элементов составляет 2 В, однако если измеряется напряжение разомкнутой цепи, то значение должно быть 2,1 В. Падение напряжения ниже этого значения может привести к сульфатации [BU-804b]. В режиме подзарядки к свинцово-кислотному элементу может прикладываться напряжение в 2,25 В, что выше, чем при обычной зарядке.

Элементы на основе никеля

В версиях для потребительского пользования, NiCd и NiMH элементы имеют напряжение 1,20 В, а в моделях для промышленной, военной и авиационной сфер — 1,25 В. Существенной разницы между такими элементами нет, отличается лишь маркировка.

Литий-ионные элементы

Номинальное напряжение литий-ионного элемента составляет 3,60 В. Некоторые производители маркируют свои батареи напряжением в 3,70 В на элемент. Этот трюк больше дает маркетинговое преимущество, так как более высокое напряжение позволяет указывать и более высокую мощность в ватт-часах (мощность равна напряжению умноженной на силу тока). Напряжение в 3,70 В также приводит к формированию странных значений напряжений при последовательном подключении трех или четырех элементов — 11,10 В и 14,80 В вместо привычных 10,80 В и 14,40 В. Производители оборудования, в свою очередь, придерживаются номинального значения напряжения литий-ионного элемента в 3,60 В.

Standard Range AGM Deep Cycle Range AGM Gellyte Range GEL
10 — 12 лет / 600 циклов 10 — 12 лет / 700 циклов 10 — 12 лет / 750 циклов
универсальная серия AGM для глубоких разрядов AGM универсальная серия GEL

Как же удается достичь этого более высокого напряжения? Дело в том, что конструктивно максимальное значение напряжения литий-кобальтового элемента равно 4,20 В, но оно специально понижается до более безопасного значения в 3,60 В. А для литий-марганцевой технологии минимальный уровень безопасного напряжения чуть выше — 3,70 В, но для стандартизации оно также сводится к общепринятому значению в 3,60 В. Следует отметить, что элементы с таким небольшим отклонением напряжения не будут влиять на работу устройств или требовать особого зарядного устройства.

Другие литий-ионные технологии имеют другие значения номинального напряжения, литий-фосфатная — от 3,20 до 3,30 В и литий-титанатная — 2,4 В. Эта разница напряжения делает их несовместимыми с другими литий-ионными системами, соответственно, им нужен особый алгоритм зарядки и формирования конфигураций соединения.

Читайте также:  Что называют эдс напряжением

Источник

Основные характеристики аккумуляторов

Аккумуляторная батарея – важнейшая составляющая систем резервного и автономного электроснабжения отдельных электрических приборов или целых объектов промышленного и бытового назначения. На сегодняшний день широкое применение получили аккумуляторы свинцово-кислотного типа (AGM VRLA и GEL VRLA), OPZS, OPZV, а также никель-кадмиевые (Ni-Cd) и литий-ионный типы (Li-ion, LiFePO4, Li-pol).

Возникновение химических источников питания началось еще в 1800 году, когда известный итальянский ученый Алессандро Вольта поместил пластины из меди и цинка в кислоту и получил непрерывное напряжение (Вольтов столб). Современные свинцово-кислотные аккумуляторы, как понятно из названия, состоят из свинца и кислоты, где положительно заряженным элементом является свинец, а отрицательно заряженным – оксид свинца. Самая распространенная аккумуляторная батарея состоит из шести банок по 2В и имеет общее напряжение 12В.

Технические характеристики аккумуляторных батарей

Качество аккумуляторов можно определить по нескольким важным свойствам:

Допустимая глубина разряда, %;

Диапазон рабочих температур, °С;

Совет!strong> Обязательно учитывайте, что все приведенные производителем характеристики батарей указываются для температуры 20 – 25 °С, при снижении и повышении температуры окружающей среды, где будет эксплуатироваться аккумулятор, показатели характеристик изменяются, как правило, он снижаются.

Емкость аккумулятора

Данный параметр отражает количество энергии, которую может сохранить батарея, измерение производится в Ампер*часах. На текущий момент в Украине можно купить аккумуляторы емкостью от 0,6 до 4000Ач. К примеру, батарея с емкостью 200Ач способна обеспечить электропитанием нагрузку током 2А в течение 100 часов, или током 8А в течение 25 часов и т. д. Обязательно учитывайте, что при увеличении потребляемого тока будет происходить снижение емкость аккумуляторной батареи, именно по этой причине производители указывают емкость с дополнительным параметром – С.

Дополнительная, но очень важная характеристика маркируемая латинской буквой «C» с числовым параметром, как правило от 1 до до 48 часов и указывает на емкость аккумуляторной батареи при разряде в определенный промежуток времени (C1, C5, C10, C20 и т.д.). Значение C10 принято считать стандартным значением и подавляющее количество производителей указывает емкость при 10-ти часовом разряде. К примеру, емкость 100Ач при C10 означает, что батарея обеспечит данную емкость при 10-ти часовом разряде, эта же батарея при C5 будет иметь меньшую емкость – 80Ач при C5, а если разряд будет происходить с течение 20 часов, то емкость возрастет и составит около 115Ач при С20. Таким образом, при выборе емкости аккумуляторной батареи необходимо обязательно учитывать время в течение которого будет осуществляется разряд, это имеет большое значение.

Рисунок №1. Зависимость емкости аккумулятора AGM VRLA от времени разряда.

Совет! Обратите внимание, что некоторые производители и торгующие организации могут указывать значение емкости при C20. Это сделано для искусственного завышение показателя при неизменной стоимости аккумулятора.

В процессе эксплуатации емкость будет постепенно снижаться, это естественный процесс «старения» батареи, который возникает из-за снижения плотности свинцовых пластин и частичной потери первичного свинца положительных и отрицательных пластин. Высокая интенсивность использования и глубокие разряда приведут к быстрому износу положительных и отрицательных платин аккумулятора и выходу его из строя. Чтобы этого не происходило, необходимо предусматривать резервный запас емкости. Для увеличения емкости батарейного кабинета применяются несколько аккумуляторов с параллельным соединением.

Напряжение батареи

Уровень напряжения – ключевая характеристика по которой происходит выбор аккумулятора. На сегодняшний день распространены элементы и аккумуляторы со следующими значениями напряжения: 1.2, 2.4, 6, 12В. Батарейной банк с более высоким напряжением (24, 48, 96В и т. д.) собирается при помощи нескольких 12В аккумуляторов с последовательным типом подключения.

Читайте также:  Вектор напряжения состоит из

При помощи измерения уровня напряжения можно оценить степень заряженности и степень износа необслуживаемых типов батарей (AGM и GEL VRLA) Измерение напряжения производится в течение нескольких часов, когда аккумулятор полностью бездействует и отключен от зарядного устройства. Нормальный уровень для AGM батарей считается от 13 до 13,2В.

Источник

Аккумуляторы. Общие сведения

Аккумулятор — это устройство, предназначенное для хранения электрической энергии, причем энергия в этом устройстве хранится в химическом виде.

Принцип действия аккумулятора заключается в том, что два металла находятся в растворе кислоты, и при этом они вырабатывают электричество. Аккумуляторы характеризуется по таким основным характеристикам, как:

  • емкость
  • внутреннее сопротивление
  • ток саморазряда
  • срок службы

Емкость аккумулятора

Емкостью аккумулятора — это количество запасенной электроэнергии, которой обладает аккумулятор. Это одна из самых главных характеристик аккумулятора, ведь от емкости зависит время работы электроприборов, подключенных к аккумулятору.

Емкость аккумулятора измеряется в миллиампер-часах (мА*ч). При этом на этикетке или же непосредственно на аккумуляторе указывается номинальная емкость. Дело в том, что номинальная емкость не всегда равняется реальной. Реальная емкость аккумулятора может отличаться от номинальной в диапазоне от 80 до 110%. Связано это с тем, что на протяжении всего срока эксплуатации аккумулятора, его реальная емкость постепенно меняется, как правило, в сторону уменьшения и, кроме всего прочего, зависит от множества дополнительных факторов. Значительно влияют на реальную емкость условия эксплуатации и обслуживания, время эксплуатации и способ зарядки аккумулятора.

Различие номинальной и реальной емкости аккумулятора

Электрическая емкость аккумуляторной батареи состоит из номинальной и реальной.

Номинальная электрическая емкость — это то количество энергии, которым батарея теоретически должна обладать в заряженном состоянии.

Данный параметр аналогичен емкости, например, стакана. Так же как в стандартный граненый стакан можно налить 200 мл воды, так и в батарею можно «закачать» лишь вполне определенное количество энергии. Но определяется это количество энергии не в момент заряда, а при обратном процессе (при разряде батареи) постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения.

Измеряется емкость в ампер-часах (А/ч или мА/ч) и обозначается буквой С. Значение номинальной емкости батареи, как правило, зашифровано в ее обозначении.

Реальное значение емкости новой батареи на момент ввода ее в эксплуатацию колеблется от 80 до 110% номинального значения и зависит от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, а также от технологии ввода в эксплуатацию. Нижний предел (80%) обычно рассматривается как минимально допустимое значение для новой батареи.

Теоретически батарея, например, номинальной емкостью 1000 мА/ч может отдавать ток 1000 мА в течение 1 ч, 100 мА — в течение 10 ч, или 10 мА — в течение 100 ч.

Практически же при высоком токе разряда номинальная емкость не достигается, а при низком токе — превышается. В процессе эксплуатации емкость батареи уменьшается. Скорость уменьшения зависит от типа батареи, технологии обслуживания в процессе работы, используемых зарядных устройств, условий и длительности эксплуатации.

Внутреннее сопротивление батареи определяет ее способность отдавать в нагрузку большой ток. Эта зависимость подчиняется закону Ома. При низком значении внутреннего сопротивления батарея способна отдать в нагрузку больший пиковый ток (без существенного уменьшения напряжения на ее выводах), а значит, и большую пиковую мощность, в то время как высокое значение сопротивления приводит к резкому уменьшению напряжения на выводах батареи при резком увеличении тока нагрузки. Это приводит к тому, что внешне хороший аккумулятор не может полностью отдать запасенную в нем энергию в нагрузку.

Читайте также:  Как защитить компьютер от перепадов напряжения информатика

Типичные сроки сохранности заряда различных типов батарей и аккумуляторов (при условии полного заряда)

  • Никель-гидридные (Ni-MH) аккумуляторы — 2 недели (саморазряд 30% в месяц).
  • Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы — 3 недели (саморазряд 20% в месяц).
  • Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы — 6 недель (саморазряд 10% в месяц).
  • Свинцовые кислотные аккумуляторы — 3 месяца (саморазряд 5% в месяц).
  • Литиевые (Li-Metal) аккумуляторы — 1 год.

Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление — также достаточно важный параметр аккумулятора. Единицей измерения внутреннего сопротивления является миллиом (мОм). Сопротивление, в свою очередь, зависит от емкости одного элемента (банки) аккумулятора, числа этих элементов, типа аккумулятора, срока службы и условий работы. Определяется внутреннее сопротивление с помощью приборов-анализаторов.

Во время работы аккумулятора внутреннее сопротивление постепенно увеличивается. Если аккумулятор имеет сопротивление в целых 500 Ом, то можно сделать вывод о том, что он имеет весьма солидный возраст или просто неправильно использовался.

Большое внутреннее сопротивление приводит к повышенному расходу электроэнергии и, как следствие, к меньшему времени работы приборов, так как по закону Ома большое сопротивление значительно увеличивает потребляемый ток и одновременное падение напряжения. А при сильном падении напряжения подключенный электроприбор принимает аккумулятор за разряженный или же просто за тот, который не в состоянии работать. В результате аккумулятор не может выдать всю запасенную энергию, что значительно сокращает время работы электроприборов.

Саморазряд аккумулятора — это самопроизвольная утечка электроэнергии из заряженного аккумулятора в течение некоторого времени. Этому явлению подвержены практически все виды аккумуляторов, независимо от их устройства и электрохимического типа.

Для количественного определения саморазряда служит величина энергии, которую теряет аккумулятор на протяжении определенного периода времени, и исчисляется он в процентах от величины полностью заряженного аккумулятора. Величина саморазряда — не постоянна, так, в первые сутки после зарядки она достигает максимальных значений, а затем постепенно уменьшается.

В связи с этим, принято измерять величину саморазряда в первые сутки, а затем через месяц после заряда. На саморазряд также имеет влияние температура окружающей среды, причем взаимосвязь между величиной саморазряда и температурой пропорциональна. Имеется в виду, что при повышении температуры увеличивается и величина саморазряда.

К примеру, у некоторых типов аккумуляторов при повышении температуры от 20 до 30 градусов величина саморазряда увеличивается в два раза. Если говорить о более конкретных его значениях, то для аккумуляторов Ni-Cd типа нормальной считается величина 10% в сутки, а аккумуляторы Ni-MH типа имеют несколько большую величину саморазряда, для Li-Ion и для Li-Pol эта величина настолько мала, что ее оценивают только через месяц после заряда. Что же касается месячной величины саморазряда, то для этих же типов аккумуляторов соответственно имеем такие параметры:

Эти показатели являются среднестатистическими, и могут несколько отличатся у каждого конкретного аккумулятора.

Для определения величины срока службы аккумулятора используют количество циклов между зарядом и разрядом аккумулятора, которое он способен выдержать во время эксплуатации, не меняя при этом в значительных пределах своих главных параметров, таких как емкость, величина саморазряда, в!гутрсннее сопротивление.

Также учитывается время, которое истекло с момента изготовления аккумулятора. В том случае, если емкость уменьшается до 60% номинального значения, аккумулятор считается вышедшим из строя. На срок службы влияют самые различные факторы:

  • тип аккумулятора
  • способ заряда
  • условия эксплуатации
  • правильность обслуживания

В зависимости от используемой электрохимической системы все аккумуляторы делятся на следующие типы:

  • SLA/Pb — классические свинцово-кислотные
  • Ni-Cd — никель-кадмиевые
  • Ni-MH — никель-маталлгидридные
  • Li-Ion — литий-ионные
  • Li-Pol — литий-полимерные, которые являются относительно новым словом в современной технике.

Источник

Adblock
detector