Меню

Как посчитать силу тока аккумулятора

Аккумуляторы. Примеры расчетов

Аккумуляторы. Примеры расчетовАккумуляторы представляют собой электрохимические источники тока, которые после разрядки могут быть заряжены с помощью электрического тока, получаемого от зарядного устройства. При протекании зарядного тока в аккумуляторе происходит электролиз, в результате которого на аноде и катоде образуются химические соединения, которые были на электродах в исходном рабочем состоянии аккумулятора.

Электрическая энергия при заряде в аккумуляторе превращается в химическую форму энергии. При разряде химическая форма энергии превращается в электрическую. Для заряда аккумулятора нужно больше энергии, чем может быть получено при его разряде.

Напряжение каждого элемента свинцового аккумулятора после заряда 2,7 В не должно падать ниже 1,83 В при разряде.

Средняя величина напряжения железо-никелевого аккумулятора 1,1 В.

Зарядный и разрядный ток аккумулятора ограничен и задается заводом-изготовителем (примерно 1 А на 1 дм2 пластины).

Количество электричества, которое можно получить от заряженного аккумулятора, называется емкостью аккумулятора, изменяемой в ампер-часах.

Аккумуляторы характеризуются также отдачей по энергии и току. Отдача по энергии равна отношению энергии, полученной при разряде, к энергии, затраченной на заряд аккумулятора: ηэн=Aраз/Aзар.

Для свинцового аккумулятора ηэн=70%, а для железо-никелевого ηэн=50%.

Отдача по току равна отношению количества электричества, полученного при разряде, к количеству электричества, израсходованного при заряде: ηт=Qраз/Qзар.

Свинцовые аккумуляторы имеют ηт=90%, а железоникелевые ηт=70%.

1. Почему отдача по току аккумулятора больше, чем отдача по энергии?

ηэн=Aраз/Aзар =(Uр∙Iр∙tр)/(Uз∙Iз∙tз )=Uр/Uз ∙ηт.

Отдача по энергии равна отдаче по току ηт, умноженной на отношение напряжения разряда к напряжению заряда. Так как отношение Uр/Uз

2. Свинцовый аккумулятор напряжением 4 В и емкостью 14 А•ч показан на рис. 1. Соединение пластин показано на рис. 2. Соединение пластин параллельно увеличивает емкость аккумулятора. Две группы пластин соединены между собой последовательно для увеличения напряжения.

Свинцовый аккумулятор

Рис. 1. Свинцовый аккумулятор

Соединение пластин свинцового аккумулятора на напряжение 4 В

Рис. 2. Соединение пластин свинцового аккумулятора на напряжение 4 В

Аккумулятор заряжался 10 ч током Iз=1,5 А, а разряжался 20 ч током Iр=0,7 А. Какова отдача по току?

Qр=Iр∙tр=0,7∙20=14 А•ч; Qз=Iз∙tз=1,5∙10=15 А•ч; ηт=Qр/Qз =14/15=0,933=93%.

3. Аккумулятор заряжается током 0,7 А в течение 5 ч. Как долго он будет разряжаться током 0,3 А при отдаче по току ηт=0,9 (рис. 3)?

Рисунок и схема к примеру 3

Рис. 3. Рисунок и схема к примеру 3

Израсходованное на заряд аккумулятора количество электричества равно: Qз=Iз∙tз=0,7∙5=3,5 А•ч.

Количество электричества Qр, отдаваемое при разряде подсчитаем по формуле ηт=Qр/Qз , откуда Qр=ηт∙Qз=0,9∙3,5=3,15 А•ч.

Время разряда tр=Qр/Iр =3,15/0,3=10,5 ч.

4. Аккумулятор емкостью 20 А•ч был полностью заряжен в течение 10 ч от сети переменного тока через селеновый выпрямитель (рис. 4). Положительный вывод выпрямителя при заряде подключается к положительному выводу аккумулятора. Каким током аккумулятор заряжался, если отдача по току ηт=90%? Каким током аккумулятор может разряжаться в течение 20 ч?

Рисунок и схема к примеру 4

Рис. 4. Рисунок и схема к примеру 4

Ток заряда аккумулятора равен: Iз=Q/(ηт∙tз )=20/(10∙0,9)=2,22 А. Допустимый ток разряда Iр=Q/tр =20/20=1 А.

5. Аккумуляторная батарея, состоящая из 50 элементов, заряжается током 5 А. Э. д. с. одного элемента батареи 2,1 В, а его внутреннее сопротивление rвн=0,005 Ом. Какое напряжение имеет батарея? Какую э. д. с. должен иметь зарядный генератор с внутренним сопротивлением rг=0,1 Ом (рис. 5)?

Рисунок и схема к примеру 3

Рис. 5. Рисунок и схема к примеру 5

Э. д. с. батареи равна: Eб=50∙2,1=105 В.

Внутреннее сопротивление батареи rб=50∙0,005=0,25 Ом. Э. д. с. генератора равна сумме э. д. с. батареи и падений напряжения в батарее и генераторе: E=U+I∙rб+I∙rг=105+5∙0,25+5∙0,1=106,65 В.

6. Аккумуляторная батарея состоит из 40 элементов с внутренним сопротивлением rвн=0,005 Ом и э. д. с. 2,1 В. Батарею заряжают током I=5 А от генератора, э. д. с. которого 120 В, а внутреннее сопротивление rг=0,12 Ом. Определить дополнительное сопротивление rд, мощность генератора, полезную мощность заряда, потери мощности в добавочном сопротивлении rд и потери мощности в батарее (рис. 6).

Рис. 6. Расчет акукумулятора

Дополнительное сопротивление найдем с помощью второго закона Кирхгофа:

Eг=Eб+rд∙I+rг∙I+40∙rв∙I; rд=(Eг-Eб-I∙(rг+40∙rв))/I=(120-84-5∙(0,12+0,2))/5=34,4/5=6,88 Ом.

Так как э. д. с. батареи при заряде увеличивается (э. д. с. элемента в начале заряда равна 1,83 В), то в начале заряда при неизменном добавочном сопротивлении ток будет больше 5 А. Для поддержания неизменным тока заряда необходимо изменять дополнительное сопротивление.

Потери мощности в дополнительном сопротивлении ∆Pд=rд∙I^2=6,88∙5^2=6,88∙25=172 Вт.

Потери мощности в генераторе ∆Pг=rг∙I^2=0,12∙25=3 Вт.

Потери мощности во внутреннем сопротивлении аккумуляторной батареи ∆Pб=40∙rвн∙I^2=40∙0,005∙25=5 Вт.

Мощность генератора, отдаваемая во внешнюю цепь, Pг=Eб∙I+Pд+Pб=84∙5+172+5=579 Вт.

Полезная мощность заряда Pз=Eб∙I=420 Вт.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник



Как правильно зарядить, рассчитать время и какой нужен ток для зарядки аккумуляторов.

Аккумуляторы используются повсеместно в различных устройствах и часто поднимается вопрос о том как их заряжать.

Читайте также:  Как проверить аккумулятор Bosch

И если в таких устройствах как телефоны, смартфоны и тому подобное этот вопрос решается довольно просто, то это только благодаря тому, что в них весь процесс зарядки контролируется специальной микросхемой, от вас минимум вмешательства.

Но всё же существует много устройств где применяются аккумуляторы, которые нужно заряжать отдельно и самостоятельно.

Лучше всего для этого приобрести специальное зарядное устройство, но даже это приобретение нужно делать грамотно, конечно если вы хотите, чтобы ваши аккумуляторы заряжались быстрее, служили много циклов «заряд – разряд» и заряжались полностью.

В принципе, для зарядки аккумуляторов можно использовать даже простой блок питания постоянного тока, с подходящими для вашего аккумулятора параметрами, а именно напряжением и током.

Какие ещё важно знать параметры чтобы правильно заряжать аккумуляторы?

  • Выходное напряжение блока питания (зарядного устройства)
  • Выходной ток блока питания (зарядного устройства)
  • Время заряда. (рассчитывается по формуле)
  • Емкость аккумулятора
  • Тип аккумулятора

Это то, что нужно знать, чтобы правильно выбрать зарядное устройство и качественно заряжать аккумуляторы.

Давайте во всём разберёмся.

Как рассчитать время и какой нужен ток для зарядки аккумулятора

Начнём с типов аккумуляторов они бывают кислотные и «другие» под словом другие я имею в виду никель-кадмиевые, никель- металл-гидридные, литий-ионные и тому подобное.
По этим технологиям делают всем известные «пальчиковые» аккумуляторы разных размеров и назначений. А также и аккумуляторы для наших гаджетов.

Источник

Автомобильный аккумулятор и сила тока — правильно измеряем и заряжаем

Роль аккумуляторной батареи в современном автомобиле невозможно переоценить. С его помощью происходит запуск двигателя, также он питает многочисленные электроприборы на борту. Поддерживать АКБ в работоспособном состоянии крайне важно, и одной из методик является периодическая проверка его ёмкости. Зная, как замерить амперы на аккумуляторе, можно рассчитать момент, когда ему потребуется зарядка.

Автомобильный аккумулятор и сила тока

Что такое сила тока

Под воздействием заряженных частиц и электрического поля возникает электрический ток, который является одним из ключевых источников энергии. Говоря о движущихся в одном направлении заряженных частицах, имеют в виду понятие силы тока. Итак, с точки зрения физики это будет величиной движения электрических зарядов. Определённое количество заряда может проходить через определенное сечение проводника за единицу времени.

Единица силы тока считается одним из основных электрохимических показателей, а для её измерения используются амперы. Важными факторами, которые влияют на эту физическую величину, считаются материалы проводника, окружающие условия, температура. Ток бывает постоянным и переменным (примером последнего может служить освещение любых бытовых приборов в домашней квартире или офисе).

Если говорить о других основных показателях, то сила тока бывает прямо пропорциональна напряжению, создаваемому в сети и обратно пропорциональна сопротивлению в нём. Для определения силы тока чаще на практике пользуются специальным прибором – амперметром. Он вклинивается в цепь на требуемом участке и замеряет силу того заряда, который прошёл за интервал времени с учётом сечения провода.

Типы аккумуляторов

Перед тем как искать ответ на вопрос, сколько ампер в автомобильном аккумуляторе, необходимо больше познакомиться с их классификацией. Долгое время они изготавливались преимущественно на базе свинца и кислоты. Естественно, такое оборудование требует самого бережного отношения ввиду своей высокой химической опасности.

Типы аккумуляторов авто

Основные типы аккумуляторов для авто на сегодня следующие:

  1. Классические, в пластинах которых повышенное содержание элемента сурьмы. Процесс электролиза в них происходит ускоренными темпами, из-за этого электролит часто улетучивается и приходится добавлять дистиллированную воду.
  2. Кальциевые. Вместо сурьмы для решёток электродов основным материалом выступает кальций. Для снижения внутреннего сопротивления иногда в малых объёмах добавляют серебро. Интенсивность выделения газов и воды уменьшилась, по сравнению с сурьмянистыми АКБ. Это продлило срок службы и практически отпала необходимость в обслуживании изделий. Такие батареи очень чувствительны к переразряду и напряжению в бортовой сети транспортного средства.
  3. Гибридные. Представляют собой комбинацию описанных выше типов. Отрицательные пластины сделаны в них из кальция, а положительные — с малым добавлением сурьмы. Их главным преимуществом является устойчивость к разряду и переразряду.
  4. Гелевые или AGM типа. Одни из самых инновационных аккумуляторов. Своё название получили из-за того, что рабочий электролит в них находится не в жидком, а в желеобразном состоянии. Благодаря этому сразу удалось решить и проблему вытекания, так что их корпус можно считать герметичным. Гель не обладает высокой текучестью и находится практически в зафиксированном положении. Для таких батарей можно особенно не интересоваться, сколько ампер в них содержится из-за низкой способности к саморазряду. Также они характеризуются высокой устойчивостью к вибрациям и толчкам.
  5. Щелочные. Основной рабочей жидкостью в них является не кислота, а щелочь. Чаще всего бывают никель-железными или никель-кадмиевыми. В обоих вариантах электролит один и тот же — это раствор калия, а вот электроды делаются с добавлением разных металлов. Даже во время интенсивных химических процессов электролит из таких батарей не вытекает. Доливать его практически не требуется, да и такие АКБ хорошо переносят переразряды. В отличие от кислотных они не настолько опасны для здоровья, накапливают энергию и отлично работают в условиях низких температур.
  6. Литий-ионные. Считаются самым перспективным вариантом для дополнительного источника получения электрического тока. Носителями тока выступают ионы лития, а вот технология изготовления и материал электродов постоянно меняются. К числу ключевых преимуществ относятся высокая удельная емкость и низкая способность к саморазряду. Существует и определённый набор недостатков: чувствительность к температурным перепадам, постепенное снижение ёмкости в первые годы эксплуатации. Для пуска двигателя их мощности пока недостаточно, поэтому они применяются как вспомогательные.
Читайте также:  Какой емкости нужен аккумулятор для форд фокус

Количество ампер в заряженном аккумуляторе авто

Самый цивилизованный и профессиональный способ проверить амперы на аккумуляторе – использовать специальный прибор под названием мультиметр. Он позволяет замерять и силу тока, и напряжение. Несмотря на то, что напрямую он не измерит, сколько ампер выдаёт конкретный автомобильный аккумулятор, произвести такие расчёты вполне возможно.

Мерить ток заряда

Первым делом изделие необходимо зарядить по максимуму специальным зарядным приспособлением, работающим от электросети. Произведя замеры напряжения и плотности электролита, убеждаемся в том, что АКБ заряжен и должен отдавать свой заряд электропотребителям. Подключаем нагрузку установленной мощности и засекаем время начала эксперимента. Например, такую нагрузку может давать обычная лампа накаливания, мощность которой нам известна.

Дожидаемся, пока напряжение в АКБ снизится до половины полностью заряженного состояния. Убираем лампочку и прекращаем разряжать автомобильную батарею. Теперь можно измерить новое значение ёмкости, которое выражается в ампер/часах. При нагрузке в сети силу тока умножаем на число часов, в течение которых горела лампочка. Если в результате мы получим то значение, которое должен показывать автомобильный аккумулятор, близкое к номинальному, значит, он находится в исправном состоянии.

Несмотря на то, сколько ампер должен выдавать аккумулятор для автомобиля, он способен самопроизвольно разряжаться. Причём происходит это даже в те моменты, когда он не питает никаких электрических приборов. Саморазряд — это естественный процесс, на величину которого влияют окружающие погодные условия. Кроме естественной утечки, следует обращать внимание на места с повышенной влажностью или с недостаточной изоляцией. Дополнительная потеря тока может привести к полному разряду всей батареи и даже к воспламенению при совпадении ряда факторов.

Как следует заряжать автомобильный аккумулятор

В процессе передвижения автомобильный аккумулятор заряжается от генератора, который также вырабатывает ток. Однако полностью зарядить его таким образом не удаётся, потому что всегда идут определённые потери. Именно поэтому периодически возникает необходимость в принудительном дозаряде АКБ. Тем более, что в тёплую погоду запуск двигателя можно обеспечить даже 20% реальной ёмкости батареи. В холодное время года при загустевшем масле сделать это будет практически невозможно.

Заряжать автомобильный аккумулятор

Как рекомендуют сами производители аккумуляторов, полностью разряженный АКБ необходимо заряжать от 10 до 15 часов. При этом величина подаваемого тока составляет не менее 10% от стандартной номинальной его ёмкости. А ещё лучше подавать на заряд небольшой ток, а само время увеличить. Так удастся «разогнать» устройство на большую ёмкость.

Учитывая, что батарея является источником постоянного тока, для работы с ней важно соблюдать принцип полярности соединений. Поэтому положительную клемму АКБ соединяют с такой же от зарядного устройства — они обозначаются знаком «+». Аналогично поступают с отрицательными клеммами. Если не придерживаться этого правила, то аккумулятор будет разряжаться.

Перед началом зарядки его снимают и переносят в тёплое сухое помещение. Желательно сразу очистить его от грязи и налёта, а клеммы можно отшлифовать наждачной шкуркой для обеспечения качественного поступления тока. Сложнее обстоит дело с обслуживаемыми АКБ — пробки стоит выкрутить и дать возможность свободного выхода скопившимся газам. При необходимости контролируют уровень электролита и доливают его в банки. Большинство современных зарядных устройств автоматического типа, и в них не предусмотрена ручная регулировка силы тока.

Инженеры ведущих исследовательских центров и лабораторий неуклонно ищут новые решения в области создания и эксплуатации автомобильных АКБ. Открываются новые источники питания, повышается ёмкость, снижается способность саморазряжаться. Одним из важных направлений в поисках является повышение экологической безопасности для окружающей среды. Таким требованиям отвечают батареи типа АГМ, однако, скорее всего, они выступают промежуточным этапом в перспективах создания надёжных автомобильных батарей.

Читайте также:  От чего зависит ПТ аккумуляторной батареи

Источник

Как посчитать силу тока аккумулятора

Аккумуляторы. Примеры расчетовАккумуляторы представляют собой электрохимические источники тока, которые после разрядки могут быть заряжены с помощью электрического тока, получаемого от зарядного устройства. При протекании зарядного тока в аккумуляторе происходит электролиз, в результате которого на аноде и катоде образуются химические соединения, которые были на электродах в исходном рабочем состоянии аккумулятора.

Электрическая энергия при заряде в аккумуляторе превращается в химическую форму энергии. При разряде химическая форма энергии превращается в электрическую. Для заряда аккумулятора нужно больше энергии, чем может быть получено при его разряде.

Напряжение каждого элемента свинцового аккумулятора после заряда 2,7 В не должно падать ниже 1,83 В при разряде.

Средняя величина напряжения железо-никелевого аккумулятора 1,1 В.

Зарядный и разрядный ток аккумулятора ограничен и задается заводом-изготовителем (примерно 1 А на 1 дм2 пластины).

Количество электричества, которое можно получить от заряженного аккумулятора, называется емкостью аккумулятора, изменяемой в ампер-часах.

Аккумуляторы характеризуются также отдачей по энергии и току. Отдача по энергии равна отношению энергии, полученной при разряде, к энергии, затраченной на заряд аккумулятора: ηэн=Aраз/Aзар.

Для свинцового аккумулятора ηэн=70%, а для железо-никелевого ηэн=50%.

Отдача по току равна отношению количества электричества, полученного при разряде, к количеству электричества, израсходованного при заряде: ηт=Qраз/Qзар.

Свинцовые аккумуляторы имеют ηт=90%, а железоникелевые ηт=70%.

1. Почему отдача по току аккумулятора больше, чем отдача по энергии?

ηэн=Aраз/Aзар =(Uр∙Iр∙tр)/(Uз∙Iз∙tз )=Uр/Uз ∙ηт.

Отдача по энергии равна отдаче по току ηт, умноженной на отношение напряжения разряда к напряжению заряда. Так как отношение Uр/Uз

2. Свинцовый аккумулятор напряжением 4 В и емкостью 14 А•ч показан на рис. 1. Соединение пластин показано на рис. 2. Соединение пластин параллельно увеличивает емкость аккумулятора. Две группы пластин соединены между собой последовательно для увеличения напряжения.

Свинцовый аккумулятор

Рис. 1. Свинцовый аккумулятор

Соединение пластин свинцового аккумулятора на напряжение 4 В

Рис. 2. Соединение пластин свинцового аккумулятора на напряжение 4 В

Аккумулятор заряжался 10 ч током Iз=1,5 А, а разряжался 20 ч током Iр=0,7 А. Какова отдача по току?

Qр=Iр∙tр=0,7∙20=14 А•ч; Qз=Iз∙tз=1,5∙10=15 А•ч; ηт=Qр/Qз =14/15=0,933=93%.

3. Аккумулятор заряжается током 0,7 А в течение 5 ч. Как долго он будет разряжаться током 0,3 А при отдаче по току ηт=0,9 (рис. 3)?

Рисунок и схема к примеру 3

Рис. 3. Рисунок и схема к примеру 3

Израсходованное на заряд аккумулятора количество электричества равно: Qз=Iз∙tз=0,7∙5=3,5 А•ч.

Количество электричества Qр, отдаваемое при разряде подсчитаем по формуле ηт=Qр/Qз , откуда Qр=ηт∙Qз=0,9∙3,5=3,15 А•ч.

Время разряда tр=Qр/Iр =3,15/0,3=10,5 ч.

4. Аккумулятор емкостью 20 А•ч был полностью заряжен в течение 10 ч от сети переменного тока через селеновый выпрямитель (рис. 4). Положительный вывод выпрямителя при заряде подключается к положительному выводу аккумулятора. Каким током аккумулятор заряжался, если отдача по току ηт=90%? Каким током аккумулятор может разряжаться в течение 20 ч?

Рисунок и схема к примеру 4

Рис. 4. Рисунок и схема к примеру 4

Ток заряда аккумулятора равен: Iз=Q/(ηт∙tз )=20/(10∙0,9)=2,22 А. Допустимый ток разряда Iр=Q/tр =20/20=1 А.

5. Аккумуляторная батарея, состоящая из 50 элементов, заряжается током 5 А. Э. д. с. одного элемента батареи 2,1 В, а его внутреннее сопротивление rвн=0,005 Ом. Какое напряжение имеет батарея? Какую э. д. с. должен иметь зарядный генератор с внутренним сопротивлением rг=0,1 Ом (рис. 5)?

Рисунок и схема к примеру 3

Рис. 5. Рисунок и схема к примеру 5

Э. д. с. батареи равна: Eб=50∙2,1=105 В.

Внутреннее сопротивление батареи rб=50∙0,005=0,25 Ом. Э. д. с. генератора равна сумме э. д. с. батареи и падений напряжения в батарее и генераторе: E=U+I∙rб+I∙rг=105+5∙0,25+5∙0,1=106,65 В.

6. Аккумуляторная батарея состоит из 40 элементов с внутренним сопротивлением rвн=0,005 Ом и э. д. с. 2,1 В. Батарею заряжают током I=5 А от генератора, э. д. с. которого 120 В, а внутреннее сопротивление rг=0,12 Ом. Определить дополнительное сопротивление rд, мощность генератора, полезную мощность заряда, потери мощности в добавочном сопротивлении rд и потери мощности в батарее (рис. 6).

Рис. 6. Расчет акукумулятора

Дополнительное сопротивление найдем с помощью второго закона Кирхгофа:

Eг=Eб+rд∙I+rг∙I+40∙rв∙I; rд=(Eг-Eб-I∙(rг+40∙rв))/I=(120-84-5∙(0,12+0,2))/5=34,4/5=6,88 Ом.

Так как э. д. с. батареи при заряде увеличивается (э. д. с. элемента в начале заряда равна 1,83 В), то в начале заряда при неизменном добавочном сопротивлении ток будет больше 5 А. Для поддержания неизменным тока заряда необходимо изменять дополнительное сопротивление.

Потери мощности в дополнительном сопротивлении ∆Pд=rд∙I^2=6,88∙5^2=6,88∙25=172 Вт.

Потери мощности в генераторе ∆Pг=rг∙I^2=0,12∙25=3 Вт.

Потери мощности во внутреннем сопротивлении аккумуляторной батареи ∆Pб=40∙rвн∙I^2=40∙0,005∙25=5 Вт.

Мощность генератора, отдаваемая во внешнюю цепь, Pг=Eб∙I+Pд+Pб=84∙5+172+5=579 Вт.

Полезная мощность заряда Pз=Eб∙I=420 Вт.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник