Что такое эдс батареи на зарядном устройстве
Перейти к содержимому

Что такое эдс батареи на зарядном устройстве

  • автор:

Устройство автомобилей

Характеристикой зарядки аккумуляторной батареи называют зависимости изменения плотности электролита, ЭДС и напряжения батареи от времени зарядки при постоянной силе зарядного тока (рис. 1).

Характеристики зарядки снимают при зарядке аккумулятора постоянной силой тока, соответствующего 10 % номинальной емкости аккумулятора. Для зарядки аккумулятора необходимо, чтобы напряжение зарядного устройства превышало ЭДС аккумулятора (Еаб). В процессе зарядки силу зарядного тока с помощью реостата поддерживают постоянной. Через равные промежутки времени измеряют напряжение UЗ на зажимах аккумулятора, а также плотность электролита ρ.
ЭДС аккумулятора измеряют при разомкнутой внешней цепи, а ЭДС покоя (Е0) подсчитывают по формуле.

зарядная характеристика аккумулятора

Причины изменения величин ρ, Е0, Еаб и UЗ аккумуляторной батареи следующие.

Вследствие того, что в процессе зарядки постоянной силой тока в порах активной массы пластин в единицу времени выделяется одинаковое количество серной кислоты и уменьшается количество воды, плотность электролита ρ, а вместе с ней и ЭДС покоя (Е0) аккумулятора будут прямо пропорционально расти (рис. 1б).

В начале зарядки плотность электролита в порах пластин быстро увеличивается, а вместе с тем растет ЭДС аккумулятора Еаб. При дальнейшей зарядке из-за растворения кристаллов PbSO4 увеличиваются проходные сечения пор в активной массе, что способствует свободному доступу менее плотного электролита в поры пластин.

Когда установится равновесие между образованием серной кислоты в порах пластин и притоком в поры электролита с меньшей плотностью, то в течение длительного времени зарядки разность плотностей электролита в порах активной массы и вокруг пластин будет оставаться почти неизменной. В течение этого времени рост ЭДС тоже почти прекратится.

Постепенное повышение плотности электролита в баке аккумуляторной батареи сопровождается увеличением его вязкости, что замедляет процесс диффузии в поры активной массы пластин, поэтому в порах несколько повысится плотность электролита, а вместе с тем увеличится и ЭДС.

В конце зарядки аккумулятора большая часть активной массы пластин превратится в двуокись свинца (PbO2) и чистый свинец (Pb), при этом часть ионов кислорода и водорода, выделяющаяся на пластинах не вступит в химическую реакцию с массой пластин и нейтрализуется, что характеризуется «кипением» электролита и означает окончание процесса зарядки.

Газообразование начинается при напряжении аккумулятора 2,4 В, интенсивно увеличивается до напряжения 2,7 В, после чего продолжается до момента прекращения зарядки.

В период газообразования положительные ионы водорода, выделяющиеся на отрицательных пластинах, присоединяют к себе недостающие электроны с некоторым запаздыванием, поэтому в конце зарядки аккумулятора вокруг отрицательных пластин будет сосредоточиваться большое количество положительных ионов водорода, в следствие чего между отрицательными пластинами и электролитом создается дополнительная разность потенциалов (около 0,33 В), увеличивающая напряжение аккумуляторов до 2,7 В.

Напряжение UЗ на зажимах заряжаемого аккумулятора будет больше ЭДС покоя Е0 на величину прироста ЭДС (ΔЕ) и величину падения напряжения внутри аккумулятора IЗRаб:

характеристики зарядки аккумуляторной батареи

При достижении напряжения аккумулятора 2,7 В и в целях более полного использования активной массы пластин зарядку аккумулятора продолжают при сильном газообразовании, пока напряжение и плотность электролита будут оставаться постоянными в течение 2 часов, что служит признаком окончания зарядки аккумулятора.

При зарядке исправного аккумулятора электричества затрачивается на 10…15 % больше, чем он отдает при разрядке.

После выключения цепи напряжение на зажимах аккумулятора резко падает на величину IЗRаб, затем ЭДС снижается на 0,33 В вследствие нейтрализации ионов водорода и кислорода на пластинах. В дальнейшем ЭДС аккумулятора снижается несколько медленнее до значения Е0 по мере выравнивания плотности электролита, находящегося в порах пластин и между пластинами.

Аккумуляторные батареи — Электрические характеристики аккумуляторных батарей

Электродвижущая сила и напряжение. Электродвижущей силой (ЭДС) называется разность потенциалов положительного и отрицательного электродов аккумулятора при разомкнутой внешней цепи.
Величина ЭДС зависит, главным образом, от электродных потенциалов, т. е. от физических и химических свойств веществ, из которых изготовлены пластины и электролит, но не зависит от размеров пластин аккумулятора.
ЭДС кислотного аккумулятора зависит также от плотности электролита. Теоретически и практически установлено, что ЭДС аккумулятора с достаточной для практики точностью можно определить по формуле
Е=0,85 + g,
где g– плотность электролита при 15°С, г/см 3 .
Для кислотных стартерных аккумуляторов, в которых плотность электролита колеблется в пределах от 1,12 до 1,29 г/см 3 , ЭДС изменяется соответственно от 1,97 до 2,14 В.
Измерить ЭДС с абсолютной точностью почти невозможно. Однако для практических целей ЭДС приблизительно и достаточно точно можно измерить вольтметром, имеющим высокое внутреннее сопротивление (не менее 1000 Ом на 1 В). При этом через вольтметр будет проходить ток незначительной величины.
Напряжением аккумулятора называется разность потенциалов положительных и отрицательных пластин при замкнутой внешней цепи, в которую включен какой-либо потребитель тока, т. е. при прохождении тока через аккумулятор. При этом показания вольтметра при измерении напряжения всегда будут меньше, чем при замере ЭДС, и эта разность будет тем больше, чем больший ток проходит через аккумулятор.
ЭДС и напряжение зависят от ряда факторов. ЭДС изменяется от плотности и температуры электролита. Напряжение в свою очередь зависит от ЭДС, величины разрядного тока (нагрузки) и внутреннего сопротивления аккумулятора.
Зависимость ЭДС аккумулятора от плотности электролита (концентрации раствора Н2SО4) приведена ниже:

Плотность электролита 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
ЭДС аккумулятора, в. 1,906 1,960 2,005 2,048 2,095 2,125 2,144
Из этой зависимости видно, что с увеличением концентрации серной кислоты ЭДС также увеличивается. Отсюда, однако, не следует, что для получения большей ЭДС можно чрезмерно увеличивать плотность электролита. Установлено, что стартерные аккумуляторные батареи достаточно хорошо работают тогда, когда плотность электролита в них составляет 1,27 – 1,29 г/см 3 .Кроме того, электролит плотностью 1,29 г/см 3 имеет самую низкую точку замерзания.
При изменении температуры электролита ЭДС аккумулятора также меняется. Так, с изменением температуры электролита от +20°С до -40°С ЭДС аккумулятора снижается с 2,12 до 2,096 в. В значительно большей степени с изменением температуры электролита меняется напряжение, так как оно зависит не только от ЭДС, но и от внутреннего сопротивления аккумулятора, которое с понижением температуры значительно возрастает.
Между ЭДС, напряжением, внутренним сопротивлением и величиной разрядного тока существует следующая зависимость:
U=Е-Ir,
где U – напряжение;
Е – э. д. с. аккумулятора;
I – величина разрядного тока;
r – внутреннее сопротивление аккумулятора.
Из этой формулы видно, что при постоянном значении ЭДС, измеряемой при разомкнутой цепи, напряжение аккумулятора падает по мере увеличения отдаваемого в процессе разряда тока.
Внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление аккумулятора сравнительно мало, но в тех случаях, когда аккумуляторная батарея разряжается силой тока большой величины, например, при пуске двигателя стартером, внутреннее сопротивление каждого аккумулятора имеет очень существенное значение.
Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления электролита, сепараторов и пластин. Главной составляющей является сопротивление электролита, которое изменяется с изменением температуры и концентрации серной кислоты.
Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см 3 от температуры показана ниже:

Температура, °С Удельное сопротивление электролита Ом·см
+ 40 0,89
+ 25 1,28
+ 18 1,46
0 1,92
– 18 2,39
Как видно из приведенных данных, с понижением температуры электролита от +40°С до -18°С удельное сопротивление возрастает в 2,7 раза. Наименьшее значение удельного сопротивления имеет электролит плотностью 1,223 г/см 3 при 15°С (30%-ный раствор Н2SО4 по весу).
Вторым составляющим сопротивления в аккумуляторе является сопротивление сепараторов. Оно зависит в основном от их пористости. Сепараторы изготавливают из электроизолирующего материала, поры которого заполнены электролитом, что и обусловливает электропроводимость сепаратора.
В связи с этим можно было бы предположить, что с изменением температуры сопротивление сепаратора будет изменяться в той же пропорции, что и сопротивление электролита, но это не совсем так. Некоторые виды сепараторов, например, сепараторы из микропористого эбонита (мипора) не чувствительны к изменению температуры.
Третьим фактором, входящим в общую сумму внутреннего сопротивления элемента, служит активная масса и решетки положительных и отрицательных пластин.
Сопротивление губчатого свинца отрицательной пластины незначительно отличается от сопротивления материала решетки, в то время как сопротивление перекиси свинца положительной пластины превышает сопротивление решетки в 10000 раз. В отличие от сопротивления электролита сопротивление решетки уменьшается с понижением температуры. Но ввиду того, что сопротивление электролита во много раз больше сопротивления пластин, то уменьшение их сопротивления с понижением температуры весьма незначительно компенсирует общее снижение сопротивления электролита.
На сопротивление пластин влияет степень заряженноcти аккумуляторной батареи. В процессе разряда сопротивление пластин возрастает, так как сернокислый свинец, образующийся на положительных и отрицательных пластинах, почти не проводит электрический ток.
По сравнению с другими типами аккумуляторов кислотные аккумуляторы имеют сравнительно малое внутреннее сопротивление, что и определяет их широкое применение в качестве стартерных батарей на автомобильном транспорте.
Емкость. Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле
C=Iptp,
где С – емкость, а·ч;
Ip – сила разрядного тока, а;
tp – время разряда, ч.
Величина емкости аккумуляторной батареи в основном определяется следующими факторами: режимом разряда (величиной разрядного тока), концентрацией электролита и температурой. Аккумуляторы при форсированных режимах разряда отдают емкость меньше, чем при разряде более длительными режимами (небольшой величиной тока).
Снижение емкости при форсированных режимах разряда происходит по следующим причинам.
В процессе разряда превращение активной массы пластин сернокислый свинец происходит не только на поверхности пластин, но и внутри них. Если разряд осуществляют током небольшой силы и медленно, то электролит успевает проникать в глубокие слои активной массы, а вода, образующаяся в результате реакции в порах, успевает смешаться с основной массой электролита. При форсированных режимах разряда концентрация серной кислоты в электролите внутри пластин значительно снижается, свежий электролит не успевает проникнуть в глубь активной массы, реакция идет в основном на поверхности пластин, так как поры закупориваются и внутрилежащие слои активной массы почти не принимают участия в реакции. При этом в результате значительного увеличения внутреннего сопротивления аккумулятора напряжение на его зажимах резко падает.
Однако после того как аккумулятор будет разряжен при форсированном режиме, после небольшого перерыва его снова можно разряжать. Это служит наглядным подтверждением того, что снижение емкости в аккумуляторе при разряде большой величиной силы тока происходит в результате неполного использования активной массы пластин.
Кроме величины разрядного тока, на емкость аккумулятора значительно влияет концентрация электролита, которая определяет потенциал пластин, электрическое сопротивление электролита и его вязкость, влияющую в свою очередь на способность проникания электролита в глубокие слои активной массы пластин.
В процессе разряда плотность электролита уменьшается и в конце разряда к активной массе пластин поступает недостаточное количество кислоты, в результате чего напряжение аккумулятора падает и дальнейший его разряд становится невозможным. Чем больше разница между концентрациями электролита, находящегося вне пластин, и электролита, находящегося в порах активной массы, тем интенсивнее происходит процесс проникновения кислоты в поры пластин. В этом отношении применение электролита с большей плотностью, казалось бы, должно увеличить емкость. Но в действительности чрезмерно большая плотность не ведет к увеличению емкости, так как увеличение плотности электролита неизбежно приводит к повышению вязкости электролита, в результате чего процесс проникновения электролита в глубину активной массы пластин ухудшается, и напряжение на зажимах аккумулятора падает.
Установлено, что наибольшую емкость имеет аккумуляторная батарея с плотностью электролита 1,27 – 1,29 г/см 3 .
Емкость аккумуляторной батареи зависит также от температуры. С понижением температуры емкость снижается, а с повышением увеличивается. Это объясняется тем, что с понижением температуры увеличивается вязкость электролита, в результате чего он поступает к пластинам в недостаточном количестве.
Значения вязкости электролита плотностью 1,223 г/см 3 в зависимости от температуры приведены ниже:
Температура, °С. +30 +25 +20 +10 0 – 10 – 20 – 30
Абсолютная вязкость,
пз(пуаз). 1,596 1,784 2,006 2,600 3,520 4,950 7,490 12,200
Емкость положительных и отрицательных пластин с изменением температур изменяется не в одинаковой степени. Если при обычной температуре емкость элемента лимитируется положительными пластинами, то при низких температурах – отрицательными, так как при понижении температуры емкость отрицательной пластины уменьшается в значительно большей степени, чем положительной.
В последнее время емкость аккумуляторных батарей при низких температурах удалось значительно повысить за счет применения более тонких синтетических сепараторов с высокой пористостью (до 80%) и присадок, так называемых расширителей, к активной массе отрицательных пластин, которые придают ей большую пористость.
Помимо режима разряда, концентрации электролита и температуры емкость аккумуляторной батареи зависит от срока ее службы, от срока хранения, в течение которого батарея бездействовала, от наличия вредных примесей и т. д. Емкость новой аккумуляторной батареи, поступающей в эксплуатацию, первое время (в течение гарантийного срока службы) повышается, так как происходит формирование пластин, после чего на протяжении определенного периода остается постоянной и затем начинает постепенно падать. Потеря емкости аккумуляторной батареей в конце срока службы объясняется уменьшением пористости отрицательных пластин и выпадением активной массы положительных пластин.
Если заряженная батарея продолжительное время бездействовала, то при ее разряде отданная емкость будет значительно меньше. Это объясняется естественным явлением саморазряда при бездействии батареи.

Что такое эдс батареи на зарядном устройстве

Электродвижущая сила аккумулятора

Можно ли по ЭДС точно судить о степени заряженности аккумулятора?

Электродвижущей силой (ЭДС) аккумулятора называется разность его электродных потенциалов, измеренная при разомкнутой внешней цепи:

где φ+ и φ– – соответственно потенциалы положительного и отрицательного электродов при разомкнутой внешней цепи.

ЭДС батареи, состоящей из n последовательно соединённых аккумуляторов:

В свою очередь, электродный потенциал при разомкнутой цепи в общем случае состоит из равновесного электродного потенциала, характеризующего равновесное (стационарное) состояние электрода (при отсутствии переходных процессов в электрохимической системе), и потенциала поляризации.

Этот потенциал в общем случае определяется как разность между потенциалом электрода при разряде или заряде и его потенциалом в равновесном состоянии в отсутствии тока. Однако следует отметить, что состояние аккумулятора сразу после выключения зарядного или разрядного тока не является равновесным вследствие различия концентрации электролита в порах электродов и межэлектродном пространстве. Поэтому электродная поляризация сохраняется в аккумуляторе довольно длительное время и после отключения зарядного или разрядного тока и характеризует в этом случае отклонение электродного потенциала от равновесного значения за счёт переходного процесса, то есть в основном вследствие диффузионного выравнивания концентрации электролита в аккумуляторе от момента размыкания внешней цепи до установления равновесного стационарного состояния в аккумуляторе.

Химическая активность реагентов, собранных в электрохимическую систему аккумулятора, и, следовательно, изменение ЭДС аккумулятора весьма незначительно зависит от температуры. При изменении температуры от –30°С до+50°С (в рабочем диапазоне для АКБ) электродвижущая сила каждого аккумулятора в батарее изменяется всего на 0,04 В и при эксплуатации аккумуляторов им можно пренебречь.

С повышением плотности электролита ЭДС повышается. При температуре +18°С и плотности 1,28 г/см3 аккумулятор (имеется в виду одна банка) обладает ЭДС равной2,12 В. Аккумуляторная батарея из шести элементов обладает ЭДС равной 12,72 В(6 ? 2,12 В = 12,72 В).

По ЭДС нельзя точно судить о степени заряженности аккумулятора.
ЭДС разряженного аккумулятора с большей плотностью электролита будет выше, чем ЭДС заряженного аккумулятора, но имеющего меньшую плотность электролита. Величина ЭДС исправного аккумулятора зависит от плотности электролита (степени его заряженности) и изменяется от 1,92 до 2,15 В.

При эксплуатации аккумуляторных батарей путём измерения ЭДС можно обнаружить серьёзную неисправность аккумуляторной батареи (замыкание пластин в одной или нескольких банках, обрыв соединительных проводников между банками и тому подобное).

ЭДС измеряют высокоомным вольтметром (внутреннее сопротивление вольтметране менее 300 Ом/В). В ходе выполнения измерений вольтметр присоединяют к выводам аккумулятора или батареи. При этом через аккумулятор (батарею) не должен протекать зарядный или разрядный ток!

***
Электродвижущая сила (ЭДС) – скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних сил, то есть любых сил неэлектрического происхождения, действующих в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока.
ЭДС так же, как и напряжение, в Международной системе единиц (СИ) измеряется в вольтах.

Зарядное устройство ЗУ-75М

Зарядное устройство для автомобильных АКБ ЗУ-75М

Устройство предназначено для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей емкостью от 40 до 75 А/ч. На передней панели ЗУ-75М расположен двухпозиционный переключатель зарядного тока и индикатор зарядного тока, с пределом показаний от 0 до 10А. Для удобства зарядное устройство ЗУ-75М оснащено индикатором ЭДС, который поможет оценить состояние аккумулятора (Подробная инструкция указана в Руководстве по эксплуатации).

Характеристики:

  • Ток заряда: 0-10А
  • Емкость заряжаемого аккумулятора: 40–75 А/ч
  • Защита от неправильной полярности
  • Защита от короткого замыкания
  • Индикатор ЭДС
  • Ток, потребляемый в режиме холостого хода, не более 0,15А, при напряжении питания 220 В ±10%, (50±1)Гц
  • Режим работы при зарядном токе 6 А, не менее 6 часов.
  • Отключение при аварийном режиме работы, при выходном токе в цепи нагрузки более (10±’0)А, через 2-5 секунд
  • Номинальное выходное постоянное напряжение (13,5±1.2) В, при напряжении питания. от 198 В до 242 В
  • Номинальный ток заряда 6,0±0,5-0,1А
  • Потребляемая мощность, при токе заряда 6 А, не более 100 Вт
  • Степень защиты от поражения электрическим током II
  • Габаритные размеры(Ш/В/Г): 210/140/87 мм
  • Масса прибора не более, 1,7 кг
  • Срок службы не менее 10 лет.

Запрещается эксплуатация устройства при повреждении шнура питания!

Указания по эксплуатации:

  • Устройство зарядное ЗУ-75M предназначено для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей емкостью от (40 до 75) А/ч.
  • Клемму аккумулятора, не подсоединенную к шасси, следует подсоединять к зарядному устройству первой, другое подсоединение должно быть сделано к шасси вдали от аккумулятора и топливной линии затем зарядное устройство батарей присоединяют к питающей сети.
  • Устройство зарядное работает от сети переменного тока частотой 50 Герц и напряжением 220 Вольт.
  • Условия эксплуатации в закрытых проветриваемых помещениях при температуре от -10°C до +35°C и относительной влажности до 85%.

Требования по безопасности:

При эксплуатации зарядного устройства ЗУ-75М необходимо соблюдать требования руководства по эксплуатации.

  • Запрещается снимать кожух устройства во время работы.
  • Запрещается проводить какой-либо ремонт устройства аварийного отключения зарядного устройства.
  • Запрещается замыкать или блокировать механически устройство защитного отключения.
  • Во время заряда аккумуляторной батареи выделяются взрывоопасные газы, проветривайте периодически помещение.
  • Зарядное устройство располагайте на расстоянии около 1 метра от заряжаемой батареи.
  • Отключайте зарядное устройство от сети питания перед тем, как присоединяете или отключаете заряжаемый аккумулятор.
  • Помните, что оставленный без надзора на долгое время заряжаемый аккумулятор, представляет опасность.
  • Устройство зарядное ЗУ-75M имеет устройство защитного отключения по вторичной цепи и отключает зарядную цепь при превышении зарядного тока более 10А.
  • Предупреждение о невозможности перезарядки неперезаряжаемых батарей.

Порядок работы:

Подготовка:

  1. При всех подготовленных операциях устройство должно быть отключено от сети.
  2. Установите зарядное устройство на расстоянии около 1 метра от заряжаемого аккумулятора.
  3. Присоединяйте зажимы зарядного устройства к клеммам аккумулятора, соблюдая полярность и оцените его состояние с помощью индикатора ЭДС.
  4. Установите переключатель тока заряда в положение соответствующее емкости заряжаемой батареи: — для аккумуляторов — 55 — 75 А/ч — (4-6)А.

Применение:

  1. После выполнения операций, по подготовке, зарядное устройство подключается к сети питания, и процесс зарядки начался.
  2. Не рекомендуется производить заряд и подзарядку аккумуляторной батареи повышенным током.
  3. Придерживайтесь рекомендаций завода-изготовителя аккумулятора.
  4. После завершения зарядки начнет светиться светодиод индикатора ЭДС со значением.
  5. Отключите ЗУ-75М от сети питания, отсоедините зажимы от клемм аккумулятора. Прибор готов к хранению.

Комплект поставки:

  • Зарядное устройство ЗУ-75M с соединительными проводами 1шт.
  • Зажимы для подключения к аккумуляторной батарее 2 шт.
  • Упаковка зарядного устройства 1 шт.
  • Руководство по эксплуатации. 1 шт.
Вес 1.7 кг
Страна производства Россия
Размер (ВхШхГ) 210 × 140 × 87 мм
Материал Пластик
Цвет красный
Источник питания 220V
    Категории:
  • Автомобильные аксессуары
  • Зарядные устройства для автомобильных АКБ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *