[Статья] Аккумуляторные батареи. Правильная эксплуатация, понятия.

Основные понятия.

Номинальная емкость (С ) аккумуляторной батареи – это количество электричества в ампер-часах ( А.ч), которое способно отдать полностью заряженная батарея при непрерывном 20-часовом разряде с постоянной силой тока в амперах (А), численно равной 0,05 С при температуре 25 С до напряжения на выводах батареи U = 10,5 В.

Емкость аккумуляторной батареи определяется как ее конструктивными параметрами (пористостью материала электродов , их толщиной и качества пористостью материала сепараторов и т.д.), так и эксплуатационными факторами : температурой батареи, степенью заряженности батареи и режимом ее разряда.

При повышении зарядного тока больше 1/4 ёмкости батареи (для батареи 100А ч 22-24А  емкость батареи повышается до определенных пределов. Однако при чрезмерном увеличении ёмкости за малый отрезок времени ускоряются коррозионные процессы на электродах , их разрушение, и соответственно , снижается срок службы батареи.

Температура батареи определяется температурой окружающего воздуха и она несколько возрастает при заряде и разряде батареи. С понижением температуры емкость батареи уменьшается, в связи с повышением электрического сопротивления электролита и замедлением химических реакций. При уменьшении температуры электролита на 1 градус, ёмкость батареи снижается примерно на 1%. Таким образом, если номинальная емкость аккумуляторной батареи равна , например, 100 А.ч. при 20 С, то при снижении температуры окружающего воздуха и соответственно, батареи  до нижнего параметра температуры 15 С она станет 95%.

Степень заряженности аккумуляторной батареи влияет на плотность электролита. При заряде батареи плотность электролита повышается и увеличивается емкость батареи, достигая максимальных значений при полном ее заряде.

Режим разряда батареи характеризуется силой разрядного тока и его прерывностью. Чем больше разрядный ток, тем меньше емкость аккумуляторной батареи.

Например, если емкость батареи 100 Ач при разряде ее током 5А при температуре электролита 20С составляет С= 100 Ач (номинальная емкость), то при разряде током 450А (4,5 С) емкость снижается более чем в два раза и составляет 42 Ач (примерно 40% от С).
Емкость, отдаваемая аккумуляторной батареи при прерывистых разрядах , значительно превышает емкость при непрерывном разряде

К важнейшим техническим характеристикам аккумуляторной батареи относится также электродвижущая сила (ЭДС) батареи и ее напряжение.

ЭДС батареи - это разность потенциалов на ее полюсных выводах без нагрузки (при разомкнутой внешней цепи).
Данная характеристика взаимосвязана со степенью заряженности батареи и по ее величине так же , как и по плотности электролита, можно оценивать состояние батареи и необходимость ее заряда.

Напряжение батареи - это разность потенциалов на ее полюсных выводах в процессе заряда или разряда (при наличии тока во внешней цепи) . Данная характеристика используется при оценке  качеств батареи. Для оценки качества аккумуляторной батареи применяют следующие основные характеристики  разряда, измеряемое при температуре батареи 20 С: сила разрядного тока в А, напряжение в начале разряда в В. Минимальное допустимое снижение напряжения батареи 10,2 В.   

Саморазряд аккумуляторной батареи - является чрезвычайно важным ее свойством, которое необходимо учитывать для правильной эксплуатации батареи и продления срока ее службы. Саморазрядом называют самопроизвольное снижение емкости аккумуляторной батареи при отключенных от нее потребителях, т. е. при бездействии. Обычно саморазряд батареи не превышает 0,1% в сутки, такой саморазряд называют естественным. При более высоком ( более 1% в сутки) значении саморазряда, он считается ускоренным и это свидетельствует о неисправности батареи.
На скорость саморазряда батареи оказывает влияние температура и влажность,  загрязненность аккумуляторной батареи снаружи, а также срок ее эксплуатации.

Как работает аккумуляторная батарея

При прохождении тока через пластины и электролит (заряд) в аккумуляторе происходит процесс преобразования электрической энергии в химическую, что выражается в образовании налета активной массы на поверхности пластин. На положительной пластине образуется перекись свинца коричневого цвета, а на отрицательной – губчатый свинец серого цвета. При этом плотность электролита значительно увеличивается – аккумулятор зарядился.
Напряжение заряженного аккумулятора составляет 2,2 В на элемент.

При включении в цепь аккумулятора какого-либо потребителя (лампы), происходит обратный процесс превращения химической энергии в электрическую, и аккумулятор постепенно разряжается. При этом активная масса на той и другой пластинах превращается в серно-кислый свинец, а плотность электролита уменьшается.
После полного разряда аккумулятор снова заряжается и работоспособность его восстанавливается.

Заряд и разряжение аккумуляторных батарей.

Заряд аккумуляторной батареи можно производить от любого источника постоянного тока, при условии, что его напряжение больше чем напряжение заряжаемой батареи. Для заряда положительный полюс источника тока должен быть соединен с положительной полюсом заряжаемой батареи, а отрицательный - с отрицательным. 

Для любого момента заряда величина тока может быть найдена по формуле:
R - общее сопротивление заряжаемой цепи, Ом. Uист - напряжение источника тока, Uб - напряжение батареи в данный момент заряда.
Из этой формулы следует, что при равенстве напряжения зарядного устройства и батареи, зарядный ток равен нулю. Если напряжение батареи меньше напряжения зарядного устройства, зарядный ток больше нуля.
Если напряжение батареи больше напряжения зарядного устройства, ток меняет первоначальное направление и батарея будет разряжаться. 

Различают два типа заряда: при постоянном токе и при постоянном напряжении. 

Заряд при постоянном токе: удобство этого способа является простота расчета количества электричества сообщенного батарее, как произведения тока и времени заряда.
Этот способ имеет свои недостатки: при малом токе время заряда велико. При большом токе к концу заряда ухудшается заряжаемость и наблюдается значительное повышение температуры батареи, что снижает срок ее службы. Определена оптимальная величина тока заряда 0,1 С, А.
Методом заряда при постоянном токе можно заряжать большое количество батарей.

При использовании метода заряда при постоянном напряжении в первый момент зарядный ток достигает больших значений. В процессе заряда, когда напряжение батареи постепенно возрастает, сила тока понижается и к концу заряда становится значительно меньше, чем сила тока при заряде методом постоянного тока.
Средняя величина тока при правильно выбранном значении  напряжения приблизительно равна 0,1 С, А. 

На автомобиле заряд происходит при постоянном напряжении.

При заряде батареи необходимо периодически проверять температуру  батареи и не допускать ее повышения выше 25 С. Если темпера достигнет 28 С, то следует следует приостановить.можно производить от любого источника постоянного тока, при условии, что его напряжение больше чем напряжение заряжаемой батареи. Для заряда положительный полюс источника тока должен быть соединен с положительной полюсом заряжаемой батареи, а отрицательный - с отрицательным. 

Всего вам хорошего и бесперебойного питания вашей технике.