Пример 6.54.

Для щелочного аккумулятора типа 10 КН-100 рассчитать напряжение и зарядный ток.

Решение

1. В обозначении типа аккумулятора буквы и цифры обозначают следующее:

10 – число банок (элементов) аккумулятора; КН – кадмиево-никелевый (т. е. щелочной), 100 – ёмкость, А*ч;

2. напряжение аккумулятора

= 10*1,2 = 12 В,

3. зарядный ток

= А.

 

Способы соединения аккумуляторов в батареи

Применяются три способа соединения элементов в батареи: последовательный, параллельный и смешанный.

Для выбора способа соединения необходимо знать такие параметры приемника электроэнергии: номинальное напряжение U (В) и мощность Р (Вт).

По этим данным можно определить ток приемника (А) и его сопротивление (Ом):

, (6.77)

. (6.78).

Последовательное соединение элементов

Это соединение применяется, если одновременно выполняются два условия:

1. номиналь­ное напряжение приемника энергии больше напряжения одного элемента;

2. ток приёмника не превышает допустимого разрядного тока одного элемента.

При этом положительный полюс первого элемента соединяют с отрицательным полюсом второго, положи­тельный полюс второго – с отрицательным третьего и т. д. (рис. 6.26, а).

Рис. 6.26. Последовательное соединение элементов: схема соединения – а; аккумулятор, состоящий из 6 последовательно соединенных элементов (банок) – б

 

Напряжение батареи (В)

, (6.79)

где - напряжения отдельных элементов, В.

Ток батареи (А)

, (6.80)

где - внутренние сопротивления отдельных элементов (Ом);

- сопротивление приемника электроэнергии (Ом).

 

При последовательном соединении все элементы разряжаются и заряжаются одинаковым током. Поэтому для одновременности разряда или заряда они должны иметь одинаковую емкость.

 

Параллельное соединение элементов

Это соединение применяется, если одновременно выполняются два условия:

1. номиналь­ное напряжение приемника энергии равно напряжению одного элемента;

2. ток приёмника больше допустимого разрядного тока одного элемента.

При этом положительные полюсы отдельных элементов или аккумуляторов соединяют в один узел, а отрицательные – в другой (рис. 6.27).

Рис. 6.27. Параллельное соединение: элементов – а; аккумуляторов – б

 

Напряжение батареи равно напряжению отдельного элемента (рис. 6.27, а)

(6.81).

или суммарному напряжению n последовательно соединенных элементов в составе аккумулятора (рис. 6.27, б):

. (6.82)

Внутреннее сопротивление батареи равно внутреннему сопротивлению одного элемента , деленному на число элементов n (рис. 6.27, а)

. (6.83)

или внутреннему сопротивлению одного аккумулятора = , деленному на число параллельно включенных аккумуляторов (рис. 6.27, б)

. (6.84)

Ёмкость батареи равна сумме емкостей всех элементов (рис. 6.27, а)

, (6.85)

или всех аккумуляторов (рис. 6.27, б)

. (6.86)

Разрядный ток батареи равен сумме разрядных токов параллельно включенных элементов (рис. 6.27, а) или аккумуляторов (рис. 6.27, б)

. (6.87).

Таким образом, при параллельном соединении увеличиваются емкость и разрядный ток батареи, а внутренне сопротивление уменьшается.

Все параллельно соединенные элементы (аккумуляторы) должны иметь одинаковые напряжения и внутренние сопротивления. В противном случае элемент (аккумулятор) с большим напряжением будет разряжаться на элемент (аккумулятор) с меньшим напряжением.

Для предотвращения этого явления следует включать диод в прямом направлении последовательно с каждым элементом или аккумулятором.

Смешанное соединение элементов

Смешанное соединениеобъединяет в себе свойства последовательного и параллельного соединения элементов, включая их достоинства и недостатки.

Применяется для увеличения напряжения и тока батареи (рис. 6.28).

Рис. 6.28. Смешанное соединение элементов

 

При этом можно использовать приведенные выше соотношения:

1. для определения напряжения батареи – см. последовательное соединение элементов (аккумуляторов);

2. для определения тока батареи – см. параллельное соединение элементов (аккумуляторов).

Примеры задач с аккумуляторами придумать и решить самому. Уж слишком они просты.