電池。計算例

バッテリーは電気化学電流源であり、放電後に充電器から引き出された電流を使用して充電できます。充電電流がバッテリー内を流れると、電気分解が発生し、その結果、バッテリーの初期動作状態で電極上にあったアノードとカソード上に化合物が形成されます。

電気エネルギーは、バッテリーに充電されると、化学的な形のエネルギーに変換されます。それが放電されると、エネルギーの化学的形態は電気になります。バッテリーを充電するには、放電によって得られるよりも多くのエネルギーが必要です。

鉛蓄電池の各セルの電圧は、2.7 V で充電した後、放電時に 1.83 V を下回ってはなりません。

ニッケル鉄電池の平均電圧は 1.1 V です。

バッテリーの充電および放電電流は制限されており、メーカーによって設定されています (プレート 1 dm2 あたり約 1 A)。

充電されたバッテリーから取り出せる電気の量は、バッテリーのアンペア時容量と呼ばれます。

バッテリーは、エネルギー効率と電流効率によっても特徴付けられます。エネルギーリターンは、バッテリーの充電に費やされたエネルギーに対する放電中に受け取ったエネルギーの比に等しくなります: ηen = Araz / Azar。

鉛蓄電池の場合は ηen = 70%、鉄ニッケル電池の場合は ηen = 50% です。

電流出力は、充電中に消費された電気量に対する放電中に受け取った電気量の比に等しくなります: ηt = Q 回 / Qchar。

鉛蓄電池の場合は ηt = 90%、鉄ニッケル電池の場合は ηt = 70% です。

バッテリーの計算

1. バッテリーの電流リターンがエネルギーリターンより大きいのはなぜですか?

ηen = Araz / Azar = (Up ∙ Ip ∙ tp) / (Uz ∙ Iz ∙ tz) = Up / Uz ∙ ηt。

エネルギーリターンは、電流リターンηtに放電電圧と充電電圧の比を乗算したものに等しくなります。比 Uр / U3 <1 であるため、ηen <ηt となります。

2. 電圧 4 V、容量 14 Ah の鉛蓄電池を図に示します。 1. プレートの接続を図に示します。 2. プレートを並列に接続すると、バッテリー容量が増加します。 2組のプレートを直列に接続して電圧を高めます。

米。 1.鉛蓄電池

米。 2. 鉛蓄電池のプレートを電圧 4 V に接続する

バッテリーは Ic = 1.5 A の電流で 10 時間で充電され、Ip = 0.7 A の電流で 20 時間で放電されます。電流効率はどのくらいですか?

Qp = Ip ∙ tp = 0.7 ∙ 20 = 14 A·h; Qz = Iz ∙ tz = 1.5 ∙ 10 = 15 A·h; ηt = Qp / Qz = 14/15 = 0.933 = 93%。

3. バッテリは 0.7 A の電流で 5 時間充電されます。電流出力 ηt = 0.9 (図 3) で 0.3 A の電流でどのくらいの時間放電しますか?

米。 3. 図と図の例 3

バッテリーの充電に使用される電気量は、Qz = Iz ∙ tz = 0.7 ∙ 5 = 3.5 A·h です。

放電中に放出される電気量 Qp は、式 ηt = Qp / Qz で計算されます。ここで、Qp = ηt ∙ Qz = 0.9 ∙ 3.5 = 3.15 A·h となります。

放電時間 tp = Qp / Ip = 3.15 / 0.3 = 10.5 時間。

4. 20 Ah バッテリーは、セレン整流器を介して AC 電源から 10 時間以内に完全に充電されました (図 4)。充電時には、整流器のプラス端子がバッテリーのプラス端子に接続されます。電流効率ηt = 90%の場合、バッテリーはどのような電流で充電されますか?バッテリーはどのくらいの電流で 20 時間以内に放電できますか?

米。 4. 図と図の例 4

バッテリの充電電流は、Ic = Q / (ηt ∙ tc) = 20 / (10 ∙ 0.9) = 2.22 A、許容放電電流 Iр = Q / tr = 20/20 = 1 Aです。

5. 50 セルで構成される蓄電池を 5 A の電流で充電します。1 つのバッテリ セルは 2.1 V、内部抵抗 rvn = 0.005 オームです。バッテリーの電圧は何ですか?とは等c. 内部抵抗 rg = 0.1 オームの電荷発生器が必要ですか (図 5)?

米。 5. 図と図の例 5

D.D.C. バッテリーは、Eb = 50 ∙ 2.1 = 105 V に相当します。

バッテリーの内部抵抗 rb = 50 ∙ 0.005 = 0.25 オーム。 D. d. S. ジェネレータは e の合計に等しい。等バッテリーとバッテリーと発電機の電圧降下: E = U + I ∙ rb + I ∙ rg = 105 + 5 ∙ 0.25 + 5 ∙ 0.1 = 106.65 V。

6. 蓄電池は、内部抵抗 rvn = 0.005 オームおよび e の 40 個のセルで構成されます。等p. 2.1 V. バッテリーは、発電機からの電流 I = 5 A で充電されます。等とこれは 120 V、内部抵抗 rg = 0.12 オームです。追加抵抗 rd、発電機の電力、充電の有効電力、追加抵抗 rd での電力損失、およびバッテリーでの電力損失を決定します (図 6)。

米。 6. アキュムレータの計算

を使用して追加の抵抗を見つけます キルヒホッフの第二法則:

例 = Eb + rd ∙ I + rg ∙ I + 40 ∙ rv ∙ I; rd = (Eg-Eb-I ∙ (rg + 40 ∙ rv)) / I = (120-84-5 ∙ (0.12 + 0.2)) / 5 = 34.4 / 5 = 6.88 オーム …

eなどからc. バッテリーを充電する場合、充電開始時のセルの起電力は 1.83V ですが、一定の追加抵抗により充電開始時の電流は 5A 以上になります。電流に応じて追加抵抗を変更する必要があります。

追加抵抗での電力損失 ∆Pd = rd ∙ I ^ 2 = 6.88 ∙ 5 ^ 2 = 6.88 ∙ 25 = 172 W。

発電機での電力損失 ∆Pg = rg ∙ I ^ 2 = 0.12 ∙ 25 = 3 W。

バッテリーの内部抵抗による電力損失 ∆Pb = 40 ∙ rvn ∙ I ^ 2 = 40 ∙ 0.005 ∙ 25 = 5 W。

発電機の外部回路への供給電力は、Pg = Eb ∙ I + Pd + Pb = 84 ∙ 5 + 172 + 5 = 579 W となります。

有効充電電力 Ps = Eb ∙ I = 420 W。