Напряжение аккумулятора отличается от его ЭДС на величину падения напряжения во внутренней цепи при прохождении разрядного или зарядного тока. При разряде напряжение на выводах аккумулятора меньше ЭДС, а при заряде больше.
Разрядное напряжение определяется по формуле 1
Зарядное напряжение определяется по формуле 2
ЭДС поляризации связана с изменением электродных потенциалов при прохождении тока и зависит от разности концентраций электролита между электродами и в порах активной массы электродов. При разряде потенциалы электродов сближаются, а при заряде раздвигаются. Изменением разности концентраций электролита обусловлено нелинейное снижение напряжения на начальном участке разрядной характеристики. При включении аккумулятора с начальной ЭДС Е0 на разряд происходит резкий спад напряжения, равную падению напряжения на омическом сопротивлении. Линейному участку разрядной характеристики соответствует постоянная разность концентраций электролита между электродами и в порах активной массы электродов. Уменьшение напряжения связано со снижением плотности электролита в моноблоке. На линейном участке ЭДС поляризации имеет максимальное значение .
При постоянной силе разрядного тока в единицу времени расходуется определенное количество активных материалов. Плотность электролита уменьшается по линейному закону. В соответствии с изменением плотности электролита уменьшается ЭДС и напряжение аккумулятора. К концу разряда сернокислый свинец закрывает поры активного вещества электродов, препятствуя притоку электролита из сосуда и увеличивая электросопротивление электродов. Равновесие нарушается и напряжение начинает резко падать. Аккумуляторные батареи разряжаются только до конечного напряжения Uкр, соответствующего перегибу разрядной характеристики . Разряд прекращается, хотя активные материалы израсходованы не полностью. Дальнейший разряд вреден для аккумулятора и не имеет смысла, так как напряжение становится неустойчивым.
После отключения нагрузки напряжение аккумулятора повышается до значения ЭДС, соответствующего плотности электролита в порах электродов. Затем в течение некоторого времени ЭДС возрастает по мере выравнивания концентрации электролита в порах электродов и в объеме аккумуляторной ячейки за счет диффузии. Возможность повышения плотности электролита в порах электродов во время непродолжительного бездействия после разряда используется при пуске двигателя. Пуск рекомендуется осуществлять отдельными кратковременными попытками с перерывами в 1-1,5 мин. Прерывистый разряд способствует также лучшему использованию глубинных слоев активных веществ электродов.
В режиме заряда напряжение на выводах аккумулятора возрастает вследствие внутреннего падения напряжения и повышения ЭДС при увеличении плотности электролита в порах электродов. При возрастании напряжения до 2,3 В активные вещества восстанавливаются. Энергия заряда идет на разложение воды на водород и кислород, которые выделяются в виде пузырьков газа. Газовыделение при этом напоминает кипение. Его можно уменьшить за счет снижения к концу разряда величины зарядного тока.
Часть положительных ионов водорода, выделяющихся на отрицательном электроде, нейтрализуются электронами. Избыток ионов накапливается на поверхности электрода и создает перенапряжение до 0,33 В. Напряжение в конце заряда повышается до 2,6-2,7 В и при дальнейшем заряде остается неизменным. Постоянство напряжения в течение 1-2 ч заряда и обильное газовыделение являются признаками конца заряда.
После отключения аккумулятора от зарядного устройства напряжение падает до значения ЭДС, соответствующего плотности электролита в порах, а затем снижается, пока выравниваются плотности электролита в порах пластин и в аккумуляторном сосуде.
Напряжение на выводах аккумуляторной батареи при разряде зависит от силы разрядного тока и температуры электролита.
При увеличении силы разрядного тока напряжение снижается быстрее вследствие большей разности концентраций электролита в аккумуляторном сосуде и в порах электродов, а также большего внутреннего падения напряжения в батарее. Все это приводит к необходимости более раннего прекращения разряда батареи. Во избежание образования на электродах крупных нерастворимых кристаллов сульфата свинца разряд батарей прекращают при конечном напряжении 1,75 В на одном аккумуляторе при 20-часовом номинальном режиме. В стартерном режиме разряда током силой ЗС при температуре 25 °С = 1,5 В, а при температуре — 18 = 1 В.
При понижении температуры увеличивается вязкость, удельное электросопротивление электролита и уменьшается скорость диффузии электролита из аккумуляторного сосуда в поры активных веществ электродов. Поэтому разрядные характеристики проходят ниже. При температурах от -40 до -10 "С сопротивление электролита в 2-3 раза больше, чем при температуре 25 °С. Среднее значение разрядного напряжения за время определяется по формуле 3
Карта сайта
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ
