Циклический и буферный режимы работы акб
Буферный режим
Буферный режим работы аккумуляторных батарей является самым «любимым» — батарея находится на постоянной подзарядке и очень редко получает глубокий разряд. В таком режиме аккумулятор прослужит вам максимально долго.
Примером использования аккумулятора в буферном режиме может быть источник бесперебойного питания: когда присутствует сеть, аккумулятор постоянно держит заряд, а в момент, когда сеть пропадает, аккумулятор начинает отдавать накопленную энергию. В компьютерных источниках бесперебойного питания обычно используют аккумуляторы 12 В ёмкостью от 7 до 26 А-ч, это даёт возможность компьютеру проработать от аккумулятора дополнительных 10-15 минут при отключении электричества.
Сфера применения при буферном режиме:
- накопители солнечной энергии
- источники бесперебойного питания (ИБП)
- системы аварийного освещения
- лифты
- пожарные и охранные системы
- контрольно-кассовые аппараты
- аварийные системы
Циклический режим
Циклический режим работы является самым «жёстким» для аккумуляторной батареи. В таком режиме её полностью разряжают, потом ставят на зарядку и снова полностью разряжают. Срок службы в таком случае будет зависеть от глубины разряда аккумулятора.
Большинство свинцово-кислотных аккумуляторов AGM-типа имеют циклический ресурс не более 300 циклов 100% разряда, но уже существуют аккумуляторы нового поколения, циклический ресурс которых составляет 600 циклов 100% разряда.
Сфера применения при циклическом режиме:
- поломоечные машины
- лодочные моторы
- электромобили
- погрузочная техника и т.д.
Источник
Технические термины применяемые в документации по АКБ.
Технические термины применяемые в документации по АКБ.
Аккумулятор (элемент) (cell, secondary cell) — совокупность электродов и электролита, образующая основу устройства аккумуляторной батареи.
Аккумуляторная батарея (secondary battery) — два или более аккумуляторов (элементов), соединенных между собой и используемых в качестве источника электрической энергии.
Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея (lead acid battery) — аккумуляторная батарея, в которой электроды изготовлены главным образом из свинца, а электролит представляет собой раствор серной кислоты.
Заряд батареи (charge of a battery) — операция, в процессе которой батарея получает от внешней цепи электрическую энергию, которая преобразуется в химическую.
Разряд батареи (discharge of a battery) — операция, в процессе которой батарея отдает ток во внешнюю цепь в результате превращения химической энергии в электрическую.
Открытый аккумулятор (vented cell) — аккумулятор, имеющий крышку с отверстием, через которое могут удаляться газообразные продукты. Отверстие может быть снабжено системой вентиляции.
Закрытый аккумулятор (valve-regulated sealed cell) — аккумулятор, который закрыт в обычных условиях, но имеет устройство, позволяющее выделяться газу, когда внутреннее давление превышает установленное значение. Обычно дополнительная заливка электролита в такой аккумулятор невозможна.
Сухозаряженная батарея (dry charged battery) — аккумуляторная батарея, хранящаяся без электролита, пластины (электроды) которой находятся в сухом заряженном состоянии.
Пластина Планте (Plante plate) — пластина очень большой эффективной поверхности, обычно изготавливаемая из свинца, активная масса которой формируется в тонких слоях свинца путем электрохимического окисления.
Намазная (пастированная) пластина (pasted plate) — пластина, содержащая токопроводящую решетку, которая служит основой для активной массы.
Трубчатая (панцирная) пластина (tubular plate) — положительная пластина, которая состоит из комплекта пористых трубок, заполненных активной массой.
Вентиляционная пробка (vent plug (of a cell or battery)) — деталь, закрывающая заливочное отверстие, которое также используется для удаления газа.
Предохранительный клапан (vent valve) — деталь вентиляционной пробки, которая позволяет выходить газу в случае избыточного внутреннего давления, но не допускает поступления воздуха в аккумулятор.
Батарейный поддон (battery tray) — контейнер со сплошными стенками для размещения нескольких аккумуляторов или батарей.
Емкость батареи (battery capacity) — количество электричества или электрический заряд, которое(ый) полностью заряженная батарея может отдать в заданных условиях. Единицей СИ для электрического заряда является кулон (1 Кл = 1 А·с), но на практике емкость обычно выражается в ампер-часах (А·ч).
Конечное напряжение разряда (final voltage, cut-off voltage, end voltage) — заданное напряжение, при котором разряд батареи считается законченным.
Постоянный подзаряд (непрерывный заряд малым током) (trickle charge) — непрерывный заряд длительным режимом, который компенсирует саморазряд и поддерживает батарею в состоянии почти полной заряженности.
Режим разряда (discharge rate) — ток, при котором батарея разряжается.
Номинальная емкость (nominal capacity) — соответствующее приближенное количество электричества, используемое для идентификации емкости аккумулятора или батареи. Эта величина обычно выражается в ампер-часах.
Срок службы (service life) — период полезной работы батареи в заданных условиях.
Газовыделение (gassing) — газообразование в процессе электролиза электролита.
Кажущееся внутреннее сопротивление (apparent internal resistance) — отношение изменения напряжения вторичного химического источника тока к соответствующему изменению тока в заданных условиях.
Ток короткого замыкания (short-circuit current) — максимальный ток, отдаваемый батареей в цепь с минимальным сопротивлением по сравнению с сопротивлением батареи в заданных условиях.
Саморазряд (self-discharge) — потеря химической энергии, обусловленная самопроизвольными реакциями внутри батареи, когда она не соединена с внешней цепью.
Ввод в эксплуатацию (батареи) (commissioning (of a battery)) — окончательная проверка оборудования и работы батареи на рабочем месте.
Тепловой разгон (thermal runaway) — критическое условие, возникающее в процессе заряда при постоянном значении напряжения, когда ток и температура батареи производят совокупный взаимно усиливающий эффект, который в дальнейшем увеличивается и может привести к разрушению батареи.
Перезаряд (элемента или батареи) (overcharge (of a battery)) — продолжение заряда после достижения полного заряда вторичного химического источника тока.
Заряд при постоянном значении тока (constant current charge) — заряд, в процессе которого поддерживается постоянное значение тока.
Заряд при постоянном значении напряжения (constant voltage charge) — заряд, в процессе которого поддерживается постоянное значение напряжения на выводах батареи.
Модифицированный заряд при постоянном значении напряжения (modified constant voltage charge) — заряд при постоянном значении напряжения методом ограниченного тока.
Форсированный заряд (boost charge) — частичный заряд, обычно в ускоренном режиме, в течение короткого периода времени.
Уравнительный заряд (equalizing charge) — продолжительный заряд, обеспечивающий полный заряд всех аккумуляторов в батарее.
Двухступенчатый заряд, двухрежимный заряд (two-step charge, two-rate charge) — заряд, который начинается при заданном токе, а с определенного момента продолжается при меньшем токе.
Начальный заряд (initial charge) — подготовительный заряд с целью приведения батареи в состояние полной заряженности.
Буферная батарея (buffer battery) — батарея, соединенная параллельно с источником постоянного тока, чтобы уменьшить влияние колебаний мощности источника.
Флотирующая батарея (floating battery) — батарея, выводы которой постоянно соединены с источником постоянного напряжения, чтобы поддерживать батарею в состоянии почти полной заряженности, предназначенная для питания цепи при временном отключении ее обычного снабжения.
Источник
Преимущества буферного режима
Классификация ХИТ
|
А — аккумуляторная батарея(для долговременного питания потребителей);
ГЭ — гальванический элемент (ХИТ однократного действия);
ЭХГ— электрохимический генератор (топливный элемент)(для долговременного пользования, поставляет энергию по требованию потребителя);
СБ— стартовая батарея(используются для запуска двигателей);
ПЭ— противоэлемент(у этого ХИТ напряжение на зажимах (электродах) не зависит от силы тока в широких пределах изменения сопротивления нагрузки и направлено встречно направлению тока, поэтому противоэлементы используются для поддержания стабильного напряжения в нагрузке)
Тема: Устройство аккумулятора. Электрохимическая система (ЭХС)
ЭДС аккумулятора (ЕА) называется разность потенциалов анода и катода при отсутствии нагрузки.
Основной недостаток А и ГЭ – саморазряд счёт восстановительных реакций, как правило, сопровождающихся ухудшением свойств и состояния электролита. При этом одновременно растет внутреннее сопротивление (RВН) аккумулятора и с течением времени напряжение аккумулятора снижается, т.е.
Свинцово-кислотный аккумулятор.
ЭХС свинцово-кислотного аккумулятора содержит следующие компоненты:
· положительный электрод (пластина): Pb O2(двуокись свинца);
· отрицательный электрод (пластина): Pb(свинец);
· электролит: H2 SO4( водный раствор серной кислоты)
Преобладающие в электролите окислительно-восстановительные процессы можно представить в виде обратимой реакции.
(Kатод) (Aнод) Разряд
Pb + Pb O2 + 2 H2 SO4 2 Pb SO4 + 2 H2 O
Заряд
губчатый двуокись сульфат (вода)
свинец свинца свинца
[концентрация электролита, [ухудшение электролита, выделение тепла] выделение воды]
Тема: Режимы работы аккумуляторов
· Заряд
· Выравнивающий заряд
· Подзаряд
· Разряд
· Тренинг (тренировка)
· Режимы резервирования
— заряд-разряд;
— буферный, флотирующий
Заряд
1.Метод IU (I= U= ) — двухэтапный(Рис. 28)
Заряд осуществляется в два этапа. На первом этапе производится заряд стабилизированным током величиной:
где Q10 –ёмкость аккумулятора после 10 часов разряда.
На этом этапе напряжение на аккумуляторе возрастает. При достижении величины U = 2.35 – 2.4вольта на элементосуществляется, как правило, автоматически переходко второму этапу заряда стабилизированным напряжением. В ходе этапа зарядный ток постепенно убывает.
2. Метод U= — один этап (Рис. 26 )
Заряд осуществляется стабилизированнымнапряжением. Напряжение на выходе выпрямителя устанавливается в пределах 2.15 -2.35 вольта в соответствии с инструкцией по эксплуатации на конкретный тип аккумулятора. Этот метод рассматривается как частный случай метода IU.
3. Метод IU0I(I= U= I=)– трёхэтапный(Рис. 27 )
В начале производится заряд стабилизированным током, величина
которого определяется как:
где I20,—максимальное значение тока при 20-часовом разряде.
По действующим в России техническим нормам величина этого тока:
где Q10 –ёмкость аккумулятора после 10 часов разряда.
Затем заряд продолжается стабилизированным напряжением, величина которого устанавливается в соответствии с инструкцией по эксплуатации на конкретный тип аккумулятора. После снижения тока до величины
(3-й этап) заряд продолжается этим током пока напряжение на аккумуляторе не достигнет (2.35 – 2.4) вольта на элемент АБ и не прекратит изменяться в течение последних 10 часов. Величина остаточного тока около 1мА на каждые 100 А/час для двухвольтовых аккумуляторов.
|
Выравнивающий заряд
Этот режим используется в следующих ситуациях:
· после глубокого разряда;
· при недостаточном разряде АБ;
· после долива воды
Подзаряд
В этом режиме напряжение должно устанавливаться в соответствии с инструкцией по эксплуатации (обычно 2.3 В на двухвольтовый элемент при температуре 20 0 и с точностью стабилизации ±1 %. В России подзаряд осуществляется при стабилизированном напряжении 2.18 В при температуре35 0 и2.12 В при температуре больше 35 0 С.
. 
Тренинг
Этот режим используется до начала эксплуатации аккумулятора, т.е. в процессе его подготовки к практическому использованию путём многократных (больше 3 – 4 раз) циклов глубокого разряда и заряда аккумулятора с целью увеличения отдаваемой разрядной ёмкости (энергии разряда).
Рассмотрим процедуру «тренинга» подготавливаемого к эксплуатации аккумулятора на примере свинцово-кислотного аккумулятора. Устройство электрохимической системы: положительная пластина (анод) – двуокись свинца Pb O2, отрицательная пластина (катод) – губчатый свинец Pb, электролит – водный раствор серной кислоты H2 SO4.Концентрация раствора: 1.2 – 1.7 г/см 3 . В электролите некоторая часть молекул серной кислоты распадается на положительные ионы водорода (H2 + ) и отрицательные ионы кислотного остатка (SO4 — ). Раствор (электролит) в целом остаётся электрически нейтральным. При многократном повторении обратимой реакции в процессе глубокого заряда-разряда в процессе «тренинга» слой как двуокиси свинца (положительные пластины), так и губчатого свинца (отрицательные пластины) растёт благодаря проникновению реакции внутрь активной массы пластин. При этом растёт и фактическая электрическая ёмкость аккумулятора.
Режимы резервирования
1. Заряд – разряд
В этом режиме одна из двух аккумуляторных батарей находится в резерве в заряженном состоянии. При отсутствии напряжения она подключается и питает нагрузку. Величина потребной ёмкости (энергии разряда) определяется по формуле ( ? ) также, как и в режиме разряда.
2. Буферный режим
Аккумуляторная батарея (АБ) постоянно подключена параллельно нагрузке и зарядному выпрямителю. Вместо работе АБ в буферном режиме в формулу для определения потребной ёмкости (энергии) вместо tР.Нноминальнымтоком подставляется удвоенное время аварии (tАВ≤ 1 — 1.5 час.).Удвоенное время берётся для того, чтобы АБ не разрядилась ниже требуемого для питания потребителя значения напряжения.
|
Преимущества буферного режима
· аккумуляторная батарея берёт на себя нагрузку без перерыва в энергоснабжении;
· аккумуляторы постоянно поддерживаются в состоянии полного заряда путём компенсации саморазряда подзарядом;
· основной источник электропитания предохраняется от бросков тока, которые буферная батарея принимает на себя, а потребитель предохраняется от резкого уменьшения питающего напряжения при бросках тока;
· значительно уменьшаются пульсации напряжения в нагрузке;
· для маломощных потребителей появляется возможность получения различных градаций напряжения, т.е. буферная батарея может быть использована в качестве делителя напряжения.
Источник