Avtonova37.ru

Авто мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Соотношение аккумулятора и генератора

Аккумуляторы. Примеры расчетов

Аккумуляторы представляют собой электрохимические источники тока, которые после разрядки могут быть заряжены с помощью электрического тока, получаемого от зарядного устройства. При протекании зарядного тока в аккумуляторе происходит электролиз, в результате которого на аноде и катоде образуются химические соединения, которые были на электродах в исходном рабочем состоянии аккумулятора.

Электрическая энергия при заряде в аккумуляторе превращается в химическую форму энергии. При разряде химическая форма энергии превращается в электрическую. Для заряда аккумулятора нужно больше энергии, чем может быть получено при его разряде.

Напряжение каждого элемента свинцового аккумулятора после заряда 2,7 В не должно падать ниже 1,83 В при разряде.

Средняя величина напряжения железо-никелевого аккумулятора 1,1 В.

Зарядный и разрядный ток аккумулятора ограничен и задается заводом-изготовителем (примерно 1 А на 1 дм2 пластины).

Количество электричества, которое можно получить от заряженного аккумулятора, называется емкостью аккумулятора, изменяемой в ампер-часах.

Аккумуляторы характеризуются также отдачей по энергии и току. Отдача по энергии равна отношению энергии, полученной при разряде, к энергии, затраченной на заряд аккумулятора: ηэн=Aраз/Aзар.

Для свинцового аккумулятора ηэн=70%, а для железо-никелевого ηэн=50%.

Отдача по току равна отношению количества электричества, полученного при разряде, к количеству электричества, израсходованного при заряде: ηт=Qраз/Qзар.

Свинцовые аккумуляторы имеют ηт=90%, а железоникелевые ηт=70%.

1. Почему отдача по току аккумулятора больше, чем отдача по энергии?

ηэн=Aраз/Aзар =(Uр∙Iр∙tр)/(Uз∙Iз∙tз )=Uр/Uз ∙ηт.

Отдача по энергии равна отдаче по току ηт, умноженной на отношение напряжения разряда к напряжению заряда. Так как отношение Uр/Uз

2. Свинцовый аккумулятор напряжением 4 В и емкостью 14 А•ч показан на рис. 1. Соединение пластин показано на рис. 2. Соединение пластин параллельно увеличивает емкость аккумулятора. Две группы пластин соединены между собой последовательно для увеличения напряжения.

Рис. 1. Свинцовый аккумулятор

Рис. 2. Соединение пластин свинцового аккумулятора на напряжение 4 В

Аккумулятор заряжался 10 ч током Iз=1,5 А, а разряжался 20 ч током Iр=0,7 А. Какова отдача по току?

Qр=Iр∙tр=0,7∙20=14 А•ч; Qз=Iз∙tз=1,5∙10=15 А•ч; ηт=Qр/Qз =14/15=0,933=93%.

3. Аккумулятор заряжается током 0,7 А в течение 5 ч. Как долго он будет разряжаться током 0,3 А при отдаче по току ηт=0,9 (рис. 3)?

Рис. 3. Рисунок и схема к примеру 3

Израсходованное на заряд аккумулятора количество электричества равно: Qз=Iз∙tз=0,7∙5=3,5 А•ч.

Количество электричества Qр, отдаваемое при разряде подсчитаем по формуле ηт=Qр/Qз , откуда Qр=ηт∙Qз=0,9∙3,5=3,15 А•ч.

Время разряда tр=Qр/Iр =3,15/0,3=10,5 ч.

4. Аккумулятор емкостью 20 А•ч был полностью заряжен в течение 10 ч от сети переменного тока через селеновый выпрямитель (рис. 4). Положительный вывод выпрямителя при заряде подключается к положительному выводу аккумулятора. Каким током аккумулятор заряжался, если отдача по току ηт=90%? Каким током аккумулятор может разряжаться в течение 20 ч?

Рис. 4. Рисунок и схема к примеру 4

Ток заряда аккумулятора равен: Iз=Q/(ηт∙tз )=20/(10∙0,9)=2,22 А. Допустимый ток разряда Iр=Q/tр =20/20=1 А.

5. Аккумуляторная батарея, состоящая из 50 элементов, заряжается током 5 А. Э. д. с. одного элемента батареи 2,1 В, а его внутреннее сопротивление rвн=0,005 Ом. Какое напряжение имеет батарея? Какую э. д. с. должен иметь зарядный генератор с внутренним сопротивлением rг=0,1 Ом (рис. 5)?

Рис. 5. Рисунок и схема к примеру 5

Э. д. с. батареи равна: Eб=50∙2,1=105 В.

Внутреннее сопротивление батареи rб=50∙0,005=0,25 Ом. Э. д. с. генератора равна сумме э. д. с. батареи и падений напряжения в батарее и генераторе: E=U+I∙rб+I∙rг=105+5∙0,25+5∙0,1=106,65 В.

6. Аккумуляторная батарея состоит из 40 элементов с внутренним сопротивлением rвн=0,005 Ом и э. д. с. 2,1 В. Батарею заряжают током I=5 А от генератора, э. д. с. которого 120 В, а внутреннее сопротивление rг=0,12 Ом. Определить дополнительное сопротивление rд, мощность генератора, полезную мощность заряда, потери мощности в добавочном сопротивлении rд и потери мощности в батарее (рис. 6).

Рис. 6. Расчет акукумулятора

Дополнительное сопротивление найдем с помощью второго закона Кирхгофа:

Eг=Eб+rд∙I+rг∙I+40∙rв∙I; rд=(Eг-Eб-I∙(rг+40∙rв))/I=(120-84-5∙(0,12+0,2))/5=34,4/5=6,88 Ом.

Так как э. д. с. батареи при заряде увеличивается (э. д. с. элемента в начале заряда равна 1,83 В), то в начале заряда при неизменном добавочном сопротивлении ток будет больше 5 А. Для поддержания неизменным тока заряда необходимо изменять дополнительное сопротивление.

Читать еще:  Сайт нива лада 4х4

Потери мощности в дополнительном сопротивлении ∆Pд=rд∙I^2=6,88∙5^2=6,88∙25=172 Вт.

Потери мощности в генераторе ∆Pг=rг∙I^2=0,12∙25=3 Вт.

Потери мощности во внутреннем сопротивлении аккумуляторной батареи ∆Pб=40∙rвн∙I^2=40∙0,005∙25=5 Вт.

Мощность генератора, отдаваемая во внешнюю цепь, Pг=Eб∙I+Pд+Pб=84∙5+172+5=579 Вт.

УАЗ 39094 «GRIZZLY» › Бортжурнал › Решение вечного спора.Что будет, если в авто поставить аккумулятор большей ёмкости?

Постоянно встречается такое мнение, что если на машину положен по мануалу аккумулятор на 63 А/ч, то если поставить 55 А/ч то он закипит, а если 90 А/ч то он недозарядится. В обеих случаях предполагается, что он выйдет из строя за короткое время. К нашей радости это не так. Давайте поразмышляем…
Сеть бортового электропитания автомобиля при работающем двигателе представляет собой устройство, именуемое в радиоэлектронике как «генератор напряжения» (с некоторой натяжкой это так). Т.е. независимо от потребляемого оборудованием тока, он поддерживает стабильное напряжение в сети. Тогда мы утверждаем, что напряжение, подводимое к аккумулятору всегда постоянно (вроде бы 13.8-14.2 вольта). А по закону Ома (его в школе проходят, некоторые мимо) ток в цепи определяется отношением напряжения к сопротивлению цепи.
Напряжением в нашем случаем является разность (напряжение бортовой сети минус напряжение АКБ). Сопротивление АКБ — величина почти постоянная, т.е. ток заряда определяется собственным напряжением АКБ.
Теперь наконец-то запускаем двигатель. При пуске АКБ теряет некоторое количество энергии и напряжение на её клеммах понижается. Возрастает вышеуказанная разница напряжений и возрастает зарядный ток. Надо понимать, что ток который берёт в себя АКБ определяется состоянием её самой, а не бортсети авто.
Немного о значених токов.При замерах тока заряда ( на ВАЗ-2106) в первые 0-15 секунд после пуска ток в АКБ поднимался до 5-10 ампер, затем в течение пары минут опускался до значения 0,5 ампера. На двигателе, работающем около двух часов этот ток составляет 0,1-0,4 ампера. Видимо это некий ток утечки при заряде, что кстати говорит о том, что АКБ имеет не 100% КПД. Хотя этой АКБ более 3 лет и она отечественная. Но главное здесь понять, что средний ток заряда не выходит за рамки 1-2 ампера.
Теперь о генераторах. Значение тока на них говорит только о максимальном токе, который они могут дать, но это не значит, что они дают его всегда. Всегда они дают тот ток, который требуют потребители.
И ТЕПЕРЬ ВЫВОДЫ: В случае, когда АКБ «просит» от генератора 1-2 Ампера, их одинаково хорошо дадут и генератор на 35 А и генератор на 200 А. Поэтому если хотите, ставьте любой АКБ на любую машину. Всё зарядится. Главное, чтобы напряжение в АКБ и бортсети было бы одинаково.
Хотя справедливости ради скажу, что можно подобрать такую пару авто-АКБ, при которой АКБ недозарядится. Эта такая пара, у которой средний зарядный ток АКБ будет больше максимального тока генератора. Но к нам это не относится, т.к. средний ток заряда АКБ в разы меньше тока даже одной лампы ближнего света фары. Так что АКБ недозарядится только на авто, генератор которого не потянет и одной лампы. Или по другому, АКБ — это настолько малый потребитель в автомобильной электрике, меньше наверное только часы в «приборке».
А теперь смешные ненаучные доказательства.
Предположим, что факт перезаряда-недозаряда имеет место быть…Тогда:
ПРИМЕР.
Представим забор в поле. С одной стороны забора стоят ЗИЛ и ОКА. В заборе просверлены 2-е пары отверстий ив них просунуты две пары проводов. Одна пара идёт от бортсети ЗИЛа, другая от бортсети ОКИ. Двигатели на обоих авто работают и крутят генераторы. Находясь на другой стороне забора мы не видим, откуда какая пара, но тестером видим на каждой паре 13.8 вольт. Подключаем к каждой паре по одинаковому аккумулятору, рассчитанному на ОКУ. Вот если мы утверждаем, что тот который подключен к грузовику перезарядится, то как этот аккумулятор «определит», что он подключен именно к грузовику? Ведь в обоих случаях будет одинаковое напряжение и одинаковый ток заряда.
Таким образом мы доказали, что ток потребителя определяется самим потребителем при постоянстве питающего напряжения и не зависит от генератора.
Так что при выборе АКБ есть простое правило- ёмкость АКБ может быть любой при условии, что она обеспечивает необходимый пусковой ток стартеру. Но не меньше. Больше? Да пожалуйста, только остановитесь вовремя, а то АКБ в багажник не влезет. Кстати там где холодно, имеет смысл поставить АКБ как раз помощнее, т.к. известно, что с понижением температуры реальная ёмкость АКБ уменьшается.
Ещё про баланс ёмкость аккумулятора/ток генератора.
Вопрос: Я ставлю на УАЗ аккумулятор 120 А/ч вместо 55 и он будет подзаряжаться до своих 120 ? Это не зарядка, а подзарядка! Это ограничение по току !
Так как подобный вопрос задаётся весьма часто, ТАК ВОТ ОТВЕТ: Это типичнейшее заблуждение !
Дело в том, что налицо непонимание процессов разрядки/зарядки аккумуляторов. По порядку.
При заводке мотора тратится некоторая энергия. Практически одинаковая, независимо от ёмкости аккумулятора.
Например 0,5 ампер-часа (меньше реально). Стартер «абсолютно не в курсе», сколько там в аккумуляторе всего ампер-часов — его «интересует» лишь то, что надо ему. Ну это как «всё равно, 3 метра глубина или 3 километра — тонуть одинаково».
Мотор завёлся, заработал генератор. Так вот, для генератора тоже глубоко фиолетово, сколько там ампер-часов в аккумуляторе — его «интересует» только НАПРЯЖЕНИЕ в бортовой сети. И отклонение вниз напряжения аккумулятора относительно «привычного генератору». И аккумулятор начинает «кушать» энергию. И кушает он не непонятно сколько, а ровно столько (кпд АКБ почти 100%), сколько потерял при старте мотора. Т.е. те же 0,5 ампер-часа. И кушает он такими темпами, как позволяет баланс мощностей приход/расход электроэнергии.

Читать еще:  Стук в передней подвеске ларгуса

Можно представить такую аналогию.
Имеется 2 ведра с водой — 10 литров и 5 литров.
Хозяйке требуется иногда литр — потом она доливает. Так какая разница — сколько всего воды в ведре?
Хозяйку интересует УРОВЕНЬ воды? (напряжение аккумулятора). Тогда уровень воды при отливе одного литра уменьшится не в зависимости от количества её, а от ДИАМЕТРА ВЕДРА (стартовый ток аккумулятора) ! А вот его можно сделать разным ! Можно иметь широкое неглубокое ведро (большой разрядный ток при малой ёмкости), а можно узкое и высокое (ёмкость большая, а ток невелик — это аккумуляторы 60 А/ч 180 А, кстати). И большая ёмкость реальных аккумуляторов (на порядок больше требуемой) нужна в основном для того, чтобы был больше стартовый ток. Ведро можно сделать любой формы, а вот аккумулятор — нельзя делать «широким и неглубоким» — характеристики эти реально сильно связаны и достигнуть «ширины» можно, только сделав и «глубину».
Да, есть ещё люди считающие, что если под водопроводный кран вместо ведра поставить бочку, то кран не выдержит такой ёмкости и сломается…

Итог — можно ставит хоть 500 А/ч — аккумулятор — 55 -амперный генератор справится и с ним.
Просто вопрос — а надо ли столько?

При зарядке совсем пустого аккумулятора одинаковым током например 1А через 50 часов 50-й
уже закипит, а 80-й останется ещё недозаряженным. А через 80 часов 80-й тоже закипит, а 50-й будет кипеть уже 30 часов. А при заряде разным током 10% от ёмкости каждого — они закипят одновременно через 10 часов. Поэтому при заряде выбирается ток не в амперах, а в процентах от ёмкости. А назначение генератора вообще-то не зарядка аккумулятора, а подзарядка- возврат «взятого взаймы», например для запуска двигателя или после посадки музыкой или фарами. А на автомобиле изначально должен стоять уже полностью заряженный аккумулятор любой ёмкости. То есть если при запуске двигателя 50-й аккумулятор израсходует 1% ёмкости, 80-й только 0,625%, следовательно генератором обратно они подзарядятся одновременно. Но в «займы» 80-ка даст всё-таки бльше!

Спасибо за внимание!
Удачи на дороге!

Мы знаем как зарядить аккумулятор автомобиля до 100%
с выездом по Москве.

Как заряжаем аккумулятор.

Цены на зарядку аккумулятора.

Безопасная зарядка автомобильного аккумулятора: основные рекомендации.

Как выбрать зарядное устройство для аккумулятора автомобиля?

Как узнать, насколько разрядился автомобильный аккумулятор?

Каковы показатели напряжения и тока, необходимые для нормальной зарядки автомобильного аккумулятора?

Зарядка необслуживаемых автомобильных аккумуляторов.

При необходимости получить консультацию,
просто сообщите нашему оператору о вашей проблеме

+7 (495) 374-89-07

Можно также связаться с нами через сайт, оставив заявку.

Адрес: Заречная улица, вл6с1
Москва, Россия, 121087
Телефон: +7(495) 374−89−07
График работы: Круглосуточно. Без выходных.

Читать еще:  Хранение авто в гараже

© Все права защищены.
Информация на данном сайте носит исключительно ознакомительный характер, ;ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Данные на сайте могут отличаться. Актуальную информацию уточняйте у операторов.

Адрес: Заречная улица, вл6с1
Москва, Россия, 121087
Телефон: +7(495) 374−89−07
График работы: Круглосуточно. Без выходных.

© Все права защищены.
Информация на данном сайте носит исключительно ознакомительный характер, ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Данные на сайте могут отличаться. Актуальную информацию уточняйте у операторов.

Адрес: Заречная улица, вл6с1
Москва, Россия, 121087
Телефон: +7(495) 374−89−07
График работы: Круглосуточно. Без выходных.

© Все права защищены.
Информация на данном сайте носит исключительно ознакомительный характер, ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Данные на сайте могут отличаться. Актуальную информацию уточняйте у операторов.

Влияние емкости автоаккумулятора на функционирование генератора.

На сегодняшний день довольно распространенным является миф о том, что типовой автогенератор не способен в силу недостающей силы тока зарядить аккумулятор, емкость которого превышает значение, предусмотренное заводом-производителем. Это утверждение регулярно подпитывается на форумах автолюбителей различными «фактами». Исходя из представленной на автофорумах информации, если завод-производитель установил АКБ, емкость которого составляет 55 Ач, то установка батареи емкостью 60 Ач приведет к тому, что аккумулятор постоянно будет оставаться недозаряженным. Также бытует мнение, что ни в коем случае нельзя нарушать связь «мощность генератора-емкость аккумулятора».

Специфика зарядки автоаккумулятора следующая:

— зарядка осуществляется за счет тока;

— наибольшая величина напряжения заряда автогенератора является стабилизированной и граничное значение составляет 14,4 В;

— напряжение в севшем аккумуляторе равно 12 В, а в заряженном – 12,7 В;

— во время зарядки эта величина увеличивается и по завершению процесса составляет 14,4 Вольт;

— на ток заряда влияет исключительно разница напряжений генератора и аккумулятора. Чем больше заряжен АКБ, тем ниже ток заряда.

Исходя из вышеприведенной информации можно сделать вывод, что мощность генератора никак не влияет на ток заряда аккумулятора. Влияние оказывает разница напряжений автогенератора и автоаккумулятора.

Зачастую, изначально в машине ток заряда аккумулятора равен 1 Амперу. Спустя 60 минут езды данный показатель снижается до значения 0,4 А. Если напряжение повысилось до 14,4 вольт, а батарея полностью разрядилась, ток заряда будет равен примерно 0,01 А.

Даже наиболее слабенький автомобильный генератор имеет такую мощность, которая предоставляет ему возможность вырабатывать ток величиной 50 А. Модели с большей мощностью автогенераторов подают ток, величина которого равна 130 А. Усредненно заряд батареи потребляет около 1-2% мощности автомобильного генератора.

Чтобы на наглядном примере показать важность большой емкости, рассмотрим простую задачку из школьной программы. Исходя из ее условий, вода вытекает из бассейна по одной трубке, а из второй происходит ее наполнение. Теперь применим полученные сведения к реальности. Максимальное количество воды, которое может вместится в бассейн, является емкостью. Ее можно потратить, оставив машину с включенной «аварийкой» на ночь. И чем больше величина емкости, тем дольше осуществляются различные действия. Больший размер емкости позволяет дольше подзаряжать батарею. В таком случае в автомобиле, к примеру, дольше будет работать аварийный свет или же владелец авто сможет как можно реже прибегать к подзарядке ЗУ в профилактических целях.

Генератор большей мощности никак не повлияет на скорость зарядки аккумулятора. В любом транспортном средстве аккумуляторы заряжаются малыми токами. Согласно физическим законам, мощный генератор не заряжает током, равным 10 Амперам, а слабый – 3 Амперам. Вне зависимости от мощности, величина тока в начале будет равна 5-6 Амперам, через четверть часа значение снизится до 1,0-1,5 Ампера, и наконец приравняется к 0,3-0,5 Ампера.

Максимально разряженный авто аккумулятор, напряжение которого составляет 12,4 Вольт и ниже, должен заряжаться устройством, которое имеет соответствующую мощность. Процесс зарядки батареи ЗУ всегда будет происходить быстрее, чем при использовании автогенератора. Обычно, ЗУ не имеет жёсткого ограничения размера напряжения. Но при этом ограничение установлено на максимальный ток заряда – именно этот показатель играет важную роль при зарядке батареи, которая очень разряжена.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×