Що таке електричний акумулятор? Все про акумуляторні батареї

Коли АКБ в автомобілі відмінно виконує свої функціїї — стартер починає обертати колінчастий вал двигуна при запуску, а панель приладів і фари горять "незгасимим вогнем"

Перебої з електрикою стають, на жаль, частиною повсякденного життя городян та сільських мешканців. Зменшити залежність у побуті та на виробництві від неполадок в електропостачанні дозволяють прилади з акумулятором.

Що таке акумулятор

Акумулятор - це багаторазове джерело струму, яке призначене для накопичення та зберігання енергії. Його робота заснована на оборотних окисно-відновних реакціях, що дає можливість використовувати його багаторазово.

Призначення акумуляторів - забезпечувати електроживленням:

· побутових приладів: світильників, телефонів, пультів дистанційного керування, іграшок тощо;

· транспортних засобів: бортова панель із приладами, стартер, електродвигун;

· промислових установок: як резервні джерела живлення;

· у промислових та побутових геліосистемах: як тимчасовий накопичувач енергії.

Що таке АКБ

Для створення акумуляторної батареї кілька акумуляторів з'єднують в один ланцюг. Швидкість перетворення визначає характеристики навантаження акумуляторної батареї.

АКБ - це абревіатура, яка розшифровується як акумуляторна кислотна батарея. Сьогодні далеко не всі батареї можна віднести до такого типу, але саме кислотні АКБ є найпоширенішими. АКБ, батарея, акумулятор — все це про нього, автономне джерело енергії, що живить електричні пристрої у вашому домі, у лікарнях, на виробництві.

На межі 20 століття Томас Едісон винайшов батарею з незвичайною здатністю виробляти водень - нікель-залізний акумулятор і оснастив їм автомобіль

Хто вигадав АКБ

З моменту винаходу італійським фізиком Алессандро Вольтою першого джерела постійного струму до використання акумуляторів на транспорті знадобилося понад півтора століття. Творцем першої свинцево-кислотної АКБ, що перезаряджається, яка конструктивно максимально схожа на сучасні акумулятори, вважається француз Гастон Планте. Винахідник помістив пару свинцевих пластин кислотно-водний розчин і проклав між ними спеціальну тканину. Пристрій міг заряджатися через гальванічну батарею, а потім віддавати струм. Ще один француз Каміль-Альфонс Фор доопрацював пристрій і почав його масово випускати. Однак по-справжньому розвинути успіх АКБ зміг Генрі Тюдор, який у 80-х роках XIX століття отримав патент на систему масового виробництва акумуляторів. На початку ХХ століття Томас Едісон провів адаптацію АКБ під потреби транспорту. Саме його можна вважати прабатьком автомобільних джерел постійного струму.

Влаштування акумулятора: 1 - Негативний електрод; 2 - Розділовий шар; 3 – Позитивні електроди; 4 – Негативний контакт; 5 - Запобіжний клапан; 6 – Позитивні електроди; 7 – Позитивний контакт

Принцип роботи АКБ

Кожна акумуляторна секція – це ємність, заповнена електролітом, молекули якого можуть розпадатися на позитивно та негативно заряджені іони. У електроліт занурені пластини – анод та катод. Якщо через них пустити електричний струм, то в акумуляторі стартує ланцюг хімічних реакцій, що утворюють нові сполуки. Так відбувається заряд акумулятора.

Коли до тих самих катоду і аноду підключається споживач електроенергії, процес повертає назад: виникає зворотна хімічна реакція із електронів, котрі здійснюють корисну роботу. Це коротко про принцип зарядки загальний для всіх видів батарей.

Види акумуляторних батарей

АКБ від відомих виробників класифікуються за такими ознаками:

• Матеріал пластин та тип електроліту

• Форма та габарити

• Робоча напруга

• Енергоємність

Ці параметри розглядаються як технічні характеристики АКБ.

Літій-полімерні акумулятори (Li-Pol) – найбільш високотехнологічний тип батарей, що перезаряджаються для мобільних телефонів

Матеріал електродів АКБ

За матеріалом всі відомі акумуляторні батареї поділяються на такі види:

• Свинцево-кислотні - застовують у ДБЖ, автотранспорті, літаках, на водному транспорті. Позначають Pb. Їх електрорушійна сила - 2,1 В.

• Нікель-кадмієві - електроінструменти, літаки, тролейбуси. Позначають Ni-Cd. ЕРС - 1,2 В.

• Нікель-сольові - автотранспорт, залізничний транспорт, телекомунікації, системи накопичення електроенергії (СНЕ). Na/NiCl. ЕРС - 2,6 В.

• Літій-іонні і літій-полімерні - системи резервного електропостачання, мобілні телефони, електроінструменти, електромобілі, тролейбуси. Позначення - Li-Ion, Li-Po. ЕРС - 4 В.

• Нікель-метал-гідридні - радіотехніка, електромобілі, космічна, медична галузь. Позначають Ni-Mh. ЕРС - 1,2 В.

Робоча напруга та енергоємність

Акумуляторні елементи розраховані на напруги, величина яких вибирається із стандартного ряду значень: 1,2; 1,5; 2; 3,7 В. На їх основі збираються акумуляторні батареї з робочими показниками 1,5; 3,7; 4,5; 9; 12; 24 В. Вибір напруги залежить від застосування акумулятора.

Енергоємність акумулятора означає можливість видавати певний струм протягом заданого проміжку часу або, іншими словами, це максимальна кількість електроенергії, що накопичується АКБ за повний цикл зарядки. Вона вимірюється в амперах на годину (А·год) або в міліамперах на годину (мА·год).

Приклад розрахунку необхідної ємності АКБ

Щоб розрахувати, наприклад, необхідну ємність акумуляторів ДБЖ для живлення техніки, необхідно знати сумарну потужність споживання цих приладів – наприклад, 600 Вт та час забезпечення їх роботи – протягом 4 годин, коли відсутня електрика в мережі. Величина накопиченої енергії АКБ залежить не тільки від ємності батареї, а й її напруги – розрахуємо ємність для 12 вольтової батареї. Отже, величина необхідної ємності батареї складе:

Q = (P · t) / V · k

де Q - необхідна ємність акумулятора, А·год;

P – існуюче навантаження – сумарна потужність споживання всіх приладів, Вт;

V – напруга кожної акумуляторної батареї, В;

t – час резервування, год;

k – коефіцієнт використання ємності акумуляторів (кількості електричної енергії, допустимої споживанню).

Отже, отримуємо, що для живлення приладів протягом 4 годин потрібно:

Q = 600 · 4 / 12 · 0,7 = 285,71 А·год

285,71 А·год - це мінімально необхідна ємність акумуляторних батарей для даного випадку. Краще брати джерело енергії з невеликим запасом близько 20% - це допоможе зберегти робочі характеристики батареї протягом більш тривалого часу.

Q = 285,71 · 1,2 = 342,85 А · год

За результатами рішення необхідно придбати акумулятор сумарною ємністю не менше 343 А·год.

Експлуатаційні показники

До основних технічних показників АКБ відносять:

• Робоча напруга

• Ємність

• Гранична кількість циклів заряду та розряду

• Щільність заряду

У сучасних АКБ кількість циклів заряду та розряду може досягати 10 тисяч. При повторенні цих процедур не рідше, ніж 2 рази на день, акумулятор прослужить близько 10 років.

Показник щільності заряду вказує на співвідношення кількості накопиченої енергії до повного об'єму або ваги акумуляторного елемента. Ця величина використовується в оцінці ефективності застосування конкретної моделі.

Як відрізнити батарейку від акумулятора? Обидва елементи живлення мають написи: «Do not recharge» – не підлягає перезарядці, або «Rechargeable» – перезаряджається. Не переплутайте!

Правила заряджання та обслуговування акумуляторів

• Заряджати акумулятор можна лише певним струмом, що не перевищує допустимі значення згідно з паспортом.

• Не рекомендується заряджати акумулятори до максимального значення.

• При зарядці АКБ, що обслуговуються, обов'язково додавання електроліту при зменшенні його рівня в банках.

• Заряджати АКБ рекомендують у приміщеннях, що добре провітрюються через гази, які виділяються в ході хімічних реакцій.

• Обслуговування АКБ включає також перевірку зовнішнього вигляду та стану на відсутність деформацій корпусу.

У разі порушення правил справний акумулятор може частково втратити працездатність або вийти з ладу.

Перед тим як придбати зовнішній акумулятор для довготривалої роботи, розрахуйте потрібну потужність за формулою: потужність навантаження множиться на час автономної роботи в годинах і ділиться на напругу.

Якщо все ж таки вам знадобиться порада щодо вибору акумулятора, звертайтеся до Пайтекс. Компанія Пайтекс постачає та встановлює освітлення та електроприлади по всій Україні. Попередню інформацію можна отримати за тел. 099 276 28 35, E-mail paytex.sale@gmail.com.