Как работает аккумулятор: Как работает аккумулятор? VARTA® предоставляет описание принципа работы аккумулятора

Как работает автомобильный аккумулятор

Традиционная функция аккумулятора в моторном отсеке хорошо известна: без аккумулятора автомобиль не может быть запущен, Он попросту не заведеться. В нашей статье мы разберем, как работает автомобильный аккумулятор и как он устроен.

Как работает автомобильный аккумулятор?

Вот как работает традиционный автомобильный аккумулятор, говоря простым языком: два кабеля (отрицательный и положительный) подключают аккумулятор к автомобилю. Отрицательный кабель подключается к общему заземлению, а положительный кабель соединяет аккумулятор со стартером и другими необходимыми точками на автомобиле. Похожий принцип работы имеет аккумулятор Варта и многие другие подобные аккумуляторы.

Автомобильный аккумулятор на 12В состоит из шести последовательно соединенных ячеек. Перегородки отделяют элементы друг от друга, а раствор серной кислоты в воде (электролит) заполняет аккумулятор.

Каждая ячейка содержит отрицательные (свинцовые) пластины и положительные (диоксид свинца) пластины с изолирующими разделителями.

Химическая реакция между пластинами и кислотным раствором заставляет электроны течь от отрицательной пластины к положительной, создавая электрическую энергию.

Каждая ячейка производит около 2,1 вольт в результате упомянутой выше химической реакции. Поскольку элементы соединены последовательно, батарея выдает примерно 12,6 вольт.

Это напряжение покидает аккумулятор через клеммы аккумулятора. Клеммы аккумулятора подключаются к кабелям аккумулятора, которые, в свою очередь, подключаются к автомобилю.

При подаче электроэнергии на автомобиль аккумулятор начинает разряжаться. Это означает, что серная кислота начинает переходить от электролита к пластинам.

В процессе разряда электролит начинает терять серную кислоту, поэтому выходное напряжение аккумулятора снижается. По этой причине генератор переменного тока используется для подзарядки аккумулятора во время движения автомобиля.

Перезарядка аккумулятора удаляет серную кислоту с пластин, восстанавливая электролит до раствора нормальной крепости.

Свинцово-кислотные батареи иногда называют «аккумуляторными батареями», потому что они постоянно разряжаются и должны заряжаться генератором переменного тока. Теперь вы знаете, по какому принципу работают все автомобильные аккумуляторы, включая аккумуляторы Старт Стоп, которые можно приобрести, перейдя по ссылке.

Рейтинг автомобильных аккумуляторов

Автомобильные аккумуляторы имеют несколько номиналов, и все они относятся к емкости батареи – количеству электроэнергии, которую батарея может обеспечить при определенных условиях.

Емкость в первую очередь зависит от количества пластин, используемых внутри ячеек батареи. Различные номиналы автомобильных аккумуляторов включают:

• Амперы холодного пуска (CCA). Оценка CCA – это наиболее распространенный метод оценки батареи. Он указывает количество ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать в течение 30 секунд при -17 градусах Цельсия, не падая ниже 7,2 вольт.
• Пусковой ток (CA) Рейтинг CA указывает количество ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать в течение 30 секунд при 0 градусах Цельсия, не падая ниже 7,2 вольт. Рейтинг CA по сути то же самое, что и другой тип рейтинга, называемый судовым током запуска. Рейтинг в ампер-часах (более старый метод измерения) показывает, сколько ампер батарея может выдать за определенный период времени.
• Резервная емкость – это промежуток времени (измеряется в минутах), в течение которого 12-вольтовая батарея может подавать 25 ампер, прежде чем упадет ниже 10,5 вольт.

Еще один важный фактор – это размер группы батарей. Правильный размер группы гарантирует, что аккумулятор физически поместится в конкретном автомобиле. (К слову аккумулятор 40 ач обладает довольно неплохими показателями).

Что делает аккумулятор в вашем автомобиле?

Аккумулятор в вашем автомобиле выполняет две основные функции:

• Провернуть двигатель, чтобы запустить его.
• Подачу электроэнергии к транспортному средству, когда генератор не обеспечивает достаточную (или никакую) выходную мощность.

Аккумулятор также действует как конденсатор, сглаживая пульсации тока и защищая чувствительную бортовую электронику автомобиля.

Два кабеля (отрицательный и положительный) подключают аккумулятор к автомобилю. Отрицательный кабель подключается к общему заземлению, а положительный кабель соединяет аккумулятор со стартером и другими необходимыми точками на автомобиле.

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока?

Некоторые люди задаются вопросом, производит ли автомобильный аккумулятор электричество переменного тока (AC) или постоянного тока (DC). Ответ таков: автомобильные аккумуляторы всегда производят постоянное напряжение.

Генератор, с другой стороны, вырабатывает переменное напряжение. Вот почему генератор переменного тока должен содержать полупроводники, называемые диодами, которые преобразуют переменный ток в постоянный.

В чем разница между переменным и постоянным током?

Разница между переменным и постоянным током состоит в том, что постоянный ток течет только в одном направлении, тогда как переменный ток многократно меняет направление.

Какие бывают типы автомобильных аккумуляторов?

До сих пор мы обсуждали традиционные свинцово-кислотные батареи. Но есть и другие типы автомобильных аккумуляторов на 12 В. Общие типы включают:

Свинцово-кислотный аккумулятор

Большинство 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов являются свинцово-кислотными. Этот тип аккумулятора также известен как свинцово-кислотный аккумулятор (FLA), поскольку он содержит жидкий электролит.

Абсорбированный стеклянный мат (AGM)

Еще одна конструкция, которая становится все более распространенной, – это аккумулятор AGM. Вместо жидкого электролита кислота в аккумуляторе AGM абсорбируется в сепараторе.

Обычно этот тип батареи используется в приложениях с высокой зарядной емкостью.

Усовершенствованная залитая батарея (EFB)

Аккумуляторы EFB используются в автомобилях с технологией запуска/остановки двигателя. По сути, EFB – это тип залитой батареи, который более прочен, чем традиционный свинцово-кислотный аккумулятор.

Как устроены аккумуляторы в UPS

Приветствую, друзья!

Все мы слышали об аккумуляторах, которые способны накапливать (аккумулировать) электрическую энергию, не так ли?

Что такое аккумулятор?

Аккумулятор – это первичный источник электропитания. К первичным источникам относятся, например, и литиевые элементы 2032, которые есть в каждом компьютере. Эти элементы питают микросхему CMOS, которая хранит настройки BIOS Setup компьютера. В отличие от аккумулятора, возобновить запас энергии в таких элементах невозможно.

Существуют и вторичные источники электропитания, к которым относится, в частности, блок питания компьютера. Вторичным источником компьютерный блок питания является потому, что выполняет преобразование первичного источника — сетевого переменного напряжения 220 В.

Энергия в аккумуляторе образуется в результате обратимого химического взаимодействия материала электродов и электролита. Восполнить израсходованный запас энергии в аккумуляторе можно, пропусти через него зарядный ток. Отметим, что существует несколько типов аккумуляторов. Например, в ноутбуках применяются литий-ионные, которые обладают лучшим соотношением энергия/вес.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

В источниках бесперебойного питания (UPS или ИБП) применяются свинцовые кислотные аккумуляторы.

Свинцовый кислотный аккумулятор представляет собой две пластины, содержащие в себе свинец и погруженные в электролит – раствор на основе серной кислоты.

Вся эта конструкция заключена в пластиковый корпус.

Она содержит несколько «банок», соединенных последовательно. Каждая «банка» после заряда имеет напряжение около 2,2 В, которое постепенно понижается в процессе эксплуатации.

В аккумуляторах для ИБП последовательно соединены обычно  6 элементов.

В течение некоторого времени можно наслаждаться жизнью. Напряжение в сети скачет или пропадает, ИБП периодически переключается на питание от аккумулятора. И мы, поплевывая с высокой башни, не видим для себя никаких неудобств.

Однако любая кислотная аккумуляторная батарея имеет ограниченное число циклов «заряд-разряд». Она постепенно стареет, и в ней со временем происходят необратимые изменения, в частности,  сульфатация пластин электродов.

Технологические тонкости

При заряде на положительном электроде выделяется кислород и происходит электролиз (разложение) воды, содержащейся в электролите. Поэтому в «обычных» аккумуляторах (которые применяются, в частности, в автомобилях) приходится открывать специальную пробку для отвода газов. Это, прямо скажем, неудобно – каждый раз проверять плотность электролита, доливать воду, закрывать пробку…

Поэтому были придуманы специальные технологии утилизации выделяющегося при заряде кислорода. Чтобы утилизировать  кислород, надо доставить его пузырьки к отрицательному электроду, где он ступит в реакцию со свинцом. Это достигается двумя способами:

• использованием сепаратора с мелкими ячейками из специального синтетического материала,
• загущением электролита специальными добавками.

В последнем случае электролит принимает гелеобразное состояние и не вытекает, даже если перевернуть аккумулятор «вверх ногами». Сепаратор и гель удерживают воздух, и пузырьки кислорода благополучно достигают отрицательного электрода, так как диффузия в газе происходит намного быстрее, чем в жидкости.

Если выделившийся при заряде кислород утилизирован, потери воды в электролите не происходит и доливать ее не надо. Удобство обслуживания повышается, но количество циклов «заряд-разряд» все равно остается ограниченным.

Главный параметр аккумуляторной батареи — емкость

Аккумуляторы характеризуются таким параметром, как емкость.

Емкость аккумулятора – это способность накапливать электрический заряд. Она измеряется  в ампер-часах (A*h). В ИБП наиболее широко применяются аккумуляторы с напряжением 12 В и емкостью 5, 7 и 12 A*h.

Значение емкости чаще всего приводится для времени разряда 10 или 20 часов. Так, батарея  емкостью 7 A*h может обеспечить в течение 10 часов разрядный ток в 0,7 А. При этом аккумуляторная батарея разрядится до на напряжения примерно 1,7 В на элемент (или до напряжения около 10,4 В для всего устройства).

После этого в аккумуляторе остается еще энергия, и он может ее отдать. Но это будет уже режим глубокого разряда, что сильно сокращает срок жизни источника.

Фирма-производитель обычно оговаривает число циклов «заряд-разряд» при 100% разряде, т. е. до того времени, пока батарея не отдаст всю свою емкость (в данном случае – 7 A*h). При частичном разряде (т.е. когда он отдает не всю свою емкость, а меньшую величину) в каждом цикле — число циклов увеличивается. И это отрадный факт!

Следует отметить, что цифра емкости приводится именно для 10 или 20 часов разряда. При  меньших временах разряда и, соответственно, бОльших разрядных токах он отдаст только часть своей емкости.  И зависимость эта нелинейная.

Например, батарея GP1272 фирмы CSB емкостью 7,2 A*h при 10-ти часовом разряде (при температуре 25 С) способна отдавать ток 0,74 А.

Таким образом, ее емкость даже чуть больше заявленной – 7,4 А*h.

При часовом разряде батарея сможет отдавать ток 5,3 А, что соответствует емкости 5,3 А*h. При 15-ти минутном разряде батарея отдаст  15,1 А, что соответствует емкости  3,8 А*h, а при 5-ти минутном разряде –  29,6 А, что соответствует емкости 2,5 А*h.

Получается, что при малых временах разряда, когда аккумулятор должен отдавать большой ток (случай, наиболее интересный для нас), он может отдать меньше половины своей емкости. Это прискорбный факт!

Заканчивая первую часть статьи, отметим, что, когда в сети исчезает напряжение, ИБП работает от аккумулятора, потребляя  (при наличии нагрузки более 100 Вт)  более 10 А. При мощной нагрузке может потребляться ток в десятки ампер! Уж лучше было бы наоборот – при больших токах разрядки аккумулятор отдавал бы всю свою емкость, а при малых – часть…

Во второй части статьи мы завершим предварительное знакомство с аккумуляторами. А пока еще раз перечитайте первую часть, чтобы цифры отложились в голове.

До встречи на блоге!

Окончание следует…

Curious Kids: как работают батарейки?

Как работают батареи? – Доминик, 7 лет, Индиана, США.

Батарея — это устройство, которое может вырабатывать электричество в результате реакции определенных химических веществ. В батареях может использоваться множество различных химикатов — это зависит от того, как сделана батарея или для чего вы ее используете.

Аккумуляторы, используемые в смартфонах или электромобилях, называются «ионно-литиевыми батареями». Но увидеть их действительно редко, потому что обычно они не нуждаются в замене и надежно спрятаны внутри.

Скорее всего, вы увидите щелочные батарейки, которые используются в таких вещах, как часы, фонарики, пульты дистанционного управления и множество других предметов в доме. Строго говоря, их следует называть «щелочными элементами», так как батарея представляет собой набор элементов, соединенных вместе.

Любопытные дети — это серия игр от The Conversation, которая дает детям возможность получить ответы на свои вопросы о мире от экспертов. Если у вас есть вопрос, на который вы хотели бы получить ответ от эксперта, отправьте его на [email protected]. Мы не сможем ответить на все вопросы, но постараемся.

Производство электричества

Щелочная ячейка.
Роджер Кларк., автор предоставил

Внутри металлического корпуса щелочного элемента находятся три основных химических вещества: цинк, диоксид марганца и гидроксид калия.

Это может показаться сложным, но способ, которым клетка вырабатывает электричество, на самом деле довольно прост: происходит химическая реакция, которая перемещает крошечные отрицательно заряженные частицы, называемые «электронами», для создания электрического тока.

Когда ячейка подключена к электрической цепи, например, к электрической лампочке, цинк внутри вступает в реакцию с диоксидом марганца и теряет электроны.

Электроны собираются металлическим стержнем внутри ячейки, что позволяет им течь из нижней части ячейки (отрицательная клемма) по проводам к лампочке (заставляя ее загореться), а затем обратно в верхнюю часть ячейки. клетка (положительный полюс).

Эта реакция производит около 1,5 вольт электричества. Поскольку не многие устройства могут работать от 1,5 вольт, очень часто используются два или четыре элемента вместе, чтобы обеспечить большую мощность. Таким образом, четыре ячейки, соединенные вместе (конец в конец), дадут шесть вольт.

Прольем немного света на этот вопрос.
Шаттерсток.

Когда большая часть цинка прореагировала с диоксидом марганца, мы говорим, что элемент «плоский», что означает, что он больше не может производить электричество. Поскольку химическую реакцию, происходящую в щелочных элементах, нельзя легко обратить вспять, это означает, что элемент нельзя перезарядить.

Но помните, что большинство элементов и батарей могут быть переработаны, поэтому избавляйтесь от них осторожно.

Обращение реакции

Во всех типах элементов и батарей для производства электричества происходит одинаковая химическая реакция.

Но в некоторых типах элементов или батарей химические вещества отличаются, и реакция может быть обратной. Таким образом, элементы можно заряжать — так же, как литий-ионные аккумуляторы в автомобилях или смартфонах.

Литий-ионные аккумуляторы часто прячут с глаз долой.
Шаттерсток.

Раньше было намного дешевле производить неперезаряжаемые элементы, такие как щелочные элементы, поэтому они использовались очень широко.

Но теперь, когда люди осознали, насколько вредно для окружающей среды просто выбрасывать неперезаряжаемые элементы, а перезаряжаемые элементы дешевеют, мы, вероятно, будем использовать неперезаряжаемые элементы в будущем все реже и реже.

Дети могут получить ответы на свои вопросы от экспертов – просто отправьте их в Curious Kids вместе с именем ребенка, возрастом и городом. Вы можете:

• электронная почта любопытных детей@theconversation.com
• твитните нам @ConversationUK с #curiouskids
• Напишите нам в Instagram @theconversationdotcom

Вот еще несколько статей Curious Kids, написанных учеными-экспертами:

• Когда рыбы испытывают жажду, они пьют морскую воду? – Торбен, 9 лет, Сассекс, Великобритания.

• Почему у некоторых животных глаза разного цвета? – Джордж, 10 лет, Хедерсетт, Великобритания.

• Как высоко я могу прыгнуть на Луне? – Майлз, 5 лет, Лондон, Великобритания.

Как работают батареи?

21 марта 2022 г. Автор Emma Vanstone Оставить комментарий

Батарейки используются для питания игрушек, фонариков и других предметов, которым нужна энергия для работы.

Батареи хранят энергию в виде химической энергии , которая преобразуется в электрическую энергию, когда батарея является частью цепи.

Когда батарея помещается внутрь цепи, она распространяет заряд по цепи. Эта толкающая сила называется напряжением .

Батареи содержат два разных типа металла и электролит.

Батареи содержат три элемента:

• Положительный электрод
• Отрицательный электрод
• Электролит – жидкость или паста

Оба электрода имеют конец (клемму), который выходит из батареи.

Сделать лимонную батарейку

Вы можете сделать очень простую батарейку из лимона , медной проволоки или монеты и цинкового (оцинкованного) гвоздя. Лимонный сок, медь и цинк реагируют друг с другом, создавая электричество!

Электроны накапливаются на цинковом гвозде и покидают медную монету или проволоку. Электроны хотят перейти к медной монете, но не могут пройти через электролит. Когда провод соединен между гвоздем и монетой, электроны текут вниз по проводу между гвоздем и медной монетой. Если в цепь поместить светодиод, он загорится при прохождении тока (ток — это электроны, протекающие по проводу).

Что в сухой батарее?

Настоящие батареи делаются не из лимонов, а имеют металлический колпачок, который действует как положительный электрод, прикрепленный к угольному стержню, и отрицательный электрод, сделанный из цинка. Электролит смешивается с диоксидом марганца, что делает его твердым. Этот тип батареи называется сухой батареей или ячейкой .

Аккумулятор, который используется только один раз, представляет собой основной аккумулятор . Этот тип аккумулятора обычно используется в пультах дистанционного управления и других мелких предметах.