Характеристики и эксплуатационные параметры свинцово-кислотных аккумуляторов435

Свинцово-кислотные аккумуляторы существуют уже несколько десятилетий как надежные варианты хранения энергии в различных приложениях, от питания автомобилей до резервных источников питания. Их уникальные характеристики и рабочие параметры делают их незаменимыми в мире аккумуляторов, и они, несомненно, останутся таковыми и впредь. В этой статье мы рассмотрим некоторые важные аспекты, которые определяют свинцово-кислотные батареи, раскрывая их тонкости и области применения.

Введение

Что касается хранения энергии, свинцово-кислотные аккумуляторы сохранили свою актуальность даже несмотря на то, что новые технологии, такие как литий-ионные и твердотельные , занимают центральное место. Их прочность, экономичность и простота адаптации гарантируют, что они останутся во многих отраслях. Небольшое понимание некоторых ключевых характеристик и рабочих параметров свинцово-кислотных аккумуляторов поможет как экспертам, так и непрофессионалам принять обоснованные решения об их использовании.

   1. Номинальное напряжение

Номинальное напряжение батареи относится к стандартному выходному напряжению, вырабатываемому батареями при выработке энергии. Стандартные свинцово-кислотные батареи имеют напряжение 2 В на ячейку, а общие конфигурации варьируются от 6 до 12 ячеек. Это делает батареи 12 В одними из наиболее распространенных батарей, используемых в автомобилях и других устройствах. Номинальные напряжения важны для обеспечения совместимости с устройствами, которые они питают.

Понимание номинального напряжения необходимо для определения состояния заряда, оценки его остаточной емкости и обеспечения правильной работы в различных приложениях. Хотя это стандартизированное значение учитывается при проектировании, крайне важно учитывать фактическое поведение напряжения во время реального использования по отношению к батареям.

   2. Емкость

Емкость — это важный показатель, который описывает количество энергии, которую аккумулятор может хранить и отдавать. Выраженный в ампер-часах (Ач), он показывает, какой срок службы батареи. Свинцово-кислотные аккумуляторы могут иметь различную емкость в зависимости от таких факторов, как размер, конфигурация и конструкция. Этот параметр влияет на то, как долго батарея сможет выдерживать нагрузку до подзарядки.

Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют емкость, которая варьируется в зависимости от скорости разряда и температуры. Их емкость обычно снижается при медленных разрядах и увеличивается при высоких скоростях. Более того, свинцово-кислотные аккумуляторы теряют емкость при экстремальных температурах, особенно в холодных условиях.

   3. Скорость саморазряда

Скорость саморазряда свинцово-кислотных аккумуляторов означает потерю запасенной энергии в аккумуляторе с течением времени, несмотря на то, что он не используется или не подключен к нагрузке. Это происходит из-за химических реакций, происходящих внутри ячеек данной структуры аккумуляторной батареи. Внутренние характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов демонстрируют относительно более высокую скорость саморазряда по сравнению с аккумуляторами некоторых других химических составов.

Например, на скорость саморазряда свинцово-кислотных аккумуляторов влияют такие факторы, как температура и возраст аккумулятора. Высокие температуры ускоряют процесс саморазряда. В результате они снижают производительность аккумулятора и сокращают срок его службы. Чтобы решить эту проблему, в новых конструкциях свинцово-кислотных аккумуляторов, а также в технологиях, используются более качественные материалы и улучшенные методы изготовления.

   4. Эффективность зарядки

Эффективность зарядки — один из наиболее важных параметров производительности, который показывает, насколько эффективно аккумулятор может преобразовывать электрическую энергию во время зарядки. Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют достаточно хорошую эффективность заряда. Современные конструкции достигают около 85-95%. Об этой эффективности свидетельствует количество времени и усилий, необходимых для подзарядки аккумулятора. Это подчеркивает важность повторяющейся зарядки как компонента приложений.

На эффективность зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов влияет множество факторов, включая напряжение, ток и температуру зарядки. Перезарядка приводит к снижению эффективности зарядки, поскольку в аккумуляторе происходит большая потеря энергии, происходит выделение тепла и газов. Высокие скорости разряда снижают эффективность заряда, поскольку создают более высокое внутреннее сопротивление, а также неэффективную передачу энергии в нем.

   5. Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление еще больше повышает энергоэффективность батареи. Во время разрядки и зарядки могут возникать неравномерные потери энергии из-за повышенного внутреннего сопротивления, выделяющего тепло. Умеренное внутреннее сопротивление характерно для свинцово-кислотных аккумуляторов, что, в свою очередь, влияет на их характеристики при высоких потребляемых токах, что обусловлено, среди прочего, такими факторами, как сопротивление электролита/материала электродов. Это сопротивление приводит к падению напряжения внутри аккумулятора, которое происходит как во время процессов зарядки, так и при разрядке.

Высокое внутреннее сопротивление имеет множество последствий. Во время разряда на выходное напряжение батареи влияет высокое внутреннее сопротивление, которое влияет на устройства или системы, зависящие от производительности батареи. Кроме того, при протекании сильного тока из-за этих видов внутреннего сопротивления выделяется тепло; таким образом, также возникают потери энергии, а также ускорение деградации батареи.

   6. Усилители холодного пуска (CCA)

Одним из наиболее важных параметров производительности свинцово-кислотных аккумуляторов, особенно автомобильных, является ток холодного пуска (CCA). CCA представляет собой меру, показывающую, какой ток может быть подан при низких температурах, и указывает, как долго можно поддерживать этот ток, не сохраняя приемлемого минимального уровня напряжения.

Первая мощность батареи хорошо иллюстрирует, как одна довольно хорошая батарея может запустить двигатель в холодных условиях. Аккумуляторы с более высоким номиналом CCA пропускают больший электрический ток к стартеру и, таким образом, обеспечивают надежное зажигание двигателя даже при сложных погодных условиях, таких как повышенная вязкость моторного масла.

   7. 20-часовой тариф и 10-часовой тариф

20-часовой тариф и 10-часовой тариф используются для измерения емкости свинцово-кислотных аккумуляторов в разные периоды времени.

«С20» — скорость разряда свинцово-кислотного аккумулятора за 20 часов. Эта скорость относится к количеству мощности или энергии, которую он должен обеспечить для обеспечения более устойчивого тока в течение 20 часов, сохраняя при этом заданное напряжение. Это в основном доступно при определении емкости свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого цикла, приложения которых требуют устойчивых более низких токов в течение длительного периода.

Аналогичным образом, 10-часовой показатель, обозначаемый как «C10», измеряет емкость аккумулятора в течение периода разрядки в 10 часов. Такая скорость в основном применяется в свинцово-кислотных батареях меньшего размера. Это может указывать на то, насколько эффективно или неэффективно работает аккумулятор при использовании в приложениях, требующих более высокой скорости разряда по сравнению с 20-часовой скоростью.

Такие тарифы стандартизируют измерение и отчетность о емкости аккумуляторов, чтобы потребители, а также производители могли делать осознанный выбор при выборе аккумуляторов, учитывая свои требования. Кроме того, хотя некоторые батареи способны выдерживать более высокие разряды с более высокой скоростью, это повлияет на их емкость, поскольку она зависит от таких факторов, как внутреннее сопротивление и химические процессы внутри батареи.

   8. Плавающий и циклический срок службы

Плавающий и циклический срок службы являются ключевыми показателями долговечности свинцово-кислотных аккумуляторов, отражающими их производительность и долговечность в различных условиях эксплуатации.

Плавающая жизнь: Плавающий срок службы — это когда свинцово-кислотная батарея может надежно работать в состоянии плавающей зарядки с незначительным ухудшением состояния или вообще без него. При плавающей зарядке аккумулятор сохраняет связь с непрерывной подзарядкой при более низком напряжении, но продолжает оставаться заряженным. Плавающая жизнь необходим для приложений, требующих гарантированного и стабильного источника питания, таких как резервные системы и аварийное освещение. Более значительный срок службы в режиме ожидания показывает, как долго батареи будут выдерживать длительные периоды работы в режиме ожидания, сохраняя при этом свою емкость и производительность.

Цикл жизни: Срок службы — это количество циклов зарядки-разрядки, которые свинцово-кислотный аккумулятор может выдержать без заметного ухудшения емкости. Этот параметр полезен в приложениях, требующих частой езды на велосипеде, таких как хранение возобновляемой энергии и электромобили. Более длительный срок службы показывает устойчивость к повторяющимся циклам зарядки и разрядки при сохранении емкости и производительности аккумулятора. Разряды, более глубокие, чем рекомендованные, повлияют на срок службы аккумулятора.

Знание как плавающего срока службы, так и срока службы цикла помогает пользователям выбирать свинцово-кислотные аккумуляторы, соответствующие их конкретным требованиям применения. Балансировка срока службы в плавающем состоянии, а также срока службы цикла имеет важное значение для оптимизации срока службы и эффективности батареи в различных сценариях.

   9. Показатели безопасности

Безопасность является важным компонентом производительности свинцово-кислотных аккумуляторов по сравнению с другими батареями с различным химическим составом, которые менее склонны к температурному выходу из строя, тем не менее, свинцово-кислотные аккумуляторы представляют собой соображения безопасности:

1. Газирование и вентиляция: Во время зарядки свинцово-кислотные аккумуляторы выделяют водород и кислород. В плохо вентилируемых или замкнутых помещениях эти газы скапливаются, что создает на них взрывоопасный элемент. Было бы лучше использовать соответствующую вентиляцию для рассеивания такого газа, не создавая при этом элемента риска взрыва.

2. Утечка кислоты: Электролитом в свинцово-кислотных аккумуляторах является серная кислота, поэтому любое повреждение корпуса аккумулятора может привести к утечке. Это также вызывает риск химических ожогов и возможные опасности для окружающей среды.

3. Завышение цены: При перезарядке выделяется больше газа, что приводит к потере электролита, перегреву и, возможно, повреждению аккумулятора. Случайные короткие замыкания из-за повреждений или внутренних неисправностей приводят к выделению тепла, разбрызгиванию электролита и возможным возгораниям.

4. Техническое обслуживание: Выход из строя аккумулятора может произойти в результате неправильного обращения, включая добавление недистиллированной воды или неправильные методы зарядки, выброс газа или утечку кислоты.

Правильные методы обращения, обслуживания и хранения, а также следование рекомендациям производителя могут снизить проблемы безопасности, связанные со свинцово-кислотными аккумуляторами.

   10. Температурные характеристики.

Температурные характеристики в значительной степени влияют на работу свинцово-кислотных аккумуляторов. При разных температурах эти аккумуляторы ведут себя по-разному: Эффективность зарядки и разрядки: холодная погода в течение короткого времени препятствует химическим реакциям внутри аккумулятора. Эти уменьшенные химические реакции вызывают плохую зарядку и эффективность разряда аккумулятора. Повышенные температуры могут ускорить эти реакции и ускорить потерю мощности.

●Саморазряд: В экстремальных условиях окружающей среды высокие температуры могут ускорить скорость саморазряда аккумулятора, в результате чего он быстрее теряет энергию в режиме ожидания. Это особенно актуально в приложениях, требующих длительного хранения батареи.

●Электролит: Экстремальные температуры могут повлиять на вязкость электролитов и уменьшить поток ионов, снижая общую производительность батареи.

●Жизненный цикл: Эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторов при экстремальных температурах, особенно высоких, ускоряет процессы старения и сокращает срок службы аккумулятора.

Надлежащее управление температурой, такое как изоляция или вентиляция во время хранения в холодильнике или при работе в горячем состоянии, обеспечит оптимальную производительность свинцово-кислотной батареи и продлит срок ее службы.

   11. Стандарт ВО

Японский промышленный стандарт (JIS) для свинцово-кислотных аккумуляторов, в основном JIS D5301, определяет требования и спецификации для автомобильных аккумуляторов, обычно используемых в транспортных средствах. Стандарт охватывает различные аспекты, включая размеры, эксплуатационные характеристики, маркировку и методы испытаний.

JIS D5301 определяет такие параметры, как мощность, характеристики холодного запуска, резервная мощность и внутреннее сопротивление. В нем также перечислены требования к маркировке, чтобы предоставить потребителям информацию о возможностях батареи.

Этот стандарт гармоничен, поскольку он обеспечивает качество автомобильных аккумуляторов, производимых и продаваемых в Японии, чтобы потребители могли сделать осознанный выбор и обеспечить совместимость со своими автомобилями. Этим рекомендациям следуют производители, создающие аккумуляторы, отвечающие установленным критериям производительности и безопасности. Соблюдение стандарта JIS повышает надежность аккумуляторов, поддерживает отраслевые нормы и способствует бесперебойной работе транспортных средств, предлагая стандартизированные аккумуляторы с одинаковыми характеристиками.

   12. Стандарт

 EN (европейский стандарт) оговаривает использование свинцово-кислотных аккумуляторов в автомобильных стартёрах. Он имеет некоторые конструктивные параметры, производительность, безопасность, а также маркировку аккумулятора.

Под названием EN 50342 он описывает такие параметры, как мощность, характеристики холодного запуска, резервная мощность, а также размеры клемм. В нем также перечислены методы тестирования для их оценки, чтобы они были единообразными и точными для аккумуляторов различных марок.

Стандарт пытается гарантировать, что качество, безопасность и надежность стартерных батарей на этом рынке достигнуты. Соответствие стандарту EN 50342 позволяет производителям производить аккумуляторы, соответствующие установленным критериям производительности и безопасности, тем самым повышая доверие потребителей, а также сохраняя совместимость с транспортными средствами. Соответствие стандарту EN поддерживает нормативные требования и повышает эффективность работы автомобиля за счет предоставления стандартизированных аккумуляторов с одинаковыми эксплуатационными характеристиками.

Итог

Свинцово-кислотные аккумуляторы остаются актуальными благодаря своим отличительным характеристикам и эксплуатационным параметрам. От номинального напряжения и мощности до характеристик безопасности, а также температурных характеристик — они доказали свою надежность и универсальность. Независимо от того, используются ли они в транспортных средствах, системах резервного питания или любых других приложениях, понимание таких параметров является неотъемлемой частью максимизации эффективности и долговечности. По мере развития технологий свинцово-кислотные аккумуляторы, скорее всего, будут продолжать развиваться, сохраняя свои позиции в мире хранения энергии.