Bateri. Contoh pengiraan

Bateri ialah sumber arus elektrokimia yang, selepas dinyahcas, boleh dicas menggunakan arus elektrik yang dikeluarkan daripada pengecas. Apabila arus pengecasan mengalir dalam bateri, elektrolisis berlaku, akibatnya sebatian kimia terbentuk pada anod dan katod yang berada pada elektrod dalam keadaan operasi awal bateri.

Tenaga elektrik, apabila dicas dalam bateri, ditukar kepada bentuk tenaga kimia. Apabila ia dinyahcas, bentuk kimia tenaga menjadi elektrik. Ia memerlukan lebih banyak tenaga untuk mengecas bateri daripada yang boleh diperolehi dengan menyahcasnya.

Voltan setiap sel bateri asid plumbum selepas mengecas 2.7 V tidak seharusnya turun di bawah 1.83 V semasa menyahcas.

Voltan purata bateri nikel-besi ialah 1.1 V.

Arus pengecasan dan nyahcas bateri adalah terhad dan ditetapkan oleh pengilang (kira-kira 1 A setiap 1 dm2 plat).

Jumlah tenaga elektrik yang boleh diambil daripada bateri yang dicas dipanggil kapasiti ampere-jam bateri.

Bateri juga dicirikan oleh tenaga dan kecekapan semasa.Pulangan tenaga adalah sama dengan nisbah tenaga yang diterima semasa nyahcas kepada tenaga yang dibelanjakan untuk mengecas bateri: ηen = Araz / Azar.

Untuk bateri asid plumbum ηen = 70% dan untuk bateri nikel besi ηen = 50%.

Keluaran semasa adalah sama dengan nisbah jumlah elektrik yang diterima semasa nyahcas kepada jumlah elektrik yang digunakan semasa pengecasan: ηt = Q kali / Qchar.

Bateri asid plumbum mempunyai ηt = 90% dan bateri besi-nikel ηt = 70%.

Pengiraan bateri

1. Mengapakah arus pulangan bateri lebih besar daripada pulangan tenaga?

ηen = Araz / Azar = (Naik ∙ Ip ∙ tp) / (Uz ∙ Iz ∙ tz) = Atas / Uz ∙ ηt.

Pulangan tenaga adalah sama dengan pulangan semasa ηt didarab dengan nisbah voltan nyahcas kepada voltan cas. Oleh kerana nisbah Uр / U3 <1, maka ηen <ηt.

2. Bateri asid plumbum dengan voltan 4 V dan kapasiti 14 Ah ditunjukkan dalam rajah. 1. Sambungan plat ditunjukkan dalam rajah. 2. Menyambungkan plat secara selari meningkatkan kapasiti bateri. Dua set plat disambung secara bersiri untuk meningkatkan voltan.

nasi. 1. Bateri asid plumbum

nasi. 2. Menyambungkan plat bateri asid plumbum untuk voltan 4 V

Bateri dicas dalam 10 jam dengan arus Ic = 1.5 A dan dinyahcas dalam 20 jam dengan arus Ip = 0.7 A. Apakah kecekapan semasa?

Qp = Ip ∙ tp = 0.7 ∙ 20 = 14 A • h; Qz = Iz ∙ tz = 1.5 ∙ 10 = 15 A • h; ηt = Qp / Qz = 14/15 = 0.933 = 93%.

3. Bateri dicas dengan arus 0.7 A selama 5 jam. Berapa lama ia akan dinyahcas dengan arus 0.3 A dengan keluaran arus ηt = 0.9 (Gamb. 3)?

nasi. 3. Rajah dan rajah sebagai contoh 3

Jumlah elektrik yang digunakan untuk mengecas bateri ialah: Qz = Iz ∙ tz = 0.7 ∙ 5 = 3.5 A • h.

Jumlah elektrik Qp yang dilepaskan semasa nyahcas dikira dengan formula ηt = Qp / Qz, dari mana Qp = ηt ∙ Qz = 0.9 ∙ 3.5 = 3.15 A • h.

Masa nyahcas tp = Qp / Ip = 3.15 / 0.3 = 10.5 jam.

4. Bateri 20 Ah telah dicas sepenuhnya dalam masa 10 jam dari sesalur AC melalui penerus selenium (Gamb. 4). Terminal positif penerus disambungkan ke terminal positif bateri semasa mengecas. Dengan arus apakah bateri dicas jika kecekapan arus ηt = 90%? Dengan arus apakah bateri boleh dinyahcas dalam masa 20 jam?

nasi. 4. Rajah dan rajah sebagai contoh 4

Arus pengecasan bateri ialah: Ic = Q / (ηt ∙ tc) = 20 / (10 ∙ 0.9) = 2.22 A. Arus nyahcas yang dibenarkan Iр = Q / tr = 20/20 = 1 A.

5. Bateri penumpuk yang terdiri daripada 50 sel dicas dengan arus 5 A. satu sel bateri 2.1 V, dan rintangan dalamannya rvn = 0.005 Ohm. Apakah voltan bateri? Apa itu dan lain-lain. c. mesti mempunyai penjana cas dengan rintangan dalaman rg = 0.1 Ohm (Rajah 5)?

nasi. 5. Rajah dan rajah contohnya 5

D. d. C. bateri adalah sama dengan: Eb = 50 ∙ 2.1 = 105 V.

Rintangan dalaman bateri rb = 50 ∙ 0.005 = 0.25 Ohm. D. d. S. penjana adalah sama dengan hasil tambah e. dan lain-lain. dengan bateri dan penurunan voltan dalam bateri dan penjana: E = U + I ∙ rb + I ∙ rg = 105 + 5 ∙ 0.25 + 5 ∙ 0.1 = 106.65 V.

6. Bateri simpanan terdiri daripada 40 sel dengan rintangan dalaman rvn = 0.005 Ohm dan e. dan lain-lain. ms 2.1 V. Bateri dicas dengan arus I = 5 A dari penjana, cth. dan lain-lain. denganiaitu 120 V dan rintangan dalam rg = 0.12 Ohm. Tentukan rintangan tambahan, kuasa penjana, kuasa berguna cas, kehilangan kuasa dalam rintangan tambahan dan kehilangan kuasa dalam bateri (Gamb. 6).

nasi. 6. Pengiraan penumpuk

Cari rintangan tambahan menggunakan Undang-undang kedua Kirchhoff:

Cth = Eb + rd ∙ I + rg ∙ I + 40 ∙ rv ∙ I; rd = (Eg-Eb-I ∙ (rg + 40 ∙ rv)) / I = (120-84-5 ∙ (0.12 + 0.2)) / 5 = 34.4 / 5 = 6.88 Ohm …

Sejak e. dsb. c. Apabila bateri dicas, EMF sel pada permulaan pengecasan ialah 1.83V, kemudian pada permulaan pengecasan, dengan rintangan tambahan yang berterusan, arus akan lebih daripada 5A. Untuk mengekalkan pengecasan yang berterusan semasa, adalah perlu untuk menukar rintangan tambahan.

Kehilangan kuasa dalam rintangan tambahan ∆Pd = rd ∙ I ^ 2 = 6.88 ∙ 5 ^ 2 = 6.88 ∙ 25 = 172 W.

Kehilangan kuasa dalam penjana ∆Pg = rg ∙ I ^ 2 = 0.12 ∙ 25 = 3 W.

Kehilangan kuasa dalam rintangan dalaman bateri ∆Pb = 40 ∙ rvn ∙ I ^ 2 = 40 ∙ 0.005 ∙ 25 = 5 W.

Kuasa penjana yang dibekalkan kepada litar luar ialah Pg = Eb ∙ I + Pd + Pb = 84 ∙ 5 + 172 + 5 = 579 W.

Kuasa pengecasan berguna Ps = Eb ∙ I = 420 W.