Kuidas akud töötavad ja töötavad

Selle sõna kõige laiemas tähenduses tehnikas tähendab mõiste "aku" seadet, mis võimaldab teatud töötingimustel teatud tüüpi energiat akumuleerida, teistes aga kasutada seda inimeste vajadusteks.

Neid kasutatakse seal, kus on vaja teatud aja jooksul energiat koguda ja seejärel suurte töömahukate protsesside läbiviimiseks kasutada. Näiteks lüüsides kasutatavad hüdroakud võimaldavad laevadel tõusta jõesängis uuele tasemele.

Elektriakud töötavad elektriga samal põhimõttel: esmalt akumuleerivad (akumuleerivad) välisest laadimisallikast saadavat elektrit ja annavad selle seejärel ühendatud tarbijatele tööd teha. Oma olemuselt kuuluvad need keemiliste vooluallikate hulka, mis on võimelised läbi viima perioodilisi tühjenemise ja laadimise korduvaid tsükleid.

Töö ajal toimuvad elektroodiplaatide komponentide vahel pidevalt keemilised reaktsioonid nende täiteainega - elektrolüüdiga.

Akuseadme skemaatilist diagrammi saab kujutada lihtsustatud joonisega, kui laeva korpusesse sisestatakse elektrikontaktide tagamiseks kaks erinevast metallist plaati koos juhtmetega. Plaatide vahele valatakse elektrolüüt.

Aku töötab tühjaks

Kui elektroodidega on ühendatud koormus, näiteks elektripirn, tekib suletud elektriahel, mille kaudu voolab tühjendusvool. See moodustub elektronide liikumisel metallosades ja anioonide liikumisel elektrolüüdis katioonidega.

Seda protsessi on tavapäraselt näidatud nikkel-kaadmium elektroodi kujundusega diagrammil.

Siin kasutatakse positiivse elektroodi materjalina nikkeloksiide koos grafiidilisanditega, mis suurendavad elektrijuhtivust. Negatiivse elektroodi metall on käsnjas kaadmium.

Tühjenemise ajal vabanevad nikkeloksiididest aktiivsed hapnikuosakesed elektrolüüti ja suunatakse negatiivsetele plaatidele, kus kaadmium oksüdeerub.

Aku jõudlus laadimisel

Koormuse väljalülitamisel rakendatakse plaadi klemmidele konstantne (teatud olukordades pulseeriv) pinge, mis on suurem kui sama polaarsusega laetud aku oma, kui allika ja tarbija pluss- ja miinusklemm langevad kokku. .

Laadijal on alati rohkem võimsust, mis "mahastab" aku jääkenergiat ja tekitab tühjenemisele vastupidise elektrivoolu. Selle tulemusena muutuvad elektroodide ja elektrolüüdi vahelised sisemised keemilised protsessid. Näiteks nikkel-kaadmiumplaatide karbil rikastatakse positiivne elektrood hapnikuga ja negatiivne - puhta kaadmiumi olekusse.

Aku tühjenemisel ja laadimisel muutub plaatide (elektroodide) materjali keemiline koostis, kuid elektrolüüt ei muutu.

Aku ühendamise meetodid

Paralleelühendus

Inimene talutava tühjendusvoolu suurus sõltub paljudest teguritest, kuid eelkõige konstruktsioonist, kasutatud materjalidest ja nende mõõtmetest. Mida suurem on plaatide pindala elektroodide juures, seda suuremat voolu nad taluvad.

Seda põhimõtet kasutatakse sama tüüpi elementide paralleelseks ühendamiseks akudes, kui on vaja voolu suurendada koormusele.Kuid sellise konstruktsiooni laadimiseks on vaja allika võimsust suurendada. Seda meetodit kasutatakse valmiskonstruktsioonide jaoks harva, kuna nüüd on palju lihtsam vajalikku akut kohe osta. Kuid happeakude tootjad kasutavad seda, ühendades erinevad plaadid üksikuteks plokkideks.

Jadaühendus

Olenevalt kasutatud materjalidest võib igapäevaelus levinud patareide kahe elektroodiplaadi vahele tekitada pinge 1,2 / 1,5 või 2,0 volti. (Tegelikult on see vahemik palju laiem.) Ilmselgelt ei piisa paljude elektriseadmete jaoks. Seetõttu ühendatakse sama tüüpi akud järjestikku ja seda tehakse sageli ühel juhul.

Sellise konstruktsiooni näiteks on laialt levinud autoareng, mis põhineb väävelhappel ja pliielektroodiplaatidel.

Tavaliselt on inimeste, eriti transpordijuhtide seas tavaks nimetada mis tahes seadet akuks, olenemata selle koostisosade - kastide - arvust. See pole aga päris õige.Mitmest järjestikku ühendatud karbist kokku pandud konstruktsioon on juba aku, millele on kleebitud lühendatud nimetus «АКБ»... Selle sisemine struktuur on näidatud joonisel.

Iga purk koosneb kahest plokist, millel on plaatide komplekt positiivsete ja negatiivsete elektroodide jaoks. Plokid sobivad üksteisega ilma metalliga kokkupuutumiseta koos võimalusega luua elektrolüüdi kaudu usaldusväärne galvaaniline ühendus.

Sellisel juhul on kontaktplaatidel lisavõre ja need eraldatakse üksteisest eraldusplaadiga.

Plokkidena plaatide ühendamine suurendab nende tööpinda, vähendab kogu konstruktsiooni kogutakistust ja võimaldab suurendada ühendatud koormuse võimsust.

Karbi välisküljel on sellisel akul alloleval joonisel näidatud elemendid.

See näitab, et vastupidav plastkorpus on suletud kaanega ja varustatud kahe (tavaliselt koonusekujulise) klemmiga, mis ühendatakse auto elektriahelaga. Nende klemmidele on tembeldatud polaarsusmärgised: «+» ja «-«. Tavaliselt on positiivse klemmi läbimõõt veidi suurem kui negatiivsel klemmil, et blokeerida juhtmestiku vigu.

Hooldatavatel akudel on iga purgi ülaosas täiteava, et kontrollida elektrolüüdi taset või lisada töötamise ajal destilleeritud vett. Sellesse on keeratud pistik, mis kaitseb korpuse sisemisi õõnsusi saastumise eest ja samal ajal ei lase elektrolüüdil aku kallutamisel maha valguda.

Kuna võimsa laenguga on elektrolüüdist gaasi eraldumine võimalik (ja see protsess on võimalik ka intensiivsel sõidul), siis tehakse pistikutesse augud, et vältida kastisisese rõhu suurenemist.Nende kaudu väljuvad hapnik ja vesinik, samuti elektrolüüdi aurud. Soovitatav on vältida selliseid olukordi, mis on seotud ülemäärase laadimisvooluga.

Samal joonisel on näidatud elementide ühendamine pankade vahel ja elektroodiplaatide paigutus.

Autode käivitusakud (pliihape) töötavad topeltsulfaadimise põhimõttel. Tühjendamise / laadimise ajal toimub neis elektrokeemiline protsess, millega kaasneb elektroodide aktiivse massi keemilise koostise muutumine koos vee vabanemisega / neeldumisega elektrolüüdis (väävelhape).

See seletab elektrolüüdi erikaalu suurenemist laadimisel ja vähenemist aku tühjenemisel. Teisisõnu võimaldab tiheduse väärtus hinnata aku elektrilist seisukorda. Selle mõõtmiseks kasutatakse spetsiaalset seadet - auto hüdromeetrit.

Destilleeritud vesi, mis on osa happeakude elektrolüüdist, muutub negatiivsel temperatuuril tahkeks - jääks.Seetõttu tuleb külmal ajal autoakude külmumise vältimiseks rakendada reeglites sätestatud erimeetmeid. ärakasutamiseks.

Mis tüüpi patareisid on olemas?

Kaasaegne tootmine erinevatel eesmärkidel toodab üle kolme tosina erineva elektroodide ja elektrolüütide koostisega toodet. 12 teadaolevat mudelit töötavad ainult liitiumiga.

Elektroodmetallina võib leida järgmist:

• plii;

• raud;

• liitium;

• titaan;

• koobalt;

• kaadmium;

• nikkel;

• tsink;

• hõbe;

• vanaadium;

• alumiiniumist

• mõned muud esemed.

Need mõjutavad elektriväljundi omadusi ja seega ka rakendust.

Pliiakudele on iseloomulik võime taluda lühiajalisi suuri koormusi, mis tulenevad sisepõlemismootorite väntvõllide pöörlemisest elektriliste startermootoritega. Neid kasutatakse laialdaselt transpordis, katkematute toiteallikates ja avariitoitesüsteemides.

Standard galvaanilised elemendid (tavalised akud) asendatakse tavaliselt nikkel-kaadmium-, nikkel-tsink- ja nikkel-metallhüdriidakudega.

Kuid liitiumioon- või liitiumpolümeerkonstruktsioonid töötavad usaldusväärselt mobiil- ja arvutusseadmetes, ehitustööriistades ja isegi elektrisõidukites.

Kasutatava elektrolüüdi tüübi järgi on akud järgmised:

• hapu

• aluseline.

Patareid on liigitatud otstarbe järgi. Näiteks on tänapäevastes tingimustes ilmunud seadmed, mida kasutatakse energiaülekandeks — muude allikate laadimiseks. Nn väline aku aitab vahelduva elektrivõrgu puudumisel paljude mobiilseadmete omanikke. See on võimeline korduvalt laadima tahvelarvutit, nutitelefoni, mobiiltelefoni.

Kõigil neil akudel on sama tööpõhimõte ja sarnane seade. Näiteks alloleval joonisel kujutatud liitiumioon-sõrmemudel kordab paljuski varem käsitletud happeakude disaini.

Siin näeme samu kontaktelektroode, plaate, eraldajat ja korpust. Ainult need on tehtud muid töötingimusi arvestades.

Aku põhilised elektrilised omadused

Seadme tööd mõjutavad parameetrid:

• võimsus;

• energiatihedus;

• isetühjenemine;

• temperatuuri režiim.

Mahutavuseks nimetatakse aku maksimaalset laengut, mille see on võimeline andma tühjenemise ajal madalaima pingeni. Seda väljendatakse ripatsites (SI-süsteem) ja ampertundides (süsteemiväline ühik).

Võimsuse tüübina on "energiamaht", mis määrab tühjenemisel vabaneva energia minimaalse lubatud pingeni. Seda mõõdetakse džaulides (SI) ja vatt-tundides (mitte SI ühikutes).

Energiatihedus on väljendatud energiahulga ja aku kaalu või mahu suhtena.

Isetühjenemisel arvestage võimsuse kaotusega pärast laadimist, kui terminalidel pole koormust. See oleneb konstruktsioonist ja seda süvendavad mitmel põhjusel elektroodidevahelised isolatsioonirikked.

Töötemperatuur mõjutab elektrilisi omadusi ja tõsiste kõrvalekallete korral tootja määratud normist võib see akut kahjustada. Kuumus ja külm on vastuvõetamatud, need mõjutavad keemiliste reaktsioonide kulgu ja kasti sees oleva keskkonna survet.